CN111216799B - 用于车辆的车辆部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于车辆的车辆部件(100)，其具有由核心材料(103)形成的部件主体(101)，其中，部件主体(101)具有局部的变形区(105‑1、105‑2、105‑3)，这些变形区在核心材料(103)中扁平地延伸，其中根据预定的抗拉强度曲线，变形区(105)具有局部变化的抗拉强度，从而在力作用于部件主体(101)上时影响部件主体(101)的变形曲线。

Description

用于车辆的车辆部件
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的车辆部件，特别是用于机动车辆的车辆部件。
背景技术
车辆部件可以尤其是车身的一部分并且确定机械性能，例如在力作用在车身上的情况下车身的变形。此外，车辆部件可以具有变形区，该变形区可以具有降低的材料硬度，以便将车辆部件的变形集中在这些变形区上。特别地，这允许控制变形的方向和/或避免车辆部件中的裂纹。因此，利用变形区，可以在作用力下预先确定车辆部件的几何形状的变化。但是，对于已知的车辆部件，在外力作用于车辆部件的情况下，不能预先确定车辆部件的变形曲线或能量吸收的时间曲线。
发明内容
本发明的目的是提供一种效率更高的车辆部件，该车辆部件尤其适于在向车辆部件施加力时实现车辆部件的预定的时间和/或几何变形行为。
该目的通过独立权利要求的特征解决。有利的实施方式是从属权利要求、说明书和附图的主题。
本发明基于以下发现：通过具有变形区的车辆部件且该变形区具有抗拉强度曲线来实现上述目的，尤其是该变形区具有扁平的抗拉强度形态。抗拉强度曲线描述了变形区内抗拉强度的局部变化，其中变形区中不同大小的抗拉强度梯度可以实现为不同的空间方向。相应地，车辆部件的预定的变形行为可以实现为单个抵抗变形的变形区。
特别地，可以在车辆部件的力导入点处设置具有低材料硬度的变形区，并且随着距力导入点的距离增加，变形区的材料硬度可以增加。结果，可以预先确定车辆部件的变形行为，特别是手风琴状的折叠、屈曲和/或弯曲和/或其相应的时间发展。
根据第一方面，本发明涉及一种用于车辆的车辆部件，其具有由核心材料形成的部件主体。该部件主体具有局部的变形区，该变形区布置在核心材料中且是扁平的。根据预定的抗拉强度曲线，变形区具有局部可变的抗拉强度，以便在将力施加到部件主体时影响部件主体的变形轮廓。
车辆部件可以是热成型的车辆部件，特别是由可硬化的钢合金，例如锰-硼钢，制成。另外，车辆部件可以包括A柱、车顶框架部件、车顶框架的内部加强件、纵梁、纵梁的内部加强件、翼子板、横梁、对角撑杆、垂直撑杆、端壁、底部中的通道、座椅横向构件、托梁、脚跟板、门槛、B柱、C柱、车顶横梁、座椅靠背、座椅和/或座椅边缘。
此外，车辆部件可以轴部件，特别是部分硬化的轴部件，其中轴部分可以具有预定的弯曲点。这些预定的弯曲点例如可以通过变形区来实现或者可以通过变形区来形成。
此外，车辆部件可以由钢，特别是超高强度钢(UHSS)、铝、铝合金或复合材料制成。变形区例如可以通过部件主体的局部热处理来产生。通过热处理，可以在变形区中调整抗拉强度。例如，可以实现抗拉强度的逐渐，连续或逐步的适应。变形区可以布置在部件主体的平坦表面中和/或可以在部件主体的边缘，弯曲部和/或凹部上延伸。可以在引入变形区之中或之后进行部件主体的成型。
部件主体的核心材料可以尤其是均质片状金属材料，其具有超过部件主体的板材厚度的均质性，尤其是材料成分、弹性和/或材料硬度。
在一实施例中，部件主体具有主体表面，其中主体表面可以设置有涂层，该涂层用于防止生产后的腐蚀和/或生产主体部件的热成型过程中的高温氧化。例如，在主体表面可以具有金属涂层，尤其是硅铝合金，这形成了热成型过程中具有核心材料的稳定合金层系统。相应地，具有所形成的合金层系统的主体表面可以形成部件主体的腐蚀保护和/或高温氧化保护。
在一实施例中，部件主体由至少两个相互连接的金属板胚料形成。部件主体可以特别是定制的胚料或由特定的胚料形成，且相应地由金属板胚料构成，这些金属板胚料具有不同的材料质量、板材厚度和/或材料。另外，连接的金属板胚料可以具有重叠区域，在该重叠区域中，金属板胚料布置为重叠的，尤其是连接的。另外，补强板可以布置在连接区域或补强板可以由连接区域形成。
部件主体可以在纵向方向上纵向地延伸，其中变形区可以形成为在力平行于纵向方向作用的情况下控制部件主体的变形。例如，可以实现部件主体的多级折叠。折叠的时间和局部预定可以通过变形区的抗拉强度曲线的匹配来实现。在具有较高抗拉强度的局部最大抗拉强度允许部件主体进行一步变形之前，变形区内具有较低抗拉强度的局部最小抗拉强度可以允许变形。
变形区可以布置在部件主体的预期的力引入点处，以在车辆碰撞时实现力吸收和相应地变形区中的变形，部件主体在变形区之外的区域可以经历很少的变形或没有变形。具有递增的抗拉强度的另外的变形区可以沿部件主体的纵向方向布置。
此外，可以在部件主体的第一段中布置多个彼此分离的，具有相当的抗拉强度曲线的变形区。在相对于第一段沿纵向方向偏移的第二段中，可以布置具有相当的抗拉强度曲线的彼此分开的其他变形区。第二段中的其他变形区的抗拉强度曲线的平均值可以大于第一段中的变形区的抗拉强度曲线的平均值。各个区中的变形区可以布置成与部件主体的对称轴在中心或部分地间隔开。
