CN111301530B - 一种前门铰链柱及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆及前门铰链柱，由前至后，所述前门铰链柱包括吸能腔和加强腔，所述吸能腔的前腔壁及横向两个腔壁的强度小于所述加强腔的腔壁；安装状态下，所述吸能腔的前腔壁由后向前逐渐向内倾斜，所述吸能腔的前腔壁与横向所呈的第一夹角为0‑10度。本发明所提供前门铰链柱包括吸能腔和加强腔，吸能腔用于变形吸能，可提高碰撞空间的利用率，使得到达加强腔的碰撞能量大幅减少，吸能腔以及加强腔的腔壁的厚度均无需做的过高，有利于减轻重量，并降低成本；吸能腔前腔壁的倾斜角控制，能够保证小偏置碰撞中前腔壁与轮胎有充分的初始接触，以进一步地提高吸能效果。

Description

一种前门铰链柱及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种前门铰链柱及车辆。

背景技术

2017年，中国保险汽车安全指数测试及评价规程正式发布，其中，正面25％偏置碰撞(小偏置碰撞)由于碰撞速度高、刚性壁障、重叠率小等原因，使其成为当下最为严苛的汽车碰撞工况。

传统的前门铰链柱为单腔结构，在小偏置碰撞中其受到轮胎的直接挤压，为保证安全性能，只能通过整体加强前门铰链柱来抵御结构变形的侵入。但是，加强后的前门铰链柱在碰撞中就比较难变形，也就是说，不能够吸能，碰撞空间的利用率较低，还会导致前门铰链柱的过设计状态，进而导致重量以及成本的增加。

因此，如何提供一种前门铰链柱，以提高碰撞空间的利用率，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种前门铰链柱及车辆，其中，该前门铰链柱包括吸能腔和加强腔，吸能腔用于变形吸能，可提高碰撞空间的利用率，使得到达加强腔的碰撞能量大幅减少，吸能腔以及加强腔的腔壁的厚度均无需做的过高，有利于减轻重量，并降低成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种前门铰链柱，由前至后，所述前门铰链柱包括吸能腔和加强腔，所述吸能腔的前腔壁及横向两个腔壁的强度小于所述加强腔的腔壁；安装状态下，所述吸能腔的前腔壁由后向前逐渐向内倾斜，所述吸能腔的前腔壁与横向所呈的第一夹角为0-10度。

本发明所提供前门铰链柱由前至后包括吸能腔和加强腔，且吸能腔的前腔壁及横向的两个腔壁的强度比加强腔的腔壁要小，可用于变形吸能，以提高碰撞空间的利用率，而经过吸能腔对碰撞能量的吸收，到达加强腔的碰撞能量可大幅减少，加强腔的腔壁的强度无需做的过高，即能够满足应用需求。

比较而言，无论是吸能腔的腔壁，还是加强腔的腔壁，其强度都要小于现有技术中单腔型前门铰链柱腔壁的强度，在材料相同的情况下，可以大幅减轻重量，进而降低成本。

在安装状态下，吸能腔的前腔壁可以由后向前逐渐向内倾斜设置，其与横向所呈的第一夹角可以控制在0-10度之间，以保证在小偏置碰撞中吸能腔的前腔壁与轮胎可以具有充分的初始接触，进而可对碰撞能量进行更好的吸收、消除。

可选地，所述吸能腔的前腔壁及横向两个腔壁的强度为300-420MPa，所述加强腔的腔壁的强度为600-950MPa。

可选地，所述吸能腔的前腔壁及横向两个腔壁的厚度小于所述加强腔的腔壁，所述吸能腔的前腔壁及横向两个腔壁的厚度为1.2-1.6mm，所述加强腔的腔壁的厚度为1.4-1.8mm。

可选地，所述吸能腔、所述加强腔的横截面的面积比为0.6-0.8。

可选地，所述加强腔包括后外板和后内板，所述后外板为外凸的折弯板，包括相连接的第一前板部、第一外板部和第一后板部，所述第一前板部为所述吸能腔的后腔壁；安装状态下，所述第一前板部由后向前逐渐向内倾斜，所述第一前板部与横向所呈的第二夹角为30-45度。

