專利名稱：薄板坯、車身部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄板坯，用以制造車身部件的外板，這樣的車身部件特別是汽車車門，并且涉及這樣的車身部件的制造方法。
隨著對(duì)于汽車乘客的保護(hù)要求的提高，也要加強(qiáng)車身的側(cè)面區(qū)域，以防在與其他的車輛或物體碰撞的情況下發(fā)生沖撞。通常在車門內(nèi)部固定為此所謂的“側(cè)面沖撞支架”。
該支架一般由高強(qiáng)度的鋼材制成，其在沖撞情況下具有高的能量消耗能力。通過這樣的側(cè)面沖撞支架的應(yīng)用明顯改善對(duì)車輛乘客的保護(hù)。不過這導(dǎo)致車門重量的明顯的增加。
后者特別在一般力求降低車身的重量方面是不利的。此外，除了在車身制造時(shí)必須實(shí)施其他的工作步驟以外側(cè)面沖撞支架的固定還需要多個(gè)工作步驟。該通常的車身制造包括通過各一薄板下料的冷成形制造相應(yīng)的車門的內(nèi)板和外板，其中例如成型窗口需要的空隙。然后將側(cè)面沖撞支架通過粘合或焊接固定在內(nèi)板為外板配置的側(cè)面上。最后將外板安裝在配備側(cè)面沖撞支架的內(nèi)板上并且兩板通過邊緣區(qū)域的折邊相互連接。按可對(duì)比的方式關(guān)于側(cè)面沖撞的情況可以加強(qiáng)在圍繞乘客室的側(cè)面車身部件的區(qū)域內(nèi)的車身的其他的外板。
已試圖進(jìn)一步改進(jìn)汽車車門的剛度，使車門的外板由一內(nèi)板殼和一外板殼構(gòu)成(DE 39 34 590 C2)。其中該內(nèi)板殼和外板殼可以分別成單件構(gòu)成為沖壓板部件。在這方面可以達(dá)到進(jìn)一步改善的沖撞保護(hù)，即將內(nèi)板殼在其制造過程中成型成使其在車門的受沖撞損害的區(qū)域內(nèi)構(gòu)成一側(cè)面沖撞支架，然后將其貼緊外板殼。通過這樣的雙殼狀結(jié)構(gòu)雖然可以加固汽車車門。但用于制造這樣的車門需要的費(fèi)用是很大的。此外，在內(nèi)殼即使包括側(cè)面沖撞支架的情況下，該側(cè)面沖撞支架的強(qiáng)度也受到對(duì)制造內(nèi)殼所采用板材的變形性提出的要求的限制。因此與由DE 39 34 590 C2已知的汽車車門的制造相關(guān)的費(fèi)用也是可觀的。
本發(fā)明的目的在于，能夠廉價(jià)地制造用于車身部件、特別是汽車車門的外板，其為汽車乘客在側(cè)面沖撞的情況下提供高度的保護(hù)。
該目的按照第一方案，為了制造一用于汽車車身的車身部件、特別是汽車車門的薄板，通過冷成形一薄板坯來達(dá)到，后者包括兩個(gè)由可很好變形的薄板構(gòu)成的變形部分并且在冷成形的過程中經(jīng)受大的變形，并且還包括一支架部分，其設(shè)置在兩變形部分之間并且由堅(jiān)固的特別高強(qiáng)度的材料構(gòu)成，其在冷成形的過程中只經(jīng)受很小的變形度并在薄板坯成型以后構(gòu)成相應(yīng)的車身部件的側(cè)面沖撞支架。
以下在一汽車車門中的上述目的的第二方案包括同樣的構(gòu)想，該車門具有至少一個(gè)薄板，其包括一由薄壁板材成形的上面的部分、一與該上面的部分牢固連接的并沿車門寬度延伸的支架部分，其由堅(jiān)固的特別高強(qiáng)度的材料制成，以及一同樣由薄的板材成形的并與支架部分牢固連接的下面的部分。
