CN114524023A - 一种车身结构及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车身结构，用于汽车，包括B柱总成、门槛总成、上边梁总成和与所述上边梁总成连接、与所述B柱总成位置对应的顶盖中横梁，所述B柱总成包括连接所述上边梁总成和所述门槛总成的B柱加强板，所述B柱加强板包括位于上部的硬区、位于下部的软区和所述硬区与所述软区之间的过渡区，所述B柱总成、上边梁总成、顶盖中横梁形成环形受力结构。本发明还公开一种汽车，包括底盘和如上所述的车身结构。本发明公开的车身结构通过使B柱加强板结构强度服从上高下低的分布形式，在受到侧面碰撞时，下部变形量比上部大，即以B柱加强板上端与上边梁总成连接处为圆心,B柱加强板下端向内绕转变形的钟摆式变形模式，提高车内驾乘人员安全性。
Description
技术领域
本发明涉及车身结构技术领域，尤其涉及一种车身结构及汽车。
背景技术
汽车B柱总成是汽车顶盖和地板之间支撑结构的重要组成部分，同时是安装后门的重要支撑结构。汽车侧面碰撞中，B柱和前后门是主要的被撞击区域，B柱的强度和受冲击后的吸能变形情况决定了车内驾乘人员受伤害的程度。
常规的B柱总成包括B柱内板、B柱加强板和B柱补板，现有技术往往采用增加钢板厚度和使用高强钢和热成型钢以及增加B柱补板的方法提高B柱强度。但是增加钢板厚度和B柱补板的数量会提高车辆成本与重量，与现有汽车轻量化趋势不符。而采用热成型钢又需要增加多套热成型模具，同样提高成本。并且强度高的热成型钢组织成分以马氏体为主，易出现焊接冷裂纹、焊接接头脆化等缺陷，在高速碰撞过程中，容易引起焊点开裂，使得B柱断裂侵入驾驶舱造成驾乘人员损伤。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在受到侧碰时车内驾乘人员安全性好的车身结构。
本发明提供一种车身结构，用于汽车，包括B柱总成、门槛总成、上边梁总成和与所述上边梁总成连接、与所述B柱总成位置对应的顶盖中横梁，所述B柱总成包括连接所述上边梁总成和所述门槛总成的B柱加强板，所述B柱加强板包括位于上部的硬区、位于下部的软区和所述硬区与所述软区之间的过渡区，所述B柱总成、上边梁总成、顶盖中横梁形成环形受力结构。
进一步地，所述硬区组织为马氏体，所述硬区屈服强度大于等于950MPa、抗拉强度大于等于1350MPa；所述软区组织为铁素体和珠光体，所述软区屈服强度在350-550MPa之间、抗拉强度在550-650MPa之间。
进一步地，所述门槛总成包括与所述B柱加强板连接的门槛外板和位于所述门槛外板内侧用以支撑所述门槛外板的门槛隔板。
进一步地，所述软区高度低于汽车设计H点。
进一步地，还包括前门防撞梁，所述前门防撞梁靠近B柱总成一侧设有高度高于所述软区的支撑部。
进一步地，所述B柱总成还包括位于所述B柱加强板内侧与所述B柱加强板一体冲压热处理成型的B柱补板。
进一步地，所述B柱补板位于所述B柱加强板硬区内侧。
进一步地，所述上边梁总成包括与所述B柱加强板连接的上边梁外板和与所述顶盖中横梁连接的顶盖连接板。
进一步地，所述顶盖中横梁位置与所述B柱加强板对应用以使所述顶盖中横梁与所述B柱总成形成环形受力结构。
进一步地，所述顶盖连接板横截面为用以增大抗变形能力的W形。
本发明还提供一种汽车，包括底盘和如上所述的车身结构，所述车身结构布置在所述底盘上。
本发明提供的车身结构及汽车有如下有益效果：
1、B柱加强板结构强度服从上高下低的分布形式，在受到侧面碰撞时，下部变形量比上部大，即以B柱加强板上端与上边梁总成连接处为圆心,B柱加强板下端向内绕转变形的钟摆式变形模式，降低车内驾乘人员上半身所受伤害，提高车内驾乘人员安全性；
