CN102826128B - 车辆立柱总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆立柱总成，其包括顶梁、车门槛、第一中空支承构件和第二中空支承构件。第一中空支承构件和第二中空支承构件的每一个都包括第一壁、第二壁、第三壁以及可选的第四壁。第一中空支承构件和第二中空支承构件的每一个都包括由车门槛身上延伸的管状下部区域。在管状下部区域包含至少一个形变触发器。第一中空支承构件和第二中空支承构件的每一个还包括由顶梁向下延伸的上部。

Description

车辆立柱总成

技术领域

本发明总体上涉及车辆结构，具体而言，涉及车辆的车顶支承总成以及侧面碰撞结构。

背景技术

车辆立柱支承着车辆的车顶并且位于车窗和车门之间。车辆立柱通常分为A、B、C柱，根据车型，某些车型还有D柱。B柱通常安装在紧靠车辆前门的后面，而且在传统上用于安装后门铰链并与后门相连。B柱是决定车顶强度和侧面碰撞侵入程度的重要元件。

车辆的立柱可以运用管材液压成型工艺制造，管材液压成型工艺是运用流体将管状金属坯料向外扩展到与模具装配腔表面相匹配，从而形成独立的液压成型构件。液压成型工艺中，管状坯料的形状可制成沿其长度具有连续变化的截面。管材液压成型使制造商能够在减少部件质量和成本的同时，相较于非液压成型部件(例如冲压部件)，能够增加部件刚度、尺寸精度、疲劳寿命以及耐撞性。

液压成型组件相对于其质量具有高强度(例如与冲压板材金属组件相比)，部分是由于坯料壁在液压成型处理过程中发生的塑性形变。坯料的管状金属壁在液压成型过程中由坯料内的流体压力引起的向外扩展形成加工硬化效应，这种加工硬化效应使最终液压成型的构件的金属材料均匀地硬化。液压成型与冲压成型相比也更少的浪费金属材料。液压成型组件对于车辆生产商生产而言也相当地经济，因为与液压成型相关的加工成本相对其它制造方式而言典型地较低。

乘用车的设计要进行车顶强度和侧面碰撞强度的测试。常规B柱是由总体上点焊到一起的多个冲压金属板件制成。通过使用高品质原材料，如双相含硼钢，制成金属板件，可以增强常规B柱的强度。B柱还可以通过使用规格较厚的合金制得更强，较厚的金属板使用会增加车辆重量，并且还会增加生产B柱的成本。即使使用了较厚的合金组件，常规设计的B柱也未必能够始终满足对车顶强度和侧面碰撞性能的严格的测试要求。

已有利用液压成型管制造具有空间框架结构的车辆的尝试，例如6,282,790号美国专利。该专利中提出将两个B柱和车顶篷弓整体成型为一个单独的U形部件，该U形部件连接至两个管状车门槛的上表面。然而，该设计的缺陷在于，在整个管材长度上都需要保持相同的材料厚度。进一步说，该结构并没有通过所需的侧面碰撞性能，其中能量吸收被控制以降低车辆立柱的屈服点(bucklepoint)。

发明内容

根据本发明实施例提供一种车辆立柱总成。该车辆立柱总成包括顶梁、车门槛板、第一中空支承构件以及第二中空支承构件。第一中空支承构件和第二中空支承构件都包括第一壁、第二壁、第三壁以及可选的第四壁。第一中空支承构件和第二中空支承构件都包括由车门槛板向上延伸的管状下部区域。该管状下部区域包括至少一个形变触发器。第一中空支承构件和第二中空支承构件还都包括由顶梁向下延伸的上部。

