用于汽車的多層組件總成制造技術

公開了一種用于汽車的多層組件總成。一種汽車鋁合金組件總成包括限定第一接合區域和第一切口的第一車輛組件。所述總成還包括限定第二接合區域的第二車輛組件。所述總成還包括限定第三接合區域的第三車輛組件。第二接合區域置于第一接合區域的一部分和第三接合區域的一部分之間。第一自沖鉚釘設置在第二車輛組件和第三車輛組件內，并與第一切口對齊。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及包括自沖鉚釘(SPR)的汽車車身總成。
技術介紹
皮卡車是具有后部開頂式載貨區域(通常稱為貨廂)的機動車輛。皮卡車受歡迎很大程度上是因為貨廂允許以許多不同的方式使用車輛，包括運載各種類型的貨物和拖曳各種類型的拖車。傳統地，皮卡車的大部分車身結構由鋼合金形成。經過多年的經驗，皮卡車設計者已經獲知如何設計經受各種苛刻的皮卡車應用的鋼質皮卡車車身部件。當前的監管和經濟環境使制造更節省燃料同時保持或提高功能性和耐用性的皮卡車的重要性增加。降低車輛的燃料消耗的一種方式是降低車輛結構重量。鋁合金的強度重量比通常高于鋼合金的強度重量比。因此，用鋁代替鋼提供了降低重量的可能性。然而，鋁的彈性模量通常低于鋼的彈性模量。另外，適合于鋼部件的制造工藝和連接部件的方法可能不適合同樣的鋁部件。歸因于這些和其它差異，簡單的材料替換不一定產生可接受的設計。通常通過四位數字來標示鋁合金，第一位數字通常標示主要合金元素。當基于主要合金元素描述一系列鋁合金時，第一位數字之后可跟著三個X或三個O。例如，6XXX(或6000)系列鋁合金中的主要合金元素是鎂和硅，而5ΧΧΧ系列鋁合金中的主要合金元素是鎂，7ΧΧΧ系列鋁合金中的主要合金元素是鋅。在系列牌號中由字母“X”(或O)表示的另外的數字限定準確的鋁合金。
技術實現思路
在一個實施例中，一種汽車鋁合金組件總成包括限定第一接合區域和第一切口的第一車輛組件。所述總成還包括限定第二接合區域的第二車輛組件。所述總成還包括限定第三接合區域的第三車輛組件。第二接合區域置于第一接合區域的一部分和第三接合區域的一部分之間。第一自沖鉚釘設置在第二車輛組件和第三車輛組件內，并與第一切口對齊。在另一實施例中，一種用于汽車的多個鋁制組件的總成包括設置在第一車輛組件和第二車輛組件內的第一自沖鉚釘。所述總成還包括設置在第二車輛組件和第三車輛組件內的第二自沖鉚釘。第一自沖鉚釘和第二自沖鉚釘協作以在第一車輛組件、第二車輛組件和第三車輛組件之間形成接合。在又一實施例中，一種汽車鋁合金組件總成包括第一車輛組件、第二車輛組件和第三車輛組件。第一車輛組件、第二車輛組件和第三車輛組件中的每個包括限定凸緣的邊緣部分。在第一車輛組件的邊緣部分中限定第一切口。在第二車輛組件的邊緣部分中限定第一凸耳，第一凸耳與第一切口對齊。第一自沖鉚釘與第一切口對齊并設置在第三車輛組件和第一凸耳內。【附圖說明】圖1是連接兩個組件層的自沖鉚釘的側剖視圖。圖2A是連接三個組件層的自沖鉚釘的側剖視圖，示出了三個組件層的接合的一個潛在問題。圖2B是圖2A的自沖鉚釘的仰視圖，示出了穿破。圖3是連接三個組件層的自沖鉚釘的側剖視圖，示出了三個組件層的接合的另一個潛在問題。圖4是根據本公開的一個實施例的車身總成的平面圖。圖5是沿著切割線5-5截取的圖4的總成的側剖視圖。圖6是根據本公開的另一實施例的車身總成的平面圖。圖7是沿著切割線7-7截取的圖6的總成的側剖視圖。圖8是根據本公開的又一實施例的車身總成的局部立體圖。圖9是沿著切割線9-9截取的圖8的總成的剖視圖。【具體實施方式】參照附圖公開示出的實施例。然而，將理解的是，公開的實施例意在僅是可以以多種和替代的形式實施的示例。附圖不一定按照比例繪制，可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細節。公開的具體結構和功能細節不應被解釋為限制，而作為用于教導本領域技術人員如何實踐公開的構思的代表性基礎。為了提高燃料效率，汽車可包括鋁合金組件。傳統的連接工藝(諸如點焊)可能不適合于鋁合金組件。鋁合金組件可利用自沖鉚釘進行連接。由于高產能以及與粘合劑的高兼容性，因此自沖鉚釘是一種有優勢的連接工藝。盡管自沖鉚釘是一種適合鋁合金組件的連接工藝，但是它們確實也存在挑戰。