薄板坯、车身部件及其制造方法

专利名称：薄板坯、车身部件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种薄板坯，用以制造车身部件的外板，这样的车身部件特别是汽车车门，并且涉及这样的车身部件的制造方法。
随着对于汽车乘客的保护要求的提高，也要加强车身的侧面区域，以防在与其他的车辆或物体碰撞的情况下发生冲撞。通常在车门内部固定为此所谓的“侧面冲撞支架”。
该支架一般由高强度的钢材制成，其在冲撞情况下具有高的能量消耗能力。通过这样的侧面冲撞支架的应用明显改善对车辆乘客的保护。不过这导致车门重量的明显的增加。
后者特别在一般力求降低车身的重量方面是不利的。此外，除了在车身制造时必须实施其他的工作步骤以外侧面冲撞支架的固定还需要多个工作步骤。该通常的车身制造包括通过各一薄板下料的冷成形制造相应的车门的内板和外板，其中例如成型窗口需要的空隙。然后将侧面冲撞支架通过粘合或焊接固定在内板为外板配置的侧面上。最后将外板安装在配备侧面冲撞支架的内板上并且两板通过边缘区域的折边相互连接。按可对比的方式关于侧面冲撞的情况可以加强在围绕乘客室的侧面车身部件的区域内的车身的其他的外板。
已试图进一步改进汽车车门的刚度，使车门的外板由一内板壳和一外板壳构成(DE 39 34 590 C2)。其中该内板壳和外板壳可以分别成单件构成为冲压板部件。在这方面可以达到进一步改善的冲撞保护，即将内板壳在其制造过程中成型成使其在车门的受冲撞损害的区域内构成一侧面冲撞支架，然后将其贴紧外板壳。通过这样的双壳状结构虽然可以加固汽车车门。但用于制造这样的车门需要的费用是很大的。此外，在内壳即使包括侧面冲撞支架的情况下，该侧面冲撞支架的强度也受到对制造内壳所采用板材的变形性提出的要求的限制。因此与由DE 39 34 590 C2已知的汽车车门的制造相关的费用也是可观的。
本发明的目的在于，能够廉价地制造用于车身部件、特别是汽车车门的外板，其为汽车乘客在侧面冲撞的情况下提供高度的保护。
该目的按照第一方案，为了制造一用于汽车车身的车身部件、特别是汽车车门的薄板，通过冷成形一薄板坯来达到，后者包括两个由可很好变形的薄板构成的变形部分并且在冷成形的过程中经受大的变形，并且还包括一支架部分，其设置在两变形部分之间并且由坚固的特别高强度的材料构成，其在冷成形的过程中只经受很小的变形度并在薄板坯成型以后构成相应的车身部件的侧面冲撞支架。
以下在一汽车车门中的上述目的的第二方案包括同样的构想，该车门具有至少一个薄板，其包括一由薄壁板材成形的上面的部分、一与该上面的部分牢固连接的并沿车门宽度延伸的支架部分，其由坚固的特别高强度的材料制成，以及一同样由薄的板材成形的并与支架部分牢固连接的下面的部分。
最后在用于制造汽车车身的车身部件的外板、特别是用于制造按照本发明构成的汽车车门的外板的方法中包括上述目的的第三方案，其中通过在一由坚固的板材构成支架部分的各纵向侧面分别连接一成形部分的方式构成一薄板坯，其中成形部分由可很好成形的板材构成，并且其中由薄板坯冷成形一车身部件的薄板。
本发明的不同的方案基于共同的构想，即，在一用于相应的车身部件需要的薄板坯中在适当的位置安装一支架部分，其满足侧面冲撞支架的功能要求。该支架部分具有提高的强度和特别好的能量消耗能力并且作为这样的就其预定的目的方面考虑，亦即确保在侧面冲撞的情况下乘客的保护给以优化。而在支承部分上连接的各薄板部分关于其材料特性和构形可以这样设计，即它们在相应要求的车身形状中可以最好地冷成形。
