CN204726516U - 限定了面外孔的汽车部件以及皮卡 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种限定了面外孔的汽车部件，汽车部件包括：铝合金结构部件，具有围绕凹进部分的主要部分，凹进部分具有将底板子部分连接于主要部分的应变硬化子部分，其中底板子部分不与主要部分在一个平面内，并且限定了孔。还提供了一种皮卡。当主要部分由于弯曲而受到平面内的拉伸时，应变主要沿着应变硬化子部分集中，并且绕过所述孔，结果，与所述孔与主要部分位于同一个平面内的情况相比，所述孔的周边经历较少的应变，从而可以提高铝合金结构部件的整体结构稳固性。

Description

限定了面外孔的汽车部件以及皮卡

技术领域

本公开涉及铝合金车辆结构部件，并且更具体地，涉及从结构部件的主要部分形成面外孔。

背景技术

皮卡是具有前排乘客区域(通常称为驾驶室)和露天的上后部货物区域(通常称为车箱)的机动车辆。车箱通常具有大致平坦的底板，两个侧壁和前方的互连前栏板从底板向上延伸。皮卡还可以使用通常称为后挡板的在底部铰接的门，该后挡板铰接在底板的后边缘处并且能够关闭以提供用于货物区域的第四个壁。驾驶室和车箱可以是分开的组件或者是同一个整体结构的一部分。皮卡是受欢迎的，很大程度上是因为车箱使得皮卡能够以很多种不同的方式来使用，包括运载多种类型的货物以及牵引多种类型的挂车。

传统地，皮卡上的大部分车身结构由钢合金制成。经过多年的经验，皮卡设计者已经知道如何设计满足多种高要求的皮卡应用的钢制皮卡车身部件。当前的监管和经济环境提高了将皮卡制造得更加燃油高效以及多功能和耐用的重要性。一种减少车辆的燃料消耗的方式是减轻车辆结构的重量。

铝合金一般具有比钢合金高的强度/重量比。因此，用铝替代钢提供了减轻重量的可能。然而，铝的弹性模量通常低于钢的弹性模量。另外，对于钢部件适用的连接部件的制造技术和方法可能不太适用于相同的铝部件。由于这些及其他差异，简单的材料替换并不一定产生可接受的设计。

铝合金通常用一个四位数来标记，该四位数的第一位一般表示一种或多种主要的合金元素。例如，6xxx或6000系列铝合金中的主要合金元素是镁和硅，而5xxx或5000系列铝合金中的主要合金元素是镁，7xxx或7000系列铝合金中的主要合金元素是锌。当基于主要合金元素描述一系列的铝合金时，第一个数后面可以跟有三个x(可以是大写字母或小写字母)或者三个0(零)。该系列名称中由字母“x”或数字“0”表示的附加的数限定了精确的铝合金。例如，6061铝合金具有以下组分：0.8-1.2％的镁，0.4-0.8％的硅，0.15-0.4％的铜，0.04-0.35％的铬，0-0.7％的铁，0-0.25％的锌，0-0.15％的锰，以及0-0.15％的钛。不同的合金提供了强度、硬度、可用性和其他属性的不同的平衡。

此外，可以对铝合金使用五个基本的回火名称：F-制造，O-退火，H-应变硬化，T-热处理，W-淬火(介于固溶热处理与人工或自然老化之间)。回火名称后面可以跟有单位数或两位数，用于进一步的描述。例如，具有T6回火名称的铝已经经过了固溶热处理和人工老化，但是在固溶热处理之后没有经过冷加工(或者使得冷加工在材料属性中是不可识别的)。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提高铝合金结构部件的整体结构稳固性。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种限定了面外孔的汽车部件，汽车部件包括：

铝合金结构部件，具有围绕凹进部分的主要部分，凹进部分具有将底板子部分连接于主要部分的应变硬化子部分，其中底板子部分不与主要部分在一个平面内，并且限定了孔。

根据本实用新型的一个实施例，底板子部分与主要部分大致平行。

根据本实用新型的一个实施例，孔具有周边，并且底板子部分具有从周边大致垂直地延伸的宽度，其中宽度为至少6毫米。

根据本实用新型的一个实施例，主要部分具有第一厚度，并且底板子部分具有大致等于第一厚度的第二厚度。

根据本实用新型的一个实施例，主要部分具有大致平坦的第一表面，底板子部分具有大致平行于第一表面的大致平坦的第二表面，并且第一表面与第二表面之间的深度是第一厚度的至少2.5倍。

