車身結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種車身結(jié)構(gòu)。一種組裝車身組件的方法包括將第一組件定位在第二組件上。第一組件具有不同于第二組件的熱膨脹系數(shù)，第一組件和第二組件中的一者限定槽。所述方法還包括松動(dòng)地安裝螺栓穿過槽以及第一組件和第二組件，并在第一組件和第二組件中構(gòu)建接頭。所述方法還包括加熱第一組件和第二組件，這導(dǎo)致第一組件被第二組件由于響應(yīng)于加熱產(chǎn)生的熱膨脹而相對(duì)于彼此移動(dòng)。這樣的移動(dòng)導(dǎo)致接頭失效。所述方法還包括擰緊螺栓。
【專利說明】
車身結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開涉及由多種材料構(gòu)造的車身結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的政府法規(guī)和燃料成本已使得生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車的燃料效率的重要性增加。對(duì)燃料效率增加的重視使得對(duì)輕量化車輛的組件(諸如鋁合金車輛組件)的需求增加。鋁合金通常具有比合金鋼高的強(qiáng)度重量比。因此，用鋁取代鋼提供了減輕重量的潛力。合金鋼和鋁合金可以具有不同的材料屬性。例如，鋁合金具有不同于合金鋼的熱膨脹系數(shù)。除了材料替換以夕卜，這些差異還需要獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種組裝車身組件的方法包括將第一組件定位在第二組件上。第一組件具有不同于第二組件的熱膨脹系數(shù)，第一組件和第二組件中的一者限定槽。該方法還包括松動(dòng)地安裝螺栓穿過槽以及第一組件和第二組件，并在第一組件和第二組件中構(gòu)建接頭。該方法還包括加熱第一組件和第二組件，這會(huì)由于響應(yīng)于加熱產(chǎn)生的熱膨脹而導(dǎo)致第一組件和第二組件相對(duì)于彼此移動(dòng)。所述運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致接頭失效。該方法還包括擰緊螺栓。
[0004]根據(jù)另一實(shí)施例，一種組裝車身組件的方法包括將第一組件定位在第二組件上。第一組件具有不同于第二組件的熱膨脹系數(shù)，并且第一組件和第二組件中的一者限定槽。該方法還包括安裝緊固件組件穿過槽以連接第一組件和第二組件。緊固件組件的至少一部分被構(gòu)造為當(dāng)暴露于表面處理溶液中時(shí)分解。該方法進(jìn)一步包括將第一組件和第二組件浸漬在表面處理溶液中，使得緊固件組件的至少一部分分解且第一組件和第二組件熱膨脹。該方法還包括重新擰緊緊固件。
[0005]根據(jù)又一實(shí)施例，一種白車門組件包括具有安裝面的內(nèi)面板和通過緊固件組件附連到安裝面的梁。梁具有比內(nèi)面板較低的熱膨脹系數(shù)。緊固件組件具有被構(gòu)造為在電泳涂裝期間分解使得緊固件組件松開的至少一個(gè)組件，允許在電泳涂裝期間由于熱膨脹導(dǎo)致的內(nèi)面板和梁之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
【附圖說明】
[0006]圖1是從白車門組件內(nèi)部觀看時(shí)的白車門組件的側(cè)視圖。
[0007]圖2是移除外面板的情況下從圖1的白車門組件的外部觀看時(shí)的白車門組件的側(cè)視圖。
[0008]圖3是沿切割線3-3截取的圖1的組件的橫截面的俯視圖。
[0009]圖4是用于附連梁和內(nèi)面板的接頭中的一個(gè)的放大側(cè)視圖。
[0010]圖5是圖1的組件的放大透視圖。
[0011]圖6是用于附連梁和內(nèi)面板的另一接頭的側(cè)視圖。
[0012]圖7是示出了組裝車身組件的步驟的流程圖。
[0013]圖8是示出了組裝車身組件的步驟的另一流程圖。
[0014]圖9是車輛的B柱的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在此描述了本公開的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所公開的實(shí)施例僅為示例，其它實(shí)施例可以采取各種和替代的形式。附圖不一定按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不被解釋為限制，而僅為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的，參照任一附圖示出并描述的各種特征可與在一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中示出的特征進(jìn)行組合以產(chǎn)生未明確示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的組合為典型應(yīng)用提供代表性實(shí)施例。