具有局部強度特性的B柱的制作方法

本發明涉及一種如權利要求1前述部分中的特征所述的用于汽車的b柱，其制造成由可淬硬的鋼合金熱成型和加壓淬火的構件。

此外，本發明涉及一種如權利要求2前述部分中的特征所述的由可淬硬的鋼合金制造的熱成型和加壓淬火的構件。

背景技術：

從現有技術中已知的是：利用熱成型和加壓淬火來制造汽車構件。為此在熱狀態中由可淬硬的鋼合金例如錳硼鋼至少部分經奧氏體化來成型板坯并且接著將其如下地快速冷卻，即，進行淬火硬化，也稱為加壓淬火。由此能夠產生1400mpa以上的抗拉強度。

由此可以制造汽車結構構件、特別是b柱或者還有頂蓋骨架、車架縱梁，車門檻以及橫梁，它們具有高強度特性。汽車車身的穩定性由此在事故的情況中得到保障。同時提供使用較小壁厚的可能性，從而可以減小汽車車身的重量并且由此還將co2的排放最小化。由ep2209696b1已知這種類型的汽車立柱、特別是b柱。

在這種情況下構造有下部長度區段，其與上部長度區段相比具有更軟的材料組織。這提供的優點是：在側向碰撞時汽車的b柱有針對性地變形，同時消除能量，然而避免完全開裂或者例如與連接的車門檻斷開。

由us2012/0319431a1已知一種汽車立柱，該汽車立柱在橫截面中構造成帽狀輪廓。凸緣在較大的長度區段上沿著這些凸緣的縱方向構造成軟的，其中，橫截面的剩余部分具有硬的材料組織或者過渡區域。

此外由在先申請的、然而在后公布的de102014112740a1已知一種汽車立柱，該汽車立柱沿著縱方向在下部區域中具有強度彼此不同的條帶。在此，硬的條帶與車門檻聯接。硬的條帶不超出折邊。

技術實現要素：

本發明的目的是：從現有技術出發，在碰撞性能方面進一步改進汽車立柱。

根據本發明，上述目的利用具有權利要求1中的特征的汽車b柱得以實現。

所述目的的可選的解決方案規定一種具有權利要求2特征的汽車b柱。

本發明的有益的設計變型是從屬權利要求的內容。

用于汽車的b柱、在下文中也稱為汽車b柱制造成由可淬硬的鋼合金熱成型和加壓淬火的構件。下部長度區段在小于b柱長度的40％上延伸并且相對剩下的上部長度區段至少局部具有不同的強度值。根據本發明，b柱的出眾之處在于：在下部長度區段中在至少一個橫截面中構造有兩個強度彼此不同的區域，并且在該下部長度區段中局部地構造有軟的材料組織。

不同的區域構造成軟區域、過渡區域、硬區域和/或過渡區段。這些區域分別按份額在橫截面中以及沿著b柱的縱方向延伸。

特別是在安裝狀態中沿著汽車橫向向外指的區域與沿著汽車橫向指向車輛內部的區域相比在這個至少一個橫截面中具有較小的強度。下部長度區段中的彼此不同的強度在此可以如下地構成，即，在橫截面中彼此不同的強度在從幾個厘米直到最多40cm的高度區域上延伸。然而整個下部長度區段也可以分別在橫截面中具有彼此不同的強度。

本發明的另外的組成部分是一種b柱，該b柱同樣具有上部長度區段和下部長度區段，其中，下部長度區段在小于b柱長度的40％上延伸。在此，b柱至少在下部長度區段中在每個橫截面中具有一個總是均勻的、因此一個在橫截面中相同的材料組織。該材料組織在長度上是不同的。上部長度區段優選具有僅僅一個硬的材料組織。作為可選同樣可能的是：b柱的邊緣區域中的接合凸緣(fuegeflansch)在上部長度區段中具有軟組織。下部長度區段再次構造成沿著縱方向分成三部分。上部部分具有軟材料組織，中間部分具有硬材料組織而下部部分又具有軟材料組織。在各個部分之間以及在上部與下部長度區段之間分別構造有一個過渡區段。

彼此不同的強度在本發明的意義上意味著：具有硬區域和軟區域或者說可延展的區域。硬區域因此硬材料組織優選具有大于1100mpa、優選大于1300mpa、完全特別優選大于1400mpa和最好大于1500mpa的抗拉強度rm并且也稱為最高強度。軟區域、也稱為軟材料組織具有小于1000mpa、優選在500mpa至1000mpa之間、特別是在600mpa至900mpa之間的抗拉強度。在硬區域中基本上構造有馬氏體組織，在軟區域中構造有貝氏體組織或鐵素體/珠光體組織。在過渡區域或過渡區段中構造有多相組織。

在上部長度區段與下部長度區段之間特別是構造有過渡區段。這個過渡區段沿著縱方向在小于100mm、特別是小于50mm、特別優選小于30mm的長度上延伸。

下部長度區段本身又在沿著縱方向小于總長度的40％、最好小于b柱長度的38％、優選小于35％、特別是小于33％、特別優選小于32％、最好小于30％和完全特別優選小于28％的長度上延伸。

