CN103619693B - 用于车辆立柱的蛇形截面稳定器 - Google Patents

Abstract

一种车体结构，包括：车顶构件、第一板、第二板和蛇形加强结构。所述第一板与所述车顶构件相连，并从所述车顶构件向下悬垂。所述第二板与所述第一板相连。所述第一板和所述第二板在相连时形成车辆立柱。所述蛇形加强结构包括多个峰段和多个谷段，并布置在所述第一板和所述第二板之间的所述车辆立柱中。所述加强结构在峰段经由焊点固定到所述第一板。所述加强结构在谷段最靠近所述第二板。还公开了一种用于制造车体结构的方法。

Description

用于车辆立柱的蛇形截面稳定器

背景技术

对机动车体而言，为了乘员的安全和保护，期望能够承受车顶上的负载。而且，期望车体能够承受以车辆重量百分比表示的负载，以模拟在翻车事件中遇到的车辆负载。当车辆框架部件通过车顶装载时，连接到车顶的车体立柱可以在车辆的重量下倒坍。常规的车辆立柱(vehiclepillars)包括与内板相连的外板。车辆立柱通常在两个窗口之间与车顶相连并从车顶竖直向下悬垂。

用于提高车辆立柱承载能力的常规途径是在内板和外板之间设置立柱加强结构。为了容纳倾翻事故中的车辆重量，这些立柱加强结构可以由位于内板和外板之间的非常大的厚度的钢或许多层较小厚度的金属片制成。上述加强结构可以显著增加车辆的重量，这是不期望的。而且，当遵照在组装车体结构时使用的已知装配工艺的时候，将立柱加强结构附接至组成车辆立柱的板上是复杂的。

发明内容

可以克服至少一个上述缺点的车体结构的示例包括：车顶构件、第一板、第二板和蛇形加强结构。所述第一板与所述车顶构件相连，并从所述车顶构件向下悬垂。所述第二板与所述第一板相连。所述第一板和所述第二板在相连时形成车辆立柱。所述蛇形加强结构包括多个峰段和多个谷段，并布置在所述第一板和所述第二板之间的所述车辆立柱中。所述加强结构在峰段经由焊点固定到所述第一板。所述加强结构在谷段最靠近所述第二板。

一种用于制造可以克服至少一个上述缺点的车体结构的方法，包括：将蛇形加强结构的第一表面定位成与车辆立柱的第一板接触；将加强结构焊接到第一板；以及以这样的方式将第二板连接到第一板，即，将加强结构插置于第一板和第二板之间，且加强结构的第二表面朝向第二板。车辆立柱与车顶构件相连。加强结构的第二表面位于加强结构的与第一表面相对的一侧。

可以克服至少一个上述缺点的车体结构的另一更详细示例包括：车顶构件、外板、内板、蛇形加强结构和多个焊点。所述外板与所述车顶构件相连，并从所述车顶构件向下悬垂。所述外板包括内表面和外表面。所述内板与所述外板相连。所述外板和所述内板在相连时形成从所述车顶构件向下悬垂的车辆立柱。所述内板包括向内表面和向外表面。所述蛇形加强结构包括多个峰段和多个谷段。所述加强结构布置在所述内板和所述外板之间的所述车辆立柱中。所述加强结构包括第一表面和第二表面，第一表面接触所述外板的内表面，所述第二表面与所述第一表面相对、朝向所述内板的向外表面。每个焊点在每个峰段将所述加强结构固定到所述外板。所述车辆立柱的外板被构造成使得施加到所述车顶构件的大致竖直负载大到足以使所述外板变形，所述外板在张力下伸展。所述车辆立柱的内板被构造成使得施加到所述车顶构件的大致竖直负载使所述内板变形，在压缩下将所述内板压向所述外板。所述加强结构相对于所述内板定位，使得在大致竖直负载施加到所述车顶构件的同时，所述加强结构抑制所述内板朝向外板的进一步运动。

