CN103158781B - 用于车柱的加强装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于车柱(100)、尤其用于车辆B柱的加强装置(1、1’)，其具有加强结构(2)和加固结构(3)，其中，所述加强结构(2)设计有用于连接车顶的上部末端区域(4)和用于连接底板和/或车门槛结构的下部末端区域(5)，并且所述加固结构(3)与加强结构(2)相连，用于强化所述加强结构(2)抵抗车辆侧面撞击的能力。在此规定，所述加强结构(2)具有至少一个相对于所述加固结构(3)突出的材料段(6、7)，所述材料段(6、7)用于将所述加强结构(2)连接在车柱的外板(110)和/或内板(120)上。在此还规定，所述加强结构(2)由可焊接的非硼钢构成，所述加固结构(3)由硬化的硼钢构成。此外，本发明涉及一种具有这种加强装置(1、1’)的车柱(100)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车柱、尤其车辆B柱的加强装置，其具有加强结构和加固该加强结构的加固结构。此外本发明还涉及具有这种加强装置的车柱、尤其车辆的B柱。
背景技术
车柱是机动车车身的主要部件并且在发生机动车侧面撞击事故时对于保护乘客起到很重要的作用。车柱通常具有指向外的外板以及向内朝向客舱的内板。内板和外板通常由经过成形加工的薄壁板材构成，并且分别具有这样的截面外形，在外板和内板的组装状态下在截面内形成封闭的形状。
车柱通常具有加强装置，其安置在外板和内板封闭的截面内。所述加强装置用于为每个车柱提供足够的稳固性，使其在发生机动车侧面撞击时满足保护乘客较高要求。外板、内板和加强装置通常借助点焊和/或激光焊接相互连接，其中在各个焊接连接中外板和内板在中间连接有加强装置的情况下连接。
所述加强装置通常具有加强结构，其向上延伸到车顶和向下延伸到车身底板，并且用于为车柱提供必要的稳定性。附加地通常还设有加固结构，通过该加固结构在纵段上强化加强结构，用于避免在发生侧向碰撞时车柱在所述车柱的纵段内弯折。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于车柱、尤其用于车辆的B柱的具有上述特征的加强装置，其很好地与车柱的外板和/或内板焊接，同时具有很好的加固特性，用于在发生车辆侧面撞击时承受较高的撞击力。此外还提供一种车柱，其适合使用所述加强装置。
所述技术问题通过根据本发明所述的用于车柱、尤其车辆的B柱的加强装置得以解决，所述加强装置具有加强结构和加固结构，其中加强结构设计有用于连接车顶的上部末端区域和用于连接底板和/或车门槛结构的下部末端区域。加固结构与加强结构相连接，用于强化所述加强结构抵抗车辆侧面撞击的能力。
根据本发明规定，加强结构具有至少一个相对于加固结构突出的材料段，其用于在车柱的外板和/或内板上连接加强结构。因此所述材料段的区域没有加固结构，由此根据本发明的加强装置可以通过所述材料段在没有加固结构的参与下与外板或内板连接。所述外板和/或内板可以分别是经过成形加工的薄壁板材，其具有与所述材料段基本一致的材料段，借助此材料段外板或内板与根据本发明的加强装置的材料段，通过至少一个焊接位置(尤其点焊和/或激光焊接)相互连接。
此外根据本发明还规定，加强结构由可焊接的非硼钢构成，并且加固结构由硬化的硼钢构成。
由于加固结构使用了硬化硼钢，使得所应用的材料具有特别高的强度，所述加固结构通过该材料对加强装置起到了特别好的加固作用。同时为了避免硬化硼钢参与加强装置与车柱的外板或内板之间可能的焊接，则设有用于连接加强装置与外板或内板的加强结构的材料段，并且所述材料段上没有加固结构。由此，根据本发明的加强装置利用了硬化硼钢的特别优势的特性，即其特别高的强度。同时硼钢不会被用来焊接加强装置与外板或内板，从而避免了在焊接时对硬化硼钢的内部组构产生有损硼钢负荷能力的不利的变化。
