МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, СОДЕРЖАЩИЙ НАКЛАДКУ С ПОВЫШЕННОЙ ПЛАСТИЧНОСТЬЮ, И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК B62D25/04 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к области изготовления металлических конструктивных элементов для транспортных средств, в частности к области изготовления деталей, подготовленных к окраске, а более конкретно - к области изготовления профилей.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

При производстве транспортных средств прочность и пластичность различных деталей может выбираться таким образом, чтобы можно было контролировать поведение транспортного средства в случае аварии и обеспечить защиту пассажиров в салоне. Для поглощения удара в случае автомобильной аварии и смягчения удара, поглощаемого деталями, которые должны обладать высокой степенью прочности, могут быть использованы некоторые детали с повышенной пластичностью. При этом может быть обеспечено преимущество, состоящее в том, что одна деталь может содержать участки с высокой и низкой пластичностью. Например, если говорить о центральной стойке, то в случае аварии верхняя часть этой стойки должна сохранять свою форму и не вдавливаться в салон, поскольку она соответствует области, где может находиться голова и грудь пассажира. Нижняя часть указанной стойки может быть использована в качестве области регулируемого вдавливания. В частности, когда эта область регулируемого вдавливания выполнена из высокопластичного материала по всей ее ширине, было отмечено, что при авариях с боковым ударом центральная стойка предрасположена к складыванию в указанной области, как это показано на фиг. 8. Для предотвращения такого общего складывания и возможного разлома центральной стойки были разработаны различные способы с целью получения амортизирующего участка.

В документе KR 101865740 раскрыт способ комплексной горячей штамповки заготовки, выполненной из различных марок стали, с добавлением усиливающего элемента, который вставляется в паз, предусмотренный на боковой стороне центральной стойки. Указанный усиливающий элемент складывается таким образом, что образуется несколько перекрывающихся слоев, и встраивается в деталь после горячей штамповки и после обработки паза на боковой стороне детали, т.е. он не формируется заодно с указанной деталью. Усиливающий элемент поглощает удары и предотвращает разрушение центральной стойки. Однако многослойная структура усиленного участка может увеличить массу транспортного средства и негативно повлиять на его общую форму.

В документе KR 101865741 раскрыт способ комплексной горячей штамповки заготовки, выполненной из различных материалов разной толщины. В контексте указанного документа перед горячей штамповкой к заготовке приваривается пара усиливающих накладок методом точечной сварки. Указанные накладки располагаются на двух вырезанных боковых участках центральной стойки. Они могут поглотить удар при столкновении, но не затрагивают участок, где наиболее вероятен разлом центральной стойки. Кроме того, местоположение вырезов обуславливает нарушение общей целостности детали.

Следовательно, было бы целесообразно предложить способ изготовления металлического конструктивного элемента с амортизирующим участком, который устраняет недостатки предшествующего уровня техники.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Первый аспект настоящего изобретения относится к изготовлению металлического конструктивного элемента для транспортного средства. Этот элемент представляет собой профиль, содержащий, по меньшей мере, один участок с поперечным сечением U-образной формы, причем этот участок характеризуется наличием нижней части и двух боковых стенок. Указанный участок характеризуется продольным направлением, первым поперечным направлением и вторым поперечным направлением, задавая в U-образном поперечном сечении:

нижнюю часть участка, причем эта нижняя часть характеризуется направлением, совпадающим с первым поперечным направлением; и

две боковые стенки участка, причем эти две боковые стенки характеризуются направлениями, совпадающими со вторым поперечным направлением.

Следует отметить, что такую U-образную форму поперечного сечения имеют несколько элементов конструкции транспортного средства, в частности, автомобиля.

