专利名称：连接结构元件的适配接头和用此适配接头制造的结构组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将一个用一种第一材料制成的结构元件连接到一个用一种第二材料制成的结构元件上的适配接头。此外，本发明还涉及一种由一个用一种第一材料制成的第一结构元件和一个用一种属于与第一结构元件的材料不同材料组的材料制造的第二结构元件组成的结构组件。
背景技术：
尤其在车身制造领域中，但也在必须互相连接用不同材料制造的结构元件的其他技术领域中，经常存在的问题是，相关的材料不能用恰当的方式这样互相连接，以致一方面满足对连接强度提出的要求，而另一方面能选择一种连接类型，这种连接类型既能便于制造并与此同时又能满足在可看到的区域内对连接区域的外观提出的要求。例如，若汽车的支承结构用一种钢加工时，用一种轻金属材料如一种铝或镁合金制成的车身板材通常不能与各自汽车的支承结构焊接。这一疑难问题使得难以利用不同材料相结合带来的优点，亦即一方面，用于各自汽车的外皮或其他结构的轻金属具有小的重量，而另一方面，用于制造高负荷车身组件的钢具有高的强度。当塑料件要与金属件连接时存在同样的问题。
虽然试图将用不同材料制成的结构元件通过粘结实现互相连接。然而这种连接往往不能承受在实践中产生的负荷。这例如发生在一个用一种轻质材料制成的板材件要与一个用一种高强度材料制成的型材连接的情况下。尤其经长期使用后在粘结区域内产生的应力会导致粘结的弱化。
采用与粘结不同的方案或作为其补充，用互相不能焊接的不同材料制成的结构组件也可以通过一种力与形封闭的连接彼此相连。例如轻金属或塑料组件例如与一个用钢制造的结构元件铆接或用螺钉连接。但是在车身或其他外壳制造领域中，这种连接缺点往往是，可以从外面看到这些连接元件并因而影响该产品的外观。此外，在全自动或半自动化生产运行时，力封闭的连接的制造往往要有高的设备投入才能实现并因而提高了成本。
由EP 0 868 237 B1已知一种另外的制造用互相不能焊接的不同材料组成的结构组件的可能性。在此专利文献中介绍了一种生产用至少两个接合的组件构成的金属型材的方法，所述的这些组件只借助夹紧力互相连接。
在此，已知的金属型材的制造以这样的方式进行首先在其中一个要接合的组件中成形一个槽。在成形期间，在槽附近的区域发生结构组织变化。然后一个另外的用扁平材料制成的组件以其窄侧装入到此槽内，并通过挤压在这一个组件内与槽相邻的材料而夹紧固定在槽内。在这种情况下发生进一步的结构组织变化，从而在两个要互相连接的组件之间建立了一种只是力与形封闭的连接。以此方式可以接合用任何金属制成的组件，而其他接合技术，可能由于材料组合的原因，也可能由于别的原因，并不适合或不是最佳地适用于这些组件。
由EP 0 868 237 B1已知的方法存在的缺点是，这种方法的前提条件是至少在元件的其中成形接缝的区域内有一定的材料厚度。此外，按该已知的方法，设有槽的结构元件在与槽毗连的区域内需要有足够的可变形性。最后，在其中一个元件内的槽的成形、将另一个元件置入到槽内以及接着的材料挤压，只有通过复杂的生产过程才能实施。这尤其不适用于将大面积小壁厚的车身外部组件连接到一个支承型材上，后者的壁与相关的外部组件相比要厚得多。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明的目的是创造一种装置，它能以简单的方式更可靠地连接两个用不同材料制成的结构元件。此外，还要提供一种结构组件，该结构组件可以用特别简单的方式由用不同材料制成的结构元件组成。
有关连接装置方面的目的通过一种规定用于将一个用一种第一材料制成的结构元件连接到一个用一种第二材料制成的结构元件上的适配接头达到，按本发明，这种适配接头的特征在于，该适配接头具有一个用一种属于为第一结构元件的材料配置的材料组的材料制造的基体和一个通过一种接合操作而力与形封闭地与基体不可拆式连接的连接件，该连接件用一种属于为第二结构元件的材料配置的材料组的材料制成。
