CN105073559A - 用于车体的梁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车体的梁(门槛)(1)，该梁(1)具有细长的增强部件(7)，该增强部件(7)由金属制成，优选地由钢制成和/或由塑料制成，优选地由纤维增强塑料制成。为了与常规梁相比以更低廉的部件在发生侧面碰撞的情况下使这样的梁能够成对车辆的侵入提供更高的抵抗力并由此可以降低车体的重量，根据本发明的增强部件(7)由至少两个优选地为至少三个的一组单独的型材(7.1、7.2、7.3)构成。

Description

用于车体的梁
技术领域
本发明涉及一种用于车体的梁，该梁具有细长的增强部件，该增强部件由金属制成，优选地由钢制成和/或由塑料制成，优选地由构造为中空型材的纤维增强塑料制成。
背景技术
机动车辆的梁是一体式车体的重要结构支撑元件。所述梁位于轮罩拱之间，以在车辆两侧上的门开口的下方纵向放置。梁通常由将梁的中空空间封闭起来的侧壁(侧部)、增强部件、增强腹板和内部部分构造而成。底板与内部部分接合。
梁的基本功能是吸收载荷，特别是在发生正面碰撞的情况下。在发生侧面冲击(横向碰撞)的情况下，梁用于分散冲击能量且用于降低侵入速度。具体而言，在发生车辆横向碰撞的情况下，梁用于呈现防止对客舱的侵入的牢固阻隔。
公知的梁增强元件基本上由设置在车辆门梁区域中的纵向成型支柱或冲压钢制零件构成。此类增强元件能够增加车体的刚度，并且在发生横向碰撞的情况下能够通过变形来吸收冲击能量。
构造梁增强元件的通常目的是实现最大的弯曲和扭转刚度，并且实现以最小重量的梁增强元件获得吸收冲击能力的最大能力。
已经提出了改进梁增强元件的各种尝试。这里，许多公知的梁增强元件由多个部分构成。因此，DE10028716B4例如描述了一种具有设置在封闭的梁横截面内的外部梁增强件和内部梁增强件的梁构造。内部梁增强件以腹板状的方式构造，并且焊接在梁的外侧板和内侧板的紧固凸缘上。外部梁增强件具有帽形横截面轮廓，并焊接到内部梁增强件上，使得外部梁增强件与内部梁增强件一起限定内部封闭的腔室横截面。在这个封闭的腔室横截面中，用作支撑元件的多个加强件被设置成沿车体的纵向以某种方式间隔开。然而，就在发生横向碰撞的情况下最大程度地减少对客舱的侵入而言，这样的构造尚待改进。
在DE10248846A1中描述了用于改善梁的增强件的进一步的方案。在DE10248846A1中描述了一种这样的梁增强元件：该梁增强元件由具有至少两个腔室的中空型材形式的一体式挤出铝型材构成，并且宽度为其高度的若干倍。在梁型材部分主要构造为吸收侧面冲击力的这种构造的情况下，考虑到它的宽高比对车体的整体刚度仅能提供相对较小的贡献，因此该梁增强元件比较不利。毕竟，梁增强元件同样在与梁增强元件的宽度垂直的平面内需要高的抗弯刚度。
发明内容
以此为出发点，本发明的目的在于改进最初提到的类型的梁，以便与常规梁相比，能够以低廉的部件成本在发生侧面碰撞的情况下实现对车辆的侵入的高抵抗力，从而使得能够降低车体的重量。
为了实现该目的，提出了具有权利要求1的特征的梁。
在从属权利要求中叙述了根据本发明的梁的优选且有利的设计实施例。
根据本发明的梁设置有细长的增强部件，增强部件由金属制成，优选地由钢制成和/或由塑料制成，优选地由构造为中空型材的纤维增强塑料制成，增强部件由至少两个优选地为至少三个延伸为相互对准的一组单独的型材构成。
由于根据本发明的梁的增强部件由至少两个优选地为至少三个延伸为相互对准的单独的型材装配而成，因此可以按照车体梁所设定的要求以最佳的方式采用增强部件。在此可以在侧面碰撞力的最高吸收能力以及最大的弯曲和扭转刚度方面进行改进。
增强部件的单独的型材优选地延伸为相互平行或大致相互平行。单独的型材相对于彼此以在竖向上相互叠置和/或彼此水平并排设置的方式延伸。
根据本发明的增强部件的一个优选实施例在于：单独的型材在它们的壁厚和/或拉伸强度方面彼此不同。
具体而言，根据本发明的梁能够在发生侧面碰撞的情况下调整对车辆的侵入的抵抗力的增大，同时提供低廉的部件成本和制造成本。由于这种改善的碰撞阻隔效果，因此能够减小其它车体区域中的面板厚度并由此降低车辆的重量。
单独的型材构成根据本发明的梁的增强部件且在各种情况下优选地由钢制成。钢铁的特别之处在于具有良好的冷成型能力并且具有用于低廉焊接的测试适用性。此外，例如与铝相比，作为材料的钢能够提供实现高强度值的潜力。还可以想到，使用由诸如锰硼钢等热处理钢制成的单独的型材。梁增强部件的单独的型材在此能够被整个回火或具有强度不同的多个区域。