Промежуточная область участка с U-образным поперечным сечением характеризуется первой установленной длиной в продольном направлении и содержит металл, пластичного которого выше, чем у основного материала элемента, который окружает промежуточную область. Таким образом, объединены два материала, обладающие разной пластичностью. Этот способ предусматривает следующие стадии:

a) подготовку плоской заготовки с продольным и первым поперечным направлениями. Эта заготовка может быть выполнена из стали, например, из ультрапрочной стали (UHSS).

b) вырезание заготовки для формирования отверстия, которое характеризуется наличием первого участка, причем этот первый участок отверстия характеризуется второй длиной в первом поперечном направлении. Таким образом, за счет вырезания соответствующего участка можно скорректировать область металлического конструктивного элемента, не содержащую металл заготовки.

c) приваривание накладки к заготовке, например, методом точечной сварки с тем, чтобы закрыть указанное отверстие. Таким образом, в некоторых зонах заготовки эта заготовка оказывается приваренной к накладке, тогда как в других зонах указанная накладка закрывает отверстие. Процесс сварки создает механическое соединение между накладкой и заготовкой. Накладка выполнена из металла, пластичность которого превышает пластичность материала заготовки; например, накладка может быть выполнена из высокопрочной стали с повышенным пределом текучести (VHSS) или сверхпрочной стали (EHSS). Следовательно, область отверстия, закрытая накладкой, обладает более высокой пластичностью в сравнении с областью, которая содержит материал заготовки.

d) штамповку узла, образованного заготовкой и накладкой, для получения элемента, который характеризуется наличием, по меньшей мере, одного участка с U-образным поперечным сечением, таким образом, чтобы нижняя часть этого участка, по меньшей мере, частично соответствовала накладке на указанной первой установленной длине, а первый участок отверстия заготовки, характеризующийся второй длиной в первом поперечном направлении, проходил от одной боковой стенки до другой боковой стенки, по меньшей мере, одного участка.

Таким образом, после ударного воздействия на участок нижней части, который закрывает отверстие, металлический конструктивный элемент, в частности, накладка деформируется, поглощая большой объем энергии удара.

Кроме того, накладка обеспечивает высокую механическую непрерывность между боковыми стенками U-образного поперечного сечения, так как эти боковые стенки механически соединены друг с другом через накладку.

Кроме того, улучшается механическая реакция металлического конструктивного элемента на ударное воздействие на участок нижней части, где пластичная накладка закрывает отверстие. Это объясняется тем фактом, что энергия удара может быть поглощена деформацией нижней части, а также деформацией обеих боковых стенок, поскольку накладка передает напряжения от удара по всему своему протяжению в первом поперечном направлении.

Кроме того, металлический конструктивный элемент может быть получен простым способом путем приваривания накладки к заготовке и штамповки узла, содержащего приваренную накладку и заготовку. Более того, металлический конструктивный элемент может быть получен еще более простым способом, так как достаточно вырезать одно отверстие в заготовке, приварить одну накладку к заготовке и отштамповать узел, содержащий одну накладку и заготовку.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первая боковая стенка из числа двух боковых стенок участка с U-образным поперечным сечением содержит первый изогнутый участок, причем первый изогнутый участок соединяет первую боковую стенку с нижней частью участка с U-образным поперечным сечением, и при этом первый изогнутый участок характеризуется кривизной, превышающей кривизну нижней части этого участка; и/или

при этом вторая боковая стенка из числа двух боковых стенок участка с U-образным поперечным сечением содержит второй изогнутый участок, причем второй изогнутый участок соединяет вторую боковую стенку с нижней частью участка с U-образным поперечным сечением, и при этом второй изогнутый участок характеризуется кривизной, превышающей кривизну нижней части этого участка.