借助按本发明的适配接头提供了一种装置，通过它可以可靠而简单地互相连接用不同材料制成的结构元件。这种适配接头可以没有困难地预制，并能简便和用低的技术性耗费经济地实施用不同的、互相不相容的材料制成的结构元件的装配。
在此本发明可以利用由EP 0 868 237 B1原则上已知的方法。例如在按本发明的适配接头中，本发明采用了一个基体，例如通过使用由EP 0868 237 B1已知的或类似的方法将连接件插入到该基体内。在此基体用一种材料制成，这种材料与制造其中一个要互相连接的结构元件的材料是相容的，而连接件用一种材料制造，该材料属于制造另一个结构元件的材料组中的材料。通过适配接头由分别用与在装配时分别配属它们的结构元件相同或相近材料制成的结构元件组成，按本发明的适配接头便可以顺利地与两个结构组件材料封闭地连接。由此得到的结果是，一方面适配接头与要互相连接的结构组件牢固连接，而另一方面这些结构组件互相通过适配接头的接合区牢固和可靠地彼此连接。
因此，本发明的一项特别实用的设计规定，所述基体具有一个槽，所述连接件的一个区段安装到该槽内；并且，所述槽的边缘至少局部通过一种结构组织变化的操作以这样的方式压靠到连接件的在槽内的区段上，使得在基体与连接件之间建立力与形封闭的连接。
相应地，为达到前面提出的有关一种由一个用一种第一材料制成的第一结构元件和一个用一种属于与第一结构元件的材料不同材料组的材料制造的第二结构元件组成的结构组件方面的目的，采取的措施是，所述结构元件通过一个按本发明设计的适配接头互相连接在一起。
借助按本发明的适配接头，可以用特别简单的方式互相连接例如结构组件，在此结构组件中，其中一个结构元件用一种钢材制造，而另一个结构元件用一种轻金属材料制造。但采用按本发明的适配接头也可以用同样简单的方式例如将一个用一种塑料制成的结构元件连接到一个用一种钢或轻金属材料制成的元件上。这种特性使得按本发明的适配接头特别适用于将一些外皮的组件或车身的其他结构组件连接到一个为各自汽车的支承结构配置的结构组件上。采用按本发明的适配接头可以顺利地将汽车车身的结构部件，如用一种特别轻的铝或镁合金制造的内部或外部板材，以简单的方式与汽车的支承结构的用高强度的钢或其他材料制成的型材连接。因为在外部板材件与适配接头之间的连接可以焊接，所以在适配接头与外部板材之间的连接的区域内不需要会破坏视觉印象的连接件。此外，也不需要在外部板材件或型材上设计用于连接到适配接头上的特别的成形件。
在从属权利要求中提供了本发明其他有利的设计并在下面结合附图中示出的实施例详细说明本发明其他有利的设计。
附图分别用透视图示意示出了在一个没有进一步示出的汽车车身的一块仅局部示出的薄的外部板材A1、A2、A3、A4分别与一个支承型材T1、T2、T3、T4之间的四种连接装置V1、V2、V3、V4。
具体实施例方式
外部板材A1、A2、A3、A4分别构成车身结构组件的第一结构元件，它的第二结构元件由各自的支承型材T1、T2、T3、T4构成。在此，外部板材A1、A2、A3、A4例如用一种铝材或一种镁材制成，而支承型材T1、T2、T3、T4例如分别用一种高强度的、能可靠承受在各自汽车的实际使用中所产生负荷的钢合金制造。
各自的外部板材A1、A2、A3、A4与分别为其配置的支承型材T1、T2、T3、T4之间的连接分别借助一个适配接头1、2、3、4建立。每个适配接头1、2、3、4各有一个板状基体5、6、7、8，它配置给各自的外部板材A1、A2、A3、A4并且用与相关的外部板材A1、A2、A3、A4相同的轻金属材料制造。
在制造用于连接装置V1(图1)的适配接头1的过程中，将一个沿基体5横向延伸的槽9成形到基体5内。在此，槽9的宽度与同样板状的连接件10的厚度D相应，连接件以其窄侧置入到槽9中。连接件10用一种能与支承型材T1的钢良好焊接的钢材制成。
在置入到槽9内后，未示出的压辊在高挤压力的情况下沿此槽9在基体5为连接件10配置的表面5a上运动。在此由压辊施加的挤压力如此之高，以致材料从基体5的遭受此压力的、在变形后沟状构成的和平行于槽9延伸的区域11、12朝槽9的方向流动，从而促使槽9的侧面以高的挤压力作用在连接件10的分别为其配置的表面区段上。以此方式造成的连接件10与基体5之间的力与形封闭的连接非常牢固，以致连接件即使受高的交变负荷仍能持续牢固地固定在基体5内。