用于制造按照本发明构成的车身部件同样按照本发明准备好的薄板坯为此按照一所谓“特制的板坯(Tailored blanks)”的型式由各薄板部分组成，后者具有分别不同的材料特性。按这种方式，薄板坯材的性能及其特性分布不仅在加工过程中而且在完成变形的薄板坯的应用中适合于提出的不同的要求。
通过支架部分在所涉及的薄板中的结合，还省去了至今始终需要的侧面冲撞支架在相应的车身部件上固定的步骤。此外，通过将侧面冲撞支架加入车辆的外壳中节省重量，按传统的制造方式为了提高车乘客的安全性通过固定一单独的支架必定增加这样的重量。
本发明的另一优点在于，改进按照本发明得到的薄板的翘曲刚度。该优点在涉及按本发明组合的车身的外板的薄板时特别显露出来。通过支架部分与其上连接的外板的上面的和下面的部分的直接连接，支架部分可以支承车身部件的各容易变形的部分。按这种方式对于在支架部分上连接的成形部分可以采用很薄的并因此可容易而简便变形的薄板。这也有助于不仅改善加工性而且使按照本发明生产的车身部件的重量减至最小。
通过支架部分与其邻接的经受高度变形的部分的直接连接还取消了厚层粘合(Dickschichtklebung)，其在侧面冲撞支架的传统的固定中照例是必需的。
最后，由按照本发明的薄板坯或按照本发明生产的车身部件具有改善的舒适性能。这样，由于按照本发明将支架部分加入相应的车身部件的外板中可以不再发生，外板由于车辆振荡撞在侧面冲撞支架上。按这种方式可靠地避免了卡嗒噪声。同样，在由内板和外板围绕的按照本发明的车身薄板的空间内由于单独安装的侧面冲撞支架的取消提供可用的附加的结构空间，其在必要时可以用来安装有利于车乘客的附加舒适性的成套设备。
本发明在车门的制造中获得特别有利的结果。正好这样的车身元件特别适合于本发明的应用，因为对它成形情况可以这样选择和支架部分可以这样定位，即，使其可以特别有利地利用根据制造设置的薄板坯的各个部分的不同的变形性。
按照本发明的第一有利的构造，各变形部分和支架部分材料锁合地(stoffschlüssig)相互连接，特别是相互焊接。按这种方式按照本发明的薄板坯的各个部分构成一牢固的连接，其一方面在制造过程中可容易和可靠地控制而在另一方面在完成组装的状态下显示出可预测的性能。
支架部分的保护作用一方面由用于其制造的材料的特性确定。此外，其强度和其在碰撞情况下的能量消耗能力还通过适当的成型加以标定。因此按照本发明的一优选的实施形式，支架部分是成型的。这样，其可以例如在一模具中通过辊压成型或可对比的成型方法制成，借其支持支架部分的刚度。为此在支架部分中可以例如成型至少一个加固沟槽。不过在这种情况下该加固沟槽并不沿相应的下料的全宽延伸。或者，有利的是，支架部分在其各窄边分别具有一未成型的边缘区域而加固沟槽在这两未成型的边缘区域之间延伸。按这种方式在支架部分的备侧端提供可用的相应的区域，在该区域可以按传统的方式建立与车身构件的相应邻接的薄板的连接。
原则上为了实施本发明可以采用所有的材料，该材料一方面具有需要的变形能力而另一方面具有满足对支架部分的保护性能提出的要求的强度。钢材以特别有利的方式满足这样的成型要求，由其一方面可以制造变形部分，其具有突出的变形性，而另一方面可以制造支架部分，其具有高的刚度和在极高的水平上在碰撞下的能量消耗能力。
原则上在成型的支架部分的应用的情况中也有可能通过适当的表面涂层在按照本发明的车身门的薄板的面向外面的表面上遮盖与成型相关的不平度。这样的费用按照本发明的一特别实际合理的构造可以这样来避免，即支架部分在其在组装状态下位于外方的外面由一保护板条遮盖。
