用于車(chē)輛的一體式板狀金屬構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由金屬板構(gòu)成的用于車(chē)輛尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)的一體式構(gòu)件，呈主要在車(chē)輛的底部、側(cè)壁和頂部?jī)?nèi)的自承載部件形式。本發(fā)明所解決的問(wèn)題是，提供一種用于車(chē)輛的一體式自承載板狀金屬構(gòu)件，其可容易制造，具有高強(qiáng)度并且構(gòu)成相對(duì)輕型的結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)此目的，所述構(gòu)件只以由高強(qiáng)度金屬優(yōu)選是硼鋼構(gòu)成的金屬板件（3）形式構(gòu)成，其中，所述金屬板件（3）在其承載很高的區(qū)域內(nèi)具有加固機(jī)構(gòu)和/或加強(qiáng)機(jī)構(gòu)或者加厚結(jié)構(gòu)（4）。
【專利說(shuō)明】用于車(chē)輛的一體式板狀金屬構(gòu)件
[0001]使用說(shuō)明書(shū)
[0002]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的、用于車(chē)輛且尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)的由板構(gòu)成的一體式構(gòu)件，呈主要在車(chē)輛的底部、側(cè)壁部和頂部中的自承載件形式。
[0003]在常見(jiàn)的機(jī)動(dòng)車(chē)中，板狀構(gòu)件尤其在以大面積部件形式構(gòu)成時(shí)借助導(dǎo)軌或縱梁或橫梁來(lái)加強(qiáng)，以提供自承載結(jié)構(gòu)。
[0004]例如由美國(guó)專利US5，102，187A公開(kāi)了一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)底結(jié)構(gòu)，其由前板件和后板件組成。這些板件配設(shè)有呈附接梁形式的多個(gè)加強(qiáng)件，所述附接梁與板體焊接在一起。由此出現(xiàn)自承載構(gòu)件，其能形成機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)底。
[0005]類似的結(jié)構(gòu)也由EPl 525 132B1所公開(kāi)，在這里，底板利用縱梁和側(cè)加腹板來(lái)加強(qiáng)。
[0006]由美國(guó)專利US7，111，900B2公開(kāi)了一種一體制造的板狀構(gòu)件，其也能擔(dān)負(fù)承載功能。但該構(gòu)件的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜并且具有非常彎曲的部段，所述部段有時(shí)還具有側(cè)凹部并且很難制造。
[0007]因而，本發(fā)明任務(wù)在于，提供一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的一體式自承載板狀構(gòu)件，其能簡(jiǎn)單制造，具有高強(qiáng)度并且形成相對(duì)輕型的結(jié)構(gòu)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，將如此完成該任務(wù)，S卩，所述構(gòu)件只以由高強(qiáng)度金屬構(gòu)成的板件形式構(gòu)成，所述板件在其承載很高的區(qū)域具有加固機(jī)構(gòu)和/或加強(qiáng)機(jī)構(gòu)。
[0009]據(jù)此，本發(fā)明結(jié)構(gòu)的主要特征在于高強(qiáng)度板材具有幾何性的剛性。由此可以加工壁厚相對(duì)小的大面積板件，所述板件比已知構(gòu)件輕許多并且還至少具有相同的剛性。
[0010]通過(guò)本發(fā)明，可以將多條載荷路徑整合至唯一的大面積構(gòu)件中。這允許通過(guò)在撞車(chē)事故中以面形式傳入載荷而不是在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式中局部傳入力來(lái)獲得更均勻的載荷分布。
[0011]用于制造所述構(gòu)件的板最好由高強(qiáng)度鋼如硼鋼制造。在機(jī)動(dòng)車(chē)【技術(shù)領(lǐng)域】中所要求的形狀復(fù)雜的構(gòu)件最好能夠由熱成形硼鋼制造，以使構(gòu)件獲得很高的強(qiáng)度。優(yōu)點(diǎn)是顯著的重量減輕和零部件減少，由此尤其能降低制造成本。
