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CN113165701A - 交叠的细长钢结构以及生产这种细长钢结构的方法 - Google Patents

交叠的细长钢结构以及生产这种细长钢结构的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的细长钢结构(10)，它包括：‑第一钢板元件(11)；以及‑第二钢板元件(12)，所述第一和第二钢板元件构成细长钢结构(10)的相对端，且所述第一和第二钢板元件在所述细长钢结构的中间部分中彼此交叠，第一和第二钢板元件具有交叠的帽型面，该帽型面包括中心部分(17)、两个腹板(18)和两个凸缘(19)，该第一和第二钢板元件中的至少一个包括沿凸缘(19)的切口(13)，以使得交叠沿所述凸缘(19)中断。

Description

交叠的细长钢结构以及生产这种细长钢结构的方法
技术领域
本发明涉及一种由两个交叠部分制造的细长钢结构。本发明还涉及一种包括这种细长钢结构的车辆以及一种制造这种细长钢结构的方法。
背景技术
在汽车工业中，重量和结构强度对于大多数部件是重要特征，尤其是白色车身的部件。而且，这些特征倾向于彼此对抗，因此经常需要在重量和结构强度之间进行折衷。
在重量和结构强度之间取得良好折衷的一种方法是将材料补片施加在特别暴露于机械力的元件区域处。这样的补片可以例如由金属板或纤维增强塑料材料来制造，其中，补片可以通过例如焊接或热压而附接在金属坯件上。这种补片对于小面积特别有利。
另外，通过将具有不同特性的两种元件组合成一个组合元件，能够获得在不同部分具有不同特性的产品。
EP2056979B1公开了一种热成形和硬化由金属板生产的物体的方法，该金属板包括具有交叠部分的两个钢板元件。这证明是获得具有定制机械特性的钢产品的有利方式。
不过，对于车辆白色车身的一些零件，可能有利的是寻找另一种在不过度增加零件重量的情况下获得良好结构强度的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车辆的细长钢结构，该细长钢结构具有良好的结构强度/重量比，且在需要提高结构强度的部分处(特别是细长钢结构的中间部分)具有提高的结构强度。
根据第一方面，本发明涉及一种用于车辆的细长钢结构，它包括：
-第一钢板元件，
-第二钢板元件，所述第一和第二钢板元件构成细长钢结构的相对端，且所述第一和第二钢板元件在所述细长钢结构的中间部分处彼此交叠，但是在细长钢结构的所述相对端上并不交叠，其中，第一和第二钢板元件具有交叠帽型面，该帽型面包括中心部分、两个腹板和两个凸缘，该第一和第二钢板元件中的至少一个包括沿凸缘的切口，以使得交叠沿所述凸缘中断，且第一和第二钢板元件中的至少一个包括舌片，该舌片布置成在相对钢板元件的中心部分上延伸，以使得钢板元件的交叠在中心部分上比在凸缘上更长。
本发明能够提供一种用于车辆的细长钢结构，该钢结构在它的长度上具有不同特性，在需要时具有补充强度，且具有使它能够焊接在两个其它钢结构之间的结构。
交叠沿凸缘的中断并不意味着凸缘的延伸部分如此中断。只有一个钢板元件包括在特殊位置处的切口，使得另一钢板元件的凸缘没有在所述位置处的切口，其中，凸缘的延伸部分不中断。
在本发明的特殊实施例中，只有第一和第二钢板元件中的一个包括沿凸缘的切口。第一和第二钢板元件中的另一个优选是有不中断的凸缘，没有切口。
在本发明的特殊实施例中，第一钢板元件形成细长钢结构的上部部分，第二钢板元件形成细长钢结构的下部部分，其中，第一和第二钢板元件在中心部分的全长的大部分彼此交叠。
细长钢结构的帽型面的两个凸缘可以不中断，第一钢板元件提供凸缘的上部部分，第二钢板元件提供凸缘的下部部分，且第一和第二钢板元件的局部交叠部分提供凸缘的中间部分，凸缘的所述局部交叠部分包括切口。
在本发明的特殊实施例中，焊接在凸缘的局部交叠部分中设置在所述切口之间，所述焊接设置为使得第一和第二钢板元件的凸缘彼此附接。
