专利名称：车辆门增强梁的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种结构性门梁，更具体地涉及一种用于在机动车辆的侧门中使用的结构性门梁。
背景技术：
结构性门梁被设计为用以使汽车乘员免于在侧冲击碰撞过程中受伤。当适当地设计时，结构性门梁应当沿横向于在侧冲击汽车碰撞过程中施加力的方向的方向具有高刚度。通常，结构性门梁由薄板金属冲压为各种截面形状，包括帽形或者呈波纹状皱折的构型。在某些情况下，将增强板焊接至梁和/或填充有泡沫材料等的任何中空部。改进了产生的结构性门梁的刚度，但这种改进伴随着车辆门的重量和/或成本的增加。 为了在不牺牲乘客安全性的情况下满足最小燃料效率要求并且为了减小新汽车的单位成本，已经在努力减小汽车部件的质量和/或成本。因此，期望提供一种相比于具有类似质量并且具有类似材料成分的当前可用的结构性门梁拥有改进的刚度的结构性门梁。
发明内容
根据本发明的方面，提供了一种用于车辆的结构性门梁，其包括薄板金属带，该薄板金属带具有与该薄板金属带一体形成的端部安装凸缘，该端部安装凸缘用于将结构性门梁固定至车辆门，薄板金属带在横截面上具有如下轮廓轮廓包括两个峰部和设置在两个峰部之间的谷部，所述两个峰部中的每一个均具有顶部区段和与顶部区段结合为一体的两个相对的侧壁，每个峰部的第一侧壁均背离峰部的顶部区段朝向峰部的敞开基部区段延伸并且与外凸缘结合为一体，外凸缘沿着薄板金属带的、与峰部的敞开基部区段相邻的边缘限定，第二侧壁背离峰部的顶部区段延伸得比第一侧壁更远从而同时限定谷部的两个相对的侧壁中的一个，所述两个峰部中的一个具有从峰部的敞开基部区段至顶部区段沿着第一方向竖直地测量的高度H，谷部具有从两个峰部中的一个的敞开基部区段沿着与第一方向相反的第二方向竖直地测量的大于约O. 2H的深度，谷部的底部区段与谷部的两个相对的侧壁结合为一体。根据本发明的方面，提供了一种用于车辆的结构性门梁，包括薄板金属带，该薄板金属带具有与该薄板金属带一体形成的端部安装凸缘，该端部安装凸缘用于将结构性门梁固定至车辆门，薄板金属带在截面上具有如下轮廓轮廓包括两个峰部和设置在两个峰部之间的谷部，两个峰部中的每一个均具有相对的侧壁、顶部区段和敞开基部，顶部区段与相对的侧壁结合为一体，谷部在两个峰部中的每一个的外侧敞开基部下方延伸两个峰部中的任一个的高度的至少约20%，两个峰部中的任一个的高度从两个峰部中的任一个的敞开基部至顶部区段测量。根据本发明的方面，提供了一种用于车辆的结构性门梁，包括薄板金属带，该薄板金属带具有与该薄板金属带一体形成的端部安装凸缘，该端部安装凸缘用于将结构性门梁固定至车辆门，薄板金属带具有异形横截面并且具有卷弯部结构，所述卷弯部结构包括沿着梁的长度的至少一部分沿纵向方向延伸的第一卷弯部、第二卷弯部和第三卷弯部，第一卷弯部和第二卷弯部沿横向方向由居中区域相互分开，设置有外凸缘，外凸缘分别沿纵向方向背离第一卷弯部和第二卷弯部向外延伸，第一卷弯部沿垂直于横向方向和纵向方向两者的第一方向延伸至最大高度H，第三卷弯部位于居中区域内并且沿着与第一方向相反的第二方向延伸至至少约O. 2H的最大高度。根据本发明的方面，提供了一种用于车辆的结构性门梁，包括长形多沟道结构，该长形多沟道结构由中央连结板限定，中央连结板具有给定的厚度和已知的材料成分并且具有端部安装凸缘，端部安装凸缘与中央连结板一体地成形并且用于将结构性门梁固定至车辆门，长形多沟道结构包括沿横向方向相互分开的两个外沟道和设置在两个外沟道之间的第三沟道，两个外沟道中的第一外沟道被拉制为具有已知高度的峰部，并且第三沟道限定两个外沟道之间的谷部，其中，材料品质和谷部至峰部的距离超过对于连结板的给定的厚度和材料成分在单个冷成形操作中能够获得的最大品质以及距离。、
根据本发明的方面，提供了一种用于形成结构性门梁的方法，该方法包括将金属薄板坯件放置在第一成形位置中，金属薄板坯件具有相对的第一侧和第二侧；在第一成形操作中，将中央卷弯部拉制至金属薄板坯件的第一侧上方的预定高度，其中，金属薄板坯件的与中央卷弯部相邻的部分在第一成形操作中保持大致未成形；将金属薄板坯件转移至第二成形位置；在第二成形操作中，拉制薄板金属坯件的未成形部分内的包括中央卷弯部的每一侧的一个卷弯部在内的两个卷弯部，两个卷弯部被拉制至金属薄板坯件的第二侧上方的预定高度。
