CN103010312A - 用于加强汽车在门洞的区域内的侧壁结构的加强结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加强汽车在门洞(110)区域内的侧壁结构(100)的加强结构(1)，其中，加强结构(1)构造为环形，以便包围侧壁结构(100)的门洞(110)，并且加强结构(1)至少部分地由加压淬火钢或加压淬火钢合金组成。建议加强结构(1)用同一种材料制造。此外本发明涉及一种用于制造这种加强结构(1)的半成品以及用于制造加强结构(1)的方法。本发明还涉及相应的汽车侧壁结构(100)以及汽车侧壁。

Description

用于加强汽车在门洞的区域内的侧壁结构的加强结构

技术领域

本发明涉及一种用于加强汽车在门洞的区域内的侧壁结构的加强结构。此外本发明涉及一种用于制造这样的加强结构的方法以及半成品。另外本发明涉及一种具有这样的加强结构的侧壁结构以及汽车的侧壁。

背景技术

这种加强结构用于加强汽车在门洞区域内的侧壁结构。该加强结构加固通过相对大的门洞而削弱了的侧壁结构。通过该加强结构，汽车的侧壁变得如此稳定，使得在汽车侧面受到撞击时能够抵抗侧壁的变形，从而实现对于乘客可靠的保护。

加强结构通常制成环形并且包围汽车的侧壁结构的门洞。为此加强结构通常在它的上端沿汽车的侧顶框的一段延伸，而在它的下端沿汽车的门槛延伸。该加强结构以其前端及其后端通常沿汽车的各一个支柱例如A支柱和B支柱延伸。通常加强结构是车辆支柱以及侧顶框和门槛的整体组成部分。

为能够优化地加强门洞的区域内的侧壁结构，通常加强结构沿它的圆周发挥不同的加强作用。例如加强结构在B支柱的区域内和在侧顶框的区域内比在具有侧壁结构的其他连接区域内具有更大的加强作用。

为此加强结构迄今通过多个单独的结构部件构造，它们专门为要在汽车的侧壁上在加强结构的装配的状态下产生的加强作用设计。结构部件通常由不同的供应商和不同的工厂供应，并且在现场通过点焊结合在一起，以这种方式构成环形的加强结构。

用这种处理方式制造加强结构花费较大从而成本高。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题在于提供一种本文开头所述类型的加强结构，它相对于迄今的加强结构能够以较小的花费从而低成本地制造。此外，还提供一种用于制造这样的加强结构的相应的方法。本发明还提供一种适合采用这种加强结构的、用于汽车的侧壁结构以及汽车侧壁。

上述技术问题首先通过一种用于加强汽车在门洞区域内的侧壁结构的加强结构来解决，其中，该加强结构构造为环形，以便包围侧壁结构的门洞，并且加强结构至少部分地由加压淬火钢或加压淬火钢合金组成。

按照本发明的加强结构优选整体地或者用单一构件制造。

根据本发明的加强结构至少部分地由加压淬火钢或加压淬火钢合金组成。通过这一措施，加强结构在制造工艺上能够以简单的方式实现，因为为形成加强结构使用至少一种加压淬火材料，以便在加压淬火的过程中能够有针对性地调整或者产生所致力于实现的所述加强结构各个部段的加强作用。由此能够避免为制造各部段的不同的加强作用而由不同的供应商在不同的工厂中制造加强结构的单个部段。用于加强结构的半成品能够在唯一的工厂由唯一的供应商已经制造成环形。在制造加强结构时由此已经产生极大的简化。

加压淬火钢或者加压淬火钢合金是一种高强度钢或者高强度钢合金。这种钢或者钢合金也称为PHS钢或者PHS钢合金。它们的特征在于特别高的强度。加强结构通过其用PHS钢或者PHS钢合金制造也能够得到高的配合精度。

