CN106715249A - 机动车辆结构部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种机动车辆机构部件(30)，至少包括主面板(40)和车轮外壳(42)，所述主面板(40)和所述车轮外壳(42)由不同材料制成的两个不同的三维部件制造并且通过焊接而彼此附接。

Description

机动车辆结构部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及机动车辆结构部件。

特别地，本发明涉及形成轿卡型机动车辆(pick-up automotive vehicle)的车厢侧内面板的机动车辆结构部件。

背景技术

轿卡型货运车通常包括框架组件，该框架组件具有对用于运载乘客的驾驶室进行支承的前端部以及对用于运载货物的货箱——也称为车厢——进行支承的后端部。

用于轿卡型货运车的货箱通常包括底板，该底板由直立壁限定以形成容器。壁包括两个侧壁：前壁和后壁。后壁可以通过可枢转的方式安装以提供方便货箱中的物品装入或移除的后挡板。每个侧壁包括车轮外壳，该车轮外壳突出到货箱中且被设定为安置在车辆的后车轮上方。

通常，货箱的壁各自由作为结构部件的内面板和作为装饰板的外面板制造。

通常，内面板各自由金属材料制成，例如钢。例如，已知通过为每个内面板提供钢坯并通过冲压坯件以使板成形来制造货箱。特别地，每个侧面板由单件坯件——即通过切割单个钢片材获得的坯件——制造。

当设计这种货箱时，必须遵守时常彼此冲突的几个要求。实际上，期望将货箱设计成使得货箱可以抵抗重负载，特别是在负载插入到货箱中期间抵抗来自负载的冲击而不会永久变形或断裂。此外，期望减小车辆的总重量来减少车辆的能量消耗，以便满足未来的环境要求。因而，期望减小形成车辆的部件的厚度，特别是货箱的面板的厚度。然而，简单地减小面板的厚度导致抗变形性变差。

发明内容

本发明的目的是解决上文提到的问题，并且本发明特别地提供一种具有减轻的重量以及改进的抗冲击性的机动车辆结构部件。

为此，本发明涉及一种机动车辆结构部件，该机动车辆结构部件至少包括主面板和车轮外壳，所述主面板和所述车轮外壳由不同材料制成的两个不同三维部件制造并且通过焊接而彼此附接。

将结构部件的主面板和车轮外壳形成为由不同材料制成的两个不同部件允许根据主面板和车轮外壳可能受到的应力为主面板和车轮外壳中的每一者选择提供最佳性能的材料和厚度，使得结构部件的阻抗力及其重量可以被优化。

根据本发明的其他有利方面，激动车辆结构部件包括单独考虑或根据任何技术上的可能组合考虑的以下特征中的一个或更多个特征：

-车轮外壳的材料的机械阻力高于主面板的材料的机械阻力；

-在将主面板与车轮外壳附接的焊接线的任一侧，主面板的变形率即变形量与车轮外壳的变形率即变形量相等；

-机动车辆结构部件还包括至少一个侧向面板，所述至少一个侧向面板在主面板的一个端部处延伸，所述侧向面板和所述主面板由不同材料制成的不同部件制造并且通过焊接而彼此附接；

