CN109808466B - 车门防撞梁 - Google Patents

Abstract

在由沿纵长方向具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成的汽车的车门防撞梁中，碰撞时难以发生断裂，能够得到高能量吸收性能。一种车门防撞梁，其具备位于车身宽度方向内侧和外侧的一对凸缘(2、3)，和连接他们的一对腹板(4、5)。焊合部(6、7)设于一对凸缘(2、3)上，而不设于一对腹板(4、5)上。

Description

车门防撞梁

技术领域

本发明涉及由闭合截面结构的铝合金挤压型材构成的汽车的车门防撞梁。

背景技术

由铝合金挤压型材构成的车门防撞梁，一般由一对凸缘(位于车身宽度方向外侧的外部凸缘、和位于车身宽度方向内侧的内部凸缘)、和连接其的一对腹板构成(参照专利文献1)。车门防撞梁由此一对的凸缘和腹板而具有闭合截面结构。

这样的闭合截面结构的铝合金挤压型材，使用分流组合模(port hole dies)、桥式孔型挤压模(bridge dies)、异型孔挤压模(spider dies)等的孔模制造。例如，在使用分流组合模的挤压方法中，使用的是将具备多个分流孔的模芯体和模体组合而成的分流组合模。被压入到分流组合模中的铝坯被所述分流孔分断后，包围所述模芯并再次焊合而一体化，由所述模芯成形内表面，由所述模体成形外表面，从而成为闭合截面结构的挤压型材。如此，在使用孔模制造的闭合截面结构的铝合金挤压型材中必然存在焊合部。

有焊合部的铝合金挤压型材在焊合部与焊合部以外(正常部)，组织是不同的，造成所述焊合部的力学性质，例如断裂极限比正常部低的问题。在由铝合金挤压型材构成的车门防撞梁中，焊合部的断裂极限低，有可能招致作为车门防撞梁的能量吸收构件的强度和能量吸收量的降低。

另一方面，关于有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材也有所研究，例如像专利文献2～5所述，通过改善材料组成、制造条件，使焊合部的力学性质提高。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2006－233336号公报

【专利文献2】日本特开平10－306338号公报

【专利文献3】日本特开2003－154407号公报

【专利文献4】日本特开2007－231408号公报

【专利文献5】日本特开2009－45672号公报

但是，通过这样的材料组成和制造条件的改良，仍难以使铝合金挤压型材的焊合部与正常部的力学性质等同。

发明内容

本发明其目的在于，在由具有这样的焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成的车门防撞梁中，难以发生碰撞时的断裂。

本发明的车门防撞梁的一个方式，由沿着纵长方向(挤压方向)具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成，其具有位于车身宽度方向内侧和外侧的一对凸缘、和连接所述一对凸缘的一对腹板，所述焊合部设于所述一对凸缘上，而不设于所述腹板上。

在本发明的车门防撞梁的一个方式中，通过将焊合部设于一对凸缘上，而不设于一对腹板上，从而能够避免在碰撞时腹板的压曲变形中所述焊合部成为变形的起点，由此在碰撞时，腹板的断裂难以发生。

附图说明

图1表示本发明的车门防撞梁的一个方式，是初始截面构造(图1A)，和经过碰撞而发生了弯曲变形的截面构造(图1B)。

图2表示车门防撞梁的另一方式，是初始截面构造(图2A)，和经过碰撞而发生了弯曲变形的截面构造(图2B)。

图3是碰撞前半阶段的车门防撞梁的形状(图3A)，和碰撞后半阶段的车门防撞梁的形状(图3B)。

图4是示意性地表示经过大R弯曲后的车门防撞梁的截面的残余应力分布的图。

符号说明

1、11车门防撞梁

2内侧凸缘

3外侧凸缘

4、5腹板

6、7、16、17焊合部

具体实施方式

首先，参照图1，对于本发明的车门防撞梁的一方式进行说明。

图1A所示的车门防撞梁1，由沿纵长方向(挤压方向)具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成。车门防撞梁1由在纵长方向上笔直、且位于车身宽度方向内侧和外侧的一对凸缘(内侧凸缘2、外侧凸缘3)，和连接它们的一对腹板4、5构成。内侧凸缘2和外侧凸缘3均具有从与一对腹板4、5的接合部向外侧突出的部分(突出凸缘2a、2b、3a、3b)。一对凸缘2、3和一对腹板4、5均为平板状且相互大体垂直地形成。

还有，也可以在一对腹板4、5之间设置1个以上的中肋。另外，图1A所示的车门防撞梁1中，在一对凸缘2、3上分别在两端设有突出凸缘2a、2b、3a、3b，但这一点不是必须的，也可以是在一个或两个的凸缘上不设突出凸缘的截面形状。