附图说明

图1是车体结构的一部分的透视图，其包括车顶构件、车辆立柱的外板和焊接到外板的蛇形加强结构。

图2是在大致垂直于车辆的具有车体结构的最长轴线的平面内截取的车辆立柱的横截面图。

图3是类似于图2的车辆立柱的横截面图，其包括结构粘合剂且处于加热或烘烤车体结构之前。

图4是类似于图2的车辆立柱的横截面图，描绘了加热或烘烤车体结构之后的车体结构。

图5是描绘用于制造车体结构的方法的流程图。

具体实施方式

本文中的说明书和附图仅仅是说明性的，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，在所公开的结构中可以做出各种修改和改变。如下所述的车体结构的确定部件仅仅是本领域的术语，它们从一个车辆制造商到另一个车辆制造商可能发生变化，且不应被视为限制本公开或所附权利要求。

现在参照附图，其中在几个视图中，相同的标号指代相同的部分。图1示出了车体结构10，包括车顶构件12和外(第一)板14，外板14与车顶构件相连并从车顶构件向下悬垂。图2示出了与外板14相连的内(第二)板16。外板14和内板16在相连时形成车辆立柱18。蛇形加强结构20布置在外板14和内板16之间的车辆立柱18中。图1和2仅描绘了机动车辆的一个车辆立柱18。机动车辆将包括如图1所示位于车辆相对侧的至少一个其它车辆立柱，并且可以包括位于车体上的其它车辆立柱。加强结构20被构造为充当加强件，其如此设计使得来自车顶的负载可以由组成立柱18的内板16和外板14两者分担，同时抑制内板和外板在翻车事件中被压扁或扭结。如此，包括加强结构20的车辆立柱18的组件如此构造，使得车辆上的立柱能够在翻车事件中维持施加在每个立柱上的竖直力，不会被显著压垮。

返回参照图1，车顶构件12可以是类似于已知车顶构件的车顶纵梁和/或顶板。可以由金属制成且类似地成形为已知外板的外板14与车顶构件12相连，并在大致竖直的方向上从车顶构件向下悬垂。在与车辆的最长尺寸大致平行而截取的水平横截面内，示出的外板14大致呈U形，以限定通道24。参考图2，外板14包括内表面26和外表面28。外板14的外表面28可与车辆的外表面重合。返回参考图1，外板14被形成为包括前凸缘32和后凸缘34，其充当用于将内板16附接至外板14的连接定位。在图1中示意性地描绘了焊接位置36，其中内板16可以焊接到外板14，以形成车辆立柱18。类似于常规的车辆立柱，所示的车辆立柱18布置在两个窗口之间：车体的前窗口38和后窗口42。

可以由金属制成且类似地成形为已知内板的内板16与外板14相连，并在大致竖直的方向上从车顶构件12向下悬垂。在与车辆的最长尺寸平行截取的水平横截面内，内板16也大致呈U形，以限定通道46。参考图2，内板16还包括相对于车厢50的向内表面48和相对于车厢的向外表面52。内板16还包括前凸缘和后凸缘(未示出)，其形状分别类似于外板14的前凸缘32和后凸缘34。内板16的相应凸缘焊接到外板14的相应凸缘32、34，以将内板16连接到外板14。在内板16连接到外板14的情况下，封闭空间54限定在外板14和内板16之间，内板16和外板14形成车辆立柱18。

蛇形加强结构20布置在车辆立柱18中，并且更具体地布置在封闭空间54中，介于外板14和内板16之间。在图示的实施方式中，加强结构20经由焊点60(示意性地示出--参见图1)固定到外板14。如图4和5所描绘的，加强结构20可经由结构粘合剂62固定到内板16。在图示的实施方式中，加强部20为波纹状金属片，具有在第一表面66和相对的第二表面68之间测量的整个片材的基本恒定厚度。加强结构20的厚度可以大于内板16的厚度和外板14的厚度。如图1所看到的，加强结构20还可以包括轧制的纵向突部72、74，其沿加强结构的长度延伸。加强结构20具有的(大致平行于车辆纵向方向测量的)宽度小于外板14的通道24的宽度以及由内板16形成的通道46的宽度。