-所述侧向面板和所述主面板由不同部件制造并且在所述部件冲压之前通过焊接而彼此附接；

-所述侧向面板和所述主面板由激光焊接坯件制造；

-侧向面板的材料与车轮外壳的材料相同；

-机动车辆结构部件包括与所述主面板不同的两个侧向面板，侧向面板在主面板的两侧延伸且通过焊接附接至所述主面板；

-所述侧向面板在冲压之前被焊接至所述主面板；

-所述侧向面板和所述主面板由激光焊接坯件制造；

-所述主面板由高强度低合金钢制成；

-车轮外壳由双相钢制成；

-侧向面板(多个侧向面板)由双相钢制成；

-汽车结构部件形成轿卡型机动车辆的货箱的车厢侧内面板；

-主面板包括下部以及从下部大致垂直地突出的上部。

本发明还涉及一种轿卡型机动车辆的货箱，该货箱包括至少一个车厢侧内面板，所述车厢侧内面板是根据本发明的机动车辆结构部件。

本发明还涉及一种用于制造根据本发明的机动车辆结构部件的方法，所述方法包括以下步骤：

-冲压第一材料的坯件以使主面板成形，

-冲压第二材料的坯件以使车轮外壳成形，其中，第二材料与第一材料不同，

-通过焊接将主面板附接至车轮外壳。

根据本发明的其他有利方面，所述方法包括单独考虑或根据任何技术上的可能组合考虑的以下特征中的一个或更多个特征：

-主面板通过激光焊接附接至车轮外壳；

-激光焊接通过使用填充材料的对接焊或者通过搭接焊执行；

-所述方法还包括在冲压第一材料的坯件之前的以下步骤：

-通过激光焊接将第三材料的坯件附接至第一材料的坯件的侧面中的一个侧面来获得侧面板坯件，

-在单个操作中冲压侧面板坯件，以使主面板与侧向面板一起成形；

-第三材料与第二材料相同。

附图说明

通过阅读参照附图给出的以下描述将更好地理解本发明的其他特征及优点，在附图中：

-图1是包括根据特定实施方式的机动车辆结构部件的轿卡型货车的货箱的立体图；

-图2示出了图1的机动车辆结构部件的部分分解立体图。

在以下描述中，术语内部、外部、前部、后部、横向、纵向、竖向和水平是参照图示的元件、部件或结构当组装在车辆结构上时的通常定向来解释的。

具体实施方式

图1示出了轿卡型货车的货箱6。轿卡型货车通常包括用于运载乘客的驾驶室部分以及用于运载各种类型货物负载的也被称为车厢的货箱6。驾驶室部分和货箱6分别安装在轿卡型货车的框架的前端部和后端部上。

货箱6包括基座8以及四个侧壁，该四个侧壁包括右侧壁和左侧壁10、前壁14和形成后挡板的后壁16。

基座8具有大致矩形形状。

基座8基本上是水平的，并且基座8在前边缘8a与后边缘8b之间纵向地延伸且在右侧边缘8c与左侧边缘8d之间横向地延伸。

前壁14在横向平面中延伸。特别地，前壁14在下边缘14a与上边缘14b之间竖向地延伸且在右侧边缘14c与左侧边缘14d之间横向地延伸。

前壁14从基座8的前边缘8a向上突出。

前壁14沿着横向方向截取的宽度至少等于基座8的宽度。

每个侧壁10大致在竖直的纵向平面中延伸。特别地，每个侧壁10在下边缘10a与上边缘10b之间竖向地延伸且在前边缘10c与后边缘10d之间纵向地延伸。

因而，每个侧壁10从基座8的侧边缘8c、侧边缘8d向上突出。

每个侧壁10沿着纵向方向截取的长度至少等于基座8的长度。

此外，每个侧壁10包括向上延伸且突出到货箱6中的轮舱20。每个轮舱20在货箱6下方形成适于接纳轿卡型货车2的后车轮的上部的凹部。

前壁14的上边缘14b和侧壁10的上边缘10b基本上是齐平的。

后挡板16枢转地安装在邻近基座8的后边缘8b的后挡板下边缘处。因而，后挡板16可以在关闭位置与打开位置之间枢转。在关闭位置中，后挡板16从基座8的后边缘8b向上且大致竖向地延伸。

右侧壁和左侧壁10中的每一者包括内面板30和外面板32，内面板30在下文被称为车厢侧内面板30。

车厢侧内面板30是轿卡型货车2的结构部件。

车厢侧内面板30包括朝向货箱6的内侧定向的内面以及被设定为面向外面板32的内面的外面。

外面板32是装饰面板。外面板32包括被设定对车厢侧内面板30的外面进行覆盖的内面以及朝向轿卡型货车2的外侧定向的外面。

如图2所示，车厢侧内面板30包括主面板40和车轮外壳42。车厢侧内面板30还包括两个侧向面板44、46。

主面板40在前端部40a与后端部40b之间纵向地延伸且在上端部40c与下端部40d之间竖向地延伸。

主面板40是三维部件并且不是平坦的。特别地，主面板40包括下部以及从下部大致垂直地突出的上部。

例如，主面板40包括下部50以及上部52，其中，下部50基本上是水平的且被设定为附接至基座8的侧边缘8c、8d以便在基座8的延续部中延伸，并且上部52从水平部分50大致竖向地延伸至上边缘40c。

主面板40包括开口54，开口54定位在前端部40a与后端部40b之间，例如定位在前端部40a与后端部40b之间的大致一半处，并且开口54从水平部分50延伸至竖向部分52。开口54被设定为允许轿卡型货车2的后车轮的上部通过。例如，开口54呈大致卵形形状。

因而，开口54限定主面板40的三维边缘56，该三维边缘56例如是弯曲的。

水平部分50包括两个侧向边缘58，所述两个侧向边缘在开口54的两侧延伸且邻接弯曲边缘56的两个端部。侧向边缘58被设定为连结至基座8的侧边缘8c、8d。侧向边缘58例如是直边缘。