部件主体沿着纵向方向轴向地延伸，其中，纵向方向可以具有弯曲的走向，该曲线走向遵循部件主体的几何形状。此外，纵向方向可以与部件主体的对称轴和/或主延伸方向一致。
变形区的局部抗拉强度变化率可以尤其是连续的，从而抗拉强度跳跃不会形成在变形区中，且位于不同抗拉强度的区域之间的过渡是渐变的。在主体部件向围绕变形区的部件主体的核心材料过渡的过渡区，抗拉强度可以对应于核心材料的抗拉强度，其中随着过渡区与变形区的中心之间的距离的增加，抗拉强度可以减少。另外，抗拉强度的局部变化率可以从过渡区向区中心增加，且当达到区中心处开始减低，从而特别实现了在中心处的抗拉强度的稳定走向。
在一实施例中，至少两个抗拉强度高处形成在变形区中，其相对于彼此和核心材料具有不同的抗拉强度，尤其是抗拉强度走向。作为结果，可以达成如下优点：时间上的和/或局部的变形行为可以控制在变形区中。例如，在力作用时，较低抗拉强度的区域可以在较高抗拉强度的区域之前变形。
另外，当离开力引入点的距离增加，变形区中逐渐增加的抗拉强度可以使变形过程减弱。特别是，部件主体的结构完整性可以在初始变形后获得。
在一实施例中，部件主体可以由具有抗拉强度RM,K在1200MPa至2200MPa范围内的钢核心材料制成，且变形区具有在450Pa至1100MPa范围内的抗拉强度RM,D。
在一实施例中，部件主体的核心材料可以是铝合金，其中核心材料具有具有在300a至600MPa范围内的抗拉强度RM,K，且变形区具有在50Pa至200MPa范围内的抗拉强度RM,D。
在一实施例中，抗拉强度曲线具有最小抗拉强度跨度，抗拉强度曲线的绝对抗拉强度值相对于抗拉强度平均值变化至少5％和至少30％。这可以例如实现10％和最大60％的抗拉强度变化。相对于核心材料的抗拉强度，变形区的抗拉强度曲线可以具有至少30％和至多150％降低的抗拉强度值。
在一实施例中，核心材料的抗拉强度总是高于变形区的抗拉强度。相应地，部件主体的变形可以被限制在变形区中和/或变形区相邻的区域中。相应地，当力作用在部件主体上时，核心材料可以经历比变形区更小的变形。特别是，部件主体的刚度可以被增加，且有利地增加实现部件主体的抗变形性。
在一实施例中，部件主体沿纵向方向延伸，且局部分布的变形区形成为，特别是在受到冲击的情况下，获得部件主体的纵向预定的变形曲线，特别是弯曲或折叠。在变形区的抗拉强度降低的情况下，可以确定部件主体的折叠和/或弯曲的优选方向。
此外，部件主体可以具有多个变形区，每个变形区具有抗拉强度曲线。折叠的时间顺序可以通过增加各自变形区中的抗拉强度曲线的抗拉强度平均值来实现。例如，具有比具有低抗拉强度的变形区更大的抗拉强度的变形区可以实现部件主体在时间上从属的折叠。因此，具有较低抗拉强度的变形区可以在碰撞中首先让位。
在一个实施例中，变形区可以局部地分布在部件主体中，其中核心材料的抗拉强度比变形区的抗拉强度更高。由此获得的优点是，变形区不会降低部件主体的稳定性，特别是在静态的情况下，或者在与冲击相比，较小的动态载荷的情况下。
此外，通过变形区的间隔布置可以在变形区之间形成尺寸稳定的区域，与变形区相比，该尺寸稳定的区域在发生碰撞时不会变形或仅轻微变形。尺寸稳定的区域和变形区的组合可以在发生冲击的情况下用于控制部件主体的确定的变形，以允许高度的能量降低。例如，在发生冲击的情况下，可重复地实现部件主体在冲击方向和/或纵向上的手风琴状的压缩。
在一实施例中，具有变形区的部件主体由相同金属片材料一体地形成，尤其是由金属或金属合金一体地形成。
在一实施例中，变形区是部分椭圆形、圆形、三角形和/或矩形。另外，变形区可以对应于适应部件主体几何形状的任何自由形式。特别地，变形区可以布置在部件主体的平面区域。特别地，变形区的表面四周具有连续的弯曲，从而变形区可以是无边的(edge-free)。
在一实施例中，变形区包括抗拉强度梯度场，该抗拉强度梯度场描述了对应于预定的抗拉强度分布沿主体表面在变形区中的抗拉强度变化，其中抗拉强度梯度场具有多个局部最大值。特别是，抗拉强度梯度场描述了变形区中抗拉强度的局部变化率。特别地，抗拉强度分布是标量场，其分配抗拉强度数值给变形区在任意的精细网格中的每一个点。通过在变形区中设置多个最大抗拉强度和/或最小抗拉强度，当力作用在车辆部件上时可以实现多级变形，尤其是形成多个弯曲或折叠边缘。
在一实施例中，部件主体具有第一末端边缘，变形区至少部分地布置在该第一末端边缘，其中变形区在第一末端边缘至少具有最小局部抗拉强度，其中，随着距离第一末端边缘的距离增加，变形区中的抗拉强度增加。
特别地，变形区中的抗拉强度可以连续增加直到变形区的具有围绕的核心材料的边缘区域。边缘区域可以特别通过部件主体的主体表面上的变形区的表面四周来定义。另外，随着最大抗拉强度形成变形区中抗拉强度增加的局部区域，该连续增加的抗拉强度可以被局部最大抗拉强度中断。
变形区可以例如在部件主体的沿纵向方向的部件主体末端具有减少的抗拉强度和/或远离该部件主体末端的变形区的区域可以具有增加的抗拉强度。相应地，当力作用在部件主体上，在空间上和/或在局部地实现首先在部件主体上的变形和其次远离该部件主体末端的变形。
变形区中的最大抗拉强度，尤其最大抗拉强度，可以对应于核心材料中的变形区以外区域的抗拉强度。该最大抗拉强度的区域被较低抗拉强度的区域围绕在变形区中，其中边缘区域的抗拉强度增加，从而实现将变形区的边缘区域的抗拉强度调整至核心材料的抗拉强度。
在一实施例中，部件主体具有第二末端边缘，其布置为与第一末端边缘呈角度，其中变形区至少部分地布置在第二末端边缘上。变形区可以布置为例如在部件载体的角落几何结构中。