在该车门防撞梁1中，焊合部6、7形成在一对凸缘2、3上。焊合部6、7沿着车门防撞梁1的纵长方向(铝合金挤压型材的挤压方向)形成。

还有，一对凸缘2、3的宽度方向上的焊合部6、7的位置，没有特别限定。但是，从防止碰撞时焊合部6、7成为裂纹发生的起点这一观点出发，优选焊合部6、7的位置避开凸缘2、3与腹板4、5的接合部，而在腹板4与腹板5之间，如图1A所示，更优选为腹板4与腹板5之间的中央部(距腹板4的距离与距腹板5的距离为大体相同的位置)。设有所述中肋时也一样，优选焊合部的位置避开所述中肋与凸缘2、3的接合部，而在腹板4与腹板5之间(腹板4与中肋之间或/和腹板5与中肋之间)。

作为车门防撞梁1的原材的闭合截面结构的铝合金挤压型材，使用分流组合模、桥式孔型挤压模、异型孔挤压模等的孔模制造。上述焊合部6、7是金属流在孔模之中一度被分断，之后再被一体化而形成的，且沿铝合金挤压型材的纵长方向(挤压方向)存在，其显微组织与焊合部以外的部分(正常部)不同。

在图2A中，显示与本发明的车门防撞梁1(图1A)不同方式的车门防撞梁11(现有材)的截面图。在图2A的车门防撞梁11中，在与图1A的车门防撞梁1实质上相同的部位附加相同的编号。

车门防撞梁11由沿纵长方向(挤压方向)具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成，具有与车门防撞梁1基本相同的闭合截面结构。

但是，在该车门防撞梁11中，与车门防撞梁1不同，焊合部16、17形成于一对腹板4、5上。焊合部16、17与车门防撞梁1的焊合部6、7同样，沿车门防撞梁1的纵长方向(铝合金挤压型材的挤压方向)形成。

若车门防撞梁1、11负荷碰撞载荷P，则车门防撞梁1、11发生以车身上下方向为旋转轴的弯曲变形，在碰撞前半阶段(参照图3A)，在内侧凸缘2发生拉伸应变，在外侧凸缘3发生压缩应变。继而在碰撞后半阶段(参照图3B)，腹板4、5压曲，以车宽方向中间区域为中心发生弯曲变形。

车门防撞梁因为承受碰撞载荷，所以要求提高能量吸收量。为了确保高能量吸收量，特别是在碰撞后半阶段，需要以车宽方向内侧(碰撞背面侧)的凸缘不发生断裂的方式使腹板发生压曲，缓和在车宽方向内侧的凸缘上发生的拉伸应变。腹板发生压曲时，腹板以该车宽度方向中间区域为中心发生弯曲变形，在这一区域产生局部性的应变集中。于是，若断裂极限低的焊合部设于腹板上，则在碰撞后半阶段，焊合部成为起点，腹板在初期发生压曲变形，或焊合部容易断裂，会发生在此之后的能量吸收性能降低这样的问题。

车门防撞梁11的情况是，在容易发生应变集中的一对腹板4、5上形成有焊合部16、17。因此，在碰撞后半阶段(参照图2B)，焊合部16、17成为起点，一对腹板4、5在初期发生压曲变形，或在焊合部16、17的位置腹板4、5容易断裂，在此以后的能量吸收性能降低。

另一方面，车门防撞梁1的情况是，在一对腹板4、5上没有形成焊合部6、7。因此，在碰撞后半阶段(参照图1B)，可避免焊合部6、7成为一对腹板4、5的压曲变形的起点，一对腹板4、5的断裂也难以发生，由此能够防止能量吸收性能的降低。

还有，在车门防撞梁1中，由于焊合部6、7形成在凸缘部上，在碰撞前半的以车身上下方向为旋转轴的一对凸缘2、3的弯曲变形中，焊合部6、7也发生高应变。但是，此弯曲变形与一对腹板4、5的压曲所致的弯曲变形不同，是以一对凸缘2、3整体在纵长方向上承受拉伸或压缩载荷这样的变形方式，另外，焊合部6、7在一对凸缘2、3整体中所占的比例比较小。因此，由焊合部6、7引起的凸缘2、3的强度降低小到能够忽视的程度，另外，焊合部6、7的变形被焊合部6、7周边的材料(正常部)抑制，焊合部6、7的断裂难以发生。

作为本发明的车门防撞梁的其他的方式，也可以在纵长方向上实施弯曲加工(所谓的大R弯曲)，由此具有朝向车身宽度方向外侧凸曲的形状(例如参照日本特开2015－147490号公报的图5(b))。图1所示的截面构造，适合应用于实施了这样的弯曲加工的车门防撞梁。

