CN110228534B

CN110228534B - 车辆中柱

Info

Publication number: CN110228534B
Application number: CN201910137376.XA
Authority: CN
Inventors: 大西幸泰; 谷山直人
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: CN110228534A; US10814915B2; JP2019151293A; US20190276088A1; JP6713497B2

Abstract

车辆中柱包括：外面板，其位于车辆宽度方向上的外侧；和内面板，其位于外面板的在车辆宽度方向上的内侧并且形成闭合截面，其中内面板包括：安装开口，其形成在下面板的在车辆高度方向上的下端部中；预定部件，其经由安装开口容置在闭合截面中；一对纵向长凹部，其形成在内面板的两侧边缘处，以便在车辆高度方向上从上端部延伸到安装开口的周缘；和加强联接凹部，其形成于在车辆高度方向上在安装开口上方并靠近安装开口的位置处，所述加强联接凹部沿着车辆前后方向联接一对纵向长凹部。

Description

车辆中柱

技术领域

本发明涉及车辆中柱。

背景技术

已经提出了关于被布置成在车辆的侧部处在高度方向上延伸的车辆中柱的各种技术。例如，在以下日本专利申请公布No.2011-218897(JP 2011-218897 A)中描述的车辆结构本体中，构成车体的中柱被设置有引导开口，所述引导开口用于将线束引导到柱内板的纵向方向上的中间位置处的外侧；并且，在引导开口的边缘处，设置有突出部，所述突出部从车辆的内侧朝向车辆的外侧凹陷。用于安装诸如座椅安全带卷收器的部件的安装开口被设置在柱内板的纵向方向上的下部中；并且从车辆内侧朝向车辆外侧凹陷的突出部被设置在附接开口的边缘处。每个突出部被构造成被沿着结构构件的纵向方向设置。

发明内容

在JP 2011-218897 A中描述的车辆结构本体中，在车辆的顶部压溃或者侧面碰撞等时，当从车体侧面施加大载荷时，柱内板的每个开口的周缘部可以朝向车室的外侧变形，以便抑制这种减小车室内侧空间的变形。然而，最近，对顶部抗压性提出了更高的性能，并且当利用更高载荷使中柱朝向车室内侧变形时，存在的风险是，用于安装座椅安全带卷收器等的安装开口的周缘部可能由于纵向方向上在下端部处的横截面坍塌而朝向车室内侧变形。因此，可能影响到布置座椅安全带卷收器等的闭合截面。

本发明提供一种车辆中柱，其能够抑制布置座椅安全带卷收器等的闭合截面中的横截面坍塌。

中柱包括：外面板，其是细长的，位于车辆宽度方向上的外侧并且具有帽形截面形状；和细长内面板，其是细长的，位于外面板的在车辆宽度方向上的内侧，并且具有从两侧边缘向外弯曲的第二凸缘部，所述第二凸缘部通过焊接结合到从外面板的两侧边缘在车辆前后方向上向外弯曲的第一凸缘部，以形成闭合截面，其中内面板包括：安装开口，其形成在内面板的在车辆高度方向上的下端部中；预定部件，其经由安装开口容置在闭合截面中；一对纵向长凹部，其形成在内面板的两侧边缘处，以便在车辆高度方向上从上端部延伸到安装开口的周缘；和加强联接凹部，其形成于在车辆高度方向上在安装开口上方并靠近安装开口的位置处，所述加强联接凹部沿着车辆前后方向联接一对纵向长凹部。

根据以上方面，在形成在内面板的在车辆高度方向上的下端部中的安装开口上方并靠近安装开口的位置处，设置加强联接凹部，其沿着车辆前后方向联接被形成在两侧边缘处的一对纵向长凹部。因此，对于更高的顶部抗压性能的要求，能够抑制闭合截面(诸如座椅安全带卷收器的预定部件经由安装开口布置在闭合截面中)中的横截面坍塌，由此以简单结构加强顶部抗压性能。另外，因为加强联接凹部被形成在安装开口上方并靠近安装开口的位置处，所以能够避免车辆的顶部压溃和侧面碰撞时的应力集中，并因而能够在形成加强联接凹部的位置处抑制车辆中柱弯曲和折断。

在以上方面中，一对纵向长凹部和加强联接凹部可以在车辆宽度方向上在相同方向上突出。

根据以上方面，因为纵向长凹部和加强联接凹部两者在车辆宽度方向上在相同方向上突出，所以能够容易地通过压制加工(press working)形成这些凹部，因而获得制造成本的减小。

在以上方面中，多个加强联接凹部可以被设置成在车辆高度方向上彼此并排。

根据以上方面，因为多个加强联接凹部被布置成在车辆高度方向上彼此并排，所以能够抑制闭合截面(诸如座椅安全带卷收器的预定部件经由安装开口布置在闭合截面中)中的横截面坍塌，由此以简单结构加强顶部抗压性能。