[0012]可以買(mǎi)到的所用的硼鋼板可達(dá)到0.7毫米厚，或甚至更薄。
[0013]或者還可行的是，用于制造構(gòu)件的板由高強(qiáng)度鋁合金來(lái)制造。這種板件能被熱變形和壓制硬化。
[0014]在特殊情況下重要的是，用于制造該構(gòu)件的板應(yīng)該是能良好地冷成形的。對(duì)于此目的，該板例如可以由可塑性變形的高強(qiáng)鋼例如FeMn鋼或FeAl鋼或不銹鋼制造。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一體式構(gòu)件的一個(gè)特別有利的實(shí)施方式在于，所述板件具有加厚結(jié)構(gòu)，作為在其承載很高的區(qū)域內(nèi)的加固機(jī)構(gòu)或加強(qiáng)機(jī)構(gòu)。例如利用“補(bǔ)焊技術(shù)(Patch-Weld-Technologie) ”形成的這種局部加厚在采用熱成形工藝時(shí)是可行的。此時(shí),在成形前的“柔軟”狀態(tài)下將小塊平板焊接到例如由硼鋼構(gòu)成的平整基板(例如通過(guò)激光焊或點(diǎn)焊)，小塊平板隨后連同基板被加熱到約950°C并且隨后被熱成形和硬化。通過(guò)所獲得的加厚結(jié)構(gòu)，可根據(jù)當(dāng)前的結(jié)構(gòu)要求來(lái)準(zhǔn)確調(diào)整結(jié)構(gòu)特性。[0016]可以規(guī)定由高強(qiáng)度材料構(gòu)成的也被焊接到板件上的加強(qiáng)層，作為加固機(jī)構(gòu)或加強(qiáng)機(jī)構(gòu)。但是，利用厚度分布靈活的薄板坯(連續(xù)變截面輥軋板“TailorRolled Blanks”)也是很合適的，其中該厚度曲線和或許還有強(qiáng)度曲線通過(guò)改變輥縫來(lái)獲得。
[0017]或者，也可以設(shè)置被壓制或疊軋到板件上的由高強(qiáng)度材料構(gòu)成的加強(qiáng)層，作為加
厚結(jié)構(gòu)。
[0018]在另一實(shí)施方式中，設(shè)置就形狀而言被成形到板件中的加固部，作為加固機(jī)構(gòu)或加強(qiáng)機(jī)構(gòu)。
[0019]所述板件的加固機(jī)構(gòu)也能通過(guò)例如借助熱處理的局部硬化來(lái)獲得。該工藝也能被有目的地用于適應(yīng)不同車(chē)輛變型的要求。
[0020]所述加固區(qū)域能以在板件的橫向和/或縱向上的U形槽和/或肋的形式被加工成形到該板中。
[0021]為了獲得最佳剛性，所述U形槽和/或肋能具有閉合板。
[0022]通過(guò)使用具有不同厚度和/或強(qiáng)度的閉合板，可以實(shí)現(xiàn)適應(yīng)于不同車(chē)輛變型的載荷要求。這是非常有利的，因?yàn)樵试S制造出用于不同車(chē)輛變型的統(tǒng)一底板并且隨后在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)適應(yīng)不同載荷要求。
[0023]為了獲得最佳剛性，所述U形槽也用結(jié)構(gòu)泡沫材料和/或塑料件來(lái)加強(qiáng)。該加強(qiáng)也能被用于適應(yīng)不同車(chē)輛變型的載荷要求。
[0024]通過(guò)相應(yīng)布置該加固板，該板狀構(gòu)件的結(jié)構(gòu)是很多樣化的。只要需要，則也可以在構(gòu)件中設(shè)置非常易彎的部分。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一體式板狀構(gòu)件可以在機(jī)動(dòng)車(chē)結(jié)構(gòu)中被用于車(chē)輛的不同區(qū)域。底板可被視為主要應(yīng)用區(qū)域，因而實(shí)現(xiàn)了特別有利的載荷路徑的整合。但也可行的是，該構(gòu)件被用在機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)身的側(cè)壁和車(chē)頂部?jī)?nèi)或者端壁區(qū)內(nèi)。
[0026]在將本發(fā)明的構(gòu)件用作底板時(shí)，可以如此選擇該板的加固機(jī)構(gòu)和/或加強(qiáng)機(jī)構(gòu)或者說(shuō)加厚結(jié)構(gòu)，即，可由其擔(dān)負(fù)起縱梁和/或橫梁的功能。
