用于汽车的多层组件总成的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及包括自冲铆钉(SPR)的汽车车身总成。
【背景技术】
[0002]皮卡车是具有后部开顶式载货区域(通常称为货厢)的机动车辆。皮卡车受欢迎很大程度上是因为货厢允许以许多不同的方式使用车辆，包括运载各种类型的货物和拖曳各种类型的拖车。传统地，皮卡车的大部分车身结构由钢合金形成。经过多年的经验，皮卡车设计者已经获知如何设计经受各种苛刻的皮卡车应用的钢质皮卡车车身部件。当前的监管和经济环境使制造更节省燃料同时保持或提高功能性和耐用性的皮卡车的重要性增加。降低车辆的燃料消耗的一种方式是降低车辆结构重量。
[0003]铝合金的强度重量比通常高于钢合金的强度重量比。因此，用铝代替钢提供了降低重量的可能性。然而，铝的弹性模量通常低于钢的弹性模量。另外，适合于钢部件的制造工艺和连接部件的方法可能不适合同样的铝部件。归因于这些和其它差异，简单的材料替换不一定产生可接受的设计。
[0004]通常通过四位数字来标示铝合金，第一位数字通常标示主要合金元素。当基于主要合金元素描述一系列铝合金时，第一位数字之后可跟着三个X或三个O。例如，6XXX(或6000)系列铝合金中的主要合金元素是镁和硅，而5ΧΧΧ系列铝合金中的主要合金元素是镁，7ΧΧΧ系列铝合金中的主要合金元素是锌。在系列牌号中由字母“X”(或O)表示的另外的数字限定准确的铝合金。
【发明内容】
[0005]在一个实施例中，一种汽车铝合金组件总成包括限定第一接合区域和第一切口的第一车辆组件。所述总成还包括限定第二接合区域的第二车辆组件。所述总成还包括限定第三接合区域的第三车辆组件。第二接合区域置于第一接合区域的一部分和第三接合区域的一部分之间。第一自冲铆钉设置在第二车辆组件和第三车辆组件内，并与第一切口对齐。
[0006]在另一实施例中，一种用于汽车的多个铝制组件的总成包括设置在第一车辆组件和第二车辆组件内的第一自冲铆钉。所述总成还包括设置在第二车辆组件和第三车辆组件内的第二自冲铆钉。第一自冲铆钉和第二自冲铆钉协作以在第一车辆组件、第二车辆组件和第三车辆组件之间形成接合。
[0007]在又一实施例中，一种汽车铝合金组件总成包括第一车辆组件、第二车辆组件和第三车辆组件。第一车辆组件、第二车辆组件和第三车辆组件中的每个包括限定凸缘的边缘部分。在第一车辆组件的边缘部分中限定第一切口。在第二车辆组件的边缘部分中限定第一凸耳，第一凸耳与第一切口对齐。第一自冲铆钉与第一切口对齐并设置在第三车辆组件和第一凸耳内。
【附图说明】
[0008]图1是连接两个组件层的自冲铆钉的侧剖视图。
[0009]图2A是连接三个组件层的自冲铆钉的侧剖视图，示出了三个组件层的接合的一个潜在问题。
[0010]图2B是图2A的自冲铆钉的仰视图，示出了穿破。
[0011]图3是连接三个组件层的自冲铆钉的侧剖视图，示出了三个组件层的接合的另一个潜在问题。
[0012]图4是根据本公开的一个实施例的车身总成的平面图。
[0013]图5是沿着切割线5-5截取的图4的总成的侧剖视图。
[0014]图6是根据本公开的另一实施例的车身总成的平面图。
[0015]图7是沿着切割线7-7截取的图6的总成的侧剖视图。
[0016]图8是根据本公开的又一实施例的车身总成的局部立体图。
[0017]图9是沿着切割线9-9截取的图8的总成的剖视图。
【具体实施方式】
[0018]参照附图公开示出的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例意在仅是可以以多种和替代的形式实施的示例。附图不一定按照比例绘制，可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而作为用于教导本领域技术人员如何实践公开的构思的代表性基础。
