CN113002632A - 一种b柱加强结构及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种B柱加强结构及车辆，包括设于B柱内板和侧围外板之间的B柱加强件，所述B柱加强件的抗拉强度≥1800Mpa，延伸率≥5％；B柱加强件上部与B柱内板合围形成横向容纳腔室，该横向容纳腔室内设有管状加强件，管状加强件外侧壁与横向容纳腔室部分贴合固定连接；所述B柱加强件下端与铝合金门槛边梁固定连接。其能够在不增加重量的情况下，提升乘员舱的侧面碰撞性能，减小侧面碰撞时乘员舱的侵入量。
Description
技术领域
本发明涉及汽车的车身结构，具体涉及B柱加强结构及车辆。
背景技术
碰撞安全性是汽车至关重要的性能，在碰撞过程中特别是侧面碰撞后，需保持乘员舱空间的完整性，汽车B立柱区域不能发生较大折弯或断裂，要保证前、后车门可以正常打开。参见图1和图2，现有B柱加强件7设于侧围外板2和现有B柱内板8之间，现有B柱加强件7下端与现有门槛边梁9固定连接。
现在B柱加强件7常用的材料方案是：B柱上部分的抗拉强度为1500MPa，下部分的抗拉强度为600MPa，即现有B柱加强件7和现有B柱内板8均为上、下分体结构，上、下部的现有B柱加强件7和现有B柱内板8通过激光拼焊或者变强度热处理工艺来满足抗拉强度要求。在应对侧面碰撞时，此种设计的B柱下部强度较低，相对容易发生塑性变形，同时上部能够坚固地支撑，从而让B柱区域整体均匀地向车内侵入，避免局部产生较大侵入，从而降低对乘员的伤害值，但是存在工艺复杂、模具成本相对较高的缺点。现有门槛边梁9常用多个辊压的钢板零件和冲压的加强板焊接而成。零件数量多、重量大、加工工序复杂，且传统辊压零件受工艺所限只能设计成简单型面的开放壳体结构，不能兼顾门槛边梁的强度和吸能要求。
并且随着碰撞试验工况愈发严苛，电动汽车更是如此，车身结构除了保护乘员之外，还需减少电池受到的载荷避免自燃。如何采用更强的材料、更坚固的结构来达到碰撞目标要求，同时重量降低，是大家不断探索的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种B柱加强结构及车辆，其能够在不增加重量的情况下，提升乘员舱的侧面碰撞性能，减小侧面碰撞时乘员舱的侵入量。
本发明所述的B柱加强结构，包括设于B柱内板和侧围外板之间的B柱加强件，所述B柱加强件的抗拉强度≥1800Mpa，延伸率≥5％；B柱加强件上部与B柱内板合围形成横向容纳腔室，该横向容纳腔室内设有管状加强件，管状加强件外侧壁与横向容纳腔室部分贴合固定连接；所述B柱加强件下端与铝合金门槛边梁固定连接。
进一步，所述B柱加强件由22MnB5钢通过热冲压制成，22MnB5钢按重量百分比计包括如下组分：0.28～0.35％的C，0.1～0.5％的Si，1.0～1.8％的Mn，0～0.025％的P，0～0.01％的S，0.001～0.005％的B，全铝含量为0.01～0.06％。
进一步，所述B柱加强件的热冲压工艺参数为：加热温度为930±10℃，淬火冷却速度≥25℃/s。
进一步，所述管状加强件由抗拉强度≥1000Mpa的超高强度马氏体钢辊弯或者高压胀形制成。
进一步，所述B柱加强件呈“I”型，B柱加强件上部与管状加强件随形设计且设有多个与管状加强件焊接固定的条形孔；B柱加强件下部与门槛边梁外侧面接触的搭接面上设有涂胶区，该涂胶区长度与搭接边长度相同，涂胶区宽度≥5mm。
进一步，所述门槛边梁为带有空腔的铝合金型材。
一种车辆，包括车身，所述车身包括上述的B柱加强结构。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果。
