CN106064642B - 加强结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆(10)的加强结构(12)。所述加强结构(12)具有主延伸方向(L)并且包括第一部分(14)和第二部分(16)。所述第一部分包括比所述第二部分更延性的材料，或由比所述第二部分更延性的材料组成。所述第一部分和所述第二部分在沿所述主延伸方向延伸的重叠区(18)内彼此接合，使得所述第一部分和所述第二部分在所述重叠区内沿所述主延伸方向彼此平行地延伸。本发明还涉及包括至少一个这种加强结构的车辆(10)。本发明进一步涉及用于制造加强结构的方法。

Description

加强结构

技术领域

本发明涉及用于车辆的加强结构。本发明还涉及包括至少一个这种加强结构的车辆。本发明进一步涉及用于制造加强结构的方法。

背景技术

根据法律，所有新车型在不同国家或地区在其销售之前必须通过某种安全试验和认证过程，例如侧向碰撞试验如柱侧碰撞试验。

现有技术已经公开了具有改进的侧向碰撞表现的若干用于车辆的加强结构。例如，美国专利号6524404公开了B-柱，即支撑车顶且定位在前与后侧窗户之间的柱，其具有改进的碰撞表现并且构成纵向钢材型材。纵型材具有由马氏体材料结构组成且强度超过1400N/mm²的第一纵向上部并且具有以铁素体-珠光体材料结构为主且强度低于850N/mm²的更高延展性的第二纵向下部。

发明内容

本发明的目的是克服或改善现有技术中的至少一个缺点或提供有用的可选方案。

通过权利要求1的主题可实现上述目的。在所附从属权利要求、下面的说明书和附图中阐述实施例。

因此，在本发明的第一方面中，提供了用于车辆的加强结构。加强结构具有主延伸方向并且包括第一部分和第二部分。第一部分包括或由比第二部分更延性的材料组成。第一部分和第二部分在沿主延伸方向延伸的重叠区内彼此接合，使得第一部分和第二部分在重叠区内彼此平行地延伸。

加强结构可形成或作为车辆柱结构(例如A-柱、C-柱、D-柱或车顶纵梁)的一部分。车顶纵梁是在车顶与车侧之间延伸的结构部件。A-柱是恰好定位在车辆前门前方和上方的、车辆风挡玻璃侧面的支撑结构。可以认为A-柱延伸直至A-柱交会B-柱的点。但是也可以认为A-柱包括一结构部件，其形成沿车顶在车门上方延伸的A-柱的延续。A-柱和C-柱或D-柱可一起形成某些车辆内的车顶纵梁。可选地，在例如旅行车或客货两用车等车辆内，车顶纵梁可设置在车辆支柱之间，例如在A-柱与B-柱之间和/或在B-柱与C-柱之间等等。

加强结构具有基本上遵循加强结构中心线的主延伸方向。如果加强结构是弯曲的，例如作为A-柱结构的一部分，那么主延伸方向也是弯曲的，但例如如果加强结构是B-柱结构的一部分，则主延伸方向是直线从而主延伸方向形成轴向也是可行的。宽度方向被定义为垂直于主延伸方向。当加强结构位于车辆内时，宽度方向对应于车辆的横向即车辆内的侧向走向。加强结构的第三方向垂直于主延伸方向和宽度方向。如果加强结构是弯曲和/或倾斜的，则加强结构的第三方向偏离车辆的竖直方向。例如如果加强结构是A-柱结构的一部分则是如此，除了在A-柱结构基本上水平延伸处(例如在A-柱结构的后部处)之外。在车辆内，B-柱结构通常配置为其主方向或轴向通常竖直延伸。如果加强结构形成B-柱结构的一部分或构成B-柱结构，则加强结构的主延伸方向将与B-柱基本上的竖直轴向重合。垂直于加强结构主延伸方向的加强结构的宽度方向将与车辆横向重合，并且垂直于主延伸方向和宽度方向的加强结构的第三方向将与车辆纵向重合。

当加强结构位于车辆内时，第一部分可形成上部并且第二部分可形成加强结构的下部。在A-柱结构中，那么第一部分可形成向后部并且第二部分可形成加强结构的向前部。

已经发现，当涉及包括根据现有技术的加强结构的车辆发生侧面碰撞时，可能在车辆加强结构的上部内形成裂缝，因此导致客舱侵入。当涉及带有本文描述的加强结构的车辆发生侧面碰撞时，由于第一部分内的更大延展性，加强结构将弯曲而非破裂，或它将基本上不太可能破裂，并且因此将提高车辆幸免于侧面碰撞而免遭客舱侵入的能力。