Таким образом, кривизна первого и/или второго изогнутого участка в U-образном поперечном сечении превышает кривизну нижней части в U-образном поперечном сечении. Первый и/или второй изогнутый участок формируют переходные области между нижней частью и боковыми стенками участка с U-образным поперечным сечением. Кривизна переходных областей может быть уменьшена для уменьшения крутизны перехода между нижней частью и боковыми стенками.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения стадия с) выполняется таким образом, что накладка закрывает все отверстие заготовки. Таким образом, обеспечивается механическая непрерывность по всей площади отверстия.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения к заготовке (В) можно приварить накладку (Р) большего размера таким образом, чтобы первый участок (DZ) накладки (Р) закрывал отверстие (А) заготовки (В), а второй участок (RZ) накладки (Р) приваривался к заготовке (В) внахлест, формируя область элемента (Е) двойной толщины. Накладка (Р) полностью выполнена из одного материала, причем пластичность этого материала превышает пластичность основного материала заготовки. Второй участок может усиливать металлический конструктивный элемент. Кроме того, таким образом, путем выполнения тех же стадий изготовления, т.е. путем вырезания отверстия, приваривания накладки к заготовке и штампования сваренных друг с другом накладки и заготовки, обеспечивается усиление одного из участков металлического конструктивного элемента с одновременным повышением пластичности другого участка металлического конструктивного элемента. Материал заготовки может перекрывать второй участок накладки или большую часть второго участка накладки. В некоторых из описанных вариантов осуществления настоящего изобретения максимальная длина накладки, по меньшей мере, в три раза превышает максимальную длину первого участка накладки. Таким образом, после ударного воздействия на участок нижней части, где накладка закрывает отверстие, большая часть деформации накладки приходится на ее пластичный участок.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения отверстие, сформированное во время выполнения стадии b), характеризуется максимальной длиной в продольном направлении, а стадия d) выполняется таким образом, что отверстие проходит от одной боковой стенки до другой боковой стенки по всему продольному направлению. Таким образом, между боковыми стенками в продольном направлении образуется длинный участок отверстия. Пластичность этого длинного участка повышается после его закрытия пластичной накладкой.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения отверстие, сформированное во время выполнения стадии Ь), характеризуется максимальной длиной в продольном направлении, при этом первый отрезок указанной максимальной длины отверстия содержит первый участок отверстия, а второй отрезок указанной максимальной длины отверстия содержит второй участок отверстия, причем второй участок характеризуется длиной в первом поперечном направлении, которая меньше длины первого участка в первом поперечном направлении, вследствие чего после выполнения стадии d) второй участок отверстия будет ограничен сбоку нижней частью участка с U-образным поперечным сечением вдоль второго отрезка максимальной длины. Таким образом, в боковые стенки заходит лишь часть всей длины отверстия в продольном направлении, в частности, лишь первый участок отверстия. Следовательно, поскольку второй участок отверстия короче в первом поперечном направлении и, таким образом, характеризуется меньшими размерами, для закрытия отверстия требуется меньшее удлинение накладки и, таким образом, меньше материала накладки. Кроме того, хотя используется меньше материала, боковые стенки по-прежнему характеризуются наличием пластичного участка уменьшенной длины в продольном направлении. Более того, пластичной накладкой может быть закрыт центральный участок отверстия в пределах нижней части. Следовательно, обеспечивается соответствие механическим требованиям в части поглощения большого объема энергии удара после ударного воздействии на этот центральный участок, закрытый накладкой. Это объясняется тем фактом, что пластичность, необходимая для деформации центрального участка, подогнана под пластичность, требуемую для деформации боковых стенок, что обеспечивает синергетическое поглощение большого объема энергии удара. Вместе с тем, поскольку второй участок отверстия короче в первом поперечном направлении и, таким образом, характеризуется меньшими размерами, из материала заготовки будет выполнено больше участков металлического конструктивного элемента, в частности, боковых стенок; и, таким образом, этот элемент будет характеризоваться повышенной прочностью на большей площади. В предпочтительном варианте общая площадь в нижней части, т.е. общая площадь в плоскости, включающей в себя продольное и первое поперечное направление, занятая отверстием, превышает общую площадь в пределах боковых стенок, т.е. общую площадь в плоскостях, проходящих по касательной к боковой стенке, занятой отверстием в пределах боковых стенок.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения максимальная длина отверстия в продольном направлении содержит третий отрезок, при этом третий отрезок включает в себя третий участок отверстия, причем этот третий участок проходит от одной из боковых стенок до другой боковой стенки, а второй участок отверстия располагается между первым участком отверстия и третьим участком отверстия. Таким образом, обеспечивается дополнительное поглощение энергии ударного воздействия на нижнюю часть, где накладка закрывает отверстие. Это объясняется тем фактом, что каждая боковая стенка характеризуется наличием двух участков отверстия, между которыми располагается промежуточная область отверстия, причем промежуточная область отверстия располагается в пределах нижней части. Таким образом, при закрытии отверстия пластичной накладкой боковые стенки могут быть изогнуты на обоих участках отверстия. Это поглощение энергии дополнительно повышается за счет того, что четыре участка отверстий боковых стенок соединены с единым отверстием, и поэтому они могут быть механически соединены друг с другом через пластичную накладку. Более того, дополнительно уменьшен объем материала накладки, необходимый для закрытия отверстия, так как может быть уменьшено продольное удлинение второго участка, поскольку часть энергии деформации поглощается боковыми стенками за счет деформации накладки, закрывающей третий участок отверстия.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый участок отверстия содержит, по меньшей мере, одно удлинение, которое характеризуется определенной шириной и длиной, при этом указанная ширина меньше указанной длины, и при этом, по меньшей мере, одно удлинение проходит от второго участка отверстия до боковой стенки участка с U-образным поперечным сечением; и/или