根据本发明的硼钢应理解为含硼的钢或含硼的钢合金。所述硼钢例如可以是22MnB5。
用于本发明所述加强装置的硼钢是经过硬化的，尤其淬透硬化，由此使硼钢具有非常高的强度并且由此属于最高强度钢材。
硼钢优选如此被淬火硬化，即，例如将硼钢加热到预定的温度，加热维持一段预定的时间，接着在考虑到硼钢的临界冷却速度的情况下快速冷却硼钢。
根据本发明的设计方案，加强结构由高强度钢或高强度钢合金构成。这种高强度钢例如可以是DP钢，即双相钢。这种高强度的非硼钢明显比硬化硼钢更适于焊接，并且由此提供尤其用于构成具有用作焊接法兰的材料段的加强结构。
根据本发明的另一个设计方案规定，加固结构至少局部地贴靠在加强结构上并且终止在加强结构的下部末端区域以外。由此确保，在发生车辆侧面撞击时加强装置在末端区域之间由于加固结构可以承受较高的撞击力。在车辆侧面撞击时，在安装有按照本发明的加强装置的情况下，通常在车柱的下部区域作用的力使得车柱在没有加固结构的下部末端区域发生所期望的弯曲。也就是说通过这种措施在侧面撞击时可以有目的地导引作用力。
至少局部贴靠在加强结构上的加固结构终止在加强结构的上部末端区域以外。由此节省加固结构的材料，并且因此降低车柱的重量。因为在车辆侧面撞击的情况下撞击力基本作用在车柱的下部区域，所以提供这种在车柱上部区域相对于加强结构缩短的加固结构的设计方案。
根据本发明另外的设计方案规定，加固结构在加强结构的纵段上延伸，并且加固结构从外部覆盖。由此能够以简单的方式在加强结构上安装加固结构。
由此也可以在加强结构的内壁板上将至少一个已安装的焊接螺母与可焊接的非硼钢特别持久地焊接在一起，该焊接螺母用于固定一个或多个车门的铰链。由此避免焊接螺母与加固结构的硬化硼钢的焊接。
加强结构至少在纵段上具有环绕的和在纵向侧面开口的截面，其中加固结构紧靠在加强结构的至少一个壁板的外侧上。由此，如果加固结构紧靠在加强结构的内侧，则所述加固结构会在面积上比贴靠在相同的纵段时的加固结构的面积要大。
在这个设计方向上的优选实施方式旨在，加强结构和加固结构至少在纵段上具有基本呈U型的截面，加固结构从外面盖在加强结构上，并且加强结构和加固结构的壁板至少局部相互靠紧。在该实施方式中规定的加强结构的U型截面和优选的基本按相应方法设计的加固结构的截面能够以较简单的技术手段实现，例如借助用于加固结构和加强结构的材料的成形加工。
此外，在截面上可以看到，U型加强结构的侧边具有相对于各自对应的加固结构的侧边突出的部段。当加强结构的侧边设计得比加固结构的侧边长时，便能够以简单的技术手段形成没有加固结构的加强结构的材料段，其例如用作连接车柱的外板或内板的材料段。
为了避免在加强装置的外侧有突起的边缘，根据本发明另外的设计方案规定，加固结构的侧边的外侧与各个加强结构的所属部段的外侧基本彼此平齐延伸。由此获得基本平坦的加强装置的外侧，并且由此为车柱的外板或内板提供最佳的大面积的接合面。
根据本发明另外的设计方案规定，在U型加强结构的侧边的末端上分别成形加工出材料段，该材料段用于将加强结构连接在车柱的外板上和/或内板上。因此以简单的技术手段获得用作法兰的用于连接外板或内板的材料段。所述材料段例如可以是侧向的向外突出，由此该材料段借助其两个伸向外的面特别适合分别安置和连接在外板和内板的相应的材料段上。
加强结构的材料段或焊接法兰优选地沿加强装置的纵向延伸。
加强结构和加固结构各自为板材部件。
此外，加固结构为热成形加工件且加强结构为冷成形加工件，其在成形加工后结构性地相互连接，尤其通过焊接和/或粘接实现相互连接。由此实现在技术上具有相对复杂的几何结构的加强装置，其中加强结构和加固结构尤其持久地相互固定。作为焊接方法可以采用点焊和/或激光焊接。
