CN108556924A - 一种提高40%偏置碰安全性能的a柱结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,A柱上内板和A柱下内板的连接部与A柱上加强板之间的A柱腔前侧设有A柱加强支撑板,所述A柱加强支撑板的横截面为U形且其开口指向A柱腔的中心,A柱加强支撑板的外侧侧面与A柱上加强板焊接,A柱加强支撑板的内侧侧面分别与A柱上内板及A柱下内板焊接。本发明有效地解决了现有技术的A柱结构强度不足,在发生碰撞时乘员舱侵入量过大的问题,满足“40%偏置可变形固定壁障碰撞”的要求,确保乘员安全,具有很高的实用价值。

Description

一种提高40%偏置碰安全性能的A柱结构
技术领域
本发明涉及汽车车身结构技术领域,具体涉及一种提高40%偏置碰安全性能的A柱结构。
背景技术
汽车A 柱是汽车的重要组成部分,其可在汽车发生碰撞的过程中有效保护乘员舱的生存空间,因此汽车A 柱是车身结构设计中的一处重难点设计部位。传统车型前端吸能空间较大,传力路径中A柱大多过度平缓,地板有中通道加强,传力路径简单,A柱上端受力较小,侵入量比较容易控制,传统A柱的横截面结构如图10所示,图中的箭头F所指的方向为A柱受力变形方向,从图中可以看出,这种结构中A柱的上、下内板结构比较平整且通过烧焊焊接,A柱空腔内缺少支撑,因此这种结构的A柱在其受力变形方向上的强度不足,尤其是在A柱上内板和A柱下内板的连接部,在进行“40%偏置可变形固定壁障碰撞”试验项目时,容易出现压溃(侵入)。而新能源电动车与传统车型相比,新能源车型其整车重量更重,前端吸能空间更小,传力路径更加复杂,对A柱结构强度要求更高,因此传统A柱结构无法满足汽车“40%偏置可变形固定壁障碰撞”要求。公开日为2014年10月22日、公开号为CN203888885U的中国专利文献公开了一种汽车A 柱结构,包括从外至内布置的侧围外板总成、A 柱加强板总成和A 柱内板总成,A 柱加强板总成包括从上至下连接在一起的A 柱上边梁内加强板、A柱加强板和门槛加强板,A 柱加强板总成通过A 柱上加强板将A柱上边梁内加强板与A 柱加强板连接在一起,且A柱上加强板与A 柱加强板相搭接,A 柱上加强板与A 柱加强板相搭接的搭接部分向下延伸至A 柱加强板上的前门上铰链安装点处。该A柱结构一方面可以增加汽车A 柱在前门上铰链安装点处的强度及刚度,另一方面可在保证碰撞能量顺利地通过汽车A 柱向汽车尾部传递的同时增加了A 柱上部的刚度,进而可以获得增加整车刚度的效果。但该A柱结构复杂,成本高。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术的A柱结构强度不足,在发生碰撞时乘员舱侵入量过大、无法保证乘员安全的问题,提供一种A柱结构,使汽车满足“40%偏置可变形固定壁障碰撞”项目要求,解决汽车发生碰撞时乘员舱侵入量过大的问题,确保乘员安全。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是,一种提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,包括A柱上内板、A柱下内板、A柱上加强板及侧外围板,A柱上内板的下端与A柱下内板上端相互连接且与A柱上加强板之间构成A柱腔, A柱上内板和A柱下内板的连接部与A柱上加强板之间的A柱腔前侧设有A柱加强支撑板,所述A柱加强支撑板的横截面为U形且其开口指向A柱腔的中心,A柱加强支撑板的外侧侧面与A柱上加强板焊接,A柱加强支撑板的内侧侧面分别与A柱上内板及A柱下内板焊接。这里的“40%偏置碰”是指汽车碰撞安全试验中的“40%偏置可变形固定壁障碰撞”项目,其中A柱上内板与A柱下内板的连接部是现有技术的A柱在进行“40%偏置可变形固定壁障碰撞”试验项目时,A柱上容易出现压溃、侵入的部位。“40%偏置可变形固定壁障碰撞”A柱下端受力较大,传统方案需要对“A柱上加强板”和 “A柱上内板”提高材料强度,增加料厚。这样就提高材料强度增加成本,同时冲压工艺难度加大,不利生产;而增加料厚,车身重量增加,不利于减重。本发明在该部位的A柱腔前侧增设横截面为U形且其开口指向A柱腔的中心A柱加强支撑板,可以大大增加A柱上内板与A柱下内板结合处的结构强度,同时满足冲压工艺要求。经实测试验对比,本发明的A柱结构完全满足“40%偏置可变形固定壁障碰撞”项目的要求,在满足车身性能同时实现了车身轻量化要求,解决了现有技术的A柱结构强度不足,在发生碰撞时乘员舱侵入量过大、无法保证乘员安全的问题,可以确保乘员安全。
