CN110450858A - 车辆结构 - Google Patents

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Abstract

本文中的各实施例涉及一种用于车辆(100)的结构。该结构包括横向梁(108)、均从该横向梁(108)的一端以一定角度(α)延伸的内侧梁(110)和外侧梁(112)。该结构进一步包括具有第一腿部(103a)和第二腿部(103b)的连接部分(103)。横向梁(108)和内侧梁(110)经由连接部分(103)接合在一起，使得第一腿部(103a)被连接到横向梁(108)并且第二腿部(103b)位于内侧梁(110)与外侧梁(112)之间。

Description

车辆结构
技术领域
本文中的各实施例总体上涉及一种结构、一种包括该结构的车辆以及一种用于该结构的组装的方法。
背景技术
关于车辆承受碰撞的能力有很高的要求。如果车辆的一些部分不足以承受碰撞，则对于车辆的乘员来说该能力可能是至关重要的。因此，车辆制造商一直在努力以有益于车辆的乘员的方式提高车辆承受冲击的能力。
在碰撞的情况下，车辆的一些部分比其它部分更暴露于损坏。当车辆与诸如在车辆的前方奔跑的熊、驯鹿或驼鹿的大型动物碰撞时，车辆的车顶梁(roof rail)和前顶盖(front header)是需要承受较大冲击的部分的示例。
因此，存在至少减轻或解决这些问题的需要。
发明内容
因此，本文中的各实施例的目的是消除以上缺点中的至少一个并提供一种改进的车辆结构。
根据第一方面，该目的通过一种用于车辆的结构实现。该结构包括横向梁(transverse rail)。该结构进一步包括均从该横向梁的一端以一定角度延伸的内侧梁(inner side rail)和外侧梁(outer side rail)。该结构包括具有第一腿部和第二腿部的连接部分。横向梁和内侧梁经由连接部分接合在一起使得第一腿部被连接到横向梁并且第二腿部位于内侧梁与外侧梁之间。
根据第二方面，该目的通过一种包括该结构的车辆实现。
根据第三方面，该目的通过一种用于车辆结构的组装的方法实现。该方法包括：
·将连接部分的第一腿部连接到横向梁。
·将连接部分的第二腿部插入内侧梁与外侧梁之间。内侧梁和外侧梁均从横向梁的一端以一定角度延伸。
根据第四方面，该目的通过一种用于车辆结构的组装的方法实现。该方法包括：
·提供横向梁，其中连接部分的第二腿部是横向梁的一体端部。
·将连接部分的第二腿部插入内侧梁与外侧梁之间。内侧梁和外侧梁均从横向梁的一端以一定角度延伸。
由于连接部分的腿部定位在内侧梁与外侧梁之间，因此提供了一种改进的车辆结构。通过该定位，当车辆与例如大型动物碰撞时，连接部分暴露于应变力。相比于当经受若连接部分的腿部被连接到内侧梁的面向横向梁的一侧的情况下会引起的拉力时，这提供更大的抵抗性。
本文中的各实施例提供许多优点，其中非详尽的示例列表如下：
本文中的各实施例的一个优点在于通过连接部分被插入内侧梁与外侧梁之间，与横向梁的连接暴露于应变而不是拉力，这在碰撞期间提供良好的抵抗性。
本文中的各实施例的另一个优点在于水平梁和内侧梁的连接变得更强。作为结果，连接部分可以更轻和更便宜。
本文中的各实施例的又一个优点在于材料强度而不是连接将是设计的最弱的点。这样，本文中的各实施例提供稳健且预测的撞击行为。
本文中的各实施例不限于上述特征和优点。在阅读以下详细描述后，本领域技术人员将认识到另外的特征和优点。
附图说明
现在将仅通过示例的方式在下面的详细描述中通过参考示出各实施例的附图来更详细地进一步描述本文中的各实施例，并且其中：
图1是示出车辆的示意图。
图2是示出部分组装的车辆的示意图。
图3a是示出一种已知结构的示意图。
图3b-3c是示出根据本文中的各实施例的结构的示意图。
图4是示出根据本文中的各实施例的结构的示意图。
图5是示出根据本文中的各实施例的又一结构的示意图。
图6是示出根据本文中的各实施例的另一结构的示意图。
图7是示出一种方法的流程图。
图8是示出一种方法的流程图。
各附图不必按比例绘制，并且为了清楚起见，某些特征的尺寸可能已被夸大。相反，重点在于示出本文中的各实施例的原理。
具体实施方式
