方法、車輛加強件及車輛的制作方法
【專利摘要】制造車輛加強件（12，14，16，18，20）的方法，其特征在于包括步驟：a）將包括硼鋼的第一部分（24）接合于包括比硼鋼塑性強的材料的第二部分（26）以形成車輛加強件（12，14，16，18，20），以及b）在所述接合后熱處理所述第一部分（24）的至少一部分，使得所述車輛加強件（12，14，16，18，20）包括至少一個硼鋼硬化區部和比硼鋼塑性強材料的至少一個柔軟區部。
【專利說明】方法、車輛加強件及車輛
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于制造車輛加強件的方法和利用這種方法制造的車輛加強件。本發明還涉及包括至少一個這種車輛加強件或車輛柱的車輛。
【背景技術】
[0002]按照法律，在不同國家或區域內全新式的小汽車樣品在銷售之前必須通過某些安全試驗和證明過程例如側面碰撞試驗、例如柱側面碰撞試驗。
[0003]現有技術已經公開了用于具有改進側面撞擊行為的車輛的若干側面碰撞結構。例如美國專利號N0.6524404公開了 B-柱加強件，即支撐車頂且定位在前后側窗之間的支柱加強件，其具有改進的碰撞行為并且構成縱向鋼材剖面。所述縱剖面具有由馬氏體材料結構構成且強度超過1400N/mm2的上部以及具有更高韌性(或稱為“柔軟區部”)的主要為鐵素體珍珠巖材料結構且強度低于850N/mm2的下部。
[0004]在溫熱成形(warm form)工序中制造B-柱加強件,其開始為成形還料或預成形縱剖面，成形坯料或預成形縱剖面在產生奧氏體材料結構的熔爐中受到熱處理且隨后在冷卻工具或設備中再成形/硬化為馬氏體材料結構。坯料的較大區域或相應的預成形縱剖面在熔爐內可被隔離或防止受到溫度的影響。因此，這些區域不受到顯著加熱，這樣在這些區域內的總溫度升高顯著地低于引起奧氏體材料結構的溫度。隨后在冷卻工具或設備中在不受到顯著加熱的區域中可能實現沒有高強度馬氏體材料的結構。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種用于制造車輛加強件的改進方法。
[0006]該目的通過一種包括如下步驟的方法來實現:a)將包括硼鋼的第一部段接合于包括比硼鋼塑性強的材料的第二部段以形成車輛加強件，并且隨后b)在所述接合后熱處理所述第一部段的至少一部分，使得所述車輛加強件包括至少一個硼鋼的硬化區部(即所述第一部分的所述至少一個熱處理部分)和比硼鋼塑性強的材料的至少一個柔軟區部(即第二部段以及第一部段的任何未被熱處理的部分)。所述第一部段包括對熱處理起反應從而在熱處理后產生馬氏體結構的硼鋼或由其制成。第二部段包括不像硼鋼那樣對熱處理起反應而是保持韌性的材料或由其制成。
[0007]由于硼鋼僅用于車輛加強件的第一部分，利用這種制造方法可能獲得相當大的材料成本效益。此外，由于與其接合的柔軟區部(即包括比硼鋼變形能力更強和塑性更強的材料的區部)定位為靠近接頭(例如焊接接頭)，這將減少或消除在撞擊的情形下車輛加強件在接頭內和/或圍繞接頭破裂的風險，實現改進的碰撞行為。在側面撞擊的情形下，根據本發明的側面碰撞結構不會破裂，或它基本上不太可能在至少一個柔軟區部的區域內破裂，因為所述區域中的塑性增大并且因此將改進車輛幸免于側面碰撞的能力而不會被侵入客艙。車輛加強件，例如帶有定位在其下部處的至少一個這種柔軟區部的車輛柱還將改進車輛在撞擊的情形下防止侵入客艙的能力。[0008]此外，由于在制造期間已經添加了合金，因此包括硼鋼的第一部段比包括正常鋼的構件更堅硬和更輕質，藉此將包括根據本發明一個實施例的車輛加強件的車輛制造的比具有由正常鋼制成的至少一個車輛加強件的車輛更安全、更輕和更省油。
[0009]根據本發明一個實施例，所述車輛加強件構成以下之一:車輛柱加強件例如A-、B-或C-柱加強件,頂梁,底梁部件(si 11 member) ο
[0010]根據本發明的另一個實施例，當車輛柱已經安裝在車輛內時所述第一部段是車輛柱加強件的上部并且所述第二部段是車輛柱加強件的下部。
[0011]根據本發明的另一個實施例，所述至少一個硬化區部被設置為當安裝在車輛內時基本定位在車輛柱加強件的上半區、上三之一或上四分之一內。