作为选择，或与金属制的单独的型材组合，可以使用塑料，优选地使用纤维增强塑料。具体而言，在纤维增强塑料(优选地为碳纤维增强塑料)的情况下，通过纤维的选择性取向可以增大分别对弯曲或变形的抵抗力。此外，纤维增强部件通常比由金属(具体而言为钢)制成的相应部件轻。
根据本发明的梁的一个优选实施例能够提供：当在横截面中观察时，至少两个单独的型材具有相同的外部轮廓尺寸。具体而言，当在横截面中观察时，也可以增强部件的所有单独的型材具有相同的外部轮廓尺寸。鉴于此，可以实现增强部件的制造和装配的成本优势。
根据本发明的梁的另一个优选实施例的特征在于：增强部件的单独的型材接合在一起，以形成大致矩形的中空轮廓。具体而言，单独的型材在此可以接合在一起，以形成大致正方形的中空轮廓。通过这样的实施例，也可以实现增强部件的制造和装配的成本优势。
从最大弯曲和扭转刚度的观点考虑，根据本发明的梁的另一实施例，优选的是，将要由钢制成的增强部件的至少一个单独的型材具有至少1200MPa的拉伸强度，优选地具有至少1400MPa的拉伸强度。
根据需要和从实现相对较轻的重量的观点考虑，增强部件的单独的型材可以使用各种材质和/或壁厚。具体而言，通过使用拉伸强度为至少780MPa的类型的钢，至少一个单独的型材可以被制造成具有较小的壁厚，例如壁厚比具有最大壁厚的单独的型材的壁厚小至少10％。如果使用拉伸强度为至少1200MPa的类型的钢，各个单独的型材的壁厚可以被进一步减小，例如壁厚比具有最大壁厚的单独的型材的壁厚小至少20％，优选地小至少30％。
根据本发明的梁的另一优选实施例能够提供：梁增强部件的至少两个单独的型材局部地相互连接。鉴于此，可以进一步增大对增强部件的变形的抵抗力。单独的型材的局部连接在此可以优选地由一个或多个焊点形成。为了优化对梁的变形的抵抗力，增强部件的所有单独的型材也可以局部地互相连接。
根据本发明的梁的另一实施例能够提供：至少两个单独的型材沿着它们的纵轴线连续地相互连接。鉴于此，也可以进一步增大对增强部件的变形的抵抗力。单独的型材的连续连接在此可以由焊缝或粘合剂层形成。为了优化对梁的变形的抵抗力，增强部件的所有单独的型材也可以沿着它们的纵轴线连续地互相连接。
为了实现对根据本发明的梁的变形的高抵抗力，增强部件的单独的型材在各种情况下优选地具有封闭的横截面轮廓。
然而，作为选择，该组单独的型材也可以包括具有封闭的横截面轮廓的至少一个单独的型材和具有开放的横截面轮廓(优选地为C形轮廓)的至少一个单独的型材。使用具有开放的横截面轮廓的一个或多个单独的型材能够简化单独的型材的通过焊接实现的连接，因为在这种情况下，可以通过单独的型材的开口将合适的焊接工具(例如，焊接枪)引入到单独的型材中。
根据本发明的梁的另一优选实施例的特征在于：至少两个单独的型材在它们的横截面形状方面彼此不同。鉴于此，也可以增大对增强部件的变形的抵抗力，并由此增大对梁的变形的抵抗力，和/或降低梁的重量。
根据本发明的梁的另一优选实施例的特征在于：纵向上的梁增强部件构造为能够以如下方式弯曲或弯折：所述梁增强部件的端部与梁的外主体侧面板或内部梁侧面板连接，而所述梁增强部件的中央或纵向中央部分与相应的相反面板(也就是说，内部梁侧面板或外主体侧面板)连接。
附图说明
下面将借助于示出多个示例性实施例的附图对本发明进行更详细的讨论，其中，示意性地：
图1示出根据本发明的具有一体式增强部件的梁的竖直截面图；
图2示出根据本发明的第二实施例的具有一体式增强部件的梁的竖直截面图；
图3示出根据本发明的第三实施例的具有一体式增强部件的梁的竖直截面图；
图4示出根据本发明的第二实施例的具有一体式增强部件的梁的竖直截面图；
图5示出根据本发明的第三实施例的具有一体式增强部件的梁的竖直截面图；
图6至图13示出根据本发明的用于车体的梁的增强部件的多种示例性实施例。
具体实施方式
在图1的横截面中示出的车体(具体而言，载客车车体)的梁1由外主体侧面板2和内部梁侧面板3形成。两个面板2、3相应地限定封闭的横截面或细长的中空空间4。所述两个面板2、3具有相互配对(assign)的紧固凸缘2.1、2.2、3.1、3.2。紧固凸缘2.1、2.2、3.1、3.2的连接例如实现为焊接连接或铆接连接。底板6相应地紧固在梁1的内侧或梁侧面板3的内侧。