然而，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合與變型可期望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?br>[0016]參照?qǐng)D1、圖2和圖3，白車門組件20包括內(nèi)面板22和外面板24，兩者限定有內(nèi)腔26。白車門組件20可以是駕駛員側(cè)的車門、乘客側(cè)的車門、后車門或車輛的其它車門。內(nèi)面板22和外面板24可以由鋼制成，或者可以由輕質(zhì)材料(諸如鋁合金、鎂合金或復(fù)合物)制成。內(nèi)面板22包括面對(duì)車廂的內(nèi)側(cè)34和面對(duì)外面板24的外側(cè)36。內(nèi)面板22可包括多個(gè)表面(諸如鉸鏈面38和鎖栓面40)。組件20經(jīng)由附連到鉸鏈面38的鉸鏈附連到車輛。組件20包括鎖栓面40上用于將車門固定在關(guān)閉位置的鎖栓。
[0017]白車門組件或車門20還包括設(shè)置在內(nèi)腔26內(nèi)并附連到內(nèi)面板22的外側(cè)36的梁44(諸如防入侵梁)。梁44包括第一端46和第二端48。第一端46在第一接頭52處被附連到內(nèi)面板22的第一安裝面50。第二端48在第二接頭56處附連到內(nèi)面板22的第二安裝面54。梁44可從門的前部(即鉸鏈面)縱向延伸到門的后部(即鎖栓面)，并用作被動(dòng)安全裝置。因此，門梁通常由諸如鋼的高強(qiáng)度材料制成。
[0018]許多車門組件(包括內(nèi)面板、外面板和梁)被單獨(dú)沖壓并在多個(gè)階段組裝成白車門組件。在一個(gè)階段中，梁44被附連到內(nèi)面板22。在隨后的階段中，通常被稱為“車門嵌套(door setting)”的內(nèi)面板22和外面板24通過卷邊加工連接在一起。例如，夕卜面板24大于內(nèi)面板22并且包括凸緣28，凸緣28通常相對(duì)于外面板24的主體彎曲成90度。在卷邊期間，內(nèi)面板22的外部30在凸緣28附近抵靠外面板24放置。凸緣被折疊在外部30上以產(chǎn)生卷邊32，其將內(nèi)面板、外面板保持在一起。粘合劑可以應(yīng)用到卷邊32以增加強(qiáng)度和耐腐蝕性。在車門嵌套階段，內(nèi)面板22和梁44之間的接頭52、56可被擰緊以幫助確保車門的正確幾何形狀。車門被嵌套后，車門可經(jīng)歷涂裝階段。術(shù)語涂裝通常指一系列連續(xù)的階段，其可以包括將一種或更多種表面處理方案應(yīng)用到組件以及傳遞組件通過一個(gè)或更多個(gè)烤箱。表面處理方案可包括清洗、磷涂裝、電泳涂裝(E-coating)和涂漆。涂裝階段通常使車門受熱。例如，電泳涂裝烤箱可具有150°C和190°C之間的溫度。當(dāng)承受涂裝階段時(shí)，各種車門組件熱膨脹；當(dāng)被冷卻時(shí)，各種車門組件收縮。因此，在整個(gè)組裝過程中，車門組件可膨脹和收縮若干次。
[0019]為了降低車輛重量，車門20的一些組件可以由輕質(zhì)金屬合金制成。例如，內(nèi)面板22和外面板24可以是鋁合金。但是，車門梁44通常保持為鋼。具有雙金屬的車門組件20產(chǎn)生許多制造挑戰(zhàn)。涂裝期間的熱暴露引起車門20的組件熱膨脹。熱膨脹的量是熱膨脹系數(shù)(CTE)的函數(shù)，熱膨脹系數(shù)是材料的固有屬性。不同的金屬通常具有不同的CTE。例如，鋼的典型CTE為12 X I O—V 0C，鋁合金的典型CTE是23.6X10—V °C。由于鋁的CTE較高，所以鋁制組件比鋼制組件膨脹得多。這可能會(huì)導(dǎo)致變形、斷裂、裂紋和其它問題。因此，在車門組件20具有鋁合金制面板22、24和鋼制梁44的示例中，面板比梁44多膨脹約50%，這可以引起任何上述指出的問題。
[0020]這些問題可以通過在組裝的高熱階段期間允許安裝面50、54和梁44之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來減輕。但是簡單地使梁44的一端松動(dòng)不是最佳的解決方案，因?yàn)樵诮M裝的其他階段期間梁需要充分地附連到內(nèi)面板22。例如，梁需要充分地附連到兩端以設(shè)置車門的幾何形狀。因此，松動(dòng)端部的技術(shù)需要在車門的構(gòu)造期間牢固地附連、松動(dòng)和重新擰緊梁。這可能是勞動(dòng)密集、耗費(fèi)時(shí)間的，并且可能不適合大量生產(chǎn)。