[0012]根據本發明的又一實施例，所述第一部段和/或所述第二部段包括特制輥壓坯料(tailor roller blank，簡稱TRB，也有譯作“變截面薄板”)。TRB是典型地由各種鋼等級和厚度組成的金屬板。這就使得可能由TRB制造車輛加強件的不同部分以適應局部負荷，否則需要額外的加強構件。利用TRB的好處因此包括減少構件重量和制造成本。典型地通過激光焊接將各個薄金屬板焊合以生產TRB。
[0013]根據本發明一個實施例，所述第二部段包括特制焊接坯料(tailor weldedblank,簡稱TWB，也有譯作“激光拼接板”)。特制焊接坯料是典型地由各種鋼等級和厚度組成的單個構件，通常在工廠內通過激光焊接而接合。
[0014]根據本發明另一個實施例的所述第一部段具有不等的厚度。
[0015]本發明還涉及一種利用根據本發明實施例的方法制造的車輛加強件。所述車輛加強件具有第一部段和第二部段。所述第一部段包括硼鋼，并且所述第二部段包括比硼鋼塑性強的材料。所述第一部段和第二部段例如通過焊接接頭接合在一起，藉此所述第一部段的至少一部分在其已經接合于所述第二部段之后已被熱處理，使得其包括至少一個硼鋼硬化區部和比硼鋼塑性強的材料的至少一個柔軟區部。
[0016]根據本發明一個實施例，所述車輛加強件構成以下之一:車輛柱加強件例如A-、B-或C-柱加強件，頂梁，底梁部件。
[0017]根據本發明的另一個實施例，所述第一部段是車輛柱加強件的上部并且所述第二部段是車輛柱加強件的下部。
[0018]根據本發明的又一實施例，所述第一部段和/或所述第二部段包括特制輥壓坯料。
[0019]根據本發明一個實施例，所述第二部段包括特制焊接坯料。
[0020]根據本發明另一個實施例的所述第一部段具有不等的厚度。
[0021]本發明還涉及包括根據本發明任一實施例所述的至少一個車輛加強件的車輛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面將參照附圖通過非限定性示例進一步說明本發明，其中:
[0023]圖1示出根據本發明一個實施例的車輛，
[0024]圖2示出根據本發明一個實施例包括至少一個車輛加強件的車身，
[0025]圖3示出熱處理之前的車輛加強件坯料，
[0026]圖4示出根據本發明一個實施例的加工好的車輛加強件，并且[0027]圖5示出根據本發明一個實施例的方法的步驟的流程圖。
[0028]要注意，附圖不一定是按比例描繪的，并且為了清楚的目的某些特征的尺寸可能被夸大。
【具體實施方式】
[0029]圖1和2示出根據本發明一個實施例的包括至少一個車輛加強件12、14、16、18、20的車輛10和車身22。車輛加強件可為車輛柱加強件，例如A-柱加強件12、B-柱加強件14或C-柱加強件16等、頂梁18或底梁部件20。
[0030]A-柱加強件12是車輛風擋玻璃的剛好位于車輛的前門的前面和上方的側邊上的支撐結構，即在車輛的底梁部件20與頂梁部件18之間延伸的結構構件。根據本發明的“A-柱”加強件可延伸至A-柱加強件12與B-柱加強件14交會的點，或者其可包括形成A-柱加強件12的延續部分的結構構件，所述延續部分在車輛10的門上方沿車頂延伸超出B-柱加強件14。根據本發明一個實施例的A-柱加強件12和C-柱加強件16 —起可形成車輛10的頂梁18。可選地，頂梁18可設置在車輛柱加強件之間(A-柱加強件12與B-柱加強件14之間和/或B-柱加強件14與C-柱加強件之間等)。
[0031]圖3示出在受到熱處理例如熱壓成形(hot forming)之前的車輛加強件還料，即B-柱加強件坯料14。B-柱加強件坯料14通過以下步驟制造:a)將包括構成B-柱加強件14上部的硼鋼的第一(上)部分24接合于包括構成B-柱加強件14下部的比硼鋼塑性強的材料的第二 (下)部分26。
[0032]圖3中示出的B-柱加強件坯料14包括第一部分24與第二部分26之間的接頭28，即焊縫。第一部分24具有不同厚度t的多個區域之間的特制輥壓坯料過渡線也在圖3中示出。在所示實施例中第二部分26具有1.0-2.0mm例如1.7mm的相等厚度。B-柱加強件坯料14可被設置為在焊縫28附近(即接頭的50mm之內)具有相等厚度。第一部分24在該相等厚度區域上方的區部內可具有不相等厚度(例如具有1.7-2.8mm的可變化厚度的過渡區部)。然而第一部分24和第二部分26可包括任何適宜的相等或不相等厚度的部段。