根据本实用新型的一个实施例，第一交界部在主要部分与应变硬化子部分之间延伸并具有第一半径，并且第二交界部在应变硬化子部分与底板子部分之间延伸并具有第二半径，并且其中，第一半径和第二半径是第一厚度的至少3倍。

根据本实用新型的一个实施例，孔是大致圆形的。

根据本实用新型的一个实施例，孔具有至少16毫米的直径。

根据本实用新型的一个实施例，孔是在组装汽车部件期间使用的进入孔。

根据本实用新型的一个实施例，铝合金结构部件是6000系列的铝合金。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种皮卡，包括：

6000系列的铝合金结构部件，铝合金结构部件具有主要部分，主要部分围绕不与主要部分在一个平面内的底板子部分，铝合金结构部件还具有设置在主要部分与底板子部分之间的应变硬化子部分，其中底板子部分限定了孔。

根据本实用新型的一个实施例，底板子部分与主要部分大致平行并且从孔的周边延伸最少6毫米。

根据本实用新型的一个实施例，结构部件具有大致恒定的厚度，并且底板子部分具有从主要部分开始的、为厚度的至少2.5倍的深度。

根据本实用新型的一个实施例，主要部分与应变硬化子部分之间的第一交界部具有为厚度的至少3倍的第一半径。

根据本实用新型的一个实施例，应变硬化子部分与底板子部分之间的第二交界部具有为厚度的至少3倍的第二半径。

根据本实用新型的一个实施例，结构部件是顶梁组件的一部分。

根据本实用新型的又一方面，提供了一种制造限定了面外孔的铝合金车辆结构部件的方法，方法包括：

选择具有厚度的铝合金坯料；以及

将坯料成形为使得形成底板子部分，底板子部分与主要部分大致平行并且与主要部分的平面隔开为厚度的至少2.5倍的距离，并且限定和围绕孔至少6毫米。

根据本实用新型的一个实施例，在对坯料进行成形的步骤期间，从主要部分拉延出底板子部分，并且在底板子部分与主要部分之间通过应变硬化形成双曲率应变硬化子部分。

根据本实用新型的一个实施例，双曲率应变硬化子部分具有第一半径和第二半径，第一半径和第二半径各自为厚度的至少3倍。

根据本实用新型的一个实施例，在对坯料进行成形的步骤期间，与拉延底板子部分基本同时地冲孔。

本公开的一个方面涉及限定了面外孔的汽车部件。该部件是具有围绕凹进部分的主要部分的铝合金结构部件。凹进部分具有将底板子部分连接于所述主要部分的应变硬化子部分。底板子部分不与主要部分在一个平面内，并且限定了孔。该结构部件可以是6000系列的铝合金。该结构部件可以是6111铝合金。

在这方面，底板子部分可以与主要部分大致平行。底板子部分还可以具有从孔的周边上的任何点大致垂直地延伸的至少6毫米的宽度。主要部分可以具有第一厚度，并且底板子部分可以具有大致等于第一厚度的第二厚度。第一厚度和第二厚度可以至少为2毫米。

主要部分可以具有大致平坦的第一表面。底板子部分可以具有大致平坦的第二表面。第二表面可以大致平行于第一表面。第一表面与第二表面之间的深度可以是第一厚度的至少2.5倍。该深度可以至少为5毫米。

第一交界部可以在主要部分与应变硬化子部分之间延伸并具有第一半径。第二交界部可以在应变硬化子部分与底板子部分之间延伸并具有第二半径。第一半径和第二半径可以沿相反的方向弯曲。第一半径和第二半径可以是第一厚度的至少3倍。第一半径和第二半径可以为至少6毫米。

孔可以是大致圆形的；然而，其他形状也可以使用并且多个孔可以组在一起。孔可以具有至少16毫米的直径。孔可以是在组装部件期间使用的进入孔。所述凹进部分可以从外表面向内延伸到结构部件中，或者可以从内表面开始从结构部件向外延伸。

本公开的另一个方面是一种具有6000系列的铝合金结构部件的皮卡。该6000系列的铝合金结构部件具有主要部分，该主要部分围绕不与主要部分在一个平面内的底板子部分。该6000系列的铝合金结构部件还具有设置在主要部分与底板子部分之间的应变硬化子部分。该底板子部分限定了孔，从而使得孔不与主要部分在一个平面内。结构部件可以是顶梁组件的一部分。

底板子部分从其限定的孔的周边与主要部分大致平行地延伸最少6毫米。结构部件可以具有大致恒定的厚度。该厚度可以为至少2毫米。底板子部分可以具有从主要部分开始的、为厚度的至少2.5倍的深度。该深度可以为5毫米。