при этом третий участок отверстия содержит, по меньшей мере, одно удлинение, которое характеризуется определенной шириной и длиной, при этом указанная ширина меньше указанной длины, и при этом, по меньшей мере, одно удлинение проходит от второго участка отверстия до боковой стенки участка с U-образным поперечным сечением.

Таким образом, обеспечивается уменьшение объема требуемого материала накладки. Длина удлинения отверстия представляет собой длину от начала удлинения в нижней части до конца удлинения на боковой стенке. В предпочтительном варианте начало, по меньшей мере, одного удлинения располагается на участке отверстия, который располагается ближе к концу второй части отверстия в первом поперечном направлении. Таким образом, дополнительно уменьшается объем материала накладки, при этом обеспечивается удовлетворительная реакция металлического конструктивного элемента на ударное воздействие на участок нижней части, где накладка закрывает отверстие, поскольку удлинения обеспечивают механическое соединение между нижней частью и боковыми стенками.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения отверстие, сформированное во время выполнения стадии b), ограничено краем заготовки, и после выполнения стадии d) накладка имеет выступающий участок, заходящий в отверстие, вследствие чего уменьшается толщина отверстия.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что после выполнения стадии d) выступающий участок полностью включает в себя часть накладки, закрывающую отверстие. Таким образом, обеспечивается механическая непрерывность по всей площади отверстия. Выступающий участок накладки может гарантировать, что вся поверхность детали не утратит контакт с инструментом с одной стороны в ходе ее изготовления, что повлияет на интенсивность охлаждения детали. За счет приподнятая участка накладки для заполнения зазора в отверстии может быть обеспечен идентичный и безотрывный контакт детали с производственным инструментом. Хорошее охлаждение может также обеспечить сохранение точных допусков в указанной области. Это обеспечивает непрерывность материала в области между отверстием в заготовке и накладкой и делает динамические характеристики детали более однородными.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения стадия d) выполняется методом горячей штамповки.

Второй аспект настоящего изобретения относится к металлическому конструктивному элементу, изготовленному по любому из предшествующих вариантов осуществления заявленного изобретения.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения металлический конструктивный элемент представляет собой центральную стойку. В предпочтительном варианте максимальная длина закрытого отверстия в продольном направлении составляет менее одной трети длины центральной стойки, и она располагается в нижней половине центральной стойки. В частности, максимальная длина закрытого отверстия составляет, по меньшей мере, 30 мм.

Третий аспект настоящего изобретения относится к автомобильному транспортному средству, содержащему металлический конструктивный элемент по любому из предшествующих вариантов осуществления заявленного изобретения. Таким образом, после бокового удара центральная стойка поглощает большой объем энергии удара за счет деформации пластичной накладки и, таким образом, за счет деформации участков нижней части и боковых стенок, закрытых накладкой.

Различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения, указанные выше, могут комбинироваться между собой при условии, что они совместимы друг с другом.

Дополнительные преимущества и признаки настоящего изобретения станут очевидными из последующего подробного описания, и они, в частности, указаны в прилагаемой формуле.