图1示出车辆100。车辆100可以是任意车辆，例如汽车、卡车、货车、厢式货车、公共汽车等。车辆100可以是至少部分自主的或自驱动的，其可以是完全自主的或自驱动的，或者其可以是非自主的等。车辆100包括一结构，并且该结构包括横向梁108(图1中未示出，但在图2中示出)、内侧梁110和外侧梁112。横向梁108和内侧梁110经由连接部分103接合在一起。下面将参考下面的图2-7更详细地描述该结构的这些部分。
坐标系在图1中示出，其示出从车辆100的前方看x轴表示车辆100中向后的方向，z轴表示向上方向并且y轴表示左方向。
如本文中所使用的方向(例如水平、竖直、侧向)涉及当结构被安装在车辆100中同时车辆伫立在平坦地面上时。该结构可以作为单独的单元制造、储存、运输和销售。在那种情况下，方向可以与当被安装在车辆100中时不同。
图2是与图1相比更详细地示出用于车辆100的结构的示意图。在图2中，看出在没有车辆的外皮面板的情况下的结构。图2示出该结构具有两侧，例如第一侧102a和第二侧102b。当从前方观察该结构和车辆100时，第一侧102a可以被称为右侧并且第二侧102b可以被称为左侧。图2还示出横向梁108。该横向梁108可以被描述为从结构的第一侧102a到第二侧102b水平地延伸。
横向梁108可以是前车顶梁、中间车顶梁、后车顶梁或车颈(cowl)。内侧梁110也可以被称为侧梁(cantrail)、A柱等或作为其一部分。车辆的侧梁可以被描述为在门的顶部上延伸的结构构件。外侧梁112基本上平行于内侧梁110定位，并且在某些重叠的区域中，它们之间可能存在间隙。在y方向上内侧梁110比外侧梁112更靠近横向梁108定位。术语内侧梁110中的“内”意味着其更靠近车辆100的内侧并且术语外侧梁112中的“外”意味着该梁更靠近车辆100的外侧。
在图2中，连接部分103被示例为被连接到用作前车顶梁的横向梁108，但是应该理解，该连接部分103可以被连接到中间车顶梁、后车顶梁或车颈中的任何一个或每个。车颈是位于车辆100的挡风玻璃下方的横向梁108。
图2中的圆圈提供将横向梁108和内侧梁110接合在一起的连接部分103的放大视图。连接部分103也可以被称为加强构件、支撑构件、角撑板等。连接部分103可以是横向梁108的一体端部或者其可以是支架。图2示出其中连接部分103是支架的示例。连接部分103包括第一腿部103a和第二腿部103b。连接部分103将横向梁108和内侧梁110接合在一起使得连接部分103的第一腿部103a被连接到横向梁108并且连接部分103的第二腿部103b位于内侧梁110与外侧梁112之间。
内侧梁110和外侧梁112可以在车辆100的前后方向上基本上竖直地延伸，并且横向梁108可以在车辆100的左右方向上基本上水平地延伸。
内侧梁110可以比外侧梁112更靠近横向梁108定位。
在继续描述本文中的各实施例之前，将描述一种已知连接部分103。图3a是从车辆100的前方看的一种已知结构的截面的示意图。图3a中的坐标系示出车辆100的内、上和外。图3a中示出已知连接部分103的第一腿部103a被连接到横向梁108并且连接部分103的第二腿部103b被连接到内侧梁110，即被连接到内侧梁110的面向车辆100的内侧的一侧。当具有这种已知结构的车辆100与例如大型动物碰撞时，连接部分103暴露于拉力，该拉力导致横向梁108与内侧梁110之间的连接被严重损坏并且可能断裂。从而，当车辆100牵涉到碰撞中时，已知连接部分103是相对较弱的部分。
现在回到本文中的各实施例；图3b和图3c是示出与图3a中的结构相同区段的示意图。图3b示出其中连接部分103是支架的示例并且图3c示出其中连接部分103是横向梁108的一体端部的示例。当连接部分103是支架时，它是单独的单元。当连接部分103是横向梁108的一体端部时，该端部可以弯曲使得其可以位于内侧梁110与外侧梁112之间。
如在图3b和图3c中均清楚地看到的，连接部分103的第二腿部103b位于结构的内侧梁110与外侧梁112之间，与在图3a中的已知结构中位于内侧梁110与车辆100的内侧之间相对立。与图3a中的已知连接部分103相比，图3b和图3c中的第二腿部103b位于内侧梁110的不同侧处。当第二腿部103b位于内侧梁110与外侧梁112之间时，在车辆100与例如大型动物碰撞的情况下，连接部分103暴露于应变力。当暴露于应变力时，连接部分103与图3a中所示的已知连接103中的拉力相比具有对损坏和断裂的更大抵抗性。