[0033]圖3中示出的B-柱加強件坯料14的至少一部分可被b)在其組成部分24、26接合之后熱處理，以使得加工好的B-柱加強件14包括其上部24中的至少一個硼鋼硬化區部和其下部26中的比硼鋼塑性強材料的至少一個柔軟區部。
[0034]任何已知的制造方法例如熱壓成形可用來產生根據本發明的車輛加強件12、14、
16、18、20。在熱壓成形中，車輛加強件12、14、16、18、20可在爐子內被加熱至奧氏體化溫度并且隨后例如利用壓力機在工具內成形為期望形狀。所述工具可例如被水冷卻，并且當壓力機完成其沖程(即成形)時壓力可增加以使得已成形部分的冷卻(淬火)迅速地導致在車輛加強件12、14、16、18、20中形成期望的馬氏體結構。此后車輛加強件輪廓和孔可例如利用激光切割工序被精細修整。
[0035]圖4示出根據本發明一個實施例的結構好的B-柱加強件14。根據本發明的車輛加強件將在其第一部分24與第二部分26之間展示可見的接頭例如焊縫。第一部分24和/或第二部分26可為可變厚度。硬度試驗,例如維克硬度試驗(Vicker’s Hardness Test)和/或金相組織分析可用于確定第一部分24包括具有包括馬氏體材料的硬化區部的硼鋼以及第二部分26包括比硼鋼塑性強材料的至少一個柔軟區部。[0036]根據本發明的一個實施例，構成柔軟區部的材料具有800MPA或更低的抗拉強度或350HV30或更低的維克硬度值。
[0037]根據本發明的另一個實施例，構成至少一個硬化區部的硼鋼包括馬氏體材料，其具有1300MPa或更高的抗拉強度。
[0038]根據本發明一個實施例，至少一個硬化區部被設置為當安裝在車輛10中時基本定位在車輛柱加強件12、14、16的上半區、上三之一或上四分之一內。
[0039]第一(上)部分24可包括不相等厚度的特制輥壓坯料并且第二(下部)部分26可包括特制焊接坯料。
[0040]第一部分24和/或第二部分26可具有例如在0.8-2.5mm之間、更優選1-1.5mm之間變化的相等或不等的厚度。
[0041]應該注意，根據本發明一個實施例的車輛加強件12、14、16、18、20除第一部分24外可包括至少一個包括硼鋼的附加部段，其可接合于第一和/或第二部分26，并且隨后被熱處理為形成至少一個硬化區部。根據本發明一個實施例的車輛加強件12、14、16、18、20還可包括至少一個附加部段，其包括可接合于第一和/或第二部分26的比硼鋼塑性強的材料以形成至少一個比硼鋼塑性強材料的柔軟區部。
[0042]圖5示出根據本發明方法的步驟的流程圖。所述方法包括步驟:a)將包括硼鋼的第一部分24接合于包括比硼鋼塑性強材料的第二部分26以形成車輛加強件12、14、16、18、20，以及隨后b)在所述接合后熱處理第一部分24的至少一部分，使得車輛加強件12、14、16,18,20包括至少一個硼鋼硬化區部(在其第一部分24中)和比硼鋼塑性強材料的至少一個柔軟區部(在其第二部分26和第一部分24的任何未熱處理部分中)。利用這種方法制造的車輛柱加強件12、14、16可隨后安裝在車輛中，其中至少一個硼鋼硬化區部位于其上半區內。
[0043]應該注意，根據本發明一個實施例的車輛加強件12、14、16、18、20可被設置為包括至少一個附加柔軟區部，其在發生撞擊的情形下僅改善車輛加強件12、14、16、18、20的期望變形特性，該附加柔軟區部可例如定位在車輛加強件12、14、16、18、20的除第二部分26外的部段中，例如第一部分24中或其附加部段中。
[0044]第一部分24和第二部分26可通過焊接，例如通過電阻點焊、激光焊接、電弧焊被接合或通過任何其它適宜的接合方法例如粘著被接合。
[0045]在權利要求范圍內的本發明的其它改進對本領域技術人員是顯而易見的。
【權利要求】
1.一種制造車輛加強件(12，14，16，18，20)的方法，其特征在于包括步驟: a)將包括硼鋼的第一部分(24)接合于包括比硼鋼塑性強的材料的第二部分(26)以形成車輛加強件(12，14，16，18，20)，以及 b)在所述接合后熱處理所述第一部分(24)的至少一部分，使得所述車輛加強件(12，14，16，18，20)包括硼鋼材料的至少一個硬化區部和比硼鋼塑性強材料的至少一個柔軟區部。
