CN104590384A - 汽车车身 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车车身，它具有结构元件(2)、连接在该结构元件上的B柱(1)和配备至少一个扭曲部段(2.1,2.2)的分散装置，所述分散装置通过由于B柱(1)的下端部的转动而产生的塑性扭曲来分散由于侧面碰撞产生的能量。

Description

汽车车身
技术领域
本发明涉及一种具有B柱和用于分散由于侧面碰撞产生的能量的分散装置的汽车车身以及一种具有这种车身的汽车、尤其是轿车，和一种用于分散由于这种汽车的侧面碰撞产生的能量的方法。
背景技术
由DE 10 2010 001 231A1已知一种具有由纤维加强的聚合物材料构成的刚性B柱的汽车车身，其下端通过能量吸收装置这样与门槛相连，使得在侧面碰撞B柱时至少一部分碰撞能量通过能量吸收装置的塑性的压缩或扭曲而被吸收。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，改善在侧面碰撞情况下汽车的特性。
所述技术问题通过一种汽车车身解决，它具有结构元件、连接在该结构元件上的B柱和配备至少一个扭曲部段的分散装置，所述分散装置通过由于B柱的下端部的转动而产生的塑性扭曲来分散由于侧面碰撞产生的能量。
按照本发明的一个方面，汽车、尤其是轿车的车身的侧面具有结构元件以及与之相连的B柱。在一种实施形式中，车身具有两个、尤其至少基本上镜像构造的结构相同的侧面，其中以下为了紧凑地描述仅说明一个侧面，但是所阐述的内容也相似地适用于另一侧的侧面。
在一种实施形式中，结构元件具有尤其在下部的或汽车底板侧的纵梁和/或横梁，尤其是门槛，它在扩展设计中与A柱和/或C柱相连。
在一种实施形式中，B柱尤其是至少基本上平行于车辆高度轴线的车身柱，该车身柱沿车辆纵向观察设置在两个其它的车身柱、尤其A柱和C柱之间。若车身侧具有多于三个的车柱，则每个设置在两个最外侧车柱之间的车柱可以是B柱。
结构元件和/或B柱可以在一种实施形式中设计为空心型材。
在一种实施形式中，B柱具有纤维复合材料、尤其含有碳纤维、玻璃纤维和/或其他纤维的加强的塑料，尤其是热固塑料，在一种扩展设计中B柱由此制成。
在一种实施形式中，结构元件具有金属材料，尤其是钢和/或轻质金属材料，尤其是铝合金，在扩展设计中B柱由此制成。
这种B柱尤其可以非常坚固。因此尤其有利的是，由于侧面碰撞导入车辆中的能量不会或者任何情况不仅仅通过B柱、尤其纤维复合材料的B柱的纤维断裂来分散，而是至少也可以、尤其较大部分地以其他方式被分散。
相应地按照本发明的一个方面，汽车车身具有配备一个或多个扭曲部段的用于分散能量的分散装置，所述能量由于侧面碰撞传递至车辆中、尤其是B柱中，所述分散借助由于B柱的下端或车身底板侧的端部的转动而形成的塑性扭曲进行。
在一种实施形式中，通过塑性扭曲的分散、尤其由于多轴的剪切应力，相对于通过基本上单轴的应力状态的分散是有利的，如其在塑性延展或压缩中形成。因此在一种实施形式中，扭曲可以更简单和/或精确地预设和/或引导，并且因此分散特性可以被调节得更好。作为补充或备选，塑性扭曲可以产生更有利的材料应力。作为补充或备选可以改进变形路径。
在一种实施形式中，为了有利地施加扭矩，B柱尤其可以通过杠杆连接在结构元件上，所述杠杆与B柱的下端部和结构元件相连。
在一种实施形式中，所述杠杆能够具有两个或多个臂和连接所述臂的轭杆，其中B柱的下端部与轭杆相连，并且结构元件与臂相连。在一种实施形式中，所述臂设置在B柱两侧或沿汽车纵向设置在B柱之前和之后。通过这种方式，在一种实施形式中，B柱在两侧被支承并因此有利地施加扭矩。
在一种实施形式中，B柱的下端部可转动地固定在轭杆上。所述下端部尤其(转动)铰接地固定在轭杆上，尤其通过滑动轴承。为此，在一种实施形式中，B柱的孔眼咬合或包围所述轭杆，这在制造和/或强度技术方面是有利的。在一种实施形式中，滑动轴承能够被材料接合地固定，尤其通过焊接、粘结或类似连接形式，其中这种固定可以由于侧面碰撞而被损坏，通过损坏而附加地分散能量。作为补充或备选，在一种实施形式中，杠杆的一个或多个、尤其设置在B柱两侧的臂可转动地固定在结构元件上。所述臂尤其可以(转动)铰接地固定在结构元件上，尤其通过滑动轴承。在一种扩展设计中，滑动轴承可以被材料接合地固定，尤其通过焊接、粘结或类似连接形式，其中这种固定可以由于侧面碰撞而被损坏，通过损坏而附加地分散能量。杠杆的臂同样可以与结构元件设计为集成的，尤其是固结或一起成形的。