[0027]當(dāng)在車(chē)底部使用該構(gòu)件時(shí)，該板件可以在縱向和/或橫向上至少被分為兩部分，例如一個(gè)前底板和一個(gè)后底板。與常規(guī)解決方案相比明顯減輕了重量。
[0028]在附圖中以后底板件為例示出了本發(fā)明，其中:
[0029]圖1是后底板件的常規(guī)結(jié)構(gòu)；
[0030]圖2a、2b示出了用于制造后底板件的具有所設(shè)加厚結(jié)構(gòu)的薄板坯和根據(jù)本發(fā)明的變形后的后底板件；
[0031]圖3a、3b示出了用于制造另一后底板件的具有所設(shè)加厚結(jié)構(gòu)的薄板坯和根據(jù)本發(fā)明的變形后的另一后底板件。
[0032]圖1示出了用于機(jī)動(dòng)車(chē)的后底板件的常規(guī)結(jié)構(gòu)。該底板件由相應(yīng)切斷的板件I構(gòu)成，該板件在幾何形狀方面被變形成具有其全部功能件和連接部的所需形狀。板件I隨后與承載框架2組合，該承載框架被裝設(shè)到制造出的板件下方。
[0033]圖2a示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例。為了制造機(jī)動(dòng)車(chē)的后底板件，首先裁切板件3的外輪廓。板件3最好由例如0.7毫米或0.65毫米厚的極薄壁的硼鋼構(gòu)成。在最初還是平面狀的板件3上加設(shè)局部加厚結(jié)構(gòu)4，例如通過(guò)補(bǔ)焊技術(shù)。此時(shí)，在成形前的“柔軟”狀態(tài)下將小塊平板作為加厚結(jié)構(gòu)焊接到平面的硼鋼基板上，適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)激光焊或點(diǎn)焊或者壓制。
[0034]圖2a示出了板件3的在進(jìn)一步成形后獲得的最終形狀。為此，加厚結(jié)構(gòu)4在爐內(nèi)連同板件3被加熱到950°C并且隨后被成形和硬化。通過(guò)所加設(shè)的加厚結(jié)構(gòu)4，可以準(zhǔn)確根據(jù)當(dāng)前的結(jié)構(gòu)要求來(lái)調(diào)整待制造構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特性。
[0035]所獲得的結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)的后底板結(jié)構(gòu)中的縱梁和橫梁的如圖1所示的結(jié)構(gòu)形式。但現(xiàn)在整個(gè)后底板結(jié)構(gòu)有利地由板件3本身形成，在此不需要如圖1所公開(kāi)的單獨(dú)的承載框架2，這是因?yàn)槠涮匦灾苯颖灰惑w形成到板件3中。
[0036]相同的原理當(dāng)然也適用于該板件被用作前底板件，其必須吸收正面碰撞以及側(cè)面碰撞。
[0037]如圖3a所示的板件5實(shí)施例對(duì)應(yīng)于圖2a的板件3的準(zhǔn)備:在平面板件5上加設(shè)加厚結(jié)構(gòu)6，其通過(guò)激光焊或點(diǎn)焊被固定在板件5上。在此情況下，該板件又由硼鋼構(gòu)成，但或者也可由例如易變形的FeMn鋼構(gòu)成。
[0038]圖3b示出了板件5，其在具有加厚結(jié)構(gòu)6之后又經(jīng)受熱處理，形狀變形和硬化。該結(jié)構(gòu)還是自承載式的并且不需要附加承載框架就行了。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是具有被有規(guī)則加入結(jié)構(gòu)中的縱肋7并由此在追尾時(shí)具有良好的能量吸收性能。
[0039]在該構(gòu)件被用作后底板件的情況下得到了全新的能量吸收機(jī)理，其與帶有縱梁的常規(guī)結(jié)構(gòu)相比要有效許多。載荷在撞車(chē)時(shí)不是局部而是以面方式被傳入，由此獲得更均勻的載荷分布。
[0040]上述的新結(jié)構(gòu)解決方案能利用傳統(tǒng)的拼接技術(shù)被整合到車(chē)輛結(jié)構(gòu)中。不需要付出加工技術(shù)額外成本。
[0041]附圖標(biāo)記列表
[0042]I 板件
[0043]2承載框架
[0044]3 板件
[0045]4加厚結(jié)構(gòu)
[0046]5 板件
[0047]6加厚結(jié)構(gòu)
[0048]7 縱肋
【權(quán)利要求】