根据本发明的梁增强部件7紧固在内部梁侧面板3上。梁增强部件7由多个(至少两个，优选地至少三个)延伸为相互对准的单独的型材7.1、7.2、7.3构成。单独的型材7.1、7.2、7.3在此顺序地彼此相叠置地布置。
在此虽未示出，但由至少两个(优选地至少三个)单独的型材沿纵向构成的梁增强部件7可以以如下方式弯曲或弯折：所述梁增强部件7的端部与主体侧面板2或内部梁侧面板3连接，而所述梁增强部件7的中央或纵向中央部分与相应的相反面板(也就是说，梁侧面板3或主体侧面板2)连接。鉴于此，可以增大变形抵抗力。
单独的型材7.1、7.2、7.3优选地由钢(优选地具有至少1200MPa的拉伸强度)制成，例如由可热处理的钢制成，并且优选地，在各种情况下，单独的型材7.1、7.2、7.3具有大致矩形的横截面轮廓。单独的型材7.1、7.2、7.3在它们的壁厚和/或拉伸强度方面彼此不同。例如，上部单独的型材7.3具有比其它单独的型材7.1、7.2显著高或低的拉伸强度。取决于根据本发明的梁增强件所应用车辆的类型(例如，小型汽车或SUV)，这可能对竖向上的弯曲的反作用力具有积极的影响。
单独的型材7.1、7.2、7.3被焊接、粘接、铆接和/或螺接到内部梁侧面板3上。此外，单独的型材7.1、7.2、7.3优选地还通过焊接、粘接、铆接和/或螺接相互连接。焊接连接部在此可以由多个局部焊点或一个连续的焊缝构成。
图2所示的示例性实施例与图1的示例性实施例的不同点在于：梁增强部件7由具有多种型材形状和多种型材高度的单独的型材7.1、7.2、7.3装配而成。单独的型材7.1、7.2、7.3在此接合在一起，以形成大致矩形的中空轮廓，例如大致正方形的中空轮廓。因此，梁增强部件7在此由彼此竖向相互叠置的单独的型材7.2、7.3以及与单独的型材7.2、7.3并排水平设置的单独的型材7.1装配而成。单独的型材7.1、7.2、7.3例如通过焊接或铆接相互连接。为了附接焊点或铆钉，可以在单独的型材中构造用于引入焊接或铆接工具(未示出)的开口8。
此外，图2所示的示例性实施例与图1的示例性实施例的不同点在于：梁增强部件7紧固在主体侧面板2上。增强部件7在主体侧面板2上的连接可以同样实现为焊接连接或铆接连接，或作为选择还可以实现为粘接连接或螺接连接。
图3所示的示例性实施例与图1和图2所示的实例的不同点在于：梁1由挤出(extruded)型材1’构成，例如挤出轻合金型材，具体而言为挤出铝型材。挤出型材1’的内侧具有用于固定增强部件7的突起腹板或突起部1.1。增强部件7同样由多个单独的型材(例如，由钢和/或纤维增强塑料(优选地为碳纤维增强塑料)制成的至少三个单独的型材7.1、7.2、7.3)装配而成，其中，单独的型材7.1、7.2、7.3在它们的壁厚和/或拉伸强度方面彼此不同。
图4和图5所示的示例性实施例与图1和图2所示的实例的不同点在于：梁1具有腹板形状的梁增强件5。梁增强件5设置在梁的细长中空空间4内。所述梁增强件5设置在主体侧面板2和内部梁侧面板3二者的紧固凸缘2.1、2.2、3.1、3.2之间，并且固定地连接在凸缘2.1、2.2、3.1、3.2上。腹板形状的梁增强件5以大致竖直的方式取向并且与车辆纵轴线平行地延伸。腹板形状的梁增强件5赋予梁1在竖直平面中的高抗弯刚度。底板6同样紧固在梁1的内侧或梁侧面板3的内侧。
根据本发明的梁增强部件7紧固在腹板形状的梁增强件5上。
根据本发明的梁增强部件7的多种示例性实施例被示出为图6至图13中的概略图。增强部件7在各种情况下由彼此平行延伸的至少两个且优选地至少三个的一组单独的型材7.1、7.2、7.3、7.4和/或7.5构成。
图6至图10所示的示例性实施例在各种情况下分别具有彼此叠置成单排或彼此并排设置的单独的型材7.1、7.2；7.1、7.2、7.3或7.1、7.2、7.3、7.4。单独的型材7.1、7.2、7.3和/或7.4在此由具有封闭的横截面轮廓的单独的型材(参见图6至图8)和/或具有开放的横截面轮廓的单独的型材(参见图9)构成。
具体而言，增强部件7可以包括具有封闭的横截面轮廓的至少一个单独的型材和具有开放的横截面轮廓(优选地为C形轮廓(参见图9))的至少一个单独的型材。根据本发明的增强部件7的封闭的单独的型材可以为无缝中空型材或纵向缝焊中空型材，其中，所述纵向缝焊中空型材具有对接接头或重叠接头(图10)。此外，根据本发明的增强部件7的封闭的单独的型材还可以由没有纵向焊缝的轧制中空型材构成(参见图10)。