支承型材T1有I形横截面。在其为适配接头1配置的端部上成形一个连接段13，通过支承型材T1的上段14和下段15从其彼此隔开距离的正常位置出发，首先倾斜地互相靠拢，然后重新在一个短的区段16上彼此平行延伸。以此方式在支承型材T1的上段14和下段15之间的区段16的区域内形成的缝隙17的高度，在此基本上与适配接头1连接件10的厚度D一致。
为了将外部板材A1连接到支承型材T1上，首先将适配接头1的基体5与外部板材1焊接，从而使外部板材1与适配接头材料封闭地互相牢固连接。接着，适配接头1的连接件10以其背对基体5的窄侧插入到支承型材T1的缝隙17内。在这之后，支承型材T1和连接件10可以在以此方式构成的搭接区内通过简单的方式可靠地互相焊接，从而使支承型材T1与适配接头1材料封闭地互相牢固连接。在此外部板材A1到支承型材T1上的连接，通过在连接件10与基体5之间在槽9的区域内存在的力与形封闭的连接得以保证。
在用于连接装置V2(图2)的适配接头2中，连接件18不是板状，而是按T形型材的类型设计。在此按上面针对连接件10与基体5在适配接头1的槽9内的接合已说明的同样方式，连接件18的腹板19的自由窄侧与适配接头2的底板6力与形封闭地牢固连接。
连接件18的背对腹板19的自由连接面20可以用于连接各自的支承型材T2。在此，连接件18也用一种钢材制成，它能与支承型材T2的钢特别好地焊接。
在连接装置V2中，支承型材T2同样具有I形横截面。为了能方便地连接到适配接头上，在支承型材T2的为适配接头2配置的端部上的上段21和下段22超出其腹板23延长，使它们平接地贴靠在连接件18的连接面20上并能在那里用简单的方式与连接件18焊接。与此同时，适配接头2的基体6与外部板材A2焊接，从而在连接装置V2中，外部板材A2同样通过在适配接头2的基体6与连接件18之间的力与形封闭的连接互相牢固地连接。
在连接装置V3(图3)中，要与外部板材A3连接的支承型材T3端部，设计成与支承型材T2的为外部板材A2配置的端部完全相同。由于外部板材A3在连接装置V3的区域内设计为曲拱状，所以用于连接装置V3的适配接头3的板状基体7以相应的方式设计为曲拱状，使得在适配接头3安装在外部板材A3上时，所述基体7紧密地贴靠在外部板材A3上。
为了连接到支承型材T3上，适配接头3具有两个板状的、用与支承型材T3相同的能良好焊接的钢材制成的连接件24、25，它们互相平行地隔开一个与支承型材T3的上段26离下段27的距离一致的距离A排列。连接件24、25分别以与上面针对适配接头1的基体5与连接件10之间的连接装置已说明的相同的方式与适配接头3的基体7组合。
为了将外部板材A3连接到支承型材T3上，首先将适配接头3以其基体7安装到外部板材A3上并与之焊接。接着，带有外部板材A3的适配接头3安装到支承型材T3的端部上，将其连接件24、25的背对基体7的自由端平接地与支承型材T3的上段26和下段27的自由端对接。接着，适配接头3与支承型材T3可以在如此构成的对接的区域内顺利地互相焊接。
用于连接装置V4(图4)的适配接头4，除了用与外部板材A4相同的材料制成并与之焊接的板状基体8外，还有按适配接头3中存在的连接件24、25设计并与基体8力与形封闭连接的连接件28、29。然而与适配接头3的区别在于，在适配接头4中，这些连接件28、29以其背对基体8的端部支承着一块连接板30，它用一种能与支承型材T4的钢材良好焊接的钢材制成。在此，板状连接件28、29可以用与连接板30相同的材料制造并与之焊接。
但也可以与之不同，用不同的材料制造连接件28、29，并且它们例如同样按它们与基体8之间的连接模式与连接板30连接。在这种情况下，连接件28、29可例如用一种弹性材料制造，这种材料防止将振动从支承型材T4传到要与之连接的外部板材A4。