现在将结合附图描述本发明的示例性实施方式。图I是根据本发明的实施方式的用于车辆的结构性门梁的立体图；图2是沿图I中的A-A线截取的放大剖视图；图3是沿图I中的A-A线截取的放大截面图；图4是穿过现有技术的用于车辆的结构性门梁的中部截取的放大截面图；图5是根据本发明的另一实施方式的用于车辆的结构性门梁的立体图；图6是沿图5中的A-A线截取的放大剖视图；图7是沿图5中的A-A线截取的放大截面图；和图8是根据本发明的实施方式的方法的简化流程图。
具体实施例方式在具体应用及其要求的背景下提供了如下描述使本领域普通技术人员能够制造和利用本发明。本领域普通技术人员容易地显见对所公开的实施方式的各种修改，在不悖离本发明的范围的情况下，可以将本文所限定的一般原理应用于其他实施方式。因此，本发明无意于局限于所公开的实施方式，而是被给予与在此公开的原理和特征一致的最广范围。参照图1，该图示出的是根据本发明的实施方式的用于车辆的结构性门梁的立体图。该结构性门梁包括高强度钢材料的长形薄板金属带100。以具体而非限制性的方式，所述高强度钢材料具有至少600MPa的抗拉强度。两个卷弯部102借助于例如冷成形方法的成形方法压制于薄板金属带100中。在图I中，两个卷弯部102相互平行并且从结构性门梁的相同的第一侧伸出。可选地，两个卷弯部102沿着金属带100的长度的至少一部分不相互平行。两个卷弯部102之间设置有第三卷弯部104，该第三卷弯部104也借助于例如冷成形方法的成形方法压制。第三卷弯部104平行于两个卷弯部102中的每一个延伸，但是从结构性门梁的相反的第二侧伸出。两个卷弯部102中的每一个和第三卷弯部104之间的过渡区域中均形成有沿图I中的A-A线可见的肩部特征106。此外，外凸缘108沿着薄板金属带100的在该薄板金属带100的相反端部之间的侧边缘纵向沿伸。两个卷弯部102沿伸过薄板金属带100的长度的更大的一部分，并且通常在结构性门梁的中央部内在A-A线附近沿薄板金属带的第一侧具有最大高度。两个卷弯部102的高度在薄板金属带100的相反端部处朝向一体地形成的安装凸缘110减小。该一体地形成的安装凸缘110用于将结构性门梁固定至车辆门。类似地，第三卷弯部104沿伸过薄板金属带100的长度的更大的一部分，并且通常在结构性门梁的中央部内在A-A线附近沿薄板金属带的第二侧具有最大高度。第三卷弯部104的高度也在薄板金属带100的相反端部处朝向一体地形成的安装凸缘110减小。现在参照图2，该图示出的是沿图I的A-A线截取的放大剖视图。边缘凸缘108在图2中更清楚地示出，并且包括向外延伸的居间部108a和翻起的边缘部108b。两个居间部108a均近似位于共同平面内，而翻起的边缘部108b则升起离开所述共同平面。可选地，省略外凸缘108的翻起的边缘部108b。现在参照图3，该图示出的是沿图I的A-A线截取的放大截面图。薄板金属带100的两个卷弯部102均包括顶部区段300、第一侧壁302和第二侧壁304。第一侧壁302和第二侧壁304与顶部区段300结合为一体。第一侧壁302朝向敞开基部区段306背离顶部区段300延伸，并且与外凸缘108的居间部108a结合为一体。第二侧壁304背离顶部区段 300延伸得比第一侧壁302更远，从而同时限定谷状的第三卷弯部104的两个相对侧壁中的一个。因此，第二侧壁304与谷状的第三卷弯部104的基部区段308结合为一体。两个卷弯部102中的每一个的敞开基部区段306近似位于上述共同平面内，该共同平面在图3的截面图中用虚线312表示。两个卷弯部102中的每一个均具有从敞开基部区段306至顶部区段300测量的近似为H1的高度。第三卷弯部104具有从两个卷弯部102中的任意一个的敞开基部区段306至底部区段308测量的高度H2。由于两个卷弯部102和第三卷弯部104从薄板金属带100的相反侧伸出，故而在顶部区段300和底部区段308之间沿竖直方向测量的峰部至谷部的距离是Hi+H2。现在参照图4，该图示出的是穿过现有技术的用于车辆的结构性门梁的中央部截取的放大截面图。图4描绘了普通的“双帽”构型，其包括限定了两个横向间隔开的卷弯部400的中央连结板，两个卷弯部400由大致平面居中区域402分开。外凸缘404通常与两个横向间隔开的卷弯部400—体地形成，并且沿着梁的侧边缘延伸。在截面图中，居中区域402和外凸缘404近似在共同平面内。两个横向间隔开的卷弯部中每一个的高度均近似为H30现在参照图3和图4，在冷成形工艺中形成的卷弯部的高度对于高强度钢来说通常限制为近似32_的最大值。