因而，主面板40的下端部40d由侧向边缘58和三维边缘56形成。

形成轮舱20的车轮外壳42是形成向上延伸的突起的三维部件，以便在货箱下方形成适于装配轿卡型货车2的后车轮的上部的凹部。

车轮外壳42包括三维弯曲边缘60以及大致直的下边缘62，三维弯曲边缘60具有与主面板40的三维弯曲边缘56的形状互补的形状，并且大致直的下边缘62连结弯曲边缘60的端部。车轮外壳42被设定为配装到主面板40的开口54中，车轮外壳的弯曲边缘60邻接主面板40的弯曲边缘56。

当车轮外壳42和主面板40被这样组装时，车轮外壳42的直的下边缘62与主面板40的下边缘58齐平。直的下边缘62被设定为连结至基座8的侧边缘8c、8d。

主面板40和车轮外壳42由不同材料例——如不同的钢——制成的两个不同的三维部件制造。

因而，主面板40由第一材料制成，并且车轮外壳42由与第一材料不同的第二材料制成。

第一材料是钢，例如高强度低合金钢(所谓的HSLA)。例如，钢具有300兆帕至360兆帕之间的屈服强度以及390兆帕至450兆帕之间的抗拉强度。

第一材料可以是未涂覆的或涂覆的，例如通过任何合适的工艺——例如热浸涂、电沉积、真空涂覆——进行镀锌或电镀锌。

优选地，主面板40的厚度在0.5mm至1.2mm之间，例如0.7mm。

优选地，第二材料的机械阻力高于第一材料的机械阻力。实际上，当基座8受到冲击时，由基座8接收的应力被传递到车轮外壳42，车轮外壳42应当能够吸收冲击能量而不会永久变形或弯曲。

因而，优选地，第二材料的机械阻力高于主面板40的材料的机械阻力。

例如，第二材料的抗拉强度高于第一材料的抗拉强度并且优选地第二材料的屈服强度高于第一材料的屈服强度。例如，第二材料的抗拉强度与第一材料的抗拉强度之间的差值为至少140兆帕、优选地为至少200兆帕。

此外，第二材料的屈服强度与第一材料的屈服强度之间的差值为至少50兆帕。

例如，第二材料是双相钢并且第二材料的屈服强度与抗拉强度之比例如小于0.6、优选地小于0.5。

优选地，双相钢的抗拉强度大于或等于590兆帕。

第二材料可以是未涂覆的或涂覆的，例如通过任何合适的工艺——例如热浸涂、电沉积、真空涂覆——进行镀锌或电镀锌。

优选地，车轮外壳42的厚度大于主面板40的厚度，例如为0.85mm。

与常规的高强度低合金钢相比，为车轮外壳42使用的双相钢具有相对给定的屈服强度而言较高的抗拉强度，这同时提供了良好的能量吸收能力、良好的疲劳强度和良好的成形性。换句话说，对于在冲击期间确保良好的能量吸收性能所需要的给定抗拉强度而言，屈服强度低于常规的高强度低合金钢的屈服强度，使得车轮外壳42可以通过冷冲压来形成而不会造成钢的缩颈或增厚。

因而，将主面板40和车轮外壳42形成为两个单独的部件允许根据这些部件可能受到的应力以及使所述部件成形需要的成形性为这些部件中的每一者选择提供最佳性能的材料和厚度。

因此，车厢侧内面板30的阻力及其重量均可以被优化。

主面板40和车轮外壳42通过沿着连结边缘56和边缘60的连续焊接线通过焊接彼此附接。

侧向面板包括前侧向面板44和后侧向面板46。前侧向面板44和后侧向面板46分别在主面板40的前端部40a和后端部40b处延伸。

每个侧向面板44、46在前端部44a、46a与后端部44b、46b之间纵向地延伸且在上端部44c、46c与下端部44d、46d之间竖向地延伸。

侧向面板44、46通过焊接附接至主面板40，前侧向面板44的后端部44b邻接主面板40的前端部40a，并且后侧向面板46的前端部46a邻接主面板40的后端部40b。

此外，上端部44c、46c与上端部40c大致齐平，并且下端部44d、46d与下端部40d大致齐平。

前侧向面板44被设定为通过例如通过焊接将前侧向面板44的前端部44a组装至前壁14的侧边缘14c或侧边缘14d而连结至前壁14。

侧向面板44、46和主面板40优选地由不同的部件制造，侧向面板44、46中的至少一者由与主面板40的第一材料不同的第三材料制成。优选地，侧向面板44、46两者均由与主面板40的第一材料不同的材料制成。例如，侧向面板44、46两者均由第三材料制成。

