用于机动车门的加强元件、机动车门和用于制造加强元件的方法

摘要

本发明涉及一种用于机动车门(1)的加强元件(3)，所述加强元件由轻金属或轻金属合金制成。根据本发明，所述加强元件(3)由轻金属坯件通过体积成型、优选通过锻造制造。

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于机动车门的加 强元件、一种按照权利要求8的前序部分所述的机动车门和一种按照权利 要求9的前序部分所述的用于制造用于机动车门的加强元件的方法。

背景技术

已知这里所提到类型的具有加强元件的机动车门。由德国公开文献DE 102005061562A1已知一种机动车门，所述机动车门包括加强元件、特别 是基于轻金属的以板式结构型式的铰链加强部和/或锁加强部。加强元件至 少在部分区域中包括具有成型轮廓的板材。通常深拉的或者镦锻的用于加 强的铝板紧固在机动车门的侧面框架结构上。在铰链区域中附加地紧固钢 螺纹板，在所述钢螺纹板上安装侧撞梁。具有成型轮廓的板材的制造是困 难的，因为由于构造的构成方式需要高的变形度。低延展性的原料、如铝 或其合金可能仅在高的方法技术上的耗费的情况下相应地变形。在深拉之 后产生经深拉的构件的回弹(Aufsprung)，从而所述构件的尺寸精确性 低。因此在任何情况下需要再加工。常见的将钢组件与轻金属组件相组合 的混合结构型式导致在过渡部位处的突然的特性改变和由此造成的问题、 例如具有接触腐蚀。特别是板材构件或型材构件、但也有铸造构件在其壁 厚或者其横截面方面在整体上按照承受最高负载的区域来设计。承受低负 载的构件区域在这种情况下尺寸过大。构件因此具有非常高的重量。

发明内容

本发明的任务在于，创造一种加强元件、一种机动车门和一种用于制 造用于机动车门的加强元件的方法，其中不出现所提到的缺点。

所述任务通过如下方式解决，即，创造具有权利要求1的特征的加强 元件。通过加强元件由轻金属坯件通过体积成型制造，能够无问题地达到 非常高的变形度。所述加强元件特别优选通过锻造制造。在此可能的是， 也以低的耗费尺寸精确地制造轻型结构型式的复杂的加强元件。经体积成 型、优选经锻造的加强元件具有高度压实的内部结构，由此为其赋予高的 强度。因此对于机械应力能承受高的负载。此外，在体积成型时、尤其是 锻造的情况下可能的是，符合负载地调整构件中的纤维走向、特别是在承 受高的机械负载的区域内将纤维捆扎，从而其具有提高的稳定性。由此可 能的是，承受高负载的区域也构成为相对于在其他制造方法的情况下更薄 壁的。此外在体积成型、特别是在锻造的情况下可能的是，在加强元件中 实现变化的横截面或者说非连续的壁厚，其中，承受较高的机械负载的区 域可以构成为具有比承受低的机械负载的区域而更大的横截面或者更大的 壁厚。整体上，所述加强元件因此可以按照要期待的机械负载来定制并且 在有特别高的力作用的位置准确地局部加厚。特别是能够沿着加强元件以 简单的方式调整负载路径，因为在体积成型、特别是在锻造的情况下材料 可以按照要期待的机械负载被挤压并且有针对性地在其厚度方面变化。

这些可能性导致加强元件在整体仅在也需要符合负载的位置具有提高 的壁厚。因此可以创造薄壁的构件，所述构件与相应的深拉的具有成型轮 廓的或者经铸造的部件相比是更轻的、但却更稳定的。

优选地，所述加强元件具有有针对性地设置的、局部的变形区，所述 加强元件在所述变形区中在事故中以预先确定的方式变形。这样的变形区 域也能够无问题地在体积成型、特别是在锻造时构成在加强元件上。特别 是可能的是，在变形区的区域内，加强元件的壁厚比在其他区域中更小。

可能的是，在体积成型、特别是在锻造的情况下制造尺寸非常精确的 构件。在此特别是不发生回弹，从而保证了加强元件的尺寸精确性并且因 此保证了加强元件的可重复性。可以省去用于保证尺寸精确性的再加工。

经体积成型、优选经锻造的构件鉴于其抗拉强度、屈服极限、断裂伸 长度和可延展性具有突出的机械特性。在此特别是考虑基于轻金属的板材 构件和铸造构件。经体积成型的加强元件的相应的机械特性尽管其包括轻 金属或轻金属合金还是处于钢构件的水平上。因此将突出的机械特性与低 重量相组合，这特别考虑到轻型结构构思。

