CN108215735A - 支架一体式双层门防撞梁及其制造装置和方法 - Google Patents

Abstract

支架一体式双层门防撞梁及其制造装置和方法。本发明涉及提供了一种用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置。所述装置包括下模具，其具有下腔体，所述下腔体由模制成具有“U”形横截面和预定长度的基材制成。所述基材位于下腔体上。下电极端子设置在下模具中以接触基材。上模具，其具有上腔体并与下模具连接，以向内挤压基材的“U”形横截面的两个端部从而使基材形成为“O”形横截面。上电极端子设置在上模具中以接触基材。

Description

支架一体式双层门防撞梁及其制造装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月14日提交的韩国专利申请No.10-2016-0170705的优先权，该申请的全部内容通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及支架一体式双层门防撞梁及其制造装置和方法，更特别地涉及这样的支架一体式双层门防撞梁及其制造装置和方法，其中仅将门防撞梁的需要强度增强的部分构造成具有双层结构以确保高强度和轻重量，并且同时，支架与防撞梁一体形成，从而减少装置的部件数量。

背景技术

用于车辆的门防撞梁是安装在车门上的安全设备，用于吸收施加在车门上的撞击，从而保护乘客或所装载的货物。防撞梁通常使用钢材制造，并且防撞梁的高强度有利于吸收由外力施加的撞击而不会由于撞击而变形。

但是，随着防撞梁的强度增加，脆性也增大，因此高强度的防撞梁由于撞击而可能会断裂。由于脆性与伸长率成反比，所以当防撞梁的强度增加时，伸长率下降。由于现有的防撞梁使用单根钢管，为了确保刚性，整个厚度增加，从而导致重量显著增加。此外，由于现有部件使用强度非常高的材料，因此变形时的断裂风险增加了。

发明内容

本发明提供支架一体式双层门防撞梁及其制造装置和方法，其中将仅将门防撞梁的需要强度增强的部分构造成具有双层结构以确保高强度和降低总体重量，并且同时，支架与防撞梁一体形成，从而减少装置所需的部件数量。

本发明的其他目的和有优点可以通过如下描述而得到理解，并通过参考本发明的示例性实施方案而得以显现。另外，对于本发明所属领域技术人员来说显而易见的是，本发明的目的和优点可以通过所要求保护的手段及其组合来实现。

根据本发明的示例性实施方案，用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置可以包括：下模具，其具有下腔体，所述下腔体以模制成具有“U”形横截面和预定长度的基材形成，其中，所述基材位于所述下腔体的内表面上；下电极端子，其设置在下模具中以接触基材；上模具，其具有上腔体并与下模具连接，以向内挤压基材的“U”形横截面的两个端部从而使基材具有“O”形横截面；以及上电极端子，其设置在上模具中以接触基材。该装置可以进一步包括构造成电连接至上电极端子和下电极端子中的每一个的电源装置。

下电极端子的一个表面可暴露于下腔体的内侧以接触基材。在形成基材的“O”形横截面的同时，上电极端子可以接触基材。上电极端子可以形成为具有倒三角形的横截面，并且倒三角形的下端部可以接触基材的“U”形横截面的两个端部。

当基材同时接触下电极端子和上电极端子时，基材可以施加有电流并被感应加热。绝缘层可以形成在上腔体和下腔体中的每个表面处。绝缘层可以包括酚醛树脂。上模具和下模具还可以分别包括用于冷却经加热的基材的冷却水通道。

根据本发明的另一示例性实施方案，用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法可以包括：制备基材，其中将第一钢板和第二钢板进行堆叠并结合；将基材初步压制成具有“U”形横截面；将经过初步压制成型的基材二次压制成具有“O”形横截面；以及对二次压制成型的基材进行热处理以增加第一钢板的强度。第一钢板可以是可淬火的钢板。

在制备基材时，用于增强强度的第二钢板可以堆叠在第一钢板的宽度方向上具有矩形的第一钢板的中央部分上，并且在长度方向上，第二钢板可以比第一钢板更长。在初步成型步骤中，基材的横截面可以具有“U”形，并且第二钢板可以位于“U”形的弯曲部分的内侧上。

