专利名称：加固型材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车支承框架的加固型材，该加固型材作为汽车横隔板在底部连接汽车支承框架的两根支柱尤其是C柱和D柱，并在其构成为支柱连接区的端部处经由修圆的角加强部转到两根支柱。
背景技术：
在现代汽车制造中，坚固的汽车结构对于汽车的行驶性能及碰撞安全性具有核心意义。用于实现增强汽车刚度的一种合适的措施是，通过安装横向于行驶方向定向的、作为汽车横隔板的加固型材额外地加固汽车支承框架。
这类加固型材在实践中已公知。一种已知的加固型材由一个设计成帽形轮廓的壳体构件组成，其在安装状态下在底部连接待支撑的支柱并同时与底板焊接。为使支柱更好地支撑在型材上并且同时实现在结构中均匀的力分布，所述加固型材通过额外的修圆的角加强部补充，所述角加强部在分别由支柱和型材端部构成的角部处包围型材以及相应的支柱并且通过焊接与其连接。由于角加强部修圆的形式，帽形轮廓的上部水平的外表面均匀地转到支柱的面向加固型材的侧面，由此实现了所期望的均匀的力分布。角加强部同样由壳体构件形成，其中由于成形技术的原因，每个角加强部一般由两部分组成。因此，除了本来的、连接各支柱的帽形壳体构件之外，还需要另外四对相互连接且要与一根支柱或型材连接的部件，以便实现一种用于连接两根支柱的具有足够支撑作用的加固型材。不仅对于单件生产而且对于各个零件的组装，高的成本都与不同零件的大的数目有关。此外，加固型材的尺寸的变化只会造成高额花费，因为为此对于单个部件要分别配备新设计的工具。最后，尤其是在使用较高强度的钢材作为基体材料时，由结构决定的大量的焊接连接具有消极的影响，因为相对于基体材料，焊接连接具有明显较低的强度，并且因此是缩短减小结构疲劳强度的因素。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的加固型材，通过该加固型材有效提高了汽车支承框架的刚度，其特征在于低的生产成本，此外无需大的花费可以改变其尺寸。
按本发明，该目的通过一种按独立权利要求前序部分所述的加固型材这样地得以实现，即，加固型材及角加强部设计为由一个在其环绕的边缘上焊接的、内高压成形的双层板坯构成的一种整体的双层壳体。
按本发明的加固型材即使在复杂的空间造型的情况下也由一个简单的基体构成，即借助于内高压成形-工艺(IHU)制成的、单件的双层壳体。由于对于待制造形状的高的可变性，用于在车辆结构的两根支柱之间的改进支撑和实现均匀的力分布所必需的修圆的角加强部设计为与加固型材成一体，从而也形成大面积的、可有效利用的支柱连接区。与现有技术的区别在于，除原本的型材外，不再必须制作和组装其它的单个部件，生产成本由此得以大大降低。已提到的可变性的另一结果是，加固型材的尺寸相对容易适应使用者的预先规定。这对于修圆的半径和型材的高度也同样适用。此外，通过加固型材的整体的结构，接合点的数量被减少到最小，从而使基体材料的强度尤其是在采用较高强度的钢材的情况时得到最充分地利用，从而可以实现卓越的支撑性能。
由于加工工艺的原因，双层板坯的环绕的边缘在加固型材中保持为一个从型材的上侧向上凸起的边缘，其在型材的整个长度上延伸。该上侧的边缘可用作为容纳密封件或安装加衬部件的凸缘。
按照本发明一种有利的实施方式，加固型材在底部还具有直角折弯的边缘区域，用于与汽车车身底板连接，这些边缘区域构成可有效使用的连接区，例如用于熔焊或钎焊但还有粘接连接。
此外，本发明的目的通过一种用于制造本发明加固型材的方法得以实现，该方法包括如下步骤
—将在其环绕的边缘上焊接的双层板坯内高压成形为一个双层壳体；—对已成形的双层板坯在两侧进行侧向切割，以形成支柱连接区；以及—对所述板坯进行纵向分割，以形成两个加固型材。
该方法采用内高压成形工艺，对于待制造的形状，所述方法使用户实现大的设计自由度。对于成形的构件的材料性能，内高压成形工艺例如相对于深拉具有特别的优点，即在内高压成形的情况下所述待成形的材料明显被更强更均匀地拉伸。通过这种材料拉伸尤其是在较高强度钢的情况下能加强“烘烤(Bake)硬化”效应，即在相对较低温度的热处理时例如通过油漆烘烤来加强额外的强度提高。由此可达到的强度值将能使所需的材料厚度进一步减少，从而有助于减轻汽车的总重量。
按照该方法一种有利的实施方式规定，双层板坯的环绕的边缘在端面由激光束焊接进行焊接。这涉及一种可靠的、可良好自动化的接合工艺。
按照该方法另一优选的实施方式规定，双层板坯关于其纵轴线对称地成形并沿纵轴线分割，从而制成两个相同构成的加固型材。该相同成形的型材然后能例如安装在两辆汽车中对应的相同位置上。
可选择地，双层板坯相对于纵轴线不对称地成形也同样可能，从而在纵向分割时制成两个不同构成的加固型材。加固型材能安装在一辆车中不同的位置上，例如在C柱和D柱之间。