附图说明

本发明将通过实例参照附图进行说明。

图1为本发明所述的车辆立柱结构的透视图。

图2A为本发明的一个实施例的透视图，其具有开孔形式的形变触发器。

图2B为本发明的一个实施例沿图2A中的线2B-2B的截面图。

图2C为一个实施例沿图2A中的线2C-2C的截面图。

图3A为本发明所公开的第一和第二液压成型构件的实施例的透视图，其中形变触发器为开孔。

图3B为沿图3A中线3B-3B的截面图。

图4A为本发明另一实施例的外部透视图，其具有加固件，其中第二液压成型构件上的形变触发器为槽缝。

图4B为图4A所示实施例的内透视图。

图4C为图4A中所示立柱结构的展开图。

图5A为本发明的一个实施例沿图4A中的线5-5的截面图。

图5B为本发明另一实施例的截面图。

图5C为本发明所公开的另一实施例的截面图。

图5D为本说明所公开的另一实施例的截面图。

图6为本发明所公开的另一实施例的截面图。

具体实施方式

现参照附图，其中相同的附图标记用来在诸图中标记相同的组件，图1表示第一中空支承构件14和第二中空支承构件16。第一中空支承构件14和第二中空支承构件16可以放置在车身内侧板(未在图1中显示)内，其中车身内侧板(未显示)可以由冲压金属板制成。第一中空支承构件14和第二中空支承构件16可以使用液压成型工艺制成想要的构造。在这个非限制性的示例中，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的末端在毗邻顶梁18以及毗邻车门槛20处终止。

第一中空支承构件和第二中空支承构件都可以包括下部管状区域58(如图4C所示)，该下部管状区域由车门槛20向上延伸(如图4C所示)。每一个下部管状区域包括至少一个形变触发器。形变触发器可以有多种形式，包括但不限于开孔61(如图2A所示)或槽缝(如图4A所示)。同样也可以提供侧面碰撞加固件44，该侧面碰撞加固件包括加固形变触发器57，或者也称为形变触发器。

利用车门槛加固件22(如图2A所示)和B柱外支架24(如图1所示)，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16都可以连结到车门槛20和顶梁18。

现参照图3A所示的非限制性示例，第一和第二中空支承构件14、16的每一个都包括上端26，该上端26邻近顶梁18。第一中空支承构件14和第二支承构件16的每一个的上端26可以压缩在一起形成梁连接凸缘28。该梁连接凸缘28可以通过点焊或类似的工艺装配到顶梁18的外表面和上表面。该梁连接凸缘28仅包括内壁(未显示)和外壁32’。

现参照图2A，侧面碰撞加固件44可以包括至少一个加固形变触发器57。图2A所示的加固形变触发器57的非限制性示例为开口或凹槽。作为非限制性的示例，形变触发器56也可以包含在第一和第二中空支承构件14、16中，该形变触发器的形式为开孔61。第一和第二中空支承构件14、16上的开孔61可以是细长的(矩形或椭圆形)，也可以是圆形的。此外，多个开孔61可以用于代替单个大的开孔61。如图2B和图3B的非限制性示例所示，开孔61可以在第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的每一个的前壁34和/或后壁36上形成。应该理解，槽缝80(如图4A所示)也可以作为形变触发器56的另一非限制性示例实施。

如图2A、2B所示，本发明所公开的车辆立柱总成10可以包括顶梁18、车门槛20(如图4A和4B所示)、第一中空支承构件14和第二中空支承构件16。在此非限制性示例中，第一支中空承构件14和第二中空支承构件16的每一个都可以包括四个壁，其中第一中空支承构件14和第二支承构件16的每一个的前壁34和后壁36上都可以具有开孔61。在侧面碰撞加固件44上可以具有开口或凹槽，该开口或凹槽与如图2A和2B所示的形变触发器加固件57类似。

侧面碰撞加固件40设置为横跨第一和第二中空支承构件14、16，并且可以固定至第一液压成型支承构件14的前壁34和第二液压支承构件16的后壁36。该侧面碰撞加固件40和第一液压成型支承构件14以及第二液压成型支承构件16也可以设置在车体侧板(未显示)的凹槽中。

第一中空支承构件和第二中空支承构件与车门槛20的连接结构可以是车门槛加固件22(如图2A所示)的形式。同样地，管状下部区域56可以毗邻车门槛20终止，车门槛加固件22则可以将第一和第二中空支承构件14、16与车门槛20连结在一起。车门槛加固件22可以通过焊接工艺、机械紧固件或类似的方式固定到车门槛20、第一中空支承构件14以及第二中空支承构件16上。