在初步成型步骤中，基材可以模制成以预定曲率的弯曲，以使在基材的长度方向上的基材中央部分朝向弯曲部分方向突出。热处理步骤可以包括：将基材加热至奥氏体转变温度或更高温度；然后冷却经加热的基材以将第一钢板的显微结构转变成马氏体结构。加热步骤可以通过感应加热进行。用于将门防撞梁固定在车门外板上的支架部件可以与第二钢板的长度方向上的第二钢板的两个端部一体形成。

根据本发明的另一示例性实施方案，安装在门板上用于缓冲施加在车辆上的撞击的支架一体式双层门防撞梁可以包括：外管，其构造成具有预定的长度和直径，并且可以由可淬火的钢材制成；以及强度增强构件，其构造成具有半管状的主体部件，并结合至外管的下部内周以增强外管的强度，其中用于将防撞梁固定在门板中的支架部件分别与主体部件的长度方向上的主体部件的两个端部一体形成。

每个支架部件可以形成为比外管的长度方向上的外管的两个端部更突出。外管的强度可以比强度增强构件的强度更大。防撞梁可以以预定的曲率弯曲，以使得防撞梁在防撞梁的长度方向上的中央部分在强度增强构件的结合方向上突出。

附图说明

从以下结合附图对示例性实施方案的描述中，本公开的这些和/或其它方面将变得清楚且更易于理解，其中：

图1是描述根据本发明示例性实施方案的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法的图。

图2是描述根据本发明示例性实施方案的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置的图。

图3A和图3B分别是详细说明根据本发明示例性实施方案的图2制造装置中的上电极端子和下电极端子的结构的图；

图4A、图4B和图4C是描述根据本发明示例性实施方案的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法中用于将基材模制成管状的方法的图。

图5A是说明根据本发明示例性实施方案的支架一体式双层门防撞梁的图，图5B是图5A的横截面图。

图6是说明根据本发明的示例性实施方案的支架一体式双层门防撞梁的安装状态的图。

图7是描述根据本发明示例性实施方案的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法的流程图。

具体实施方式

应当理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃机、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。

本文所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本发明。除非上下文中清楚地作出相反表示，如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式。应当进一步理解，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的那样，术语“和/或”包括列出的相关项目的一个或多个的任何和全部组合。

除非特别指出或明显区别于上下文，本文中所用的术语“约”理解为在本领域内的普通公差的范围内，例如均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非上下文明确说明，本文所提供的所有数值都通过术语“约”修正。

在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为普通含义或词典含义，而是应基于发明人能够适当地定义术语的概念的原则，被解释为符合本发明的技术思想的含义和概念，以便以最佳模式描述他们自己的发明。因此，在本发明的示例性实施方案和附图中描述的构造仅仅是示例性实施方案，而不代表本发明的全部技术精神。因此，应该理解的是，在提交本申请时可能存在各种等同实施方案和修正实施方案来代替那些示例性实施方案。此外，为了不会不必要地模糊本发明的要点，将省略与公知的功能或构造相关的详细描述。下面将参考所附附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。

图2是描述根据本发明示例性实施方案的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置的图。参考图2，根据本发明示例性实施方案的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置可以包括：下模具120，其具有下腔体，所述下腔体以模制成具有“U”形横截面和预定长度的基材形成，其中，所述基材位于所述下腔体的内表面上；下电极端子121，其设置在下模具120中以接触基材；上模具110，其具有上腔体并与下模具连接以向内挤压基材的“U”形横截面的两个端部从而使基材具有“O”形横截面；以及上电极端子111，其设置在上模具110中以接触基材。

根据本发明示例性实施方案的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置还可以包括电连接到上电极端子111和下电极端子121中的每一个的电源装置，每个电极端子可以接触基材，从而使基材处于导电状态。

此外，下电极端子121可以形成为嵌入于下模具120中，下电极端子121的一个表面暴露于下腔体的内侧。因此，当基材位于下腔体上时，下电极端子121同时接触基材。一旦基材的“U”形横截面的弯曲部分位于下腔体上，上模具110向下移动以向内挤压“U”形横截面的两个端部，最后当上模具110和下模具120彼此连接并且上模具110到达下止点时，“U”形横截面的两个端部彼此接触。由此，基材形成为具有“O”形横截面。

