CN103906676A - 用于车辆的一体式板状金属构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由金属板构成的用于车辆尤其是机动车的一体式构件，呈主要在车辆的底部、侧壁和顶部内的自承载部件形式。本发明所解决的问题是，提供一种用于车辆的一体式自承载板状金属构件，其可容易制造，具有高强度并且构成相对轻型的结构。为实现此目的，所述构件只以由高强度金属优选是硼钢构成的金属板件（3）形式构成，其中，所述金属板件（3）在其承载很高的区域内具有加固机构和/或加强机构或者加厚结构（4）。

Description

用于车辆的一体式板状金属构件
使用说明书
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的、用于车辆且尤其是机动车的由板构成的一体式构件，呈主要在车辆的底部、侧壁部和顶部中的自承载件形式。
在常见的机动车中，板状构件尤其在以大面积部件形式构成时借助导轨或纵梁或横梁来加强，以提供自承载结构。
例如由美国专利US5,102,187A公开了一种用于机动车的车底结构，其由前板件和后板件组成。这些板件配设有呈附接梁形式的多个加强件，所述附接梁与板体焊接在一起。由此出现自承载构件，其能形成机动车的车底。
类似的结构也由EP1 525 132B1所公开，在这里，底板利用纵梁和侧加腹板来加强。
由美国专利US7,111,900B2公开了一种一体制造的板状构件，其也能担负承载功能。但该构件的结构非常复杂并且具有非常弯曲的部段，所述部段有时还具有侧凹部并且很难制造。
因而，本发明任务在于，提供一种用于机动车的一体式自承载板状构件，其能简单制造，具有高强度并且形成相对轻型的结构。
根据本发明，将如此完成该任务，即，所述构件只以由高强度金属构成的板件形式构成，所述板件在其承载很高的区域具有加固机构和/或加强机构。
据此，本发明结构的主要特征在于高强度板材具有几何性的刚性。由此可以加工壁厚相对小的大面积板件，所述板件比已知构件轻许多并且还至少具有相同的刚性。
通过本发明，可以将多条载荷路径整合至唯一的大面积构件中。这允许通过在撞车事故中以面形式传入载荷而不是在传统结构形式中局部传入力来获得更均匀的载荷分布。
用于制造所述构件的板最好由高强度钢如硼钢制造。在机动车技术领域中所要求的形状复杂的构件最好能够由热成形硼钢制造，以使构件获得很高的强度。优点是显著的重量减轻和零部件减少，由此尤其能降低制造成本。
可以买到的所用的硼钢板可达到0.7毫米厚，或甚至更薄。
或者还可行的是，用于制造构件的板由高强度铝合金来制造。这种板件能被热变形和压制硬化。
在特殊情况下重要的是，用于制造该构件的板应该是能良好地冷成形的。对于此目的，该板例如可以由可塑性变形的高强钢例如FeMn钢或FeAl钢或不锈钢制造。
根据本发明的一体式构件的一个特别有利的实施方式在于，所述板件具有加厚结构，作为在其承载很高的区域内的加固机构或加强机构。例如利用“补焊技术(Patch-Weld-Technologie)”形成的这种局部加厚在采用热成形工艺时是可行的。此时，在成形前的“柔软”状态下将小块平板焊接到例如由硼钢构成的平整基板(例如通过激光焊或点焊)，小块平板随后连同基板被加热到约950℃并且随后被热成形和硬化。通过所获得的加厚结构，可根据当前的结构要求来准确调整结构特性。
可以规定由高强度材料构成的也被焊接到板件上的加强层，作为加固机构或加强机构。但是，利用厚度分布灵活的薄板坯（连续变截面辊轧板“TailorRolled Blanks”）也是很合适的，其中该厚度曲线和或许还有强度曲线通过改变辊缝来获得。
或者，也可以设置被压制或叠轧到板件上的由高强度材料构成的加强层，作为加厚结构。
在另一实施方式中，设置就形状而言被成形到板件中的加固部，作为加固机构或加强机构。
所述板件的加固机构也能通过例如借助热处理的局部硬化来获得。该工艺也能被有目的地用于适应不同车辆变型的要求。
所述加固区域能以在板件的横向和/或纵向上的U形槽和/或肋的形式被加工成形到该板中。
为了获得最佳刚性，所述U形槽和/或肋能具有闭合板。
通过使用具有不同厚度和/或强度的闭合板，可以实现适应于不同车辆变型的载荷要求。这是非常有利的，因为允许制造出用于不同车辆变型的统一底板并且随后在加工过程中实现适应不同载荷要求。
为了获得最佳刚性，所述U形槽也用结构泡沫材料和/或塑料件来加强。该加强也能被用于适应不同车辆变型的载荷要求。
通过相应布置该加固板，该板状构件的结构是很多样化的。只要需要，则也可以在构件中设置非常易弯的部分。
根据本发明的一体式板状构件可以在机动车结构中被用于车辆的不同区域。底板可被视为主要应用区域，因而实现了特别有利的载荷路径的整合。但也可行的是，该构件被用在机动车车身的侧壁和车顶部内或者端壁区内。
在将本发明的构件用作底板时，可以如此选择该板的加固机构和/或加强机构或者说加厚结构，即，可由其担负起纵梁和/或横梁的功能。
当在车底部使用该构件时，该板件可以在纵向和/或横向上至少被分为两部分，例如一个前底板和一个后底板。与常规解决方案相比明显减轻了重量。
在附图中以后底板件为例示出了本发明，其中：
图1是后底板件的常规结构；
图2a、2b示出了用于制造后底板件的具有所设加厚结构的薄板坯和根据本发明的变形后的后底板件；
图3a、3b示出了用于制造另一后底板件的具有所设加厚结构的薄板坯和根据本发明的变形后的另一后底板件。
图1示出了用于机动车的后底板件的常规结构。该底板件由相应切断的板件1构成，该板件在几何形状方面被变形成具有其全部功能件和连接部的所需形状。板件1随后与承载框架2组合，该承载框架被装设到制造出的板件下方。
图2a示出了本发明的第一实施例。为了制造机动车的后底板件，首先裁切板件3的外轮廓。板件3最好由例如0.7毫米或0.65毫米厚的极薄壁的硼钢构成。在最初还是平面状的板件3上加设局部加厚结构4，例如通过补焊技术。此时，在成形前的“柔软”状态下将小块平板作为加厚结构焊接到平面的硼钢基板上，适当地通过激光焊或点焊或者压制。
图2a示出了板件3的在进一步成形后获得的最终形状。为此，加厚结构4在炉内连同板件3被加热到950℃并且随后被成形和硬化。通过所加设的加厚结构4，可以准确根据当前的结构要求来调整待制造构件的结构特性。
所获得的结构类似于传统的后底板结构中的纵梁和横梁的如图1所示的结构形式。但现在整个后底板结构有利地由板件3本身形成，在此不需要如图1所公开的单独的承载框架2，这是因为其特性直接被一体形成到板件3中。
相同的原理当然也适用于该板件被用作前底板件，其必须吸收正面碰撞以及侧面碰撞。
如图3a所示的板件5实施例对应于图2a的板件3的准备：在平面板件5上加设加厚结构6，其通过激光焊或点焊被固定在板件5上。在此情况下，该板件又由硼钢构成，但或者也可由例如易变形的FeMn钢构成。
图3b示出了板件5，其在具有加厚结构6之后又经受热处理，形状变形和硬化。该结构还是自承载式的并且不需要附加承载框架就行了。该结构的特点是具有被有规则加入结构中的纵肋7并由此在追尾时具有良好的能量吸收性能。
在该构件被用作后底板件的情况下得到了全新的能量吸收机理，其与带有纵梁的常规结构相比要有效许多。载荷在撞车时不是局部而是以面方式被传入，由此获得更均匀的载荷分布。
上述的新结构解决方案能利用传统的拼接技术被整合到车辆结构中。不需要付出加工技术额外成本。
附图标记列表
1板件
2承载框架
3板件
4加厚结构
5板件
6加厚结构
7纵肋

