具有加强板的汽车立柱及用于制造其的方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1或2前序部分特征所述的汽车立柱。

本发明还涉及一种根据权利要求10前序部分特征所述的用于制造汽车立柱的方法。

背景技术：

由现有技术已知的是：制造由金属材料、特别是由钢材构成的汽车结构构件。为此提供薄板板坯，该薄板板坯通过成型技术来加工。但是从现在开始，基于法定的以及制造商方面更严格的安全要求而需要的是：这些构件不仅由壁厚均匀的板材来冷却成型。为了在重量相同或者减小的情况下获得高的刚性，为此采取了各种措施。

例如使用热成型技术和加压淬火技术，以便在特别是具有均匀壁厚的构件的重量保持不变的情况下提高其刚度并且由此也提高碰撞性能的复合(Verbunden)。

一种替换的设计变型是使用加强板和/或加强补丁，该加强板和/或加强补丁焊接或者粘贴到构件上，以便通过相应的横截面结构在构件重量不变或略微增加的情况下再次提高刚性和碰撞性能。

例如由EP1195208A2已知一种方法，在该方法中，在汽车立柱中使用内补丁，并且将两个构件同时一起热成型。在这种情况下同时使用热成型技术和加压淬火技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于：从现有技术出发提出如下的可能性，即，明显提高汽车立柱的刚性和碰撞性能，在此，在制造成本很有利并且生产可能性技术简单的同时，构件重量没有显著提高。

上述目的通过根据权利要求1或2特征所述的汽车立柱来实现。

此外，本目的的方法技术部分通过根据权利要求10特征所述的用于制造汽车立柱的方法来实现。

本发明的有益的设计变型在从属权利要求中加以描述。

汽车立柱特别是B柱，其具有横截面呈帽状的外板，该外板具有桥接部、从桥接部起延伸的支腿和在支腿端部上伸出的凸缘。此外设置有封闭外板的闭合板，从而在外板与闭合板之间获得在横截面中闭合的空腔。在空腔本身中设置有加强板。加强板具有沿纵向定向延伸的至少一个凹槽并且在横截面中以至少两个区段与外板的桥接部和/或支腿双层贴靠或者构造并且优选与其耦联。

汽车立柱特别是B柱，其具有横截面呈帽状的外板，该外板具有桥接部、从桥接部起延伸的支腿和在支腿端部上伸出的凸缘，汽车立柱具有封闭外板的闭合板，其中，在外板和闭合板之间所产生的空腔中设置有加强板，该加强板具有沿纵向定向延伸的至少一个凹槽，其特征在于，加强板在至少两个区段中双层地与桥接部贴靠，其中，凹槽构造成向内伸入到空腔中并且与外板形成第二空腔。

汽车立柱特别是B柱，其具有横截面呈帽状的外板，该外板具有桥接部、从桥接部起延伸的支腿和在支腿端部上伸出的凸缘，汽车立柱具有封闭外板的闭合板，其中，在外板和闭合板之间所产生的空腔中设置有加强板，在横截面中，该加强板与外板的支腿在至少两个区段中双层地贴靠，并且该加强板具有沿纵向定向延伸的至少一个凹槽，其特征在于，凹槽向外向外板的方向指向并且以凹部贴靠在桥接部的内侧面上，从而形成第二空腔和第三空腔。

整个汽车立柱特别是加强立柱，其用作汽车结构构件。外板必然不应该看作是汽车车身的关闭的可见板或者外壳构件。外板可以由附加的汽车外壳构件覆盖。但是在本发明的范围内，外板也可以是汽车车身的外壳构件。在B柱的情况下，其上大多再次设置有门，从而在打开汽车门时观察者才可以看到外板。此外根据本发明，汽车立柱优选设置在顶梁与车门槛之间，其中，至少外板、优选还有闭合板和/或加强板与顶梁和/或车门槛耦联。

在此特别可以直接实现加强板在外板的内侧面上的双层贴靠。但是在本发明的范围内，这还可以理解为在插入板材或者中间板的情况下的间接贴靠。双层表示，一层是加强板而一层是外板。在中间板的情况下，相应的区段是三层的。在本发明的范围内，两个双层的区段表示：在横截面中，在两个相互不同的位置上，外板和加强板双层地贴靠。

由此产生了根据本发明的优点：构件独立地制造并且由此通过成型技术加工可能的是：加强板附加地设有凹槽以作为加强结构。因此在最多仅略微提高整体装置的构件重量的情况下，再次明显提高汽车立柱的刚性以及碰撞性能。形成凹槽所需要的更多材料例如可以通过减小外板和/或闭合板中的壁厚来节省，从而实现汽车立柱整体装置的构件重量保持不变或者甚至于减小。