重叠区可具有沿加强结构的主延伸方向的100-800mm范围内的伸长，优选200-600mm范围内的伸长，更优选300-500mm范围内的伸长。

第二部分可包括或由比第一部分更坚固和/或更厚的材料组成。

不同种类的材料可用于第一部分和第二部分，例如两种不同种类的钢。第一部分的材料可具有20％以上的伸长率。第二部分可具有至少1300MPa的抗拉强度。第二部分的材料的伸长率可被选定为少于20％。第二部分可包括硼钢。由于使用两种不同的材料，可彼此独立地选择相应的第一和第二部分的材料性质，只要能够在重叠区内接合两个材料即可。

第一部分和第二部分在重叠区内至少部分地并排延伸。并排配置可以是垂直于加强结构主延伸方向的任意方向，例如沿加强结构的宽度方向或沿第三方向，或既沿宽度方向又沿第三方向。加强结构的第一和第二部分优选在重叠区内彼此直接接触。

例如，当加强结构形成车辆内A-柱结构的一部分并且重叠区内的并排配置沿宽度方向时，加强结构的一部分沿车辆的横向所见横向配置在加强结构的另一部分内侧，优选第一部分沿车辆的横向所见横向配置在第二部分内侧。此外，第二部分的一部分例如其凸缘可叠置在第一部分的一部分例如其凸缘上，即竖直定位在其顶部上。

第一部分的壁部分可在重叠区内接合于第二部分。第一和第二部分的壁部分可彼此平行基本上竖直地延伸。

第一部分和第二部分可通过焊接例如点焊或激光焊接彼此接合。作为补充或额外地，使用粘合剂或紧固机构例如铆钉也是可行的。

加强结构可形成车辆柱结构的内部加强结构。

第一部分可包括形成内部加强结构的上凸缘的凸缘部分。

第二部分可适于经由弯部继续向下以接合外部加强结构，外部加强结构也包括在车辆柱结构内。

在本发明的第二方面中，提供了包括至少一个此处描述的加强结构的车辆。

如上所述，加强结构可形成或作为车辆柱结构例如A-柱、C-柱、D-柱或车顶纵梁的一部分。

加强结构可如此配置，从而例如如果加强结构是A-柱结构的一部分。则沿车辆的竖直方向所见更易延展的第一部分形成上部并且不那么易延展的第二部分形成加强结构的下部。如上所述，第一和第二部分在重叠区内彼此平行地延伸。第一部分随后从重叠区向上延伸，同时第二部分在重叠区内向下延伸。

在加强结构形成车辆的A-柱结构的情形下，加强结构的不那么易延展的第二部分可配置在加强结构的更易延展的第一部分的前方。在重叠区内，第一部分可沿车辆横向所见配置在第二部分内侧，第一部分定位为面向车辆内部并且第二面向外。

如果车辆受到正面碰撞，则碰撞荷载的主要部分被最靠前由此最靠近碰撞区的坚固的第二部分所吸收，导致加强结构在正面碰撞的情形下很坚硬，藉此有助于保护车辆客舱内的乘客。在重叠区内，加强结构的横向外侧将受到压力荷载，同时横向内侧受到拉伸荷载。通过使用此处描述的加强结构，压力荷载主要被更坚硬的第二部分所吸收，同时拉伸荷载被更易延展的第一部分所吸收。重叠区在正面碰撞的情形下提供了第一部分与第二部分之间的坚固连接并且构成加强结构主要受到压力荷载的部分与加强结构主要受到拉伸荷载的部分之间的过渡带。

如果其中第一部分横向配置在第二部分内侧的车辆在加强结构处受到柱侧碰撞，则柱杆将横向向内将挤压加强结构进入车辆客舱。柱侧碰撞通常在重叠区内和/或重叠区之上撞击车辆，在此存在更易延展的第一部分。主荷载被更易延展的第一部分所吸收，例如被其在车辆内基本上横向向内延伸的基本上水平定向的凸缘所吸收。因此主荷载被更易延展的第一部分所吸收，因此由于在第一部分内的高延展性，此处描述的加强结构将弯曲而非破裂，或至少它基本上不太可能破裂。加强结构将因此提高车辆幸免于侧面碰撞而免遭客舱侵入的能力。

