一種變厚度汽車門檻梁及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于汽車零部件設計和制造領域，主要內容為公開一種變厚度汽車門檻梁及其制造方法。
【背景技術】
[0002]在汽車車身結構中，門檻梁在汽車側面碰撞過程中的吸能特性與車身安全性有著重要關系，同時也對整車的結構強度、剛度有著重要的影響。一般門檻結構由門檻內板、門檻外板及其內部加強件組成，這些零件搭接在一起形成腔體，在汽車發生側面碰撞時，可以有效抵抗側面碰撞侵入，同時腔體結構也可以提升整車的扭轉剛度。為了降低汽車側面碰撞過程中的侵入量保障乘員安全，通常將門檻梁設計成從汽車A柱下段到C柱下段的整體結構，同時采用較大厚度的高強度鋼材料。
[0003]當前由于汽車保有量的不斷增加，環保和節能的需求越來越高，汽車輕量化已經已經越來越受到汽車廠商和用戶的關注，汽車輕量化是汽車節能減排的重要手段，是汽車技術發展的趨勢。在汽車門檻梁上如何實現其結構輕量化，同時保證其結構剛性和碰撞安全性成為一大挑戰。
[0004]目前汽車門檻梁的厚度分布為不變厚度，依據材料力學的理論，這種等厚度的梁結構在受力時結構本體材料對力學行為的承受過程中將會有相當部分的材料不會對機構的整體力學性能有貢獻，因此，按本案公開的門檻梁設計及制造方法，采用一種新型設計原理，成為變厚度分布，達到結構最佳輕量化效果。
[0005]在目前的汽車車身上，門檻梁通常分別將門檻內板、門檻外板采用金屬材料經過冷沖壓、熱沖壓或輥壓等方式加工成U形件，再通過點焊等方式將門檻內板、門檻外板及其加強件焊接到一起。
[0006]中國專利公告號101121419A公開了一種汽車門檻，其通過在下門檻加強板上增加下門檻加強內板以及前、中、后下門檻內板支架三個，可以在汽車側碰發生時，汽車門檻中加強內板及支架通過有限變形來吸收沖擊能量，從而保證車內足夠的安全空間。
[0007]中國專利公告號103661634A公開了一種汽車門檻梁結構，其采用鋁合金擠壓成型技術，將鋁合金熔煉擠壓成型，形成一系列具備不同外鰭翅和內鰭翅布置的門檻梁結構，該汽車門檻梁結構獨特、設計巧妙、非常輕便，且制造所需模具少、成本低、工序少，易于實現模塊化、專業化生產。
[0008]以上已公開的門檻梁結構方案中均具備等厚度的截面形狀，同時可以在關鍵位置增加加強板和支架來提升門檻梁的抗變形能力。這種特征會導致門檻梁在彎曲、扭轉以及壓縮等條件下在縱向方向不有均一的性能，這種不變截面和厚度的門檻梁相對本發明中的門檻梁，存在重量大、附加成本高的缺點。同時，這種從車身縱向上性能均一不變的門檻梁上會產生性能富余，從結構和材料上均為過剩設計，直接浪費原材料的使用量，同時增加了汽車的自重，不利于節能的同時，增大了材料使用成本。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于提供一種變厚度汽車門檻梁及其制造方法，這種門檻梁結構不僅能較好地滿足車身碰撞安全性要求，而且結構簡單，采用連續變厚度鋼板制作，可以避免材料厚度和零件數量上的過度設計，降低門檻梁制作成本，且輕量化效果好。
[0010]為達到上述目的，本發明的技術方案如下:
[0011]一種變厚度汽車門檻梁，包括門檻梁外板、門檻梁內板及設置于門檻梁內板和外板之間的連接板；其特征在于，所述門檻梁外板依次包括外板前段、外板前過渡段、外板中段、外板后過渡段、外板后段；所述門檻梁內板依次包括內板前段、內板前過渡段、內板中段、內板后過渡段、內板后段；所述的內、外板前段，內、外板中段，內、外板后段為等厚度的結構；所述的內、外板前過渡段是內、外板前段與內、外板中段之間的厚度過渡區域；內、夕卜板后過渡段是內、外板后段與內、外板中段之間的厚度過渡區域；所述門檻梁內、外板前、后過渡段為變厚度的結構，其厚度從其兩側較厚區域逐步減薄到較薄區域的厚度。
[0012]進一步，所述的門檻梁外板、門檻梁內板及連接板通過點焊連接在一起。
[0013]優選的，所述的門檻梁內、外板前段厚度為0.6?2.0毫米，長度為100?400mm。
[0014]優選的，所述的門檻梁內、外板中段厚度為1.0?2.5毫米，長度為200?500mm。
[0015]優選的，所述的門檻梁內、外板后段厚度為0.6?2.0毫米，長度為100?400mm。
[0016]優選的，所述門檻梁的結構截面設計為封閉“ 口 ”字形。
[0017]另外，本發明所述門檻梁內、外板材質為鋼質材料。優選的，所述的鋼質材料包括雙相鋼或馬氏體鋼。
[0018]優選的，所述門檻梁內板前段、內板前過渡段、內板中段、內板后過渡段、內板后段為一體成形結構。
