專利名稱：利用超高強度鋼管的保險杠下部增強材料及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種構成在車輛前方保險杠下部的保險杠下部增強材料(bumper Lower stiffener)及其制造方法，更詳細地，涉及一種利用熱壓成型的超高強度鋼管制造的下部增強材料及其制造方法。
背景技術：
一般而言，在汽車的前方配置用于固定前燈、格柵、機罩的機罩閂及用于冷卻的制冷模塊配件等，這些固定于貨架。就貨架而言，為了提高剛性且減少重量，多承受負荷的部分由金屬材質(zhì)構成，少承受負荷的部分由塑料復合材料構成。這樣的貨架通過對金屬板和塑料材料進行嵌入注塑而制造。
在貨架的前縱梁(front side member)結(jié)合用于安裝前保險杠的后梁。并且，作為用于降低步行者的膝蓋傷害并防止步行者的身體進到汽車底下的結(jié)構物的保險杠下部增強材料，安裝在貨架(Carrier)的低部桿件(Lower Member)。此時,下部增強材料根據(jù)最近強化的用于保護步行者的的歐洲法規(guī)，應滿足相關的評價基準的沖突試驗條件。
圖I是表示現(xiàn)有的下部增強材料安裝結(jié)構的立體圖。
如圖所示，就貨架10的中央部而言，安裝前保險杠的前保險杠后梁20結(jié)合在貨架 10的縱梁12。
并且，在前保險杠后梁20的下部，由塑料材質(zhì)構成的下部增強材料30結(jié)合在貨架 10的低部桿件15，下部增強材料30為面板形態(tài)，并呈朝向貨架10的前方突出的形態(tài)，由此以橫穿貨架10的下部的形態(tài)具有阻斷的結(jié)構。
其中，保險杠下部增強材料30由注塑成型的塑料面板形態(tài)形成，面積窄的部分與貨架10的低部桿件15相結(jié)合。此時，由于貨架10的低部桿件15適用塑料材料而構成，因此，如果下部增強材料30受到?jīng)_擊，則因向下部增強材料30傳達的沖擊導致的力矩，在貨架10的低部桿件15產(chǎn)生裂紋的同時貨架10的下部增強材料30會容易破損。由此，不僅步行者的膝蓋部位直接被保險杠后梁受到致命的損傷，而且沖突的沖擊通過貨架10轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生延長至位于車輛的前表面的頭燈、制冷模塊等的破損的結(jié)果，從而存在即使遭到較輕的沖突也會破損車輛的許多部分而致使修理費增加的問題。
保險杠下部增強材料30與車輛前表面主要配件的保護及步行者安全有關，低速沖突時，由于周邊配件的破損而導致的修理費增加，因而在試驗評價基準及商品性評價中也起到重要的作用。作為低速沖突時的商品性評價基準有世界汽車修理技術委員會(RCAR， Research Council for Automobile Repairs)測試。
RCAR測試通過以9mile/hr的速度使車輛發(fā)生沖突后，原狀復原那時產(chǎn)生的車輛的損傷所需要的費用來進行評價。
為了在RCAR測試可以以低費用進行原狀復原，因此應最小化車體的損傷，為此， 保險杠下部增強材料本身的強度應優(yōu)秀，并且應最小化貨架的損傷。發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明的目的在于，提供一種有助于車輛的輕量化且可以滿足低速沖突性能的保險杠下部增強材料。
本發(fā)明的再一目的在于，提供一種低速沖突時可保護制冷模塊配件，且可以保護步行者的保險杠下部增強材料。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種用于制造具有如上述的性能的保險杠下部增強材料的方法。
技術解決方法用于達成這樣的目的的本發(fā)明提供一種保險杠下部增強材料，其包括水平部件，其具有管形狀，且在兩側(cè)具備用于組裝的平面部；以及一對托架，用于連接上述水平部件與前保險杠后梁。