在本发明的第三方面中，提供了制造用于车辆的加强结构的方法。加强结构具有主延伸方向并且包括第一部分和第二部分。所述方法包括：

-提供带有部分和第二部分，第一部分包括或由比第二部分更延性的材料组成，

-使第一部分和第二部分在沿主延伸方向延伸的重叠区内彼此接合，使得第一部分和第二部分在重叠区内沿所述主延伸方向彼此平行地延伸。

已知通过对已知加强结构的不同零件进行不同处理(例如在高温下热处理)来获得用于车辆的已知加强结构内的不同材料性质，例如从而获得所需的钢结构。然而，这可能是麻烦的且因此是昂贵的。

通过使用此处描述的加强结构，可彼此独立地选定相应部分的材料性质，只要两个材料能够在重叠区内接合即可。因此可省略以不同的方法处理加强结构的不同部分的繁重工作。在彼此接合之前，可以通过整体地处理每个部分来以不同的方法处理第一和第二部分。仅作为示例，第二部分可被热处理以便获得坚硬和坚固的钢。

可通过焊接例如点焊或激光焊接实现第一部分和第二部分在重叠区内的彼此接合。

附图说明

下面通过非限制性示例参照附图进一步说明本发明，其中：

图1是根据本发明包括根据本发明作为A-柱结构一部分的加强结构的车辆的侧视图。

图2是加强结构的外视图。

图3是加强结构的内视图。

图4是加强结构的第一部分的外视图。

图5是加强结构的第二部分的外视图。

图6是A-柱结构的第一横截面图。

图7是A-柱结构的第二横截面图。

图8是A-柱结构的第三横截面图。

应该注意附图不一定是按比例描绘的并且本发明的某些特征的尺寸为了清楚起见可能被放大。

具体实施方式

下面将通过实施例例示本发明。然而应当认识到包括的实施例仅为阐述本发明的原理而非对本发明由所附权利要求所限定的范围的限制。来自两个或更多实施例的细节可彼此合并。

图1示出根据本发明的车辆10的侧视图。车辆10包括根据本发明的加强结构12。虽然图1中仅可见一个横向侧面，但是车辆的两个横向侧面处通常都具有加强结构12。在所示实施例中，加强结构12是A-柱结构的一部分，沿前门在B-柱上方延伸。

图2和3示出加强结构12，如图2所示从车辆10外部观察，并且如图3所示从车辆10内部观察。加强结构12具有基本上遵循加强结构12的中心线的主延伸方向L。由于加强结构12是A-柱结构的一部分，因此主延伸方向L略微弯曲，但例如如果加强结构是另一柱结构例如B-柱的一部分，则主延伸方向为直线从而主延伸方向形成轴向也是可行的。宽度方向W垂直于主延伸方向L并且垂直进入其上示出图2的绘图纸。第三方向H垂直于主延伸方向L并垂直于宽度方向W。由于加强结构12的曲率和倾角，第三方向H偏离竖直方向，除了在加强结构12基本上水平延伸处(例如在柱结构的后部处)。

加强结构12包括形成A-柱结构上部的第一向后配置部分14和形成A-柱结构的下部的第二向前配置部分16。第一部分14和第二部分16在沿主延伸方向L延伸的重叠区18内彼此接合，因此第一部分14和第二部分16在重叠区18内彼此平行地延伸。

重叠区18具有沿加强结构12的主延伸方向L的100-800mm范围内的伸长，优选在200-600mm范围内，更优选在300-500mm的范围内。在重叠区18内，第一部分14和第二部分16如宽度方向W所示并排延伸，进一步结合图6-8如下所述。重叠区18包括向前部20、中部22和后部24，其中前部20定位为最接近车辆10的正面。

图4示出第一部分14并且图5示出第二部分16。第一部分14包括或由比第二部分16更延性的材料组成，使得第一部分14比第二部分16更易延展。第二部分16包括或由比第一部分14更坚固和/或更厚的材料组成，使得第二部分16比第一部分14更坚硬。

不同种类的钢可用于第一部分14和第二部分16。第一部分14的材料可具有高于20％的伸长率。第二部分16可具有至少1300MPa的抗拉强度。第二部分16的材料的伸长率可被选定为少于20％。第二部分16可包括硼钢。由于使用两种不同的材料，可彼此独立地选定相应的第一14和第二16部分的材料性质，只要两种材料能够在重叠区域18内接合即可。

图6-8通过如图2示出穿过重叠区18的不同横截面示出第一部分14和第二部分16是如何接合在一起的。第一部分14和第二部分16例如可通过焊接(例如点焊或激光焊接)彼此接合。