在一实施例中，部件主体具有主体表面和板材厚度，该板材厚度描述部件主体在主体表面的表面法线轴的方向上的材料厚度，其中变形区相对于板材厚度完全穿过部件主体，且具有边缘区域，该边缘区域顺着变形区的四周位于主体表面上，其中该边缘区域中的抗拉强度调整至部件主体的围绕变形区的材料的抗拉强度，以形成均匀的抗拉强度过渡。
在一实施例中，变形区的抗拉强度向变形区的中心连续减少。
在一实施例中，抗拉强度沿表面横截面向变形区中心变化。变形区的抗拉强度沿不同方向(尤其是相反方向)以不同速度变化。
在一实施例中，变形区具有第一抗拉强度曲线和第二抗拉强度曲线，该第一抗拉强度曲线和第二抗拉强度曲线均沿包括变形区的中心延伸的笔直表面段，且均描述从变形区的边界点至中心的抗拉强度的变化，其中相对于第二抗拉强度曲线，第一抗拉强度曲线具有更低的最大抗拉强度变化率。
在部件主体中，形成有多个抗拉强度曲线变形区，其局部地且相互间隔地分布在部件主体中。根据预定的抗拉强度曲线，每个变形区可以具有可变的抗拉强度。抗拉强度曲线可以是相互连续连接的，且在两个抗拉强度曲线之间的连接点处形成局部的或总体的抗拉强度极端点。
在一实施例中，车辆部件包括耦合件，该耦合件布置在部件主体上，且位于变形区外，尤其是位于两个相邻变形区之间。特别地，车辆部件可以是纵梁，其中耦合件是外部耦合横向支撑件。该部耦合横向支撑件可以与部件主体呈一定角度，尤其是在30°至90°的范围内，特别是在45°至90°的范围内。
另外，耦合件可以是内部补强板或补丁，其布置在变形区外。耦合件能够连接至其他车辆部件，从而将车辆部件集成在车辆主体中。在车辆部件和车辆主体之间由耦合件形成的连接可以特别形成在车辆主体的区域中，该区域具有增加的抗拉强度，从而当力作用在耦合件上时，将部件主体的变形集中在变形区上，尤其是限制在变形区上。
在一实施例中，耦合件布置为至少部分地位于变形区中。特别地，耦合件可以形成到部件主体的一般加载路径，其中变形区直接形成在偶合件与部件主体的接头连接中。
在一实施例中，部件主体与耦合件之间的连接由额外的补强件加强，尤其是横向插入的隔板，从而增加耦合件连接至部件主体的连接强度。
在一实施例中，部件主体具有力接收区域，特别是在车辆碰撞的情况下，作用在车辆部件上的力在该力接收区域是最大，其中变形区布置在该力接收区中。作为结果，实现了以下优点：部件主体的变形可以直接实现在力引入点处。远离力引入点的部件主体的变形和/或远离变形区的部件主体的变形可以被相应减少或避免。部件主体的结构完整性和/或形状可以被获得，尤其是远离力引入点。
在一实施例中，部件主体具有力接收区域，其中布置在该力接收区域下游的变形区具有随距离该力接收区域距离增加而增加的抗拉强度。特别地，通过变形区的具有低抗拉强度的区域的变形，该区域中的抗拉强度增加，尤其是在力引入方向上增加，直到增加到超过变形区的具有高抗拉强度的区域的抗拉强度。随后，具有更高抗拉强度的区域变形。相应地，通过具有可变抗拉强度曲线的变形区可以实现部件主体在时间上先后地变形。
在一实施例中，变形区具有多个局部最大抗拉强度，其中随着距离力接收区域的距离的增加，局部最大抗拉强度的数值也增加。
在一实施例中，沿车辆的纵轴，变形区具有多个局部最大抗拉强度，其中从各自的车辆末端至车辆中心，该局部最大抗拉强度递增，从而在车辆碰撞的情况下，产生一系列局部最大抗拉强度，这些局部最大抗拉强度随着沿前部或后部区域处的力作用的方向而增加。
在一实施例中，沿车辆的横轴，变形区具有多个局部最大抗拉强度，其中局部最大抗拉强度的数值从各自的车辆一侧向车辆的中心增加，从而当车辆撞击时使得一系列局部最大抗拉强度包含在侧方区域中，该侧方区域包括在作用力方向上增加的抗拉强度。车辆的横向方向可以特别横向于车辆的行进方向和/或纵轴。特别地，部件主体可以是横梁，其与从车辆一侧至另一侧的横向方向一致。
车辆部件可以整合在车辆主体中，从而使得力在变形区的地抗拉强度的区域被引入到部件主体中。或者，部件主体可以通过高抗拉强度连接部连接到车辆主体，且变形区与该连接部隔开从而实现部件主体的远离该连接部的变形。部件主体的变形可以尤其具有对车辆的车辆使用者降低的脉冲传输。另外，可以避免部件载体的不受控地位移和/或变形至车辆的乘客隔间。
另外，撞击时车辆的脉冲变化率可以有利地被降低，因为在撞击情况下，部件主体的变形过程中，车辆上的尤其是固定的干扰被减缓。另外，当撞击另一车辆的尾部时，车辆的加速度可被有利地降低，因为部件主体首先变形和吸收部分撞击能量。作为结果，加速力，尤其是作用在车辆使用者上的加速力，可以具有抗拉强度曲线，该抗拉强度曲线具有在撞击中使得部件载体产生最大能量吸收的抗拉强度梯度和/或将部件载体的结构完整性保持在最大冲量和/或最大运动能量。相应地，抗拉强度曲线可以具有波浪形状、线性上升形状或两者的叠加。
在一实施例中，车辆部件沿车辆的纵轴布置，且在横向于车辆的行进方向，变形区具有多个局部最大抗拉强度，其中该局部最大抗拉强度的数值随车辆高度而增加。
在一实施例中，车辆中布置有车辆部件，特别是沿横轴的车顶横梁、地板横梁和/或地板面板，该横轴尤其平行于路面且垂直于行进方向，且横向于车辆的行进方向，变形区具有多个局部最大抗拉强度。
局部抗拉强度的最大增加值尤其沿向车辆的中心的方向增加和/或远离车辆撞击面一侧增加。另外，局部最大抗拉强度的数值可以随着距离力引入点的距离增加而增加。力引入点可以尤其布置在车辆主体的外表面上。