蛇形加强结构20包括多个峰段80和多个谷段82。加强部20还包括多个连接段84。每个连接段84为加强结构的横跨在相应峰段80和相邻谷段82之间的大致平面部分。类似于正弦波，所描绘的加强结构20其峰段80是弯曲的且不具有线性的或平的表面。然而，峰段80和谷段82两者可类似地成形为扁平的谷段82a，其大致为平面的并且在图2中进行了描绘。

如上所述，加强结构20包括第一表面66和与第一表面相对的第二表面68。第一表面66接触外板14，第二表面68面向内板16并可以与内板16间隔开。更具体地，加强结构20的第一表面66接触外板14的内表面26，而第二表面68朝向内板16的向外表面52。如图所示，加强结构20的第一表面66在每个峰段80处接触外板14，这允许加强部焊接到外板。加强结构20的第二表面68在每个谷段82处最靠近内板16，并在加强结构20的谷段82和内板16之间限定了间隙86。在图示的实施方式中，加强部20包括至少三个峰段80和至少三个谷段82；然而，可以各提供更少或更多的数目。在说明性实施方式中，加强部20在至少三个峰段80中的每个峰段焊接到外板14，加强部可经由结构粘合剂62在至少三个谷段的每个谷段固定到内板16。

继续参考图2，车体结构10还包括固定到内板16的板螺母90或类似的机械紧固件。板螺母90可焊接到内板16。如图1更清楚地看到的，加强结构20包括开口92。返回参考图2，开口92接收板螺母90或类似的机械紧固件。开口92形成在谷段82a的一个扁平谷段中。如图3所示，在与开口92相邻的一个谷段82a处，结构粘合剂62可以施加到加强结构20的第二表面68。当将内板16附接至外板14时，板螺母90可以作为定位器装置进行操作。

结构粘合剂62在加热到预定温度阈值以上时膨胀。在典型的车辆制造工艺中，在给车辆喷漆之后，加热车体，也称为烘烤车体。在喷漆之后烘烤车体的温度要足够高，并且超过使结构粘合剂62膨胀的预定温度阈值。这样的预定温度阈值的示例例如约为150℃。然而，将了解，取决于所采用的材料和结构粘合剂的类型，可使用其它温度。还将理解，可以使用本领域技术人员已知的任何合适的结构粘合剂。

如比较图3和图4时所看到的，图3描绘了在焙烤之前的车体结构，图4描绘了在焙烤之后的车体结构，在加热到预定温度阈值以上之后，结构粘合剂62膨胀并接触加强结构20的第二表面68和内板16。此外，结构粘合剂62在加热到预定温度阈值以上之后膨胀，以横跨加强结构20的每个谷段82和内板16之间的每个间隙86。

如图4更加清楚地看到的，相应的波纹容积(corrugationvolumes)96限定在相邻的谷段82、相邻谷段间的相应峰段80、横跨在相应峰段和相邻谷段间的相应连接段84与内板16之间。在图示的实施方式中，每一个这些相应波纹容积96除空气以外没有其它材料。类似地，相应的波纹容积98除空气以外也没有材料，它限定在相邻的峰段80、相邻峰段间的相应谷段82、横跨在相应谷段和相邻峰段间的相应连接段84与外板14之间。

回顾一下，车体结构10包括车顶构件12和外板14，外板14与车顶构件相连并从车顶构件竖直向下悬垂。车体结构10还包括与外板14相连的内板16。外板14和内板16在相连时形成车辆立柱18，其从车顶构件12向下悬垂。车体结构10还包括蛇形加强结构20，其包括多个峰段80和多个谷段82。蛇形加强结构20布置在内板16和外板14之间的车辆立柱18中。车体结构10还包括在图1中示意地描绘的多个焊点60。在每个峰段80处，每个焊点60将加强结构20固定到外板14。车体结构20还可以包括在每个谷段82处施加于第二表面68上的结构粘合剂62。结构粘合剂62将加强结构20固定到内板16。结构粘合剂62可以在加热到预定温度阈值以上时膨胀。