所述加强元件优选一件式地由仅一个轻金属坯件通过体积成型、优选 通过锻造制造。由此减少构件的数量并且省去接合连接。因此同时减少用 于包括加强元件的机动车门的装配耗费。在整体上因此可以降低用于机动 车门和也用于加强元件的制造成本。

所述经锻造的加强元件对于所有常见的接合技术来说是可容易地达到 的，从而在与机动车门的车门框架的邻接的构件接合时不出现问题。

优选如下的加强元件，所述加强元件的特征在于，至少一个用于铰链 的加强区域锻造在加强元件上。这意味着，所述加强元件优选与所述至少 一个加强区域一件式地由仅一个轻金属坯件锻造而成，其中，所述至少一 个加强区域在锻造时由轻金属坯件的材料成型。备选地可能的是，所述至 少一个加强区域在锻造时锻接于加强元件。在这种情况下，加强区域在锻 造之前作为单独的部件存在，但在锻造时与加强元件连接成一个一件式的 构件。在此，特别优选地在锻造时引起在开始单独的元件之间的材料锁合。 备选地或附加地可能的是，也引起在各元件之间的形锁合。

与所述至少一个加强区域是锻接于加强元件还是锻造在该加强元件上 无关，无论无何都可以省去附加的用于加强铰链区域的钢螺纹板，因为相 应的功能通过经锻造的加强元件本身来承担。

也优选如下的加强元件，所述加强元件的特征在于，在加强元件上锻 造有至少一个用于支柱的紧固区域。备选地也可能的是，如之前针对加强 区域所述的那样，所述至少一个紧固区域锻接于加强元件。在任何情况下 这里也省去单独的加强构件或者紧固构件，其否则典型地将包括钢，因为 现在相应的用于支柱的紧固面设置或者说构成在经锻造的加强元件本身 上。优选地，所述至少一个紧固区域构成为用于紧固侧撞梁。经锻造的加 强元件的高的机械负载性保证，不仅支柱负载而且在事故中可能出现的碰 撞负载更好地被承受。

如果加强区域和/或紧固区域锻造在加强元件上，则所述加强区域和/ 或紧固区域具有与加强元件的其余区域相同的材料。而如果加强区域和/ 或紧固区域首先设置为单独的元件，则这点不是强制需要的。然而优选如 下的实施例，其中加强区域和/或紧固区域由与加强元件的其余部分相同材 料组成。

优选如下的加强元件，所述加强元件的特征在于，至少一个螺母集成 到加强元件中。优选铆接螺母集成到加强元件中。所述至少一个螺母锻入 到加强元件中或者锻接于加强元件。在此，概念“锻入”意味着，所述至 少一个螺母至少局部地以加强元件的材料包围锻造(umschmieden)。因 此产生在螺母和加强元件之间的特别紧密的且稳定的连接，其中，优选不 仅实现材料锁合而且实现形锁合。概念“锻接”意味着，所述螺母在锻造 时紧固在加强元件上，其中，优选实现形锁合和/或材料锁合。借助于集成 的螺母无问题地可能的是，实现支柱、特别是侧撞梁的简单的螺纹连接。 所述至少一个螺母因此特别优选设置在用于支柱的紧固区域中。

也优选如下的加强元件，所述加强元件的特征在于，用于机动车门的 侧面框架至少局部地锻接于加强元件或者锻造在加强元件上。按照这种方 式进一步地减少构件数量，因为侧面框架也至少局部地与加强元件一件式 地设置。特别优选地，其由仅一个轻金属坯件的材料在锻造时成型。备选 地可能的是，侧面框架至少局部地首先单独地设置并且通过锻造与加强元 件的其余部分相连接。在此，优选实现形锁合和/或材料锁合。也产生一件 式的锻造构件，从而省去接合连接并且减少装配耗费以及用于加强元件并 且也用于机动车门的制造成本。

特别是，所述经锻造的加强元件优选部分地或完全地代替用于机动车 门的侧面框架。由此不仅可以节省接合操作，而且也节省空间，所述空间 否则将为单独的加强构件所必需。

也优选如下的加强元件，所述加强元件的特征在于，所述加强元件具 有至少2mm至最高5mm的壁厚。在此，壁厚局部地符合负载地不同地构 成。特别是，因此设有薄壁的加强元件，所述加强元件仅在承受较高机械 负载的区域中具有较大的壁厚，而承受较少机械负载的区域构成为薄壁的。 该局部符合负载的结构型式考虑轻型结构构思。

也优选如下的加强元件，所述加强元件的特征在于，所述加强元件包 括铝或者铝合金、特别是可锻合金，其中，所述加强元件优选由所提到的 材料之一组成。所述加强元件因此同时构成为轻的并且通过体积成型构成 为可承受高的机械负载的。