焊接也可以设置在中心部分的局部交叠部分中，以便使得第一和第二钢板元件的中心部分彼此附接。
在本发明的特殊实施例中，第一和第二钢板元件都可以包括舌片，该舌片布置成在相对钢板元件的中心部分上延伸。这将提供在板之间的非常良好附接以及帽型面的中心部分的良好刚性。
在本发明的特殊实施例中，第一和第二钢板元件具有不同的机械特性。具体地说，第一和第二钢板元件可以有不同的机械厚度。
根据第二方面，本发明涉及一种车辆，该车辆包括根据前述权利要求中任意一项所述的细长钢结构。
根据第三方面，本发明涉及一种由两个钢板坯料来热成型用于车辆的细长钢结构的方法，该方法包括以下步骤：在至少一个成形步骤中通过使钢板坯料交叠来生产车辆零件，其中，各钢坯料的分离部分和钢板坯料的交叠部分在它们之间成形为帽型面，帽型面包括中心部分、两个腹板和两个凸缘，其中钢板坯料的所述交叠部分是两个片材，且在所述交叠部分中，第一和第二钢板元件中的至少一个包括沿凸缘的切口，使得交叠沿所述凸缘在所述切口处中断。
在该方法的特殊实施例中，钢板坯料的成形在加热所述钢板坯料之后执行为热成型。
在该方法的特殊实施例中，钢板坯料在成形之前彼此焊接。
具体地说，钢板坯料可以在切口之间在凸缘中彼此焊接。
还有，钢板坯料可以在中心部分中彼此焊接。
本发明的细长钢结构的优点在于，它提供了在所述细长钢结构的中间部分中的增加结构强度。
通过详细说明和附图，将清楚其它实施例和优点。
附图说明
下面将参考附图介绍本发明的具体实施例，附图中；
图1是布置在车辆的面板和盖板之间的B柱的分解图；
图2是当B柱分成交叠的上部部分和下部部分时的分解图；
图3表示了交叠部分装配成细长钢板；
图4表示了细长钢板加热和形成细长钢结构的方法；
图5表示了细长钢结构装配在车辆的面板和盖板之间；
图6是细长钢结构在面板和盖板之间的中间部分的详细视图；
图7是沿图6中的线VII-VII的剖视图；以及
图8是沿图6的线VIII-VIII的剖视图。
具体实施方式
图1是布置在车辆的面板或车身1和盖板2之间的细长钢结构10的分解图。在所示实施例中，细长钢结构10是B柱，即形成在车辆的前门和后门之间的梁的白色车身部分。不过，本发明当然可以用于车辆的任何类型细长钢结构。细长钢结构10的上端布置成在车辆中朝向上，下端布置成在车辆中朝向下。
本发明涉及一种由两个交叠部分形成的细长钢结构10。在图2中，细长钢结构10表示为上部钢板元件11和下部钢板元件12，该上部钢板元件11设置为延伸到细长钢结构10的上端，该下部钢板元件12设置为延伸至细长钢结构10的下端，上部和下部钢板元件具有交叠的中间部分。上部钢板元件11没有延伸至细长钢结构10的下端，下部钢板元件12没有延伸至细长钢结构10的上端。
不过，图2中的分开细长钢结构10的视图只是为了示例说明目的。即，如下面所述，钢板的交叠部分优选是在形成细长钢结构10之前彼此附接。
图3表示了在形成车辆的细长钢结构10之前的、成坯料形式的第一和第二钢板元件11和12。
第一和第二钢板元件11和12构成细长钢结构10的相对端。第一和第二钢板元件设置成在所述细长钢结构的中间部分中彼此交叠。在装配的产品中(见例如图4)，第一和第二钢板元件彼此附接，优选是通过焊接，并有交叠帽型面。细长钢结构10有在交叠的中间部分中有横截面为帽型面的细长形状。
在第一步骤(A)中，设置第一钢板元件11和第二钢板元件12，其中，第一和第二钢板元件中的至少一个包括沿凸缘的切口，以使得第一和第二钢板元件的交叠沿所述凸缘中断。第一钢板元件11设置为形成细长钢结构10的上部部分，第二钢板元件12设置为形成同一细长钢结构10的下部部分。
在第二步骤(B)中，第一钢板元件11和第二钢板元件12的交叠部分彼此附接，优选通过焊接。焊接部15在所述切口13之间设置于凸缘的局部交叠部分14中，所述焊接部设置为使得第一和第二钢板元件的凸缘彼此附接。类似地，焊接部15优选是设置在中心部分的局部交叠部分中，以便使得第一和第二钢板元件的中心部分彼此附接。
细长钢结构10的成形在图4中表示。