最后在用于制造汽車車身的車身部件的外板、特別是用于制造按照本發(fā)明構(gòu)成的汽車車門的外板的方法中包括上述目的的第三方案，其中通過在一由堅(jiān)固的板材構(gòu)成支架部分的各縱向側(cè)面分別連接一成形部分的方式構(gòu)成一薄板坯，其中成形部分由可很好成形的板材構(gòu)成，并且其中由薄板坯冷成形一車身部件的薄板。
本發(fā)明的不同的方案基于共同的構(gòu)想，即，在一用于相應(yīng)的車身部件需要的薄板坯中在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b一支架部分，其滿足側(cè)面沖撞支架的功能要求。該支架部分具有提高的強(qiáng)度和特別好的能量消耗能力并且作為這樣的就其預(yù)定的目的方面考慮，亦即確保在側(cè)面沖撞的情況下乘客的保護(hù)給以優(yōu)化。而在支承部分上連接的各薄板部分關(guān)于其材料特性和構(gòu)形可以這樣設(shè)計(jì)，即它們?cè)谙鄳?yīng)要求的車身形狀中可以最好地冷成形。
用于制造按照本發(fā)明構(gòu)成的車身部件同樣按照本發(fā)明準(zhǔn)備好的薄板坯為此按照一所謂“特制的板坯(Tailored blanks)”的型式由各薄板部分組成，后者具有分別不同的材料特性。按這種方式，薄板坯材的性能及其特性分布不僅在加工過程中而且在完成變形的薄板坯的應(yīng)用中適合于提出的不同的要求。
通過支架部分在所涉及的薄板中的結(jié)合，還省去了至今始終需要的側(cè)面沖撞支架在相應(yīng)的車身部件上固定的步驟。此外，通過將側(cè)面沖撞支架加入車輛的外殼中節(jié)省重量，按傳統(tǒng)的制造方式為了提高車乘客的安全性通過固定一單獨(dú)的支架必定增加這樣的重量。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，改進(jìn)按照本發(fā)明得到的薄板的翹曲剛度。該優(yōu)點(diǎn)在涉及按本發(fā)明組合的車身的外板的薄板時(shí)特別顯露出來。通過支架部分與其上連接的外板的上面的和下面的部分的直接連接，支架部分可以支承車身部件的各容易變形的部分。按這種方式對(duì)于在支架部分上連接的成形部分可以采用很薄的并因此可容易而簡便變形的薄板。這也有助于不僅改善加工性而且使按照本發(fā)明生產(chǎn)的車身部件的重量減至最小。
通過支架部分與其鄰接的經(jīng)受高度變形的部分的直接連接還取消了厚層粘合(Dickschichtklebung)，其在側(cè)面沖撞支架的傳統(tǒng)的固定中照例是必需的。
最后，由按照本發(fā)明的薄板坯或按照本發(fā)明生產(chǎn)的車身部件具有改善的舒適性能。這樣，由于按照本發(fā)明將支架部分加入相應(yīng)的車身部件的外板中可以不再發(fā)生，外板由于車輛振蕩撞在側(cè)面沖撞支架上。按這種方式可靠地避免了卡嗒噪聲。同樣，在由內(nèi)板和外板圍繞的按照本發(fā)明的車身薄板的空間內(nèi)由于單獨(dú)安裝的側(cè)面沖撞支架的取消提供可用的附加的結(jié)構(gòu)空間，其在必要時(shí)可以用來安裝有利于車乘客的附加舒適性的成套設(shè)備。
本發(fā)明在車門的制造中獲得特別有利的結(jié)果。正好這樣的車身元件特別適合于本發(fā)明的應(yīng)用，因?yàn)閷?duì)它成形情況可以這樣選擇和支架部分可以這樣定位，即，使其可以特別有利地利用根據(jù)制造設(shè)置的薄板坯的各個(gè)部分的不同的變形性。
按照本發(fā)明的第一有利的構(gòu)造，各變形部分和支架部分材料鎖合地(stoffschlüssig)相互連接，特別是相互焊接。按這種方式按照本發(fā)明的薄板坯的各個(gè)部分構(gòu)成一牢固的連接，其一方面在制造過程中可容易和可靠地控制而在另一方面在完成組裝的狀態(tài)下顯示出可預(yù)測的性能。