2、左右B柱总成与上边梁总成、顶盖中横梁形成环形受力结构，提高在受到撞击时，B柱总成上部的稳定性，有利于B柱加强板11下端向内绕转变形的钟摆式变形模式的实现；
3、B柱加强板软区组织为铁素体和珠光体，焊接性能好，不容易出现焊接裂纹；
4、门槛外板内侧增加门槛隔板，提高门槛总成在撞击过程中的抗翻转能力，避免B柱总成下部变形过大侵入驾驶舱伤害到驾乘人员；
5、前门防撞梁支撑部高度大于B柱加强板软区，使得汽车在受到侧面碰撞时，车门所受的冲击力能通过前门防撞梁传递到B柱加强板硬区，提高车门的强度，避免车门侵入驾驶舱内损害驾乘人员；
6、B柱加强板、B柱补板采用一体冲压热处理成型，只需要一套热处理模具，且产品一致性更好，先焊接再热处理避免了马氏体组织间焊接容易出现的焊接冷裂纹、焊接接头脆化等缺陷，焊点质量更优；
7、将B柱补板布置在B柱加强板硬区内侧，用以加强B柱总成上部的强度，降低车内驾乘人员上半身所受伤害；
8、顶盖连接板横截面为W形，提高抗变形能力。
附图说明
图1为本发明实施例车身结构中B柱总成的结构示意图；
图2为图1所述B柱总成隐藏B柱内板后的结构示意图；
图3为图1所述B柱总成中B柱加强板的结构示意图；
图4为图1所述车身结构中门槛总成的结构示意图；
图5为图1所述车身结构另一个视角的结构示意图；
图6为图5所述车身结构的局部放大示意图；
图7为图6所述车身结构中上边梁总成的结构示意图；
图8为图1所述车身结构另一个视角隐藏顶盖总成和前门外板后的的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参考图1至图8，本发明实施例一种车身结构，用于汽车，包括B柱总成10、门槛总成20、上边梁总成30、顶盖总成40、前门总成50。请参考图1至图2，B柱总成10包括B柱加强板11、B柱补板12和B柱内板13，B柱补板12、B柱内板13均位于B柱加强板11内侧，B柱补板12位于B柱加强板11和B柱内板13之间。
请参考图3，B柱加强板11包括位于上部的硬区111、位于下部的软区112和硬区111与软区112之间的过渡区113，同时B柱加强板11上部设有与上边梁总成30连接的上端部114，B柱加强板11下部设有与门槛总成20连接的下端部115。硬区111组织为马氏体，屈服强度大于等于950MPa、抗拉强度大于等于1350MPa。软区112组织为铁素体和珠光体，屈服强度在350-550MPa之间、抗拉强度在550-650MPa之间。过渡区113组织在软区112组织的基础上会夹杂一点马氏体，力学性能介于软区112与硬区111之间，可以防止性能突变导致的钣金撕裂问题。
软区112长度约为整个B柱加强板11长度的五分之一，同时软区112高度低于汽车设计H点(Hip point，指二维或三维人体模型样板中人体躯干与大腿的连接点，即胯点，在人体模板中为髋关节，它表示驾驶员入座后髋关节的中点在车辆中的位置)。B柱加强板11结构强度服从上高下低的分布形式，在受到侧面碰撞时，下部软区112变形量比上部硬区111大，即以B柱加强板11上端与上边梁总成30连接处为圆心,B柱加强板11下端向内绕转变形的钟摆式变形模式，降低车内驾乘人员上半身所受伤害，提高车内驾乘人员安全性。软区112组织为铁素体和珠光体，焊接性能好，不容易出现焊接裂纹，在碰撞中，不容易焊点脱落。在其他实施例中，软区112的具体长度可根据车型及车辆尺寸决定。