例如，如果图3a中的已知连接部分103通过点焊被连接到横向梁108和内侧梁110，则这些点焊具有在大型动物冲击在结构上的期间失效的风险。对于根据本文中的各实施例的图3b和图3c中的连接部分103，由于连接部分103在内侧梁110与外侧梁112之间的定位，仅材料本身而不是点焊是最弱的点。
图3a和图3b示出内侧梁110和外侧梁112均从横向梁108的一端以角度α延伸。该角度可以优选为70°-180°，更优选在80°-150°的范围内，并且最优选在90°-110°的范围内。
图4示出根据本文中的各实施例的结构的一部分的横截面。连接部分103在图4中被示例为支架。第一腿部103a被连接到横向梁108的底侧。然而，第一腿部103a可以替代地被连接到横向梁108的顶侧，在这种情况下，顶是指背向车辆的内侧的侧并且底是指面朝车辆的内侧的侧。连接部分103的第二腿部103b位于内侧梁110与外侧梁112之间并且被连接到内侧梁110。
图5是该结构的另一个示意性图示。外侧梁112和横向梁108未在图5中示出。从图5以及还从图2-4，示出连接部分103为大致上L形。第一腿部103a形成该L形的一个分支并且第二腿部103b形成该L形的另一个分支。此外，第一腿部103a与第二腿部103b之间存在角度。该角度大于零。该角度可以与如图3c和图4中所示的横向梁108与内侧梁110和外侧梁112之间的角度α大致上相同。该角度可以优选为70°-180°，更优选在80°-150°的范围内，并且最优选在90°-110°的范围内。
连接部分103具有长度，即第一腿部103a和第二腿部103b的组合长度，其被视为图3b中从A到B和从B到C的长度。该长度可以优选为50-500mm，更优选100-400mm并且最优选200-300mm。连接部分103可以具有优选50-500mm、更优选85-300mm并且最优选150-230mm的宽度(W)。这在图5中用参考字母W示出。如图5中所见，第一腿部103a可以比第二腿部103b长。第二腿部103b的长度可以限于内侧梁110的高度。第一腿部103a的长度可以更长，因为遮阳板脚的安装被集成到该部分中。然而，第二腿部103b可以替代地比第一腿部103a长，或者第一腿部103a和第二腿部103b可以具有大致上相同的长度。例如，第一腿部103a可以优选是第二腿部103b的1-10倍长，更优选是第二腿部103b的2-8倍长，并且最优选是第二腿部103b的3-6倍长。
如前所述，连接部分103可以大致上为L形。连接部分103可以另外具有边缘、边沿、凹槽、图案等。这是为了使连接部分103适合横向梁108和内侧梁110的形状。第一腿部103a的形状可以与第二腿部103b的形状相同或者其可以与第二腿部103b的形状不同，因为横向梁108和内侧梁110可以具有不同的形状。
图6示出带有连接部分103的结构的横截面。图6还示出内侧梁110、外侧梁112、车顶片材120和外皮面板130。第一腿部103a在图6中示出为被直接连接到横向梁108。然而，第一腿部103a可以替代地经由它们之间的一些间隔材料被间接连接到横向梁108。类似地，图6中示出的第二腿部103b被示出为被直接连接到内侧梁110。然而，第二腿部103b可以替代地经由它们之间的一些间隔材料被间接连接到内侧梁110。
连接部分103可以通过连接手段被连接到横向梁108以及被连接到内侧梁110。连接手段可以是焊接、胶合、一个或更多螺母和螺栓或通过钎焊或者通过这些手段中的两种或更多种的任何组合。相同的连接手段可以用于连接第一腿部103a和第二腿部103b两者，或者可以使用不同的连接手段。可以从面向外侧梁112的侧实现连接，由此使连接103暴露于剪切载荷而不是拉力载荷。
连接部分103可以由铝、钢、铝合金或钢合金制成。连接部分103可以由与横向梁108和内侧梁110相同的材料制成，或者其可以由与这些梁不同的材料制成。
本文中的各实施例进一步涉及一种包括如上所述的结构的车辆100。