支架部分的保護(hù)作用一方面由用于其制造的材料的特性確定。此外，其強(qiáng)度和其在碰撞情況下的能量消耗能力還通過適當(dāng)?shù)某尚图右詷?biāo)定。因此按照本發(fā)明的一優(yōu)選的實(shí)施形式，支架部分是成型的。這樣，其可以例如在一模具中通過輥壓成型或可對(duì)比的成型方法制成，借其支持支架部分的剛度。為此在支架部分中可以例如成型至少一個(gè)加固溝槽。不過在這種情況下該加固溝槽并不沿相應(yīng)的下料的全寬延伸?；蛘?，有利的是，支架部分在其各窄邊分別具有一未成型的邊緣區(qū)域而加固溝槽在這兩未成型的邊緣區(qū)域之間延伸。按這種方式在支架部分的備側(cè)端提供可用的相應(yīng)的區(qū)域，在該區(qū)域可以按傳統(tǒng)的方式建立與車身構(gòu)件的相應(yīng)鄰接的薄板的連接。
原則上為了實(shí)施本發(fā)明可以采用所有的材料，該材料一方面具有需要的變形能力而另一方面具有滿足對(duì)支架部分的保護(hù)性能提出的要求的強(qiáng)度。鋼材以特別有利的方式滿足這樣的成型要求，由其一方面可以制造變形部分，其具有突出的變形性，而另一方面可以制造支架部分，其具有高的剛度和在極高的水平上在碰撞下的能量消耗能力。
原則上在成型的支架部分的應(yīng)用的情況中也有可能通過適當(dāng)?shù)谋砻嫱繉釉诎凑毡景l(fā)明的車身門的薄板的面向外面的表面上遮蓋與成型相關(guān)的不平度。這樣的費(fèi)用按照本發(fā)明的一特別實(shí)際合理的構(gòu)造可以這樣來避免，即支架部分在其在組裝狀態(tài)下位于外方的外面由一保護(hù)板條遮蓋。
特別有利的是，使支架部分在薄板坯的冷成形的過程中基本上經(jīng)受較小的變形。按這種方式考慮到支架部分的變形性隨著漸增的強(qiáng)度而減小。因此遵守這樣的比例對(duì)支架部分可以采用特別堅(jiān)固的材料，其確保汽車乘客的極高度的保護(hù)。
以下借助于示出一實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明。其中

圖1a為制備一薄板坯的仍彼此分離的薄板部分在未變形狀態(tài)的示意前視圖，用于制造一車門；
圖1b圖1a中所示的部分沿圖1a中標(biāo)明的線A-A截取的剖面；圖2a由圖1a中所示的部分構(gòu)成的薄板坯的示意前視圖；圖2b圖2a中所示的薄板坯沿圖2a中標(biāo)明的線B-B截取的剖面；圖3a由圖2a中所示的薄板坯冷變形的用于車門的外板的示意前視圖；圖3b圖3a中所示的外板沿圖3a中標(biāo)明的線C-C截取的剖面；圖4一車門的示意透視圖；圖5a用于制造圖4中所示的車門的外板所采用的薄板坯在未變形狀態(tài)下的局部剖面；圖5b圖4中所示的車門的外板和內(nèi)板在圖5a中所示的薄板坯的第一變形以后的局部剖面；圖5c圖4中所示的車門的外板在第二加工步驟以后的局部剖面；圖6外板沿圖5c中標(biāo)明的線D-D截取的剖面。
圖2a、2b中所示的薄板坯由一上面的變形部分2、一在上面的變形部分2上連接的支架部分3和一在支架部分3的下面連接的第二下面的變形部分4組成。
上面的變形部分2由很薄的鋼材構(gòu)成，其具有突出的變形性。在變形部分2中在當(dāng)前的實(shí)施例中成型一開口5，其在薄板坯1完成變形的狀態(tài)下構(gòu)成完成的汽車車門6的外板11的窗口。上面的變形部分2與支架部分3的上面例如通過激光焊接材料鎖合地相連接。