可选地，所述吸能腔包括前外板和前内板，所述前外板包括呈夹角设置的第二前板部和第二外板部，所述第二前板部为所述吸能腔的前腔壁，所述前外板、所述前内板以及所述第一前板部围合形成所述吸能腔。

可选地，所述后外板与所述后内板之间、所述前外板与所述后外板之间、所述前外板与所述前内板之间以及所述前内板与所述后外板、所述后内板之间均采用点焊或者缝焊相连。

可选地，所述加强腔的腔壁设置有加强结构。

可选地，所述吸能腔内设有吸能结构。

本发明还提供一种车辆，包括前门铰链柱，所述前门铰链柱为上述前门铰链柱。

由于上述的前门铰链柱已经具备如上的技术效果，那么，具有该前门铰链柱的车辆亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。

附图说明

图1为本发明所提供前门铰链柱的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中前门铰链柱与轮胎、乘员舱的相对位置图；

图3为吸能支架的结构示意图；

图4为本发明所提供前门铰链柱与传统单腔型前门铰链柱在小偏置碰撞中侵入量与时间的关系曲线。

图1-4中的附图标记说明如下：

1吸能腔、11前外板、111第二前板部、112第二外板部、12前内板；

2加强腔、21后外板、211第一前板部、212第一外板部、213第一后板部、22后内板；

3侧围外板；

4前围板；

5轮胎。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本文中，以车辆的运行方向为前后方向，也称为纵向，在前后方向上，靠近车头的方向为前，靠近车尾的方向为后；以车辆底板所在平面为基准面(若车辆位于水平地面上，则该基准面即为水平面)，在基准面内，与前后方向相垂直的方向为横向；垂直于该基准面的方向为上下方向，其中，远离地面的方向为上，靠近地面的方向为下；以车辆的纵轴线为基准线，相对靠近该基准线的方向称之为内，相对远离该基准线的方向称之为外。或者，也可以参照图2中方位与位置关系的描述。

请参考图1-4，图1为本发明所提供前门铰链柱的一种具体实施方式的结构示意图，图2为图1中前门铰链柱与轮胎、乘员舱的相对位置图，图3为吸能支架的结构示意图，图4为本发明所提供前门铰链柱与传统单腔型前门铰链柱在小偏置碰撞中侵入量与时间的关系曲线。

前门铰链柱为小偏置碰撞中与轮胎5直接撞击的部位，其对于碰撞能量的吸收和/或消除能力直接决定着车辆的防撞性能。传统的用于提高前门铰链柱吸收和/或消除碰撞能量的能力的方式有两种：1)通过材料变形来吸收能量；2)通过提高强度来抵御变形侵入，然而，这两种方式存在着矛盾。

如背景技术部分所述，现有的方案都是采用单腔型的前门铰链柱，以通过提高腔壁的厚度来提高强度，进而提升防撞能力，但这无疑就会牺牲碰撞空间的利用率，且还容易导致前门铰链柱的过设计，进而导致重量以及成本的提高。

为此，本发明提供了一种新型的前门铰链柱，如图1、图2所示，该前门铰链柱由前至后包括吸能腔1和加强腔2，吸能腔1的前腔壁及横向两个腔壁的强度要小于加强腔2的腔壁，可用于变形吸能，以提高碰撞空间的利用率，而经过吸能腔1对碰撞能量的吸收，到达加强腔2的碰撞能量可大幅减少，加强腔2的腔壁的强度无需做的过高，即能够满足应用需求。

比较而言，无论是吸能腔1的腔壁，还是加强腔2的腔壁，其强度都要小于现有技术中单腔型前门铰链柱腔壁的强度，在材料相同的情况下，可以大幅减轻重量，进而降低成本。

在安装状态下，吸能腔1的前腔壁可以由后向前逐渐向内倾斜设置，其与横向所呈的第一夹角A可以控制在0-10度之间，以保证在小偏置碰撞中吸能腔1的前腔壁与轮胎5可以具有充分的初始接触，进而可对碰撞能量进行更好的吸收、消除。

