CN108367784A - 用于生产包括局部加强区域的内机动车结构部件的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于生产包括局部加强区域的内机动车结构部件的方法。该方法包括以下步骤：提供内上部前支柱坯料(20)、内中央支柱坯料(24)和内纵梁坯料；热冲压内上部前支柱坯料(20)；热冲压内中央支柱坯料(24)；热冲压内纵梁坯料。在热冲压步骤之前，该方法包括以下步骤：将内上部前支柱加强坯料(22)附接至内上部前支柱坯料(20)的一部分，所述内上部前支柱加强坯料(22)与内上部前支柱坯料(20)一起进行热冲压；将内中央支柱加强坯料(26)附接至内中央支柱坯料(24)的一部分，所述内中央支柱加强坯料(26)与内中央支柱坯料(24)一起进行热冲压。

Description

用于生产包括局部加强区域的内机动车结构部件的方法

技术领域

本发明涉及用于生产下述类型的内机动车结构部件的方法：该类型的内机动车结构部件包括内上部前支柱、内中央支柱以及在内上部前支柱与内中央支柱的上端部之间延伸的内纵梁，所述方法包括以下步骤：

-提供内上部前支柱坯料、内中央支柱坯料和内纵梁坯料，

-热冲压内上部前支柱坯料以形成内上部前支柱，

-热冲压内中央支柱坯料以形成内中央支柱，

-热冲压内纵梁坯料以形成内纵梁，

-将内上部前支柱和内中央支柱组装至内纵梁以获得内机动车结构部件。

本发明还涉及用于生产具有这种内机动车结构部件的机动车结构部件的方法。

背景技术

形成机动车辆的上部门框(door ring)部分的这种内机动车结构部件必须具有特定的机械特性，以便能够保护机动车辆的乘客免受乘客舱内的任何种类的侵入。

上部门框部分更具体地设置成在翻车事故的情况下防止车辆的车顶对乘客舱的侵入或者防止车顶垮塌。

为此，已知的是，用加强元件对中央支柱和上部前支柱进行加强，以便防止这些支柱在翻车事故的情况下发生弯曲而导致车顶垮塌。加强元件例如以补片的形式附接至中央支柱的部分和上部前支柱的部分，该补片具有与中央支柱的必须附接有加强元件的部分和上部前支柱的必须附接有加强元件的部分互补的形状。

因此加强元件必须在例如冷冲压步骤期间成形，并且接着附接至支柱的必须被加强的互补区域。然而，加强元件的较小尺寸使得难以在冲压过程中以及在附接步骤中进行操纵。因此，加强结构部件的生产不是最优化的。

另一解决方案是直接提供加强的坯料并且接着将该坯料成形为支柱，该加强的坯料在要被加强的区域具有局部较厚的区域。

然而，该解决方案也不令人满意，这是因为必须根据加强区域的位置和所述型号的要求、例如依照加强区域的尺寸来为每个机动车辆型号提供不同的坯料。

发明内容

本发明的目的之一在于通过提出一种用于生产可以以简单的方式实现并可以容易地适用于若干车辆型号的加强结构部件的方法来克服这些问题。

为此，本发明涉及一种前面提及的类型的方法，其中，在热冲压步骤之前，该方法包括以下步骤：

-将内上部前支柱加强坯料附接至内上部前支柱坯料的局部部分，所述内上部前支柱加强坯料与内上部前支柱坯料一起进行热冲压，使得内上部前支柱包括下述局部加强区域，该局部加强区域相对于在该局部加强区域之外的内上部前支柱具有增大的厚度，

-将内中央支柱加强坯料附接至内中央支柱坯料的局部部分，所述内中央支柱加强坯料与内中央支柱坯料一起进行热冲压，使得内中央支柱包括下述局部加强区域，该局部加强区域相对于在该局部加强区域之外的内中央支柱具有增大的厚度。

在热冲压步骤之前将加强坯料附接至支柱部件避免了在热冲压步骤中必须操纵较小的部件，这是因为加强坯料与支柱坯料一起进行热冲压从而易于操作。此外，在不必改变支柱坯料的情况下可以简单地通过改变加强坯料的特性来容易地改变加强特性。因此，相同的支柱坯料可以用于具有不同加强需求的各种机动车辆型号。