優(yōu)選地，上述水平部件與車輛的前表面或者保險杠設計相對應地進行成型。
此時，更優(yōu)選地，上述水平部件的平面部通過焊接、鉚接或者螺栓連接方式與上述托架結(jié)合。
并且，優(yōu)選地，上述托架在上端具備能夠與上述前保險杠后梁重疊地突出形成的附著座面，上述托架的附著座面通過焊接、鉚接或者螺栓連接方式與上述前保險杠后梁相彡口口。
并且，上述水平部件可以利用淬火性元素添加鋼管來形成，可以利用冷軋鋼管或者熱軋鋼管來形成。
特別是，上述水平部件優(yōu)選為硼添加鋼管，上述水平部件可具備Al-Si涂敷層或者鍍鉛層。
并且，本發(fā)明作為用于制造如上所述保險杠下部增強材料的方法，提供一種保險杠下部增強材料的制造方法，該方法包括以規(guī)定長度切斷淬火性元素添加鋼管的切斷步驟；以成型溫度對切斷的鋼管進行加熱的熱處理步驟；通過利用擠壓模具對上述加熱的鋼管進行熱壓成型來成型為在兩側(cè)具備平面部的水平部件的形狀的熱壓成型步驟；以及對在上述擠壓模具閉合的狀態(tài)下所成型的水平部件進行快速冷卻的冷卻步驟。
上述熱處理步驟能夠以高頻感應加熱方式或者氣氛加熱爐方式實施，上述熱處理步驟的成型溫度優(yōu)選為768V 1000°C。
并且，上述冷卻步驟在冷卻上述模具的同時，向上述水平部件的內(nèi)部供給制冷劑來完成，上述冷卻步驟的冷卻速度優(yōu)選為_20°C /sec -100°C /sec。
有利的效果本發(fā)明的保險杠下部增強材料使用添加淬火性材料的鋼管來制造下部增強材料，從而有助于車輛輕量化，并帶來在低速沖突時提高用于保護周邊配件和步行者的性能的效果。
就本發(fā)明的保險杠下部增強材料而言，還具有通過減少保險杠下部增強材料在車輛的限定的空間所占用的體積來提高車輛內(nèi)部空間有效性的效果。
并且，由于本發(fā)明的保險杠下部增強材料結(jié)合在金屬材質(zhì)的前保險杠后梁，因此可以最小化貨架的損傷，因此帶來在RCAR測試中也可得到優(yōu)秀的評價的效果。


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圖具體實施方式
下面，參照附圖將對利用本發(fā)明的超高強度鋼管的性能得到提高的保險杠下部增強材料及其制造方法進行詳細說明。
本發(fā)明的優(yōu)點及特征，以及實現(xiàn)這些的方法，通過參照附圖及詳細后述的實施例會變得明確。但是，本發(fā)明不限定于以下公開的實施例，能夠以相互不同的多種形態(tài)體現(xiàn)， 本實施例只是使本發(fā)明的公開完全，為了給本發(fā)明所屬的技術領域的普通技術人員完全告知發(fā)明的范疇而提供，本發(fā)明僅借助權利要求的范疇而定義。說明書全文的相同附圖標記指稱相同結(jié)構元件。
并且，圖中構成發(fā)明的結(jié)構元件的大小，為了確保說明書的明確性而夸張記述，記載為某些結(jié)構元件在其他結(jié)構元件的“內(nèi)部存在，或者相連接而設置”的情況下，上述某些結(jié)構元件可與上述其他結(jié)構元件接觸而設置，也可留有預定的分隔距離而設置，留有分隔距離而設置的情況下，也可能省略對用于將上述某些結(jié)構元件固定或者連接在上述其他結(jié)構元件的第三機構的說明。
圖2是表示本發(fā)明的保險杠下部增強材料組裝到貨架的狀態(tài)的立體圖，圖3是表示本發(fā)明的保險杠下部增強材料與貨架分離的狀態(tài)的立體圖。
如圖所示，本發(fā)明的保險杠下部增強材料100包括水平部件120，其在整體上具有管形狀；一對托架140，用于連接上述水平部件120與前保險杠后梁20。
水平部件120和托架140由金屬材質(zhì)形成，水平部件120與托架140可以通過鉚接、螺栓連接或者焊接相結(jié)合，托架140和前保險杠后梁20也可以通過鉚接、螺栓連接或者焊接相結(jié)合。