在图3A和3B中，开孔61(或如图5B所示的槽缝80)可以只形成于第一和第二中空支承构件14、16的前壁34上。同样也可以理解，在另一实施例中，开孔61或槽缝80也可以只形成于第一中空支承构件14和/或第二中空支承构件16的后壁36上。

在图3A所示的具体实施例中，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的每一个都可以包括接近顶梁18的上端26。将上端26通过B柱外支架24(如图5A-5C所示)连结到顶梁18的一种可选的方式是，第一中空支承构件和第二中空支承构件的每一个的上端26可以被压到一起形成梁连接凸缘28(如图3所示)。该连梁连接凸缘28之后可以通过点焊工艺或者类似的方式装配到顶梁18的外表面和上表面。该梁连接凸缘28具有内壁(未显示)和外壁32’。

现参照图4A-4C以及5A所示的非限制性示例，为第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的每一个提供内壁30、外壁32、前壁34以及后壁36。第一中空支承构件14和第二中空支承构件16可以在第一中空支承构件14和第二中空支承构件的前壁34和/或后壁36上形成至少一个槽缝80形式的形变触发器56。应该理解，槽缝80是可以沿着第一中空支承构件14和/或第二中空支承构件16的长度的一部分形成的凹陷。

在此非限制性示例中，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16都是液压成型管，槽缝80的形状在容置预液压成型管的工具(模具)中形成。当高压液体充满管腔时，液压成型管的槽缝80在第一和第二中空支承构件的材料被推向工具(模具)时形成。无论是槽缝80，还是开孔82(如图3A-3B所示)，都因此被可操作地配置，起到形变触发器56的功能。

如一非限制性示例中所示，形变触发器56可以以开口部分的形式提供，比如，在如图6所示的非限制性示例中，第一中空支承构件14和/或第二中空支承构件16的下部58(如图3A所示)不提供内壁30(如图2C所示)。

无论形变触发器56的形式如何，本发明相对于车辆立柱70的下部58(设置形变触发器56的部位)，增加某些特定部位的强度，如车辆立柱10的上部26和中部38。该解决方案因此允许控制在车辆立柱10的下部区域58吸收能量。因此，当车辆立柱10的下部58吸收能量时，车体结构的侧面碰撞性能得到加固，从而使得能够在车门槛20(如图2A所示)支承负载。

参照图2C，由于具有两个内壁30、两个外壁32、两个前壁34和两个后壁34，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16在上部26提供了额外的车顶支承强度。赋予它们上述上述配置后，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16在车辆立柱10的上部26更加耐弯。此外，相对于传统管状支承构件，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的材料规格也可以降低，从而降低重量和成本。在一非限制性示例中，第一液压成型支承构件14和第二液压成型支承构件16可由1.66毫米的DP780型钢材制成。

参照图2A和4A，车辆立柱总成10还可以有选择地包括侧面碰撞加固件40、44，该加固件40、44沿着第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的中部区域38设置。考虑到第一中空支承构件14和第二中空支承构件16通常是同一规格的厚度贯穿始终，附加侧面碰撞加固件40、44提供额外的强度和刚度，如果发生侧面碰撞，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的中部区域38需要这种侧面碰撞加固件40、44。考虑到侧面碰撞加固件40、44进一步加固了车辆立柱10的中部区域38，侧面碰撞加固件40、44可以与管状下部区域的形变触发器56一起在侧面碰撞事件中提供所需的性能。侧面碰撞加固件40、44可以进一步接近侧面碰撞加固件40、44的下部区域58形成至少一个形变触发器56，以加强车辆立柱10下部区域58的能量吸收。

如图3B所示，侧面碰撞加固件44也可以在加固件前壁96形成开孔57，以在侧面碰撞事件中，通过朝向车门槛降低车辆的屈服线(buckleline)的方式增强侧面碰撞性能。应该理解，加固件后壁97也可以形成至少一个开孔，以同样增强侧面碰撞性能。