已知当超过此最大值时，高强度钢材料中的裂纹扩展。成品中的裂纹的形成降低了产品的“材料品质”。因此，在由于裂纹的形成而有损“材料品质”之前，现有技术的结构性门梁限制于近似比=32mm的最大高度。另一方面，根据本发明实施方式的图3的结构性门梁获得了近似HJH2 = 64mm的最大高度，同时借助于避免形成裂纹维持“材料品质”。此增大的高度是由于第一冷成形操作中形成第三卷弯部104以及在第二冷成形操作中形成两个相互平行的卷弯部102。可选地，H1和/或H2小于32mm的最大值。当然，上述数字示例仅用于示例以便利于更好地理解本发明。不同的材料成分和/或厚度可能受到不同的最大卷弯部高度的限制。图I的结构性门梁展示了与现有技术的“双帽”梁相比较，三点弯曲测试中的改进的性能。认为，改进的性能不仅是由于增加数量的卷弯部，而且由于增大的峰部至谷部的距离。表I提供了基于“双帽”梁以及图I的梁在三点测试中获得的数据。表I :三点弯曲测试数据
权利要求
1.ー种用于车辆的结构性门梁，包括 薄板金属带，所述薄板金属带具有与所述薄板金属带一体形成的端部安装凸缘，所述端部安装凸缘用于将所述结构性门梁固定至车辆门，所述薄板金属带在横截面上具有如下轮廓所述轮廓包括两个峰部和设置在所述两个峰部之间的谷部，所述两个峰部中的每ー个均具有顶部区段和与所述顶部区段结合为一体的两个相对的侧壁，每个峰部的第一侧壁均背离所述峰部的顶部区段朝向所述峰部的敞开基部区段延伸并且与外凸缘结合为一体，所述外凸缘沿着所述薄板金属带的、与所述峰部的敞开基部区段相邻的边缘限定，第二侧壁背离所述峰部的顶部区段延伸得比所述第一侧壁更远从而同时限定谷部的两个相対的侧壁中的ー个，所述两个峰部中的ー个具有从所述峰部的所述敞开基部区段至顶部区段沿着第一方向竖直地测得的高度H，所述谷部具有从所述两个峰部中的一个的所述敞开基部区段至所述谷部的底部区段沿着与所述第一方向相反的第二方向竖直地测得的大于约O.2H的深度，所述谷部的底部区段与所述谷部的两个相对的侧壁结合为一体。
2.如权利要求I所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述谷部具有约O.2H至约H的深度。
3.如权利要求I或2所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述谷部具有大于约O.5H的深度。
4.如权利要求3所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述谷部具有小于约O.9H的深度。
5.如权利要求I至4中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述两个峰部中的另ー个具有从所述峰部的敞开基部区段向顶部区段沿所述第一方向竖直地测得的相同的高度H。
6.如权利要求I至4中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述两个峰部中的另ー个具有从所述峰部的敞开基部区段向顶部区段沿所述第一方向竖直地测得的小于高度H的不同高度。
7.如权利要求I至6中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述两个峰部中的每ー个的所述敞开基部区段均位于共同平面中。
8.如权利要求7所述的用于车辆的结构性门梁，其中，每个所述外凸缘均包括向外延伸的居间部以及翻起的边缘部，所述居间部位于所述共同平面内，所述翻起的边缘部在所述共同平面之外。
9.如权利要求I至8中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述薄板金属带由高強度钢构成。
10.如权利要求I至9中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述薄板金属带具有至少600MPa的抗拉强度。
11.ー种用于车辆的结构性门梁，包括 薄板金属带，所述薄板金属带具有与所述薄板金属带一体形成的端部安装凸缘，所述端部安装凸缘用于将所述结构性门梁固定至车辆门，所述薄板金属带在横截面上具有如下轮廓所述轮廓括两个峰部和设置在所述两个峰部之间的谷部，所述两个峰部中的每ー个均具有相对的侧壁、顶部区段和敞开基部，所述顶部区段与所述相对的侧壁结合为一体，所述谷部在所述两个峰部中的每ー个的外侧敞开基部下方延伸所述两个峰部中的任ー个的高度的至少约20%，所述两个峰部中的任ー个的所述高度从所述两个峰部中的任一个的所述敞开基部至所述顶部区段測量。
