CN106794875B - 用于机动车的车身构件和构件复合体以及机动车车身 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由加压淬火的钢板材料(M)制成的板材构件(120)，该板材构件尤其是用于机动车的车身构件，所述板材构件具有至少一个过硬化构件区域(125)，该过硬化构件区域设置用于在碰撞负荷(F)下用作预定的断裂位置。本发明还涉及一种构件复合体和机动车车身，它们包括至少一个这种加压淬火的板材构件(120)。

Description

用于机动车的车身构件和构件复合体以及机动车车身
技术领域
本发明涉及一种由加压淬火的钢板材料制成的板材构件或者加压淬火的板材构件，该板材构件尤其是用于机动车的车身构件。
本发明还涉及一种用于机动车车身的、包括多个构件的构件复合体以及涉及一种机动车车身。
背景技术
“加压淬火的板材构件”理解为由加压淬火的钢板材料制成的板材成形件。加压淬火的板材构件是通过钢板材料的加压淬火或成形淬火制成的面状构件。为了加压淬火，钢板材料被加热至奥氏体化温度并且随后在加压淬火模具中成形并且在此同时迅速冷却，由此实现显著的强度提高(例如可达1300MPa或更高的抗拉强度)。由现有技术已知用于加压淬火的不同方法和相应装置。作为代表，参见DE102011053698B3中非常详细的说明。
但是，加压淬火的板材构件的高强度与相对低的延展性或者说断裂延伸量关联。加压淬火的板材构件因此倾向于在事故时在小的变形之后就已断裂，因此在事故或类似情况下可通过变形吸收并消除的碰撞能量少。此外，可在由事故引起的变形时出现不受控的断裂，这可能导致形成锋利边缘和/或裂开的间隙并由此产生相当大的受伤危险。
在DE202012000616U1中提出了一种用于机动车的结构构件和/或车身构件，其通过热成形和加压淬火制成，该构件在加压淬火后具有至少两个不同强度和/或不同延展性的组织区域。构件的第一区域基本上具有马氏体组织，并且相对于第一区域具有较低强度和/或较高延展性的第二区域基本上具有贝氏体组织。由此实现：该构件可设计为局部用于特定负荷、尤其是碰撞负荷。但这种构件制造耗费并且有时极不经济。
此外，关于现有技术还参考DE102012024626A1(其提出在镀锌池中将加压成形的板材构件贝氏体化)以及DE102012201267A1(其提出在加压淬火后将加压淬火的构件退火)。
发明内容
借助本发明应提出对于现有技术所公开措施和方法的替代方案。
这借助根据本发明的加压淬火的板材构件和根据本发明的构件复合体来实现。本发明也延伸至根据本发明的机动车车身，其包括至少一个根据本发明的板材构件和/或根据本发明的构件复合体。
根据本发明的加压淬火的板材构件具有至少一个过硬化构件区域，该过硬化构件区域设置用于在碰撞负荷下用作预定的断裂位置。
所述“过硬化构件区域”理解为板材构件的如下的区域或表面区段：在该区域或表面区段中，板材材料相对于其它区域具有明显更高的硬度或强度以及具有明显更低的延展性。优选钢板材料在过硬化构件区域中基本上具有纯马氏体组织或马氏体组织含量极高的组织，相反，在过硬化构件区域之外存在混合组织，该混合组织除了马氏体组织含量之外也可具有例如贝氏体和/或铁素体的组织含量。
根据本发明的板材构件在过硬化构件区域中最脆或者说在那里具有最小延展性。根据本发明的加压淬火的板材构件在碰撞负荷和随之而来的碰撞变形时首先在这种过硬化构件区域中开裂和/或断裂。因此，根据本发明的加压淬火的板材构件具有至少一个过硬化构件区域，其构成定义的、即位置预规定的预定的断裂位置。
本发明因此提出一个新的方向，即与现有技术不同、不试图通过提高延展性来避免开裂和/或断裂，而是与目前的措施相反通过有针对性的局部延展性减小(或借助过硬化的脆化)允许在定义位置上开裂和/或断裂。因此，为设计者和/或开发者提供了用于设计与碰撞相关的车身构件和上级车身结构的新的可能性。
过硬化构件区域可在加压淬火时或者在加压淬火期间产生。例如所用加压淬火模具的冷却装置可在相关区段中构造成用于局部更强或更强化的冷却。此外，可在相关模具区段中局部提高表面压紧，以便实现更好的热传递。对于相关模具区段也可使用专门的模具材料，其能实现良好的热传导。
相对于目前在现有技术中描述的旨在提高延展性的措施，在一定程度上实施旨在降低延展性的“相反的温度控制”。所述至少一个过硬化构件区域可直接在之前被加热的钢板材料的加压淬火时产生，从而有利地不需要附加的工作步骤，如在加压淬火之后的热处理。
钢板材料尤其是锰硼钢、如16MnB5、20MnB5或22MnB5。钢板材料的板厚度或者说板厚优选在介于0.5mm至6.0mm的范围内并且尤其是在介于0.8mm至3.0mm的范围内。优选根据本发明的板材构件具有基本上均匀的板厚度，根据本发明的板材构件也可通过使用所谓的拼焊板而具有不均匀的板材厚度。
根据本发明的板材构件的板材材料可在过硬化构件区域之外具有基本上均匀的强度，该强度尤其是在介于1300MPa至1500MPa之间的强度范围中。