Claims (14)

1.一种由板构成的用于车辆尤其是机动车的一体式平面构件，呈尤其在车辆的底部、侧壁和顶部内的自承载部件形式，其特征在于，所述构件只以由高强度金属构成的板件（3；5）形式构成并且具有加工成形的梁结构尤其是纵梁和横梁。
2.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，制造所述板件（3；5）的板由高强度钢构成，尤其是由硼钢或可塑性变形的高强钢例如FeMn钢、FeAl钢或不锈钢构成。
3.根据前述权利要求之一所述的构件，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.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，制造所述板件（3；5）的板由高强度铝合金构成。
5.根据前述权利要求之一所述的构件，其特征在于，所述板件（3；5）在其承载很高的区域内具有加固机构和/或加强机构。
6.根据权利要求5所述的构件，其特征在于，所述板件（3；5）具有加厚结构（4；6），作为在其承载很高的区域内的加固机构或加强机构。
7.根据权利要求6所述的构件，其特征在于，设置被焊接、压制或叠轧到所述板件（3；5）上的加强层，作为加厚结构（4；6）。
8.根据权利要求6所述的构件，其特征在于，所述板件的加厚结构通过使用柔性轧制的薄板坯（“连续变截面辊轧板”）来获得，所述薄板坯的厚度变化和或许强度变化是通过改变辊缝来获得的。
9.根据权利要求5所述的构件，其特征在于，所述板件的加强通过例如借助热处理的局部硬化来获得。
10.根据前述权利要求之一所述的板件，其特征在于，在所述板件（5）的纵向和/或横向上的U形槽和和/或肋被形成到所述板中，作为所述板件（3；5）中的梁结构。
11.根据前述权利要求之一所述的板件，其特征在于，所述梁结构至少局部用闭合板来封闭。
12.根据前述权利要求之一所述的板件，其特征在于，所述梁结构配设有加强手段例如结构泡沫材料或塑料件。
13.根据前述权利要求之一所述的板件，其特征在于，所述板件（3；5）设置用于车辆底板部，尤其作为后底板或前底板或者厢壁板。
14.一种将根据前述权利要求之一所述的板件用在各车辆变型中的用途，其特征在于，通过使加强机构、加固机构、闭合板、结构泡沫材料和/或塑料衬件适应不同车辆变型的要求，实现了匹配于车辆变型的不同强度。
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