CN113784883A - 角补丁 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种布置成附接到用于形成车辆的B柱的型材(10)的加强元件(30),所述型材(10)布置有用于门铰链的附接区域(22,24),其特征在于,加强元件(30)设计有两个细长材料条(32,34),其中当加强元件(30)附接到型材(10)时,条(32,34)至少在用于门铰链的一个附接区域(22)处相互连接,其中型材(10)是具有中央凸缘(12)和两个侧部(14,16)的帽形,并且其中每个条(32,34)附接到在中央凸缘(12)和一侧部(14,16)之间的过渡区域(36,38)。本申请10还涉及设置有加强元件的B柱以及制造具有加强元件的B柱的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的支柱的加强元件,特别是所谓的B柱,其形成机动车辆例如汽车的车身的一部分。
背景技术
机动车辆的支柱需要承受高应变,诸如在碰撞期间。现代设计包括通过在沿着延伸部分的某些区域添加材料来加固的支柱。例如,已知将金属板加强件放置在金属板坯上,将它们焊接在一起,然后通过在冲压硬化过程中热成型和硬化来形成支柱。这例如从WO2014/017961中获知。此处,加强板附接到用于形成B柱的板坯。加强板的设计使得其长度的至少1/4具有与B柱的帽形型材相对应的宽度,然后在其两端变窄,从而其不延伸全宽度。通过这种设计,与加强板在其整个长度上具有全宽度的情况相比,在减轻重量的同时获得了良好的碰撞性能。然而,在许多情况下,期望在不损害支柱的应变处理性能的情况下进一步减轻重量。
文件EP2617509中示出了替代方案。此处,形成加强构件以仅覆盖支柱的脊部。加强构件优选地在形成支柱之前附接。所述方案的一个缺点是必须处理多个松散的加强构件并将其放置在基础构件或坯件上,以便通过例如焊接进行附接。从批量生产的角度来看,这不是最佳的,因为其需要在附接期间保持多个加强构件的多个夹具或夹持构件。因此在这方面有改进的余地。
发明内容
本发明的目的是弥补现有技术设计的缺陷。所述目的通过根据权利要求1的特征的B柱解决。优选实施例形成从属专利权利要求的主题。
根据主要方面,提供了一种加强元件,所述加强元件被布置成附接到用于形成车辆的B柱的型材,其中所述型材布置有用于门铰链的附接区域。优选地,加强元件设计有两个细长的材料条,其中当加强板附接到型材时,条至少在用于门铰链的一个附接区域处相互连接。以这种方式,即使条是离散的细长构件,也容易处理条到型材的附接,因为它们彼此附接,形成一个单一部件。另一个优点是相互连接定位在用于门铰链的附接区域处,从而在门被处理时在暴露于力的区域处提供加强方面。
根据一方面,条可以在上门铰链的附接区域处相互连接。这是一个优点,因为如果载荷施加到门的外端,例如如果有人挂在门的上边缘上,车门的上铰链可能会暴露于相当大的力。作为替代或补充,条可以在下门铰链的附接区域处相互连接。尤其是加强两个附接区域对于门的附接可能是有利的。
当然有可能具有这样的加强元件,其中条在其上端和/或在其下端进一步相互连接,并且在这方面,条可以在沿着条的延伸部分的多个位置处相互连接,特别是如果条相对于它们各自的宽度较长的话。
根据本申请的又一方面,所述型材为具有中央凸缘和两个侧部的帽形,每个条可以附接到中央凸缘和一侧部之间的过渡区域。因此,加强件位于型材的拐角处,并且作为附加特征,每个条可以横向地在中央凸缘上延伸一段距离并在侧部上延伸一段距离。因此可以选择和调整条的横向延伸部分以获得期望的和需要的强度特性。优选地,条可以附接在型材的内部过渡区域上。
根据本申请的另一方面,可以提供一种制造具有加强元件的B柱的方法,所述方法包括以平板形成坯件,将加强元件附接到所述坯件并且将坯件和加强件冲压硬化成期望的形状。为了附接加强元件,其可以被点焊到型材。在这点上,加强元件可以至少在中央凸缘和侧部之间的过渡区域处被点焊到型材。
还可以提供一种替代方法,包括以下步骤:以平板形成坯件;以预浸料纤维加强聚合物材料形成加强元件;将坯件加热到奥氏体温度以便在坯件中形成奥氏体;将坯件成形为期望的形状,将坯件冷却到低于500℃的温度,将加强元件应用到成形的所述坯件,将加强元件冲压成粘合到成形坯件,以及至少部分固化所述加强元件。
根据替代方法,将坯件成形为期望的形状的步骤可以在成形工具内执行,并且其中将加强元件应用到成形坯件的步骤在不同于成形工具的冲压工具中执行。
根据本发明的以下详细描述和附图,本发明的这些和其他方面以及优点将变得显而易见。
附图说明
在以下对本发明的详细描述中,将参考附图,其中
图1示出了车辆的B柱的型材的透视图,
