CN104554098A - 用于车辆的管状后梁组件及其制造方法 - Google Patents

用于车辆的管状后梁组件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的管状后梁组件和制造该管状后梁组件的方法。该管状后梁组件可以包括多个主构件，其中每一个通过冷轧和热冲压成形。所述多个主构件可联接以形成垂直堆叠结构，平坦部分以表面接触方式联接。或者所述管状后梁组件可以包括直接联接形成垂直堆叠结构的主构件和至少一个支承构件。

Description

用于车辆的管状后梁组件及其制造方法
技术领域
本发明总体上涉及一种用于车辆的管状后梁组件及其制造方法，更具体地，涉及这样一种用于车辆的管状后梁组件及其制造方法：其中多个管状后梁通过表面接触方式以垂直堆叠结构联接。
背景技术
为了在发生碰撞时保护车身和乘客，后梁组件安装在车辆的前部和后部。
图1示出管状后梁组件的例子。传统的管状后梁组件1具有这样的结构：具有圆形横截面的上梁1a和下梁1b在垂直方向间隔安装，上梁1a和下梁1b的中间部分使用联接托架1c联接，并且用于联接到侧部构件2的支柱3或碰撞箱联接到上梁1a和下梁1b的两端。
如上所述构造的管状后梁组件1相比一般的集成后梁具有减轻重量和降低成本的效果。特别地，上梁1a和下梁1b每个都可以消散和吸收碰撞能量。从而，一个优点在于碰撞性能的可以更有效地满足。
然而，如上所述的传统的管状后梁组件1的结构中，上梁1a和下梁1b彼此分离，并且彼此分离的上梁1a和下梁1b通过联接托架1c联接。因此，在传统的管状后梁组件1中，上梁1a和下梁1b的联接强度不足。在车辆发生碰撞的情况下，上梁1a和1b下梁被碰撞能量垂直拓宽的可能性较大。在这种情况下，传统的管状后梁组件1不能有效地应对碰撞。因此，车身遭受严重破坏，并且乘客可能严重受伤。
此外，传统管状后梁组件1的上梁1a和下梁1b通过压制或挤压一般是钢质的管来制造。如上所述制造的上梁1a和下梁1b的一个缺点在于，由于构造厚，所以它们比较重，特别地，由于强度弱因而难以满足足够的碰撞性能。
在此背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且不应该视为承认或以任何形式暗示这些信息构成了本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
因此，本发明针对发生在现有技术中的上述问题和/或其他问题而做出，并且本发明的目的在于提供这样一种用于车辆的管状后梁组件，其中多个管状后梁以表面接触方式联接形成垂直堆叠结构，从而使得联接强度和弯曲刚性可以通过垂直堆叠结构和所述表面接触方式显著提高，并且可以确保足够的碰撞强度以进一步提高保护车身和乘客的能力。
此外，本发明的目的是使用厚度减小的钢管，通过冷轧和热冲压以减轻重量并增加刚度，作为用于管状后梁组件的材料。
本发明的各个方面提供用于车辆的管状后梁组件，其包括：多个主后梁，其中每一个主后梁被制成管状并且包括至少一个平坦部分，其中所述多个主后梁联接形成垂直堆叠结构，相邻主后梁的平坦部分以表面接触方式联接。
在此，所述管状后梁组件可以进一步包括：一对碰撞盒，其前端联接到主后梁两端的主后梁后表面并且其后端联接到车身构件，其中碰撞盒前端的垂直面联接到所述多个主后梁的每一个。
进一步地，所述管状后梁组件可以包括拖钩，其一端可拆卸地联接到与碰撞盒联接的至少一个主后梁。多个主后梁的一个或每个可形成为具有大致四边形的横截面，以确保刚性。所述相邻主后梁的平坦部分通过焊接彼此联接。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于车辆的管状后梁组件，其包括：支承后梁，其形成为具有C形横截面、有在纵向方向上延伸的开口；主后梁，其被制成横截面大致为四边形的管状，并且其一部分***支承后梁的开口以关闭支承后梁的开口，并且与支承后梁形成垂直堆叠结构。
在此，所述主后梁与支承后梁可以联接成使得主后梁的上部和下部中只有一个***支承后梁的开口。
进一步地，所述管状后梁组件可以包括一对支承后梁，一个设置在主后梁上并且一个设置在主后梁下，并且主后梁和支承后梁联接成使得主后梁的上部和下部***支承后梁的开口。