12.如权利要求11所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述谷部在所述两个峰部中的每ー个的敞开基部的下方延伸所述两个峰部中的任ー个的高度的约20%至约100%。
13.如权利要求11或12所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述谷部在所述两个峰部中的每ー个的敞开基部的下方延伸所述两个峰部中的任ー个的高度的至少约50 %。
14.如权利要求11至13中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述谷部在所述两个峰部中的每ー个的敞开基部的下方延伸小于所述两个峰部中的任ー个的高度的至少约90%。
15.如权利要求11至14中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述两个峰部设置在相同的谷部的相反侧。
16.如权利要求11至15中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述薄板金属带由高強度钢构成。
17.如权利要求11至16中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述薄板金属带具有至少600MPa的抗拉强度。
18.ー种用于车辆的结构性门梁，包括 薄板金属带，所述薄板金属带具有与所述薄板金属带一体形成的端部安装凸缘，所述端部安装凸缘用于将所述结构性门梁固定至车辆门，所述薄板金属带具有异形横截面并且具有卷弯部结构，所述弯卷部结构包括沿着梁的长度的至少一部分沿纵向方向延伸的第一卷弯部、第二卷弯部和第三卷弯部，所述第一卷弯部和所述第二卷弯部沿横向方向由居中区域相互分开，设置有外凸缘，所述外凸缘分别沿横向方向背离所述第一卷弯部和所述第ニ卷弯部向外延伸，所述第一卷弯部沿垂直于横向方向和纵向方向两者的第一方向延伸至最大高度H，所述第三卷弯部位于所述居中区域内并且沿着与所述第一方向相反的第二方向延伸至至少约O. 2H的最大高度。
19.如权利要求18所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述第三卷弯部沿所述第二方向延伸至约O. 2H至约H的最大高度。
20.如权利要求18或19所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述第三卷弯部沿所述第二方向延伸至至少约O. 5H的最大高度。
21.如权利要求20所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述第三卷弯部沿所述第二方向延伸至小于约O. 9H的最大高度。
22.如权利要求18至21中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述第一卷弯部、所述第二卷弯部和所述第三卷弯部相互平行。
23.如权利要求18至22中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，共同平面穿过沿所述薄板金属带的相对侧边缘设置的所述外凸缘，所述第一峰部和所述第二峰部中每ー个的高度均相对于所述共同平面測量。
24.如权利要求18至23中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述第二卷弯部的高度与所述第一卷弯部的高度H近似相同。
25.如权利要求18至23中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述第二卷弯部的高度与所述第一卷弯部的高度H不同，并且小于所述第一卷弯部的高度H。
26.如权利要求18至25中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，每个所述外凸缘均包括向外延伸的居间部和朝向所述第一方向翻起的边缘部，所述居间部与所述第一卷弯部和所述第二卷弯部中的ー个结合为一体。
27.如权利要求18至26中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述薄板金属带由高強度钢构成。
