車輛組件及組裝車輛的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛組件，特別是涉及包括車頂結(jié)構(gòu)和車身的車輛組件，還涉及組裝車輛的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)動(dòng)車輛中最常使用鋁或鋁基合金車頂板取代低碳鋼或鋼合金車頂板，這對(duì)于減少車輛質(zhì)量是很有吸引力的選擇。然而，通常，車身結(jié)構(gòu)的其余部分仍然由鋼制造。由于相異材料的熱膨脹方面的考慮因素，難以將鋁的車頂板接合到鋼的車身面板上。當(dāng)車身經(jīng)受高溫(例如那些固化或烘烤施加于車身的油漆所需的溫度)時(shí)，附接于鋼車身的鋁車頂板的這種結(jié)合可能在鋁車頂板中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。這些應(yīng)力可導(dǎo)致車頂板的可見(jiàn)區(qū)段中出現(xiàn)無(wú)法接受的外觀特征。
[0003]當(dāng)前，制造廠家將鋁車頂板在組裝中的焊接工序之后固定于鋼車身面板上。該工序通常包括粘合劑粘結(jié)操作。也可使用自沖鉚釘將鋁車頂板固定于鋼車身面板。雖然從降低車體質(zhì)量的觀點(diǎn)考慮這種方法很有吸引力，但由于鋁和鋼的熱膨脹系數(shù)明顯不同(鋁為約22.5Xl(T6m/m K而鋼為約13Xl(T6m/m K)，這樣做帶來(lái)了問(wèn)題。粘合劑必須能夠吸收由車頂板與鋼車身面板之間的熱膨脹差異形成的畸變。另外，由于鋼和鋁通過(guò)鉚釘永久性地接合在一起，因此每當(dāng)車身溫度與接合部所處的溫度不同時(shí)，鋼和鋁熱膨脹中的這種差異會(huì)在鋁和鋼中產(chǎn)生應(yīng)力。在制造過(guò)程中，在給組裝后的車身噴漆時(shí)車身經(jīng)受最高的溫度。汽車油漆由多個(gè)層組成，所述層單獨(dú)地施加并且隨后在高溫下固化。通過(guò)使經(jīng)噴漆的車身通過(guò)一個(gè)或多個(gè)烤漆爐以使車身溫度上升至約180-200°C并且在該溫度下保持至少20分鐘來(lái)固化油漆。這種高溫可能足以引發(fā)鋁車頂板中的塑性變形。由于在冷卻時(shí)塑性變形不會(huì)還原，因此任何此類變形均可在車頂板中產(chǎn)生外觀特征例如折痕或翹曲，這對(duì)于顧客而言可能是無(wú)法接受的。
[0004]另外，將車頂板與車身面板接觸或電連接可形成電化腐蝕。當(dāng)有水時(shí)該腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)增加，例如在車頂天溝區(qū)域中。當(dāng)前的接合工序均涉及粘合劑，因此使用烤漆爐對(duì)將鋁車頂板粘結(jié)于鋼車身面板的粘合劑進(jìn)行固化。然而，來(lái)自烤漆爐的熱量可導(dǎo)致鋁車頂板相對(duì)于鋼車身出現(xiàn)畸變，從而引起翹曲。如果不加約束，車頂板會(huì)拱起而足以破壞車頂板與車身之間的粘合劑粘結(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一個(gè)方面，一種車輛組件包括車頂結(jié)構(gòu)和車身，所述車頂結(jié)構(gòu)包括由鋁或鋁基合金形成的車頂板，所述車身支撐車頂結(jié)構(gòu)并由鋼或鋼合金形成。所述車身包括一對(duì)橫向隔開(kāi)的側(cè)面板及前車頂梁和后車頂梁。每個(gè)車頂梁均跨接在側(cè)面板之間。至少一個(gè)托架將車頂結(jié)構(gòu)固定于車身。所述托架具有緊固于車頂板的第一部分和從車頂結(jié)構(gòu)伸出并焊接于車身的第二部分。所述托架由鋼或合金鋼形成。位于車身和托架第二部分的焊接連接部?jī)?nèi)側(cè)的粘合劑將第二部分粘結(jié)于車身。粘合劑將車頂板與托架第一部分的緊固連接部密封以避免其受潮，從而防止車頂板與托架的相異材料之間出現(xiàn)電化腐蝕。在車輛組件制造過(guò)程中將車輛組件在烤漆爐中加熱時(shí)，粘合劑還可降低所附接車頂板相對(duì)于車身的熱畸變。
[0006]根據(jù)另一個(gè)方面，一種車輛組件包括具有車頂板的車頂結(jié)構(gòu)和車身。所述車頂結(jié)構(gòu)由鋁或鋁基合金形成。所述車身包括一對(duì)橫向隔開(kāi)的側(cè)面板以及跨接在側(cè)面板之間的前車頂梁和后車頂梁。側(cè)面板與前車頂梁和后車頂梁一起支撐車頂結(jié)構(gòu)。所述車身由鋼或合金鋼形成。一對(duì)側(cè)托架將側(cè)面板連接于車頂板、前托架將前車頂梁連接于車頂板并且后托架將后車頂梁連接于車頂板。每個(gè)托架具有緊固于車頂板的第一部分以及從車頂板伸出并焊接于車身的第二部分。每個(gè)托架由鋼或合金鋼形成。車頂結(jié)構(gòu)通過(guò)粘合劑粘結(jié)于車身。每個(gè)所述托架在車頂板與車身之間提供大約4_至大約6_的連續(xù)豎直間隔，并且在該間隔中設(shè)置粘合劑。粘合劑將車頂板與托架第一部分的緊固連接部密封以避免其受潮，從而防止車頂板與托架的相異材料之間出現(xiàn)電化腐蝕。在車輛組件制造過(guò)程中將車輛組件在烤漆爐中加熱時(shí)，粘合劑還可降低所附接車頂板相對(duì)于車身的熱畸變。