优选地，第三材料的机械阻力高于主面板40的材料的机械阻力。

例如，第三材料的抗拉强度高于第一材料的抗拉强度，并且优选地第三材料的屈服强度高于第一材料的屈服强度。例如，第三材料的抗拉强度与第一材料的抗拉强度之间的差值为至少140兆帕、优选地为至少200兆帕。

此外，第三材料的屈服强度与第一材料的屈服强度之间的差值为至少50兆帕。

例如，侧向面板44、46由双相钢制成并且侧向面板44、46的屈服强度与抗拉强度比例如低于0.6、优选地低于0.5。

优选地，双相钢的抗拉强度大于或等于590兆帕。

例如，第三材料与第二材料相同。

形成侧向面板44、46的钢可以是未涂覆的或涂覆的，例如镀锌或电镀锌。

为侧向面板使用双相钢使提供了良好的能量吸收能力、良好的疲劳强度和良好的成形性。

优选地，侧向面板44、46的厚度大于主面板40的厚度，例如1mm。

主面板40和侧向面板44、46通过沿着焊接线70、72焊接而彼此附接，从而在一侧将前侧向面板44的后端部44b连结至主面板40的前端部40a，并且在另一侧将后侧向面板46的前端部46a连结至主面板40的后端部40b。

优选地，主面板40和侧向面板44、46在冲压之前被焊接在一起。

因而，可以选择用于主面板40和侧向面板44、46的材料以及这些面板40、44和46的厚度，以便适合这些面板的功能，特别是适合这些面板可能受到的应力以及成形部件需要的成形性。现将描述用于制造车厢侧内面板30的方法。

车厢侧内面板30的制造包括：单独制造主面板40和车轮外壳42，并且通过焊接将主面板40附接至车轮外壳42。

主面板40通过由第一材料成型主面板坯件并且冲压坯件以使主面板40成形来制造。

主面板坯件基本上是平坦的。主面板坯件通过将第一材料的片材切割成适当的形状而获得，即适于使主面板坯件可以被冲压以形成主面板40的形状。

然后，对主面板坯件进行冲压，例如冷冲压，以使三维主面板40成形。

优选地，在冲压主面板坯件之前，侧向边缘坯件通过激光焊接附接至主面板坯件的每个侧面，以便获得侧面板坯件。

侧向边缘坯件基本上是平坦的。侧向边缘坯件设定为一旦被冲压则形成侧向面板44、46。例如，侧向边缘坯件均由与第一材料不同的第三材料制成。侧向边缘坯件通过将第三材料的片材切割成适当的形状而获得，即适于使每个侧向边缘坯件可以被冲压以形成侧向面板44、46的形状。

因而，侧面板坯件形成激光焊接坯件。

然后，在单个操作中冲压侧面板坯件，以便一起成形三维主面板40和三维侧向边缘44、46。

车轮外壳42通过由第二材料形成车轮外壳坯件并且通过冲压车轮外壳坯件来使车轮外壳42成形而制造。

车轮外壳坯件通过将第二材料的片材切割成适当的形状而获得，即适于使得车轮外壳坯件可以被冲压以形成车轮外壳42的形状。

车轮外壳坯件基本上是平坦的。

然后，冲压车轮外壳坯件以使三维车轮外壳42成形。

最后，车轮外壳42通过焊接附接至主面板40。

优选地，车轮外壳42通过激光焊接附接至主面板40。

特别地，通过沿着连续焊接线将主面板40的三维边缘56焊接到车轮外壳的三维边缘60而将主面板40附接至车轮外壳42。

例如，焊接通过使用填充材料的对接焊来执行，其中，激光功率在3千瓦至5千瓦之间，并且焊接速度在3米/分钟至5米/分钟之间。

根据第二示例，焊接通过搭接焊来执行，其中，激光功率在3千瓦至5千瓦之间，并且焊接速度在7米/分钟至10米/分钟之间。

这些焊接技术提供了主面板40与车轮外壳42的电阻焊接。

实际上，这些焊接技术特别适于连结三维边缘以及适于焊接形状可能不完全互补的边缘，形状不完全互补的边缘是由于主面板40和车轮外壳42可能在冲压这些部件之后经受的回弹现象而导致。

为了限制这种现象对焊接的影响，在主面板与车轮外壳附接的焊接线的任一侧，主面板40的变形率即变形量优选地与车轮外壳42的变形率即变形量相等。

将结构部件的主面板40和车轮外壳42形成为由不同材料制成的两个不同部件允许为主面板和车轮外壳中的每一者根据这些部件可能受到的应力选择提供最佳性能的材料和厚度，使得结构部件的阻力及其重量两者均可以被优化。