根据本发明的又一个方面，提供一种制造用于车辆的管状后梁组件的方法，其包括：冷轧和热冲压管状碳质材料以形成至少两个主后梁，每个主后梁包括至少一个在纵向延伸的平坦部分，以及将所述至少两个主后梁联接以形成垂直堆叠结构，相邻主后梁的平坦部分以表面接触方式联接。
在此，所述至少两个主后梁的一个或每个可以形成为具有大致四边形的横截面，以确保刚性。进一步地，相邻的管状后梁的平坦部分可以通过电弧焊以表面接触方式联接。
根据本发明的再一个方面，提供一种制造用于车辆的管状后梁组件的方法，其包括：冷轧和热冲压碳质材料以形成至少一个支承后梁，该支承后梁具有C形横截面，有在纵向延伸的开口，冷轧和热冲压管状碳质材料以形成至少一个主后梁，该主后梁具有大致四边形的横截面，以及将所述至少一个支承后梁和至少一个主后梁联接以形成垂直堆叠结构。
在此，将所述支承后梁和主后梁联接的步骤可以包括将主后梁的一部分***到支承后梁的开口，以及将支承后梁的两端与主后梁的重叠部分通过电弧焊联接。
进一步地，所述至少一个支承后梁和所述至少一个主后梁可以以堆叠方式联接。此外，所述至少一个支承后梁可以包括设置在主后梁的上面和下面并且与主后梁以堆叠方式联接的两个支承后梁。
根据本发明，通过冷轧和热冲压形成的主构件、或主构件及至少一个支承构件以垂直堆叠的方式直接联接，或以垂直堆叠的方式利用以表面接触方式联接的其平坦部分联接。从而，制造的管状后梁组件有可以显著提高刚性及可以保证足够的碰撞强度的效果。保护车身和乘客的能力可以进一步提高，并且所述管状后梁组件的重量可以减小。
本发明的方法和装置具有将从附图中显而易见或在附图中更详细地阐述的其他特征和优点，附图与下面的具体实施方式一起用于解释本发明的原理。
附图说明
图1是用于描述传统的用于车辆的管状后梁组件的视图。
图2是根据本发明的示例性的用于车辆的管状后梁组件的透视图。
图3是根据本发明的沿图2的管状后梁组件的I-I线截取的横截面图。
图4是示出由图3变化的横截面图。
图5和图6是根据本发明的另一个示例性的管状后梁组件的横截面图。
图7和图8是用于描述根据本发明的制造管状后梁组件的示例性方法的视图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例，其实例在附图中示出并在以下描述。虽然本发明将结合示例性实施例来描述，应该理解，本说明书不倾向于将本发明限制为所述示例性实施例。相反，本发明旨在不仅覆盖所述示例性实施例，而且覆盖如权利要求所定义的包括在本发明的精神和范围之内的各种替代、修改、等同物及其他实施例。
如图2至图4所示，根据本发明各种实施例的用于车辆的管状后梁组件10包括多个主后梁11，其中每个主后梁11形成管状，并包括至少一个平坦部分11a。主后梁11利用以表面接触方式联接的平坦部分11a以垂直堆叠结构联接。
换句话说，根据本发明的管状后梁组件10具有这样的结构：其中形成为具有四边形横截面或大致四边形横截面的所述多个主后梁11利用以表面接触方式联接的平坦部分11a垂直堆叠，并且平坦部分11a彼此例如通过电弧焊整体联接。
在此，主后梁11形成四边形的横截面，从而能够确保足够的联接强度。这种结构的一个优点在于保护车身和乘客的能力可进一步改善。
例如，主后梁11可以由具有真圆横截面结构的管状梁形成。然而，真圆横截面结构具有一个缺点，即相比四边形的横截面结构其容易变形。出于这个原因，本发明的主后梁11采用四边形横截面结构而不是真圆横截面结构作为基本横截面结构，从而能够确保良好的刚性。
当形成为具有四边形横截面的主后梁11的平坦部分11a以表面接触方式联接时，中间的横向截面厚度T1增加。由此，管状后梁组件10的弯曲刚性可以显著地增加，从而碰撞性能可以得到改善。
此外，如在本发明的各种实施例中，当多个主后梁11通过表面接触方式以垂直堆叠结构联接时，发生车辆碰撞时传统的主后梁11垂直拓宽的缺点可以消除。因此，保护车身和乘客的能力可进一步改善。
根据本发明的各种实施例的用于车辆的管状后梁组件10可具有如图3所示其中两个主后梁11通过表面接触方式以垂直堆叠结构联接或如果需要时如图4所示三个主后梁11通过表面接触方式以垂直堆叠结构联接的结构。
图4的结构相比于图3的结构可以相对较重，但其保护车身和乘客的能力可以因相对提高的联接强度而进一步提高。因此，图4的结构适用于将重点放在安全的车辆。
