CN111483525A - 车辆结构及用于加强车辆钢板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车辆结构及用于加强车辆钢板的方法。车辆结构中的硬化部分具有围绕底壁后部在车辆上下方向上的下表面侧的几乎半球状,所述下表面侧用作曲率的中心。当形成所述硬化部分时,在所述硬化部分中产生的拉伸应力的方向为所述曲率的所述中心用作中心侧的放射方向。因此,抑制将硬化部分内的特定部分沿正交于所述底壁后部的所述厚度方向的方向拉开的沿彼此相反的方向的拉伸应力的产生。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于车身的车辆结构,并且涉及一种用于加强车辆钢板的方法。
背景技术
在日本未审查专利申请公开第6-172845号(JP 6-172845 A)中,钢板被部分地加热并且再固化。因此,被加热部分变为比其余部分硬的硬化部分,并且因此改进了钢板的抗拉强度。在JP 6-172845 A中,硬化部分沿钢板的厚度方向穿过钢板。这意味着,在该结构中,钢板被部分地加热并且熔融,以便被贯穿。因此,当钢板的被加热和熔融部分再固化从而形成硬化部分时,在硬化部分中产生拉伸应力,所述拉伸应力将硬化部分从硬化部分在正交于钢板的厚度方向的方向上的大致中心沿正交于钢板的厚度方向的方向拉开。因此,硬化部分可能在抵抗输入至钢板的外力方面变弱。
发明内容
考虑到以上事实,本发明的目标在于获得一种能够抑制硬化部分在抵抗输入负荷方面变弱的车辆结构,以及获得一种用于加强车辆钢板的方法。
根据第一方案的车辆结构包括基材部分和硬化部分。所述基材部分由钢板形成为板状。所述硬化部分随着所述基材部分的一部分从所述基材部分在厚度方向上的第一侧的表面直至所述基材部分在所述厚度方向上的中间部被加热和熔融,并且随后被冷却和固化而形成。所述硬化部分与所述基材部分之间的边界具有弯曲状,所述弯曲状围绕所述基材部分在所述厚度方向上的所述第一侧形成,所述基材部分的所述第一侧用作曲率的中心。所述硬化部分比所述基材部分硬。
通过根据第一方案的车辆结构,由于基材部分的一部分被加热和熔融,并且随后被冷却和固化,所以形成了比基材部分硬的硬化部分。当形成硬化部分时,抑制了在硬化部分中和在其附近的变形等,并且因此能够在负荷输入至车辆结构时控制车辆结构的变形。
在此,硬化部分随着基材部分的一部分在基材部分在厚度方向上的第一侧的表面与基材部分在厚度方向上的中间部之间被加热和熔融并且随后被冷却和固化而形成,并且硬化部分与基材部分之间的边界(硬化部分的形状)为围绕基材部分在厚度方向上的第一侧形成的弯曲状,所述第一侧用作曲率的中心。因此,在硬化部分中,在基材部分在基材部分的厚度方向上的第一侧的表面上产生围绕硬化部分的曲率的中心侧朝向半径方向的外侧的拉伸应力。因此,能够抑制沿彼此相反的方向的拉伸应力的产生,尤其是能够抑制将硬化部分内的特定部分沿正交于基材部分的厚度方向的方向拉开的沿彼此相反的方向的拉伸应力的产生。因此,当负荷输入至车辆结构时,能够抑制硬化部分中的裂缝等的产生。
根据第二方案的车辆结构为在第一方案中描述的车辆结构,其中,当从所述基材部分的所述厚度方向侧观看所述硬化部分时,所述硬化部分的直径尺寸至少为所述硬化部分在所述基材部分的所述厚度方向上的最大尺寸的两倍大。
在根据第二方案的车辆结构中,当硬化部分的直径尺寸在从基材部分的厚度方向侧观看硬化部分时为硬化部分在基材部分的厚度方向上的最大尺寸的两倍大时,则硬化部分与基材部分之间的边界(硬化部分的形状)的曲率的中心位于基材部分在基材部分的厚度方向上的第一侧的表面上。因此,在围绕曲率的中心朝向径向的内侧的方向中,正交于基材部分的厚度方向的方向仅存在于基材部分在厚度方向上的第一侧的表面上。
而且,当硬化部分的直径尺寸在从基材部分的厚度方向侧观看硬化部分时为硬化部分在基材部分的厚度方向上的最大尺寸的两倍以上大时,硬化部分与基材部分之间的边界(硬化部分的形状)的曲率的中心远离基材部分在厚度方向上的第一侧的表面而靠近基材部分在厚度方向上的第一侧定位。因此,在围绕曲率的中心朝向径向的内侧的方向中,正交于基材部分的厚度方向的方向相对于基材部分在厚度方向上的第一侧的表面仅存在于基材部分在厚度方向上的第一侧。
因此,通过所述车辆结构,在硬化部分的内侧能够抑制沿彼此相反的方向的拉伸应力的产生。