通過焊接來結(jié)合的情況下，具有減少工時且可實現(xiàn)自動化的優(yōu)點，通過螺栓連接來結(jié)合的情況下，具有整備性優(yōu)秀的優(yōu)點。
就現(xiàn)有的塑料材質(zhì)保險杠下部增強材料而言，以塑料注塑方式使上端的貨架(圖I 的10)及低部桿件(圖I的15)成為一體型，但是本發(fā)明利用鋼材形成保險杠下部增強材料 100之后通過螺栓連接、鉚接或者焊接來結(jié)合在作為鋼材的前保險杠后梁20，從而帶來提高可操作性、A/S修理性和強度的效果。
水平部件120是通過對鋼管進行熱壓成型來制造，在與托架140相連接的部分具備用于確保組裝性的平面部122。平面部122是通過螺栓連接、鉚接或者焊接與托架140相連接的部分，與通過焊接來連接管形狀相比，如果通過形成對應于托架140的面的平面部 122來結(jié)合此部分，則可以提高可操作性，更重要地，在A/S修理工作時可以提供最少的費用及最佳的可操作性，從而可更提高據(jù)此的商品性。
水平部件120優(yōu)選為淬火性元素添加鋼管，可使用熱軋鋼管及冷軋鋼管，特別是優(yōu)選為硼添加鋼材。水平部件120可以具備Al-Si涂敷層或者也可具備鍍鉛層。硼添加鋼材可借助熱處理來提高強度，從而有助于車輛輕量化和高強度化。硼以外的淬火性元素有 Mo、Cr、V 等。
托架140起到執(zhí)行連接前保險杠后梁20與水平部件120的作用，可以利用對鋼板進行擠壓成型的方法來制造。
優(yōu)選地，托架140形成為具備大致呈“匚”字形狀的截面，以便對前方?jīng)_擊具備強阻抗力。并且，托架140的上部形成有借助螺栓連接、鉚接或者焊接與前保險杠后梁20相連接的附著座面144。上述附著座面144在“匚”字形狀截面的中央部分朝向上部延長而形成并可以與前保險杠后梁的表面重疊地形成。
并且，托架140的下部具備通過螺栓連接、鉚接或者焊接與水平部件120的平面部 122結(jié)合的結(jié)合面142。結(jié)合面142和平面部122具備相互對應的形狀，相互組裝時，面與面重疊，從而可以提高其結(jié)合剛性。
圖4是表示本發(fā)明的保險杠下部增強材料的制造方法的流程圖，圖5是表示本發(fā)明的保險杠下部增強材料的制造方法的工序圖。
本發(fā)明的保險杠下部增強材料通過對鋼管進行熱壓成型來準備水平部件，利用鋼板準備托架之后，將這些與前保險杠后梁相連接而完成。
利用鋼板制造托架可通過通常的沖裁和擠壓成型來完成，因此省略關于這部分的說明。
關于水平部件的制造方法進行觀察，該制造方法包括按規(guī)定長度切斷淬火性元素添加鋼管的切斷步驟(S-41);以成型溫度對切斷的鋼管進行加熱的熱處理步驟(S-42)； 通過利用擠壓模具對上述加熱的鋼管進行熱壓成型來成型為與保險杠形狀對應的形狀的同時，成型為在兩側(cè)具備平面部的水平部件的形狀的熱壓成型步驟(S-43);對在上述擠壓模具閉合的狀態(tài)下所成型的水平部件進行快速冷卻的冷卻步驟(S-44)。
用于制造水平部件的鋼管使用電阻焊接(ERW, Electric Resistance Welding) 管，材質(zhì)優(yōu)選地使用添加硼的硼鋼材料。就硼添加鋼而言，如果進行熱處理后快速冷卻，則強度會提高，因此有助于車輛配件的輕量化和高強度化。并且，作為鋼管也可直接使用形成有Al-Si涂敷層的材料管及鍍鉛鋼管、熱軋材料鋼管、冷軋材料鋼管等。
熱處理步驟(S-42)是用于熱壓成型的準備步驟，是將高強度的鋼管材料加熱至可成型的溫度的步驟，同時對切斷的鋼管整體進行加熱。作為具體的加熱方式可使用在鋼管周邊接通高頻電流并借助感應電流來加熱鋼管的高頻感應加熱方式，也可使用將鋼管裝載于高溫的加熱爐(Furnace)并進行加熱的氣氛加熱爐方式。