[0019]为了提高燃料效率，汽车可包括铝合金组件。传统的连接工艺(诸如点焊)可能不适合于铝合金组件。铝合金组件可利用自冲铆钉进行连接。由于高产能以及与粘合剂的高兼容性，因此自冲铆钉是一种有优势的连接工艺。尽管自冲铆钉是一种适合铝合金组件的连接工艺，但是它们确实也存在挑战。例如，接合部的最里面的组件层的厚度必须足以实现铆钉和底层之间的机械互锁同时避免铆钉穿破。
[0020]自冲铆钉特别适合于连接仅具有两个组件层的总成。参照图1，示出了具有第一组件层12和第二组件层14的自冲铆钉接合部10。为了形成足够强大的接合，自冲铆钉18的柄杆16必须至少部分地穿入到所有的组件层中，并且腿16必须充分地张开以形成可接受的互锁。
[0021]虽然比较困难，但是自冲铆钉仍可用于连接具有三个或更多个组件层的总成。为了穿入额外的组件层，自冲铆钉的柄杆可增长。柄杆的厚度和强度也可增加，以实现柄杆在接合部中的充分穿入。利用自冲铆钉穿过三个组件层的可行性部分地取决于最内层的厚度和所要求的接合强度。如果最内层的厚度是总的接合厚度的50%或以上，则连接三个组件层更容易实现。然而，如果最内层的厚度较薄，则会出现问题。与柄杆长度的增加相关联的一个问题是穿破(breakthrough)。穿破是在连接期间底层变得太薄时破裂，从而使内层暴露(有时候使铆钉柄杆暴露)。穿破降低了接合强度并增加了腐蚀的风险。如果在组件层之间涂覆有粘合剂，则穿破问题尤其有问题。粘合剂会通过破裂处漏出并污染模具。如果模具被污染，则生产线必须停工以将粘合剂从模具中除去。这导致生产率降低并使成本增加。
[0022]图2A和图2B示出了带穿破的三个组件层的接合部。接合部20包括利用自冲铆钉28被固定在一起的第一组件层22、第二组件层24和第三组件层26。第三组件层26的厚度小于总的接合厚度的50%。自冲铆钉28的柄杆30延伸以穿入这三个组件层。然而，由于最里面的材料层26相对较薄，因此组件层26被拉得太薄从而形成破裂处32。
[0023]可通过缩短柄杆来降低穿破的可能性。然而，缩短柄杆会导致其他问题，诸如降低穿入能力和互锁性。这使接合强度变弱。在一些应用中，要求的接合强度越低，降低互锁性越不成问题。参照图3，示出了具有第一组件层36、第二组件层38和第三组件层40的自冲铆钉接合部34。接合部34包括用于将组件层固定在一起的自冲铆钉42。自冲铆钉42包括柄杆44。接合部34的接合不成功，这是因为自冲铆钉42未能穿入所有的材料层36、38和40并且未能实现互锁。由于未能实现穿入和互锁，因此接合部在区域46、48和50处分离。
[0024]汽车可包括需要三个或更多个铝合金组件层彼此固定的接合部。在一些应用中，理想的是，利用自冲铆钉来固定组件层。
[0025]参照图4和图5，三组件层总成60利用自冲铆钉进行连接并避免了上面所述的穿破和互锁问题。总成60利用选择性地布置的切口来减少任何一个自冲铆钉必须固定的组件层的数量。总成60包括第一组件层62、第二组件层64和第三组件层66。第一组件层62和第三组件层66是最外层，第二组件层或中间组件层64置于第一组件层62和第三组件层66之间。第一组件层62、第二组件层64和第三组件层66中的每个包括装配区域，该装配区域限定组件层彼此抵靠堆叠的位置。
[0026]第一组件层62包括限定总成60的顶部的顶表面68。第一组件层62还包括抵靠中间组件层64设置的内表面70。顶表面68和内表面70限定第一组件层62的厚度。中间组件层64包括抵靠内表面70设置的第一表面72和抵靠第三组件层66设置的第二表面74。第一表面72和第二表面74限定中间组件层64的厚度。第三组件层66包括抵靠第二表面74设置的内表面76和限定总成60的底部的底表面78。内表面76和底表面78限定第三组件层66的厚度。
[0027]第一组件层62包括位于装配区域内的至少一个切口 86。第一组件层62包括限定切口 86的周界的至少一个切口内壁92。至少一个内壁92在顶表面68和内表面70之间延伸，从而限定完全穿过第一组件层62