弯曲加工是单纯弯曲(在纵长方向上不附加拉伸力的弯曲加工)，车门防撞梁为朝向车身宽度方向外侧凸曲的形状时，车门防撞梁内的残余应力分布，大致如图4中实线所示的情况。在此，Xc是弯曲的中立轴，轴Y的右侧是拉伸应力，左侧是压缩应力。残余拉伸应力，在从中立轴Xc稍稍靠近外侧凸缘3的位置达到最大。另外，弯曲加工为拉伸弯曲时，车门防撞梁内的残余应力分布，大致如图4中虚线所示的情况。由于拉伸力导致弯曲的中立轴Xc向内侧凸缘2侧移动，由此，残余拉伸应力与单纯弯曲时相比，在靠近内侧凸缘2侧的位置达到最大。总之，在经过弯曲加工的车门防撞梁内，在腹板4、5的车宽方向大致中央区域，残留有大的拉伸应力。

在闭合截面结构的铝合金挤压型材中，焊合部与其以外的部位(正常部)相比，容易发生应力腐蚀裂纹，这样的焊合部，若存在于有大的拉伸应力残留的腹板4、5的所述车宽度方向大致中央区域，则在该区域容易发生应力腐蚀裂纹。另一方面，在本发明的车门防撞梁的所述方式中，容易发生应力腐蚀裂纹的焊合部6、7(参照图1A)，没有形成在因弯曲加工而残留有高拉伸应力的腹板4、5上。因此，与焊合部16、17(参照图2A)形成在腹板4、5上的车门防撞梁相比，在腹板4、5难以发生应力腐蚀裂纹，因此也可以实施更严苛的弯曲加工。

作为本发明的车门防撞梁的再一个方式，也可以对纵长方向的至少一部分实施冲压加工(压扁加工)，由此在纵长方向的一部分上具有一对凸缘的间隔变窄的压扁加工部。图1A所示的截面构造，适合应用于实施过这样的弯曲加工的车门防撞梁。

在受到压扁加工的位置(压扁加工部)，一对腹板4、5弯曲变形，一对凸缘2、3的间隔变窄。若进行压扁加工，则在一对腹板4、5的压扁加工部与非压扁加工部的边界区域残留高拉伸应力(参照日本特开2014－145119号公报)。但是，在本发明的车门防撞梁的所述方式中，因为在一对腹板4、5上没有形成焊合部6、7(参照图1A)，所以与一对腹板4、5上形成有焊合部16、17的车门防撞梁(参照图2A)相比，在腹板4、5难以发生应力腐蚀裂纹，因此，也可以实施更严酷的压扁加工。在一对腹板4、5不形成焊合部6、7，由此还有压扁加工时的断裂极限提高这样的优点。

在本发明的车门防撞梁的上述各方式(参照图1A)中，为了在碰撞前半阶段的以车身上下方向为旋转轴的弯曲变形中确保高强度，有效的是，相对于靠近中立轴的一对腹板4、5，加大位于远离中立轴的位置的一对凸缘2、3的壁厚。另一方面，在使用孔模进行挤压时，若相互连接的两边(凸缘与腹板)的壁厚差异高于3倍，则容易发生缺肉等的制造不良。因此，在本发明的车门防撞梁的上述各方式中，优选凸缘2、3的壁厚，设定为腹板4、5的壁厚的2～3倍。

作为车门防撞梁的原材的铝合金挤压型材没有特别限定，但能够适宜采用断裂极限比6000系铝合金挤压型材低、容易发生应力腐蚀裂纹的问题的高强度的7000系铝合金挤压型材。作为7000系铝合金的组成，能够适用JIS或AA标准所规定的组成。作为优选的组成，能够列举如下组成，含有Zn：3～8质量％、Mg：0.4～2.5质量％、Cu：0.05～2.0质量％、Ti：0.005～0.2质量％，还含有Mn：0.01～0.3质量％、Cr：0.01～0.3质量％、Zr：0.01～0.3质量％中的一种以上，余量由Al和杂质构成。

Claims (7)

1.一种车门防撞梁，其特征在于，是由沿纵长方向具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成的车门防撞梁，具备位于车身宽度方向内侧和外侧的一对凸缘，和连接所述一对凸缘的一对腹板，所述焊合部设在所述一对凸缘上，而不设在所述一对腹板上。

2.根据权利要求1所述的车门防撞梁，其特征在于，所述焊合部设于所述一对腹板之间。

3.根据权利要求1或2所述的车门防撞梁，其特征在于，在所述一对腹板之间设有连接所述一对凸缘的中肋，所述焊合部不设在所述中肋上。

4.根据权利要求1或2所述的车门防撞梁，其特征在于，所述焊合部设于所述一对腹板之间的中央部。

5.根据权利要求1或2所述的车门防撞梁，其特征在于，沿纵长方向进行弯曲加工并向车身宽度方向外侧凸曲。

6.根据权利要求1或2所述的车门防撞梁，其特征在于，在纵长方向的一部分上具有一对凸缘的间隔变窄的压扁加工部。

7.根据权利要求1或2所述的车门防撞梁，其特征在于，由7000系铝合金挤压材构成。

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