CN106994582A - 纵梁以及用于制造该纵梁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的纵梁1以及一种用于制造该纵梁的方法。根据本发明，这个纵梁由轻金属型材20制成，该轻金属型材20的挤出方向14相对纵梁1的纵向2横向定向地延伸。

Description

纵梁以及用于制造该纵梁的方法

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分的特征所述的用于机动车的纵梁。

此外，本发明涉及一种如权利要求11前序部分的特征所述的用于制造这样的纵梁的方法。

背景技术

由现有技术已知的是：在机动车中安装纵梁和制造自承式机动车车身。这些自承式机动车车身在此大部分由金属材料制成。特别是在此使用钢材，然而也使用轻金属材料。作为轻金属材料优选使用铝合金。

这样的自承式机动车车身在前侧或后侧具有纵梁。这些纵梁一方面用于建立与设置在前端部或后端部上的横梁连接、特别是在装入碰撞盒的情况下。然而纵梁例如也用于收纳轴辅助架(Achshilfsrahmen)，然而也用于收纳发动机和/或传动机构。

纵梁构造成长形的、在横截面中具有成型轮廓的构件。纵梁也可以构造成封闭的空心型材构件。

发明内容

本发明的目的是揭示一种纵梁以及一种用于制造该纵梁的方法，该纵梁具有特别小的自重、可以低成本地和在经济的材料投入的情况下制造。

根据本发明，上述目的利用如权利要求中的特征所述的用于机动车的纵梁得以实现。

根据本发明，这个目的的方法技术部分利用权利要求11中的方法得以实现。

有益的构造变型在从属权利要求中得以说明。

根据本发明的用于机动车的纵梁构造成长形的构件。它在横截面中具有成型轮廓。该轮廓可以沿着纵向变化。纵梁利用金属成形技术制成，其中，初始基础是挤出的轻金属型材。纵梁在纵向上区段性地(laengenabschnittsweise)具有相互不同的壁厚。根据本发明，纵梁的出众之处在于：轻金属型材相对纵梁的纵向横向定向地挤出并且在挤出后成形。

在本发明的意义上，纵向不必强制性精确地与轻金属型材的挤出方向成90°角地延伸。特别是与另外的压模技术加工相关地也可以存在几度的偏差，然而特别是纵梁的纵向相对轻金属型材的挤出方向横向定向地延伸。由此优选纵梁的纵向相对轻金属型材真正的挤出方向以70°与110°之间、特别是在80°与100°之间定向地延伸。

由此可以首先挤出轻金属型材，其在挤出横截面中具有相互不同的壁厚。这个轻金属型材制造有小于之后的加工宽度并且也小于纵梁的长度的挤出宽度。然而轻金属型材以不平整的挤出横截面例如波形延伸的挤出横截面被挤出。

在下一个加工步骤中将这个不平整的挤出横截面拓宽、特别是展平。这例如可以通过从上侧或从下侧施加压力和/或通过在挤出横截面的相应端部上施加拉力来实现。在展平或者拓宽之前或之后对金属型材进行裁断。通过这种方式制备半成品，这些半成品基本上具有板形。然后对这些半成品进行成形技术加工，使得纵梁成形为它的最终轮廓或者通过拉压成形(Zugdruckumformemn)、深冲或三维冲压成形(pressumformen)。因此纵梁构造成三维复杂成形的、具有相互不同的壁厚的构件。然而根据本发明，纵梁的纵向相对轻金属型材的原始挤出方向横向定向。因此产生如下优点：可以根据对负荷、刚性、碰撞性能和材料投入的相应要求通过挤出方法有针对性地在纵向上区段性地调节壁厚。优选可以如下地使用挤出方法，即，在之后的纵梁的其中设置有小的横截面宽度和/或横截面高度的长度区段中制造较大壁厚。在比上述长度区段具有更大的横截面外形的长度区段中可以使用较薄的壁厚。真正的纵梁的横截面则特别可以通过成形技术加工制造而成。这个横截面沿纵向可以相互不同。然而在一个横截面中则分别构造有一个基本上均匀的壁厚，其中，壁厚沿着纵梁的纵向相互变化。

可以使用能够挤出30cm、40cm、50cm的挤出宽度的通常的挤出设备。然而通过这个挤出过程之后的展平或拓宽可以实现超过100cm最高到150cm或者甚至200cm的构件长度，使得构件长度优选相当于挤出宽度的1.5倍至4倍。优选挤出在1mm与10mm之间的壁厚。特别是构造有1mm至5mm、特别是1.5mm至3mm的较薄的壁厚。较大壁厚优选构造在3mm与6mm之间、特别是在3.5mm与5mm之间。