1、本发明所述B柱加强件上部与B柱内板合围形成横向容纳腔室中设有管状加强件，管状加强件外侧壁与横向容纳腔室部分贴合固定连接，进而B柱内板、B柱加强件和管状加强件构成了多腔体结构，为乘员舱的侧面提供足够的支撑，提升了B柱上端的结构强度，使得B柱上端支撑结构坚固可靠，减小了侧面碰撞时乘员舱的侵入量。并且通过限定B柱加强件的抗拉强度≥1800Mpa、延伸率≥5％，配合多腔体结构设计，在不增加重量的前提下，提升了乘员舱的侧面碰撞性能。
2、本发明在常规22MnB5材料的基础上略微提升C和Mn元素的含量，匹配22MnB5的热冲压工艺参数，能够在不增加工艺成本的条件下，将材料的抗拉强度提升到1800MPa以上，同时保持焊接性能基本不变。
3、本发明通过多种材料的配合使用，有效提升了乘员舱的侧面碰撞性能，位于B柱上部的管状加强件由抗拉强度≥1000Mpa的超高强度马氏体钢辊弯或者高压胀形制成，匹配管状结构设计，减小了腔体体积，改善了车门的头部通过性或者降低车身高度，位于B柱中部的B柱加强件的抗拉强度≥1800Mpa、延伸率≥5％，在保证结构性能的前提下具有更大的弹性变形量，对侧面碰撞工况的乘员舱起到了更佳的保护效果。位于B柱下部的门槛边梁采用带有空腔的铝合金型材，能够兼顾强度和吸能要求，同时减重能够达30％以上。
附图说明
图1是现有B柱的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是本发明所述B柱加强件与管状加强件的连接示意图；
图5是图3的B-B剖视图；
图6是图3的C-C剖视图。
图中，1—B柱加强件，11—条形孔，12—过孔，13—第一焊点，14—第二焊点，15—第三焊点，2—侧围外板，3—B柱内板，31—第四焊点，4—管状加强件，5—门槛边梁，6—安装件，7—现有B柱加强件，8—现有B柱内板，9—现有门槛边梁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
参见图3至图6，所示的B柱加强结构，包括设于B柱内板3和侧围外板2之间的B柱加强件1，所述B柱加强件1的抗拉强度≥1800Mpa，延伸率≥5％。B柱加强件1上部与B柱内板3合围形成横向容纳腔室，该横向容纳腔室内设有管状加强件4，管状加强件4外侧壁与横向容纳腔室部分贴合焊接固定。所述B柱加强件1下端与铝合金门槛边梁5通过安装件固定连接。
所述B柱加强件1呈“I”型，B柱加强件1上部与管状加强件4随形设计且设有三个与管状加强件4焊接固定的条形孔11；B柱加强件1下部与门槛边梁5外侧面接触的搭接面上设有涂胶区，该涂胶区长度与搭接边长度相同，涂胶区宽度≥5mm。
所述门槛边梁5为带有空腔的铝合金型材，能够兼顾强度和吸能要求，同时在保证结构性能满足要求的前提下，减重能够达30％以上，满足了车身轻量化需求。所述B柱加强件1下部设有三个容安装件穿过的过孔12。
所述B柱加强件1由22MnB5钢通过热冲压制成，经测定，22MnB5钢按重量百分比计包括如下组分：0.32％的C，0.26％的Si，1.76％的Mn，0～0.0071％的P，0～0.0019％的S，0.005％的B，全铝含量为0.051％。所述B柱加强件1的热冲压工艺参数为：加热温度为930±10℃，淬火冷却速度≥25℃/s。
热冲压后对材料进行金相检测和力学性能测试，金相组织中马氏体含量≥95％，单侧脱碳层深度≤50μm。力学性能测试结果参见表1。
表1B柱加强件的力学性能测试数据
| 取样位置 | 屈服强度Rp/MPa | 抗拉强度Rm/MPa | 断后伸长率A/％ |
| 1 | 1327.54 | 1946.07 | 6.92 |
| 2 | 1326.52 | 1940.87 | 6.78 |
| 3 | 1274.09 | 1854.08 | 7.64 |