例如，接合部的最里面的組件層的厚度必須足以實現鉚釘和底層之間的機械互鎖同時避免鉚釘穿破。自沖鉚釘特別適合于連接僅具有兩個組件層的總成。參照圖1，示出了具有第一組件層12和第二組件層14的自沖鉚釘接合部10。為了形成足夠強大的接合，自沖鉚釘18的柄桿16必須至少部分地穿入到所有的組件層中，并且腿16必須充分地張開以形成可接受的互鎖。雖然比較困難，但是自沖鉚釘仍可用于連接具有三個或更多個組件層的總成。為了穿入額外的組件層，自沖鉚釘的柄桿可增長。柄桿的厚度和強度也可增加，以實現柄桿在接合部中的充分穿入。利用自沖鉚釘穿過三個組件層的可行性部分地取決于最內層的厚度和所要求的接合強度。如果最內層的厚度是總的接合厚度的50%或以上，則連接三個組件層更容易實現。然而，如果最內層的厚度較薄，則會出現問題。與柄桿長度的增加相關聯的一個問題是穿破(breakthrough)。穿破是在連接期間底層變得太薄時破裂，從而使內層暴露(有時候使鉚釘柄桿暴露)。穿破降低了接合強度并增加了腐蝕的風險。如果在組件層之間涂覆有粘合劑，則穿破問題尤其有問題。粘合劑會通過破裂處漏出并污染模具。如果模具被污染，則生產線必須停工以將粘合劑從模具中除去。這導致生產率降低并使成本增加。圖2A和圖2B示出了帶穿破的三個組件層的接合部。接合部20包括利用自沖鉚釘28被固定在一起的第一組件層22、第二組件層24和第三組件層26。第三組件層26的厚度小于總的接合厚度的50%。自沖鉚釘28的柄桿30延伸以穿入這三個組件層。然而，由于最里面的材料層26相對較薄，因此組件層26被拉得太薄從而形成破裂處32。可通過縮短柄桿來降低穿破的可能性。然而，縮短柄桿會導致其他問題，諸如降低穿入能力和互鎖性。這使接合強度變弱。在一些應用中，要求的接合強度越低，降低互鎖性越不成問題。參照圖3，示出了具有第一組件層36、第二組件層38和第三組件層40的自沖鉚釘接合部34。接合部34包括用于將組件層固定在一起的自沖鉚釘42。自沖鉚釘42包括柄桿44。接合部34的接合不成功，這是因為自沖鉚釘42未能穿入所有的材料層36、38和40并且未能實現互鎖。由于未能實現穿入和互鎖，因此接合部在區域46、48和50處分離。汽車可包括需要三個或更多個鋁合金組件層彼此固定的接合部。在一些應用中，理想的是，利用自沖鉚釘來固定組件層。參照圖4和圖5，三組件層總成60利用自沖鉚釘進行連接并避免了上面所述的穿破和互鎖問題。總成60利用選擇性地布置的切口來減少任何一個自沖鉚釘必須固定的組件層的數量。總成60包括第一組件層62、第二組件層64和第三組件層66。第一組件層62和第三組件層66是最外層，第二組件層或中間組件層64置于第一組件層62和第三組件層66之間。第一組件層62、第二組件層64和第三組件層66中的每個包括裝配區域，該裝配區域限定組件層彼此抵靠堆疊的位置。第一組件層62包括限定總成60的頂部的頂表面68。第一組件層62還包括抵靠中間組件層64設置的內表面70。頂表面68和內表面70限定第一組件層62的厚度。中間組件層64包括抵靠內表面70設置的第一表面72和抵靠第三組件層66設置的第二表面74。第一表面72和第二表面74限定中間組件層64的厚度。第三組件層66包括抵靠第二表面74設置的內表面76和限定總成60的底部的底表面78。內表面76和底表面78限定第三組件層66的厚度。第一組件層62包括位于裝配區域內的至少一個切口 86。第一組件層62本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種汽車組件總成，包括：第一鋁合金車輛組件，限定第一接合區域和第一切口；第二鋁合金車輛組件，限定第二接合區域；第三鋁合金車輛組件，限定第三接合區域，其中，第二接合區域置于第一接合區域的一部分和第三接合區域的一部分之間；第一自沖鉚釘，設置在第二鋁合金車輛組件和第三鋁合金車輛組件內，并與第一切口對齊。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：安德里亞·麥凱維·坎貝爾，阿曼達·凱·弗萊斯，達林·尼爾·瓦格納，斯里納斯·維扎亞庫馬爾，
申請(專利權)人：福特全球技術公司，
類型：發明
國別省市：美國;US