在闭合板与外板之间形成的空腔在横截面中构造为封闭的并且由此在纵向延伸部中优选向上和向下敞开。但是根据横截面沿着纵向定向的延伸的类型，其在上侧或者在下侧同样也可以是封闭的。闭合板与帽状的外板的凸缘耦联以形成空腔。这种耦联例如可以经由粘合来实现，但也可以通过热接合来实现，或者通过上述两种耦联方法的可能组合来实现。例如可以使用点焊，可选地又可以与粘合组合使用。

通过具有凹槽的加强板的构造，在横截面中形成至少一个第二空腔。加强板优选沿纵向仅局部地设置在汽车立柱中，特别是设置在整个汽车立柱的长度或者高度的1/3至2/3的纵向区段上。双腔中空型材由此同样仅构造在这个纵向区段中。

此外，加强板至少局部地或者关于横截面区段性地面状地贴靠在外板的桥接部和/支腿上。此外在这里还可能的是：加强板在将例如粘合材料加入到需贴靠的表面上的情况下与外板耦联和/或与外板热接合，其中，在这里还优选地可以使用点焊亦或铆接法。

此外在本发明的范围内可设想的是：闭合板具有在横截面中非直线的分布，而是同样具有略微帽状构造的横截面走向，以及闭合板的帽状向汽车立柱的空腔方向指向地构造。还通过闭合板的这种设计变型又可能的是：在同样重量增加较小的情况下，实现刚性和碰撞性能的相对明显的提高。

此外在本发明的范围内可设想的是：至少外板和/或加强板、可选地还有闭合板由可热变形的和可加压淬火的钢合金构成。特别地，在长度上的延伸中相互不同的强度区域或者区通过局部加压淬火来形成。例如汽车立柱的下部的底部区域与中间区域以及上部的顶部区域相比可以构造得更硬。这同样适于加强板。此外在这里可设想的是：加强板沿着其纵向具有强度相互不同的区域或者区。由此可能的是：有针对性地调整整个汽车立柱所需要的碰撞性能。

此外在本发明的范围内可能的是：加强板的凹槽在横截面中附加地通过凹槽闭合板遮盖。凹槽闭合板由此与加强板耦联，从而在横截面中形成三腔中空型材、优选四腔中空型材。为此例如在本发明的范围内可设想的是：加强板相应地与外板的支腿耦联，并且凹槽的部分区域、特别是凹部区域与外板桥接部的内侧耦联。在其间延伸的凹槽由凹槽闭合板封闭，其中，凹槽闭合板可以与加强板耦联。凹槽闭合板还优选仅在加强板的局部长度区段上沿纵向延伸和/或特别是在凹槽的整个长度延伸上延伸。

此外在本发明的范围内可设想的是：在加强板与外板之间插入附加板，该附加板特别优选地至少局部地、特别是全面地在桥接部上贴靠在外板的内侧上。加强板至少局部地优选贴靠在辅助板上。这在本发明的范围内也可以理解为设置在外板上的补丁和补丁与加强板的附加的耦联。

此外特别优选的是：加强板的横截面走向和特别是凹槽的横截面走向沿纵向相互不同地构造。在这里在特别优选的设计变型中，一个凹槽呈Y形地沿纵向过渡成两个凹槽。由此例如在下部的底部区域中可以仅构造有一个凹槽，在向中间区域的过渡区域中然后构造有两个凹槽。优选地也可设想的是：加强板在其整个纵向延伸上具有两个相互间隔开距离的凹槽，或者一个凹槽在其宽度和/或深度中沿着纵向减小。

在本发明的范围内，对于每个板特别优选的是：使用壁厚均匀的板，从而刚好能够简单有效地且成本低地实施板成型及至少局部热成型和加压淬火。

此外特别优选的是：为外板采用小于2毫米的壁厚，从而保持低的材料使用成本，同样保持少的成型需使用的作业，并且同时通过仅小的材料使用实现整个构件装置的小的自重。由此特别优选的是：使用0.5mm至2mm、特别是1mm至2mm的板厚。尤其地，由此还可以省去连续变截面辊轧板(Tailor Rolled Blank)或者拼焊板(Tailor Welded Blank)材料，由此总体降低制造成本。

用于制造根据上述特征中的至少一个特征所述的汽车立柱的方法技术部分规定有下列的方法步骤：

-通过热成型和至少局部的加压淬火来提供成型的外板；

-提供成型的加强板；

-将外板与加强板耦联；和

-将外板与闭合板耦联。

由此可能的是：各自相互独立地对外板和加强板进行成型技术的加工和必要情况下进行调质处理、特别是淬火。各构件在连接时相互耦联，这尤其通过至少局部的粘合和/或热接合和/或铆接法来实现。如果将加强板装到外板中，那么外板在至少在长度区段中形成空腔的情况下通过闭合板来封闭。