图2示出了根据本发明的第一实施例的加强元件的透视图,
图3示出了包括图1的型材和图2的加强元件的B柱的透视图,
图4示出了沿着图3的线IV-IV截取的剖视图,
图5示出了根据本发明的第二实施例的加强元件的透视图,
图6示出了包括图1的型材和图5的加强元件的B柱的透视图,
图7示出了根据本发明的第三实施例的加强元件的透视图,
图8示出了包括图1的型材和图7的加强元件的B柱的透视图,
图9示出了根据本发明的第四实施例的加强元件的透视图,
图10示出了包括图1的型材和图9的加强元件的B柱的透视图,
图11示出了将要形成为图1的型材的平面型材坯件的侧视图,
图12示出了作为平的坯件的加强元件的侧视图,
图13示出了点焊到型材坯件的加强元件的侧视图,
图14示出了由图13的接合坯件形成的B柱,
图15示出了沿着线XV-XV截取的图14的B柱的剖视图,
图16示出了沿线XVI-XVI截取的图14的B柱的剖视图。
具体实施方式
图1示出了包含在车辆B柱中的型材10。型材10在纵向方向L上延伸,并且通常是带有中央凸缘12和两个侧部14、16的帽形。从型材的纵向方向看,侧部14、16各自具有向外指向的凸缘18、20。型材还布置有用于门铰链的附接区域22、24,例如汽车的后门的上下门铰链。附接区域22、24可以布置有紧固元件,诸如用于铰链的附接螺栓的孔26。然而,应该理解的是,沿着型材的延伸部分可以有其他类型的紧固元件和多于两个的附接区域。
为了加强型材10的强度,并在不过度增加成品B柱重量的情况下为其提供期望的冲击力处理特性,加强元件30附接到型材10。在图2和3所示的第一实施例中,加强元件30包括两个细长的条32、34。条32、34被这样设计并且在它们之间具有这样的距离:使得它们将至少覆盖中央凸缘和侧部之间的过渡区域36、38,参见图4,使得一个条32覆盖中央凸缘12和一侧部14之间的过渡区域36以及另一条34覆盖中央凸缘12和另一侧部16之间的另一个过渡区域38。因此,通过这种方案,中央凸缘12的中央区域将没有被加强元件覆盖。不管怎样,两个条32、34至少在一个位置相互连接。这一方面是为了在将加强元件附接到型材时更容易处理加强元件,如将要解释的,另一方面是为了加强至少一个特定区域。
根据图2和图3所示的优选的第一实施例,要进一步加强的特定区域是用于上门铰链的附接区域22,如果例如附接的门在门的自由端暴露于向下指向的力,所述附接区域可能会暴露于较大的力,如果人挂在门的上外边缘上,就可能出现这种情况。如图2所示,加强元件30在条32、34之间设置有桥接部件40,该桥接部件40在纵向方向上通常具有与用于上门铰链的附接区域22相同的延伸部分,并且将被定位为覆盖附接区域22。此外,桥接部件40可以设置有与附接区域相同类型和相同取向的紧固元件42,使得桥接部件40可以设置有与型材10的附接区域22的孔具有相同取向的相同类型的孔。如图3所示,当加强元件30附接到型材10从而形成B柱时,第一实施例的条32、34将在用于下铰链的附接区域的上方终止。
图5-6示出了加强元件30’的第二实施例。这里,除了第一桥接部件之外,加强元件30’的条32、34在其下端处利用第二桥接部件44相互连接,所述第二桥接部件44布置成覆盖用于下门铰链的下附接区域24。同样在此,第二桥接部件44优选地设置有与型材10中的下门铰链的附接区域24的紧固元件26相同类型和取向的紧固元件46。通过该方案,用于门铰链的两个附接区域22、24都由加强元件加强,如图6所示。
为了进一步加强和/或定制B柱的强度和抗变形特性,加强元件可以设置有进一步的桥接部件。图7-8示出了加强元件30”的第三实施例。在此,除了前面提到的桥接部件40、44之外,条32、34已经在上端处设置有将条32、34的上端相互连接的桥接部件48。在这方面,图9-10示出了加强元件30”’的第四实施例。作为附加特征或替代特征,加强元件30”’可以设置有定位在条32、34的上端和用于上门铰链的桥接部件40之间的桥接部件50。
图11-14示出了制造具有根据本发明的加强元件的B柱的可行方法。作为示例,型材形成为平面坯件60并且设置有预定的轮廓形状并且可能设置有紧固元件诸如用于附接螺栓的孔26。加强元件也形成为具有条的期望的轮廓形状和桥接部件的期望的数量和位置的平面坯件62。桥接部件也可能设置有优选地具有与型材的紧固元件26相同的取向的紧固元件42、46。然后,加强元件坯件62固定到型材坯件60的表面(相对于彼此以一定的预定取向),并且加强元件坯件62附接到型材坯件60。如图13所示,这可以通过在加强元件坯件和型材坯件之间的多个点焊64的优选方式来实现。点焊64的位置可以优选地以如下所述的特定模式选择。