特别是由此可以将纵梁制造成一件式的和材料统一的。然而纵梁也可以构造成联接的装配构件和在此特别是构造成焊接的装配构件。在后一种情况中特别是可以将纵梁至少在纵向上区段性地制造成封闭的空心型材。为此优选将封板(Schliessblech)与纵梁在纵向上区段性地联接。

然而在本发明的优选的构造变型中也可能的是：装配构件形式的纵梁的两个部分利用根据本发明的方法制成并且在成形技术加工之后将这两个部分相互联接。这提供如下优点：两个部分分别重量优化地、有针对性地在纵向上区段性地具有相互不同的变化的壁厚。特别是由此例如可以设置环绕的槽作为支架(Traeger)。这些槽可以特别是构造在空心型材的内侧。由此可能的是：在轴向引入力的情况中造成纵梁的有针对性的压缩。

在两个沿着纵向相邻的长度区段之间优选构造有过渡区段。这个过渡区段也称为壁厚过渡部。此外，过渡区段优选具有沿纵梁的纵向延伸的宽度，该宽度构造成小于等于较大壁厚的3倍、优选1.5倍。从较小壁厚到较大壁厚或者从较大壁厚到较小壁厚，这个壁厚在纵剖面中递减地、线性地或渐增地过渡。这特别是提供如下优点：首先可以在挤出方法中制造相应的壁厚过渡部，该壁厚过渡部在后续的展平过程或拓宽过程中不发挥切口效应。由此避免收缩或形成裂纹。

然而作为替换方案也可以考虑：逐级地实现壁厚过渡。壁厚过渡部的宽度由此极小、优选小于1mm。按照一级的原理实现并且跳跃式地实现从较小壁厚到较大壁厚的壁厚的过渡。

特别是较大壁厚大于较小壁厚的1.3倍、优选大于各相邻的较小壁厚的1.5倍。

此外特别优选壁厚过渡部只构造在纵梁的一侧。这意味着：相对壁厚过渡部的一侧是平面的或平坦的，而在相反侧构造有壁厚过渡部。然而通过挤出方法同样特别优选可能的是：壁厚过渡部构造在纵梁的两侧，因此在上侧上和下侧上。同样由此又可以通过壁厚的有针对性的变化重量优化地和同时稳定性优化地制造纵梁。

在另一种优选的构造变型中，纵梁特别是在安装位置中在纵向上区段性地具有比相邻的长度区段更大的高度。这特别是可以通过剪边过程来制造。在轻金属型材的经过裁断的那侧可以在外轮廓上如下地剪边，即，为了容纳例如安装件或类似构件可以构造相对安装位置向上指的或向下指的凸起。

作为补充方案或替换方案，纵梁特别是通过与另外的部件联接而构造成封闭的空心型材。然而真正制成的纵梁特别是具有C形的、U形的、W形的或帽形的横截面成型轮廓。制成的纵梁的横截面的横截面平面垂直于轻金属型材的挤出横截面的横截面平面定向。

优选在纵梁的一个长度区段中、特别是在沿纵向的端部区段中作为触发器构造有具有较薄壁厚的至少一个长度区段。优选至少两个、特别是三个、四个或更多长度区段构造有较薄的壁厚。这些长度区段并行地彼此间隔开，从而在导入轴向力时为了能量分解而造成纵梁的有针对性的压缩或变形。触发器的情况中的过渡区段特别是跳跃式的并且具有沿纵向的小宽度。

此外特别优选地纵梁的一种构造变型规定：在纵向上区段性地构造有至少一个空腔，因此纵梁上的横截面构造成封闭的空心型材。然而另一长度区段构造成开放的空心型材例如C形的、W形的或帽形的。这如下地构成，即，在具有封闭的空心型材的长度区段中，封板或第二部分与纵梁的第一部分联接。