现在将参考图7中描绘的流程图描述根据一些实施例的用于车辆结构的组装的方法。图7示出其中连接部分103呈支架的形式的实施例。该方法包括以下步骤中的至少一个，这些步骤也可以以与下面描述的比另外的合适的顺序执行：
步骤701
将呈支架形式的连接部分103的第一腿部103a连接到横向梁108。
连接部分103的第一腿部103a可以被连接到横向梁108的底侧或顶侧。
连接部分103可以为大致上L形。第一腿部103a可以形成该L形的一个分支并且第二腿部103b可以形成该L形的另一个分支。第一腿部103a与第二腿部103b之间可以存在角度。该角度优选在70-180°的范围内，更优选为80-150°并且最优选为90-110°。
横向梁108可以是前车顶梁、中间车顶梁、后车顶梁或车颈。
连接部分103可以由铝、钢、铝合金或钢合金制成。
连接部分103可以具有优选50-500mm、更优选100-400mm并且最优选200-300mm的长度。连接部分103可以具有50-500mm、更优选85-300mm并且最优选150-230mm的宽度。
步骤702
将连接部分103的第二腿部103b插入内侧梁110与外侧梁112之间。内侧梁110和外侧梁112均从横向梁108的一端以一定角度延伸。
内侧梁110和外侧梁112可以在车辆100的前后方向上基本上竖直地延伸，并且横向梁108可以在车辆100的左右方向上基本上水平地延伸。
内侧梁110可以比外侧梁112更靠近横向梁108定位。
步骤703
将连接部分103的第二腿部103b连接到内侧梁110。
当呈支架的形式时，连接部分103可以通过焊接、胶合、螺母和螺栓或通过钎焊或者通过这些手段中的两种或更多种的组合被连接到横向梁108和被连接到内侧梁110。
现在将参考图8中描绘的流程图描述根据一些实施例的用于车辆结构的组装的方法。图8示出其中连接部分103是横向梁108的一体端部的实施例。该方法包括以下步骤中的至少一个，这些步骤也可以以与下面描述的比另外的合适顺序执行：
步骤801
提供横向梁108，其中连接部分103的第二腿部103b是横向梁108的一体端部。
连接部分103可以为大致上L形。第一腿部103a可以形成该L形的一个分支并且第二腿部103b可以形成该L形的另一个分支。第一腿部103a与第二腿部103b之间可以存在角度。该角度优选在70-180°的范围内，更优选为80-150°并且最优选为90-110°。
横向梁108可以是前车顶梁、中间车顶梁、后车顶梁或车颈。
连接部分103可以由铝、钢、铝合金或钢合金制成。
连接部分103可以具有优选50-500mm、更优选100-400mm并且最优选200-300mm的长度。连接部分103可以具有50-500mm、更优选85-300mm并且最优选150-230mm的宽度。
步骤802
将连接部分103的第二腿部103b插入内侧梁110与外侧梁112之间。内侧梁110和外侧梁112均从横向梁108的一端以一定角度延伸。
内侧梁110和外侧梁112可以在车辆100的前后方向上基本上竖直地延伸，并且横向梁108可以在车辆100的左右方向上基本上水平地延伸。
内侧梁110可以比外侧梁112更靠近横向梁108定位。
当作为横向梁108的一体部分时，连接部分103可以通过焊接、胶合、螺母和螺栓或通过钎焊或者通过这些手段中的两种或更多种的组合被连接到内侧梁110。
本文中的各实施例不限于上述各实施例。可以使用各种替代、修改和等同物。因此，以上各实施例不应被视为限制由所附权利要求限定的各实施例的范围。来自一个实施例的特征可以与任何其它实施例的一个或更多特征组合。
应该强调的是，当在本说明书中使用时，采用术语“包括/包含”来指定所声明的特征、整数、步骤或部件的存在，但不排除一个或更多其它特征、整数、步骤、部件或其组的存在或添加。还应注意，元件前面的词语“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在。
本文中使用的术语“配置成”也可以称为“布置成”、“适于”、“能够”或“操作于”。
还应该强调的是，在不脱离本文中的各实施例的情况下，所附权利要求中限定的方法的各步骤可以以与它们在权利要求中出现的顺序比另外的顺序执行。

Claims (15)

1.一种用于车辆(100)的结构，所述结构包括：
横向梁(108)；