图6示出在重叠区18的向前部20处穿过A-柱结构的竖直横截面。第一部分14和第二部分16一起形成A-柱结构的内部加强结构。第一部分14的壁部分26以沿宽度方向W所见的并排构型焊接于第二部分16的壁部分28。壁部分26、28基本上竖直地延伸并且基本上彼此直接接触地充分重叠。此外，第一部分14的凸缘部分30焊接于第二部分16叠置在第一部分14的凸缘部分30上的凸缘部分32。第一部分14和第二部分16因此沿宽度方向W和第三方向H重叠。此外，第一部分14和第二部分16沿主延伸方向L重叠，可从图2和3看出。A-柱结构还包括外部加强结构34和外板36。第一部分14具有包括壁部分26和凸缘30的L形横截面。第二部分16的横截面具有包括壁部分28和凸缘32的L形上部。第二部分16随后经由弯部38持续向下并且在第一部分14竖直下方与外部加强结构34和外板36接合。

图7示出在重叠区18的中部22处穿过A-柱结构的横截面。横截面还示出定位在第二部分16横向向外的加强结构34和外板36。更易延展的第一部分14的壁部分26焊接于不那么易延展的第二部分16的壁部分28，赋予了两个壁部分26、28的局部重叠。第一部分14和第二部分16因此沿第三方向H重叠。此外，第一部分14和第二部分16沿主延伸方向L重叠。第一部分14具有类似于图6中的L形横截面。第二部分16在重叠区18的中部22处不具有凸缘32。第二部分16的壁部分28经由弯部38持续向下并且在第一部分14竖直下方与外部加强结构34和外板36接合，类似于图6。

图8示出在重叠区18的后部24处穿过A-柱结构的横截面。横截面还示出定位在第二部分16横向向外的加强结构34和外板36。第一部分14的壁部分26焊接于第二部分16的壁部分28，赋予了两个壁部分26、28的局部重叠，该重叠短于图7的局部重叠。第一部分14和第二部分16因此沿第三方向H重叠。此外，第一部分14和第二部分16沿主延伸方向L重叠。第一部分14的凸缘30在重叠区18的后部24内比中部22和向前部更宽。第一部分14的壁部分26经由弯部40持续向下并且与第二部分16、加强结构34和外板36接合。第二部分16的壁部分28比在图7中中部22的横截面中的短。第二部分16的壁部分28经由弯部38持续向下并且与第一部分14、加强结构34和外板36接合。

如果车辆10将受到正面碰撞，则碰撞荷载的主要部分被最靠前从而最接近冲击区的坚固的第二部分16所吸收，因此加强结构12在正面碰撞的情形下很坚硬，从而有助于保护车辆10客舱内的乘客。在重叠区18内，加强结构12的横向外侧将受到压力荷载，同时横向内侧将受到拉伸荷载。通过使用此处描述的加强结构12，压力荷载主要被更坚硬的第二部分16所吸收，同时拉伸荷载将被更易延展的第一部分14所吸收。重叠区18在正面碰撞情形下提供了第一部分14与第二部分16之间的坚固连接，并且构成了加强结构12主要受到压力荷载的部分与加强结构12主要受到拉伸荷载的部分之间的过渡带。

相应地，如果最后的柱(例如C-柱或D-柱)包括此处描述的加强结构，则加强结构将配置有在车辆内面向后更坚固的部分，藉此加强结构在后面碰撞情形下将为坚硬的，藉此有助于保护客舱内的乘客。

如果车辆10在加强结构12处受到柱侧碰撞的状况，柱杆将横向向内压迫加强结构12进入车辆客舱。柱侧碰撞通常在重叠区18内和重叠区18之上撞击车辆10，在此存在更易延展的第一部分14。大部分冲击载荷将被第一部分14基本上在车辆10内横向向内延伸的凸缘部分30所吸收。主要荷载被更易延展的第一部分14所吸收，因此由于第一部分14的高延展性，此处描述的加强结构12将弯曲而非破裂，或至少它将基本上不太可能破裂。加强结构12将因此提高车辆10幸免于侧面碰撞而免遭客舱侵入。

省却前部20、中部22和后部24中的一个或两个是可行的。然而，优选如所示实施例中那样具有全部三个部分存在。

在所附权利要求范围内对本发明的进一步改进是可行的。同样地，本发明不应当被认为是受到此处所述实施例和附图的限制。相反地，本发明的全部范围应当参照说明书和附图由所附权利要求确定。

Claims (20)