此外，本发明涉及一种用于制造具有所述特征中的至少一个特征的纵梁的方法。根据本发明，该方法的出众之处在于下列方法步骤：

-挤出具有不平整的挤出横截面和挤出宽度的轻金属型材，

-通过展平和/或拉伸将挤出宽度拓宽到加工宽度，

-其中，在拓宽期间或之后裁断成各个半成品，

-将半成品挤压成形为纵梁，其中，在挤压成形作业之前、期间或之后实施剪边作业。

附图说明

下文说明的内容是本发明另外的优点、特征和观点。在示意图中示出优选的构造变型。这些示意图有助于容易理解本发明。附图中：

图1示出根据本发明制造的纵梁的透视图以及剖视图；

图2示出用于图1所示纵梁的可选止动板；

图3a至3f示出一种制造方法以及利用该制造方法制造的具有封板的纵梁；

图4a至4f示出一种制造方法以及利用该制造方法制造的纵梁的不同视图；

图5示出被挤出的轻金属型材的横剖视图；

图6a和6b示出根据本发明的纵梁的纵剖视图。

在附图中为相同的或类似的构件使用同样的附图标记，尽管出于简化的原因省略重复的说明。

具体实施方式

图1示出的是根据本发明的纵梁1的透视图。纵梁1具有三维复杂成形的轮廓，该轮廓通过成形技术加工制造而成。根据切线A-A和B-B以及分别示出的横剖视图可以看到：纵梁1至少在纵向上局部地构造成开放的空心型材和特别是帽形的C状或者L状的横截面成型轮廓。在横截面中具有相应均匀的壁厚。

纵梁1沿着它的纵向2具有相互不同的壁厚W1、W2、W3、W4、W5、W6。这在相应的半成品3的纵剖视图中示意性地表明。这个半成品具有半成品长度4，该半成品长度大于等于纵梁1本身的长度5。通过对半成品3的成形技术加工使得纵梁1的长度5相对半成品的长度4变小。各个壁厚W1、W2、W3、W4、W5、W6相互间的壁厚过渡部6在此示出为仅仅构造在上侧7上。然而作为未进一步示出的替换方案，它们也可以构造在下侧8上或者构造在上侧7和下侧8上。

再次示范性示出一个过渡区段9，该过渡区段具有宽度10，该宽度优选小于等于最大相邻的壁厚W3。壁厚以递减的过程从较小壁厚W2过渡到较大壁厚W3。然而壁厚也可以未进一步示出地逐级地或跳跃式地过渡。

在前部的端部区段11中构造有两个具有较薄的壁厚W4、W6的长度区段12、13。这些长度区段12、13在导入轴向力时会造成纵梁1的有针对性的变形。它们也称为支架。较大壁厚W1、W3、W5可以是相同的，然而也可以是相互不同的。相比之下较薄的壁厚W2、W4、W6同样可以是相应相同的，然而也可以是相互不同的。然而纵向2相对未进一步示出的轻金属型材的画出的挤出方向14横向定向延伸地设置。

图2示出用于特别是根据图1的本发明纵梁的上壳15。这个纵梁在这种情况下将构造成下壳。上壳在它的半成品3的纵剖视图中也具有相互不同的壁厚W1、W2、W3、W4、W5、W6。这些壁厚W1、W2、W3、W4、W5、W6在此构造成与图1的壁厚类似。上壳15和根据图1的纵梁的下壳可以由相同的半成品3制成。然而优选外部轮廓的布局相互不同。上壳15与下壳未进一步示出地相互联接、特别是通热结合方法。

图3c至3f示出根据本发明的纵梁1的另一种构造变型。可以看出：这个纵梁沿着它的纵向2具有长度区段，这些长度区段相对具有相比之下较小高度的相邻的长度区段具有更大的高度H和/或更大的横截面积。此处可以设置有例如未进一步示出的构件如轴、车身构件或发动机支架。特别是根据图3d中的剖视图A-A可以看出：纵梁1与另一个横截面呈C形的型材16联接，从而构成一个封闭的空腔17。

图3a示出的是图3b的拓宽的半成品3的纵剖视图。沿着以后制造的纵梁1的纵向2可以清楚地看出在纵向上区段性相互不同的壁厚W1、W2、W3、W4、W5。纵向相对挤出方向14横向定向。在各个壁厚W1、W2、W3、W4、W5之间示出壁厚过渡部6。同样在此再次仅仅在上侧7上、但不是在下侧8上。下侧8没有壁厚过渡部有利于根据图3d的联接。

图4c至4f示出的是纵梁1的另一种构造的不同视图。可以看出：纵梁1的第一部分18由具有横截面相互不同的壁厚W1、W2、W3、W4、W5的半成品3制成。作为横截面构造成开放的空心型材的第二部分19与第一部分18联接。这例如通过热接合来实现。由此产生封闭的空腔17。根据图4a和4b再次首先挤出和拓宽型材16，以便这样为第一部分18制造相互不同的壁厚W1、W2、W3、W4、W5。

图5此外示出首先被挤出的、具有挤出宽度21和相互不同的壁厚W1、W2的轻金属型材20。挤出宽度21在此小于加工宽度22、例如在图3b中示出。构件长度则与加工宽度22相符或者由于三维挤压成形而略微小于加工宽度22。