特别有利的是，使支架部分在薄板坯的冷成形的过程中基本上经受较小的变形。按这种方式考虑到支架部分的变形性随着渐增的强度而减小。因此遵守这样的比例对支架部分可以采用特别坚固的材料，其确保汽车乘客的极高度的保护。
以下借助于示出一实施例的附图更详细地说明本发明。其中

图1a为制备一薄板坯的仍彼此分离的薄板部分在未变形状态的示意前视图，用于制造一车门；
图1b图1a中所示的部分沿图1a中标明的线A-A截取的剖面；图2a由图1a中所示的部分构成的薄板坯的示意前视图；图2b图2a中所示的薄板坯沿图2a中标明的线B-B截取的剖面；图3a由图2a中所示的薄板坯冷变形的用于车门的外板的示意前视图；图3b图3a中所示的外板沿图3a中标明的线C-C截取的剖面；图4一车门的示意透视图；图5a用于制造图4中所示的车门的外板所采用的薄板坯在未变形状态下的局部剖面；图5b图4中所示的车门的外板和内板在图5a中所示的薄板坯的第一变形以后的局部剖面；图5c图4中所示的车门的外板在第二加工步骤以后的局部剖面；图6外板沿图5c中标明的线D-D截取的剖面。
图2a、2b中所示的薄板坯由一上面的变形部分2、一在上面的变形部分2上连接的支架部分3和一在支架部分3的下面连接的第二下面的变形部分4组成。
上面的变形部分2由很薄的钢材构成，其具有突出的变形性。在变形部分2中在当前的实施例中成型一开口5，其在薄板坯1完成变形的状态下构成完成的汽车车门6的外板11的窗口。上面的变形部分2与支架部分3的上面例如通过激光焊接材料锁合地相连接。
支架部分3由高强度的钢构成，其在碰撞引起的变形中具有高的能量消耗能力。该支架部分3具有纵向延伸的狭窄的形状并且在沿待制造的汽车车门6的宽度的位置成带状延伸，在其上在以最大可能性产生侧面冲撞的情况下作用最大的力。在为小轿车(PKW)确定的车门中支架部分3为此设置成使其定位在汽车保险杆的通用高度的区域内。
支架部分3的宽度在当前的实施例中相当于汽车车门6在完成的状态下的宽度，并且在未变形的状态下(图2a、2b，图5a)比上面的和下面的其上连接的未变形的变形部分2或4小一尺寸U，从而变形部分2、4在车门6最终组装之前在侧面突出于支架部分3的各末端以外。
在支架部分3中具有通过辊压成型成形的两个在支架部分3的宽度方向相互平行延伸的加固沟槽7、8。其中加固沟槽7、8分别终止在支架部分3的朝宽度方向的侧边缘之前不远处，从而在那里分别存在一未变形的边缘区域9、10，在该边缘区域内薄板坯1的支架部分3在未变形的状态下构成为基本上平面的。
在支架部分3的下边缘焊接下面的变形部分4。其如同第一变形部分2由薄的可特别好变形的钢材构成。
这样组成的薄板坯1在一未示出的压力机中冷变形成一外板11，其具有向外的拱形的形状。在这种状态下在薄板坯1的未变形的状态下的变形部分2、4的在侧面突出于支架部分3以外的边缘区域基本上成直角与外板11的外面12偏离地对齐(图3a、3b和图5a)。在这种情况下进行薄板坯1的冷成形使支架部分3保持基本上无变形。
在一分开的在这里不再说明的工序中生产的汽车车门6的内板13安装到这样获得的外板11上并夹紧。其中没有加固沟槽7、8的边缘区域9、10接触在内板13为其配置的各边缘表面，它们分别基本上平面支承在各边缘表面上。然后通过激光束焊接或其他适当的焊接方法将支架部分3与内板13相连接。相反，变形部分2、4的自由边缘区域绕内板13的边缘折边并且与内板13焊接或粘合(图5c)。
在外板11的外面12喷漆以后由一保护板条14遮盖支架部分3，保护板条以本身已知的方式经由相应的嵌入在外板11中成形的各孔的突出部与外板11相锁定。