根据第三方案的车辆结构为在第一方案或第二方案中描述的车辆结构,其中,包括三个硬化部分。所述三个硬化部分沿正交于所述基材部分的所述厚度方向的方向彼此相邻。而且,当所述硬化部分的中心彼此连接时形成的形状在从所述基材部分的所述厚度方向侧观察时为几乎等边三角形。
根据第三方案的车辆结构包括沿正交于基材部分的厚度方向的方向彼此相邻的三个硬化部分。在此,当三个硬化部分的中心彼此连接时形成的形状为几乎等边三角形。因此,在如上所述布置的硬化部分中,能够减小三个硬化部分之间的间隔。
根据第四方案的车辆结构为在第三方案中描述的车辆结构,其中,当从所述基材部分在所述厚度方向上的所述第一侧观看所述硬化部分时,所述硬化部分以交错的样式布置。彼此相邻的所述硬化部分的所述中心之间的间隔p与每个所述硬化部分的直径尺寸d之间的关系满足如下式(1)。
在根据第四方案的车辆结构中,当从基材部分在厚度方向上的第一侧观看硬化部分时,硬化部分以交错的样式布置。而且,彼此相邻的硬化部分的中心之间的间隔p与彼此相邻的硬化部分中的每个的直径尺寸d之间的关系满足如下式(1)。
因此,从正交于基材部分的厚度方向的方向观察时,硬化部分彼此重叠。
根据第五方案的车辆结构为在第一方案至第四方案任一项中描述的车辆结构,其中,所述硬化部分分别形成在所述基材部分在所述厚度方向上的表面侧和背面侧。
在根据第五方案的车辆结构中,硬化部分分别形成在基材部分在厚度方向上的表面侧和背面侧。因此,由于硬化部分形成在基材部分在厚度方向上的表面侧而在车辆结构中产生的应变以及由于硬化部分形成在基材部分在厚度方向上的背面侧而在车辆结构中产生的应变,相互作用以便彼此抵消。
根据第六方案的车辆结构为在第五方案中描述的车辆结构,其中,所述硬化部分在所述表面侧以给定的间隔布置为直线状。所述背面侧的所述硬化部分布置于在所述表面侧彼此相邻的所述硬化部分之间。而且,所述表面侧的每个所述硬化部分与所述背面侧的每个所述硬化部分在沿所述表面侧的所述硬化部分的排列方向观察时彼此重叠。
在根据第六方案的车辆结构中,硬化部分在基材部分在厚度方向上的表面侧以给定的间隔布置为直线状,并且基材部分在厚度方向上的背面侧的硬化部分布置于在表面侧彼此相邻的硬化部分之间。此外,基材部分在厚度方向上的表面侧的每个硬化部分与基材部分在厚度方向上的背面侧的每个硬化部分,在沿基材部分在厚度方向上的表面侧的硬化部分的排列方向观察时彼此重叠。因此,由于硬化部分形成在基材部分的表面侧而在车辆结构中产生的应变以及由于硬化部分形成在基材部分在厚度方向上的背面侧而在车辆结构中产生的应变,相互作用以便彼此抵消。
根据第七方案的用于加强车辆钢板的方法包括:从所述钢板在厚度方向上的第一侧以点状加热和熔融所述钢板,在所述钢板的熔融部分尚未到达所述钢板在所述厚度方向上的第二侧的表面的状态下,停止所述钢板的加热,以及冷却和硬化所述钢板的所述熔融部分,使得形成硬化部分,并且所述钢板中的所述熔融部分与没有熔融的基材部分之间的边界具有围绕所述钢板在所述厚度方向上的所述第一侧形成的弯曲状,所述第一侧用作曲率的中心。
在根据第七方案的用于加强车辆钢板的方法中,从钢板在厚度方向上的第一侧以点状对钢板进行加热和熔融。在钢板的熔融部分尚未到达钢板在厚度方向上的第二侧的表面的状态下,停止对钢板进行加热和熔融。因此,钢板的熔融部分与钢板中的没有熔融的基材部分之间的边界形成为以便具有围绕钢板在厚度方向上的第一侧形成的弯曲状,所述第一侧用作曲率的中心。而且,钢板的熔融部分在其被冷却和固化时再结晶。由于钢板的加热、熔融、冷却以及固化,所以形成了比基材部分硬的硬化部分。因此,抑制了在硬化部分中以及在硬化部分附近的变形等的产生,并且因此能够在负荷输入至车辆结构时控制车辆结构的变形。
当上述熔融部分被冷却和固化时,在熔融部分中围绕曲率的中心沿径向方向发生收缩。因此,在由于熔融部分的冷却和固化的结果而形成的硬化部分中,围绕曲率的中心侧朝向半径方向的外侧产生拉伸应力。因此,能够抑制沿彼此相反的方向的拉伸应力的产生,尤其是能够抑制将硬化部分内的特定部分沿正交于基材部分的厚度方向的方向拉开的沿彼此相反的方向的拉伸应力的产生。因此,当负荷输入至车辆结构时,能够抑制硬化部分中的裂缝等的产生。
如到目前为止所描述的,通过根据第一方案的车辆结构以及根据第七方案的用于加强车辆钢板的方法,能够抑制在硬化部分中产生沿彼此相反的方向的拉伸应力。因此,能够抑制硬化部分在抵抗输入负荷方面变弱。
通过根据第二方案的车辆结构,能够抑制在硬化部分的内侧产生沿彼此相反的方向的拉伸应力,并且因此能够有效地抑制硬化部分在抵抗输入负荷方面变弱。
通过根据第三方案的车辆结构,能够密集地布置硬化部分,并且因此能够有效地抑制在硬化部分中以及在硬化部分附近产生变形等。