在过硬化构件区域之外，板材材料也可具有不同的强度。由此表示，根据本发明的板材构件、如在DE202012000616U1中所描述的、包括至少一个第一构件区域和至少一个第二构件区域，其具有不同强度和/或不同延展性(在此也可设置至少一个未硬化或仅轻微硬化的区域)以及包括至少一个第三过硬化构件区域。第一区域可例如具有300MPa至500MPa的强度并且第二区域可例如具有1300MPa至1500MPa的强度。更延展的第一区域在碰撞负荷下具有良好的变形特性，而过硬化的第三区域用作预定的断裂位置。根据本发明的板材构件可这样构造，使得在碰撞负荷下延展的区域首先变形并且时延地在至少一个过硬化区域中产生开裂和/或断裂。
在过硬化构件区域中，板材材料可具有这样的强度，该强度比过硬化构件区域之外的最高板材强度或者说材料强度高至少100MPa、优选至少200MPa、特别优选至少300MPa并且尤其是至少400MPa。过硬化构件区域中的强度可例如至少为1600MPa、优选至少1700MPa、特别优选至少1800MPa并且尤其至少1900MPa。过硬化构件区域中的强度也可为直至2000MPa或更高。优选过硬化构件区域中的高强度均匀地构成。
过硬化构件区域可从板材构件的一个外边缘延伸至该板材构件的至少另一外边缘。优选过硬化构件区域带状地在板材构件的两个外边缘之间延伸。在碰撞负荷下在相关外边缘之间在通过板材材料的过硬化形成的预定的断裂位置处产生开裂和/或断裂，在此在可能的情况下可能导致完全断开。但并非必须断开和/或折断。
根据本发明的加压淬火的板材构件尤其是用于机动车的车身构件、如横梁、车顶框架、侧门槛、纵梁、A柱或B柱、发动机支架或类似物。特别优选涉及用于机动车车身的加强件或加固件，如侧门槛加强件、纵梁加强件、柱加强件、通道加强件或类似物。但根据本发明的加压淬火的板材构件也可涉及底盘构件。
根据本发明的构件复合体包括至少一个根据本发明的加压淬火的板材构件，其在碰撞负荷下可在至少一个过硬化构件区域中开裂和/或断裂，以便由此将碰撞能量有针对性地转移到其它构件和尤其是构件复合体的相邻构件中。优选规定，至少另一并且尤其是相邻的构件构造为能量吸收元件，其可通过定义的变形(即以预定的变形可能性进行变形)吸收和消除碰撞能量。
在发生事故时，碰撞能量(撞击能量)因此有针对性地被转向并且例如远离车辆乘客被导向，这可通过根据本发明的加压淬火的板材构件在至少一个通过过硬化预规定的预定的断裂位置上的开裂和/或断裂实现。相反，在现有技术中试图避免这种开裂和/或断裂和/或通过加压淬火的板材构件的可能的变形来消除碰撞能量。
根据本发明的构件复合体例如是用于机动车车身的、包括多个构件的组合构件(例如构造为组合构件的车身构件)，如在DE102013007805A1中所描述的那样。但根据本发明的构件复合体也可以是机动车车身的组成部分或者在结构上集成的车身结构区域。因此根据本发明的构件复合体包括其它构件，它们以适合的方式与根据本发明的加压淬火的板材构件接合，在此例如可以是铸件、板材件或板材成形件(尤其是也具有不同强度)、型材件、塑料件或塑料复合件(如碳纤维塑料复合件、玻璃纤维塑料复合件)和/或类似物。这些构件中的每一个可构造为能量吸收元件。
附图说明
下面参考附图详细说明本发明。附图如下：
图1以透视图示出机动车车身的车身前端；
图2同样以透视图示出图1的车身前端的前横梁。
具体实施方式
在图1中示意性且无设计细节示出的轿车机动车车身的车身前端100包括两个纵梁111和112，它们在它们的前端部上通过一个前横梁120连接。纵梁111/112和前横梁120涉及尤其与碰撞有关或者碰撞功能的车身构件。车身前端100还包括两个同样与前横梁120连接的支撑梁131和132以及多个上部支承元件141、142和143。
在所示的示例中，前横梁120、纵梁111/112的前端部或前区段以及两个支撑梁131/132构成一个车身结构区域，其在本发明意义中是构件复合体，为其还附加地配设有另外的元件、如支承元件141/142/143。
机动车车身的所示局部此外包括一个具有上端壁横梁或者挡风玻璃横梁155的端壁150、多个车顶框架160、两个侧门槛171和172、两个A柱181和182和一个通道190。
图2示出构造为加压淬火的板材成形件的前横梁120，其根据图1在其两个端部上与纵梁111/112和支撑梁131/132连接。该前横梁120具有过硬化构件区域或者过硬化区域125，在该过硬化构件区域或者过硬化区域中，钢板材料M基于在加压淬火时进行的过硬化具有非常低的延展性，以致其在碰撞负荷下(例如以箭头F表示)在该位置处出现开裂和/或断裂。过硬化构件区域125在连续的面状件(或者说面状区段)中的相对置纵向边缘之间延伸，在该面状件中，板材材料M具有非常高并且基本上均匀的强度。横梁120也可以类似的方式具有多个过硬化构件区域。
在通过过硬化预定的位置处的构件失效是有意的。由此出现的碰撞能量有针对性地被转移到相邻的纵梁111/112和支撑梁131/132中并且由其进一步被转移到例如支承元件141/142/143中和/或由其通过变形吸收和消除。