在此，连接板30可以没有困难地将管状的支承型材T4连接到适配接头4上。为此支承型材T4以其自由端平接地安置在适配接头的连接板30上，从而可以在如此形成的对接的区域内进行方便的焊接。
权利要求
1.用于将一个用一种第一材料制成的结构元件(A1、A2、A3、A4)连接到一个用一种第二材料制成的结构元件(T1、T2、T3、T4)上的适配接头，其特征为，该适配接头具有一个用一种属于为第一结构元件(A1、A2、A3、A4)的材料配置的材料组的材料制造的基体(5、6、7、8)和一个通过一种接合操作而力与形封闭地与基体(5、6、7、8)不可拆式连接的连接件(10、19、24、25、28、29)，该连接件用一种属于为第二结构元件(T1、T2、T3、T4)的材料配置的材料组的材料制成。
2.按照权利要求1所述的适配接头，其特征为，所述基体(5、6、7、8)具有一个槽(9)，所述连接件(10、19、24、25、28、29)的一个区段安装到该槽内；并且，所述槽(9)的边缘至少局部通过一种结构组织变化的操作以这样的方式压靠到连接件(10、19、24、25、28、29)的在槽内的区段上，使得在基体(5、6、7、8)与连接件(10、19、24、25、28、29)之间建立力与形封闭的连接。
3.按照前列诸权利要求之一所述的适配接头，其特征为，所述基体(5、6、7、8)是一块板。
4.按照前列诸权利要求之一所述的适配接头，其特征为，所述连接件(10、19、24、25、28、29)是一块板。
5.按照前列诸权利要求之一所述的适配接头，其特征为，所述连接件(1)是一个T形型材件。
6.按照前列诸权利要求之一所述的适配接头，其特征为，至少其中一个结构元件(A1、A2、A3、A4、T1、T2、T3、T4)的材料是一种金属合金。
7.按照权利要求6所述的适配接头，其特征为，其中一个结构元件(A1、A2、A3、A4、T1、T2、T3、T4)的材料是一种塑料。
8.按照权利要求6所述的适配接头，其特征为，两个结构元件(A1、A2、A3、A4、T1、T2、T3、T4)的材料属于不同的金属组。
9.按照权利要求8所述的适配接头，其特征为，所述第一材料是一种钢材，而所述第二材料是一种轻金属材料。
10.按照权利要求9所述的适配接头，其特征为，所述第二材料是一种铝材。
11.由一个用一种第一材料制成的第一结构元件(A1、A2、A3、A4)和一个用一种属于与第一结构元件(A1、A2、A3、A4)的材料不同的材料组的材料制造的第二结构元件(T1、T2、T3、T4)组成的结构组件，其特征为，所述结构元件(A1、A2、A3、A4、T1、T2、T3、T4)通过一个按照权利要求1至10之一设计的适配接头(1、2、3、4)互相连接在一起。
12.按照权利要求11所述的结构组件，其特征为，其中一个结构元件(T1、T2、T3、T4)用一种钢材制造，而另一个结构元件(A1、A2、A3、A4)用一种轻金属材料制造。
13.按照权利要求11或12所述的结构组件，其特征为，其中一个结构元件(A1、A2、A3、A4)是一个板材，而另一个结构元件(T1、T2、T3、T4)是一个型材。
全文摘要
本发明涉及一种适配接头，它能以简单的方式实现两个用不同材料制造的结构元件(A1、A2、A3、A4、T1、T2、T3、T4)的可靠连接。按本发明，为达到此目的采取的措施是，该适配接头具有一个用一种属于为第一结构元件(A1、A2、A3、A4)的材料配置的材料组的材料制造的基体(5、6、7、8)和一个通过一种接合操作而力与形封闭地与基体(5、6、7、8)不可拆式连接的连接件(10、19、24、25、28、29)，该连接件用一种属于为第二结构元件(T1、T2、T3、T4)的材料配置的材料组的材料制成。此外，本发明还涉及一种使用按本发明的适配接头制成的结构组件。
文档编号F16B5/00GK1989350SQ200580024418
公开日2007年6月27日 申请日期2005年7月16日 优先权日2004年7月19日
发明者M·施密特 申请人:蒂森克虏伯钢铁股份公司