在加固结构定形后借助热成形加工将加固结构加热到预定的温度或者保持加固结构由热成形方法而已经具有的温度，在此状态下随后使加固结构在定型模具内接受淬火冷却，由此使硼钢硬化，尤其淬火硬化。通过淬火过程随后产生根据本发明的具有特别高强度的加固结构。
根据本发明可选的设计方案可以规定，加强结构和加固结构通过相同的热成形加工制成，并且在成形加工前将基础的半成品(例如可以是扁平材料)结构性地相互连接，尤其通过焊接和/或粘接实现相互连接。通过这种拼装方式，即便加强装置由两个构件组成，即由不同材料制成的加强结构和加固结构，则仍然可以产生尤其无应力的加强装置的几何结构。加强结构和加固结构因此构成共同的热成形加工件。作为焊接方法可以采用点焊和/或激光焊接。
在制造这种拼装件时，在加强结构和加固结构一起定型后，借助热成形加工将两个构件共同加热至预定的温度，或着保持其由热成形加工方法而已经具有的温度，在此状态下随后使加强结构和加固结构在定形模具内接受淬火冷却，由此使硼钢硬化，尤其淬火硬化。通过淬火过程产生根据本发明的具有特别高强度的加固结构。当加强结构和加固结构通过共同的热成形加工制成时，其共同置于定型模具中，随即对两个部件进行淬火冷却，即用于加固结构的部件和用于加强结构的部件。如此选择用于加强结构的材料，使得即便经过淬火也能达到期望的构件特性。
本发明另外的方面涉及一种车柱，尤其是车辆的B柱，其具有具备上述特点的加强结构。
所述车柱具有外板和内板，并且在两者之间安置加强装置。由此所述加强装置被外板和内板覆盖。由此所述加强装置从外面不可见。
此外，外板和内板如此与加强装置相互连接，即，加强装置的加强结构通过材料段借助共同焊接与外板和内板相互焊接在一起，所述材料段用于将加强结构连接在车柱的外板和/或内板上。至少一个共同的焊接位置优选是点焊连接或激光焊接。当使用加强装置的材料段用于焊接时，使用非硼钢实现加强装置的焊接，由此优选分别由非硼钢构成的内板和外板可以与材料段非常好的相互焊接在一起，并且因此达到持久且特别牢固的外板、内板和加强装置间的相互固定。
附图说明
根据下面对于两个实施例的阐述示出本发明另外的优点、特征和可能的应用。附图为：
图1示出用于车柱的加强装置的可能实施形式的立体图；
图2在车柱纵段的剖切视图中示出安装在车柱的可能实施形式内的根据图1的加强装置；
图3示出用于车柱的加强装置的另外可能的实施形式的沿图1的剖切线A-A剖切所得的剖面图。
具体实施方式
图1在立体图中示出用于车柱的可能的加强装置1的实施形式，例如所述车柱可以是车辆的B柱。所述加强装置1用于车柱的加强和/或加固，为了在发生车辆侧面碰撞时为车柱提供足够的稳固性，并且使其只以预定的方法和方式变形，由此保障对乘客最佳的保护。
所述加强装置1在此具有加强结构2和加固结构3，其中加强结构2设计具有用于连接车顶的上部末端区域4和用于连接底板和/或车门槛结构的下部末端区域5。
所述加固结构3至少部分在加强结构2上并且与加强结构相连，用于加固加强结构2抵抗车辆的侧面撞击。加固结构3与加强结构2优选借助粘接和/或焊接，尤其点焊或激光焊接相连。
加固结构3优选终止在加强结构2的下部末端区域5以外。因此下部末端区域5基本没有受到加固结构3的加固作用，使得在发生车辆侧面撞击时在下部末端区域5内产生希望的车柱的弯折。
加固结构3沿着加强结构2朝上部末端区域4的方向上延伸。加固结构3优选终止在加强结构2的纵向延伸段的上三分之一处，从而使加固结构3延伸足够的长度直至车柱上大约通常受到撞击力的高度，并且由此使撞击力作用在加固结构3上。因此所述加固结构3沿着加强结构2在加强结构2的纵段上延伸，该延伸段在图1中标记为8。