需要指出，本发明实施例并不限定上述吸能腔1、加强腔2的数量，二者可以均为一个，也可以其中一者为多个；以吸能腔1为例，当为多个时，各吸能腔1可以沿横向排列，也可以沿前后方向排列，且在各吸能腔1沿前后方向排列时，各吸能腔1的腔壁的强度也可以有所不同，例如，可以由前向后逐渐增加，以逐步提高对碰撞的抵抗能力，当然，各吸能腔1的腔壁的强度也可以相同，具体实施时，本领域技术人员可以根据实际情况、并结合碰撞模拟仿真优化试验而得出各吸能腔1的排布方式以及强度设计。为了方便描述，下文主要是以吸能腔1、加强腔2均只存在一个为例对本发明所提供前门铰链柱的结构进行详细描述。

为达到防撞击的要求，可以将吸能腔1的前腔壁及横向两个腔壁的强度(屈服强度)控制在300-420MPa之间，加强腔2的腔壁的强度可以控制在600-950MPa之间。在碰撞发生时，吸能腔1可以首先与轮胎5或壁障相接触，并由吸能腔1的挤压变形来削弱碰撞能量，在吸能腔1的挤压变形结束后，加强腔2可以提供足够的刚度来阻挡轮胎5或壁障的挤压力，以降低侵入量，进而维持乘员舱的完整性。

吸能腔1、加强腔2可以采用不同的材料，而针对不同的材料，吸能腔1、加强腔2的腔壁的厚度可以不同，在相同材料的情况下，吸能腔1的前腔壁及横向两个腔壁的厚度可以小于加强腔2的腔壁。结合安装空间等限制条件，吸能腔1的前腔壁及横向两个腔壁的厚度可以控制在1.2-1.6mm之间，加强腔2的腔壁的厚度可以控制在1.4-1.8mm之间。

加强腔2的横截面的面积可以大于吸能腔1，以保证加强腔2整体具有相对较大的刚度，具体而言，可将吸能腔1、加强腔2的横截面的面积比控制在0.6-0.8之间。在使用时，前门铰链柱还应当具有足够的高度，以使得吸能腔1在竖直方向上能够覆盖整个轮胎5。

需要说明，上述的关于吸能腔1、加强腔2高度、各腔壁的强度、壁厚以及横截面积比等参数的具体数值(范围值)的描述，仅是本发明实施例的一种示例性描述，其并不能够作为对本发明所提供前门铰链柱的实施范围的限定；在具体实施时，本领域技术人员也可以根据实际情况并结合碰撞仿真优化试验对上述各参数的最优值进行重新定义。

请继续参考图1、图2，加强腔2可以包括后外板21和后内板22，二者可以围合形成加强腔2，其中，后外板21可以为外凸的折弯板，其可以包括相连接的第一前板部211、第一外板部212和第一后板部213，且第一前板部211、第一后板部213均相对第一外板部212向内翻折。后内板22的结构在此不做限定，在设计加工时，可以综合安装空间、内外饰以及电器元件的安装避让等要求对后内板22进行设置，或者，也可以参照附图中所示出的结构进行设置。

在一种实施方式中，上述第一前板部211可以为吸能腔1的后腔壁，以通过第一前板部211来保证吸能腔1的后腔壁具有较高的强度。在另一种实施方式中，吸能腔1也可以设置独立的后腔壁，并通过该后腔壁与加强腔2的外壁面相连，如此，也能够实现加强吸能腔1后腔壁强度的技术效果。比较而言，前一种实施方式的结构更为简单，以加强腔2的第一前板部211作为吸能腔1的后腔壁也更为节省材料。

在安装状态下，第一前板部211可以由后向前逐渐向内倾斜设置，其与横向所呈的第二夹角可以控制在30-45度之间，以平衡吸能腔1的吸能空间大小，并保证碰撞力的有效传递。

吸能腔1可以包括前外板11和前内板12，前外板11可以为折弯板，其包括呈夹角设置的第二前板部111和第二外板部112，该第二前板部111即可以为前述的吸能腔1的前腔壁，前外板11、前内板12以及第一前板部211可以围合形成吸能腔1。前内板12的结构在此不做限定，在设计加工时，可以综合安装空间、内外饰以及电器元件的安装避让等要求对前内板12进行设置，或者，也可以参照附图中所示出的结构进行设置。