[0019]所述門檻梁外板前段、外板前過渡段、外板中段、外板后過渡段、外板后段為一體成形結構。
[0020]本發明的變厚度汽車門檻梁的制造方法，其包括，選擇兩個厚度分別在門檻梁內、外板最大厚度1.1倍以上的鋼卷，分別通過軋制得到鋼卷厚度由門檻梁內、外板前段厚度增厚過渡到門檻梁內、外板中段的厚度，再由門檻梁內、外板中段的厚度減薄到門檻梁內、外板后段的厚度，由此反復，最終得到符合設計要求的變厚度鋼卷；之后，變厚度鋼卷在連續剪切線上進行剪切，得到一系列厚度變化的變厚度鋼板；最后，對所述變厚度鋼板進行成形，形成變厚度門檻梁內外板。
[0021]優選的，所述門檻梁內、外板前段的厚度為0.6?2.0毫米；內、外板中段的厚度為1.0?2.5mm ;內、外板后段的厚度為6?2.0毫米之間；門檻梁內、外板的前、后過渡段的厚度變化梯度為1:100，即厚度變化1mm，過渡區的長度為100mm。
[0022]又，對所述變厚度鋼板進行成形，采用方式為冷沖壓、熱沖壓或輥壓成形。
[0023]優選的，成形后的門檻梁內板、門檻梁外板及連接板通過點焊的連接在一起。
[0024]汽車門檻梁通過焊接與A柱下端和C柱下端連接在一起，同時為B柱下端提供支撐。汽車側面碰撞過程中，門檻梁對于抵抗側面變形有著十分重要的作用，同時也對整車的剛度、強度有著重要影響。門檻梁在側面碰撞過程中主要是靠中部位置承受沖擊，因此在中部位置進行加強可以有效降低側面碰撞侵入量；同時門檻梁的前后端在碰撞中不屬于主要承受沖擊載荷的區域，因此可以在前后端考慮對門檻梁進行輕量化。
[0025]基于以上考慮，本發明提出利用變厚板來對門檻梁進行設計，在中部碰撞關鍵區域采用較大的厚度提升整車性能，同時前后兩端位置采用較小的厚度實現輕量化。
[0026]其中，門檻梁內、外板前段與車身的A柱下端相連接，為了保持與A柱有很好的連接特性，該段設計為等厚度的結構，厚度為0.6-2.0毫米，其長度為100-400mm。
[0027]門檻梁內、外板中段與B柱下段相連接，為了保持與B柱很好的連接特性，該段也設計為等厚度的結構，厚度為1.0?2.5毫米，長度為200?500mm。
[0028]門檻梁內、外板后段與車身的C柱下端相連接，為了保持與C柱有較好的連接特性，該段設計成為等厚度的結構，厚度為0.6-2.0毫米，其長度為100-400mm。
[0029]門檻梁內、外板前、后過渡端為變厚度設計，其厚度從其兩側較厚區域逐步減薄到較薄區域的厚度。
[0030]所述門檻梁的結構截面設計為封閉“ 口 ”字形或其他根據增加抗彎模量原理和增加防撞效果所設計的截面，同時其上可以根據需要增加一定的加強筋。
[0031]其中，所述門檻梁內、外板材質一般設計為鋼質材料，例如雙相DP鋼、馬氏體鋼等尚強鋼。
[0032]所述門檻梁內板前段、門檻梁內板前過渡段、門檻梁內板中段、門檻梁內板后過渡段、門檻梁內板后段為一體成形。所述門檻梁外板前段、門檻梁外板前過渡段、門檻梁外板中段、門檻梁外板后過渡段、門檻梁外板后段為一體成形。
[0033]本發明通過零件不同厚度設計達到汽車門檻梁對碰撞安全性的要求，同時可以實現零件的輕量化設計。通過借助軋制技術制成的鋼板制作門檻梁，這樣門檻梁在車身縱向上的不同截面具有不同的厚度分布，從而在車身碰撞關鍵區域位置門檻梁具有較大的厚度，由此降低汽車碰撞過程中車身損傷；同時將碰撞中門檻梁的非關鍵區域設計為較小的厚度，從而實現輕量化設計。
[0034]本發明的有益效果:
[0035]本發明的門檻梁結構的薄壁厚度從兩端到中部逐漸增大，可以保證門檻梁側的耐碰撞安全性能可以從中部到角部依次增大，滿足門檻梁的碰撞安全性要求。
[0036]本發明的門檻梁結構采用柔性軋制變厚度鋼板，表面沒有焊縫引起的厚度突變，其表面質量好，連接強度高，材料性能均勻，強度分布連續；
[0037]本發明的門檻梁結構因采用了非等厚的材料設計，最大程度的減少了材料使用，
輕量化效果好。
[0038]本發明的門檻梁結構為一塊鋼板成型，相比現有部分在中部有加強板的門檻梁，減少了零件數量，降低模具成本，減少了焊接工序，可以有效提升生產效率。
[0039]因此，采用本發明的變厚度汽車門檻梁方案，輕量化效果好，性能突出，綜合成本降低。
【附圖說明】
[0040]圖1為本發明汽車門檻梁的結構示意圖。
[0041]圖2為本發明汽車門檻梁(去除門檻梁外板)的結構示意圖。
[0042]圖3為本發明汽車門檻梁外板的結構示意圖。
[0043]圖4為本發明汽車門檻梁內板的結構示意圖。
[0044]圖5為本發明汽車門檻梁過渡段的示意圖。
[0045]圖6為本發明變厚度鋼板還料的不意圖。
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