通过根据第四方案的车辆结构,当从正交于基材部分的厚度方向的方向观察时,硬化部分彼此重叠。因此,能够抑制车辆结构在抵抗沿正交于基材部分的厚度方向的特定方向的负荷方面变弱。
通过根据第五方案的车辆结构,能够减小由硬化部分的形成引起的应变的影响。
通过根据第六方案的车辆结构,能够有效地减小由硬化部分的形成引起的应变的影响。
附图说明
将在下文中参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业方面的重要性,其中相同的附图标记表示相同的元件,并且其中:
图1为根据本发明的实施例的车辆结构沿图2中的线1-1剖切的放大剖视图,并且由附图中的虚线A示出的部分为由附图中的虚线B示出的部分的进一步放大的视图;
图2为根据本发明的实施例的车辆结构的热处理部的放大仰视图;
图3为从车辆下侧观看的根据本发明的实施例的车辆结构的立体图;以及
图4为由来自远程激光装置的激光束照射车辆结构的底壁后部的状态的视图。
具体实施方式
接下来,参照图1至图4描述本发明的实施例。在每个附图中,箭头“前”(FR)表示应用了根据实施例的车辆结构10的车辆的前侧(车辆前侧)。箭头“左”(LH)表示车辆宽度方向上的左侧,而箭头“上”(UP)表示车辆上侧。
实施例的构造
如图3所示,当对钢板(包括具有490MPa以上的抗拉强度的高张力钢板、具有980MPa以上的抗拉强度的超高张力钢板等)进行冲压时形成根据实施例的车辆结构10。车辆结构10的纵向方向几乎为车辆前后方向。
车辆结构10包括底壁12,而底壁12包括底壁前部14和底壁后部16。底壁前部14和底壁后部16中的每个具有板状,并且底壁前部14和底壁后部16中的每个的厚度方向几乎为车辆上下方向。底壁后部16沿车辆前后方向布置在底壁前部14之后,并且沿车辆上下方向布置在底壁前部之上。
底壁12包括底壁中间部18。底壁中间部18具有板状,并且底壁中间部18的厚度方向为相对于车辆上下方向沿车辆前后方向倾斜的方向。底壁中间部18在车辆前后方向上的前端与底壁前部14在车辆前后方向上的后端连接,并且底壁中间部18在车辆前后方向上的后端与底壁后部16在车辆前后方向上的前端连接。这意味着,作为整体,当沿车辆宽度方向观看时,底壁12具有在车辆前后方向的中间部处沿车辆上下方向弯曲为曲柄状的形状。
侧壁20分别设置在底壁12在车辆宽度方向上的两侧。车辆宽度方向上的左侧的侧壁20从底壁12在车辆宽度方向上的左端朝向相对于车辆上侧沿车辆宽度方向向左侧倾斜的方向延伸。而且,凸缘22从车辆宽度方向上的左侧的侧壁20的端部沿车辆宽度方向向左侧延伸,所述端部位于侧壁20与底壁12的相反侧。同时,车辆宽度方向上的右侧的侧壁20从底壁12在车辆宽度方向上的右端朝向相对于车辆上侧沿车辆宽度方向向右侧倾斜的方向延伸。而且,凸缘22从车辆宽度方向上的右侧的侧壁20的端部沿车辆宽度方向向右侧延伸,所述端部位于侧壁20与底壁12的相反侧。这意味着,车辆结构10的沿着正交于车辆结构10的纵向方向的方向剖切的截面形状具有朝向车辆上侧开口的帽子状。
车辆结构10的两个凸缘22例如通过焊接等接合至布置在车辆结构10的车辆上下方向上方的向车辆下侧开口的帽子状的另一个车辆结构的凸缘,或者接合至具有平板状的另一个车辆结构。在车辆结构10如上所述接合至另一个车辆结构的状态下,车辆结构10的沿着正交于车辆结构10的纵向方向的方向剖切的截面形状是闭合的。如上所述的车辆结构10例如为布置在车辆在车辆后侧的部分中的后构件在车辆前后方向上的后部。当车辆与应用了车辆结构10的车辆的车辆后侧碰撞时,负荷F从车辆结构10的车辆后侧输入至车辆结构10。
而且,如图3所示,前孔部24形成在车辆结构10的底壁12的底壁前部14中。前孔部24当沿车辆上下方向观看时具有几乎圆形的形状,并且穿过底壁前部14。并且,后孔部26形成在车辆结构10的底壁12的底壁后部16中。后孔部26当沿车辆上下方向观看时具有几乎圆形的形状,并且穿过底壁后部16。而且,如图3所示,多个凸条28形成在车辆结构10中。凸条28的纵向方向为车辆宽度方向,并且凸条28沿车辆前后方向以给定的间隔形成。每个凸条28形成为以便在车辆结构10的一个凸缘22在车辆宽度方向上的中间部与另一个凸缘22在车辆宽度方向上的中间部之间跨越侧壁20和底壁12二者而延伸。在车辆结构10的形成有凸条28的部分中,车辆结构10弯曲为朝向车辆下侧膨胀。因此,当例如负荷F从车辆后侧输入至车辆结构10时,在凸条28中引起车辆结构10的压缩变形。