[0021 ]為了防止在涂裝期間損壞車門20，接頭52、56中的一個(gè)可被構(gòu)造為允許梁44和內(nèi)面板22之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。圖4和圖5示出了當(dāng)梁和面板熱膨脹時(shí)允許梁44和內(nèi)面板22彼此相對(duì)滑動(dòng)的示例性接頭42。梁44可以限定沿梁44的縱向方向延長的槽58。螺栓60可將梁44連接到安裝面50。螺栓60可被容納穿過槽58和限定在安裝面50中的孔。螺栓60可布置有抵著梁44設(shè)置的頭部62和延伸到內(nèi)面板22的內(nèi)側(cè)34外面的桿部66。螺母64可螺紋連接到桿部66上。螺栓60可包括六角頭、內(nèi)六角頭(alien head)、梅花頭、十字頭、平頭(straight bladehead)或任何其他類型的驅(qū)動(dòng)緊固件。當(dāng)螺栓處于松動(dòng)狀態(tài)時(shí)，螺栓60可在槽58內(nèi)滑動(dòng)，而當(dāng)處于擰緊狀態(tài)時(shí)，不能在槽58內(nèi)滑動(dòng)。螺栓60的緊密度在整個(gè)車門構(gòu)造過程中變化。例如，螺栓60可在涂裝以及之前所有的階段期間處于松動(dòng)狀態(tài)，而在涂裝后以及未來所有的階段期間處于擰緊狀態(tài)。
[0022]接頭42的組件的數(shù)量或狀態(tài)可在整個(gè)車門構(gòu)造過程中變化。圖4示出了涂裝之前的接頭42。在此階段，接頭42包括原封不動(dòng)的緊固裝置68。緊固裝置68可以是鉚釘、螺栓、螺釘、沖壓接頭(clinch joint)、焊接件或粘合劑。緊固裝置68可以防止內(nèi)面板22和梁44在原封不動(dòng)時(shí)彼此相對(duì)移動(dòng)。車門生產(chǎn)的不同階段向接頭42施加不同大小的應(yīng)力。例如，在車門嵌套階段施加在緊固裝置68上的力小于在一個(gè)或更多個(gè)涂裝階段施加的力。因此，緊固裝置68可被設(shè)計(jì)為在某些階段承受力而在其它階段失效。例如，緊固裝置68可被構(gòu)造為在車門嵌套階段將接頭42保持在一起而在其中一個(gè)涂裝階段失效，以允許內(nèi)面板22相對(duì)于梁44移動(dòng)。緊固裝置68的失效機(jī)理取決于使用哪種類型的緊固裝置。例如，如果緊固裝置68是鉚釘，通過梁和板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切力可剪切通過鉚釘?shù)臈U部。或者，剪切力可能導(dǎo)致鉚釘彈出。如果緊固裝置68是沖壓接頭，剪切力可能導(dǎo)致沖壓接頭分開或彈出。在一些實(shí)施例中，緊固裝置68是被構(gòu)造為在涂裝期間至少部分地松動(dòng)的鉚釘、螺栓或螺釘。緊固裝置68失效后，螺栓60松動(dòng)地將接頭42保持在一起，使得內(nèi)面板和梁可以彼此相對(duì)地移動(dòng)。在車門組件的所有加熱階段完成且車門20已經(jīng)冷卻后，螺栓60被充分地?cái)Q緊以固定接頭42。
[0023]參照?qǐng)D6，示出了另一示例性接頭80。接頭80可以將梁44的第一端46固定到內(nèi)面板22的安裝面50。可替代地，接頭80可位于梁44的第二端48處。接頭80可以包括緊固件組件或緊固件82。緊固件組件82可被容納穿過槽58并穿過限定在安裝面50中的孔。圖6示出了任何涂裝階段之前的緊固件組件82。
[0024]在車門嵌套階段，在初始安裝期間緊固件82可以被牢固地附連以充分地固定接頭80。緊固件組件82包括被構(gòu)造為在涂裝期間分解的至少一個(gè)臨時(shí)組件。例如，緊固件組件82可以包括螺栓84、臨時(shí)墊圈86和螺母。在其中一個(gè)涂裝階段期間，臨時(shí)墊圈86分解，這將導(dǎo)致緊固件組件82松動(dòng)，從而使內(nèi)面板22和梁44在它們熱膨脹時(shí)經(jīng)由槽58彼此相對(duì)地移動(dòng)。臨時(shí)墊圈86可以由硬紙板、錯(cuò)或壓實(shí)泥土(compacted dirt)制成。臨時(shí)墊圈86包括被構(gòu)造為在一旦接觸涂裝階段的表面處理溶液就分解的特性。例如，如果是硬紙板或泥土，則墊圈被構(gòu)造為溶解?；蛘撸绻窍?，墊圈被構(gòu)造為熔化。緊固件82可以在所有的加熱階段完成后被重新擰緊以固定接頭80。臨時(shí)組件并不限于墊圈，或者可以是被設(shè)計(jì)為在涂裝期間分解的任何類型的組件。