现在将焊接坯件形成为B柱。这是根据一种优选的方案来完成的,其中B柱用冲压硬化技术热成型和硬化,其中坯件被加热到奥氏体温度并且在冷却的工具对中成形。此处,由型材和加强元件形成的B柱放置并且利用作为夹具的工具一起硬化。所生产的B柱设置有加强元件30,其条32、34相对于型材10以一定关系放置。如图15的剖视图所示,条至少覆盖中央凸缘和侧部之间的过渡区域。优选地,条延伸一定距离到中央凸缘中并沿着侧部向上。此外,如图所示,当B柱已经热成型时,点焊64优选地放置在过渡区域的外部区段处,以便提供加强元件到型材的牢固附接。在图15的剖视图中,在过渡区域周围的条的内部和外部区段上的点焊在相同的横向平面中。然而,应该理解的是,点焊可以如图13所示在条的纵向方向上偏移定位,形成一种锯齿形的点焊。进一步的点焊可以放置在桥接区域中,特别是邻近附接元件。
作为以上生产具有根据本发明的加强元件的B柱的方法的替代方案,可以仅对型材进行如上所述的热成型。此外,加强元件可以制造为预浸料纤维加强聚合物补片,其中纤维优选地包括碳纤维。通过这种方法,经成型的和仍为热的型材被放置在特定的成型工具中。与型材成型并行地,以未固化预浸料状态提供纤维加强聚合物加强元件。然后在成形工具中加热加强元件并将其与热型材接合,其中加强元件固化并通过利用冲压工具冲压成粘合而附接到型材。加强元件的加热可以在冲压工具中通过热型材和/或通添加热来进行。冲压工具中的热在任何情况下都应低于500摄氏度以固化加强元件,但优选高于150摄氏度。
应当理解,上述和附图中所示的实施例仅被视为本发明的非限制性示例,并且可以在专利权利要求的范围内以多种方式对其进行修改。
Claims (13)
1.一种布置成附接到用于形成车辆的B柱的型材(10)的加强元件(30),
所述型材(10)设置有用于门铰链的附接区域(22,24),其特征在于,所述加强元件(30)设计有两个细长的材料条(32,34),其中当所述加强元件(30)附接到型材(10)时,所述条(32,34)至少在用于门铰链的一个附接区域(22)处相互连接,
其中所述型材(10)是具有中央凸缘(12)和两个侧部(14,16)的帽形,并且
其中每个条(32,34)附接到所述中央凸缘(12)和一侧部(14,16)之间的所述过渡区域(36,38)。
2.根据权利要求1所述的加强元件,其中所述条(32,34)在上门铰链的附接区域(22)处相互连接。
3.根据权利要求1或2所述的加强元件,其中所述条(32,34)在下门铰链的附接区域(24)处相互连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的加强元件,其中所述条(32,34)在其上端(48)处和/或在其下端(44)处相互连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的加强元件,其中所述条(32,34)在沿着所述条(32,34)的延伸部的多个位置(40,44,48)处相互连接。
6.根据权利要求5所述的加强元件,其中每个条(32、34)在所述中央凸缘(12)上横向地延伸一段距离并且在所述侧部(14、16)上横向地延伸一段距离。
7.根据权利要求1所述的加强元件,其中所述条(32、34)附接在所述型材的内部过渡区域(36、38)上。
8.一种B柱,其设有根据前述权利要求中任一项所述的加强元件。
9.一种制造根据权利要求8所述的B柱的方法,通过
-以平板形成坯件,
-将加强元件附接到所述坯件,和
-将所述坯件和所述加强元件冲压硬化成期望的形状。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述加强元件被点焊到所述型材。
11.一种B柱,其根据从属于权利要求5或权利要求6时的权利要求10制造,其中所述加强元件至少在所述中央凸缘和所述侧部之间的所述过渡区域处被点焊到所述型材。
12.根据权利要求10所述的方法,包括以下步骤
-以平板形成坯件;
-以预浸料纤维加强聚合物材料形成所述加强元件;
-将所述坯件加热至奥氏体温度以便在所述坯件中形成奥氏体;
-将所述型材成形为期望的形状,
-将所述坯件冷却至低于500℃的温度,
-将所述加强元件应用到成形的所述坯件,
-将所述加强元件冲压成与成形的所述坯件粘合,并且至少部分地固化所述加强元件。
13.根据权利要求13所述的方法,其中将所述坯件成形为期望的形状的步骤在成形工具内执行,其中将所述加强元件应用到成形的所述坯件的步骤在不同于所述成形工具的冲压工具内执行。
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