根据本发明的其他有利方面，车辆底部结构包括以下特征中的一个或更多个特征，这些特征单独地考虑或根据任何技术上可能的组合考虑：

-内上部前支柱坯料和内纵梁坯料由单个部件制成，所述内上部前支柱坯料和内纵梁坯料在单个步骤中与内上部前支柱加强坯料一起进行热冲压；

-内上部前支柱加强坯料和内中央支柱加强坯料通过电阻点焊或激光焊步骤附接至内上部前支柱坯料和内中央支柱坯料；

-内中央支柱通过点焊或激光焊步骤附接至内纵梁；

-内上部前支柱、内中央支柱和内纵梁各自由抗拉强度大于1200MPa的压制硬化钢部件制成；

-压制硬化钢的成分按重量％计包含：

-0.15％≤C≤0.5％，0.5％≤Mn≤3％，0.1％≤Si≤1％，0.005％≤Cr≤1％，Ti≤0.2％，Al≤0.1％，S≤0.05％，P≤0.1％，B≤0.010％，剩余成分为铁以及由加工产生的不可避免的杂质；或者

-0.20％≤C≤0.25％，1.1％≤Mn≤1.4％，0.15％≤Si≤0.35％，≤Cr≤0.30％，0.020％≤Ti≤0.060％，0.020％≤Al≤0.060％，S≤0.005％，P≤0.025％，0.002％≤B≤0.004％，剩余成分为铁以及由加工产生的不可避免的杂质；或者

-0.24％≤C≤0.38％，0.40％≤Mn≤3％，0.10％≤Si≤0.70％，0.015％≤Al≤0.070％，Cr≤2％，0.25％≤Ni≤2％，0.015％≤Ti≤0.10％，Nb≤0.060％，0.0005％≤B≤0.0040％，0.003％≤N≤0.010％，S≤0.005％，P≤0.025％，％，剩余成分为铁以及由加工产生的不可避免的杂质；

-内上部前支柱坯料、内中央支柱坯料、内上部前支柱加强坯料和内中央支柱加强坯料在所述坯料被热冲压之前具有基本上由铁素体和珠光体组成的组织；内上部前支柱和内中央支柱在热冲压之后具有由95％或更多的马氏体组成的组织；

-内上部前支柱坯料和内中央支柱坯料各自具有大致包括在0.7mm与1.5mm之间的厚度，并且内上部前支柱加强坯料和内中央支柱加强坯料各自具有大致包括在0.5mm与1.5mm之间的厚度；

-内中央支柱加强坯料附接至内中央支柱坯料的中央部分，所述中央部分与内中央支柱坯料的上端部间隔开；

-内前支柱加强坯料附接至内前支柱坯料的上端部；本发明还涉及一种用于生产机动车结构部件的方法，该机动车结构部件包括上部前支柱、中央支柱以及在上部前支柱的上端部与中央支柱的上端部之间延伸的纵梁，所述方法包括以下步骤：

-如上面所描述的那样生产内机动车结构部件，

-通过将外上部前支柱和外中央支柱附接至外纵梁来生产外机动车结构部件，

-将内机动车结构部件附接至外机动车结构部件以形成机动车结构部件。

根据该方法的另一特征，外机动车结构部件具有凹形横截面，内机动车结构部件设置成封闭外机动车结构部件的凹腔。

附图说明

通过阅读作为示例给出且参照附图做出的以下描述，本发明的其他方面和优点将变得明显，在附图中：

-图1是通过根据本发明的方法获得的内机动车结构部件的正视图，

-图2是图1的内结构部件的分解立体图，以及

-图3是根据本发明的方法中使用的坯料的正视图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于生产内机动车结构部件1的方法，内机动车结构部件1包括内上部前支柱2、内中央支柱4和内纵梁6。

这种内机动车结构部件1用于与互补的外机动车结构部件一起形成机动车结构部件，该机动车结构部件形成门框的上部部分，该门框布置成围绕并接纳机动车辆的前门。

术语“内”和“外”是相对于机动车辆的内部和外部而限定的。内限定朝向车辆内部的物体，并且外限定朝向车辆外部的物体。术语“下”和“上”是相对于机动车辆的在正常使用情况下的高度方向而限定的。

如已知的那样，上部前支柱沿车辆的高度方向延伸并且用于附接至下部前支柱以形成车辆的前支柱、也被称为A柱。中央支柱、也被称为B柱沿车辆的高度方向延伸，并且中央支柱用于接纳车门的锁定装置并在五门型车辆的情况下在前门与后门之间延伸。中央支柱大致沿着乘客舱的整个高度延伸。纵梁沿车辆的前后方向或纵向方向在前纵向端部8与后纵向端部10之间延伸。纵梁使上部前支柱与中央支柱接合并且用于支承车辆的车顶面板。