在倾翻事故中，或在相当大的负载从车顶传递的另一事件中，如图2中箭头100所示的竖直负载施加于车辆立柱18上。由于车辆立柱18的曲率，外板14在张力下伸展，而内板16在压缩下压向外板。这使外板14倒坍到加强结构20上(由箭头102描绘)，使内板16倒坍到加强结构20上(由箭头104描绘)，这在事件的剩余时间内减缓了两个板的运动。车辆立柱18的外板14如此构造，使得施加到车顶构件12的大致竖直负载大到足以使外板变形，在张力下伸展外板。车辆立柱18的内板16如此构造，使得施加到车顶构件12的大致竖直负载使内板变形，在压缩下使内板压向外板14。加强结构20相对于内板16定位，使得在将大致竖直的负载施加到车顶构件的同时，加强结构抑制内板朝向外板的进一步运动。加强结构20和内板16之间的摩擦也可以抵消内板16和外板14上的力，以在倾翻事故中抑制车辆立柱18的进一步变形，从而(例如，当没有结构粘合剂用于将加强结构20固定到内板16时)维持车辆立柱的部分。

将参考图5描述一种用于制造车体结构诸如在图1-4中描绘的车体结构10的方法。图5所描绘的方法将返回参照图1-4；然而，图5所描绘的方法可以利用采取替代构造的车体结构。用于制造车体结构10(图1)的方法包括：在110，将加强结构20定位成与车辆立柱18的外(第一)板14接触。该方法还包括：在112，将加强结构20焊接到外板14。该方法还包括：在114，将结构粘合剂62施加到加强结构20。该方法还包括：在116，将内(第二)板16连接到外板14。该方法还包括：在118，烘烤或加热车体结构10使结构粘合剂62膨胀。

在110，将加强结构20定位成与车辆立柱18的外板16接触还可以包括：将加强结构20的第一表面66定位成与外板14的内表面26接触。如上面提到的，加强部20包括多个峰段80和多个谷段82。在110，将加强结构20的第一表面66定位成与车辆立柱18的外板14接触还可以包括：在每个峰段80，将加强结构20的第一表面66定位成与外板接触。

在114，将结构粘合剂62施加到加强结构20还可以包括：将结构粘合剂62施加到加强结构20的第二表面68，其中第二表面位于加强结构的与第一表面66相对的一侧。而且，在114，将结构粘合剂施加到加强结构还可以包括：在每个谷段82，将结构粘合剂62施加到加强部20的第二表面68。

在116，将内板16连接到外板14还可以包括：以这样的方式将内板16连接到外板14，即，将加强结构20插置于外板14和内板16之间，且加强结构20的第二表面68朝向内板16。将内板16连接到外板14还可以包括：以这样的方式将内板16连接到外板14，即，在加强结构20的第二表面68和内板16的向外表面52之间设置间隙86。将内板16连接到外板14还可以包括：以这样的方式将内板16连接到外板14中，即，在内板16或外板14受到非常轻微的变形同时大致竖直负载施加于车顶构件12上时，使加强结构20最佳地定位成促进加强结构20和内板16之间的摩擦接触(例如，当没有使用结构粘合剂时)。加强结构20和内板16之间的摩擦可以防止板14、16的进一步变形，并有助于维持车辆立柱18的部分。

用于制造车体结构的方法还可以包括：在120，通过加强结构20中的开口92插入诸如螺母板90之类的机械紧固件。更具体地，将内板16连接到外板14还可以包括：通过加强结构20中的开口92插入诸如螺母板90之类的机械紧固件。