| 4 | 1416.07 | 2018.59 | 6.26 |
| 5 | 1332.69 | 2011.89 | 6.98 |
| 6 | 1321.12 | 1962.32 | 6.16 |
在常规22MnB5材料的基础上略微提升C和Mn元素的含量，匹配22MnB5的热冲压工艺参数，能够在不增加工艺成本的条件下，将材料的抗拉强度提升到1800MPa以上，同时保持焊接性能基本不变。
所述管状加强件4由抗拉强度≥1000Mpa的超高强度马氏体钢辊弯或者高压胀形制成，匹配管状结构设计，减小了腔体体积，改善了车门的头部通过性或者降低车身高度。
装配时，通过在条形孔11处进行气体保护焊来连接B柱加强件1和管状加强件4，即B柱加强件1和管状加强件4通过第一焊点13固定连接，侧围外板2、B柱加强件1和B柱内板3上部通过第二焊点14固定连接，B柱加强件1靠近横向容纳腔室下侧位置与B柱内板3通过第三焊点固定连接，B柱内板3外侧与管状加强件4通过第四焊点31固定连接。由于管状加强件采用超高强度钢辊弯或者高压胀形而成，其精度控制比较困难，面轮廓度常常＞±0.7mm，而气体保护焊可焊接的间隙一般可达到1.5mm，因此选用气体保护焊来连接B柱加强件1、侧围外板2、B柱内板3和管状加强件4。
参见图6，在B柱加强件1的涂胶区涂覆结构胶，选用FDS铆钉作为安装件6，将FDS铆钉依次穿过侧围外板2、B柱加强件1上的过孔12与门槛边梁5进行连接，结构胶起到了防止钢铝异种金属连接腐蚀、增强连接可靠性的作用。或者在铝合金型材的门槛边梁上装配压铆螺母，采用螺栓依次穿过侧围外板2、B柱加强件1上的过孔12与门槛边梁5上的压铆螺母螺纹连接，压铆螺母带有涂层。
一种车辆，包括车身，所述车身包括上述的B柱加强结构。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种B柱加强结构，包括设于B柱内板(3)和侧围外板(2)之间的B柱加强件(1)，其特征在于：所述B柱加强件(1)的抗拉强度≥1800Mpa，延伸率≥5％；
B柱加强件(1)上部与B柱内板(3)合围形成横向容纳腔室，该横向容纳腔室内设有管状加强件(4)，管状加强件(4)外侧壁与横向容纳腔室部分贴合固定连接；所述B柱加强件(1)下端与铝合金门槛边梁(5)固定连接。
2.根据权利要求1所述的B柱加强结构，其特征在于：所述B柱加强件(1)由22MnB5钢通过热冲压制成，22MnB5钢按重量百分比计包括如下组分：0.28～0.35％的C，0.1～0.5％的Si，1.0～1.8％的Mn，0～0.025％的P，0～0.01％的S，0.001～0.005％的B，全铝含量为0.01～0.06％。
3.根据权利要求2所述的B柱加强结构，其特征在于，所述B柱加强件(1)的热冲压工艺参数为：加热温度为930±10℃，淬火冷却速度≥25℃/s。
4.根据权利要求1或2所述的B柱加强结构，其特征在于：所述管状加强件(4)由抗拉强度≥1000Mpa的超高强度马氏体钢辊弯或者高压胀形制成。
5.根据权利要求1或2所述的B柱加强结构，其特征在于：所述B柱加强件(1)呈“I”型，B柱加强件(1)上部横向与管状加强件随形设计且设有多个与管状加强件(4)焊接固定的条形孔(11)；
B柱加强件(1)下部与门槛边梁(5)外侧面接触的搭接面上设有涂胶区，该涂胶区长度与搭接边长度相同，涂胶区宽度≥5mm。
6.根据权利要求1或2所述的B柱加强结构，其特征在于：所述门槛边梁(5)为带有空腔的铝合金型材。
7.一种车辆，包括车身，其特征在于：所述车身包括权利要求1～6任一项所述的B柱加强结构。
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