本发明规定，加固结构3由淬火硬化的硼钢(例如22MnB5)构成。此外还规定，加强结构2由高强度的非硼钢构成，例如可以是双相钢。
因为淬火硬化的硼钢使焊接变得困难，所以加强结构2仅用于将车柱的其他构件(在图1中未示出)与加强装置1连接。相反地，如此设计加固结构3，使其壁板不与车柱的其他构件连接。
图2示出安装在车柱100的可能的实施方式内的图1的加强装置1，其中在图2中只示出了车柱100的一小段纵段，并且示出车柱100的截面。
在图2中可清楚看到，车柱100具有外板110，其例如可以由成型加工后的板材构成。外板110优选在纵段上设计为基本呈U型截面，其中在U型外板110的侧边130和140的端部上分别设有向外突出的沿外板110的纵向延伸的材料段150或160，其分别被用作法兰，尤其用作焊接法兰。
此外，车柱100还具有内板120，其优选由成型加工后的板材构成，优选由高强度的冷成型加工的板材构成，并且在截面内可以看到，在内板120的相对置的末端区域上分别具有沿车柱100的纵向延伸的材料段170或180，其同样被设计为法兰，尤其是焊接法兰。
所述外板110和内板120在其法兰160和180以及150和170上相互连接，构成空腔190，其中在空腔190内安置具有加强结构2和加固结构3的加强装置1。
优选加强装置1以所述方式与外板110和内板120相连，一方面由非硼钢构成的加强结构2的材料段6作为法兰位于外板110的法兰150和内板120的法兰170之间，并且另一方面由非硼钢构成的加强结构2的材料段7位于外板110的法兰160和内板120的法兰180之间。每组3个相互叠加的材料段160、7和180以及150、6和170分别通过至少一个共同的连接点(尤其点焊连接)彼此相连。
在图2中可清楚看到，加强结构2具有基本呈U型的截面，使得加强结构2具有与外板110基本一致的形状，并且加固结构3设在加强结构2和外板110之间。在此优选加固结构3被设计为基本同样的U型截面并且从外面盖在加强结构2的U型截面形状上。
加强结构2在从其侧边12、13到U型的底段14的过渡区域内分别相对于加固结构3的形状相内变形，并且由此在截面内可以看到，分别在加强结构2和加固结构3之间产生空腔15。
图3示出用于车柱的加强结构1’的另一种可能的实施形式。
用相同的附图标记表示与图1和2的加强装置1的构件或部段相同或功能相同的图3的加强装置1’的构件或部段。就此引用了图1和2的描述。
图3的加强装置1’与图1和2所示的加强装置1的区别在于，在设计成U型的加强结构2的从侧边12、13到底段14的过渡区域内不再设有凹处和由此也没有在图2中清楚看到的空腔15，而是加强结构2在边缘区域基本贴靠在加固结构3上。
在图3的加强装置1的截面图中可清楚看到，U型加强结构2的侧边12、13通过部段10和11相对于加固结构3分别向外突出或设计得比加固结构3更长。
此外，加强结构2以如此方式变形，加固结构3的侧边和分别配属于加固结构3的侧边的加强结构2的部段10、11形成基本相互位置不变的加强装置1’的外侧9，由此部段10或11分别与所属的加固结构3的侧边相互平齐延伸。图1和2中的加强装置1也能以如此方式实现这种设计。
在U型加强结构2的侧边10和11的端部上分别设有材料段6和7，尤其如图2所示，其用于将加强结构2连接在车柱100的外板110和内板120上。
附图标记列表
1 加强装置
1’ 加强装置
2 加强结构
3 加固结构
4 上部末端区域
5 下部末端区域
6 材料段
7 材料段
8 纵段
9 外侧
10 部段
11 部段
12 侧边，加强结构
13 侧边，加强结构
14 底段
15 空腔
100 车柱
110 外板
120 内板
130 侧边(外板)
140 侧边(外板)
150 法兰
160 法兰
170 法兰
180 法兰