主要部分与应变硬化子部分之间的第一交界部可以具有为厚度的至少3倍的第一半径。第一半径可以为至少6毫米。应变硬化子部分与底板子部分之间的第二交界部可以具有为厚度的至少3倍的第二半径。第二半径可以具有与第一半径大致相同的尺寸。第二半径可以为至少6毫米。

本公开的另一个方面涉及制造限定了面外孔的铝合金车辆结构部件的方法。该方法中的第一步骤包括选择具有厚度的铝合金坯料。该方法中的第二步骤包括将坯料成形为使得形成底板子部分，底板子部分与主要部分大致平行并且与主要部分的平面隔开为所述厚度的至少2.5倍的距离，并且限定和围绕孔至少6毫米。

在这一方面中，对坯料进行成形的步骤还可以包括从主要部分拉延出底板子部分，并且在底板子部分与主要部分之间通过应变硬化形成双曲率应变硬化子部分。双曲率应变硬化子部分可以具有第一半径和第二半径，第一半径和第二半径各自为厚度的至少3倍。另外在这一方面中，对坯料进行成形的步骤可以包括与拉延底板子部分基本同时地冲孔。

本实用新型的有益效果在于，当主要部分由于弯曲而受到平面内的拉伸时，应变主要沿着应变硬化子部分集中，并且绕过所述孔，结果，与所述孔与主要部分位于同一个平面内的情况相比，所述孔的周边经历较少的应变，从而可以提高铝合金结构部件的整体结构稳固性。

下面将参照附图更详细地描述本公开的上述方面及其他方面。

附图说明

图1是皮卡驾驶室和车架上的车箱的立体图；

图2是皮卡驾驶室的局部分解图。

图3是限定面外孔的铝合金结构部件的局部立体图。

图4是沿图3中的线4-4截取的截面图。

图5是限定面外长孔的铝合金结构部件的局部俯视图。

图6是限定一组面外孔的铝合金结构部件的俯视图。

具体实施方式

参照附图公开了说明性的实施方式。然而，应当理解的是，所公开的实施方式意在仅仅作为可以通过多种替代形式实施的示例。附图未必按比例绘制，并且一些特征可以被放大或缩小以示出特定组成部分的细节。所公开的具体结构和功能方面的细节不应被理解为限制性的，而是作为教导本领域技术人员如何实施所公开的概念的代表性基础。

图1示出了具有安装在车架14上的车身12的尚未完成的皮卡10。车身12具有驾驶室16和车箱18。车身结构12可以包括多个汽车结构部件20。结构部件20可以是铝合金。结构部件可以是5xxx系列和6xxx系列的铝合金。

图2示出了驾驶室16的局部分解图，图示了多个结构部件20的示例。车顶面板24、侧门打开结构26以及多个加强构件28、30a、30b、30c、32被标示出。加强构件30a、30b、30c可以被组装以提供顶梁组件34。顶梁组件34将车顶面板24的一部分连接至侧部结构26并且为皮卡10的驾驶室16提供了结构支撑。所示的其他结构部件20也可以被包括以提供顶梁组件34。

图2所示的所有部件，无论是否被标示，都可以被认为是结构部件20。同样，没有在图2中示出的其他部件，例如构成车箱18的部件(见图2)也可以被认为是结构部件20。结构部件20包括外部车身面板、内部车身面板、加强构件以及使得所有前面提到的部件能够组装在一起的连接构件。图2所示的所有部件，无论是否被标示，都可以由6xxx系列的铝合金制成。顶梁组件34可以是6111铝合金。

车架14和车身组件12(见图1)可以通过连接各个形成的部件(即，28、30a、30b、30c、32)而组装。连接方法可以包括电阻点焊(RSW)、自冲铆接(SPR)以及其他紧固件例如螺栓的使用。在组装过程期间，在一些部件中可能需要进入孔以允许制造工具进入，从而连接部件。例如，RSW可能需要用于焊枪进入的进入孔，SPR可能需要用于SPR枪的进入孔，对于螺栓和/螺母，螺母送入工具可能需要孔，用于接近接头并且将多个部件连接在一起。此外，还可以使用孔用于电涂装排液和减重。

图3和图4分别示出了限定了孔40的结构部件20的一部分的立体图和截面图。结构部件20具有围绕凹进部分44的主要部分42。凹进部分44具有应变硬化子部分46和底板子部分48。应变硬化子部分46设置在主要部分42与底板子部分48之间。应变硬化子部分46将底板子部分48连接至主要部分42。应变硬化子部分46的一部分可以具有比主要部分42高的硬度。凹进部分44可以向内延伸到结构部件20中，如图3所示；或者，可以反过来从结构部件20向外延伸。