作为优选,A柱加强支撑板的内侧侧面上分别设有上定位孔与下定位孔。定位孔可以确保A柱上内板及A柱下内板与A柱加强支撑板之间的位置准确。
作为优选,A柱加强支撑板与A柱上加强板点焊焊接,A柱加强支撑板与A柱上内板及A柱下内板塞焊焊接。A柱加强支撑板与A柱上加强板焊接构成A柱上加强板总成,A柱上加强板总成与侧外围板焊接后,再先后将A柱上内板、A柱下内板与A柱上加强板焊接,这样可以满足焊接工艺要求。
作为优选,A柱上内板与A柱下内板的连接处重叠搭接构成搭接段且A柱下内板位于A柱上内板的内侧,A柱上内板与A柱下内板的搭接段长度是A柱下内板的搭接端端部宽度0.7-1.3倍,所述搭接段的A柱上内板及A柱下内板上均设有多个塞焊点。A柱上内板与A柱下内板的连接处重叠搭接且具有足够的重叠长度可以增加A柱的结构强度;多个塞焊点的设置可以确保A柱上内板与A柱下内板及A柱加强支撑板之间的可靠连接。
作为优选,A柱加强支撑板的厚度为1.2-1.6毫米,A柱加强支撑板的长度是A柱上内板与A柱下内板搭接段长度的2至4倍。本发明的A柱加强支撑板采用厚度较大的双相高强度冷轧钢板,其长度显著大于A柱上内板与A柱下内板搭接段长度,这样可以保证A柱上该搭接段的结构刚度。
作为优选,在A柱加强支撑板与A柱上内板及A柱下内板的焊接处后侧, A柱上内板及A柱下内板均设有向A柱内侧凸起的凸台,凸台的横截面为梯形,A柱上内板上的凸台宽度小于A柱下内板上的凸台宽度,凸台两侧的A柱上内板与A柱下内板之间均形成有间隙,A柱上内板的凸台与A柱下内板的凸台上均设有塞焊点,A柱上内板上的凸台与A柱下内板上的凸台通过塞焊焊接固定。在A柱上内板及A柱下内板设置向A柱内侧凸起的凸台,可以提升A柱上内板及A柱下内板的横向(内外方向,即A柱受力变形的方向)的刚度,而A柱上内板上的凸台宽度小于A柱下内板上的凸台宽度,可以形成双层抗压结构,进一步提升A柱的刚度。
作为优选,A柱上加强板的后侧部形成有转角,所述的转角位于所述凸台的相对侧。本发明的转角结构相对于传统A柱相对靠前,增加了侧外围板的造型空间,有利于满足汽车的造型要求。
作为优选,在A柱后侧,A柱上内板及A柱下内板均向外折弯分别形成横向布置的上内板折边和下内板折边,上内板折边与下内板折边之间形成有间隔腔,上内板折边及下内板折边的末端向后折弯后重叠且与所述转角后侧的A柱上加强板紧贴。A柱上内板及A柱下内板上形成横向布置(即与A柱受力变形方向一致)的上内板折边和下内板折边,由于上内板折边和下内板折边基本与A柱受力变形方向平行,因此可以增加的横向刚度,解决现有技术的A柱结构强度不足,在发生碰撞时乘员舱侵入量过大、无法保证乘员安全的问题。
作为优选,A柱上加强板、A柱上内板及A柱下内板的前后两侧边缘均设有多个点焊点, A柱上加强板与A柱上内板及A柱下内板之间均通过点焊焊接。
需要说明的是,本发明所述的前、后、内、外、上、下是按汽车的相对位置表述的,“前”为A柱靠近汽车车头的一侧,“后”为A柱靠近前车门的一侧,“内”为A柱靠近驾驶室一侧, “外”为汽车外侧,“上”为A柱靠近汽车车顶一侧,“下”为A柱靠近汽车地板一侧。
本发明的有益效果是:它有效地解决了现有技术的A柱结构强度不足,在发生碰撞时乘员舱侵入量过大、无法保证乘员安全的问题,同时还解决了A柱位置定位、焊接、冲压等工艺问题,满足车型的造型、功能及批量生产的要求,本发明的A柱结构完全满足“40%偏置可变形固定壁障碰撞”的要求,可以解决汽车发生碰撞时乘员舱侵入量过大的问题,确保乘员安全,具有很高的实用价值。
附图说明
图1是本发明A柱结构的一种横截面结构示意图;
图2是本发明A柱加强支撑板与A柱上加强板的一种结构示意图;
图3是本发明A柱加强支撑板与A柱上加强板焊接后(即A柱上加强板总成)的一种结构示意图;
图4是本发明A柱上内板与A柱上加强板总成的一种结构示意图;
图5是本发明A柱上内板与A柱上加强板总成焊接后的一种结构示意图;