2.根據前述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于:所述車輛加強件構成以下之一:車輛的柱加強件，例如A-柱加強件(12)、B-柱加強件(14)或C-柱加強件(16)，頂梁(18)，底梁部件(20)。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于:所述第一部分(24)是車輛的柱加強件(12，14，16)的上部，并且所述第二部分(26)是車輛的柱加強件(12，14，16)的下部。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于:所述至少一個硬化區部設置為當其被安裝在車輛(10)中時基本定位在車輛的柱加強件(12，14，16)的上半區、上三之一或上四分之一中。
5.根據前述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于:所述第一部分(24)和/或所述第二部分(26)包括特制輥壓坯料。
6.根據前述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于:所述第二部分(26)包括特制焊接坯料。
7.根據前述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于:步驟a)中的所述接合包括將所述第一部分(24)接合于所述第二部分(26)。
8.根據前述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于:所述第一部分(24)具有不等的厚度。
9.車輛加強件(12，14，16，18，20)，其具有第一部分(24)和第二部分(26)，其特征在于:所述第一部分(24)包括硼鋼，并且所述第二部分(26)包括比硼鋼塑性強的材料，所述第一部分(24)和第二部分(26)通過接頭連接，藉此所述第一部分(24)的至少一部分在所述第一部分(24)接合于所述第二部分(26)之后已被熱處理，使得所述第一部分(24)包括硼鋼材料的至少一個硬化區部和比硼鋼塑性強的材料的至少一個柔軟區部。
10.根據權利要求9所述的車輛加強件(12，14，16，18，20)，其特征在于:所述車輛加強件構成以下之一:車輛的柱加強件例如A-柱加強件(12)、B-柱加強件(14)或C-柱加強件(16)，頂梁(18)，底梁部件(20)。
11.根據權利要求10所述的車輛加強件(12，14，16，18，20)，其特征在于:所述第一部分(24)是車輛的柱加強件(12，14，16)的上部，并且所述第二部分(26)是車輛的柱加強件(12，14，16)的下部。
12.根據權利要求11所述的車輛加強件(12，14，16，18，20)，其特征在于:所述至少一個硬化區部被設置為當其安裝在車輛(10)中時基本定位在車輛的柱加強件(12，14，16)的上半區、上三之一或上四分之一中。
13.根據前述權利要求9-12任意一項所述的車輛加強件(12，14，16，18，20)，其特征在于:所述第一部分(24)和/或所述第二部分(26)包括特制輥壓坯料。
14.根據前述權利要求9-13任意一項所述的車輛加強件(12，14，16，18，20)，其特征在于:所述第二部分(26)包括特制焊接坯料。
15.根據前述權利要求9-14任意一項所述的車輛加強件(12，14，16，18，20)，其特征在于:所述第一部分(24)焊接于所述第二部分(26)。
16.根據前述權利要求9-15任 意一項所述的車輛加強件(12，14，16，18，20)，其特征在于:所述第一部分(24)具有不等的厚度。
17.車輛(10)，包括根據權利要求9-15任意一項所述的至少一個車輛加強件(12，14，16，18，20)。
【文檔編號】B62D65/00GK103921846SQ201410010080
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2013年1月10日
【發明者】J·埃爾夫溫, M·韋倫德, J·尼德莫, K·特拉納 申請人:沃爾沃汽車公司