内上部前支柱2和内纵梁6例如由单个部件制成，并且内中央支柱4的上端部12附接至内纵梁6、例如附接至内纵梁6的中央部分14。中央部分14在前纵向端部8与后纵向端部10之间延伸。根据该实施方式，内纵梁6可以大致沿着乘客舱的整个长度延伸，使得后纵向端部10附接至车辆的后支柱(未示出)。替代性地，内中央支柱4可以附接至内纵梁6的后纵向端部10。

内上部前支柱2、内纵梁6和内中央支柱由抗拉强度大于1200MPa、例如大于1300MPa的压制硬化钢部件制成。压制硬化钢部件具有马氏体组织。这种较高的机械特性使得压制硬化钢部件成为用于形成加强结构比如门框的合适部件。

这种钢的成分按重量％计可以包含例如：0.15％≤C≤0.5％，0.5％≤Mn≤3％，0.1％≤Si≤1％，0.005％≤Cr≤1％，Ti≤0.2％，Al≤0.1％，S≤0.05％，P≤0.1％，B≤0.010％，剩余成分为铁以及由加工产生的不可避免的杂质。

根据另一优选实施方式，钢的成分按重量％计包含例如：0.20％≤C≤0.25％，1.1％≤Mn≤1.4％，0.15％≤Si≤0.35％，≤Cr≤0.30％，0.020％≤Ti≤0.060％，0.020％≤Al≤0.060％，S≤0.005％，P≤0.025％，0.002％≤B≤0.004％，剩余成分为铁以及由加工产生的不可避免的杂质。利用该成分范围，压制硬化部件的抗拉强度包括在1300MPa与1650MPa之间。

根据另一优选实施方式，钢的成分按重量％计包含例如：0.24％≤C≤0.38％，0.40％≤Mn≤3％，0.10％≤Si≤0.70％，0.015％≤Al≤0.070％，Cr≤2％，0.25％≤Ni≤2％，0.015％≤Ti≤0.10％，Nb≤0.060％，0.0005％≤B≤0.0040％，0.003％≤N≤0.010％，S≤0.005％，P≤0.025％，％，剩余成分为铁以及由加工产生的不可避免的杂质。利用该成分范围，压制硬化部件的抗拉强度高于1800MPa。

钢可以是未经涂覆的或是经涂覆过的，例如通过诸如热浸涂覆、电沉积、真空涂覆之类的任何合适的工艺来进行镀锌退火处理或者镀锌。

内上部前支柱2和内中央支柱4各自包括局部的加强区域16和18。加强区域16和18具有比支柱的其余部分的厚度、即支柱的在加强区域16和18之外的厚度大的增大的厚度。例如，内上部前支柱2和内中央支柱在加强区域16和18之外具有大致包括在0.7mm与1.5mm之间的厚度，并且在加强区域16和18中具有大致包括在1.2mm与3mm之间的厚度。

通过使局部化，意味着加强区域16和18并非在内上部前支柱2和内中央支柱4的整个表面上延伸。

内上部前支柱2的加强区域16在内上部前支柱2的上端部中延伸、即在内上部前支柱2与内纵梁6之间的接合部处延伸。内中央支柱4的加强区域18在中央支柱的中央区域中延伸、即在与内中央支柱4的下端部和上端部12间隔开的区域中延伸。更特别地，在门是关闭的情况下的悬挂式车辆(mounted vehicle)中，加强区域16和18在车辆的前门的窗户的两侧与所述窗户的基部大致相对地延伸。因此，加强区域16和18基本上在车辆的高度方向上的相同的高度处延伸。

这种局部的加强区域在车顶不会穿入乘客舱的情况下允许车辆的门框承受翻车事故，同时允许门框的主要部分具有与支柱的在加强区域之外的厚度对应的减小的厚度。因此，机动车结构部件可以是较轻的，同时具有令人满意的机械特性。

现在将对用于生产内机动车结构部件1的方法进行描述。

如图3中所示，提供了用于形成内上部前支柱2的坯料20。根据图3中示出的实施方式，该内上部前支柱坯料20包括形成内纵梁坯料的部分以形成内纵梁6。换言之，内上部前支柱坯料20和内纵梁坯料由单个坯料形成。

坯料20是大致平面状的并且例如由钢板切割成具有合适的轮廓和尺寸以在热冲压之后形成内前支柱和纵梁。该钢板具有基本上由铁素体和珠光体组成的组织，该组织设置成使得在热冲压之后内上部前支柱和纵梁将具有由95％或更多的马氏体组成的组织。