所述任务也通过如下方式解决，即，创造一种具有权利要求8所述的 特征的机动车门。所述机动车门的特征在于按照上述实施例之一所述的加 强元件。在此，实现如下优点，所述优点已经与加强元件相联系地阐述过 了。

优选地，在此加强元件在此至少部分地代替机动车门的侧面框架，由 此省去接合操作并且节省用于单独的加强构件的空间。

所述任务最终也通过如下方式解决，即，创造一种用于制造按照上述 实施例之一所述的用于机动车门的加强元件的方法。所述方法的特征在于， 所述加强元件由轻金属坯件通过体积成型，优选通过锻造制造。在此实现 如下优点，所述优点已经与加强元件相联系地说明。

加强元件优选一件式地由仅一个轻金属坯件通过体积成型、优选锻造 制造。

优选如下的方法，所述方法的特征在于，至少一个加强区域、至少一 个紧固区域和/或至少局部地用于机动车门的侧面框架锻造在加强元件上 或者锻接于加强元件。

也优选如下的方法，所述方法的特征在于，至少一个螺母、优选铆接 螺母集成到加强元件中。在此，所述至少一个螺母锻入到加强元件中或者 锻接于加强元件。

也优选如下的方法，在所述方法中加强元件至少局部地经受热处理。 在此可能的是，借助于局部匹配的热处理产生具有有针对性地调整的、特 别是局部符合需要地不同的特性的高强度的轻金属构件。

特别优选地，所述加强元件借助于热体积成型法、优选热锻造方法制 造，其中，所述方法优选包括在热体积成型时的集成的热处理。按照这种 方法特别灵活地可能是，按照需求地并且优选局部地调整加强元件的机械 特性，由此热处理相应地局部不同地实施。

最后，也优选如下的方法，所述方法的特征在于，部分地机械加工所 述加强元件。特别是在机动车门或机动车白车身结构的接口部位和/或与相 邻的构件的接合部位处可能的是，机械加工所述加强元件，以便还更好地 符合对接口部位或接合部位的要求。

一方面加强元件以及机动车门的说明和另一方面用于制造加强元件的 方法的说明应互补地理解。特别是，与加强元件或者机动车门相联系地明 确地或隐含地描述的方法步骤优选单独地或者相互组合地是所述方法的优 选的实施形式的步骤。反之，与方法相联系地明确地或隐含地描述的特征 优选单独地或者相互组合地是加强元件或机动车门的实施例的特征。

附图说明

以下借助附图更详细地阐述本发明。图中：

图1示出按照现有技术的加强元件，以及

图2示出加强元件的一个实施例。

具体实施方式

图1示出机动车门1的一个区域，所述机动车门具有一加强元件3。 该加强元件这里由轻金属合金作为经深拉的或具有成型轮廓的板材构件制 造。在仅表示的铰链5的区域中设置两个加强板7，所述加强板由钢制造。 复杂地成形的加强元件3仅能在大的方法技术的耗费的情况下制造。所述 加强元件具有恒定的壁厚，所述壁厚与承受最高机械负荷的区域相协调。 由此已经有相对大的重量。附加有加强板7的重量，所述加强板由钢制成 并且因此是相应重的。附加地需要接合操作，以便将加强板7与加强元件 3相接合。这里包括加强元件3以及所述两个加强板7的加强结构构成为 三件式的，这意味着提高的物流耗费。

图2示出加强元件的一个实施例。相同的和功能相同的元件配设有相 同的附图标记，从而以此参照前述说明。加强元件3一件式地由轻金属坯 件锻造而成。在此，特别是在仅示出的铰链5的区域中，加强区域9锻造 在加强元件3上。因此可能的是，省去由钢制成的单独的加强板7。

加强元件3具有局部符合需要地设计的壁厚，其中，承受高的机械负 载的区域构成为比承受低的机械负载的区域更厚壁的。同时所述加强元件 在整体上具有高度机械压实的内部结构，并且纤维走向在承受高的机械负 载的区域中被压实，从而这些区域构成为非常承受负载的。由此可能的是， 承受高的机械负载的区域也构成为比在其他制造技术的情况下更薄壁的。 在整体上这样创造一种非常轻的加强元件3，该加强元件附加地通过如下 方式考虑到轻型结构构思，即，可以省去由钢制成的加强板7。

整体上以此证明了，所述加强元件3同时构成为轻的且能承受高的机 械负载的，其中，所述加强元件能简单且成本有利地制造。同时，减少接 合耗费并且因此在整体上减少用于具有加强元件3的机动车门的装配耗 费，这节省生产成本。物流耗费降低，因为所述加强元件3构成为一件式 的，其中，功能区域集成到加强元件3中或者锻造在该加强元件上或者锻 接于该加强元件。与机动车门和用于制造加强元件的方法相联系地实现了 相同的优点。