图6示出的是根据本发明的纵梁1的纵剖视图，其中，从一个较大壁厚W1过渡到一个较小壁厚W1。在图6a的情况中，既在根据本发明的纵梁1的上侧7上也在下侧8上实现壁厚过渡部6。此外，这个纵梁具有一个过渡区段9，该过渡区段从宽度10起沿着纵向2延伸，其中，宽度10小于等于较大壁厚W2的3倍。横截面曲线在过渡区段9中在上侧7上渐增地而在下侧8上递减地过渡到壁厚W2。

图6b同样示出形式为壁厚跳跃部的过渡区段9，该过渡区段9同样构造在上侧7以及下侧8上。壁厚跳跃部23由此具有沿着纵向2的延伸长度，其优选小于等于1mm。特别是它逐级地进行。图6a和6b的图示也可以分别只构造在上侧7上或只在下侧8上。同样示出挤出方向14。

附图标记列表

1 纵梁

2 1的纵向

3 半成品

4 半成品长度

5 1的长度

6 壁厚过渡部

7 上侧

8 下侧

9 过渡区段

10 9的宽度

11 端部区段

12 长度区段

13 长度区段

14 挤出方向

15 上壳

16 型材

17 空腔

18 第一部分

19 第二部分

20 轻金属型材

21 挤出宽度

22 加工宽度

23 壁厚跳跃部

H 高度

W1 壁厚

W2 壁厚

W3 壁厚

W4 壁厚

W5 壁厚

W6 壁厚

Claims (11)

1.用于机动车的纵梁(1)，该纵梁构造成长形的、在横截面中具有成型轮廓的成形构件，其由一个挤出的轻金属型材和至少两个具有相互不同的壁厚(W1，W2，W3，W4，W5，W6)的长度区段制成，其特征在于：轻金属型材(20)被相对纵梁(1)的纵向(2)横向定向地挤出并且在挤出后成形。

2.如权利要求1所述的纵梁，其特征在于：纵梁(1)构造成一件式的和材料统一的，或者纵梁两件式地构造成联接的装配构件。

3.如权利要求2所述的纵梁(18，19)，其特征在于：所述装配构件的至少一个部分(18，19)分别具有至少两个壁厚相互不同的长度区段，和/或至少一个部分(18，19)各由一个轻金属型材(20)制成，其中，相应的轻金属型材(20)的挤出方向(14)相对所述部分(18，19)的纵向(2)横向定向。

4.如权利要求2或3所述的纵梁，其特征在于：两个部分(18，19)通过热接合相互联接。

5.如权利要求1至4之任一项所述的纵梁，其特征在于：在具有较小壁厚(W1，W3，W5)的长度区段与相邻于这个长度区段的且具有较大壁厚(W2，W4，W6)的长度区段之间构造有过渡区段(9)，或者壁厚过渡部(6)构造成逐级的、特别是构造成壁厚跳跃部(23)。

6.如权利要求5所述的纵梁，其特征在于：过渡区段(9)具有沿着纵向(2)的宽度(10)，该宽度构造成小于所述较大壁厚的3倍和/或壁厚在纵剖面中构造成递减地、线性地或渐增地从较小壁厚到较大壁厚过渡。

7.如权利要求5或6所述的纵梁，其特征在于：壁厚过渡部(6)只构造在纵梁(1)的一侧上，或者壁厚过渡部(6)构造在纵梁(1)的上侧(7)和下侧(8)上。

8.如权利要求1至7之任一项所述的纵梁，其特征在于：纵梁(1)在纵向上区段性地具有比相邻的长度区段更大的高度(H)，和/或纵梁(1)至少在纵向上区段性地构造成封闭的空心型材。

9.如权利要求1所述的纵梁，其特征在于：在沿纵向(2)的端部区段(11)中，至少一个长度区段(12，13)作为触发器构造有较薄的壁厚(W4，W6)、优选至少两个长度区段(12)、(13)构造有较薄的壁厚(W4，W6)。

10.如权利要求9所述的纵梁，其特征在于：一个长度区段构造成开放的、特别是U形的、C形的或帽形的，而另一长度区段构造成封闭的空心型材。

11.用于制造具有至少权利要求1的特征的纵梁(1)的方法，其特征在于：该方法具有下列方法步骤：

-挤出具有不平整的挤出横截面和挤出宽度(21)的轻金属型材(20)，

-通过展平和/或拉伸将挤出宽度(21)拓宽到加工宽度，

-在拓宽期间或之后裁断成各个半成品(3)，

-将半成品(3)挤压成形为纵梁(1)，其中，在挤压成形作业之前、期间或之后实施切边作业。