在本发明中PHS钢理解为一种借助所谓的PHS工艺制造的钢，它也称为“加压淬火钢”或者“press hardened steel”。

例如PHS钢板能够通过深冲伸长并且相对没有问题地加工。通过接着的热成形从钢板形成形状稳定的和高强度的元件。

优选加压淬火钢合金具有锌的成分作为合金组成成分。由此构成的加强环具有耐腐蚀性。作为补充或者另选可以是铝硅、锌铁和/或锌镍合金组成成分，其中上述元素也可以单独或者与其他元素一起冶炼成合金。

加强环可以具有用不同的材料制成的加压淬火部段。

还可以规定，加强结构以同一材料制造。由此为制成加强结构而使用公共的或者唯一的材料。

根据本发明的一种优选的结构规定，加强结构是一种热成形和/或冷成形的结构部件。由此加强结构可以通过在各个区域内的一定造型或成型而构造，使得由此能够以简单的方式为在加强结构的不同区域内的不同加强需求而相应选择不同的造型，这些造型在相应的区域内或多或少导致加强或者加固。这样的造型可以通过热成形或者通过冷成形制造。也可以以组合的处理方式通过先冷成形接着热成形进行。所述成形例如可以通过深冲进行。

如果加强结构用PHS钢制造，则通过借助热成形方法的成形能够实现具有形状特别稳定的和最强的材料强度特性的加强结构，这里通过可能事先进行的冷成形，例如能够实现特别好的整体成形。

根据本发明的一种优选的结构规定，加强结构具有至少两部段、优选多部段，其中至少一部段的材料厚度与至少另一部段不同。由此，通过相应于高的加强作用对于加强结构的有关的部段选择比加强结构的其他的部段更大的材料厚度，加强结构能够个别地和灵活地适应门洞内不同的区域中要求的加强作用。

优选加强结构由至少两部段、优选多部段构成。

根据本发明的另一种结构规定，至少一部段具有非均匀的厚度轮廓，由此能够对于各部段有针对性地实现一种加强作用，该加强作用在该部段的至少一个或者多个区域内相对于该部段的至少另一个区域不同。由此，通过为各部段构造一个与此相应的厚度轮廓，各部段能够特别灵活地根据预先规定的加强需求适应汽车的侧壁或者侧壁结构。

该厚度轮廓例如可以在该部段的纵向和/或在该部段的横向改变。厚度轮廓例如也可以在部段的横向均匀而在该部段的纵向改变。也可以是，厚度轮廓在部段的纵向均匀而在该部段的横向改变。

不言而喻，还可以规定，至少一个部段具有均匀的厚度轮廓。也可以所有部段都具有均匀的厚度轮廓。

优选各部段通过焊接或这类热结合方法彼此连接。由此能够以工艺上简单的方式实现部段的彼此特别稳定的连接。

本发明还包括一种用于制造上述类型的加强结构的半成品，其中，该半成品由至少一个、优选多个板坯、特别是金属板坯构成，并且形成环结构。这些板坯用适合加压淬火的材料组成，以便能够由此制造上述类型的加强结构。

优选材料应是高强度的或者适合至少在为加强结构的造型的一端产生高强度的特性。就此而言，该材料应该为构造PHS钢构造。

此外板坯可以用相同的材料组成，这样半成品就可用同一种材料制造。

上述类型的半成品能够以工艺上简单的方式从而低成本地制造，这点通过为此仅需至少一个板坯或者多个板坯实现，所述板坯在制造链的一个先前的阶段已经彼此连接而构成一个环结构，或者已经构成一个环结构。由此直到制造最终产品即本发明的加强结构的所有另外的制造步骤都已经能够用一个唯一的结构部件进行，使得避免在制造链结束时进行花费大的结合。

通过该半成品，能够在汽车制造商的工厂中供应一个唯一的结构部件，亦即半成品，并且在那里仅继续加工该唯一的结构部件。由此能够极大地减少库存费用，该库存费用因库存迄今为构造加强环所提供的大量单个的部段产生。