在一实施例中，部件主体在纵向方向上形成，且在纵向方向上，变形区具有是部件主体长度至少0.2倍的横截面长度。
在一实施例中，部件主体具有主体表面，且主体表面上的变形区的区域至少是主体表面的面积的0.05至0.4倍。
在一实施例中，空间上分布的变形区的抗拉强度相对于围绕的部件主体的核心材料更低。
在一实施例中，部件主体额外具有其他局部分布的变形区，这些变形区横向于纵向方向。特别地，横向于纵向方向布置的变形区可以与布置在长度方向上的变形区具有相同的特性。
在一实施例中，车辆部件是车辆柱，尤其是A柱、B柱或C柱、车辆载体、尤其是纵梁或横梁、保险杠、或主体部件。
在一实施例中，变形区中不同的抗拉强度归因于不同的材料强度。材料强度的改变可以通过加热、机械变形、化学处理和/或结构改变，如材料凹处来实现。抗拉强度可以与变形区中的各自区域的材料硬度成正比。在一实施例中，部件主体由热成型形成，也称为模压淬火。
特别地，可以通过对已经硬化的部件主体进行热处理来软化变形区。部件主体可以由包括马氏体、残余奥氏体、珍珠岩，铁氧体和/或贝氏体的材料的组合形成。部件主体的材料硬度可取决于马氏体比例。可以通过部件的部分奥氏体化，特别是随后的铁氧体-珠光体的转变，来产生变形区。变形区的软化具有更好的可成型性的优点。可选地，回火可以在小于重结晶温度Ac3的温度下进行。
此外，变形区的软化可以通过部件主体的再结晶实现，该部件主体特别是由薄板材料形成。通过短暂加热可以完全恢复材料的晶粒结构，以进行进一步的冷成型。
在一个实施例中，所述部件主体由冷硬化的5000系铝合金形成，并且在所述部件主体变形之后，可以通过感应、激光、燃烧器和/或加热板在部分区域中对所述部件主体进行热处理产生变形区，以及尤其是产生抗拉强度曲线。周围高强度区域的后续热处理可以省略。此外，可以额外地冷却周围的高强度区域，以减少热流。因此，可以将热输入限制在有限的范围。这对于具有低抗拉强度的变形区的区域可能是必要的，因为它们能经历增加的热量输入。
在一个实施例中，该部件主体由可加工硬化的5000系或可沉淀硬化的6000系或7000系铝合金形成，并且在重塑该部件主体之前，可通过感应、激光、火烧器和/或加热板在一区域对部件主体进行热处理，以创建变形区。热处理的持续时间和/或强度可以变化，其中抗拉强度的变化可以与输入到变形区中的能量或变形区域中局部区域的能量成正比。
在热处理之后，可以借助于主动冷却来实现对变形区和/或半成品的冷却，特别是可以对半成品进行淬火。随后，可以通过冷压工具将半成品形成为部件主体。可以在热处理和/或冷却后立即进行成型。对于5000系合金，在热处理后可能需要立即整形。
在一个实施例中，车辆部件是在车辆的前端和/或后部中的纵梁或翼子板，其中变形区形成为在碰撞期间可控地压缩和/或弯曲车辆部件。
在一个实施例中，车辆部件是在车辆的前部和/或后部中的变形元件，其中，变形元件布置在车辆的主负载路径、上负载路径和/或下负载路径中，并且其中所述变形区在撞击期间可控地控制和/或弯曲所述变形元件。
在一个实施例中，车辆部件是在车辆的前部和/或后部中的梁，变形区形成为在碰撞期间可控地扭曲和/或弯曲所述梁。
在一个实施例中，车辆部件是在车辆的前部中的对角支柱，其中在碰撞中的变形区重叠形成于轻微碰撞中，以在碰撞期间以受控方式弯曲对角支柱。
在一个实施例中，车辆部件是在车辆的前部中的竖直支柱，其中变形区形成为在冲击期间可控地弯曲竖直支柱。
在一个实施例中，车辆部件是车辆前部的端壁，其中变形区形成为在冲击中以受控方式压缩端壁。
在一个实施例中，车辆部件是分别布置在车辆底部中的通道、座椅横梁、纵向布置的底盘和/或脚跟板，其中变形区形成为在撞击中可控地压缩车辆部件。
在一个实施例中，车辆部件布置在车辆的左侧或右侧或车顶处，其中，车辆部件形成A柱、B柱、C柱、车顶横梁和/或车顶框架，其中变形区形成为在撞击时可控制地弯曲车辆部件和/或提供刚度跳跃的扩张储备。
在一个实施例中，车辆部件布置在左侧或右侧，特别是在车辆的车门中，其中，车辆部件是车门防撞架，并且变形区在碰撞期间形成为使车门防撞架以可控的方式弯曲。尤其可以在保持门防撞载体的结构完整性的同时实现对门防撞载体的受控弯曲，并且可以实现降低防撞梁的最大穿透深度，尤其是实现防撞梁的最大穿透深度的最小值。
在一个实施例中，车辆部件被布置在车辆内部，特别是作为车辆座椅的一部分，其中，车辆部件是靠背，侧面和/或座椅表面，并且其中变形区形成为在撞击过程中可控制地压缩并弯曲车辆部件，以防止车辆部件不可控的坍塌。
在车辆部件的受控弯曲下，变形区可以在力引入点处具有低抗拉强度，而在远离该力引入点具有增加的抗拉强度。在受控的弯曲下，可以通过交替布置具有较低抗拉强度的区域和具有较大抗拉强度的区域来实现车辆部件的手风琴状折叠。
在一个实施例中，变形区形成预定的弯曲点，以防止车辆部件在其易受攻击的区域发生在变形区外的弯曲。
可以将受控的变形定义为预定的几何影响，特别是具有预定的变形方向和/或预定的时间顺序。受控的压缩、扭结、弯曲、扭曲和/或折叠实现了以下优点：可以防止车辆部件的不可控制的塌陷。
在一实施例中，具有变形区的部件主体由核心材料一体地形成，尤其是一体地无中断地形成。作为结果，可以实现以下优点：部件主体可以在变形区和核心材料之间具有无缝过渡和/或可以省去使用粘合剂、焊接或螺栓连接将变形区连接至部件主体。另外，部件主体可以具有均质表面和/或均质表面结构。另外，这可以实现以下优点：具有从核心材料至变形区的足够的能量传递。
附图说明
将参考附图解释其他实施例。