1.一種由板構(gòu)成的用于車(chē)輛尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)的一體式平面構(gòu)件，呈尤其在車(chē)輛的底部、側(cè)壁和頂部?jī)?nèi)的自承載部件形式，其特征在于，所述構(gòu)件只以由高強(qiáng)度金屬構(gòu)成的板件(3 ；5)形式構(gòu)成并且具有加工成形的梁結(jié)構(gòu)尤其是縱梁和橫梁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于，制造所述板件(3；5)的板由高強(qiáng)度鋼構(gòu)成，尤其是由硼鋼或可塑性變形的高強(qiáng)鋼例如FeMn鋼、FeAl鋼或不銹鋼構(gòu)成。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的構(gòu)件，其特征在于，制造所述板件(3；5)的板具有(0.7毫米的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于，制造所述板件(3;5)的板由高強(qiáng)度鋁合金構(gòu)成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的構(gòu)件，其特征在于，所述板件(3;5)在其承載很高的區(qū)域內(nèi)具有加固機(jī)構(gòu)和/或加強(qiáng)機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的構(gòu)件，其特征在于，所述板件(3;5)具有加厚結(jié)構(gòu)(4;6)，作為在其承載很高的區(qū)域內(nèi)的加固機(jī)構(gòu)或加強(qiáng)機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的構(gòu)件，其特征在于，設(shè)置被焊接、壓制或疊軋到所述板件(3；5)上的加強(qiáng)層，作為加厚結(jié)構(gòu)(4 ;6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的構(gòu)件，其特征在于，所述板件的加厚結(jié)構(gòu)通過(guò)使用柔性軋制的薄板坯(“連續(xù)變截面輥軋板”)來(lái)獲得，所述薄板坯的厚度變化和或許強(qiáng)度變化是通過(guò)改變輥縫來(lái)獲得的。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的構(gòu)件，其特征在于，所述板件的加強(qiáng)通過(guò)例如借助熱處理的局部硬化來(lái)獲得。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的板件，其特征在于，在所述板件(5)的縱向和/或橫向上的U形槽和和/或肋被形成到所述板中，作為所述板件(3 ；5)中的梁結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的板件，其特征在于，所述梁結(jié)構(gòu)至少局部用閉合板來(lái)封閉。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的板件，其特征在于，所述梁結(jié)構(gòu)配設(shè)有加強(qiáng)手段例如結(jié)構(gòu)泡沫材料或塑料件。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的板件，其特征在于，所述板件(3;5)設(shè)置用于車(chē)輛底板部，尤其作為后底板或前底板或者廂壁板。
14.一種將根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的板件用在各車(chē)輛變型中的用途，其特征在于，通過(guò)使加強(qiáng)機(jī)構(gòu)、加固機(jī)構(gòu)、閉合板、結(jié)構(gòu)泡沫材料和/或塑料襯件適應(yīng)不同車(chē)輛變型的要求，實(shí)現(xiàn)了匹配于車(chē)輛變型的不同強(qiáng)度。
【文檔編號(hào)】B62D29/00GK103906676SQ201280052308
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月22日
【發(fā)明者】霍斯特·赫里伯特·蘭奇拉斯, 朱爾真·韋斯曼, 奧馬·古阿蒂 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司