在B柱总成10的实际制造过程中，包括如下步骤，步骤S1为使用剪板机或切割机等设备分别裁切出B柱加强板11、B柱补板12和B柱内板13的平面板。步骤S2为使用点焊枪或激光焊机等设备将B柱加强板11、B柱补板12的平面板焊接为一体。步骤S3为将步骤S2中焊接好的平面板放入冲压热处理一体模具中通过热成型软区工艺一体成型得到B柱分总成。步骤S4为将步骤S1中裁切出的B柱内板13的平面板放入冲压机中冲压成型。步骤S5为将步骤S3中的B柱分总成与步骤S4中的B柱内板13焊接为B柱总成10。
其中，步骤S3中的冲压热处理一体模具在B柱加强板软区112位置设有电阻丝，外部连通电加热系统。步骤S3分为S31至S33，S31为将B柱加强板11和B柱补板12整体加热至900℃-960℃，使B柱加强板11和B柱补板12组织完全奥氏体化。步骤S32为将B柱加强板11和B柱补板12快速冷却以形成淬火马氏组织。步骤S33为当温度降低至500℃时通过电阻丝减缓B柱加强板软区112的降温速度，直至B柱加强板软区112的组织转化为铁素体与珠光体。
B柱补板12位于B柱加强板硬区111内侧，用以增强B柱加强板11上部的强度，且B柱加强板11与B柱补板12一体冲压热处理成型，只需要一套热处理模具，且产品一致性更好，先焊接再热处理避免了马氏体组织间焊接容易出现的焊接冷裂纹、焊接接头脆化等缺陷，焊点质量更优。
请参考图4，门槛总成20包括门槛外板21和与门槛外板21连接的门槛隔板22，门槛外板21与B柱加强板下端部115连接。门槛外板21经过冲压形成向外凸出的凸出部211，门槛隔板22的形状与凸出部211内侧槽的形状相匹配，多个门槛隔板22位于凸出部211内侧槽内用以支撑门槛外板21。门槛外板21内侧增加门槛隔板22，提高门槛总成20在撞击过程中的抗翻转能力，避免B柱总成10下部变形过大侵入驾驶舱伤害到驾乘人员。在其他实施例中，门槛隔板22的数量可以根据实际情况增减。
请参考图5至图7，上边梁总成30包括上边梁外板31和与上边梁外板31连接的顶盖连接板32，顶盖总成40包括顶盖中横梁41和顶盖外板(未画出)。上边梁外板31与B柱加强板上端部114连接，顶盖连接板32与顶盖中横梁41连接。B柱加强板11位置与顶盖中横梁41相对应，左右B柱总成10与上边梁总成30、顶盖中横梁41形成环形受力结构，在汽车受到侧面碰撞时，B柱总成10所受到的力可以传递到上边梁总成30与顶盖中横梁41，提高B柱总成10上部的稳定性，有利于B柱加强板11下端向内绕转变形的钟摆式变形模式的实现。顶盖连接板32与顶盖中横梁41横截面一致，且均为W形用以增大抗变形能力，且顶盖连接板32与顶盖中横梁41之间腔体相连通，冲击力能更好的传递。
请参考图8，前门总成50包括前门外板(未画出)和前门防撞梁51，前门防撞梁51靠近B柱总成10一侧设有支撑部511，支撑部511高度高于B柱加强板软区112。使得汽车在受到侧面碰撞时，车门所受的冲击力能通过前门防撞梁51传递到B柱加强板硬区111，提高车门的强度，避免车门侵入驾驶舱内损害驾乘人员。
本实施例还提供一种汽车，包括底盘(未画出)和如上所述的车身结构，车身结构布置在底盘上。
本实施例提供的车身结构及汽车有如下有益效果：
1、B柱加强板11结构强度服从上高下低的分布形式，在受到侧面碰撞时，下部变形量比上部大，即以B柱加强板10上端与上边梁总成30连接处为圆心,B柱加强板11下端向内绕转变形的钟摆式变形模式，降低车内驾乘人员上半身所受伤害，提高车内驾乘人员安全性；
2、左右B柱总成10与上边梁总成30、顶盖中横梁41形成环形受力结构，提高在受到撞击时，B柱总成10上部的稳定性，有利于B柱加强板11下端向内绕转变形的钟摆式变形模式的实现；
3、B柱加强板软区112组织为铁素体和珠光体，焊接性能好，不容易出现焊接裂纹；
4、门槛外板21内侧增加门槛隔板22，提高门槛总成20在撞击过程中的抗翻转能力，避免B柱总成10下部变形过大侵入驾驶舱伤害到驾乘人员；