[0025]圖7是示出了用于組裝車身組件的方法的步驟的示例性流程圖100。在步驟102處，將第一組件定位在第二組件上。第一組件可具有不同于第二組件的CTE，第一組件和第二組件中的一者可限定槽。在104處，將螺栓松動(dòng)地安裝穿過第一組件和第二組件。在106處，在第一組件和第二組件中構(gòu)建接頭?？梢允褂萌魏紊鲜龅木o固裝置構(gòu)建接頭。在108處，在烤箱中加熱第一組件和第二組件，作為涂裝處理的一部分。由于響應(yīng)于在烤箱中加熱而導(dǎo)致的熱膨脹，第一組件和第二組件相對(duì)于彼此移動(dòng)。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間施加的力導(dǎo)致接頭失效。由于螺栓被松動(dòng)地安裝，所以第一組件和第二組件可以通過槽相對(duì)彼此自由地移動(dòng)。在步驟110處，擰緊螺栓以將第一組件和第二組件固定在一起。
[0026]圖8是示出了用于組裝車身組件的方法的步驟的另一示例性流程圖120。在步驟122處，將第一組件定位在第二組件上。第一組件可具有不同于第二組件的CTE，第一組件和第二組件中的一者可限定槽。在124處，將緊固件組件安裝在第一組件和第二組件中。緊固件組件可包括被構(gòu)造為當(dāng)暴露于表面處理溶液(諸如電泳涂裝溶液)時(shí)分解的至少一個(gè)臨時(shí)組件。在126處，將第一組件和第二組件浸入到溶液中使臨時(shí)組件分解，從而使緊固件組件松動(dòng)。一旦緊固件組件變得松動(dòng)，第一組件和第二組件在各種涂裝處理期間進(jìn)行加熱時(shí)經(jīng)由槽相對(duì)彼此熱膨脹。在組件已經(jīng)冷卻后，涂裝的所有加熱階段完成，在128處，重新擰緊緊固件組件。
[0027]上述的關(guān)于車門組件20的接頭技術(shù)不限于車門構(gòu)造，并且可以用在具有雙金屬構(gòu)造的其它車身結(jié)構(gòu)中。圖9示出了采用與上述關(guān)于車門組件20的那些技術(shù)相似的接頭技術(shù)的車身的B柱130』柱130也可經(jīng)歷涂裝，這將導(dǎo)致B柱130的組件的熱膨脹。示例性的B柱130可包括第一組件132和第二組件134。第一組件132可以是鋁合金，第二組件134可以是鋼制增強(qiáng)構(gòu)件。如上所述，當(dāng)被加熱時(shí)，第一組件132將比第二組件134熱膨脹得多。第二組件134包括第一端136和第二端138。第二組件134的端部在一對(duì)接頭140、142處連接到第一組件。接頭之一可以是螺栓連接、焊接、鉚接、沖壓或使用其它已知技術(shù)固定的固定接頭。另一個(gè)接頭可以被構(gòu)造為在涂裝期間滑動(dòng)以允許第一組件和第二組件相對(duì)于彼此移動(dòng)，以防止由組件的不同熱膨脹導(dǎo)致的任何損壞。例如，第一端136可限定至少一個(gè)槽144。緊固件組件146可被容納在每個(gè)槽144中。緊固件組件146可類似于緊固件組件82。因此，緊固件組件146的至少一部分被構(gòu)造為一旦與表面處理溶液(例如，電泳涂裝溶液)接觸就分解以允許組件之間的運(yùn)動(dòng)。可替代地，接頭140可以類似于圖4中示出的接頭42。這里，至少一個(gè)緊固裝置(類似于緊固裝置68)在涂裝之前將第一組件和第二組件在一端處暫時(shí)連接，并在涂裝期間失效以允許組件相對(duì)于彼此移動(dòng)。
[0028]盡管以上描述了示例性實(shí)施例，但并不意味著這些實(shí)施例描述了由權(quán)利要求所包含的所有可能的形式。說明書中使用的詞語是描述性詞語而不是限制性詞語，并且可以理解，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變。如前所述，各個(gè)實(shí)施例的特征可以組合以形成可能未被明確地描述或示出的本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例。雖然各個(gè)實(shí)施例可能已被描述為提供優(yōu)點(diǎn)或在一個(gè)或多個(gè)預(yù)期特性方面比其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式更為優(yōu)選，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，可以折衷一個(gè)或更多個(gè)特征或特性以實(shí)現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)的屬性，這依賴于特定應(yīng)用和實(shí)施方式。這些屬性可包括但不限于成本、強(qiáng)度、耐久性、生命周期成本、市場(chǎng)性、外觀、包裝、尺寸、可維修性、重量、可制造性、易于組裝等。