Краткое описание чертежей

Для завершения описания и обеспечения лучшего понимания настоящего изобретения предусмотрен комплект чертежей. Указанные чертежи составляют неотъемлемую часть описания и иллюстрируют один из вариантов осуществления заявленного изобретения, который должен рассматриваться не как ограничивающий объем настоящего изобретения, а лишь как один из примеров того, как настоящее изобретение может быть реализовано. Чертежи содержат описанные ниже фигуры.

На фиг. 1 проиллюстрирована стадия изготовления металлического конструктивного элемента, во время выполнения которой на вырез в плоской заготовке устанавливается накладка, например, методом сварки.

На фиг. 2 проиллюстрирована следующая стадия изготовления металлического конструктивного элемента, на которой штампуется узел, образованный заготовкой и накладкой, для получения элемента, содержащего, по меньшей мере, один участок с U-образным поперечным сечением.

На фиг. 3А представлено покомпонентное изображение металлического конструктивного элемента согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, где указанным элементом служит центральная стойка.

На фиг. 3В показан вид крупным планом, иллюстрирующий соединение накладки с заготовкой в центральной стойке, показанной на фиг. 3А.

На фиг. 4А представлено покомпонентное изображение металлического конструктивного элемента согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, где указанным элементом служит центральная стойка.

На фиг. 4В показан вид крупным планом, иллюстрирующий накладку в сборе с элементом, показанным на фиг. 4А.

На фиг. 5, 6 и 7 проиллюстрированы стадии изготовления центральной стойки согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 8 показаны последствия бокового удара о центральную стойку, содержащую область повышенной пластичности и изготовленную известным способом.

На фиг. 9 и 10 показано покадровое представление последствий такого же бокового удара о центральную стойку согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 11 и 12 показано покадровое представление последствий такого же бокового удара о центральную стойку согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения

Последующее описание должно рассматриваться не как носящее ограничительный характер, а как представленное исключительно с целью описания общих принципов настоящего изобретения. Варианты осуществления заявленного изобретения будут описаны на примере в привязке к указанным чертежам.

На фиг. 1 и 2 проиллюстрировано изготовление металлического конструктивного элемента согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 1, для получения указанного элемента используется заготовка В. Заготовка В представляет собой плоский лист металла, который вытянут в продольном направлении L и поперечном направлении Т. В этом листе вырезано отверстие А, например, методом лазерной резки или штамповки. Лист В может быть выполнен из стали. Накладка Р соответствующего размера выполняется из другого материала, обладающего повышенной пластичностью, например, из сверхпрочной стали (EHSS) или высокопрочной стали с повышенным пределом текучести (VHSS). Выбираются такие размеры накладки Р, чтобы она могла закрывать отверстие А. Затем эта накладка закрепляется на месте, например, методом сварки, закрывая собой отверстие А.

На фиг. 2 показан узел, объединяющий в себе заготовку и накладку, после придания ему формы элемента Е, содержащего участок с U-образным поперечным сечением, например, методом штамповки. На этой фигуре задано дополнительное направление Н, в котором проходят боковые стенки 2 и 3 участка U-образной формы. Поперечное сечение U-образной формы образуется боковыми стенками 2 и 3 и нижней частью 1. Переход между каждой из стенок 2 и 3 и нижней частью 1 скруглен таким образом, что в каждом переходе могут быть заданы скругленные участки R1 и R2. На участке U-образной формы также задана промежуточная область Z, где установлена накладка, при этом промежуточная область Z обладает более высокой пластичностью в сравнении с окружающими участками элемента, и она характеризуется первой установленной длиной l в продольном направлении.

На фиг. 3А представлено покомпонентное изображение металлического элемента, которым в данном случае служит центральная стойка, согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Центральная стойка выполнена из основного металлического материала, например, из стали. Хотя ее размеры в поперечном сечении варьируются в продольном направлении, в центральной стойке можно идентифицировать участок с поперечным сечением по существу U-образной формы, который включает в себя промежуточную область Z. Отверстие А в основном материале имеет неправильную форму, где могут быть заданы различные участки: первый участок Q, который охватывает часть боковых стенок 2 и 3 и нижнюю часть 1 участка U-образной формы, и который характеризуется второй длиной lt в первом поперечном направлении Т; второй участок S, длина которого меньше длины lt в первом поперечном направлении Т; и третий участок U, который также охватывает боковые стенки 2 и 3 и нижнюю часть 1. Каждый участок из числа первого и третьего участков Q и U содержит удлинения 6, которые проходят от второго участка S отверстия до каждой боковой стенки 2 и 3.