28.如权利要求18至27中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述薄板金属带具有至少600MPa的抗拉强度。
29.ー种用于车辆的结构性门梁，包括 长形多沟道结构，所述长形多沟道结构由中央连结板限定，所述中央连结板具有给定的厚度和已知的材料成分并且具有端部安装凸缘，所述端部安装凸缘与所述中央连结板一体地成形并且用于将所述结构性门梁固定至车辆门，所述长形多沟道结构包括沿横向方向相互分开的两个外沟道和设置在所述两个外沟道之间的第三沟道，所述两个外沟道中的第一外沟道被拉制为具有已知高度的峰部，并且所述第三沟道限定所述两个外沟道之间的谷部，其中，材料品质和谷部至峰部的距离超过对于连结板的给定的厚度和材料成分在单个冷成形操作中能够获得的最大品质和距离。
30.如权利要求29所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述两个外沟道中的另外ー个外沟道被拉制为具有与所述两个外沟道中的所述第一外沟道的峰部的高度相同的已知高度的峰部。
31.如权利要求29所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述两个外沟道中的另外ー个外沟道被拉制为具有小于所述两个外沟道中的所述第一外沟道的峰部的高度的已知高度的峰部。
32.如权利要求29至31中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述中央连结板由高强度钢构成。
33.如权利要求32所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述高强度钢具有至少600MPa的抗拉强度。
34.如权利要求24至33中的任一项所述的用于车辆的结构性门梁，其中，所述两个外沟道和所述第三沟道相互平行。
35.一种用于形成结构性门梁的方法，所述方法包括 将金属薄板坯件放置在第一成形位置中，所述金属薄板坯件具有相対的第一侧和第二侧； 在第一成形操作中，将中央卷弯部拉制到所述金属薄板坯件的所述第一侧上方的预定高度，其中，所述金属薄板坯件的与所述中央卷弯部相邻的部分在所述第一成形操作中保持大致未成形； 将所述金属薄板坯件转移至第二成形位置； 在第二成形操作中，拉制所述薄板金属坯件的未成形部分内的、包括位于所述中央卷弯部的每ー侧的一个卷弯部在内的两个卷弯部，所述两个卷弯部被拉制到所述金属薄板坯件的所述第二侧上方的预定高度。
36.如权利要求35所述的方法，其中，所述金属薄板坯件的所述第一侧上方的所述预定高度与所述金属薄板坯件的所述第二侧上方的所述预定高度的和大于利用单个成形操作能够获得的最大高度。
37.如权利要求35或36所述的方法，其中，所述第一成形操作和所述第二成形操作是冷成形操作。
38.如权利要求35至37中的任一项所述的方法，包括在所述第一成形操作后修整所述薄板金属坯件，以便限定所述结构性门梁的外边缘部的轮廓。
39.如权利要求38所述的方法，包括相邻于外修整边缘部、沿着所述薄板金属坯件的横向侧边缘形成外凸缘。
40.如权利要求35至39中的任一项所述的方法，其中，所述薄板金属坯件是高强度钢。
41.如权利要求35至39中的任一项所述的方法，其中，所述薄板金属坯件具有至少600MPa的抗拉强度。
42.如权利要求35至42中的任一项所述的方法，其中，所述第一成形操作和所述第二成形操作是冷成形操作。
全文摘要
本发明提供了一种用于车辆的结构性门梁及其制造方法。该结构性门梁具有由中央连结板(104)限定的长形多沟道结构，该中央连结板(104)具有给定的厚度和已知的材料成分并且一体地形成有安装凸缘(110)。长形多沟道结构包括沿横向方向相互分开的两个外沟道(102)和设置在这两个外沟道之间的第三沟道(104)。两个外沟道中的第一个外沟道被拉制为具有已知高度(H)的峰部，而谷部被拉制至已知深度，使得谷部至峰部的距离超过对于连结板的给定厚度和材料成分在单个冷成形操作中能够获得的最大距离。
文档编号B60J5/04GK102666163SQ201080053006
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月24日 优先权日2009年11月25日
发明者弗兰克·拉凯伊 申请人:麦格纳汽车服务有限公司