因此，被描述為在一個(gè)或更多個(gè)特性方面不如其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式合意的實(shí)施例并非在本公開的范圍之外，并且可以期望用于特定應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種組裝車身組件的方法，包括: 將第一組件定位在第二組件上，其中，第一組件具有不同于第二組件的熱膨脹系數(shù)，第一組件和第二組件中的一者限定槽； 松動(dòng)地安裝螺栓穿過槽以及第一組件和第二組件； 在第一組件和第二組件中構(gòu)建接頭； 加熱第一組件和第二組件，其中，由于響應(yīng)于加熱而產(chǎn)生的熱膨脹，第一組件和第二組件相對(duì)于彼此移動(dòng)，從而導(dǎo)致接頭失效； 擰緊螺栓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一組件是車門梁，所述第二組件是車門的內(nèi)面板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接頭通過將所述第一組件鉚接到所述第二組件而構(gòu)建成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接頭通過緊固件構(gòu)建，所述緊固件被構(gòu)造為當(dāng)暴露于加熱時(shí)而分解。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接頭是沖壓接頭。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括將外面板附連到內(nèi)面板。7.一種組裝車身組件的方法，包括: 將第一組件定位在第二組件上，其中，第一組件具有不同于第二組件的熱膨脹系數(shù)，第一組件和第二組件中的一者限定槽； 安裝緊固件組件穿過槽以連接第一組件和第二組件，其中，緊固件組件的至少一部分被構(gòu)造為當(dāng)暴露于表面處理溶液時(shí)分解； 將第一組件和第二組件浸漬在表面處理溶液中，使緊固件組件的至少一部分分解； 重新擰緊緊固件。8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述第一組件是車門梁，所述第二組件是車門的內(nèi)面板。9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述槽被限定在車門梁中。10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，被構(gòu)造為進(jìn)行分解的緊固件組件的至少一部分是墊圈。11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，所述墊圈由硬紙板制成。12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，所述墊圈由蠟制成。13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，所述墊圈由壓實(shí)泥土制成。14.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述表面處理溶液是電泳涂裝溶液。15.—種白車門組件，包括: 內(nèi)面板，包括安裝面； 梁，具有低于內(nèi)面板的熱膨脹系數(shù)，所述梁通過緊固件組件附連到所述安裝面，所述緊固件組件包括被構(gòu)造為在電泳涂裝期間分解使得緊固件組件松動(dòng)的組件，使得在電泳涂裝期間由于熱膨脹引起內(nèi)面板和梁之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的白車門組件，其中，所述組件包括墊圈。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的白車門組件，其中，所述墊圈由硬紙板制成。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的白車門組件，其中，所述墊圈由蠟制成。19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的白車門組件，其中，所述梁限定槽，所述緊固件組件延伸穿過槽。20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的白車門組件，還包括附連到內(nèi)面板的外面板，使得內(nèi)面板和外面板一起限定內(nèi)腔，其中，所述梁設(shè)置在內(nèi)腔內(nèi)。
【文檔編號(hào)】B60J5/00GK105984510SQ201610169310
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日
【發(fā)明人】彼特·A·弗里德曼, 安德里亞·麥凱維·坎貝爾, 加勒特·?；ず辗? 阿曼達(dá)·凱·弗萊斯, 羅納德·大衛(wèi)·克特爾胡特, S·喬治·洛奇, 勞倫特·伯納德·恰佩斯
【申請(qǐng)人】福特全球技術(shù)公司