在另一方面，根据本发明的管状后梁组件10进一步包括一对碰撞箱12，其前端联接到主后梁11两端的后表面并且其后端联接到车身构件，并且其中所述前端的垂直面完全联接到以垂直堆叠结构联接的多个主后梁11。
如上所述，当碰撞盒12联接到所有以垂直堆叠结构联接的的主后梁11时，碰撞盒12的联接强度可以显著地提高，并且因此减震性能可进一步改善。
此外，根据本发明各种实施例的用于车辆的管状后梁组件10进一步包括拖钩13，其一端可拆卸地联接到与碰撞盒12联接的至少一个主后梁11，因此如上所述联接的拖钩13可以具有更稳定的联接力。
如图5和图6所示，根据本发明各种其他实施例的用于车辆的管状后梁组件10包括至少一个具有C形横截面的支承后梁14和主后梁11，支承后梁14的一侧在纵向方向打开，主后梁11被制成横截面为四边形的管状，并且其中一部分***到支承后梁14的开口以便关闭支承后梁14的开口并且与支承后梁14形成垂直堆叠结构。
换句话说，管状后梁组件10具有这样的结构：其中形成为具有四边形的横截面的主后梁11与形成为具有其中一侧打开的C形横截面的支承后梁14垂直堆叠，并且彼此通过电弧焊整体联接。
相比图3和图4的结构，图5和图6的结构在联接强度上可以相对较弱，但它们的重量可以相对减小。因此，图5和图6的结构主要适合于大众化的车辆或重量轻的车辆。
在另一方面，根据本发明的用于车辆的管状后梁组件10可具有如图5所示的结构，其中一个主后梁11和一个支承后梁14联接，使得主后梁11的上部和下部中只有一个***支承后梁14的开口，或者可具有如图6所示的结构，其中主后梁11和两个支承后梁14联接，使得支承后梁14分别设置在主后梁11之上和之下。
与图5的结构相比较，图6的结构可以更重，但保护车辆和乘客的能力更好。
在下文中，对根据本发明的制造管状后梁组件的方法将进行说明。
在根据本发明的各种实施例的制造方法中，多个主后梁11以堆叠的方式彼此联接，如在图3、图4和7中所示。该制造方法包括：冷轧和热冲压管状碳质材料21以形成主后梁11，其中在纵向方向提供至少一个平坦部分11a，并且以垂直堆叠结构联接所述主后梁11，使得平坦部分11a以表面接触方式联接。由此制得管状后梁组件10。
在此，当冷轧管状碳质材料21时，材料21的厚度减小约50％。因此，该管状后梁组件可以减小重量。
此外，当厚度通过冷轧减小的材料随后进行热冲压时，形成的主后梁11的抗张强度提高了约30％。
换句话说，通过冷轧和热冲压形成的主后梁11比通过一般的挤压或滚轧成形形成的后梁更薄且更强。因此，保护车身和乘客的能力可进一步改善。
在此，主后梁11优选形成为具有四边形横截面或大致四边形横截面以便确保刚性。可以理解，根据本发明，其他横截面几何形状也可以使用。主后梁11的平坦部分11a通过电弧焊以表面接触方式联接。
电弧焊的一个优点在于，它与制造后梁组件时通常使用的点焊相比具有更短的焊接时间，并可以提高生产率。
在根据本发明的各种其他实施例的制造方法中，主后梁11和支承后梁14以堆叠的方式彼此联接，如图5、图6和图8所示。该制造方法包括：冷轧和热冲压碳质材料31，以形成至少一个具有C形横截面的支承后梁14，支承后梁14的一侧在纵向方向打开，冷轧和热冲压管状碳质材料21，以形成具有四边形横截面的主后梁11，并且以垂直堆叠结构联接所述支承后梁14和主后梁11。由此制得管状后梁组件10。
在此，用于形成支承后梁14的碳质材料31优选地是具有平板状而非管状的材料。然而，该形状并不限于板状。
当制造管状后梁组件10时，主后梁11的一部分***到所述支承后梁14的开口，然后支承后梁14的两个端部与主后梁11的重叠部分例如通过电弧焊联接。
此外，管状后梁组件10可以制成使得一个支承后梁14和一个主后梁以如图5所示的堆叠方式联接，或者使得支承后梁14以如图6所示的堆叠方式联接在主后梁11之上和之下。
如上所述，根据本发明的各种实施例的管状后梁组件10具有这样的结构：其中多个主后梁11以垂直堆叠结构用通过表面接触方式联接的平坦部分联接，或者主后梁11和支承后梁14以垂直堆叠的方式直接联接。由此，管状后梁组件10的物理特性(基于联接部分的表面相接触方式的联接强度和弯曲刚性)显著提高。这样，一个优点在于可以确保足够的碰撞强度，并且保护车辆和乘客的能力可以得到提高。
此外，根据本发明的管状后梁组件10通过冷轧和热冲压后梁的材料制造。因此，一个优点在于管状后梁组件10可以减轻重量，并且可以显著提高联接强度。