嵌入于上模具110中的上电极端子111可以在形成基材的“O”形横截面的同时与基材的“U”形端部接触。重要的是，在基材的“O”形横截面完全形成之前，防止了上电极端子111与基材接触。换言之，导电状态应当在基材的横截面具有完整的“O”形之后建立，从而完成基材的管状。

特别地，如以下所述，对基材通过感应加热法对构成基材的外管进行热处理从而提高强度，然后在热处理之后将使用可淬火的钢板形成的外管的强度增加至约1470MPa。因此，在基材使用模具完全模制成具有管状之前进行热处理时，难以进行冷压成形。因此，如图3A中所示上电极端子111可以具有倒三角形的横截面，并且倒三角形的下端部和基材的“U”形横截面的两端部分彼此接触。

当如上所述基材同时与上下电极端子111和121接触时，约4千安培的电流流动约1000ms，基材变成电阻器并通过感应加热利用电阻热加热至约800℃以上，直至构成基材的第一钢板10的微观结构达到如下描述的奥氏体区域。当经加热的基材以恒定的速度淬火时，第一钢板10的微观结构可以转变成马氏体结构，因此，强度从约590MPa增加至1470MPa。另外，可以在上模具110和下模具120的基材的周围形成多个冷却水通道112和122，并且可以通过在冷却水通道112和122中流动的冷却水来冷却基材。特别地，绝缘层113和123可以分别形成在上腔体和下腔体的表面处，以防止在基材的成型完成之后施加到基材的电流被传递到模具。绝缘层113和123可以由酚醛树脂形成。

如下所述，基材可以通过堆叠用作强度增强材料的第二钢板20来形成，以增强作为外管的第一钢板10上的外管的强度，并将第一钢板10和第二钢板20通过点焊进行结合。第一钢板10可以是能够通过热处理显著增加强度的可淬火钢板，并且可以普通钢板作为第二钢板20。第一钢板10和第二钢板20都可以在热处理之前具有约590MPa的相同强度，并且在通过上述方法进行热处理之后，仅构成外管的第一钢板10的强度可以显著增加至约1470MPa。然而，可淬火钢材及其热处理方法对应于已知技术，因此将省略其详细描述。

图1是描述根据本发明示例性实施方案的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法的图。图7是描述根据本发明示例性实施方案的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法的流程图。

参考图1和图7，根据本发明的示例性实施方案，用于制造支架一体式的双层门防撞梁的方法可以包括：制备基材，其中将第一钢板10和第二钢板20进行堆叠并结合；将基材初步压制成具有“U”形横截面；将经过初步压制成型的基材二次压制成具有“O”形横截面；以及对经过二次压制成型的基材进行热处理以增加第一钢板10的强度。

基材可以通过堆叠用作强度增强材料的第二钢板20来形成，以增强作为外管的第一钢板10上的外管的强度，并将第一钢板10和第二钢板20通过点焊进行结合。第一钢板10可以是能够通过热处理显著增加强度的可淬火钢板，并且可以普通钢板作为第二钢板20。第一钢板10和第二钢板20都可以在热处理之前具有约590MPa的相同强度，并且在通过上述方法进行热处理之后，仅构成外管的第一钢板10的强度可以显著增加至约1470MPa。

进一步地，在基材中，增强强度的第二钢板20可以堆叠在第一钢板10的宽度方向上具有矩形的第一钢板10的中央部分上，并且在长度方向上，第二钢板20可以比第一钢板10更长。构造成将门防撞梁固定在车门外板上的支架部件21可以与第二钢板20的长度方向上第二钢板20的两个端部一体形成。由于支架部件21与防撞梁一体形成，所以安装工序可以简单化，并且不需要另行制造和焊接支架部件21，因此可以防止由于焊接而导致的焊接部分强度的降低。