在焊接之后，包括第一钢板元件11和第二钢板元件12的细长板结构成形为细长结构，例如具有帽型面的横截面。通常，成形通过冲压来进行，且在优选实施例中，细长板结构在冲压之前加热，使得成形通过热冲压来进行。这在图4中通过加热步骤(C)、成形步骤(D)(通常是热冲压)和装配产品(E)来表示。
在成形步骤(D)之后，细长板结构(E)准备进行装配。细长板结构的各凸缘包括中间部分，第一和第二钢板元件在该中间部分中间断地彼此交叠。凸缘的交叠部分至少局部彼此附接。
在图5中表示了随后的处理，在凸缘的没有交叠的部分处(即在切口处)，凸缘可以附接(例如焊接)在车辆的面板2和车身1上，使得在附接/焊接中只包括三层。
在图6中，细长钢结构的中间部分表示为布置在车身1和盖板2之间。
图7和8分别是沿图6中的线VII-VII和VIII-VIII的剖视图。
如图8中所示，帽型面包括中心部分17、两个腹板18和两个凸缘19。中心部分17是细长的基本扁平部分。腹板18沿共同的纵向方向布置在中心部分17旁边，一个腹板在中心部分的一侧。如在剖视图中可见，腹板18相对于中心部分17布置成一定角度，通常在45度和90度之间。凸缘19布置在腹板18旁边，一个凸缘在一个腹板18的一侧。凸缘19相对于腹板18布置成一定角度，通常在45度和90度之间，以使得由凸缘19形成的平面平行于由中心部分形成的平面，所述平面沿相对于中心部分17和凸缘19的平面正交的方向通过腹板18的延伸部分而分开。
优选是，第一和第二钢板11、12通过沿中心部分17和沿两个凸缘19的焊接部15(通常是点焊)而彼此附接。焊接也可以沿腹板18来提供。不过优选是，沿在中心部分和腹板之间或在腹板和相应凸缘之间的过渡弯曲部分并不提供焊接。这是因为焊接可能对钢板的机械特性产生负面影响，通常，钢在焊接处和周围将更脆。
第一和第二钢板元件中的至少一个包括沿凸缘的切口13，以使得交叠部沿所述凸缘中断。这些切口布置成使得B柱能够焊接在车辆的面板和车身上。即，优选是在焊接部中不超过三层。因此，为了在附接这些部件时避免四层，第一和第二钢板元件中的一个包括沿凸缘19的切口13，使得焊接部16(通常是点焊)可以提供在切口中，从而使得第一和第二钢板元件中的一个附接在车辆的面板和内部车身上。如图8中所示，第一钢板元件11包括切口，第二钢板元件12的凸缘在切口处焊接在车身1和盖板2上，该盖板2形成为在所述切口13处与第二钢板元件12接触。
在所示实施例中，第一和第二钢板元件中只有一个包括沿凸缘19的切口13，即第一钢板11。在另一未示出的实施例中，在第一和第二钢板元件中均都设置有切口，间断地沿两个凸缘，或者切口可以设置在第一钢板元件的第一侧的凸缘中和在第二钢板元件的相对凸缘中。
在所示实施例中，第一钢板元件11形成B柱的上部部分，第二钢板元件12形成B柱的下部部分，其中，第一和第二钢板元件在中心部分的全长的大部分上彼此交叠，但是在B柱的上部部分和下部部分上并不交叠。如图3中所示，第一钢板元件包括第一舌片20，该第一舌片20与第二钢板元件的中心部分的一部分交叠，第二钢板元件包括第二舌片21，第二舌片21与第一钢板元件的中心部分的一部分交叠。在所示的实施例中，焊接部15设置为使得第一舌片20附接在第二钢板元件12的中心部分上，且焊接部15设置为使得第二舌片21附接在第一钢板元件11的中心部分上，优选是点焊。
在所示实施例中，由两个坯料形成的B柱的帽型面的两个凸缘19是不中断的，第一钢板元件提供凸缘的上部部分，第二钢板元件提供凸缘的下部部分，且第一和第二钢板元件的局部交叠部分提供凸缘的中间部分，凸缘的所述局部交叠部分包括在第一和第二钢板元件的至少一个中的切口。B柱的帽型面的不中断凸缘将有助于B柱的强度。
上面已经参考特殊实施例介绍了本发明。不过本发明并不局限于这些实施例。本领域技术人员显然知道在下面的权利要求的范围内能够有其它实施例。

Claims (16)

1.一种用于车辆的细长钢结构(10)，包括：
-第一钢板元件(11)；以及