在118，烘烤或加热车体结构还可以包括：加热车体结构10使结构粘合剂62膨胀，使得粘合剂接触内板16。而且，在118，烘焙或加热车体结构还可以包括：加热车体结构使结构粘合剂62膨胀，使得粘合剂接触内板16，留下多个波纹容积96，在相邻的谷段82之间没有结构胶粘剂。

以上描述的是具有车辆立柱的车体结构，与不具有这样的加强结构的立柱相比其车顶可以承受更大的负载。尽管附图描绘的加强结构20焊接到外板14并经由结构粘合剂固定到内板16，但应预期，加强结构可以经由结构粘合剂与外板14相连并经由焊接操作与内板16相连。如图1所示，车辆立柱18布置在前窗口38和后窗口40之间。如此，焊机W可以穿过一个窗口38或40插入臂A，以将加强结构20附接至外板14。一旦内板16连接到外板14，就不再可能简单地通过焊接操作将加强结构附接至内板16。如此，结构粘合剂62可施加到加强结构20，以将加强结构附接至内板16。这就将加强结构20固定到内板16，其允许内板在倾翻事故中压到加强结构上。这种连接也能抑制加强结构20在竖直方向上相对于内板16的运动。如果没有使用结构粘合剂将加强结构20固定到内板16，则加强结构20和内板16之间的摩擦也可以抵消内板16和外板14上的力，抑制车辆立柱18在倾翻事故中的进一步变形，以维持车辆立柱的部分。

车体结构和用于制造这样的车体结构的方法在上文已经特别加以描述。在阅读并理解了前述详细说明的基础上，本领域技术人员将会想到修改和变更。然而，本发明并不仅局限于上文描述的实施方式。相反，本发明由所附权利要求及其等同物广泛地加以限定。

将了解，各种上述公开的和其它的特征和功能或其替代或变化可以期望地组合到许多其它不同的系统或应用中。另外，本文中各种目前无法预见或无法预料的替代、修改、变型或改进可以随后由本领域技术人员做出，这也意在由所附权利要求涵盖。

Claims (20)

1.一种车体结构，包括：

车顶构件；

第一板，所述第一板与所述车顶构件相连，并从所述车顶构件向下悬垂；

第二板，所述第二板与所述第一板相连，其中所述第一板和所述第二板在相连时形成车辆立柱；和

蛇形的加强结构，所述蛇形的加强结构包括多个峰段和多个谷段，并布置在所述第一板和所述第二板之间的所述车辆立柱中，其中所述加强结构在峰段经由焊点固定到所述第一板，所述加强结构在谷段最靠近所述第二板，

其中，所述加强结构包括第一表面和第二表面，所述第一表面接触所述第一板，所述第二表面与所述第一表面相对、面向所述第二板并与所述第二板间隔开，

其中，所述加强结构的第一表面在每个峰段接触所述第一板，并且所述加强结构的第二表面在每个谷段限定出位于所述加强结构的每个谷段与所述第二板之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的结构，其中，所述加强结构经由结构粘合剂固定到所述第二板。

3.根据权利要求2所述的结构，其中，所述结构粘合剂在加热到预定温度阈值以上时膨胀。

4.根据权利要求3所述的结构，其中，所述结构粘合剂在加热到所述预定温度阈值以上之后膨胀并接触所述加强结构的第二表面和所述第二板。

5.根据权利要求4所述的结构，其中，所述结构粘合剂在每个谷段被施加到所述第二表面。

6.根据权利要求5所述的结构，其中，所述结构粘合剂在加热到所述预定温度阈值以上之后膨胀，以横跨位于所述加强结构的每个谷段与所述第二板之间的每个间隙。

7.根据权利要求6所述的结构，其中，所述加强结构包括多个连接段，其中每个连接段横跨在相应的峰段和相邻的谷段之间，其中相应的波纹容积限定在相邻的谷段、相邻谷段间的相应峰段、横跨在相应峰段和相邻谷段间的相应连接段与所述第二板之间，所述波纹容积除空气以外基本上没有其它材料。