在安装时，参照图2，可以将前外板11的前端和前内板12的前端搭接，将前外板11的后端和第一前板部211与第一外板部212的连接处搭接，将后外板21的后端与后内板22的后端搭接，将后外板21的前端、后内板22的前端以及前内板12的后端搭接，然后将各搭接处通过点焊或者缝焊相固定，之后再将该前门铰链柱与侧围外板3以及前围板4等部件相连，以将该前门铰链柱安装于车体内。

进一步地，加强腔2的内壁面还可以设置加强结构，该加强结构可以为各种形式的加强板或者加强筋等，以对加强腔2各腔壁的强度进行增强；吸能腔1内也可以设有吸能结构，该吸能结构可以为吸能支架13，如图3所示，吸能支架13可以呈几字型，其可以安装于吸能腔1的内壁，以增强对碰撞能量的吸收效果。

如图4所示，采用本发明所提供前门铰链柱后，在小偏置碰撞试验中，前门铰链柱处的侵入量可以明显降低，在碰撞时长超过0.09s后，侵入量降低30％左右，可以大幅提高前门铰链柱的碰撞性能。

本发明还提供一种车辆，包括前门铰链柱，该前门铰链柱为上述各实施方式所涉及的前门铰链柱。

由于上述的前门铰链柱已经具备如上的技术效果，那么，具有该前门铰链柱的车辆亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种前门铰链柱，其特征在于，由前至后，所述前门铰链柱包括吸能腔（1）和加强腔（2），所述吸能腔（1）的前腔壁及横向两个腔壁的强度小于所述加强腔（2）的腔壁；

安装状态下，所述吸能腔（1）的前腔壁由后向前逐渐向内倾斜，所述吸能腔（1）的前腔壁与横向所呈的第一夹角（A）为0-10度，所述吸能腔（1）在竖直方向上高于轮胎。

2.根据权利要求1所述前门铰链柱，其特征在于，所述吸能腔（1）的前腔壁及横向两个腔壁的强度为300-420MPa，所述加强腔（2）的腔壁的强度为600-950MPa。

3.根据权利要求2所述前门铰链柱，其特征在于，所述吸能腔（1）的前腔壁及横向两个腔壁的厚度小于所述加强腔（2）的腔壁，所述吸能腔（1）的前腔壁及横向两个腔壁的厚度为1.2-1.6mm，所述加强腔（2）的腔壁的厚度为1.4-1.8mm。

4.根据权利要求1所述前门铰链柱，其特征在于，所述吸能腔（1）、所述加强腔（2）的横截面的面积比为0.6-0.8。

5.根据权利要求1-4中任一项所述前门铰链柱，其特征在于，所述加强腔（2）包括后外板（21）和后内板（22），所述后外板（21）为外凸的折弯板，包括相连接的第一前板部（211）、第一外板部（212）和第一后板部（213），所述第一前板部（211）为所述吸能腔（1）的后腔壁；

安装状态下，所述第一前板部（211）由后向前逐渐向内倾斜，所述第一前板部（211）与横向所呈的第二夹角（B）为30-45度。

6.根据权利要求5所述前门铰链柱，其特征在于，所述吸能腔（1）包括前外板（11）和前内板（12），所述前外板（11）包括呈夹角设置的第二前板部（111）和第二外板部（112），所述第二前板部（111）为所述吸能腔（1）的前腔壁，所述前外板（11）、所述前内板（12）以及所述第一前板部（211）围合形成所述吸能腔（1）。

7.根据权利要求6所述前门铰链柱，其特征在于，所述后外板（21）与所述后内板（22）之间、所述前外板（11）与所述后外板（21）之间、所述前外板（11）与所述前内板（12）之间以及所述前内板（12）与所述后外板（21）、所述后内板（22）之间均采用点焊或者缝焊相连。

8.根据权利要求5所述前门铰链柱，其特征在于，所述加强腔（2）的内壁面设置有加强结构。

9.根据权利要求5所述前门铰链柱，其特征在于，所述吸能腔（1）内设有吸能结构。

10.一种车辆，包括前门铰链柱，其特征在于，所述前门铰链柱为权利要求1-9中任一项所述前门铰链柱。

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