Накладка Р характеризуется наличием выступающего участка 7, форма которого дополняет форму отверстия А, вследствие чего после сборки этот участок отверстия А будет характеризоваться уменьшенной толщиной в сравнении с окружающим материалом. Более детально это показано на фиг. 3В.

На фиг. 4А представлено покомпонентное изображение центральной стойки согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления настоящего изобретения размеры накладки Р намного превышают размеры отверстия А, и эта накладка перекрывает большую площадь основного материала центральной стойки. Первый участок DZ накладки Р может быть определен как участок накладки в отверстии А. Этот участок также может быть приподнят, обеспечивая плавный переход на поверхности центральной стойки от основного материала к накладке. Второй участок RZ может быть определен как участок накладки Р, который перекрывает основной материал. Он может быть соединен с основным материалом, например, методом сварки. Более детально первый участок DZ, собранный в центральной стойке, показан на фиг. 4В.

На фиг. 5, 6 и 7 проиллюстрированы различные стадии изготовления центральной стойки согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. При этом из основного материала вырезается или изготавливается заготовка В с приданием ей плоской формы, и в этой заготовке формируется отверстие. На этой фигуре края, задающие отверстие, обозначены позицией 4. Из другого плоского материала, обладающего повышенной пластичностью, формируется или вырезается плоская накладка Р. На фиг. 6 показано соединение накладки Р с плоской заготовкой В методом точечной сварки, что обозначено точками по краям 4 и на втором участке RZ накладки. Полученный в итоге элемент Е, которым в данном случае служит центральная стойка, затем подвергается горячей штамповке для придания ему трехмерной формы, которая включает в себя участок с U-образным поперечным сечением. Поперечное сечение U-образной формы охватывает возможные варианты исполнения, которые включают в себя боковые стенки 2 и 3 и нижнюю часть 1 между боковыми стенками вне зависимости от кривизны или угла между стенками и нижней частью, и включает в себя возможные варианты исполнения, где U-образная форма может быть задана в пределах более крупной формы, например, Q-образной формы.

На фиг. 8-12 проиллюстрированы некоторые эффекты от использования накладки Р с повышенной пластичностью согласно настоящему изобретению в элементе автомобиля, таком как центральная стойка. На фиг. 8 показана монолитная центральная стойка, изготовленная известным способом, например, методом комплексной горячей штамповки. Боковой удар о центральную стойку приводит к большей деформации в пластичной области в сравнении с основным материалом. Однако, поскольку пластичная область проходит поперек всей детали, эта деталь проявляет тенденцию к складыванию и возможному разлому вдоль показанных линий. Такое складывание или разлом могут привести к нарушению целостности салона транспортного средства.

Для сравнения на фиг. 9 проиллюстрированы последствия бокового удара о центральную стойку согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. В этом случае форма накладки Р более точно соответствует участкам центральной стойки, которые более всего подвержены риску бокового удара. В данном случае используется вырез меньшего размера в сравнении со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, и остальная часть элемента сохраняет свою целостность. После удара общая деформация центральной стойки будет меньше, чем деформация, которая наблюдается при использовании известных способов, и по существу она сосредоточена в накладке.

На фиг. 11 и 12 проиллюстрированы последствия такого же бокового удара о центральную стойку согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Аналогичным образом основная деформация наблюдается в накладке Р, тогда как боковые стенки 2 и 3 и общая форма центральной стойки пострадали в меньшей степени. Как показано на фиг. 12, линии, показывающие область основной деформации, находятся в пределах накладки Р, обладающей повышенной пластичностью, тогда как более прочные боковые участки центральной стойки остаются незатронутыми и невдавленными внутрь салона транспортного средства.

Представленная идея может быть применима к другим металлическим элементам, в частности, к автомобильным деталям, где область поглощения удара может обеспечить определенные преимущества.