图1A是一实施例中的车辆部件。
图1B是一实施例中的车辆部件。
图2A是一实施例中的车辆部件。
图2B是一实施例中的车辆部件。
图3A是一实施例中的车辆部件。
图3B是一实施例中的车辆部件。
图4是一实施例中的车辆部件。
图5是一实施例中的车辆部件。
图6是一实施例中的车辆部件。
附图标记列表：
100 车辆部件
101 部件主体
103 核心材料
105 变形区
107-1 抗拉强度高处
107-2 抗拉强度高处
109 纵向方向
111-1 末端边缘
111-2 末端边缘
113-1 抗拉强度曲线
113-2 抗拉强度曲线
115 表面横截面
117 中心
119-1 边界点
119-2 边界点
201 力引入区域
203 横向方向
205-1 边带
205-2 边带
207-1 弯曲区域
207-2 弯曲区域
301-1 变形区
301-2 变形区
301-3 变形区
301-4 变形区
305-1 边带
305-2 边带
307-1 表面横截面
307-2 表面横截面
307-3 表面横截面
401 主体表面
403 板材厚度
405 表面法线轴
407-1 最大抗拉强度
407-2 最大抗拉强度
407-3 最大抗拉强度
409 末端边缘
501-1 变形区
501-2 变形区
503 部件主体长度
505-1 表面横截面
505-2 表面横截面
601-1 变形区
601-2 变形区
601-3 变形区
601-4 变形区
603 表面横截面
具体实施方式
图1A示出了一实施例的用于车辆的车辆部件100的示意图。该车辆部件100具有部件主体101，该部件主体101由核心材料103形成。部件主体101具有局部的变形区105，该局部的变形区105布置在该核心材料103中且是扁平的。根据预定的抗拉强度曲线，变形区105具有局部可变的抗拉强度，以当力作用在部件主体101时影响部件主体101的变形曲线。
另外，变形区105具有第一抗拉强度曲线113-1和第二抗拉强度曲线113-2，均沿笔直的表面横截面115延伸，该笔直的表面横截面115包括变形区105的中心117。第一抗拉强度曲线113-1和第二抗拉强度曲线113-2均描述变形区105中各自的边界点119-1、119-2至变形区105的中心107的抗拉强度变化。
另外，相对于第二抗拉强度曲线113-2，第一抗拉强度曲线113-1具有较小的最大抗拉强度变化率。表面横截面115沿纵向方向109延伸，其中部件主体101沿纵向方向109形成。对于位于边界点119-1、119-2之间的区域，其材料硬度以图表形式示出，其中材料硬度以维氏硬度(HV)在空间方向(X轴)上的相对指标来描述。材料硬度被指示为沿表面横截面115。
图1B示出了一实施例的用于车辆的车辆部件100的又一示意图。该车辆部件100具有部件主体101，该部件主体101由核心材料103形成。部件主体101具有局部的变形区105，该局部的变形区105布置在该核心材料103中且是扁平的。根据预定的抗拉强度曲线，变形区105具有局部可变的抗拉强度，以当力作用在部件主体101时影响部件主体101的变形曲线。变形区105呈矩形并随第一末端边缘111-1延伸至部件主体101的边缘。
变形区105中至少形成有两个抗拉强度高处107-1、107-2，其具有相对于彼此和核心材料103所不同的抗拉强度。而且，变形区105具有抗拉强度梯度场，用以根据预定的抗拉强度形貌来描述沿变形区的表面的抗拉强度的变化。另外，抗拉强度形貌具有多个局部极大值。
对于位于第一末端边缘111-1和边界点119-1之间的区域，变形区105的材料硬度以图表形式中示出，材料硬度以维氏硬度(HV)在空间方向(X轴)上的相对指标来描述。材料硬度被指示为沿指示的纵向方向109。
在一个实施例中，部件主体101可以与车辆行进方向111一致。另外，变形区105的材料硬度具有波浪状曲线，以在撞击时引起部件主体101的手风琴状的折叠和/或在引入点处对于力的吸收。
图2A示出了一实施例的用于车辆的车辆部件100的示意图。该车辆部件100具有部件主体101，该部件主体101由核心材料103形成。部件主体101具有局部的变形区105，该变形区105设置在该核心材料103中且是扁平的。
部件主体101还具有第一末端边缘111-1，变形区105至少部分地布置在该第一末端边缘111-1上。另外，变形区105在该第一末端边缘111-1处至少具有一个局部抗拉最小值，且抗拉强度在变形区105内沿离开该第一末端边缘111-1的方向上递增。
部件主体101还具有力接收区域201，当车辆碰撞时，作用在车辆部件100上的力在该力接收区域201是最大的。变形区105布置在该力接收区域201中。
变形区105的材料硬度沿纵向方向109(X轴)和沿横向方向203(Y轴)以图表的形式示出。材料硬度以维氏硬度(HV)在一空间方向上的相对指标来描述，此处分别以X轴或Y轴来标记。在X轴方向，变形区105具有连续降低的抗拉强度曲线，在Y轴方向，变形区105具有更低的抗拉强度曲线，该曲线尤其是对称的。而且，在Y轴方向上的抗拉强度与X轴方向上的抗拉强度成比例对应。特别是，绘示在Y轴上的抗拉强度的最小值处具有X轴方向上降低的抗拉强度。
图2B示出了一实施例的用于车辆的车辆部件100的示意图。该车辆部件100具有部件主体101，该部件主体101由核心材料103形成。部件主体101具有局部的变形区105，该变形区105设置在该核心材料103中且是扁平的。