为满足关于在环结构的圆周上的加强作用提出的不同的需求，至少一个板坯在其材料厚度上相对于至少另一个板坯应该不同。优选各板坯在其材料厚度上彼此不同，使得通过选择的各板坯的材料厚度有针对性地使环结构的圆周部段在装入的状态下已经适应加强结构的不同的加强需求。

在本发明中，板坯应该理解为板块或板，特别是金属板块或金属板，其例如由板材卷(Coil)上绕放下并且获得了第一次剪切。板材卷在本发明中应该理解为尚作为粗制品存在的材料，也就是说剪切或者另外的继续处理尚未进行。所述材料作为带材或者线材例如缠绕在滚子上。

根据本发明的一种优选的结构规定，制备至少一个“连续变截面辊轧板”类型的板坯。这样的“连续变截面辊轧板”是已经成形的板坯，其在送货时作为板材卷也就是说在未加工状态下已经通过冷轧经受了成形步骤，其中轧辊例如通过相互靠近或分离产生不同的材料厚度。通过形成至少一个板坯作为“连续变截面辊轧板”因此可以实现这样的板坯，它具有不均匀的厚度轮廓，或者它的材料厚度变化，其中两个材料厚度的过渡特别均匀，使得在很大程度上避免在承载时在两个材料厚度的过渡的区域内形成裂缝。

根据本发明的另一种结构规定，至少两个板坯以“拼焊板”的方式彼此连接。由此该至少两个板坯借助焊接彼此连接成一个公共的板坯，使得由此通过各个已经结合成一个公共的板坯(亦即“拼焊板”)的板坯在材料厚度上实现很大程度的变化性。

由此形成具有特别高的机械稳定性的连接，这通过相应选择具有可灵活选择的材料厚度和每次可选择的可均匀或不均匀构成的厚度轮廓的板坯灵活地实现。由此能够以这样的方式有针对性地预先制备出半成品的各区域或部段，即由此产生的加强结构在它的各区域和部段内均分别满足关于加强作用的不同的需求，而不会出现尺寸过大的情况。就这点而言，通过形成这样的半成品就已经保证能够由此实现一种重量非常轻同时优化加强作用的加强结构。

通过形成一个板坯或者多个板坯作为“拼接板”而具有这样的优点，即能够结合不同板厚的板坯从而能够使加强结构的不同位置适应局部负荷，否则将需要附加的加强零件或者加强结构的更厚的尺寸。除重量减小之外由此还能够节省制造成本。

优选至少两个彼此以“拼焊板”的方式连接的板坯对接焊，特别是对头焊接。由此在彼此要焊接的板坯侧不必提前制备可能的材料部段作为焊接凸缘。由此能够节省材料从而最终也减轻重量。

根据本发明的另一种结构规定，能够用板坯构成加强结构的部段。由此能够通过选择板坯而有针对性地实现加强结构的部段，它们能够满足关于加强作用的不同的需求。例如一种板坯是制造这样的部段的基础，该部段用于连接车辆支柱或者车辆的门槛和/或车辆的侧顶框。

优选半成品可热成形和/或冷成形，由此在制成半成品后能够在进一步的制造过程期间通过至少一个成形步骤形成所要求的加强结构，并且为此可以采用冷成形和/或热成形。

不言而喻，也可以是，半成品自身已经至少部分热成形和/或冷成形。

此外本发明包括用于制造上述类型的加强结构的方法，包括下面的步骤：

-制备板坯，其优选至少部分用适合加压淬火的材料制成；

-彼此连接各板坯以构成一个环结构，使得制成上述类型的半成品；

-通过对半成品实施不事先对其冷成形的热成形，或者通过先冷成形半成品及随之热成形已冷成形的半成品，使得组成所述半成品的各板坯形成所述加强结构的各部段，从而制成所述加强结构。

通过这样的方法能够在制造工艺上简单地实现上述类型的加强结构，因为成形通过热成形和/或冷成形在一个唯一的结构部件上进行，即在上述类型的具有彼此已经结合在一起的板坯的半成品上进行。由此避免对单个板坯花费大的成形和随之进行的对于成形后的零件的形成加强结构的结合。