而且,如图3所示,前孔部24形成在车辆结构10的底壁12的底壁前部14中。前孔部24当沿车辆上下方向观看时具有几乎圆形的形状,并且穿过底壁前部14。而且,后孔部26形成在车辆结构10的底壁12的底壁后部16中。后孔部26当沿车辆上下方向观看时具有几乎圆形的形状,并且穿过底壁后部16。后孔部26例如用作车辆结构10与其他构件的组装的参照。
而且,如图3所示,在底壁后部16中,热处理部30分别形成在后孔部26在车辆宽度方向上的两侧。如图2所示,热处理部30包括多个硬化部分32。从车辆上下方向上的下侧(例如,底壁后部16在厚度方向上的表面侧)观看的每个硬化部分32的外周形状,换言之,硬化部分32与底壁后部16的硬化部分32以外的基材部分34之间的边界的形状,为几乎圆形。当硬化部分32的形状在硬化部分32在底壁后部16的厚度方向上的视图中被看作为圆形时,硬化部分32的直径尺寸d大于底壁后部16的厚度尺寸,并且硬化部分32的直径尺寸d被设定为小于两倍的底壁后部16的厚度尺寸的数值。
并且,如图1所示,每个硬化部分32的截面形状为几乎半圆形。在当沿底壁后部16的厚度方向观看硬化部分32时硬化部分32的几乎中央处沿着正交于底壁后部16的厚度方向的方向剖切每个硬化部分32的截面。换言之,硬化部分32的截面形状为硬化部分32与基材部分34之间的边界的形状。硬化部分32的截面形状的曲率的中心位于底壁后部16在车辆上下方向上的下表面侧。而且,当沿底壁后部16的厚度方向观看硬化部分32时,当每个硬化部分32的形状被看作为圆形时,硬化部分32的直径尺寸d几乎为硬化部分32在底壁后部16的厚度方向上的最大尺寸De的两倍。
如图2所示,硬化部分32沿车辆前后方向以给定的间隔形成,以便在底壁后部16上形成排。而且,硬化部分32(例如,图2所示的硬化部分32A)几乎布置在沿车辆宽度方向与硬化部分32A相邻的不同排中沿车辆前后方向彼此相邻的一对硬化部分32(例如,图2中的硬化部分32B和硬化部分32C)之间的中央处。因此,硬化部分32作为整体以交错的样式布置。
当在上述排的方向(车辆前后方向)上彼此相邻的硬化部分32中每个的中心(例如,图2所示的硬化部分32B、32C的中心中的每个)和与在相邻于上述硬化部分32的排的排中的与上述硬化部分32相邻的硬化部分32的中心彼此连接时形成的形状(由图2中的双点划线C示出的形状)为几乎等边三角形。而且,当硬化部分32的直径尺寸为d,并且沿车辆前后方向彼此相邻的硬化部分32的中心之间的距离为p时,那么直径尺寸d和中心之间的距离p被设定为使得满足下面的式(1)。
因此,在沿车辆前后方向观察底壁后部16时,在沿车辆宽度方向彼此相邻的排中的硬化部分32之间,相对地位于车辆宽度方向上的左侧的硬化部分32在车辆宽度方向上的右侧部分,与相对地位于车辆宽度方向上的右侧的硬化部分32在车辆宽度方向上的左侧部分重叠。
通过使用例如具有扫描仪36的远程激光装置38(参见图4)来形成上述硬化部分32。这意味着,如图4所示,底壁后部16在车辆上下方向上的下表面被从远程激光装置38发射出的具有高能量密度的激光束L以点状照射。因此,底壁后部16在车辆上下方向上的下表面的被激光束L照射的部分被加热并且熔融。在经过激光束L的照射时间之后,底壁后部16的熔融部分放射状地(以围绕用作曲率的中心的车辆上下方向上的下表面侧的半球形)扩展,并且在底壁后部16的熔融部分到达底壁后部16在车辆上下方向上的上表面(与被激光束L照射的表面相反的表面)之前停止由激光束L进行的照射。
因此,每个熔融部分形成为几乎半球形,并且在熔融部分中使金属结构再结晶。在该状态下,具有几乎半球形的每个熔融部分的温度在径向内侧是高的,并且具有几乎半球形的每个熔融部分的温度在径向外侧是低的。因此,一旦激光束L的照射停止,并且熔融部分的冷却和固化开始,则熔融部分的冷却和固化从每个熔融部分的径向外侧朝向每个熔融部分的径向内侧进行。如上所述形成的硬化部分32变得比底壁后部16的基材部分34硬。
针对车辆结构10,例如使用具有1.6mm的厚度以及590MPa的抗拉强度的高张力钢板。通过具有2kW的输出的激光束L,以800μm的聚光直径对上述的车辆结构10的底壁后部16照射约1毫秒,并且当底壁后部16被加热且熔融时,形成硬化部分32。如上所述形成的硬化部分32的硬度达到400Hv的维氏硬度值,并且硬化部分变得比具有220Hv的维氏硬度值的基材部分34硬。