附图说明

以下将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业意义，在附图中，相同的标记指示相同的元件，并且其中：

图1是从车辆的内侧观看时根据本实施例的车辆中柱的前视图；

图2是沿着图1中的线II-II截取的截面视图；

图3是沿着图1中的线III-III截取的截面视图；

图4是沿着图1中的线IV-IV截取的截面视图；

图5是示出顶部压溃的分析条件的概念的视图；并且

图6是示出在沿着图1的线III-III截取的截面中横截面坍塌的位移的解释视图。

具体实施方式

将参考附图，基于实施车辆中柱的一个实施例详细描述根据本发明的车辆中柱。参考图1至4，将以车辆中柱1的示意性构造开始描述。注意的是，如在每个附图中适当示出的，箭头FR指示车辆向前方向，并且箭头UP指示车辆向上方向。此外，箭头IN指示车辆宽度方向上的向内方向。在以下解释中，关于方向的描述将参考以上方向做出。

如在图1和图2中所示，车辆中柱1包括：细长的外面板11，其构成车辆中柱1的在车辆宽度方向上的外部；细长的内面板12，其构成车辆中柱1的在车辆宽度方向上的内部；细长的柱加强件13，其沿着外面板11的内侧布置；细长的第一加强件15，其布置在外面板11和柱加强件13之间；和细长的第二加强件16，其布置在第一加强件15和柱加强件13之间。

外面板11被形成为具有朝向车辆宽度方向上的内侧敞开的帽状截面形状，并且包括：第一凸缘部11C，其成对布置在开口侧上的在车辆前后方向上的两侧边缘处并且在车辆前后方向上延伸；一对第一纵向壁部11B，其布置在一对第一凸缘部11C之间并且从相应的第一凸缘部11C在车辆宽度方向上向外直立延伸；和第一底壁部11A，其连接第一纵向壁部11B的在车辆宽度方向上的相应外端。内面板12包括：第二凸缘部12C，其布置在车辆前后方向上的两侧边缘处，并且在车辆前后方向上延伸；和基壁部12A，其在车辆前后方向上的两端被连接到相应的第二凸缘部12C。

另外，柱加强件13被布置在外面板11的内侧并沿着纵向方向延伸，并且被形成为具有朝向车辆宽度方向上的内侧敞开的帽状截面形状。柱加强件13包括：第三凸缘部13C，其成对布置在开口侧上的在车辆前后方向上的两侧边缘处并且在车辆前后方向上延伸；一对第三纵向壁部13B，其布置在一对第三凸缘部13C之间并且从相应的第三凸缘部在车辆宽度方向上向外直立延伸；和第三底壁部13A，其连接第三纵向壁部13B的在车辆宽度方向上的相应外端。

内面板12的每个第二凸缘部12C与外面板11的每个第一凸缘部11C在车辆宽度方向上重叠，其中柱加强件13的每个第三凸缘部13C介于它们之间，并且这些凸缘部通过点焊焊接以便形成为成对的凸缘连结部18中的每一个凸缘连结部，由此形成闭合截面19。在图1中，焊接点由黑点指示。在图2和图3中，焊接点由×标识指示。焊接不限于点焊，并且也可以采用其他焊接，诸如激光焊接。

另外，第一加强件15被形成为具有朝向车辆宽度方向内侧敞开的大体上浅U形截面，并且位于车辆前后方向上的前侧上的侧壁部15B与从位于外面板11的在车辆前后方向上的前侧上的第一凸缘部11C向外直立延伸的第一纵向壁部11B的内表面接触，并且侧壁部15B被通过点焊被焊接到第一纵向壁部11B的内表面。第二加强件16被形成为具有朝向车辆宽度方向上的内侧敞开的大体上浅U形截面，并且朝向车辆宽度方向上的内侧突出的突出部16B被形成在底壁部16A的在车辆前后方向上的中央处。

第二加强件16的底壁部16A与第一加强件15的底壁部15A的内表面接触，并且通过使用激光焊接的点焊被结合到所述内表面。第二加强件16的突出部16B与柱加强件13的底壁部13A的外表面接触，并且通过使用激光焊接的点焊被结合到所述外表面。

因此，细长的车辆中柱1被以在车辆高度方向上延伸的闭合截面结构形成，以在其内侧形成单个闭合空间。车辆中柱1经由形成到外面板11的上端的大体上T形附接部21结合到上边梁22，并且经由附接部23结合到侧窗沿25，所述附接部23在前视图中呈大体上T形形状，被形成到外面板11和内面板12的下端以便被沿着车辆高度方向布置。