特别地，车轮外壳42因而可以由具有高机械阻力——即高抗拉强度和屈服强度——的材料制成，而不需要用这种材料形成整个车厢侧内面板。

使用两种不同的材料来形成主面板40和车轮外壳42还允许为这些部件中的每一者选择适于通过冲压坯件使这些部件成形的材料，而不会导致钢的缩颈或增厚。

在冲压之前通过焊接组装主坯件允许使用单个冲压机来使主面板40和侧向边缘44、46两者成形，这降低了制造成本。

此外，激光焊接的使用提供了坯件或部件之间连续的焊接线，并且因此提供了良好的阻力并因而提供了良好的抗冲击性。

必须理解的是，上文给出的示例性实施方式并非限制性的。

例如，根据另一实施方式，主面板40和侧向面板44、46由相同的材料制成。主面板40和侧向面板44、46还可以由单个部件制造，即通过冲压由切割单个钢板获得的坯件而形成。

尽管已经结合有限数量的实施方式详细描述了本发明，但是应当容易理解，本发明不限于这些公开的实施方式。相反，可以对本发明进行修改以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相一致的任何数量的变型、改变，替换或等效装置。另外，尽管已经描述了本发明的各种实施方式，但是应当理解的是，本发明的方面可以仅包括所描述的实施方式中的一些实施方式。因此，本发明不被视为受到前述描述的限制，而仅由所附权利要求的范围来限制。

Claims (16)

1.一种机动车辆结构部件(30)，所述机动车辆结构部件(30)至少包括主面板(40)和车轮外壳(42)，所述主面板(40)和所述车轮外壳(42)由不同材料制成的两个不同的三维部件制造并通过焊接而彼此附接。

2.根据权利要求1所述的机动车辆结构部件(30)，其中，所述车轮外壳(42)的材料的机械阻力高于所述主面板(40)的材料的机械阻力。

3.根据权利要求1或2所述的机动车辆结构部件(30)，其中，在将所述主面板与所述车轮外壳附接的焊接线的任一侧，所述主面板(40)的变形率与所述车轮外壳(42)的变形率相等。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的机动车辆结构部件(30)，还包括至少一个侧向面板(44、46)，所述至少一个侧向面板(44、46)在所述主面板(40)的一个端部(40a、40b)处延伸，所述侧向面板(44、46)和所述主面板(40)由不同材料制成的不同部件制造并且在所述部件被冲压之前通过焊接而彼此附接。

5.根据权利要求4所述的机动车辆结构部件(30)，其中，所述侧向面板(44、46)的材料与所述车轮外壳(42)的材料相同。

6.根据权利要求4或5所述的机动车辆结构部件(30)，包括与所述主面板(40)不同的两个侧向面板(44、46)，所述侧向面板(44、46)在所述主面板(40)的任一侧延伸并且在冲压之前通过焊接附接至所述主面板(40)。

7.根据权利要求4或5中的任一项所述的机动车辆结构部件(30)，其中，所述侧向面板(44、46)由双相钢制成。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的机动车辆结构部件(30)，其中，所述主面板(40)由高强度低合金钢制成。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的机动车辆结构部件(30)，其中，所述车轮外壳(42)由双相钢制成。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的机动车辆结构部件(30)，所述机动车辆结构部件(30)形成轿卡型机动车辆的货箱(6)的车厢侧内面板(30)。

11.一种轿卡型机动车辆的货箱(6)，所述货箱(6)包括至少一个车厢侧内面板(30)，所述车厢侧内面板(30)是根据权利要求10所述的机动车辆结构部件(30)。

12.一种用于制造根据权利要求1至10中的任一项所述的机动车辆结构部件(30)的方法，所述方法包括以下步骤：

-冲压第一材料的坯件来成形所述主面板(40)，

-冲压第二材料的坯件来成形所述车轮外壳(42)，其中，所述第二材料与所述第一材料不同，

-通过焊接将所述主面板(40)附接至所述车轮外壳(42)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述主面板(40)通过激光焊接附接至所述车轮外壳(42)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述激光焊接通过使用填充材料的对接焊或者通过搭接焊来执行。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，所述方法用于制造根据权利要求4至6中的任一项所述的机动车辆结构部件(30)，所述方法还包括在冲压所述第一材料的所述坯件之前的以下步骤：

-通过激光焊接将第三材料的坯件附接至所述第一材料的所述坯件的侧面中的一个侧面，以获得侧面板坯件，

-在单个操作中冲压所述侧面板坯件，以使所述主面板(40)和所述侧向面板(44、46)一起成形。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第三材料与所述第二材料相同。