支架部分3由高強(qiáng)度的鋼構(gòu)成，其在碰撞引起的變形中具有高的能量消耗能力。該支架部分3具有縱向延伸的狹窄的形狀并且在沿待制造的汽車車門6的寬度的位置成帶狀延伸，在其上在以最大可能性產(chǎn)生側(cè)面沖撞的情況下作用最大的力。在為小轎車(PKW)確定的車門中支架部分3為此設(shè)置成使其定位在汽車保險(xiǎn)桿的通用高度的區(qū)域內(nèi)。
支架部分3的寬度在當(dāng)前的實(shí)施例中相當(dāng)于汽車車門6在完成的狀態(tài)下的寬度，并且在未變形的狀態(tài)下(圖2a、2b，圖5a)比上面的和下面的其上連接的未變形的變形部分2或4小一尺寸U，從而變形部分2、4在車門6最終組裝之前在側(cè)面突出于支架部分3的各末端以外。
在支架部分3中具有通過輥壓成型成形的兩個(gè)在支架部分3的寬度方向相互平行延伸的加固溝槽7、8。其中加固溝槽7、8分別終止在支架部分3的朝寬度方向的側(cè)邊緣之前不遠(yuǎn)處，從而在那里分別存在一未變形的邊緣區(qū)域9、10，在該邊緣區(qū)域內(nèi)薄板坯1的支架部分3在未變形的狀態(tài)下構(gòu)成為基本上平面的。
在支架部分3的下邊緣焊接下面的變形部分4。其如同第一變形部分2由薄的可特別好變形的鋼材構(gòu)成。
這樣組成的薄板坯1在一未示出的壓力機(jī)中冷變形成一外板11，其具有向外的拱形的形狀。在這種狀態(tài)下在薄板坯1的未變形的狀態(tài)下的變形部分2、4的在側(cè)面突出于支架部分3以外的邊緣區(qū)域基本上成直角與外板11的外面12偏離地對(duì)齊(圖3a、3b和圖5a)。在這種情況下進(jìn)行薄板坯1的冷成形使支架部分3保持基本上無變形。
在一分開的在這里不再說明的工序中生產(chǎn)的汽車車門6的內(nèi)板13安裝到這樣獲得的外板11上并夾緊。其中沒有加固溝槽7、8的邊緣區(qū)域9、10接觸在內(nèi)板13為其配置的各邊緣表面，它們分別基本上平面支承在各邊緣表面上。然后通過激光束焊接或其他適當(dāng)?shù)暮附臃椒▽⒅Ъ懿糠?與內(nèi)板13相連接。相反，變形部分2、4的自由邊緣區(qū)域繞內(nèi)板13的邊緣折邊并且與內(nèi)板13焊接或粘合(圖5c)。
在外板11的外面12噴漆以后由一保護(hù)板條14遮蓋支架部分3，保護(hù)板條以本身已知的方式經(jīng)由相應(yīng)的嵌入在外板11中成形的各孔的突出部與外板11相鎖定。
附圖標(biāo)記清單1 薄板坯2、4變形部分3 支架部分5 開口6 汽車車門7、8加固溝槽9、10 未變形的邊緣區(qū)域11 外板12 外板11的外面13 汽車車門6的內(nèi)板14 保護(hù)板條U 尺寸
權(quán)利要求
1.薄板坯，用以通過冷變形制造汽車車身的車身部件特別是汽車車門(6)的薄板(11)，所述薄板坯包括—兩個(gè)變形部分(2、4)，其由一種可很好變形的薄板構(gòu)成并且在冷成形的過程中經(jīng)受大的變形，以及—一個(gè)支架部分(3)，其設(shè)置在兩變形部分(2、4)之間并且由堅(jiān)固的材料構(gòu)成，其在冷成形的過程中只經(jīng)受很小的變形度并在薄板坯(1)成型以后構(gòu)成相應(yīng)的車身部件的側(cè)面沖撞支架。
2.按照權(quán)利要求1所述的薄板坯，其特下在于，變形部分(2、4)和支架部分(3)材料鎖合地相互連接。
3.按照權(quán)利要求2所述的薄板坯，其特征在于，變形部分(2、4)和支架部分(3)相互焊接。
4.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的薄板坯，其特征在于，支架部分是按型材成型的。