在初步成型步骤中，第一钢板10和第二钢板20可以在堆叠和结合时同时成型，并且基材的横截面可以具有“U”形。重要的是，第二钢板20可以位于“U”形弯曲部分的内侧。此外，在初步成型步骤中，基材可以模制成以预定曲率的弯曲，以使基材在长度方向上的中央部分朝向弯曲部分方向突出。

图4A、图4B和图4C是描述根据本发明示例性实施方案的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法中用于将基材模制成管状的方法的图。参考图4A、图4B和图4C，在二次成形步骤中，一旦基材的“U”形横截面的弯曲部分位于如上所述的下腔体上，上模具110可以构造成向下移动以向内挤压“U”形横截面的两个端部，最后当上模具110和下模具120彼此连接并且上模具110到达下止点时，“U”形横截面的两个端部彼此接触。由此，基材可以形成“O”形横截面。

此外，嵌入于上模具110中的上电极端子111在形成基材的“O”形横截面的同时与基材的“U”形端部接触。因此，由于基材同时接触下电极端子121和上电极端子111，所以可能会向基材施加电流(例如，直流电)。

热处理步骤可以采用施加至基材的电流来进行。当如上所述基材同时与上下电极端子111和121接触时，约4千安培的电流流动约1000ms，基材变成为电阻器，并通过感应加热利用电阻热加热至约800℃以上，直至构成基材的第一钢板10的微观结构达到如下描述的奥氏体区域。此外，可以在上模具110和下模具120的基材的周围形成多个冷却水通道112和122，并且可以通过在冷却水通道112和122中流动的冷却水来冷却基材。

当经加热的基材以显著恒定的速度淬火时，第一钢板10的微观结构可以转变成马氏体结构，因此，强度从约590MPa增加至1470MPa。进一步地，绝缘层113和123可以分别形成在上腔体和下腔体的表面处，以防止在基材的成型完成之后施加到基材的电流被传递到模具。绝缘层113和123可以由酚醛树脂形成。在热处理之后，可以沿长度方向焊接基材的两个端部以形成外管。

图5A是说明根据本发明示例性实施方案的支架一体式双层门防撞梁的图，图5B是图5A的横截面图。参考图5A和图5B，根据本发明示例性实施方案的支架一体式双层门防撞梁可以构造成包括外管，所述外管具有预定长度和直径并且可以由可淬火的钢材料制成；以及强度增强构件，其具有半管状的主体部件22并结合至外管的下部内周以增强外管的强度。

特别地，构造成将防撞梁固定在门板上的支架部件21可以分别与主体部件22在长度方向上的两个端部一体形成，并且每个支架部件21可以形成为在长度方向上比外管的两个端部更突出。进一步地，外管的强度可以大于强度增强构件的强度，并且如上所述，外管的拉伸强度可以通过热处理增加至约1470MPa。

外管的拉伸强度可以通过热处理而显著增加，而外管的伸长率变为约6％。尽管强度增强构件被一起加热，但由于强度增强构件是由普通钢板制成的，所以其强度不会增加，因此强度增强构件的拉伸强度约为590MPa，伸长率约为30％。因此，即使当防撞梁由于撞击而变形时，由于结合在防撞梁中的强度增强构件的存在而可以降低断裂发生的可能性，并且可以提高伸长率，因此，可以防止由断裂引起的过度变形。

由于强度增强构件可以被模制成半管状，所以它可以仅结合至外管的下部内周。换言之，由于强度增强构件可以仅用于需要强度增强的方向，所以与整体施加强度增强构件相比，可以减轻重量。此外，由于防撞梁可以预定的曲率弯曲以使得防撞梁在长度方向上的中央部分沿着强度增强构件的结合方向突出，所以可以如图6所示那样去除中心支架；并且由于强度增强构件可以在外管的突出方向的内周上结合，所以可以有效地处理施加在侧面的撞击。

根据本发明的示例性实施方案，仅需要强度增强的门防撞梁的部分被构造成具有双层结构，由此确保高强度和轻重量。此外，支架可以与防撞梁一体形成以减少部件的数量，从而简化了工艺。通过使用强度低的材料构成结合在内部的强度增强构件，也可以同时确保碰撞过程中部件的强度和韧性。