外面板11、柱加强件13、第一加强件15和第二加强件16中的每一个是由具有980MPa或更大(例如，1180MPa)的拉伸强度的高拉伸强度钢片的常温压制或热冲压形成的钢片构件。

内面板12是由具有比外面板11的拉伸强度小的拉伸强度(例如，590MPa)的高拉伸强度钢片的常温压制形成的钢片构件。如在图1中所示，内面板12的基壁部12A被沿着车辆高度方向和车辆前后方向形成。该基壁部12A被形成为具有在车辆高度方向上大体上恒定的在车辆前后方向上的宽度，并且也被形成为在车辆高度方向上的下端侧上具有朝向下端逐渐变宽的在车辆前后方向上的宽度。

在前视图中呈大体上矩形形状的、用于在车辆中柱1的闭合截面19中安装诸如座椅安全带卷收器的部件的安装开口27被形成在基壁部12A的在车辆高度方向上的下端处。螺栓孔28在车辆前后方向上的大体上中央位置处在车辆高度方向上被形成在安装开口27上方的边缘部分中。用于固定诸如座椅安全带卷收器的未示出的部件的螺母通过焊接等固定到螺栓孔28的背面，并且螺栓连接因而是可行的。在基壁部12A的在车辆高度方向上的大体上中央位置(安全带线)和安装开口27之间，形成有用于加强车辆中柱1的刚性的凹部31、32。

一对纵向长凹部35(每个具有大体上U形截面并且在车辆宽度方向上向内突出)被形成在基壁部12A的在车辆前后方向上的两侧边缘处，从两侧边缘的在车辆高度方向上的上端延伸到下端。一对第二凸缘部12C被形成为连结部，所述连结部在车辆前后方向上从位于一对纵向长凹部35的在车辆前后方向上的外侧的第二纵向壁部35A的相应前端边缘向外弯曲。

如在图1、图3和图4中所示，在车辆高度方向上在安装开口27上方并且靠近安装开口27的位置处，形成有加强联接凹部37，其沿着车辆前后方向联接一对纵向长凹部35，在车辆宽度方向上向内突出。注意的是，加强联接凹部37优选在车辆高度方向上形成在比安全带线低的位置处，并且也尽可能地靠近安装开口27。因此，加强联接凹部37可以被布置在不成为由于车辆的车顶压溃或侧面碰撞时的应力集中导致的折断的折断开始点的位置处。

优选的是，加强联接凹部37相对于位于一对纵向长凹部35之间的基壁部12A的突出高度大体上与一对纵向长凹部35从位于一对纵向长凹部35之间的基壁部12A突出的突出高度相同。另外，加强联接凹部37和一对纵向长凹部35两者都以相同方式在车辆宽度方向上朝向内侧突出。如果一对纵向长凹部35在车辆宽度方向上向外突出，则可以被构造成加强联接凹部37在车辆宽度方向上以与纵向长凹部35的突出高度相同的突出高度向外突出。

该构造可以抑制脊部被形成在一对纵向长凹部35和加强联接凹部37的在车辆前后方向上的两端之间，并且在车辆的车顶压溃和侧面碰撞时，该构造也可以抑制在加强联接凹部37的在车辆前后方向上的两端上的应力集中。另外，能够便于通过压制加工来形成内面板12的一对纵向长凹部35和加强联接凹部37，由此获得制造成本的减少。

接下来，将参考图5和图6描述图1至图4中所示的车辆中柱1的顶部抗压性能。如在图5中所示，车顶压溃的分析条件是这样的：车辆中柱1的在车辆高度方向上的下端被侧窗沿25支撑，并且载荷W经由压头41在车辆宽度方向上倾斜向下和向内地施加到外面板11的在车辆高度方向上的上端。载荷W通过模拟车顶压溃测试载荷来获得。

如在图5中所示，当载荷W经由压头41在车辆宽度方向上倾斜向下和向内地施加到外面板11的在车辆高度方向上的上端时，外面板11、柱加强件13、第一加强件15和第二加强件16的在车辆高度方向上的相应下部位于拉伸侧上，并且内面板12的在车辆高度方向上的下部位于压缩侧上。当内面板12的一对纵向长凹部35由于压缩而弯曲时，例如，车辆中柱1展现这样的行为：成对的纵向长凹部35两者在车辆前后方向上向内彼此更加靠近，犹如成对的纵向长凹部35的相应轮廓线的长度彼此相遇。

此时，例如，当内面板12不具有加强联接凹部37时，例如，位于压缩侧上的内面板12的基壁部12A向车辆中柱1的闭合截面19的内侧变形，如由图6中的一点划线指示的。因此，存在的风险是，在包括安装开口27的车辆中柱1的在车辆高度方向上的下端部处的闭合截面19中可能出现横截面坍塌。