1.一种用于车辆(10)的加强结构(12)，所述加强结构(12)具有主延伸方向(L)并且包括第一部分(14)和第二部分(16)，

所述第一部分(14)包括比所述第二部分(16)更延性的材料，或由比所述第二部分(16)更延性的材料组成，

所述第一部分(14)和所述第二部分(16)在沿所述主延伸方向(L)延伸的重叠区(18)内彼此接合，使得所述第一部分(14)和所述第二部分(16)在所述重叠区(18)内沿所述主延伸方向(L)彼此平行地延伸，其中所述第二部分(16)在定位在所述车辆(10)中时被布置得比所述第一部分(14)更靠前，并且其中，当加强结构布置在所述车辆(10)中时，沿车辆的竖直方向所见所述第一部分(14)形成上部并且所述第二部分(16)形成所述加强结构(12)的下部，由此所述第一部分从所述重叠区向上延伸，并且所述第二部分从所述重叠区向下延伸。

2.根据权利要求1所述的加强结构(12)，其中所述重叠区(18)具有沿所述主延伸方向(L)的伸长，所述伸长在100-800mm的范围内。

3.根据权利要求1所述的加强结构(12)，其中所述重叠区(18)具有沿所述主延伸方向(L)的伸长，所述伸长在200-600mm的范围内。

4.根据权利要求1所述的加强结构(12)，其中所述重叠区(18)具有沿所述主延伸方向(L)的伸长，所述伸长在300-500mm的范围内。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的加强结构(12)，其中所述第二部分(16)包括比所述第一部分(14)更坚固的和/或更厚的材料，或由比所述第一部分(14)更坚固的和/或更厚的材料组成。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的加强结构(12)，其中所述第一部分(14)和所述第二部分(16)在所述重叠区(18)内如沿宽度方向(W)所见至少部分并排地延伸。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的加强结构(12)，其中所述第一部分(14)的壁部分(26)在所述重叠区(18)内接合于所述第二部分(16)。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的加强结构(12)，其中所述第一部分(14)和所述第二部分(16)通过焊接彼此接合。

9.根据权利要求8所述的加强结构(12)，其中所述焊接是点焊或激光焊接。

10.根据权利要求1-4任意一项所述的加强结构(12)，所述加强结构(12)形成车辆柱结构，或为车辆柱结构的一部分。

11.根据权利要求10所述的加强结构(12)，所述车辆柱结构是A-柱结构。

12.根据权利要求10所述的加强结构(12)，所述加强结构(12)形成所述车辆柱结构的内部加强结构。

13.根据权利要求12所述的加强结构(12)，其中所述第一部分(14)包括形成所述内部加强结构的上凸缘的凸缘部分(30)。

14.根据权利要求12或13所述的加强结构(12)，其中所述第二部分(16)适合于经由弯部(38)继续向下以接合外部加强结构(34)。

15.一种车辆(10)，所述车辆(10)包括至少一个根据前述权利要求任意一项所述的加强结构(12)。

16.根据权利要求15所述的车辆(10)，其中所述第一部分(14)形成所述加强结构(12)的上部并且所述第二部分(16)形成所述加强结构(12)的下部。

17.根据权利要求15或16所述的车辆(10)，其中所述第一部分(14)和所述第二部分(16)在所述重叠区(18)内如沿宽度方向(W)所见并排地延伸，所述第一部分(14)被定位为面向所述车辆(10)的内部并且所述第二部分(16)面向外。

18.一种制造用于车辆(10)的加强结构(12)的方法，所述加强结构(12)具有主延伸方向(L)并且包括第一部分(14)和第二部分(16)，

所述方法包括：

-提供第一部分(14)和第二部分(16)，所述第一部分(14)包括比所述第二部分(16)更延性的材料，或由比所述第二部分(16)更延性的材料组成，

-使所述第一部分(14)和所述第二部分(16)在沿所述主延伸方向(L)延伸的重叠区(18)内彼此接合，使得所述第一部分(14)和所述第二部分(16)在所述重叠区(18)内沿所述主延伸方向(L)彼此平行地延伸，其中所述第二部分(16)在定位在所述车辆(10)中时被布置得比所述第一部分(14)更靠前，并且其中，当加强结构布置在所述车辆(10)中时，沿车辆的竖直方向所见所述第一部分(14)形成上部并且所述第二部分(16)形成所述加强结构(12)的下部，由此所述第一部分从所述重叠区向上延伸，并且所述第二部分从所述重叠区向下延伸。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一部分(14)和所述第二部分(16)通过焊接彼此接合。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述焊接是点焊或激光焊接。

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