190 空腔
Claims (16)
1.一种用于车柱(100)的加强装置(1、1’)，其具有加强结构(2)和加固结构(3)，其中，所述加强结构(2)设计有用于连接车顶的上部末端区域(4)和用于连接底板和/或车门槛结构的下部末端区域(5)，并且所述加固结构(3)与加强结构(2)相连，用于强化所述加强结构(2)抵抗车辆侧面撞击的能力，其中，所述加强结构(2)具有至少一个相对于所述加固结构(3)突出的材料段(6、7)，所述材料段(6、7)用于将所述加强结构(2)连接在车柱的外板(110)和内板(120)上，并且其中，所述加强结构(2)由可焊接的非硼钢构成，且所述加固结构(3)由硬化的硼钢构成。
2.根据权利要求1所述的加强装置，其特征为，所述加强结构(2)由高强度的钢或高强度的钢合金构成。
3.根据权利要求1所述的加强装置，其特征为，所述加固结构(3)至少局部地贴靠在所述加强结构(2)上，并且终止在所述加强结构(2)的下部末端区域(5)以外。
4.根据权利要求1所述的加强装置，其特征为，所述加固结构(3)至少局部地贴靠在所述加强结构(2)上，并且终止在所述加强结构(2)的上部末端区域(4)以外。
5.根据权利要求1至4之一所述的加强装置，其特征为，所述加固结构(3)在所述加强结构(2)的纵段(8)上延伸，并且所述加固结构(3)从外部覆盖。
6.根据权利要求5所述的加强装置，其特征为，所述加强结构(2)至少在纵段(8)上具有环绕的并且在纵向侧面开口的截面，其中所述加固结构(3)紧靠在所述加强结构(2)的至少一个壁板的外侧。
7.根据权利要求5所述的加强装置，其特征为，所述加强结构(2)和所述加固结构(3)至少在纵段(8)上具有基本呈U型的截面，所述加固结构(3)从外面盖在所述加强结构(2)上，并且所述加强结构(2)和加固结构(3)的壁板至少局部相互靠紧。
8.根据权利要求7所述的加强装置，其特征为，在所述截面中可以看到，所述U型加强结构(2)的侧边(12、13)具有相对于各自对应的所述加固结构(3)的侧边突出的部段(10、11)。
9.根据权利要求8所述的加强装置，其特征为，所述加固结构(3)的侧边的外侧与各个所述加强结构(2)的所属部段(10、11)的外侧基本彼此平齐地延伸。
10.根据权利要求8所述的加强装置，其特征为，所述U型加强结构(2)的侧边(12、13)的末端分别成型有所述材料段(6、7)，所述材料段(6、7)用于将所述加强结构(2)连接在所述车柱(100)的外板(110)和内板(120)上。
11.根据权利要求1所述的加强装置，其特征为，所述加强结构(2)是冷成形加工件且所述加固结构(3)是热成形加工件，两者在其成形后结构性地相互连接。
12.根据权利要求1所述的加强装置，其特征为，所述加强结构(2)和加固结构(3)通过共同的热成形加工制成并且在热成形加工前结构性地相互连接。
13.根据权利要求1所述的加强装置，其特征为，所述车柱(100)是车辆的B柱。
14.一种车柱(100)，其具有根据上述权利要求之一所述的加强装置(1；1’)。
15.根据权利要求14所述的车柱，其特征为，所述车柱(100)具有外板(110)和内板(120)，并且在两者之间安置所述加强装置(1；1’)。
16.根据权利要求15所述的车柱，其特征为，所述外板(110)和内板(120)与所述加强装置(1；1’)如此相互连接，即，所述加强装置(1；1’)的加强结构(2)通过材料段(6、7)借助共同焊接与所述外板(110)和内板(120)相互焊接在一起，所述材料段(6、7)用于将所述加强结构(2)连接在所述车柱(100)的外板(110)和内板(120)上。
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