附图说明

本发明的其它优点、特征、性能和方面是下面描述的主题。以示意性附图示出优选的设计变型。这些有助于简单理解本发明。在附图中：

图1以侧视图示出汽车立柱；

图2a至2g示出沿图1的剖线II-II的不同横剖视图；

图3a至3c示出具有沿着纵向呈Y形延伸的凹槽的根据本发明的加强板；

图4a至4c示出具有一个加强板的汽车立柱的第一设计变型；

图5a至5c示出具有两个加强板的汽车立柱的第二设计变型；及

图6a至6d示出具有两个加强板的根据本发明的汽车立柱的第三设计变型。

具体实施方式

在附图中，即使在出于简化原因而省去重复描述时，也为相同或者类似构件使用相同的附图标记。

图1示出根据本发明的汽车立柱1，例如在侧视图中呈B柱形式。在此，汽车立柱1的纵向2主要沿汽车Z方向延伸。其具有上部的顶部区域3、中间区域及下部的底区域5。在顶部区域3和底部区域5中分别示出横向延伸部，这些横向延伸部用于连接没有详细示出的顶梁或者车门槛(Schweller)。

本发明主要特征在图2a至2g中示出，这些附图分别示出沿图1的剖线II-II的汽车立柱1的横剖视图。据此设置有呈帽状延伸的外板6。该外板具有：桥接部7，该桥接部主要沿着汽车X方向延伸；和从桥接部7伸出的支腿8，这些支腿8优选地着汽车横向Y延伸。还在支腿8上设置有凸缘9，这些凸缘9沿着汽车纵向X延伸。帽状的外板6在背侧通过闭合板10封闭，该闭合板10同样可以具有帽状构造。闭合板10经由这里没有详细示出的连接件而主要与凸缘9耦联，其例如可以通过粘合亦或通过材料锁合的接合来耦联。在闭合板10与外板6之间构造有第一空腔11。这同样适用于图2a至2g的所有变型。

根据本发明、从现在开始根据图2a，在所述空腔11中设置有具有凹槽13的加强板12，因而在加强板12与外板6之间并且在这里具体地说在凹槽13与外板6之间形成第二空腔14。通过这两个空腔11、14，在碰撞性能好且构件重量小的情况下沿着汽车横向Y同时获得高的刚性。加强板12此外在耦联位置15上——在这里例如示出为点焊——与外板6耦联。此外，加强板12在至少两个区段16中双层地贴靠在外板6的内侧面17上。在根据图2a的设计变型中，双层的区段16分别部分地构造在桥接部7的区域中和部分地构造在支腿8的区域中。

图2b示出根据本发明的汽车立柱1的进一步设计变型的横截面。但是在这里与图2a不同的是：凹槽13不是构造为向内伸入到第一空腔11中，而是沿着与之相反的方向从空腔11中伸出地构造。由此获得第二空腔14和第三空腔18，因而加强板12的凹槽13向外部方向向外板6指向并且以凹部19与桥接部7的内侧面17贴靠，并且还在这里在耦联位置15上与该桥接部耦联。此外，加强板12的二个侧凸缘20构造成使得它们与外板构成双层的区段。侧凸缘20为此贴靠在支腿8的内侧面17上并且它们在这里又在耦联位置15上耦联。同样地，外板6与闭合板10耦联。第二空腔14的一部分横截面积或者第三空腔18的一部分横截面积优选为汽车立柱1总横截面积的10％至50％之间、特别是为25％至33.3％之间。横截面数据的百分比分布在此适于图2的所有设计变型。

图2c示出第三种替换的设计变型，在该设计变型中，加强板12如下地构造，即，其基本上具有两个向外的凹槽13，并且在汽车立柱的横截面中细分，从而形成第一空腔11和第二空腔14。此外，加强板12在此经由侧凸缘20与外板6的内侧面17贴靠并且在耦联位置15上与该外板耦联。同样地设置有闭合板10。还是可能的是：加强板12如下地定位，使得两个凹槽13与图2b类似地接触桥接部并且由此耦联。

此外，图2d示出根据本发明的汽车立柱1的第四种设计变型的横截面。在这里，帽状的外板6又由闭合板10在背侧封闭，从而构造第一空腔11。与图2b类似，加强板12设置有向外向桥接部7指向的凹槽13，从而形成第二和第三空腔14、18。作为补充，构造有凹槽闭合板21，从而形成第四空腔22。凹槽闭合板21为此在不同的耦联位置15上与加强板12耦联。此外，凹槽闭合板21与加强板12至少在两个双层的区段16中搭接。