具有大致矩形的横截面轮廓的单独的型材7.1、7.2、7.3和/或7.4彼此靠近并例如通过焊接、粘接、铆接或螺接连接法相互连接。
图11至图13示出单独的型材7.1、7.2、7.3、7.4和/或7.5的组合的多种实例。根据本发明的增强部件7在此由三个、四个或五个单独的型材装配而成，其中，各个增强部件7的至少两个单独的型材分别在横截面形状或宽高比方面彼此不同。
本发明的实施例不限于附图所示的示例性实施例。相反，可以想到甚至在脱离本发明所示示例性实施例的设计中的如所附权利要求书所述的多个变体。

Claims (11)

1.一种用于车体的梁(1)，所述梁(1)具有细长的增强部件(7)，所述增强部件(7)由金属制成，优选地由钢制成和/或由塑料制成，优选地由构造为中空型材的纤维增强塑料制成，其特征在于，所述增强部件(7)由至少两个优选地至少三个的一组单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)构成。
2.根据权利要求1所述的梁，其特征在于，当在横截面中观察时，至少两个所述单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)具有相同的外部轮廓尺寸。
3.根据权利要求1所述的梁，其特征在于，当在横截面中观察时，所述增强部件(7)的所有单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)具有相同的外部轮廓尺寸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的梁，其特征在于，所述单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)接合在一起，以形成大致矩形的中空轮廓。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的梁，其特征在于，所述单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)接合在一起，以形成大致正方形的中空轮廓。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的梁，其特征在于，至少一个所述单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)由拉伸强度为至少1200MPa的钢制成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的梁，其特征在于，至少两个所述单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)局部地相互连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的梁，其特征在于，至少两个所述单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)沿着它们的纵轴线连续地相互连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的梁，其特征在于，所述一组单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)包括具有封闭的横截面轮廓的至少一个单独的型材(7.2)和具有开放的横截面轮廓且优选地为C形轮廓的至少一个单独的型材(7.1、7.2)。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的梁，其特征在于，所述单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)在各种情况下具有封闭的横截面轮廓。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的梁，其特征在于，至少两个所述单独的型材(7.1、7.2、7.3、7.4、7.5)在它们的横截面形状、壁厚和/或拉伸强度方面彼此不同。
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