以下借助示出一个实施例的附图更详细地说明本发明。附图中图1示出用于连接汽车支承框架中两根支柱的加固型材的透视图；图2示出沿图1中II-II线的图1加固型材的剖视图；图3示出图1加固型材在安装状态时的透视图；图4a-c示出用于制造图1加固型材的工艺步骤；以及图5示出两个由不对称双层板坯制造的加固型材在安装状态时的示意图。
具体实施例方式
按图1的本发明的加固型材通过内高压成形(IHU)由一个双层板坯1制成，该双层板坯本身由在其边缘2a、3a处优选通过激光束焊接被焊接的两个单层板坯2、3组成。所述加固型材包括一个直的、具有基本上U形横截面的中间区域5，该区域在其两端转为修圆的角加强部6、7。由此形成了大面积的、敞开的支柱连接区6a、7a，其使得能够在汽车支承框架的两个支撑在加固型材上的支柱之间实现均匀的力分布。单层板坯2、3的在端面焊接的边缘2a、3a在加固型材中共同形成上侧边缘4，它可作为用于容纳密封件或用于安装加衬部件的凸缘。此外，加固型材在底部还包括直角折弯的边缘区域2b、3b，其构成用于连接加固型材和底板的可有效利用的凸缘。
图3示出在安装状态时的加固型材。其中敞开的支柱连接区7a包围汽车支承框架的一根支柱8，优选是C柱或D柱，并通过例如焊接点(图中未示出)与其相连接。此外，加固型材支撑在底板9上并在折弯的边缘区域2b、3b处通过焊缝9a与其相连接。
在图4a-c中示出用于制造加固型材的各个工艺步骤。在图4a中示出一由两块平面叠置的单层金属板构成的双层板坯10，该双层板坯在其环绕的边缘处优选通过激光束焊接进行接合。该板坯相对于其纵向轴线略微不对称地形成。
双层板坯10首先通过内高压成形被成形为一个空心体，其中所述板坯10的环绕的边缘区域10a被夹紧在成形工具半体之间，并且由此在已成形的构件中作为扁平构成的、向外指向的边缘(图4b)被得到。如在图4b中还示出，在下一步中将已成形的双层板坯10在侧面沿线11切割，然后沿线12纵向分开，于是形成两个不同地形成的带有角加强部的加固型材13、14。优选在附加的步骤中由加固型材13、14的下部边缘13a、14a制成在底部直角折弯的边缘区域，其使加固型材便于连接到底板上。
在图5中示出用以上方法制造的加固型材13、14在安装状态时的示意图。其中加固型材13、14分别设置在一汽车支承框架的支柱对16、17之间并通过焊接与其相连接。此外，每个加固型材13、14支撑在车身底板15上并且同样通过焊接与该车身底板相连接。
权利要求
1.一种用于汽车支承框架的加固型材，该加固型材作为汽车横隔板在底部连接汽车支承框架的两根支柱(8)尤其是C柱和D柱，并在其构成为支柱连接区(6a，7a)的端部处经由修圆的角加强部(6，7)转到两根支柱(8)，其特征在于，所述加固型材和角加强部(6，7)设计为由一个在其环绕的边缘处焊接的、内高压成形的双层板坯(10)构成的整体的双层壳体。
2.按权利要求1所述的加固型材，其特征在于，所述加固型材的上侧边缘(4)构成一用于容纳密封件的凸缘。
3.按权利要求1或2所述的加固型材，其特征在于，所述加固型材的上侧边缘(4)构成一用于安装加衬部件的凸缘。
4.按权利要求1至3其中一项所述的加固型材，其特征在于，所述加固型材具有用于连接到汽车车身的底板(9)上的在底部直角折弯的边缘区域(2b，3b)。
5.一种用于制造按权利要求1至4其中一项所述加固型材的方法，其特征在于，具有以下的工艺步骤-将一在其环绕的边缘处焊接的双层板坯(10)内高压成形为一个双层壳体；-对已成形的双层板坯在两侧进行侧向切割，以形成支柱连接区，以及；-将所述板坯(10)纵向分开，以形成两个加固型材(13，14)。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述双层板坯(10)在其环绕的边缘处在端面通过激光束焊接进行焊接。
7.按权利要求5或6所述方法，其特征在于，所述双层板坯(10)关于其纵轴线对称地成形并沿该纵轴线分开，从而制成两个相同构成的加固型材。
8.按权利要求5或6所述方法，其特征在于，所述双层板坯关于其纵轴线不对称地成形，从而在纵向分开时形成两个不同构成的加固型材(13，14)。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车支承框架的加固型材，该加固型材作为汽车横隔板在底部连接汽车支承框架的两根支柱(8)尤其是C柱和D柱，并在其构成为支柱连接区(6a，7a)的端部处经由修圆的角加强部(6，7)转到两根支柱(8)。本发明的特征在于，所述加固型材和角加强部(6，7)设计为由一个在其环绕的边缘处焊接的、内高压成形的双层板坯(10)构成的整体的双层壳体。
文档编号B21D26/02GK1835815SQ200480023449
公开日2006年9月20日 申请日期2004年8月5日 优先权日2003年8月19日
发明者A·格吕内克里, L·帕特博格, E·韦肯曼 申请人:蒂森克虏伯钢铁股份公司