5.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的薄板坯，其特征在于，在支架部分(3)中成型至少一個(gè)加固溝槽(7、8)。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的薄板坯，其特征在于，支架部分(3)在其各窄邊分別具有一未成型的邊緣區(qū)域(9、10)。
7.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的薄板坯，其特征在于，變形部分(2、4)和支架部分(3)由一種鋼材制成。
8.汽車車門，其具有至少一個(gè)薄板(11)，該薄板包括一由薄壁板材成形的上面的部分(2)、一與該上面的部分(2)牢固連接的并沿車門寬度延伸的支架部分(3)，其由堅(jiān)固的材料制成，以及一同樣由薄的板材成形的并與支架部分牢固連接的下面的部分(4)。
9.按照權(quán)利要求8所述的汽車車門，其特征在于，上面的部分(2)包括一窗口(5)。
10.按照權(quán)利要求8或9之一項(xiàng)所述的汽車車門，其特征在于，支架部分(3)在其在組裝狀態(tài)下在外的外面(12)由一保護(hù)板條(14)遮蓋。
11.按照權(quán)利要求8至10之一項(xiàng)所述的汽車車門，其特征在于，所述薄板為外板(11)。
12.用以制造汽車車身的薄板(11)的方法，特別是用以制造按照權(quán)利要求8至11之一項(xiàng)所給出的汽車車門(6)的薄板(11)的方法，包括—在一由堅(jiān)固的板材構(gòu)成的支架部分(3)的縱向側(cè)面分別連接一變形部分(2、4)，而構(gòu)成一薄板坯(1)，所述變形部分由一種可很好地變形的板材構(gòu)成，以及—由薄板坯(1)冷成形車身部件的薄板(11)。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，支架部分(3)與變形部分(2、4)材料鎖合地相連接。
14.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，支架部分與變形部分(2、4)焊接。
15.按照權(quán)利要求12至14之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，支架部分(3)在薄板坯(1)冷成形過程中基本上不經(jīng)受變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及薄板坯、車身部件及其制造方法。按照本發(fā)明，一為通過冷成形制造汽車車身的車身部件的薄板(11)規(guī)定的薄板坯包括兩變形部分(2、4)，其由可很好變形的薄板構(gòu)成并且在冷成形的過程中經(jīng)受很大的變形，并且還包括一支架部分，其設(shè)置在兩變形部分之間并且由堅(jiān)固的材料構(gòu)成，在其冷成形的過程中只經(jīng)受很小的變形并在薄板坯(1)成型以后構(gòu)成相應(yīng)的車身部件的側(cè)面沖撞支架。由這樣的薄板坯(1)可以特別是制造汽車車門(6)。
文檔編號(hào)B60J5/00GK1608008SQ02826004
公開日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2002年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月10日
發(fā)明者洛塔爾·帕特貝格 申請(qǐng)人:蒂森克魯伯鋼鐵股份公司