-第二钢板元件(12)，所述第一钢板元件和第二钢板元件构成细长钢结构(10)的相对端，所述第一钢板元件和第二钢板元件在所述细长钢结构的中间部分中彼此交叠，但是在细长钢结构(10)的所述相对端上并不交叠，其特征在于，第一钢板元件和第二钢板元件(11、12)具有交叠的帽型面，所述帽型面包括中心部分(17)、两个腹板(18)和两个凸缘(19)，其中，所述第一钢板元件和第二钢板元件中的至少一个包括沿凸缘(19)的切口(13)，以使得交叠沿所述凸缘(19)中断。
2.根据权利要求1所述的细长钢结构，其中：第一钢板元件和第二钢板元件(11、12)中只有一个包括沿凸缘(19)的切口(13)。
3.根据权利要求1或2所述的细长钢结构，其中：第一钢板元件(11)形成细长钢结构(10)的上部部分，第二钢板元件(12)形成细长钢结构(10)的下部部分，第一钢板元件和第二钢板元件(11、12)在中心部分(17)的全长的大部分上彼此交叠。
4.根据权利要求3所述的细长钢结构，其中：细长钢结构(10)的帽型面的两个凸缘(19)是不中断的，第一钢板元件(11)提供所述凸缘(19)的上部部分，第二钢板元件(12)提供凸缘(19)的下部部分，第一钢板元件和第二钢板元件的局部交叠部分提供凸缘(19)的中间部分，凸缘(19)的所述局部交叠部分包括切口(13)。
5.根据前述任意一项权利要求所述的细长钢结构，其中：焊接部(15)在所述切口(13)之间设置于凸缘(19)的局部交叠部分(14)中，所述焊接部(15)设置为使得第一钢板元件和第二钢板元件(11、12)的凸缘(19)彼此附接。
6.根据前述任意一项权利要求所述的细长钢结构，其中：焊接部(15)设置在中心部分(17)的局部交叠部分中，以便使得第一钢板元件和第二钢板元件(11、12)的中心部分彼此附接。
7.根据前述任意一项权利要求所述的细长钢结构，其中：第一钢板元件和第二钢板元件(11、12)都包括舌片(20、21)，所述舌片布置成在相对的钢板元件(11、12)的中心部分(17)上延伸。
8.根据前述任意一项权利要求所述的细长钢结构，其中：第一钢板元件和第二钢板元件(11、12)具有不同的机械特性。
9.根据前述任意一项权利要求所述的细长钢结构，其中：第一钢板元件和第二钢板元件(11、12)具有不同的厚度。
10.一种白色车身，其特征在于，所述白色车身包括根据前述任意一项权利要求所述的细长钢结构(10)。
11.由两个钢板坯料(11、12)形成用于车辆的细长钢结构(10)的方法，其特征在于，在至少一个成形步骤(D)中通过交叠钢板坯料来生产细长钢结构，其中，各钢板坯料的分开部分和钢板坯料的交叠部分在它们之间形成帽型面，所述帽型面包括中心部分(17)、两个腹板(18)和两个凸缘(19)，其中钢板坯料的交叠部分是两个片材，在所述交叠部分中，第一钢板坯料和第二钢板坯料(11、12)中的至少一个包括沿凸缘(19)的切口(13)，以使得交叠沿所述凸缘(13)在所述切口(19)处中断。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：钢板坯料的所述成形在所述钢板坯料加热(C)之后执行为热成型。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中：钢板坯料在所述成形之前彼此焊接(B)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：钢板坯料在凸缘中在切口(19)之间彼此焊接。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中：钢板坯料在中心部分(17)中彼此焊接。
16.根据权利要求11-15中任意一项所述的方法，其中：第一钢板元件和第二钢板元件(11、12)中的至少一个包括舌片(20、21)，所述舌片布置成在相对钢板元件(11、12)的中心部分(17)上延伸，使得钢板元件(11、12)的交叠在中心部分(17)上比在凸缘(19)上长，钢板坯料沿所述舌片(20、21)的边缘彼此焊接。
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