均从所述横向梁(108)的一端以一定角度(α)延伸的内侧梁(110)和外侧梁(112)；以及
具有第一腿部(103a)和第二腿部(103b)的连接部分(103)；其中所述横向梁(108)和所述内侧梁(110)经由所述连接部分(103)接合在一起，使得所述第一腿部(103a)被连接到所述横向梁(108)并且所述第二腿部(103b)位于所述内侧梁(110)与所述外侧梁(112)之间。
2.根据权利要求1所述的结构，其中所述连接部分(103)是所述横向梁(108)的一体端部。
3.根据权利要求1所述的结构，其中所述连接部分(103)是支架。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的结构，其中所述连接部分(103)的所述第二腿部(103b)被连接到所述内侧梁(110)。
5.根据权利要求3-4中任一项所述的结构，其中所述连接部分(103)的所述第一腿部(103a)被连接到所述横向梁(108)的底侧或顶侧。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的结构，其中所述连接部分(103)为实质上L形，
所述第一腿部(103a)形成所述L形的一个分支并且所述第二腿部(103b)形成所述L形的另一个分支，
其中所述第一腿部(103a)与所述第二腿部(103b)之间存在角度，
所述角度优选在70-180°的范围内，更优选为80-150°并且最优选为90-110°。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的结构，其中所述连接部分(103)通过焊接、胶合、螺母和螺栓或通过钎焊或者通过其任何组合被连接到所述横向梁(108)和/或被连接到所述内侧梁(110)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的结构，其中所述横向梁(108)是前车顶梁、中间车顶梁、后车顶梁或车颈。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的结构，其中所述内侧梁(110)和所述外侧梁(112)在所述车辆(100)的前后方向上基本上竖直地延伸，并且所述横向梁(108)在所述车辆(100)的左右方向上基本上水平地延伸。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的结构，其中所述内侧梁(110)比所述外侧梁(112)更靠近所述横向梁(108)定位。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的结构，其中所述连接部分(103)由铝、钢、铝合金或钢合金制成。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的结构，其中所述连接部分(103)具有优选50-500mm、更优选100-400mm并且最优选200-300mm的长度，
其中所述连接部分(103)具有50-500mm、更优选85-300mm并且最优选150-230mm的宽度。
13.一种车辆(100)，其包括权利要求1-12中任一项所述的结构。
14.一种用于车辆结构的组装的方法，所述方法包括：
将连接部分(103)的第一腿部(103a)连接(701)到横向梁(108)，其中所述连接部分(103)呈支架的形式；以及
将所述连接部分(103)的第二腿部(103b)插入内侧梁(110)与外侧梁(112)之间，所述内侧梁(110)和所述外侧梁(112)均从所述横向梁(108)的一端以一定角度延伸。
15.一种用于车辆结构的组装的方法，所述方法包括：
提供(801)带有连接部分(103)的第二腿部(103b)的横向梁(108)，其中所述连接部分(103)是所述横向梁(108)的一体端部；以及
将所述连接部分(103)的所述第二腿部(103b)插入内侧梁(110)与外侧梁(112)之间，所述内侧梁(110)和所述外侧梁(112)均从所述横向梁(108)的一端以一定角度延伸。
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