優選b柱本身在橫截面中至少在局部縱向區段上、特別是在整個長度上構造成帽形。這意味著：它具有接橋，從該接橋伸出的支腿和又從支腿伸出的凸緣。接橋和凸緣在安裝位置中優選沿著汽車縱方向定向。各支腿沿著汽車橫向定向。不僅接橋而且支腿都可以在橫截面中各自直線地延伸。然而同樣可能的是：不僅接橋而且支腿在橫截面中都具有漸增的或漸減的走向或者附加地被擠壓(verpraegt)、例如沖壓(einpraegen)有凹槽或類似物。凹槽又沿著b柱的縱方向、因此沿著汽車豎直方向延伸。

為了現在有針對性地設定彼此不同的強度區域，要么采用經局部調溫的熱成型和加壓淬火模具(presshaertewerkzeug)，要么對需成型的板坯進行局部調溫。例如在此可以采用接觸加熱，從而將局部設定有一個溫度的調溫板(temperierplatte)有針對性地放置到板坯上并且在該板坯內部產生相應的溫度特性。然后將經過如此調溫的板坯裝入到熱成型和加壓淬火模具中并將其熱成型和加壓淬火成具有設定成局部軟的或者說可延展的強度區域。然而在本發明的范圍內同樣可能的是：在均勻地加壓淬火之后才通過局部回火來設定軟區域。

優選下部長度區段如下地構造，即，接橋至少部分地沿著縱方向和在橫截面中完全地以及特別是沿著縱方向完全地構造有軟材料組織或者說可延展的材料組織。從接橋伸出的支腿至少沿著汽車橫向局部地構造成過渡區域。與支腿連接的凸緣構造有硬材料組織。凸緣在下部長度區段中沿著縱方向完全構造有硬材料組織或者說最高強度材料組織。這提供的優點是：凸緣在物體側向侵入的情況中起到牽桿的作用。由此利用根據本發明的b柱由于軟的接橋以及在材料組織中構造成過渡區域的支腿而能夠減少或吸收碰撞能量。然而同時通過作為牽桿的最高強度的凸緣保障變形剛度，從而避免過強的非預期的變形。

此外特別優選在b柱的下部端部上構造有車門檻凸緣。該車門檻凸緣優選在b柱的下部端部的整個寬度上延伸并且具有軟材料組織。因此可能的是：通過電阻點焊進行例如與車門檻的聯接并且避免由于過硬的和脆的材料組織的斷開。

附圖說明

本發明的其它優點、特征、觀點和性能是下面說明的內容。在示意圖中示出優選的構造變型。這些附圖有助于簡單地理解本發明。附圖中：

圖1示出具有強度彼此不同的下部長度區段的根據本發明的b柱；

圖2a至f示出不同的橫截面圖；

圖3示出在下部長度區段中具有軟區域的汽車b柱；

圖4示出在下部長度區段中具有完全軟的接橋的汽車b柱；

圖5示出b柱的可選的構造變型，其具有在橫截面中總是均勻的材料組織和分成三部分的下部長度區段；

圖6示出根據圖5的b柱的可選的構造變型。

在附圖中，為相同的或類似的構件使用同樣的附圖標記，盡管出于簡化的原因省略了重復的說明。

具體實施方式

圖1示出的是根據本發明的b柱1。這個b柱沿著它的縱方向2以長度l延伸。b柱1具有一個上部長度區段3以及一個與此連接的下部長度區段4。上部長度區段3和下部長度區段4各自沿著縱方向2延伸。下部長度區段4在此在小于所述長度的40％上沿著縱方向2延伸。下部長度區段4在橫截面中具有強度彼此不同的區域。

圖2a示出的是沿圖1的iia-iia的橫截面圖，從中得知：b柱1在橫截面中構造成帽形。為此構造有一個接橋5，其具有從該接橋5起延伸的支腿6。從每個支腿6上又伸出一個凸緣7。凸緣7和接橋5在此沿著汽車縱方向x定向。支腿6本身構造成基本上沿著汽車y方向定向。這在本發明的意義上并不意味著：各個定向與相應汽車方向平行地伸展，與相應汽車方向成在10°或20°范圍內的角度也應理解為在本發明意義上的定向。凸緣7、支腿6和/或接橋5不必總是直線地、如所示出的那樣延伸。它們也可以彎曲地延伸或本身構造成階梯形的。

現在根據本發明規定：在接橋5中構造有一個軟區域8或者比較軟的材料組織。軟區域8沿著縱方向2在下部長度區段4的一個部分長度9上延伸。軟區域8在此還構造在支腿6的一部分中。軟區域8在側向由相應的過渡區域10包圍或者在上面由過渡區段11包圍。過渡區域10在此優選在一個部分長度15上構造在支腿6中，因而圖2示出的凸緣7具有硬材料組織或者說硬區域14，然而主推6在剩余長度上也同樣具有硬區域14。在軟區域8關于汽車豎直方向z的上側構造有過渡區段11，該過渡區段11似乎優選也是從下部長度區段4向上長度區段3的過渡。b柱1的上部長度區段3優選具有硬材料組織。