5、前门防撞梁支撑部511高度大于B柱加强板软区112，使得汽车在受到侧面碰撞时，车门所受的冲击力能通过前门防撞梁51传递到B柱加强板硬区111，提高车门的强度，避免车门侵入驾驶舱内损害驾乘人员；
6、B柱加强板11、B柱补板12采用一体冲压热处理成型，只需要一套热处理模具，且产品一致性更好，先焊接再热处理避免了马氏体组织间焊接容易出现的焊接冷裂纹、焊接接头脆化等缺陷，焊点质量更优；
7、将B柱补板12布置在B柱加强板硬区111内侧，用以加强B柱总成10上部的强度，降低车内驾乘人员上半身所受伤害；
8、顶盖连接板32横截面为W形，提高抗变形能力。
在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。
在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种车身结构，用于汽车，其特征在于，包括B柱总成(10)、门槛总成(20)、上边梁总成(30)和与所述上边梁总成(30)连接、与所述B柱总成(10)位置对应的顶盖中横梁(41)，所述B柱总成(10)包括连接所述上边梁总成(30)和所述门槛总成(20)的B柱加强板(11)，所述B柱加强板(11)包括位于上部的硬区(111)、位于下部的软区(112)和所述硬区(111)与所述软区(112)之间的过渡区(113)，所述B柱总成(10)、上边梁总成(30)、顶盖中横梁(41)形成环形受力结构。
2.如权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述硬区(111)组织为马氏体，所述硬区(111)屈服强度大于等于950MPa、抗拉强度大于等于1350MPa；所述软区(112)组织为铁素体和珠光体，所述软区(112)屈服强度在350-550MPa之间、抗拉强度在550-650MPa之间。
3.如权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述门槛总成(20)包括与所述B柱加强板(11)连接的门槛外板(21)和位于所述门槛外板(21)内侧用以支撑所述门槛外板(21)的门槛隔板(22)。
4.如权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述软区(112)高度低于汽车设计H点。
5.如权利要求4所述的车身结构，其特征在于，还包括前门防撞梁(51)，所述前门防撞梁(51)靠近B柱总成(10)一侧设有高度高于所述软区(112)的支撑部(511)。
6.如权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述B柱总成(10)还包括位于所述B柱加强板(11)内侧与所述B柱加强板(11)一体冲压热处理成型的B柱补板(12)。
7.如权利要求6所述的车身结构，其特征在于，所述B柱补板(12)位于所述B柱加强板(11)硬区(111)内侧。
8.如权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述上边梁总成(30)包括与所述B柱加强板(11)连接的上边梁外板(31)和与所述顶盖中横梁(41)连接的顶盖连接板(32)。
9.如权利要求8所述的车身结构，其特征在于，所述顶盖连接板(32)横截面为用以增大抗变形能力的W形。
10.一种汽车，其特征在于，包括底盘和如权利要求1至9任一所述的车身结构，所述车身结构布置在所述底盘上。
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