为在权利要求中方便解释和准确定义，术语“上”、“下”等用于参考附图所示的特征的位置来描述示例性实施例的特征。
为示例和描述的目的，已经呈现本发明的具体示例性实施例的前述说明。其不倾向于穷尽本发明或将本发明限制为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，可做许多修改和变化。选择和描述所述示例性实施例是为解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施例以及其各种替换和修改。本发明的范围应由权利要求及其等同物来限定。

Claims (15)

1.一种用于车辆的管状后梁组件，其特征在于，包括：
多个主后梁，其中每一个主后梁被制成管状并且包括至少一个平坦部分，其中所述多个主后梁联接形成垂直堆叠结构，相邻主后梁的平坦部分以表面接触方式联接。
2.根据权利要求1所述的管状后梁组件，其特征在于，还包括：
一对碰撞盒，其前端联接到所述主后梁两端的主后梁后表面并且其后端联接到车身构件，其中所述碰撞盒前端的垂直面联接到所述多个主后梁的每一个。
3.根据权利要求2所述的管状后梁组件，其特征在于，还包括：
拖钩，其一端可拆卸地联接到与所述碰撞盒联接的所述主后梁中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的管状后梁组件，其特征在于，所述多个主后梁的一个或每个形成为具有大致四边形的横截面，以确保刚性。
5.根据权利要求1所述的管状后梁组件，其特征在于，相邻主后梁的平坦部分通过焊接彼此联接。
6.根据权利要求1所述的管状后梁组件，其特征在于，还包括：支承后梁，其形成为具有C形横截面、有在纵向延伸的开口；并且其中所述主后梁被制成横截面大致为四边形的管状，并且所述主后梁的一部分***所述支承后梁的开口以关闭所述支承后梁的开口，并与所述支承后梁一起形成垂直堆叠结构。
7.根据权利要求6所述的管状后梁组件，其特征在于，所述主后梁与所述支承后梁联接成使得所述主后梁的上部和下部中只有一个***所述支承后梁的开口。
8.根据权利要求6所述的管状后梁组件，其特征在于，所述管状后梁组件包括一对支承后梁，其中一个设置在所述主后梁上并且一个设置在所述主后梁下；并且
所述主后梁与所述支承后梁联接成使得所述主后梁的上部和下部***所述支承后梁的开口。
9.一种制造用于车辆的管状后梁组件的方法，其特征在于，该方法包括：
冷轧和热冲压管状碳质材料以形成至少两个主后梁，每个所述主后梁包括至少一个在纵向延伸的平坦部分；以及
将所述至少两个主后梁联接以形成垂直堆叠结构，相邻主后梁的所述平坦部分以表面接触方式联接。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少两个主后梁的一个或每个形成为具有大致四边形的横截面，以确保刚性。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，相邻的管状后梁的平坦部分通过电弧焊以表面接触方式联接。
12.一种制造用于车辆的管状后梁组件的方法，其特征在于，该方法包括：
冷轧和热冲压碳质材料以形成至少一个支承后梁，该支承后梁具有C形横截面，有在纵向延伸的开口；
冷轧和热冲压管状碳质材料以形成至少一个主后梁，该主后梁具有大致四边形的横截面；以及
将所述至少一个支承后梁和所述至少一个主后梁联接以形成垂直堆叠结构。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述支承后梁和所述主后梁联接的步骤包括：
将所述主后梁的一部分***到所述支承后梁的开口，以及
将所述支承后梁的两端与所述主后梁的重叠部分通过电弧焊联接。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一个支承后梁和所述至少一个主后梁以堆叠方式联接。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一个支承后梁包括设置在主后梁的上面和下面并且与所述主后梁以堆叠方式联接的两个支承后梁。
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