8.根据权利要求1所述的结构，其中，所述加强结构是波纹状金属片，具有在第一表面和相对的第二表面之间测量的整个片材的基本恒定厚度，并且所述加强结构包括至少三个峰段和至少三个谷段。

9.根据权利要求8所述的结构，其中，所述加强结构在所述至少三个峰段中的每个峰段被焊接到所述第一板，所述加强结构在所述至少三个谷段中的每个谷段经由所述结构粘合剂被固定到所述第二板。

10.根据权利要求1所述的结构，还包括固定到所述第二板的板螺母，其中所述加强结构包括接收所述板螺母的开口，其中所述开口形成在一个谷段中。

11.根据权利要求1所述的结构，其中，所述第一板是外板，并且所述第二板是内板，其中所述车辆立柱的外板被构造成使得施加到所述车顶构件的大致竖直负载大到足以使所述外板变形，所述外板在张力下伸展，其中所述车辆立柱的内板被构造成使得施加到所述车顶构件的大致竖直负载使所述内板变形，在压缩下将所述内板压向所述外板，并且其中所述加强结构相对于所述内板定位，使得在大致竖直负载借助所述加强结构和所述内板之间的摩擦被施加到所述车顶构件的同时，所述加强结构抑制所述内板朝向外板的进一步运动。

12.一种用于制造车体结构的方法，所述方法包括：

将蛇形的加强结构的第一表面定位成与车辆立柱的第一板接触，所述第一板与车顶构件相连；

将加强结构焊接到第一板；以及

以这样的方式将第二板连接到第一板，即，将加强结构插置于第一板和第二板之间，且加强结构的第二表面朝向第二板，其中第二表面位于加强结构的与第一表面相对的一侧。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，将第二板连接到第一板还包括：以这样的方式将第二板连接到第一板，即，在加强结构的第二表面与第二板之间设置间隙。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：将结构粘合剂施加到加强结构的第二表面。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：加热车体结构使结构粘合剂膨胀，使得粘合剂接触第二板。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，加强结构包括多个峰段和多个谷段，其中将加强结构的第一表面定位成与车辆立柱的第一板接触包括：在每个峰段将加强结构的第一表面定位成与第一板接触，其中将结构粘合剂施加到加强结构的第二表面包括：在每个谷段将结构粘合剂施加到加强结构的第二表面。

17.根据权利要求12所述的方法，还包括：通过加强结构中的开口插入机械紧固件。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，将第二板连接到第一板还包括：通过加强结构中的开口插入机械紧固件。

19.一种车体结构，包括：

车顶构件；

外板，所述外板与所述车顶构件相连，并从所述车顶构件向下悬垂，所述外板包括内表面和外表面；

内板，所述内板与所述外板相连，其中所述外板和所述内板在相连时形成从所述车顶构件向下悬垂的车辆立柱，其中所述内板包括向内表面和向外表面；

蛇形的加强结构，所述蛇形的加强结构包括多个峰段和多个谷段，并布置在所述内板和所述外板之间的所述车辆立柱中，所述加强结构包括第一表面和第二表面，第一表面接触所述外板的内表面，所述第二表面与所述第一表面相对、朝向所述内板的向外表面；和

多个焊点，每个焊点在每个峰段将所述加强结构固定到所述外板，

其中所述车辆立柱的外板被构造成使得施加到所述车顶构件的大致竖直负载大到足以使所述外板变形，所述外板在张力下伸展，

其中所述车辆立柱的内板被构造成使得施加到所述车顶构件的大致竖直负载使所述内板变形，在压缩下将所述内板压向所述外板，并且

其中所述加强结构相对于所述内板定位，使得在大致竖直负载施加到所述车顶构件的同时，所述加强结构抑制所述内板朝向外板的进一步运动。

20.根据权利要求19所述的结构，还包括在每个谷段施加于第二表面上的结构粘合剂，将所述加强结构固定到所述内板，其中所述结构粘合剂在加热到预定温度阈值以上时膨胀。