主要部分42具有第一厚度50和第一表面52。第一表面52是大致平坦的，并且可以用来限定第一平面54。底板子部分48具有第二厚度56和第二表面58。第二表面58是大致平坦的，并且可以用来限定第二平面60。第二厚度56可以大致等于第一厚度50。结构部件20可以具有在孔40附近的大致恒定的厚度50、56。例如，厚度50、56可以是2毫米。在本申请中使用的“大致”并不意指“精确地”，因此可以允许一些公差，并且本领域技术人员可以确定用于词语“大致”所修饰的每个特征的合理的公差量。例如，由于形成凹进部分44的材料的拉延，第二厚度56可以比第一厚度50薄，但仍认为两者大致彼此相等。

第二表面58可以大致平行于第一表面52，并且具有大致平坦和大致相等的厚度50、56，可以说底板子部分48与主要部分42大致平行。深度62可以限定在第一表面52与第二表面58之间。深度62可以是第一厚度50的至少2.5倍。例如，如果结构部件20具有2毫米的厚度50，则该深度将为至少5毫米。为了可制造性方面的考虑，深度62还可以被限制为在厚度50的4倍以内。主要部分42的第一表面52(用来限定第一平面54)从底板子部分48的第二表面58(用来限定第二平面60)开始的深度62使得底板子部分48不与主要部分42在一个平面内。

底板子部分48限定了孔40。孔40可以是大致圆形的；然而，其他形状也可以使用并且多个孔可以组在一起。孔40可以具有为至少4毫米的直径64。底板子部分48还限定了孔40的周边。底板子部分48具有从周边66大致垂直地延伸的宽度68。宽度68可以为至少6毫米，使得底板子部分48从沿着孔40的周边66的每个点延伸最少6毫米。孔40可以是在部件的组装期间使用的进入孔。进入孔可以具有至少16毫米的直径64。

可以限定在主要部分42与应变硬化子部分46之间延伸的第一交界部72。与设置在主要部分42与应变硬化子部分46之间不同的是，第一交界部72可以被认为是应变硬化子部分46的一部分并且连接至主要部分42。第一交界部72具有第一半径74。第一半径74可以是第一厚度50的至少3倍。例如，如果结构部件20具有2毫米的厚度50，则第一半径74将为至少6毫米。

可以限定在应变硬化子部分46与底板子部分48之间延伸的第二交界部76。与设置在应变硬化子部分46与底板子部分48之间不同的是，第二交界部76可以被认为是应变硬化子部分46的一部分并且连接至底板子部分48。第二交界部76具有第二半径78。第二半径78可以是第一厚度50的至少3倍。例如，如果结构部件20具有2毫米的厚度50，则第二半径78将为至少6毫米。

凹进部分44可以具有总占位面积80。围绕圆形孔40的占位面积80可以具有深度/占位面积比。深度/占位面积比可以通过将占位面积80除以深度62来确定。0.05至0.2之间的深度/占位面积比可以是理想的。例如，具有限定圆形孔40的凹进部分44的结构构件20可以具有5毫米的深度62和33毫米的占位面积80。本示例中的凹进部分44可以具有0.15的深度/占位面积比。

由于第一交界部72和第二交界部76的交替的双曲率以及为了实现该几何形状的结构部件20的制造，凹进部分44可以提供至少部分地围绕孔40的材料的硬化环。在用来限定形状的制造过程之外，额外的应变硬化过程可以对应变硬化子部分46进行。此外，凹进部分44限定了在主要部分42的平面之外的孔40。因此，如果主要部分42例如由于弯曲而受到平面内的拉伸，那么结构部件20中的应变主要沿着应变硬化子部分46(硬化环)集中，并且绕过孔40。结果，与孔40与主要部分42位于同一个平面内的情况相比，孔40的周边66经历较少的应变。

孔40被限定为与主要部分42不在同一个平面内、底板子部分48围绕孔40、以及应变硬化子部分46围绕底板子部分48可以提高铝合金结构部件20的整体结构稳固性。

图5是限定了面外长孔84的铝合金结构部件20的局部俯视图。长孔84是可以具有任何几何形状的孔的例示。长孔具有周边86。与前面一样，宽度88从周边86大致垂直地延伸。宽度88可以从沿着孔84的周边86的每个点延伸最少6毫米。