而且,如图1所示,在车辆结构10的底壁后部16中,形成有多个硬化部分40。在如上所述的硬化部分32形成在底壁后部16在厚度方向上的中间部的车辆上下方向下方(底壁后部16在厚度方向上的表面侧)的同时,硬化部分40形成在底壁后部16在厚度方向上的中间部的车辆上下方向上方(底壁后部16在厚度方向上的背面侧)。每个硬化部分40的形状(每个硬化部分40与基材部分34之间的边界的形状)为围绕底壁后部16在车辆上下方向上的用作曲率的中心的上表面侧的几乎半球形。除了形成位置和形状,硬化部分40基本上具有相同的结构。
硬化部分40以交错的样式设置,在所述样式中排的方向沿着车辆前后方向。并且,如图1所示,每个硬化部分40布置在沿排的方向(车辆前后方向)彼此相邻的硬化部分32之间。在从车辆前后方向观察底壁后部16时,每个硬化部分32在车辆上下方向上的上部与每个硬化部分40在车辆上下方向上的下部彼此重叠。
实施例的作用及效果
当负荷F(参见图3)从车辆后侧输入至根据实施例的车辆结构10时,在凸条28中引起变形。由此,车辆结构10变形以便沿车辆前后方向收缩。在车辆结构10中,后孔部26形成在底壁12的底壁后部16中。因此,当车辆结构10变形以便沿车辆前后方向收缩时,在后孔部26的车辆宽度方向侧方,屈曲容易发生于底壁后部16。
然而,在后孔部26的车辆宽度方向侧方,包括硬化部分32、40的热处理部30形成在底壁后部16中。如稍早描述的,硬化部分32、40比底壁后部16的除了硬化部分32、40以外的基材部分34硬。因此,抑制了在底壁后部16的后孔部26的车辆宽度方向侧方的弯曲变形。因此,能够抑制在底壁后部16的后孔部26的车辆宽度方向侧方的上述屈曲,并且能够控制由来自车辆后侧的负荷F引起的车辆结构10的变形。
同时,如上所述,在实施例中,当在车辆结构10的底壁12的底壁后部16中形成硬化部分32、40时,底壁后部16被从远程激光装置38发射的具有高能量密度的激光束L熔融。在底壁后部16的熔融部分中,底壁后部16的金属结构再结晶,并且进一步地,晶粒成长。当例如一旦这些熔融部分自然地冷却并且固化时,形成硬化部分32、40。
在此,在底壁后部16的熔融部分到达底壁后部16的与被激光束L照射的表面相反的表面之前,停止通过激光束L的照射。因此,熔融部分(冷却且固化的硬化部分32、40)形成为几乎半球形。具有几乎半球形的这些熔融部分的冷却和固化从径向外侧开始,并且熔融部分的冷却和固化从每个熔融部分的径向外侧向径向内侧(如图1中的箭头G方向)进行。
熔融部分的冷却和固化引起收缩。因此,在硬化部分32、40中产生拉伸应力S。当熔融部分的冷却和固化从每个熔融部分的径向外侧向径向内侧进行时,收缩的方向几乎为每个熔融部分的径向方向。因此,在每个硬化部分32、40中产生的拉伸应力S的方向大致为从每个硬化部分32、40的曲率的中心开始的放射方向(向径向外侧)。
例如,当每个硬化部分32的曲率的中心位于底壁后部16在车辆上下方向上的下表面时(换言之,当每个硬化部分32的形状为半球形时),只有沿着围绕曲率的中心的放射方向彼此相反的方向为沿着底壁后部16在车辆上下方向上的下表面的方向(换言之,正交于底壁后部16的厚度方向的方向)。而且,当曲率的中心在车辆上下方向上位于底壁后部16在车辆上下方向上的下表面的下方时,沿着围绕曲率的中心的放射方向彼此相反的方向在车辆上下方向上位于底壁后部16在车辆上下方向上的下表面的更下方,并且在每个硬化部分32内不存在沿着上述放射方向彼此相反的方向。
因此,由于在每个硬化部分32、40中沿放射方向产生拉伸应力S,所以能够抑制沿彼此相反的方向的拉伸应力S的产生,尤其是能够抑制将每个硬化部分32、40内的特定部分沿正交于底壁后部16的厚度方向的方向拉开的沿彼此相反的方向的拉伸应力S的产生。因此,例如,当负荷F(参见图3)从车辆后侧施加至车辆结构10时,能够在硬化部分32、40中抑制裂缝和破损的发生。
而且,硬化部分32以交错的样式设置在底壁后部16中。此外,当沿排的方向(车辆前后方向)彼此相邻的两个硬化部分32的中心(例如,图2中的硬化部分32B、32C的中心)和与两个硬化部分32相邻并且位于与两个硬化部分32的排相邻的排的硬化部分32(例如,图2中的硬化部分32A)的中心彼此连接时形成的形状为几乎三角形。此外,每个硬化部分32的直径尺寸d和沿车辆前后方向彼此相邻的硬化部分32的中心之间的距离p满足由以下式(1)表达的关系。