[0007]根據(jù)又一個(gè)方面，一種組裝車輛的方法包括提供由鋼或鋼合金形成的車身，所述車身包括一對(duì)橫向隔開(kāi)的側(cè)面板及前車頂梁和后車頂梁，每個(gè)車頂梁跨接在側(cè)面板之間；提供由鋁或鋁基合金形成的車頂結(jié)構(gòu)，所述車頂結(jié)構(gòu)包括具有設(shè)于外圍邊緣部的凸緣結(jié)構(gòu)的車頂板，凸緣部包括垂直壁和水平表面；在圍繞車頂板的整個(gè)周邊的凸緣結(jié)構(gòu)的水平表面上施加粘合劑；提供一對(duì)側(cè)托架及前托架和后托架，每個(gè)托架由鋼或合金鋼形成，并且將每個(gè)所述托架設(shè)置在凸緣結(jié)構(gòu)上，使得粘合劑位于每個(gè)托架與凸緣結(jié)構(gòu)之間；將車頂結(jié)構(gòu)與托架一起設(shè)置在車身上；將每個(gè)所述托架緊固在凸緣結(jié)構(gòu)的豎直壁上；將側(cè)托架焊接于側(cè)面板、前托架焊接于前車頂梁并且后托架焊接于后車頂梁；以及將車身與車頂結(jié)構(gòu)和托架一起加熱至預(yù)定溫度以固化粘合劑。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是車輛組件的分解透視圖，所述車輛組件包括由鋼或鋼合金形成的車身以及由鋁或鋁基合金形成的車頂結(jié)構(gòu)。
[0009]圖2是沿車輛組件的側(cè)部截取的剖視圖。
[0010]圖3是沿車輛組件的前向部截取的剖視圖。
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的沿車輛組件的后向部截取的剖視圖。
[0012]圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的沿車輛組件的后向部截取的剖視圖。
[0013]圖6A、6B和6C示出了在車輛組件制造過(guò)程中將車輛組件在烤漆爐中加熱時(shí)所附接車頂板相對(duì)于車身的熱畸變。
【具體實(shí)施方式】
[0014]應(yīng)當(dāng)理解，本文的描述和附圖僅為示例性的，并且在不脫離本發(fā)明的情況下，可在本發(fā)明所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)中作出各種修改和變更。一般來(lái)講，示例性車頂結(jié)構(gòu)的示圖未按比例繪制。如本文所用，橫向是橫跨車輛的方向，即，左側(cè)和右側(cè)方向。同樣，縱向是指車輛行進(jìn)的向前和向后方向，并且豎向涉及高程，即，向上和向下方向。還應(yīng)理解，本文所公開(kāi)的示例性車頂結(jié)構(gòu)的各個(gè)所標(biāo)示的部件僅采用本領(lǐng)域用語(yǔ)，這些用語(yǔ)在一個(gè)制造商和另一個(gè)制造商之間可以不同，不應(yīng)將其視為限制本發(fā)明。
[0015]漸漸地，長(zhǎng)久以來(lái)作為車身構(gòu)造選擇材料的低碳鋼或鋼合金為強(qiáng)度重量比更高的材料(例如鋁或鋁基合金)所取代。這種趨勢(shì)由為了減少車輛重量以改善燃料經(jīng)濟(jì)性的需求推動(dòng)。示例性車輛組件100即為其一例，所述車輛組件具有附接于鋼或鋼合金車身104的鋁或鋁基合金車頂結(jié)構(gòu)102。如圖1中示意性所示，車身104包括一對(duì)橫向隔開(kāi)的車身構(gòu)件或用于限定乘客隔間116兩側(cè)的側(cè)面板112、114以及跨接在側(cè)面板之間的前車頂梁118和后車頂梁120。車身構(gòu)件112、114可構(gòu)造相同，但其布置在車輛組件100的相對(duì)兩側(cè)。至少一個(gè)橫向構(gòu)件或車頂彎梁122可間裝于前車頂梁118與后車頂梁120之間并且在隔開(kāi)的車身構(gòu)件112、114之間延伸。側(cè)面板與前車頂梁118和后車頂梁120 —起支撐乘客隔間116上方的車頂結(jié)構(gòu)102。所述示例性車頂結(jié)構(gòu)102附接于車身104。
[0016]參照?qǐng)D1，車頂結(jié)構(gòu)102包括覆蓋乘客隔間116的鋁或鋁基合金車頂板132。車頂板132可包括加強(qiáng)肋134，其適于承載由其上(例如在行李架中)裝運(yùn)的物品傳遞給車頂板的負(fù)荷。這些肋一般在諸如SUV或廂式貨車之類的車輛上使用，因?yàn)檫@些車輛的車頂板很大并且通常是扁平的。肋134使車頂板132加強(qiáng)并且有助于其保持形狀。對(duì)于在較小車輛例如轎車中使用的車頂板而言，通常不需要這些肋。車頂板132在平面圖中通常為矩形的，但因?yàn)樾枰鱾€(gè)車頂結(jié)構(gòu)與車輛造型相符，因此車頂板可以具有可選的形狀。車頂板132包括前端部140、后端部142以及在前端部與后端部之間縱向延伸的相對(duì)的側(cè)部144、146。車頂組件102還包括在側(cè)部144、146之間延伸的至少一個(gè)車頂加強(qiáng)件。在車輛組件100的裝配狀態(tài)下，車頂加強(qiáng)件(未示出)可覆蓋車頂彎梁122 ;但車頂加強(qiáng)件并非必需的。眾所周知，可在車頂板132中為天窗組件