也避免在后来通过焊接结合已经成形的零件时在材料结构中产生的变化，因为，根据本发明各单个板坯在至少一个成形步骤前已经在根据本发明提供使用的半成品中结合。在半成品的连接区域内特别在焊接区域内的材料结构中可能存在的变化在这里通过半成品的随之的成形而被抵消。

根据本方法的一种扩展设计，板坯作为“连续变截面辊轧板”予以提供，特别作为具有不均匀厚度轮廓的“连续变截面辊轧板”予以提供。

此外根据本发明的另一种结构规定，为制造“拼焊板”，板坯彼此通过焊接连接。

根据另一个方面，本发明涉及汽车的侧壁结构，在其上构造形成上述类型的加强结构。由此加强结构是侧壁结构的一体组成部分，从而避免作为单独的结构部件构造加强结构。这在很大程度上减少了重量，因为能够省去作为加强结构的很重的单独的结构部件。

侧壁结构可以是汽车的外侧壁结构。

此外本发明涉及汽车的侧壁，其具有一个上述类型的侧壁结构作为外侧壁结构和一个内侧壁结构。

侧壁基本上可以没有位于外侧壁结构和内侧壁结构之间的单独的加强结构。

不言而喻，也可以在外侧壁结构和内侧壁结构之间设置上述类型的侧壁结构，使得侧壁通过作为单独结构部件的加强结构、内侧壁结构和外侧壁结构构成。

附图说明

本发明的其他目的、优点、特征和应用可能性从下面根据唯一的一幅附图对于一个实施例的说明中产生。

附图1以侧视图表示用于加强汽车在门洞区域内的侧壁结构的加强结构的一种可能的实施方式。

具体实施方式

附图1表示汽车的加强结构1的一种可能的实施方式。该加强结构1用于加强汽车在门洞区域内的侧壁结构。

根据依照该唯一的附图的实施方式，加强结构1是侧壁结构100的组成部分，侧壁结构100优选构成汽车(在该唯一的附图中未图示)的外侧壁结构。例如，汽车的侧壁可以用一个这样的侧壁结构100作为外侧壁结构和一个(在该唯一的附图中未图示的)内侧壁结构构造。

加强结构1构造为环形，其中，它的由环形包围的内部空间构成侧壁结构100的门洞110，因此加强结构1包围门洞110。

加强结构1优选设置在侧壁的向内的一侧上，优选设置在外侧壁结构的内侧，特别在其上构造而成。

在本实施例中建议加强结构1一体化构造，这里加强结构1可以用同样的材料加工。加强结构1通过对于半成品进行热成形来制造并且由PHS钢制成。

加强结构1具有多个不同材料厚度的部段7、8、9、10。优选至少一个部段7、8、9、10在其材料厚度上相对于至少另一个部段7、8、9、10不同。

部段7、8、9和10不同地成形，以便能够接合到汽车的不同的结构部件上或者直接构成汽车的不同的结构部件。

在加强结构1的根据唯一的附图的实施方式中，部段7至少部分构造为能够连接在汽车的门槛6，尤其是“门槛外边梁(rocker outer)”上，或者至少通过一段构成门槛6的一个集成式组成部段。部段8构造为能够连接在汽车的车门铰链支柱2上，或者构成汽车的车门铰链支柱2的至少一段或车门铰链支柱2的一集成式组成部分。部段9构造为能够连接在汽车的侧顶框4上并且也许还能够连接在汽车的A支柱3上，或者构成所述侧顶框4的一集成式组成部分，并且也许也构成A支柱3的一个集成式组成部分。部段10则构造为能够连接在B支柱5上，或者构成B支柱5的一个集成式组成部分。

半成品由多个金属板坯制造，它们构成一个环结构，其中由这些板坯形成加强结构1的部段7、8、9和10。

作为基础的板坯是“连续变截面辊轧板”，其按照“拼焊板”的方式在其接口处彼此对焊，使得分别在每两个板坯或者两个部段7、8或者8、9或者9、10或者10、7的过渡位置11、12、13、14处产生对接。