因此,在从车辆前后方向观察底壁后部16时,在沿车辆宽度方向彼此相邻的排中的硬化部分32中,相对地位于车辆宽度方向上的左侧的硬化部分32在车辆宽度方向上的右侧部分,与相对地位于车辆宽度方向上的右侧的硬化部分32在车辆宽度方向上的左侧部分重叠。因此,能够密集地布置硬化部分32。由此,即使当输入至底壁后部16的外力的方向为正交于底壁后部16的厚度方向的任何方向时,也能够抑制外力绕过硬化部分32。因此,能够相对于沿正交于底壁后部16的厚度方向的各个方向的外力控制底壁后部16的变形。
而且,硬化部分32形成在底壁后部16的下表面侧,所述下表面侧沿车辆上下方向位于底壁后部16在底壁后部16的厚度方向上的中间部的下方。并且,硬化部分40形成在底壁后部16的上表面侧,所述上表面侧沿车辆上下方向位于底壁后部16在底壁后部16的厚度方向上的中间部的上方。而且,每个硬化部分32、40在底壁后部16的厚度方向上的最大尺寸De(参见图1)大于底壁后部16的厚度尺寸的一半。而且,硬化部分40以交错的样式形成,并且同样在车辆宽度方向上的视图中,每个硬化部分40布置在沿车辆前后方向彼此相邻的硬化部分32之间。因此,由于形成硬化部分32或者硬化部分40而在底壁后部16中产生的热应变,通过由于形成硬化部分32或者硬化部分40中的另一个而在底壁后部16中产生的热应变而被抵消。因此,能够抑制底壁后部16的大的热应变。
在实施例中,每个硬化部分32、40的形状为几乎半球形。这意味着,当沿底壁后部16的厚度方向观看的每个硬化部分32、40的形状被看作是圆形时,每个硬化部分32、40的直径尺寸d大约为每个硬化部分32、40在底壁后部16的厚度方向上的最大尺寸De的两倍。然而,直径尺寸d可以大于两倍的最大尺寸De。
而且,在实施例中,硬化部分32、40以交错的样式布置。然而,硬化部分32、40可以布置为矩阵或者随机布置。
而且,在实施例中,硬化部分32和硬化部分40形成在底壁后部16中。然而,可以仅硬化部分32或者硬化部分40形成在底壁后部16中。
而且,在实施例中,车辆结构10被应用于布置在车辆在车辆后侧的部分中的后构件在车辆前后方向上的后部。然而,并不限制应用车辆结构10的部分,并且能够广泛地应用车辆结构10,只要适用于在车身中使用的结构即可。
Claims (7)
1.一种车辆结构,包括:
基材部分,其由钢板形成为板状;
硬化部分,其随着所述基材部分的一部分从所述基材部分在厚度方向上的第一侧的表面直至所述基材部分在所述厚度方向上的中间部被加热和熔融并且随后被冷却和固化而形成,使得所述硬化部分与所述基材部分之间的边界具有弯曲状,所述弯曲状围绕所述基材部分在所述厚度方向上的所述第一侧形成,所述基材部分的所述第一侧用作曲率的中心。
2.根据权利要求1所述的车辆结构,其中,当从所述基材部分的所述厚度方向侧观看所述硬化部分时,所述硬化部分的直径尺寸至少为所述硬化部分在所述基材部分的所述厚度方向上的最大尺寸的两倍大。
3.根据权利要求1或2所述的车辆结构,其中,包括沿正交于所述基材部分的所述厚度方向的方向彼此相邻的三个所述硬化部分,使得当所述硬化部分的中心彼此连接时形成的形状在从所述基材部分的所述厚度方向侧观察时为几乎等边三角形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆结构,其中,所述硬化部分分别形成在所述基材部分在所述厚度方向上的表面侧和背面侧。
6.根据权利要求5所述的车辆结构,其中:
所述硬化部分在所述表面侧以给定的间隔布置为直线状;
所述背面侧的所述硬化部分布置于在所述表面侧彼此相邻的所述硬化部分之间;并且
所述表面侧的每个所述硬化部分与所述背面侧的每个所述硬化部分在沿所述表面侧的所述硬化部分的排列方向观察时彼此重叠。
7.一种用于加强车辆钢板的方法,所述方法包括:
从所述钢板在厚度方向上的第一侧以点状加热和熔融所述钢板;
在所述钢板的熔融部分尚未到达所述钢板在所述厚度方向上的第二侧的表面的状态下,停止所述钢板的加热;以及
冷却和硬化所述钢板的所述熔融部分,使得形成硬化部分,并且所述钢板中的所述熔融部分与没有熔融的基材部分之间的边界具有围绕所述钢板在所述厚度方向上的所述第一侧形成的弯曲状,所述第一侧用作曲率的中心。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1457835A (en) * | 1974-01-07 | 1976-12-08 | Avco Everett Res Lab Inc | Formation of surface layer casings on articles |