熱處理步驟(S-42)的成型溫度優(yōu)選為768V 1000°C。
其理由是，因為只有通常鋼材以奧氏體穩(wěn)定化溫度進行加熱，才能在快速冷卻后得到可以確保配件所要求的強度的組織狀態(tài)。只是，適用Al-SI涂敷材料鋼管的情況下，如果成型溫度大于IOOiTC，并且適用鍍鉛材鋼管的情況下，如果成型溫度大于80(TC，則形成在材料的表面的涂敷層可能會蒸發(fā)，因此，優(yōu)選地，成型溫度根據(jù)各個涂敷物質(zhì)的特性限制在1000°C或者800°C以下。
熱壓成型步驟(S-43)是通過利用模具對以成型溫度加熱的鋼管進行加壓來成型為在兩側(cè)具備平面部的水平部件形狀的步驟，熱壓成型步驟(S-43)之后，冷卻步驟(S-44)也在閉合模具的狀態(tài)下完成。
為了正確成型高強度的鋼管，將鋼管加熱至成型溫度之后，利用擠壓模具控制形狀，從而可以實現(xiàn)更加正確的成型。
在熱壓成型步驟(S-43 )中使用的擠壓模具是可以進行急速冷卻的模具，在內(nèi)部形成有冷卻介質(zhì)通路，并具備在閉合擠壓模具的狀態(tài)下可向水平部件的內(nèi)部注入制冷劑的結(jié)構。
就冷卻步驟(S-44 )而言，在閉合擠壓模具的狀態(tài)下冷卻模具本身的同時向成型的水平部件的內(nèi)部供給制冷劑來完成。如果同時適用冷卻模具本身的間接冷卻方式和向材料的內(nèi)部直接注入制冷劑的直接冷卻方式，則提高冷卻速度，因此可得到更多的強度提高效果。此時的制冷劑的溫度，根據(jù)特性通常施加5°C 30°C左右。
冷卻步驟(S-44)的冷卻速度優(yōu)選為-20°C /sec _100°C /sec。作為制冷劑可使用冷卻水,也可使用冷卻油或者低溫的氣體。
其理由是為了使向馬氏體(martensite)組織的相變?nèi)菀椎剡M行。S卩，如果在以高溫加熱的狀態(tài)下成型的成型體，以小于_20°C /sec的冷卻速度進行冷卻，則其組織具備珠光體(pearlite)或者貝氏體(bainite)組織，從而可能無法具備充分的強度。因此，優(yōu)選地，能夠通過維持快速冷卻速度來實現(xiàn)成型體的原生鐵部分向完整的馬氏體結(jié)構的相變。
在熱壓成型后經(jīng)過快速冷卻過程時，就在表面不具備Al-Si或者鉛涂敷層的材料而言，在表面可能會產(chǎn)生一部分氧化皮層，此時，由于根據(jù)狀態(tài)，氧化皮層降低產(chǎn)品的表面品質(zhì)，因此需要除去氧化皮層時，冷卻步驟(S-44)之后還可以包括用于除去氧化皮層的噴丸(Shot blasting)或者鋼絲刷清理(Wire brushing)等的氧化膜除去步驟。
利用如上所述的方法制造保險杠下部增強材料，與利用現(xiàn)有的擠壓成型及焊接的保險杠下部增強材料相比，得到15%以上的重量減少效果的同時可以得到提高強度的效果。并且，與塑料材質(zhì)的下部增強材料相比，對于周邊配件的保護性能得到提高，低速沖突時估計出更低的修理費，從而帶來在RCAR測試中也可得到更加優(yōu)秀的評價的效果。
以上參照

本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明不限定于上述實施例，而是能夠以相互不同的多種形態(tài)制造，本發(fā)明所屬的技術領域的普通技術人員可以理解，在不變更本發(fā)明的技術思想或者必須的特征下能夠以其他具體形態(tài)來實施。因此，應當理解，以上記述的實施例在所有方面上呈現(xiàn)例示性而不是限定性。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明涉及一種構成在車輛前方保險杠下部的保險杠下部增強材料(bumper Lower stiffener)及其制造方法，公開一種利用熱壓成型的超高強度鋼管而制造的下部增強材料及其制造方法。本發(fā)明的保險杠下部增強材料使用添加淬火性材料的鋼管來制造下部增強材料，從而有助于車輛的輕量化，并帶來在低速沖突時提高用于保護周邊配件和步行者的性能的效果。