通过“连续变截面辊轧板”构成的板坯优选具有不均匀的厚度轮廓，通过该不均匀的厚度轮廓在加强结构1上同样制成一种不均匀的厚度轮廓。

通过本发明能够制造汽车的侧壁结构，它在重量方面非常轻但仍然在侧壁结构的门洞区域内产生很高程度的加强。通过本发明也实现了在装配车间内的装配过程方面的工艺优化。例如通过本发明，能够将已经组装为环形结构的半成品作为一种结构部件供应到加工车间中，然后通过对该唯一的结构部件进行变形或成形来构成用于侧壁结构的加强环。

总之，通过本发明能够制造具有环形加强结构的侧壁结构，它的各部段通过在半成品制成后的变形工艺的成型，例如还通过已经存在的基于所使用的“连续变截面辊轧板”的造型能够有针对性地适应所期望的加强作用。这里还可以通过加强结构的各部段的不同的材料厚度和厚度轮廓有针对性地把加强作用调整到预先给定的值。

附图标记列表

1   加强结构

2   车门铰链支柱

3   A支柱

4   顶框

5   B支柱

6   门槛

7   部段

8   部段

9   部段

10  部段

11  过渡位置

12  过渡位置

13  过渡位置

14  过渡位置

100 侧壁结构

110 门洞

Claims (15)

1.一种用于加强汽车在门洞(110)区域内的侧壁结构(100)的加强结构(1)，其中，该加强结构(1)构造为环形，以便包围侧壁结构(100)的门洞(110)，并且加强结构(1)至少部分地由加压淬火钢或加压淬火钢合金组成。

2.根据权利要求1所述的加强结构，其特征在于，加强结构(1)用同一种材料制造。

3.根据权利要求1或2所述的加强结构，其特征在于，加强结构(1)是热成形的和/或冷成形的结构部件。

4.根据上述权利要求之一所述的加强结构，其特征在于，加强结构(1)具有至少两个、优选多个部段(7、8、9、10)，其中至少一个部段(7、8、9、10)在其材料厚度上相对于至少另一个部段(7、8、9、10)不同。

5.根据权利要求4所述的加强结构，其特征在于，至少一个部段(7、8、9、10)具有不均匀的厚度轮廓。

6.根据权利要求4或5所述的加强结构，其特征在于，所述部段(7、8、9、10)通过焊接或这类热结合方法彼此连接。

7.一种用于制造根据上述权利要求之一所述的加强结构(1)的半成品，其由至少一个、优选多个板坯制造，并且制成环结构。

8.根据权利要求7所述的半成品，其特征在于，至少一个板坯按“连续变截面辊轧板”的类型构造。

9.根据权利要求7或8所述的半成品，其特征在于，至少两个板坯按“拼焊板”的方式彼此连接。

10.根据权利要求7到9之一所述的半成品，其特征在于，从所述板坯可以制造出所述加强结构(1)的部段(7、8、9、10)。

11.一种用于制造根据权利要求1到6之一所述的加强结构的方法，包括下列步骤：

-制备板坯，

-将各板坯彼此连接而构成一个环结构，由此制成根据权利要求7到10之一所述的半成品，

-通过对半成品实施不事先对其进行冷成形的热成形，或者通过先对半成品实施冷成形及随之对该冷成形的半成品进行热成形，将半成品的各板坯制造成所述加强结构(1)的各部段(7、8、9、10)，由此制成所述加强结构(1)。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述板坯作为“连续变截面辊轧板”予以制备，特别作为具有不均匀厚度轮廓的“连续变截面辊轧板”予以制备。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述板坯彼此通过焊接被制成“拼焊板”。

14.一种汽车的侧壁结构(100)，其上构造有根据权利要求1到6之一所述的加强结构(1)。

15.一种汽车的侧壁，其具有根据权利要求14所述的侧壁结构(100)作为外侧壁结构和具有一个内侧壁结构。

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