部件主体具有与第一末端边缘111-1成角度布置的第二末端边缘111-2，其中，变形区105至少部分地布置在该第一末端边缘111-2上。特别是，该第二末端边缘111-2布置为与第一末端边缘111-1呈直角。而且，变形区105布置在边缘区域中，特别是在部件主体101的角落。
变形区105的材料硬度沿纵向方向109(X轴)和沿横向方向203(Y轴)以图表的形式示出。材料硬度以维氏硬度(HV)在一空间方向上的相对指标来描述，此处分别以X轴或Y轴来标记。在X轴方向，变形区105具有连续降低的抗拉强度曲线，在Y轴方向，变形区105具有波浪形的抗拉强度曲线，该曲线尤其是非对称的。而且，在Y轴方向上的抗拉强度与X轴方向上的抗拉强度成比例对应。特别是，抗拉强度在Y轴处具有递增的抗拉强度跨度，同时具有在X方向上递增的最大抗拉强度和递减的最小抗拉强度。
部件主体101形成具有U形的形貌，且还包括形成在纵向方向109上的两个扁平的边带205-1、205-2和两个弯曲部207-1、207-2，其中每个扁平的边带205-1、205-2均与弯曲部207-1、207-2相邻。变形区105延伸过U形的高地区域(plateau region)进入弯曲部207-1。相应地，变形区105也可以具有弯曲的轮廓形状。
图3A示出了一实施例的用于车辆的车辆部件100的示意图。该车辆部件100具有部件主体101，该部件主体101由核心材料103形成。部件主体101具有多个局部的变形区301-1、301-2、301-3、301-4，其都布置在核心材料103中且是扁平的。另外，部件主体101沿纵向方向109呈细长状。
每个变形区301-1、301-2、301-3、301-4局部地且间隔地分布于部件主体101，且具有根据给定的各自抗拉强度曲线而局部变化的抗拉强度。变形区301-4的抗拉强度曲线可以对应于变形区301-3的抗拉强度曲线。
变形区301-1、301-2、301-3各自的抗拉强度曲线沿各自的表面横截面307-1、307-2、307-3以图表的形式示出。材料硬度以维氏硬度(HV)在一空间方向上的相对指标来描述，此处以X轴来表示。在X轴方向，变形区301-1具有波浪形且连续递增的抗拉强度曲线，而每个变形区301-2、301-3具有波浪形且递减的抗拉强度曲线。在变形区301-2、301-3中，分别形成多个最大抗拉强度。
另外，局部分布的变形区301-1至301-4依次形成，用于在撞击中获得部件主体101在纵向方向109上预定的变形走向(deformation course)，尤其是弯曲或折叠。局部分布的变形区301-1至301-4彼此以预定的距离间隔布置，并且被核心材料103隔开。核心材料103的抗拉强度大于变形区301-1至301-4的抗拉强度。
车辆部件100具有U形轮廓形状，在轮廓末端都形成扁平的边带305-1、305-2，该扁平的边带305-1、305-2上形成有另外的变形区301-3、301-4。该另外的变形区301-3、301-4可以具有比变形区301-1、301-2平均更低的抗拉强度。
图3B示出了一实施例的用于车辆的车辆部件100的示意图。该车辆部件100具有部件主体101，该部件主体101由核心材料形成103。部件主体101具有多个局部的变形区域301-1至301-5，该变形区域301-1至301-5布置在核心材料103中且是扁平的。
另外，车辆部件100包括耦合件303，该耦合件303布置在部件主体101上且位于变形区301-2外，尤其是位于相邻的变形区301-2、301-4之间。部件主体101和耦合部件303之间的连接可以通过额外的补强件来加强，尤其是通过横向插入的隔板来加强，从而增加部件主体101和耦合件303之间连接的强度。
部件主体101具有力接收区域201，当车辆碰撞时，作用在车辆部件100上的力在该力接收区域201是最大的。变形区301-1布置在力接收区域201中，且布置在力接收区域201下游的变形区301-2具有沿离开该力接收区域201的方向递增的抗拉强度。
图4示出了一实施例的用于车辆的车辆部件100的示意图。该车辆部件100具有部件主体101，该部件主体101由核心材料形成103。部件主体101具有局部的变形区105，该变形区105布置在核心材料103中且是扁平的。另外，部件主体101沿纵向方向109呈细长状，且形成有U形轮廓形状。弯曲部207-1、207-2相邻于该变形区侧面地设置。
部件主体101还具有主体表面401和板材厚度403，该板材厚度403描述了部件主体101在主体表面401的平面法线轴405的方向上的材料厚度，其中变形区105相对于板材厚度403完全穿透部件主体101，且具有边缘区域，该边缘区域沿着变形区105的四周位于主体表面401上，其中边缘区域的抗拉强度调整为围绕部件主体101的变形区105的材料的抗拉强度，以形成均匀的抗拉强度过渡。
部件主体101具有力接收区域201，当车辆碰撞时，作用在车辆部件100上的力在该力接收区域201是最大的。变形区105至少部分地布置在该力接收区域201中。
变形区105具有多个局部最大抗拉强度407-1、407-2、407-3，这些抗拉强度的数值从力接收区域201开始随距离增加而增加。另外，变形区105布置在核心材料103中且是扁平的，且根据预定的抗拉强度曲线具有局部可变的抗拉强度，从而当力施加到部件主体101上时影响部件主体101的变形走向。变形区105具有矩形形状，且远至部件主体101的第一边缘具有第一末端边缘111-1，远至部件主体101的第二边缘具有又一末端边缘409。