图6是本发明A柱上加强板总成、A柱上内板及A柱下内板的一种点焊点分布结构示意图;
图7是本发明A柱上加强板总成、A柱上内板及A柱下内板的一种塞焊点分布结构示意图;
图8是A柱焊装后的一种整体结构示意图;
图9是图8的局部结构放大图;
图10是现有技术A柱的一种横截面结构示意图。
图中:1.A柱上内板,2.A柱下内板,3.A柱上加强板,4.侧外围板,5.A柱腔,6.A柱加强支撑板, 8.上定位孔,9.下定位孔,10.搭接段,11.塞焊点,12.凸台,13.间隙,14.转角,15.上内板折边,16.下内板折边,17.间隔腔,18.点焊点,F. A柱受力变形方向。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的描述。
实施例1
在如图1所示的实施例1中,一种提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,包括A柱上内板1、A柱下内板2、A柱上加强板3及侧外围板4,A柱上内板的下端与A柱下内板上端相互连接且与A柱上加强板之间构成A柱腔5, A柱上内板和A柱下内板的连接部与A柱上加强板之间的A柱腔前侧设有A柱加强支撑板6,A柱加强支撑板是厚度d为1.4毫米的双相高强度冷轧钢板(HC420/780DP),所述A柱加强支撑板的横截面为U形且其开口指向A柱腔的中心,A柱加强支撑板的外侧侧面及A柱上加强板内侧侧面均设有定位面,A柱加强支撑板的定位面与A柱上加强板上的定位面其位置相互对应, A柱加强支撑板与A柱上加强板通过5个点焊点18焊接接形成A柱上加强板总成(见图3)。
A柱上内板与A柱下内板的连接处重叠搭接构成搭接段10且A柱下内板位于A柱上内板的内侧,A柱上内板与A柱下内板的搭接段长度是A柱下内板的搭接端端部宽度0.7-1.3倍,所述搭接段的A柱上内板及A柱下内板上均设有多个塞焊点11;A柱加强支撑板的内侧侧面上分别设有上定位孔8与下定位孔9,A柱加强支撑板的长度是A柱上内板与A柱下内板搭接段长度的2至4倍。A柱加强支撑板与A柱上内板及A柱下内板通过塞焊焊接。A柱上加强板、A柱上内板及A柱下内板的前后两侧边缘均设有多个点焊点, A柱上加强板与A柱上内板及A柱下内板之间均通过点焊焊接(见图4、图5、图6、图7)。
在A柱加强支撑板与A柱上内板及A柱下内板的焊接处后侧, A柱上内板及A柱下内板均设有向A柱内侧凸起的凸台12,凸台的横截面为梯形,A柱上内板上的凸台宽度小于A柱下内板上的凸台宽度,凸台两侧的A柱上内板与A柱下内板之间均形成有间隙13,A柱上内板的凸台与A柱下内板的凸台上均设有塞焊点,A柱上内板上的凸台与A柱下内板上的凸台通过塞焊焊接固定。A柱上加强板的后侧部形成有转角14,所述的转角位于所述凸台的相对侧。在A柱后侧,A柱上内板及A柱下内板均向外折弯分别形成横向布置的上内板折边15和下内板折边16,上内板折边与下内板折边之间形成有间隔腔17,上内板折边及下内板折边的末端向后折弯后重叠且与所述转角后侧的A柱上加强板紧贴(见图1)。
本发明的A柱结构焊接时,先将A柱加强支撑板的外侧侧面定位到A柱上加强板的内侧面上,通过点焊将A柱加强支撑板与A柱上加强板焊接固定形成A柱上加强板总成(见图2图3),将再将A柱上内板通过上定位孔与A柱上加强板总成配合定位,通过A柱上内板的前后两侧与A柱上加强板两侧点焊焊接,中间与A柱加强支撑板的内侧侧面塞焊焊接的方式焊接固定(见图4、图5);最后将A柱下内板的上端重叠搭接到A柱上内板的下端部,并通过下定位孔与A柱上加强板总成配合定位,A柱下内板的前后两侧与A柱上加强板两侧点焊焊接(见图6),A柱下内板与A柱上内板的搭接段及A柱下内板与A柱加强支撑板的内侧侧面塞焊焊接的方式焊接固定(见图7),最后通过点焊将侧围外板固定在A柱上加强板的外侧面(侧围外板也可以在A柱加强支撑板固定到A柱上加强板后焊装,即侧围外板先与A柱上加强板总成焊装),从而完成整个A柱结构的焊装(见图8、图9)。
本发明在A柱上内板和A柱下内板的连接部的A柱腔前侧增设横截面为U形且其开口指向A柱腔的中心A柱加强支撑板,可以大大增加A柱上内板与A柱下内板结合处的结构强度,同时解决了A柱位置定位、焊接、冲压等工艺问题,满足车型的造型、功能及批量生产的要求,这样就有效地解决现有技术的A柱结构强度不足,在发生碰撞时乘员舱侵入量过大、无法保证乘员安全的问题,本发明的A柱结构完全满足“40%偏置可变形固定壁障碰撞”的要求,可以解决汽车发生碰撞时乘员舱侵入量过大的问题,确保乘员安全。