坯料20的厚度等于在加强区域16之外的内前支柱2和内纵梁6的厚度。

还提供了内上部前支柱加强坯料22，例如通过从具有与内前支柱加强坯料20材料相同的材料的钢板切割坯料22来提供内上部前支柱加强坯料22。内上部前支柱加强坯料22具有适于在与内上部前支柱坯料20组装并一起热冲压时形成加强区域16的轮廓和尺寸。因此，内上部前支柱加强坯料22的厚度等于加强区域16的厚度与内上部前支柱坯料20的厚度之间的厚度差。因此，内上部前支柱加强坯料22具有大致包括在0.5mm与1.5mm之间的厚度。

内上部前支柱加强坯料22的轮廓与内上部前支柱加强坯料20的加强区域16将要延伸的位置处的部分的轮廓相同。

如图3中所示，内上部前支柱加强坯料22在加强区域16将要延伸的位置处、即在内上部前支柱坯料20的上端部处附接至内上部前支柱坯料20。内上部前支柱加强坯料22例如点焊接或激光焊接至内前支柱坯料20。

然后对所获得的经组装的坯料进行热冲压以得到内前支柱2和内纵梁6的形状。

为了形成内中央支柱4，提供了内中央支柱坯料24。

内中央支柱坯料24是大致平面状的并且例如由钢板切割成具有合适的轮廓和尺寸以在热冲压之后形成内中央支柱。该钢板具有基本上由铁素体和珠光体组成的组织，该组织设置成使得在热冲压之后内上部前支柱和纵梁将具有由95％或更多的马氏体组成的组织。

坯料24的厚度等于内中央支柱4的在加强区域18之外的厚度。

还提供了内中央支柱加强坯料26，例如通过从具有与内中央支柱加强坯料24材料相同的材料的钢板切割坯料26来提供内中央支柱加强坯料26。内中央支柱加强坯料26具有适于在与内中央支柱坯料24组装并一起热冲压时形成加强区域18的轮廓和尺寸。因此，内中央支柱加强坯料26的厚度等于加强区域18的厚度与内中央支柱坯料20的厚度之间的厚度差。因此，内中央支柱加强坯料24具有大致包括在0.5mm与1.5mm之间的厚度。

内中央支柱加强坯料24的轮廓与内中央支柱加强坯料24的加强区域18将要延伸的位置处的部分的轮廓相同。

如图3中所示，内中央支柱加强坯料26在加强区域18将要延伸的位置处、即在内中央支柱坯料24的中央部分中附接至内中央支柱坯料24。内中央支柱加强坯料26例如点焊接或激光焊接至内中央支柱坯料24。

然后对所获得的经组装的坯料进行热冲压以得到内中央支柱4的形状。

然后例如通过电阻点焊或激光焊来将内中央支柱4附接至内纵梁6，以形成先前所描述的内机动车结构部件。

在热冲压步骤之前将内前支柱加强坯料22和内中央支柱加强坯料26分别附接至内前支柱坯料20和内中央支柱坯料24使在所述热冲压步骤期间对坯料进行操纵变得容易。

应当注意的是，加强坯料22和26的材料可以根据加强区域16和18的所需机械特性而不同于支柱坯料20和24的材料。

此外，可以简单地通过改变加强坯料22和26而容易地实现改变加强区域16和18的机械特性。因此，通过改变加强坯料22和26来调整加强区域16和18的特性使得相同的支柱坯料20和24可以用于各种车辆型号。

然后所获得的内机动车结构部件1可以与外机动车结构部件组装以形成机动车结构部件。这种外机动车结构部件包括外上部前支柱、外中央支柱和外纵梁，并且可以通过与上述方法类似的方法生产。外结构部件例如具有凹形横截面、比如朝向车辆的内部敞开的U形横截面。内机动车结构部件1适于封闭外机动车结构部件的凹腔。

所获得的机动车结构部件较轻且特别坚固，以特别在翻车事故的情况下防止车顶垮塌。

Claims (12)

1.一种用于生产内机动车结构部件(1)的方法，所述内机动车结构部件包括内上部前支柱(2)、内中央支柱(4)以及在所述内上部前支柱(2)与所述内中央支柱(4)的上端部(12)之间延伸的内纵梁(6)，所述方法包括以下步骤：