为应对该问题，在形成在车辆高度方向上的下端部中的安装开口27上方并靠近该安装开口的位置处，本实施例的内面板12设置加强联接凹部37，其沿着车辆前后方向联接被形成在两侧边缘处的一对纵向长凹部35。相应地，如由图6中的实线指示的，加强联接凹部37的效果抑制一对纵向长凹部35两者在车辆前后方向上向内彼此更加靠近，并且也抑制内面板12的基壁部12A朝向车辆中柱1的闭合截面19的内侧变形。结果，在包括安装开口27的车辆中柱1的在车辆高度方向上的下端部处可以抑制闭合截面19中的横截面坍塌，并且因而能够以简单构造加强顶部抗压性能。

因为加强联接凹部37被形成在安装开口27上方并且靠近安装开口的位置处，所以能够在车辆的车顶压溃或侧面碰撞时避免应力集中。因此，能够抑制车辆中柱1在形成加强联接凹部37的位置处弯曲和折断。另外，车辆中柱1可以体现这样的构造：例如，在车辆的车顶压溃和侧面碰撞时抑制包括安装开口27的车辆中柱1的闭合截面19中的横截面坍塌，而不施加通过增大外面板11、柱加强件13、外面板12等的厚度以增加它们的重量来增加它们的强度的改变，或者不施加导致制造成本的增加的、增大材料的强度的改变。

本发明的车辆中柱不限于前述实施例中已经描述的构造、结构、外表、形状、处理过程等，并且在不改变本发明的范围的情况下可以被修改、改进、添加或删除。在以下描述中，与根据图1至图6中的本实施例的车辆中柱1的构造的那些附图标记相同的附图标记指示根据前述实施例的车辆中柱1的那些构造相同或等同的构造。

例如，在车辆前后方向上联接一对纵向长凹部35的多个加强联接凹部37可以在车辆高度方向上彼此并排地设置在车辆高度方向上在安装开口27上方并且靠近安装开口27的位置处。因此，一对纵向长凹部35被进一步抑制在车辆前后方向上朝向内侧彼此更加靠近，并且内面板12的基壁部12A可以被抑制朝向车辆中柱1的闭合截面19的内侧变形。结果，能够抑制包括安装开口27的车辆中柱1的闭合截面19中的横截面坍塌，由此进一步以简单构造加强顶部抗压性能。

加强联接凹部37相对于位于一对纵向长凹部35之间的基壁部12A的突出高度可以不大体上与一对纵向长凹部35从位于一对纵向长凹部35之间的基壁部12A的突出高度相同。加强联接凹部37的突出高度可以高于或低于纵向长凹部35的高度。加强联接凹部37的相对于位于一对纵向长凹部35之间的基壁部12A的突出方向可以被设定成在不同方向上突出。即使采用这样的构造，在车辆的车顶压溃和侧面碰撞等时，也能够体现这样的构造：抑制包括安装开口27的车辆中柱1的闭合截面19中的横截面坍塌。

Claims

1.一种中柱，其特征在于包括：

外面板，所述外面板是细长的，位于车辆宽度方向外侧，并且具有帽状截面形状；和

内面板，所述内面板是细长的，位于所述外面板的车辆宽度方向内侧，并且具有从所述内面板的两侧边缘向外弯曲的第二凸缘部，所述第二凸缘部通过焊接被结合到从所述外面板的两侧边缘在车辆前后方向上向外弯曲的第一凸缘部，以形成闭合截面，其中

所述内面板包括：

安装开口，所述安装开口被形成在所述内面板的在车辆高度方向上的下端部中，预定部件经由所述安装开口被容置在所述闭合截面中，

一对纵向长凹部，所述一对纵向长凹部被形成在所述内面板的两侧边缘处，以在所述车辆高度方向上从所述内面板的在所述车辆高度方向上的上端部延伸到所述安装开口的周缘，和

加强联接凹部，所述加强联接凹部在所述车辆高度方向上被形成在所述安装开口上方并且靠近所述安装开口的位置处，所述加强联接凹部沿着所述车辆前后方向联接所述一对纵向长凹部，

其中，螺栓孔在所述车辆前后方向上的所述内面板的中央部分处在所述车辆高度方向上被形成在所述安装开口的上方的边缘部分中。

2.根据权利要求1所述的中柱，其特征在于，所述一对纵向长凹部和所述加强联接凹部在所述车辆宽度方向上在相同方向上突出。

3.根据权利要求1或2所述的中柱，其特征在于，多个加强联接凹部在所述车辆高度方向上被彼此并排设置。