前述示例性实施方案仅仅是示例，这是为了允许本发明所属领域的普通技术人员(在下文中被称为本领域技术人员)容易地实践本发明。因此，本发明不限于上述示例性实施方案和附图，因此，本发明的范围不限于前述示例性实施方案。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行替换，修改和变化，并且也可以属于本发明的范围。

Claims (20)

1.用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置，其包括：

下模具，其具有下腔体，所述下腔体由模制成具有“U”形横截面和预定长度的基材制成，其中所述基材位于下腔体的内表面上；

下电极端子，其设置在下模具中以接触基材；

上模具，其上形成有上腔体并与下模具连接以向内挤压基材的“U”形横截面的两个端部从而使基材形成为具有“O”形横截面；以及

上电极端子，其设置在上模具中以接触基材，

其中，所述装置进一步包括构造成电连接至上电极端子和下电极端子中的每一个的电源装置。

2.根据权利要求1所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置，其中下电极端子的一个表面暴露于下腔体的内侧以接触基材。

3.根据权利要求2所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置，其中在形成基材的“O”形横截面的同时，上电极端子接触基材。

4.根据权利要求3所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置，其中上电极端子形成为具有倒三角形的横截面，并且倒三角形的下端部接触基材的“U”形横截面的两个端部。

5.根据权利要求3所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置，其中当基材同时接触下电极端子和上电极端子时，基材施加有电流并被感应加热。

6.根据权利要求5所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置，其中绝缘层形成在上腔体和下腔体各自的表面处。

7.根据权利要求6所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置，其中绝缘层包括酚醛树脂。

8.据权利要求5所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的装置，其中上模具和下模具分别进一步包括冷却水通道，所述冷却水通道构造成冷却经加热的基材。

9.一种用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法，所述方法包括：

制备基材，其中将第一钢板和第二钢板进行堆叠和结合；

将基材初步压制成具有“U”形横截面；

将经过初步压制成型的基材二次压制成具有“O”形横截面；以及

对二次压制成型的基材进行热处理以增加第一钢板的强度。

10.根据权利要求9所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法，其中第一钢板是可淬火的钢板。

11.根据权利要求9所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法，其中在制备基材时，用于增强强度的第二钢板堆叠在具有矩形的第一钢板的第一钢板的宽度方向上的中央部分上，并且在长度方向上，第二钢板比第一钢板更长。

12.根据权利要求9所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法，其中在初步成型步骤中，基材的横截面具有“U”形，并且第二钢板位于“U”形的弯曲部分的内侧上。

13.根据权利要求12所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法，其中在初步成型步骤中，基材模制成以预定曲率的弯曲，以使基材在长度方向上的中央部分朝向弯曲部分方向突出。

14.根据权利要求9所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法，其中热处理包括：

加热基材至奥氏体转变温度或更高的温度；以及

冷却经加热的基材从而将第一钢板的微观结构转变为马氏体结构。

15.根据权利要求14所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法，其中加热步骤通过感应加热进行。

16.根据权利要求11所述的用于制造支架一体式双层门防撞梁的方法，其中构造成将门防撞梁固定在车门外板上的支架部件与第二钢板的长度方向上的第二钢板的两个端部一体形成。

17.支架一体式双层门防撞梁，其安装在车门板上用于缓冲施加至车辆上的撞击，所述支架一体式双层门防撞梁包括：

外管，其构造成具有预定的长度和预定的直径并由可淬火的钢材料制成；和

强度增强构件，其构造成具有半管状的主体部件，其中所述强度增强构件结合至外管的下部内周以增强外管的强度，

其中构造成将防撞梁固定在门板上的支架部件分别与主体部件的在主体部件的长度方向上的两个端部一体形成。

18.根据权利要求17所述的支架一体式双层门防撞梁，其中每个支架部件形成为在外管的长度方向上比外管的两个端部更突出。

19.根据权利要求17所述的支架一体式双层门防撞梁，其中外管的强度大于强度增强构件的强度。

20.根据权利要求17所述的支架一体式双层门防撞梁，其中防撞梁以预定的曲率弯曲，以使防撞梁在防撞梁的长度方向上的中央部分沿着强度增强构件的结合方向突出。