RU2153009C1 (ru) * | 1999-11-16 | 2000-07-20 | Волгоградский государственный технический университет | Способ лазерной закалки стальных изделий |
EP1249505A1 (de) * | 2001-04-12 | 2002-10-16 | Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky | Verfahren zum Härten eines Oberflächenbereichs eines Werkstücks |
US20130068741A1 (en) * | 2011-09-21 | 2013-03-21 | National Oilwell Varco, L.P | Laser hardened surface for wear and corrosion resistance |
CN104942441A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-30 | 辽宁思达思克实业有限公司 | 激光点阵式熔凝强化圆锥破碎机轧臼壁和破碎壁的方法 |
CN107881294A (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 李尔公司 | 激光点硬化 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62256960A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-09 | Mazda Motor Corp | 耐摩耗性に優れた摺接部材およびその製造法 |
JP3217400B2 (ja) | 1991-09-24 | 2001-10-09 | 株式会社東芝 | マルテンサイト系ステンレス鋼の硬化処理法 |
JP3367561B2 (ja) | 1992-12-07 | 2003-01-14 | 川崎製鉄株式会社 | レーザ照射による鋼板の強化方法 |
JP4175107B2 (ja) * | 2002-12-27 | 2008-11-05 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両用フロアパネル |
EP1712454B1 (en) * | 2005-04-15 | 2007-08-15 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Floor structure of vehicle body |
JP5472630B2 (ja) * | 2010-07-27 | 2014-04-16 | 大豊工業株式会社 | 摺動部材とその製造方法 |
JP5196079B2 (ja) * | 2010-08-26 | 2013-05-15 | 新日鐵住金株式会社 | 衝撃吸収部材 |
JP6026777B2 (ja) * | 2012-05-25 | 2016-11-16 | 株式会社豊田中央研究所 | 摺動部材およびその製造方法 |
DE102012017703A1 (de) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | Daetwyler Graphics Ag | Flachprodukt aus Metallwerkstoff, insbesondere einem Stahlwerkstoff, Verwendung eines solchen Flachprodukts sowie Walze und Verfahren zur Herstellung solcher Flachprodukte |
DE102013217783A1 (de) * | 2013-09-05 | 2015-03-05 | Sauer Gmbh Lasertec | Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls, Laserwerkzeug, Lasermaschine, Maschinensteuerung |