如图4A所示，侧面碰撞加固件40结合车门槛加固件24，这样，侧面碰撞加固件40一路延伸到车门槛20。在此例中，侧面碰撞加固件40也可以包括形变触发器56，在图4A中显示为凹槽67。形变触发器也可以是至少一个开孔61和/或至少一个槽缝80的形式。此外，还可以加入侧面碰撞内加固件以进一步在侧面碰撞事件中加固车辆立柱总成10的中部38。与侧面碰撞加固件40类似，内加固件42也可以包括至少一个形变触发器56。该侧面碰撞加固件40和内加固件42可以使用焊接方法、机械紧固件或者类似的方式，彼此固定或固定到第一和第二液压成型支承构件14、16上。

现参照图4和图6，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的每一个都包括管状下部区域56，该管状下部区域56从车门槛20向上延伸。所述第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的每一个也都包括上端26，该上端26从顶梁18向下延伸。如图4所示，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16。应该理解，第一中空支承构件14和第二中空支承构件16可以焊接到一起。第一中空支承构件和第二中空支承构件之间的连接的非限制性示例，包括但不仅限于：(1)焊接和/或机械紧固至第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的上端26附近或在其上机械紧固；(2)焊接和/或机械紧固至第一和第二中空支承构件14、16的管状下部区域56附近；或(3)沿着第一中空支承构件14和第二中空支承构件16的长度焊接和/或机械紧固。

参照图1、图2、图4A所示的侧面碰撞加固件40，应该理解，在一非限制性示例中，侧面碰撞加固件40可由厚度范围为0.5mm到1.0mm的HSLA350钢制成。在另一非限制性示例中，图1和图4A所示的B柱外支架24也可由DP780钢制成。B柱外支架24的厚度范围可以为1.0mm到2.0mm。此外，图4A所示的车门槛加固件24也可以，但并非必需，由DP780钢制成。

虽然实施本发明的最佳方式已详细说明，所属技术领域的技术人员还会认识到各种如权利要求所限定的实现本发明的可选设计和实施方式。

Claims (7)

1.一种车辆立柱总成，其特征在于，包含：

顶梁；

车门槛；

第一中空支承构件和第二中空支承构件，二者的每一个都至少具有第一壁、第二壁和第三壁，所述第一中空支承构件和第二中空支承构件的每一个都具有具备形变触发器的管状下部区域和上部，管状下部区域由车门槛板向上延伸，而上部由顶梁向下延伸，所述形变触发器为管状下部区域中形成的开孔和/或槽缝；以及

设置为横跨第一中空支承构件和第二中空支承构件的侧面碰撞加固件，所述侧面碰撞加固件形成有加固件形变触发器，所述加固件形变触发器是至少一个开孔或凹槽；

其中，第一中空支承构件和第二中空支承构件的每一个都具有上端，第一中空支承构件和第二中空支承构件的每一个的上端压缩在一起，形成梁连接凸缘，该梁连接凸缘装配到顶梁。

2.如权利要求1所述的车辆立柱总成，其特征在于，形变触发器可操作地配置为提供低屈服点。

3.如权利要求1所述的车辆立柱总成，其特征在于，第一中空支承构件和第二中空支承构件的每一个管状上部都通过B柱支架连结到顶梁。

4.如权利要求1所述的车辆立柱总成，其特征在于，所述梁连接凸缘点焊到顶梁上。

5.如权利要求1所述的车辆立柱总成，其特征在于，进一步包含侧面加固支架，该侧面加固支架固定至第一中空支承构件和第二中空支承构件。

6.如权利要求1所述的车辆立柱总成，其特征在于，进一步包含车门槛加固件，所述车门槛加固件可操作地配置成将第一中空支承构件和第二中空支承构件连结至车门槛。

7.如权利要求1所述的车辆立柱总成，其特征在于，第一中空支承构件和第二中空支承构件在第一中空支承构件和第二中空支承构件的每一个的上部彼此焊接在一起。