扭曲部段可以设计为各种形式的。在一种实施形式中，分散装置的至少一个扭曲部段设置在杠杆和结构元件之间的过渡区域上，在一种扩展设计中，扭曲部段设置在杠杆的臂和结构元件之间的过渡区域上，另一个扭曲部段设置在杠杆的另一个臂和结构元件之间的过渡区域上。由此在一种实施形式中，在过渡区域或多个过渡区域上产生局部塑性扭曲，并且在一种扩展设计中，杠杆相对结构元件转动。
作为补充或备选，在一种实施形式中，分散装置的一个或多个、尤其设置在B柱两侧的扭曲部段沿车辆纵向与B柱分别间隔结构元件的长度的至少25％，尤其至少30％。作为补充或备选，分散装置的一个或多个、尤其设置在B柱两侧的扭曲部段沿车辆纵向与B柱分别间隔B柱与相邻车身柱(尤其是A柱或C柱)之间的间距的至少50％，尤其至少75％。由此在一种实施形式中，在A柱和/或C柱附近产生局部塑性扭曲，并且在一种扩展设计中，结构元件部分地伴随旋转。
在一种实施形式中作为补充或备选，杠杆、尤其臂的弯曲刚度是B柱弯曲刚度的至少50％或最多50％，尤其至少75％或最多25％。换句话说，杠杆、尤其是它的臂能够设计为相对更加抗弯的或相对弯曲柔性的。相对更加抗弯的杠杆，其弯曲刚度为B柱的弯曲刚度的至少50％、尤其至少70％，这种杠杆在一种实施形式中有利地作为整体或基本上作为刚体转动，并且因此有利地引导B柱的下端。相对弯曲柔性的杠杆，其弯曲刚度是B柱的弯曲刚度的最多50％、尤其最多25％，在一种实施形式中可以有利地变形，尤其在轭杆和臂之间塑性地屈服，并且尤其分散能量。
尤其为了形成有利的变形特性和/或B柱在结构元件上的有利连接，在一种实施形式中，一个或多个、尤其设置在B柱两侧的臂在车辆纵向上尤其逆时针地倾斜。
在一种实施形式中，分散装置的扭曲部段尤其通过局部减小的扭曲刚度构成。为此，扭曲部段尤其能够具有局部减小的抗剪模数和/或局部降低的(极的)面惯性矩、尤其局部降低的壁厚或由此构成或定义。尤其通过局部降低扭曲刚度构成的扭曲部段在一种实施形式中与结构元件或杠杆集成的构成，尤其如前所述，通过局部的壁厚减小形成。同样地，尤其通过局部降低的扭曲刚度构成的扭曲部段在一种实施形式中尤其通过单独的构件构成，该单独的构件与结构元件和/或杠杆、尤其与结构元件和杠杆之间的过渡区域或在结构元件的两个扭曲刚性的部段之间的过渡区域抗扭地相连，尤其是形状配合、作用力接合地或材料接合地相连，例如通过卡锁、夹紧、焊接、粘结等。
在一种实施形式中，B柱能够围绕车顶结构元件、尤其车顶纵梁转动地被固定。由此，在一种实施形式中形成B柱的下端部的明确定义的转动运动性，并且由于下端部的转动和由此引起的能量分散有利地构成塑性扭曲。B柱尤其可以(转动)铰接地固定在车顶结构元件上，尤其通过滑动轴承。B柱同样也可以固定地、尤其材料接合地固定在车顶结构元件上，并且通过局部变形、尤其B柱的弯曲和/或车顶结构的扭曲而转动。
按照本发明的一个方面，由于汽车的侧面碰撞而传入汽车的、尤其它的B柱的能量至少部分地通过分散装置的塑性扭曲而被分散，所述扭曲由于B柱的下端部的转动而出现。
附图说明
本发明的其他特征和优点由以下结合附图对优选实施例的说明得出。在附图中：
图1示出按照本发明的实施形式的汽车的车身的局部的侧视图；和
图2示出沿图1中线II-II的截面图。
具体实施方式
图1,2以侧视图或截面图示出按照本发明的实施形式的汽车的车身的局部。
所述车身具有以门槛2形式的结构元件，该门槛与A柱3和C柱4相连。在门槛2上连接B柱1。
B柱1和结构元件2设计为空心型材，其中B柱1由纤维复合材料、尤其CFK制成，门槛2由金属构成。
B柱1通过杠杆10连接在结构元件2上，杠杆10与B柱的下端和结构元件相连。杠杆10具有两个臂12、13和连接所述臂12、13的轭杆11，其中B柱1的下端与轭杆11相连并且门槛2与臂12、13相连，它们在两侧或沿汽车纵向(图1中的水平方向)在B柱1前后布置，并且沿汽车纵向相反地倾斜。
B柱1的下端通过滑动轴承铰接地固定在轭杆11上。由此CFK-B柱1的孔眼围绕或包围轭杆11。杠杆10的臂12、13与门槛2集成地构成，尤其被一起固结或一起成形。
尤其为了分散由于侧面碰撞传入车辆的B柱1中的能量，汽车车身具有配有一个或多个扭曲部段的分散装置，所述扭曲部段由于B柱的下端的转动而塑性扭曲。