附图标记清单1 薄板坯2、4变形部分3 支架部分5 开口6 汽车车门7、8加固沟槽9、10 未变形的边缘区域11 外板12 外板11的外面13 汽车车门6的内板14 保护板条U 尺寸
权利要求
1.薄板坯，用以通过冷变形制造汽车车身的车身部件特别是汽车车门(6)的薄板(11)，所述薄板坯包括—两个变形部分(2、4)，其由一种可很好变形的薄板构成并且在冷成形的过程中经受大的变形，以及—一个支架部分(3)，其设置在两变形部分(2、4)之间并且由坚固的材料构成，其在冷成形的过程中只经受很小的变形度并在薄板坯(1)成型以后构成相应的车身部件的侧面冲撞支架。
2.按照权利要求1所述的薄板坯，其特下在于，变形部分(2、4)和支架部分(3)材料锁合地相互连接。
3.按照权利要求2所述的薄板坯，其特征在于，变形部分(2、4)和支架部分(3)相互焊接。
4.按照上述权利要求之一项所述的薄板坯，其特征在于，支架部分是按型材成型的。
5.按照上述权利要求之一项所述的薄板坯，其特征在于，在支架部分(3)中成型至少一个加固沟槽(7、8)。
6.按照权利要求4或5所述的薄板坯，其特征在于，支架部分(3)在其各窄边分别具有一未成型的边缘区域(9、10)。
7.按照上述权利要求之一项所述的薄板坯，其特征在于，变形部分(2、4)和支架部分(3)由一种钢材制成。
8.汽车车门，其具有至少一个薄板(11)，该薄板包括一由薄壁板材成形的上面的部分(2)、一与该上面的部分(2)牢固连接的并沿车门宽度延伸的支架部分(3)，其由坚固的材料制成，以及一同样由薄的板材成形的并与支架部分牢固连接的下面的部分(4)。
9.按照权利要求8所述的汽车车门，其特征在于，上面的部分(2)包括一窗口(5)。
10.按照权利要求8或9之一项所述的汽车车门，其特征在于，支架部分(3)在其在组装状态下在外的外面(12)由一保护板条(14)遮盖。
11.按照权利要求8至10之一项所述的汽车车门，其特征在于，所述薄板为外板(11)。
12.用以制造汽车车身的薄板(11)的方法，特别是用以制造按照权利要求8至11之一项所给出的汽车车门(6)的薄板(11)的方法，包括—在一由坚固的板材构成的支架部分(3)的纵向侧面分别连接一变形部分(2、4)，而构成一薄板坯(1)，所述变形部分由一种可很好地变形的板材构成，以及—由薄板坯(1)冷成形车身部件的薄板(11)。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，支架部分(3)与变形部分(2、4)材料锁合地相连接。
14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，支架部分与变形部分(2、4)焊接。
15.按照权利要求12至14之一项所述的方法，其特征在于，支架部分(3)在薄板坯(1)冷成形过程中基本上不经受变形。
全文摘要
本发明涉及薄板坯、车身部件及其制造方法。按照本发明，一为通过冷成形制造汽车车身的车身部件的薄板(11)规定的薄板坯包括两变形部分(2、4)，其由可很好变形的薄板构成并且在冷成形的过程中经受很大的变形，并且还包括一支架部分，其设置在两变形部分之间并且由坚固的材料构成，在其冷成形的过程中只经受很小的变形并在薄板坯(1)成型以后构成相应的车身部件的侧面冲撞支架。由这样的薄板坯(1)可以特别是制造汽车车门(6)。
文档编号B60J5/00GK1608008SQ02826004
公开日2005年4月20日 申请日期2002年8月16日 优先权日2001年11月10日
发明者洛塔尔·帕特贝格 申请人:蒂森克鲁伯钢铁股份公司