对于位于第一末端边缘111-1和又一末端边缘409之间的区域而言，变形区105的材料硬度以图表形式示出，其中材料硬度以维氏硬度(HV)在一空间方向(X轴)上的相对指标来描述。材料硬度指示为沿指示的纵向方向109。
图5示出了一实施例的用于车辆的车辆部件100的示意图。该车辆部件100具有部件主体101，该部件主体101由核心材料形成103。部件主体101具有局部的变形区105，该变形区105布置在核心材料103中且是扁平的。另外，部件主体101沿纵向方向109呈细长状，且形成有U形轮廓形状，其中部件主体101具有两个沿纵向方向延伸的弯曲部207-1、207-2。弯曲部207-1、207-2用于形成部件主体100的U形轮廓形状。边带305-1、305-2分别侧面地连接至弯曲部207-1、207-2。在边带305-1上布置有变形区501-1，在边带305-2上布置有变形区501-2。
部件主体101沿纵向方向109延伸，且变形区105然后形成，用于在撞击中获得部件主体101在纵向方向109上预定的变形走向，尤其是弯曲或折叠。车辆部件100是座椅横梁，其可以布置在车辆的底部中。
部件主体101由核心材料无中断地一体地形成，且具有变形区105、501-1、501-2。另外，每个空间分布的变形区105、501-1、501-2的抗拉强度曲线不同于位于各自外的部件主体101的抗拉强度。变形区105、501-1、501-2外的区域的抗拉强度曲线尤其大于或至少等于相应的变形区105、501-1、501-2中的最大抗拉强度。
变形区105具有沿纵向方向109的截面长度501，其对应于在纵向方向109上的部件主体长度503的0.2倍。另外，部件主体101具有主体表面401，且位于主体表面401上的变形区105的面积至少是主体表面401的面积的0.05至0.4倍。
变形区105、501-1、501-2的各自的抗拉强度曲线沿纵向方向109或沿各自的表面横截面505-1、505-2以图表形式示出。材料硬度以维氏硬度(HV)在一空间方向上的相对指标来描述，此处以X轴来表示。在X轴方向，变形区105具有波浪形连续递减的抗拉强度曲线，而每个变形区501-1、501-2具有波浪形递增的抗拉强度曲线。
图6示出了车辆部件100的示意图。该车辆部件100具有部件主体101，该部件主体101沿纵向方向109以细长状方式延伸。部件主体101横向于纵向方向109具有局部分布的变形区601-1、601-2、601-3、601-4，该变形区601-1、601-2、601-3、601-4形成在由片状材料制成的部件主体101中。车辆部件100是B柱，其能够被布置在车辆侧面或车顶上。
车辆部件100在变形区601-1至601-3的区域中被连接到车辆底板和/或在变形区601-4中被连接到车顶。
车辆部件100沿车辆的纵轴布置，变形区601-1横向于车辆行进方向具有多个局部最大抗拉强度，其中局部最大抗拉强度的数值尤其随车辆高度的增加而增加。
变形区601-1的材料硬度沿纵向方向109(Y轴)以图表形式示出。另外，变形区601-1、601-2、601-3的材料硬度沿表面横截面603(Y轴)以图表形式示出。材料硬度以维氏硬度(HV)在一空间方向上的相对指标来描述，此处以X轴或Y轴来表示。在X轴方向，变形区601-1、601-2、601-3具有连续递减的抗拉强度曲线，在Y轴方向，变形区601-1具有波浪形下降的抗拉强度曲线，且该曲线具有多个最大抗拉强度。

Claims (20)

1.一种车辆部件(100)，用于车辆，其特征在于，包括：
由核心材料(103)形成的部件主体(101)，所述部件主体(101)具有局部的变形区(105)，所述变形区(105)布置在所述核心材料中且是扁平的，其中所述变形区(105)根据预定的抗拉强度曲线具有局部可变的抗拉强度，从而当力作用于所述部件主体(101)上时，影响所述部件主体(101)的变形曲线；
其中，所述部件主体(101)具有主体表面(401)和板材厚度(403)，所述板材厚度(403)描述了所述部件主体(101)在所述主体表面(401)的表面法线轴(405)的方向上的材料厚度，其中，所述变形区(105)关于所述板材厚度(403)完全穿透所述部件主体(101)，且具有顺着所述变形区(105)的周向且位于所述主体表面(401)上的边缘部，其中，所述边缘部的抗拉强度等于围绕所述变形区(105)的所述部件主体(101)的材料的抗拉强度，以形成均匀的抗拉强度过渡。
2.如权利要求1所述的车辆部件(100)，其特征在于，至少两个抗拉强度高处(107-1、107-2)形成于所述变形区(105)中，所述至少两个抗拉强度高处(107-1、107-2)相对于彼此和相对于所述核心材料(103)具有不同的抗拉强度。
3.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述部件主体(101)沿纵向方向(109)延伸，所述变形区(105)形成为获得所述部件主体(101)的沿所述纵向方向(109)预先确定的变形走向。
4.如权利要求3所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述变形区(105)形成为在撞击情况下获得所述部件主体(101)的沿所述纵向方向(109)预先确定的变形走向。