纵梁111/112和支撑梁131/132在一定程度上可用作能量吸收元件并且优选相应构成为，使得可实现定义的变形(即以预定的变形可能性进行变形)。支承元件141/142/143也可用作能量吸收元件并且相应地构成。
其它加压淬火的车身构件、如端壁加强件或者端壁横梁155也可以类似的方式构成为具有以上述方式构成预定的断裂位置的过硬化区域或者说过硬化区。
附图标记列表
100 车身前端(机动车车身)
111 纵梁
112 纵梁
120 横梁
125 过硬化区域、预定的断裂位置
131 支撑梁
132 支撑梁
141 支承元件
142 支承元件
143 支承元件
150 端壁
155 端壁横梁
160 车顶框架
171 侧门槛
172 侧门槛
181 A柱
182 A柱
190 通道
F 碰撞负荷
M 钢板材料

Claims (16)

1.由加压淬火的钢板材料(M)制成的、用于机动车的车身构件，所述车身构件具有至少一个过硬化构件区域(125)，该过硬化构件区域设置用于在碰撞负荷(F)下用作预定的断裂位置，其中，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)中具有这样的高强度，其比过硬化构件区域(125)之外的最高强度高至少100MPa，
其特征在于，过硬化构件区域(125)是一个面状区段，该面状区段从车身构件的一个外边缘延伸至该车身构件的至少另一外边缘并且所述高强度在该面状区段中均匀地构成。
2.根据权利要求1所述的车身构件，其特征在于，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)之外具有基本上均匀的强度。
3.根据权利要求2所述的车身构件，其特征在于，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)之外的强度在1300MPa至1500MPa之间的范围内。
4.根据权利要求1所述的车身构件，其特征在于，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)之外具有不同的强度。
5.根据权利要求1至4之一所述的车身构件，其特征在于，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)中具有这样的强度，该强度比过硬化构件区域(125)之外的最高强度高至少200MPa。
6.根据权利要求1至4之一所述的车身构件，其特征在于，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)中具有这样的强度，该强度比过硬化构件区域(125)之外的最高强度高至少300MPa。
7.根据权利要求1至4之一所述的车身构件，其特征在于，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)中具有这样的强度，该强度比过硬化构件区域(125)之外的最高强度高至少400MPa。
8.根据权利要求1至4之一所述的车身构件，其特征在于，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)中具有至少1600MPa的强度。
9.根据权利要求8所述的车身构件，其特征在于，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)中具有至少1700MPa的强度。
10.根据权利要求8所述的车身构件，其特征在于，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)中具有至少1800MPa的强度。
11.根据权利要求8所述的车身构件，其特征在于，所述钢板材料(M)在过硬化构件区域(125)中具有至少1900MPa的强度。
12.根据权利要求1至4之一所述的车身构件，其特征在于，所述车身构件具有基本上均匀的板材厚度。
13.用于机动车车身(100)的构件复合体，包括至少一个加压淬火的根据权利要求1至12之一所述的车身构件，该加压淬火的车身构件在碰撞负荷(F)下能够在过硬化构件区域(125)中开裂和/或断裂，以便由此将碰撞能量有针对性地转移到该构件复合体的相邻构件中。
14.根据权利要求13所述的构件复合体，所述构件复合体此外包括与加压淬火的车身构件接合的构件，这些构件能够是铸件、板材成形件、型材件和/或塑料复合件。
15.机动车车身(100)，所述机动车车身包括至少一个加压淬火的根据权利要求1至12之一所述的车身构件或至少一个根据权利要求13或14所述的构件复合体。
16.根据权利要求15所述的机动车车身(100)，其特征在于，该机动车车身(100)是用于轿车的机动车车身。
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