В контексте настоящего документа термин «содержит» и его производные (такие как «содержащий» и т.п.) не должны пониматься как носящие исключительный характер; т.е. эти термины не должны трактоваться как исключающие возможность того, что все описанное и заданное может включать в себя дополнительные элементы, стадии и пр.

С другой стороны, очевидно, что настоящее изобретение не ограничено конкретным вариантом/вариантами своего осуществления, описанными в настоящем документе, а также включает в себя любые вариации, которые могут считаться специалистом в данной области техники (например, в том, что касается выбора материалов, размеров, составных элементов, конфигурации и прочего) входящими в общий объем заявленного изобретения, который определяется его формулой.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Способ изготовления металлического конструктивного элемента для транспортного средства содержит следующие стадии: a) подготовку плоской заготовки, проходящей в продольном направлении и в первом поперечном направлении; b) вырезание заготовки для формирования отверстия; c) приваривание накладки к заготовке для закрытия отверстия; d) штамповку узла, образованного заготовкой и накладкой, для получения элемента, который характеризуется наличием участка с U-образным поперечным сечением. Металлический конструктивный элемент, изготовленный упомянутым способом, представляет собой профиль, содержащий участок с поперечным сечением U-образной формы. Указанный участок характеризуется наличием нижней части и двух боковых стенок, и характеризуется продольным направлением, первым поперечным направлением и вторым поперечным направлением, задавая в U-образном поперечном сечении. Автомобильное транспортное средство содержит упомянутый металлический конструктивный элемент. Достигается улучшение механической реакции металлического конструктивного элемента на ударное воздействие. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ изготовления металлического конструктивного элемента (Е) для транспортного средства, при этом элемент (Е) представляет собой профиль, содержащий, по меньшей мере, один участок с поперечным сечением U-образной формы, причем этот участок характеризуется наличием нижней части (1) и двух боковых стенок (2 и 3), и этот участок характеризуется продольным направлением (L), первым поперечным направлением (Т) и вторым поперечным направлением (Н), задавая в U-образном поперечном сечении:

нижнюю часть (1) участка, причем нижняя часть (1) характеризуется направлением, совпадающим с первым поперечным направлением (Т); и

первую боковую стенку (2) и вторую боковую стенку (3) участка, причем эти две боковые стенки (2 и 3) характеризуются направлениями, совпадающими со вторым поперечным направлением (Н);

при этом предусмотрена промежуточная область (Z) участка с U-образным поперечным сечением, которая характеризуется первой установленной длиной (l) в продольном направлении (L), причем промежуточная область (Z) содержит металл, обладающий более высокой пластичностью в сравнении с основным материалом элемента (Е), который окружает промежуточную область (Z);

при этом указанный способ предусматривает следующие стадии:

a) подготовку плоской заготовки (В), проходящей в продольном направлении (L) и в первом поперечном направлении (Т);

b) вырезание заготовки (В) для формирования отверстия (А), которое характеризуется наличием первого участка (Q), причем первый участок (Q) отверстия (А) характеризуется второй длиной (lt) в первом поперечном направлении (Т);

c) приваривание накладки (Р) к заготовке (В) для закрытия отверстия (А), причем накладка (Р) выполнена из металла, пластичность которого превышает пластичность материала заготовки (В); и

d) штамповку узла, образованного заготовкой (В) и накладкой (Р), для получения элемента (Е), который характеризуется наличием, по меньшей мере, одного участка с U-образным поперечным сечением, таким образом, чтобы нижняя часть (1) этого участка, по меньшей мере, частично соответствовала накладке на указанной первой установленной длине (l), а первый участок (Q) отверстия (А) заготовки (В), характеризующийся второй длиной (lt) в первом поперечном направлении (Т), проходил от первой боковой стенки (2) до второй боковой стенки (3), по меньшей мере, одного участка.