5.如权利要求3所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述变形走向是弯曲或折叠。
6.如权利要求4所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述变形走向是弯曲或折叠。
7.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述变形区(105)具有抗拉强度梯度场，所述抗拉强度梯度场根据预先确定的抗拉强度分布描述沿主体表面在所述变形区(105)中的抗拉强度的变化，其中，所述抗拉强度梯度场包括多个局部的最大值。
8.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述部件主体(101)具有第一末端边缘(111-1)，且所述变形区(105)至少部分地布置在所述第一末端边缘(111-1)上，其中，所述第一末端边缘(111-1)上的所述变形区(105)至少具有局部最小抗拉强度，其中，所述变形区(105)中的抗拉强度随着距离所述第一末端边缘(111-1)的距离增加而增加。
9.如权利要求8所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述部件主体(101)具有与所述第一末端边缘(111-1)成角度布置的第二末端边缘(111-2)，其中，所述变形区(105)至少部分地布置在所述第二末端边缘(111-2)处。
10.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述变形区(105)的抗拉强度在所述变形区(105)的中心的方向上连续地降低。
11.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述变形区(105)具有第一抗拉强度曲线(113-1)和第二抗拉强度曲线(113-2)，所述第一抗拉强度曲线(113-1)和第二抗拉强度曲线(113-2)均沿笔直的表面横截面(115)延伸，所述笔直的表面横截面(115)包括所述变形区(105)的中心(117)，其中，所述第一抗拉强度曲线(113-1)和第二抗拉强度曲线(113-2)各自描述从所述变形区(105)的各自边缘点(119-1、119-2)至所述变形区(105)的中心(117)的抗拉强度的变化，其中，相对于所述第二抗拉强度曲线(113-2)，所述第一抗拉强度曲线(113-1)具有更小的最大抗拉强度变化率。
12.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，具有多个局部地分布的且相互间隔开设置在所述部件主体(101)中的变形区(105)，其中，至少一个所述变形区(105)具有根据预先确定的抗拉强度曲线的局部变化的抗拉强度。
13.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，具有设置在所述部件主体(101)上且位于所述变形区(105)外的耦合件(303)。
14.如权利要求13所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述耦合件位于两个相邻的变形区(105)之间。
15.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述部件主体(101)具有力接收区域(201)，其中，位于力接收区域(201)下游的变形区(105)具有随距离所述力接收区域(201)的距离增加而增加的抗拉强度。
16.如权利要求15所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述变形区(105)具有多个局部抗拉强度最大值(407-1、407-2、407-3)，其中，所述局部抗拉强度最大值的数值随距离所述力接收区域(201)的距离增加而增加。
17.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，沿车辆的纵向轴，所述变形区(105)具有多个局部抗拉强度最大值，其中，所述局部抗拉强度最大值的数值从车辆的各末端向车辆中心增加，以在车辆碰撞中形成一系列局部抗拉强度最大值，这一系列局部抗拉强度最大值沿作用在前部或后部的作用力的作用方向递增。
18.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述车辆部件(100)沿车辆的竖直轴布置，且横向于车辆行进方向所述变形区(105)具有多个局部抗拉强度最大值，其中，所述局部抗拉强度最大值的数值随车辆高度而增加。
19.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，所述部件主体(101)在纵向方向(109)上形成，其中，所述变形区(105)具有在所述纵向方向(109)上的截面长度(501)，该截面长度(501)至少0.2倍于纵向方向(109)上的部件主体长度(503)。
20.如权利要求1或2所述的车辆部件(100)，其特征在于，部件主体(101)具有主体表面(401)，且所述主体表面(401)上的所述变形区(105)的面积是所述主体表面(401)的面积的至少0.05至0.4倍。
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