为了紧凑地显示，在图1中共同地示出多个不同的扭曲部段，其中在变型方案中可以省去这些扭曲部段中的一个或多个和/或分散装置可以具有一个或多个附加的、未示出的扭曲部段。
这种实施形式的分散装置具有两个设置在B柱1两侧的扭曲部段2.2，其设置在杠杆10的臂12、13和门槛2之间的过渡结构上。
这种实施形式的分散装置具有额外的两个设置在A柱或C柱3、4附近安置在B柱1两侧的扭曲部段2.1，它们分别在汽车纵向上以门槛长度的至少30％和以在B柱1和相邻的A柱或C柱3,4之间的间距的至少75％与B柱1相间隔。
扭曲部段2.1,2.2通过由于局部降低的壁厚而局部降低的扭曲刚性构成。它们能够与门槛2集成地构成或设计为单独的构件，该单独的部件与门槛2抗扭地相连。
在这种扭曲部段2.1,2.2中，臂12、13尤其设计为相对抗弯的，因此杠杆10作为完全的、或基本上作为刚体转动。同样臂12、13也能够设计为相对容易弯曲的，因此杠杆10在轭杆11和臂12、13之间塑性地扭曲。
在附图上部、在图中未示出的端部中B柱1可围绕车顶纵梁形式的车顶结构元件能转动地被固定。
若由于汽车侧面碰撞产生的能量传入B柱1中，则B柱、尤其其下端围绕车顶纵梁转动，如图2中通过运动箭头沿顺时针方向所示。由此杠杆10也转动，如图2中通过运动箭头沿逆时针方向所示。通过这种转动，门槛2承受扭矩，所述扭矩导致扭曲部段2.1,2.2和/或杠杠杆10的塑性扭曲。由此所述能量至少部分地被分散。
虽然在前述说明中阐述了示范性的实施形式，但应该指出的是，大量的变型方案是可能的。此外需要指出的是，所述示范性的实施形式仅是举例，而不应认为是对按照本发明的保护范围、应用性和设备构造以任何形式的限定。更确切的说，概述与实施形式的描述是为专业人员提供用于实施至少一个示范性的实施形式的指导说明，其中，能够在所述组件的功能和布局方面进行各种修改，只要不背离权利要求书和等同的特征组合所确定的保护范围即可。
附图标记清单
1       B柱
2       门槛(结构元件)
2.1,2.2 扭曲部段
3       A柱
4       C柱
10      杠杆
11      轭杆
12,13    臂

Claims (13)

1.一种汽车车身，具有结构元件(2)、连接在该结构元件上的B柱(1)和配备至少一个扭曲部段(2.1,2.2)的分散装置，所述分散装置通过由于B柱(1)的下端部的转动而产生的塑性扭曲来分散由于侧面碰撞产生的能量。
2.按照权利要求1所述的汽车车身，其中，B柱(1)具有纤维复合材料。
3.按照权利要求1或2所述的汽车车身，其中，所述汽车车身具有杠杆(10)，该杠杆与B柱(1)的下端部和结构元件(2)相连。
4.按照权利要求3所述的汽车车身，其中，杠杆(10)的弯曲刚度至少是B柱(1)的弯曲刚度的50％或者最高是B柱(1)的弯曲刚度的50％。
5.按照前述权利要求3或4所述的汽车车身，其中，杠杆(10)具有至少两个臂(12,13)和连接所述两个臂(12,13)的轭杆(11)，其中B柱(1)的下端部与轭杆(11)相连并且结构元件(2)与两个臂(12,13)相连。
6.按照权利要求5所述的汽车车身，其中，至少一个臂(12,13)在车辆纵向上倾斜。
7.按照权利要求3至6之一所述的汽车车身，其中，分散装置的至少一个扭曲部段(2.2)设置在杠杆(10)和结构元件(2)之间的过渡区域上。
8.按照前述权利要求之一所述的汽车车身，其中，分散装置的至少一个扭曲部段(2.1)在车辆纵向上与B柱(1)至少间隔结构元件(2)的长度的25％。
9.按照前述权利要求之一所述的汽车车身，其中，分散装置的至少一个扭曲部段(2.1,2.2)通过局部减小的扭曲刚度构成。
10.按照前述权利要求之一所述的汽车车身，其中，结构元件具有门槛(2)。
11.按照前述权利要求之一所述的汽车车身，其中，B柱(1)能围绕车顶结构元件转动地被固定。
12.一种汽车，尤其是轿车，具有按照前述权利要求之一所述的汽车车身。
13.一种用于分散由于侧面碰撞按照权利要求12所述的汽车所产生的碰撞能量的方法，即通过由于B柱(1)的下端部的转动而导致分散装置的塑性扭曲。
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