權利要求
1.一種保險杠下部增強材料，其特征在于，包括水平部件，其具備管形狀，且在兩側(cè)具備用于組裝的平面部；一對托架，用于連接上述水平部件與前保險杠后梁。
2.根據(jù)權利要求I所述的保險杠下部增強材料，其特征在于，上述水平部件與車輛的前表面或者保險杠設計相對應地進行成型。
3.根據(jù)權利要求I所述的保險杠下部增強材料，其特征在于，上述水平部件的平面部通過焊接、鉚接或者螺栓連接方式與上述托架結(jié)合。
4.根據(jù)權利要求I所述的保險杠下部增強材料，其特征在于，上述托架在上端具備能夠與上述前保險杠后梁相重疊地突出形成的附著座面。
5.根據(jù)權利要求I所述的保險杠下部增強材料，其特征在于，上述托架的附著座面通過焊接、鉚接或者螺栓連接方式與上述前保險杠后梁結(jié)合。
6.根據(jù)權利要求I所述的保險杠下部增強材料，其特征在于，上述水平部件是淬火性元素添加鋼管。
7.根據(jù)權利要求6所述的保險杠下部增強材料，其特征在于，上述水平部件是冷軋鋼管或者熱軋鋼管。
8.根據(jù)權利要求6所述的保險杠下部增強材料，其特征在于，上述水平部件是硼添加鋼管。
9.根據(jù)權利要求6所述的保險杠下部增強材料，其特征在于，上述水平部件具備Al-Si 涂敷層或者鍍鉛層。
10.根據(jù)權利要求I所述的保險杠下部增強材料，其特征在于，上述托架具有“匚”字形狀的截面。
11.一種保險杠下部增強材料的制造方法，其特征在于，包括按規(guī)定長度切斷淬火性元素添加鋼管的切斷步驟；以成型溫度對切斷的鋼管進行加熱的熱處理步驟；通過利用擠壓模具對上述加熱的鋼管熱壓成型來成型為在兩側(cè)具備平面部的水平部件的形狀的熱壓成型步驟；以及對在閉合上述擠壓模具的狀態(tài)下所成型的水平部件進行快速冷卻的冷卻步驟。
12.根據(jù)權利要求11所述的保險杠下部增強材料的制造方法，其特征在于，以高頻感應加熱方式或者氣氛加熱爐方式實施上述熱處理步驟。
13.根據(jù)權利要求11所述的保險杠下部增強材料的制造方法，其特征在于，上述熱處理步驟的成型溫度為768V 1000°C。
14.根據(jù)權利要求11所述的保險杠下部增強材料的制造方法，其特征在于，上述冷卻步驟在冷卻上述模具的同時向上述水平部件的內(nèi)部供應制冷劑來完成。
15.根據(jù)權利要求14所述的保險杠下部增強材料的制造方法，其特征在于，上述冷卻步驟的冷卻速度為_20°C /sec -100°C /sec。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種形成在車輛前方保險杠的下部的保險杠下部增強材料(bumperLowerstiffener)及其制造方法，更詳細地，公開一種利用熱壓成型的鋼管而制造的保險杠下部增強材料及其制造方法。作為用于制造這樣的保險杠下部增強材料的水平部件的方法，本發(fā)明提供一種保險杠下部增強材料的制造方法，其包括按規(guī)定長度切斷淬火性元素添加鋼管的切斷步驟；以成型溫度對切斷的鋼管進行加熱的熱處理步驟；通過利用擠壓模具對上述加熱的鋼管進行熱壓成型來成型為在兩側(cè)具備平面部的水平部件的形狀的熱壓成型步驟；以及對在閉合上述擠壓模具的狀態(tài)下所成型的水平部件進行快速冷卻的冷卻步驟。
文檔編號B60R19/24GK102939221SQ201180008164
公開日2013年2月20日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權日2010年2月22日
發(fā)明者金孝燮, 成庚珍, 金光淳, 金閏圭 申請人:現(xiàn)代Hysco株式會社