除上述实施例外,在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内,本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合,从而构成新的实施例,这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的,因此这些本发明没有详细描述的实施方式也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,包括A柱上内板(1)、A柱下内板(2)、A柱上加强板(3)及侧外围板(4),A柱上内板的下端与A柱下内板上端相互连接且与A柱上加强板之间构成A柱腔(5),其特征在于,A柱上内板和A柱下内板的连接部与A柱上加强板之间的A柱腔前侧设有A柱加强支撑板(6),所述A柱加强支撑板的横截面为U形且其开口指向A柱腔的中心,A柱加强支撑板的外侧侧面与A柱上加强板焊接,A柱加强支撑板的内侧侧面分别与A柱上内板及A柱下内板焊接。
2.根据权利要求1 所述的提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,其特征是,A柱加强支撑板的内侧侧面上分别设有上定位孔(8)与下定位孔(9)。
3.根据权利要求1所述的提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,其特征是,A柱加强支撑板与A柱上加强板点焊焊接,A柱加强支撑板与A柱上内板及A柱下内板塞焊焊接。
4.根据权利要求1 所述的提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,其特征是,A柱上内板与A柱下内板的连接处重叠搭接构成搭接段(10)且A柱下内板位于A柱上内板的内侧,A柱上内板与A柱下内板的搭接段长度是A柱下内板的搭接端端部宽度0.7-1.3倍,所述搭接段的A柱上内板及A柱下内板上均设有多个塞焊点(11)。
5.根据权利要求4所述的提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,其特征是,A柱加强支撑板的厚度为1.2-1.6毫米,A柱加强支撑板的长度是A柱上内板与A柱下内板搭接段长度的2至4倍。
6.根据权利要求1所述的提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,其特征是,在A柱加强支撑板与A柱上内板及A柱下内板的焊接处后侧, A柱上内板及A柱下内板均设有向A柱内侧凸起的凸台(12),凸台的横截面为梯形,A柱上内板上的凸台宽度小于A柱下内板上的凸台宽度,凸台两侧的A柱上内板与A柱下内板之间均形成有间隙(13),A柱上内板的凸台与A柱下内板的凸台上均设有塞焊点,A柱上内板上的凸台与A柱下内板上的凸台通过塞焊焊接固定。
7.根据权利要求6所述的提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,其特征是,A柱上加强板的后侧部形成有转角(14),所述的转角位于所述凸台的相对侧。
8.根据权利要求7所述的提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,其特征是,在A柱后侧,A柱上内板及A柱下内板均向外折弯分别形成横向布置的上内板折边(15)和下内板折边(16),上内板折边与下内板折边之间形成有间隔腔(17),上内板折边及下内板折边的末端向后折弯后重叠且与所述转角后侧的A柱上加强板紧贴。
9.根据权利要求1-8任一项所述的提高40%偏置碰安全性能的A柱结构,其特征是,A柱上加强板、A柱上内板及A柱下内板的前后两侧边缘均设有多个点焊点(18), A柱上加强板与A柱上内板及A柱下内板之间均通过点焊焊接。
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