2. Способ по п. 1, в котором первая боковая стенка (2) участка с U-образным поперечным сечением содержит первый изогнутый участок (R1), причем первый изогнутый участок (R1) соединяет первую боковую стенку (2) с нижней частью (1) участка с U-образным поперечным сечением, и при этом первый изогнутый участок (R1) характеризуется кривизной, превышающей кривизну нижней части (1) этого участка; и/или

при этом вторая боковая стенка (3) участка с U-образным поперечным сечением содержит второй изогнутый участок (R2), причем второй изогнутый участок (R2) соединяет вторую боковую стенку (3) с нижней частью (1) участка с U-образным поперечным сечением, и при этом второй изогнутый участок (R2) характеризуется кривизной, превышающей кривизну нижней части (1) этого участка.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором стадия с) выполняется таким образом, что накладка закрывает все отверстие (А) заготовки (В).

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первый участок (DZ) накладки (Р) закрывает отверстие (А) заготовки (В), а второй участок (RZ) накладки (Р) приварен внахлест к заготовке (В), формируя область элемента (Е) двойной толщины, причем в предпочтительном варианте максимальная длина накладки (Р) в продольном направлении (L), по меньшей мере, в два раза превышает максимальную длину первого участка (DZ) накладки (Р), закрывающего отверстие (А), в продольном направлении.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором отверстие (А), вырезанное на стадии b), характеризуется максимальной длиной в продольном направлении (L), а стадия d) выполняется таким образом, что отверстие (А) проходит от первой боковой стенки (2) до второй боковой стенки (3) по всему продольному направлению (L).

6. Способ по любому из пп. 1-4, в котором:

отверстие (А), вырезанное на стадии b), характеризуется максимальной длиной в продольном направлении (L), при этом первый отрезок указанной максимальной длины отверстия (А) содержит первый участок (Q) отверстия (А), а второй отрезок указанной максимальной длины отверстия (А) содержит второй участок (S) отверстия (А), причем второй участок (S) характеризуется длиной в первом поперечном направлении (Т), которая меньше длины (lt) первого участка (Q) в первом поперечном направлении, вследствие чего после выполнения стадии d) второй участок (S) отверстия будет ограничен сбоку нижней частью (1) участка с U-образным поперечным сечением вдоль второго отрезка максимальной длины.

7. Способ по п. 6, в котором максимальная длина отверстия (А) в продольном направлении (L) содержит третий отрезок, при этом третий отрезок включает в себя третий участок (U) отверстия (А), причем третий участок (U) проходит от одной боковой стенки (2) до другой боковой стенки (3), а второй участок (S) отверстия (А) располагается между первым участком (Q) отверстия (А) и третьим участком (U) отверстия (А).

8. Способ по любому из пп. 6 и 7, в котором первый участок (Q) отверстия (А) содержит, по меньшей мере, одно удлинение (6), которое характеризуется определенной шириной и длиной, при этом указанная ширина меньше указанной длины, и при этом, по меньшей мере, одно удлинение (6) проходит от второго участка (S) отверстия (А) до боковой стенки (2, 3) участка с U-образным поперечным сечением; и/или

при этом третий участок (U) отверстия (А) содержит, по меньшей мере, одно удлинение (6), которое характеризуется определенной шириной и длиной, при этом указанная ширина меньше указанной длины, и при этом, по меньшей мере, одно удлинение (6) проходит от второго участка (S) отверстия (А) до боковой стенки (2, 3) участка с U-образным поперечным сечением.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором отверстие (А), сформированное во время выполнения стадии b), ограничено краем (4) заготовки, и после выполнения стадии d) накладка (Р) имеет выступающий участок (7), заходящий в отверстие (А), вследствие чего уменьшается толщина отверстия (А).

10. Способ по п. 9, в котором после выполнения стадии d) выступающий участок (7) полностью включает в себя часть накладки (Р), закрывающую отверстие (А).

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором стадия d) выполняется методом горячей штамповки.

12. Металлический конструктивный элемент (Е), изготовленный способом по любому из предшествующих пунктов.

13. Металлический конструктивный элемент (Е) по п. 12, отличающийся тем, что этот металлический конструктивный элемент (Е) представляет собой центральную стойку.

14. Автомобильное транспортное средство, содержащее металлический конструктивный элемент (Е) по любому из пп. 12 и 13.