EP3198044B1 (en) * | 2014-09-22 | 2020-01-15 | Autotech Engineering S.L. | Controlled deformations in metallic pieces |
DE102015014489A1 (de) * | 2015-11-10 | 2017-05-11 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Werkstück aus teilgehärtetem Stahlblech |
JP2019507013A (ja) * | 2015-12-18 | 2019-03-14 | オートテック・エンジニアリング・アグルパシオン・デ・インテレス・エコノミコAutotech Engineering A.I.E. | 補強構造構成要素 |
DE102016001229A1 (de) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Blechwerkstück |
US10562478B2 (en) * | 2018-02-23 | 2020-02-18 | Ford Global Technologies, Llc | Strengthening structure of a vehicle |
CN112689594B (zh) * | 2018-09-14 | 2023-09-22 | 日本制铁株式会社 | 面板构件 |
-
2019
- 2019-01-29 JP JP2019013600A patent/JP7120054B2/ja active Active
-
2020
- 2020-01-20 CN CN202010064337.4A patent/CN111483525B/zh active Active
- 2020-01-24 US US16/751,786 patent/US11548568B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1457835A (en) * | 1974-01-07 | 1976-12-08 | Avco Everett Res Lab Inc | Formation of surface layer casings on articles |
RU2153009C1 (ru) * | 1999-11-16 | 2000-07-20 | Волгоградский государственный технический университет | Способ лазерной закалки стальных изделий |
EP1249505A1 (de) * | 2001-04-12 | 2002-10-16 | Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky | Verfahren zum Härten eines Oberflächenbereichs eines Werkstücks |
US20130068741A1 (en) * | 2011-09-21 | 2013-03-21 | National Oilwell Varco, L.P | Laser hardened surface for wear and corrosion resistance |
CN104942441A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-30 | 辽宁思达思克实业有限公司 | 激光点阵式熔凝强化圆锥破碎机轧臼壁和破碎壁的方法 |
CN107881294A (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 李尔公司 | 激光点硬化 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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JP7120054B2 (ja) | 2022-08-17 |
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US11548568B2 (en) | 2023-01-10 |
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