图6是限定了一组面外孔90、92的铝合金结构部件20的局部俯视图。圆形的第一孔90和方形的第二孔92作为具有不同的几何形状的一组孔的示例示出。在组中可以包括任何数量的孔。与前面列出的实施方式不同的是，周边94并不仅仅是几何形状的边缘，而是所有的一组孔的整个边界，其共用一个几何形状的边缘边界并且从一个孔90行进至另一个孔92，如图所示。与前面一样，宽度96然后从周边94大致垂直地延伸。宽度96可以从沿着孔90、92的周边94的每个点延伸最少6毫米。注意，孔90、92之间的距离可以大于6毫米或小于6毫米。

可以实施产生如上所述的结构部件20的制造方法。在本示例中，结构部件20可以是限定了面外孔的铝合金车辆结构部件。该方法中的第一步骤可以包括选择具有已知的厚度的铝合金坯料。坯料可以从具有大致恒定厚度的铝合金的卷材中切出。该方法中的第二步骤可以包括将坯料成形为使得形成底板子部分，该底板子部分与主要部分大致平行并且与主要部分的平面隔开为厚度的至少2.5倍的距离，并且限定和围绕孔至少6毫米。

成形步骤可以包括从主要部分中拉延出底板子部分。拉延是冲压操作。成形步骤还可以包括在底板子部分与主要部分之间通过应变硬化形成双曲率应变硬化子部分。应变硬化可以通过拉延操作执行。该方法还可以包括或者替代地包括在应变硬化子部分上执行的单独的应变硬化操作。双曲率应变硬化子部分可以具有各自为厚度的至少3倍的第一半径和第二半径。

对坯料进行成形的步骤还可以包括冲孔。可以与拉延底板子部分几乎同时地冲孔。可替代地，可以在底板子部分形成后切出孔。同样，可以先形成孔，然后围绕孔形成底板子部分。

尽管已经描述了示例性实施方式，但无意使这些实施方式描述所公开的装置和方法的所有可能的形式。相反，在本文中使用的词语是描述性的而非限制性的，并且应当理解的是，可以在不偏离要求保护的本公开的精神和范围的情况下做出各种变化。各种实施方式的特征可以组合以形成所公开的概念的进一步的实施方式。

Claims (15)

1.一种限定了面外孔的汽车部件，其特征在于，所述汽车部件包括：

铝合金结构部件，具有围绕凹进部分的主要部分，所述凹进部分具有将底板子部分连接于所述主要部分的应变硬化子部分，其中所述底板子部分不与所述主要部分在一个平面内，并且限定了孔。

2.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述底板子部分与所述主要部分平行。

3.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述孔具有周边，并且所述底板子部分具有从所述周边垂直地延伸的宽度，其中所述宽度为至少6毫米。

4.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述主要部分具有第一厚度，并且所述底板子部分具有等于所述第一厚度的第二厚度。

5.根据权利要求4所述的汽车部件，其特征在于，所述主要部分具有平坦的第一表面，所述底板子部分具有平行于所述第一表面的平坦的第二表面，并且所述第一表面与所述第二表面之间的深度是所述第一厚度的至少2.5倍。

6.根据权利要求4所述的汽车部件，其特征在于，第一交界部在所述主要部分与所述应变硬化子部分之间延伸并具有第一半径，并且第二交界部在所述应变硬化子部分与所述底板子部分之间延伸并具有第二半径，并且其中，所述第一半径和所述第二半径是所述第一厚度的至少3倍。

7.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述孔是圆形的。

8.根据权利要求7所述的汽车部件，其特征在于，所述孔具有至少16毫米的直径。

9.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述孔是在组装所述汽车部件期间使用的进入孔。

10.一种皮卡，其特征在于，包括：

6000系列的铝合金结构部件，所述铝合金结构部件具有主要部分，所述主要部分围绕不与所述主要部分在一个平面内的底板子部分，所述铝合金结构部件还具有设置在所述主要部分与所述底板子部分之间的应变硬化子部分，其中所述底板子部分限定了孔。

11.根据权利要求10所述的皮卡，其特征在于，所述底板子部分与所述主要部分平行并且从所述孔的周边延伸最少6毫米。

12.根据权利要求11所述的皮卡，其特征在于，所述结构部件具有恒定的厚度，并且所述底板子部分具有从所述主要部分开始的、为所述厚度的至少2.5倍的深度。

13.根据权利要求12所述的皮卡，其特征在于，所述主要部分与所述应变硬化子部分之间的第一交界部具有为所述厚度的至少3倍的第一半径。

14.根据权利要求13所述的皮卡，其特征在于，所述应变硬化子部分与所述底板子部分之间的第二交界部具有为所述厚度的至少3倍的第二半径。

15.根据权利要求10所述的皮卡，其特征在于，所述结构部件是顶梁组件的一部分。