图2e示出根据本发明的汽车立柱1的另一种替换的设计变型。与图2a的设计变型不同的是：在这里，在横截面中看，补丁形式的附加板27贴靠地设置在外板6内侧面17的大部分上并且在耦联位置15上与该外板耦联。具有指向第一空腔11以形成第二空腔14的凹槽13的加强板12则从内侧贴靠地设置在板27上。加强板12在耦联位置15上与板27耦联并且在这里构造成双层的或者与外板6构造成三层的。加强板12的耦联位置15也可以穿过(durchgreifen)板27并且与外板6相耦联，因而设置有三层耦联、例如呈点焊形式或者类似形式。此外，这由设置在背侧的闭合板10来封闭。

图2f示出与图2a类似的设计变型，在这里，闭合板10附加地通过凸缘9区域中的耦联位置15与外板6耦联。

图2g示出与图2b类似的设计变型，在这里还在凸缘9的区域中，闭合板10额外地在耦联位置15上与凸缘9相耦联，并且凹槽13没有独立地耦联。

图3a至3c示出加强板12，该加强板具有一个横截面曲线沿纵向2改变的凹槽13以及两个用于与外板6的支腿8耦联的侧凸缘20。为此，凹槽13构造成沿着纵向呈Y形延伸。在附图平面上示出的下部区域中，凹槽13一件式地设计，这能够清楚地在剖线C-C中看出。根据图3b，沿剖线b-b清晰可见的是：在关于附图平面的上部区域中构造有两个凹槽13。加强板12则可以应用在图2a至2g的所有设计变型中。

图4a至4c示出根据本发明的汽车立柱1的第一设计变型，图4a以后视图示出外板6和加强板12，在图4b中仅示出外板6，在图4c中仅示出加强板12。清晰可见的是，在加强板12中在中间区域4中构造有一个凹槽13而在底部区域5中构造有三个凹槽13，这些凹槽各自沿纵向2延伸。在没有详细示出的套装好的闭合板10中，设置在中间区域4中的凹槽13由此形成两腔中空型材，并且设置在底部区域5中的凹槽13形成了至少四腔中空型材。加强板12在此沿着该加强板12的纵向在高度区段H上延伸，该高度区段为外板6的总高度GH的1/3至2/3之间、优选约为一半。此外，在图4b中清楚可见的是：形成强度不同的两个区23、24，第一区23具有在中间区域4和顶部区域3上延伸的强度，并且在底部区域5中形成第二区24。第二区24相对第一区23具有较小的强度。这个强度通过沿加强板12设置三个凹槽13再一次得到提高。根据本发明还可能的是：强度较小的第二区24不是一直延伸到底部区域5的下端部，而是连接到另外的强度最高的下边缘上。强度较小的第二区那么构造成仅约30cm至150cm高。另一软区可以构造在外板6的凸缘8中，例如用于通过焊接或特别是铆接而与闭合板10耦联。这也适于本发明的其它实施方式。

图5a至5d示出汽车立柱1对此的第二设计变型。根据图5a清晰可见的是：首先外板6又设置有第一加强板12和第二加强板25。第一加强板12和第二加强板25在此在搭接区域26中沿着纵向2至少部分搭接。外板6又构造有强度不同的两个相互不同的区23、24。设置在外板6的底部区域5中的第二加强板25又具有三个凹槽13。第一加强板12具有一个凹槽13。所有凹槽13又构造成沿着纵向2定向或各自仅部分地在加强板12、25的纵向走向上延伸。加强板12、25本身又仅区段性地沿着外板6的纵向2延伸并且又覆盖在外板6的总高度GH的1/3至2/3之间的高度区域H。

图6a至6d示出第三设计变型，该设计变型同样又具有分成两部分的加强板12，其中，图6b的外板6与图4b和5b类似地具有强度不同的两个区23、24。但是第二加强板25在这里不是设置在底部区域5中、而是设置在从中间区域4到顶部区域3的过渡区域中并且沿着纵向具有两个凹槽13。第二加强板25在此沿纵向完全由具有仅一个凹槽13的第一加强板12搭接。第一加强板12的凹槽13沿纵向2仅部分地构造。

附图标记列表

1 汽车立柱

2 纵向

3 顶部区域

4 中间区域

5 底部区域

6 外板

7 外板的桥接部

8 外板的支腿

9 外板的凸缘

10 闭合板

11 空腔

12 加强板

13 加强板的凹槽

14 第二空腔

15 耦联位置

16 双层的区段

17 外板的内侧面

18 第三空腔

19 凹槽的凹部

20 加强板的侧凸缘

21 凹槽闭合板

22 第四空腔

23 第一区

24 第二区

25 第二加强板

26 搭接区域

27 附加板

GH 汽车立柱总高度

H 高度区域

X 汽车纵向

Y 汽车横向

Z 汽车竖直方向