-提供内上部前支柱坯料(20)、内中央支柱坯料(24)和内纵梁坯料，

-热冲压所述内上部前支柱坯料(20)以形成所述内上部前支柱(2)，

-热冲压所述内中央支柱坯料(24)以形成所述内中央支柱(4)，

-热冲压所述内纵梁坯料以形成所述内纵梁(6)，

-将所述内上部前支柱(2)和所述内中央支柱(4)组装至所述内纵梁(6)以获得所述内机动车结构部件，

其特征在于，在热冲压步骤之前，所述方法包括以下步骤：

-将内上部前支柱加强坯料(22)附接至所述内上部前支柱坯料(20)的局部部分，所述内上部前支柱加强坯料(22)与所述内上部前支柱坯料(20)一起进行热冲压，使得所述内上部前支柱(2)包括局部加强区域(16)，该局部加强区域(16)相对于在该局部加强区域(16)之外的所述内上部前支柱(2)具有增大的厚度，

-将内中央支柱加强坯料(26)附接至所述内中央支柱坯料(24)的局部部分，所述内中央支柱加强坯料(26)与所述内中央支柱坯料(24)一起进行热冲压，使得所述内中央支柱(4)包括局部加强区域(18)，该局部加强区域(18)相对于在该局部加强区域(18)之外的所述内中央支柱(4)具有增大的厚度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述内上部前支柱坯料(20)和所述内纵梁坯料由单个部件制成，所述内上部前支柱坯料和所述内纵梁坯料在单个步骤中与所述内上部前支柱加强坯料(22)一起进行热冲压。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述内上部前支柱加强坯料(22)和所述内中央支柱加强坯料(26)通过电阻点焊或激光焊步骤附接至所述内上部前支柱坯料(20)和所述内中央支柱坯料(24)。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述内中央支柱(4)通过激光焊步骤附接至所述内纵梁(6)。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述内上部前支柱(2)、所述内中央支柱(4)和所述内纵梁(6)各自由抗拉强度大于1200MPa的压制硬化钢部件制成。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，压制硬化钢的成分按重量％计包含：

-0.15％≤C≤0.5％，0.5％≤Mn≤3％，0.1％≤Si≤1％，0.005％≤Cr≤1％，Ti≤0.2％，Al≤0.1％，S≤0.05％，P≤0.1％，B≤0.010％，剩余成分为铁以及由加工产生的不可避免的杂质；或者

-0.20％≤C≤0.25％，1.1％≤Mn≤1.4％，0.15％≤Si≤0.35％，≤Cr≤0.30％，0.020％≤Ti≤0.060％，0.020％≤Al≤0.060％，S≤0.005％，P≤0.025％，0.002％≤B≤0.004％，剩余成分为铁以及由加工产生的不可避免的杂质；或者

-0.24％≤C≤0.38％，0.40％≤Mn≤3％，0.10％≤Si≤0.70％，0.015％≤Al≤0.070％，Cr≤2％，0.25％≤Ni≤2％，0.015％≤Ti≤0.10％，Nb≤0.060％，0.0005％≤B≤0.0040％，0.003％≤N≤0.010％，S≤0.005％，P≤0.025％，％，剩余成分为铁以及由加工产生的不可避免的杂质。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，所述内上部前支柱坯料(20)、所述内中央支柱坯料(24)、所述内上部前支柱加强坯料(22)和所述内中央支柱加强坯料(26)在所述坯料进行热冲压之前具有基本上由铁素体和珠光体组成的组织；所述内上部前支柱和所述内中央支柱在热冲压之后具有由95％或更多的马氏体组成的组织。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，所述内上部前支柱坯料(20)和所述内中央支柱坯料(24)各自具有大致包括在0.7mm与1.5mm之间的厚度，并且所述内上部前支柱加强坯料(22)和所述内中央支柱加强坯料(24)各自具有大致包括在0.5mm与1.5mm之间的厚度。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，所述内中央支柱加强坯料(26)附接至所述内中央支柱坯料(24)的中央部分，所述中央部分与所述内中央支柱坯料的所述上端部(12)间隔开。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中，所述内前支柱加强坯料(22)附接至所述内前支柱坯料(20)的上端部。

11.一种用于生产机动车结构部件的方法，所述机动车结构部件包括上部前支柱、中央支柱和在所述上部前支柱的上端部与所述中央支柱的上端部之间延伸的纵梁，所述方法包括以下步骤：

-按照权利要求1至10中任一项来生产内机动车结构部件(1)，

-通过将外上部前支柱和外中央支柱附接至外纵梁来生产外机动车结构部件，

-将所述内机动车结构部件附接至所述外机动车结构部件以形成所述机动车结构部件。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述外机动车结构部件具有凹形横截面，所述内机动车结构部件设置成封闭所述外机动车结构部件的凹腔。