圖2b示出的是圖1中的切線iib-iib。可以清楚地看到：在此具有由馬氏體、鐵素體/珠光體和/或貝氏體構成的多相組織的過渡區段11在接橋5和部分支腿6上延伸。凸緣7以及各支腿6的剩余部分具有硬區域14。

圖2c示出的是相對圖1中的切線iic-iic的橫截面。在此可以看出：關于汽車豎直方向z在軟區域8下側構造有另外的過渡區段11，類似于圖2b。帽狀輪廓的寬度更大。在凸緣7中又構造有具有最高強度材料組織的硬區域14。在接橋5和支腿6中構造有具有多相組織的過渡區段11。

圖3示出圖1的可選的構造變型。在此還可以看到在接橋5中構造有軟區域8，該軟區域8又在下部長度區段4的長度的一個部分長度9上延伸。關于汽車豎直方向z在軟區域8上側構造有過渡區段11。關于汽車豎直方向z在軟區域8下側同樣構造有過渡區段11。在過渡區段11中構造有多相組織并且在下部端部12上設置有車門檻凸緣13。這個車門檻凸緣13具有軟材料組織，與接橋5的軟區域8相同或類似。同樣可以看到：過渡區域10構造在支腿6的區域中，其中，支腿6的剩余區域以及凸緣7自身又構造成最高強度的材料組織。

圖4示出的是此外可選的構造變型。在這種情況下，基本上整個下部長度區段4在支腿6的區域中構造成軟材料組織因此軟區域8。支腿6完全構造成具有多相組織的過渡區域10。凸緣7構造成最高強度材料組織。下部的車門檻凸緣13同樣構造成軟材料組織，使得接橋5的軟區域8過渡到車門檻凸緣13的軟材料組織中。因此圖4所示的b柱在下部長度區段4的每個橫截面中具有彼此不同的強度值。關于汽車豎直方向z在下部長度區段4上側構造有過渡區段11，上部長度區段3的最高強度的材料組織在該過渡區段中過渡到下部長度區段4的接橋5的軟材料組織中。下部長度區段4的軟區域8由此可以在橫截面中或者沿著橫向在整個接橋5上延伸并且此外優選部分地在支腿上延伸。優選地，軟區域8在支腿的1至50％之間的、優選在支腿6的10至40％之間的范圍中延伸。

圖2d、2e和2f示出的是沿圖4中的切線iid-iid、iie-iie和iif-iif的相應橫截面。在圖2d中，凸緣7具有硬區域14。支腿6具有過渡區域10，而在接橋5中構造有過渡區段11。在過渡區域10和過渡區段11中分別構造有一個多相組織，在凸緣7中構造有具有最高強度的材料組織的硬區域14。根據圖2e，僅僅在接橋5中構造有多相組織，在支腿6中構造有具有多相組織的過渡區域10。同樣的內容適用于根據圖2f的橫截面。在此也在整個接橋5上構造有軟區域8，在支腿6中構造有具有多相組織的過渡區域10，并且在凸緣7中構造有硬區域14。

圖5示出的是根據本發明的用于汽車的b柱1的第二構造變型。這個b柱沿著它的在安裝狀態中沿著汽車豎直方向z定向的縱方向2也具有上部長度區段3以及下部長度區段4。此外，下部長度區段4分成三部分：一個上部部分16、一個中間部分17和一個下部部分18。在優選的構造變型中，下部部分18是車門檻凸緣13。下部部分18沿著縱方向2在一個僅僅比車門檻凸緣13更高的區域上延伸。上部部分16和下部部分18具有軟材料組織。中間部分17具有硬材料組織。沿著橫向q的所有橫截面分別具有一個均勻的材料組織。因此整個上部部分16在橫截面中分別構造有一個軟材料組織，中間部分17在橫截面中分別構造有一個硬材料組織或最高強度的材料組織，而下部部分18構造有軟材料組織。在各個部分16、17、18之間或長度區段3、4之間分別延伸有過渡區段11，在這些過渡區段中存在一個多相組織。

上部長度區段3在橫截面中可以構造成完全經淬硬的，如在圖5中示出的那樣。然而同樣可能的是：接合凸緣具有軟材料組織、特別是用于與封板、外側b柱的或外皮的增強嵌件或頂蓋骨架機械地或者材料鎖合地聯接。由此可以如在圖6中示出的那樣構造有具有軟材料組織的側向凸緣19。作為可選或者補充，也可以構造有用于與具有軟材料組織的頂蓋骨架或頂梁連接的上部凸緣20。然后在其間未示出地分別構造有一個從軟材料組織到硬材料組織的過渡區域或者說過渡區段。

附圖標記列表

1b柱

21的縱方向

31的上部長度區段

41的下部長度區段

5接橋

6支腿

7凸緣

8軟區域

94的部分長度

10過渡區域

11過渡區段

121的下部端部

13車門檻凸緣

14最高強度區域

156的部分長度

164的上部部分

174的中間部分

184的下部部分

19側向凸緣

20上部凸緣

b12的寬度

l1的長度

x汽車縱方向

y汽車橫向

q橫向

z汽車豎直方向