CN116279829A - 一种a柱加强件总成、车辆及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种A柱加强件总成、车辆及制备工艺。A柱加强件总成包括第一A柱加强件，还包括设在第一A柱加强件的腔体内的第二A柱加强件，所述第二A柱加强件的腔体内设有A柱上铰链安装加强件、A柱下铰链安装加强件和吸能部件，所述吸能部件采用泡沫铝制成。本发明还提供一种车辆，包括所述的A柱加强件总成。本发明解决了传统A柱加强件总成存在25%偏置碰撞吸能有限的问题，还解决了传统A柱加强件总成存在强度和轻量化要求不能同时满足的问题。

Description

一种A柱加强件总成、车辆及制备工艺

技术领域

本发明涉及汽车车身技术领域，具体涉及一种A柱加强件总成、车辆及制备工艺。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对汽车的经济性、美观性、油耗、安全性等方面的要求也越来越高。其中，对汽车的安全性的要求已经成为最重要且最基本的需求。而在车辆碰撞安全中，中保研所要求25%偏置碰最为严苛。由于25%偏置碰在碰撞过程中避开了机舱纵梁，碰撞能量会大部分传递至A柱区域，造成A柱区域的能量集中。因此，对A柱区域的强度和韧性要求较高。

如图1和图2所示，传统的A柱加强件总成包括A柱加强件1，A柱上铰链安装加强结构2、A柱内部支撑板3、A柱支撑支架4和A柱下铰链安装加强结构5。为了应对要求较高的25%偏置碰，基本从材料、料厚、工艺、腔体尺寸、内部结构进行优化来增强A柱加强件的强度和韧性。比如，材料方面，采用B1500HS热成型材料代替高强度钢制成A柱加强件1；料厚方面，A柱加强件1的料厚由之前的1.0mm~1.2mm改为1.4mm~1.5mm；成型工艺方面，A柱加强件1由之前的冷冲压成型改为热成型，通过材料相变来增强A柱的强度；腔体尺寸方面，尽量加大A柱的腔体尺寸尤其是整车X向尺寸来增加其强度和吸能性；内部结构方面，A柱上铰链安装加强结构2、A柱内部支撑板3、A柱支撑支架4、A柱下铰链安装加强结构5均采用冷冲压成型来进一步增强A柱区域的强度以及增加A柱区域的韧性。其中，A柱上铰链安装加强结构2和A柱下铰链安装加强结构5以及A柱支撑支架4基本使用1.4mm~1.5mm厚度的B340/590DP材料，A柱内部支撑板3使用1.5~1.8mm厚度的B340/590DP甚至B420/780DP高强钢材料。

上述传统结构的A柱加强件总成，为了应对25%偏置碰，主要还是以增加强度为主，在发生25%偏置碰撞过程中，虽然可以减小乘员舱的变形，但由于吸能性不足，随之而来的就是碰撞能量会传递给乘员，造成人体的加速度较大，容易造成人体部位的损伤，虽然冷冲压钣金也会吸收一部分能量，但由于断裂延伸率不高，吸收的能量非常有限。

此外，在整车布置设计中，受限于空间尺寸要求，A柱的腔体尺寸不可能一味的增大A柱腔体X向尺寸来适应强度和韧性要求，只能通过增加料厚以及焊接内部加强件来增强其强度和韧性要求，如此，又会造成重量增加，不利于车身轻量化。同时，在内部加强件焊接过程中，由于内部加强件（包括A柱上铰链安装加强结构2、A柱内部支撑板3、A柱支撑支架4、A柱下铰链安装加强结构5）多采用高强钢材料，本身存在较大程度的回弹，而A柱加强件1由于采用热成型工艺，回弹较小，故内部加强件和A柱加强件1本体搭接焊后，会造成A柱加强件总成存在一定程度的匹配变形，从而增加调整匹配时间，不利于尺寸精度的提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种A柱加强件总成、车辆及制备工艺，以解决传统A柱加强件总成存在25%偏置碰撞吸能有限的问题，还可以解决传统A柱加强件总成存在强度和轻量化要求不能同时满足，以及焊接后易存在匹配变形的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种A柱加强件总成，包括第一A柱加强件，还包括设在第一A柱加强件的腔体内的第二A柱加强件，所述第二A柱加强件的腔体内设有A柱上铰链安装加强件、A柱下铰链安装加强件和吸能部件；所述第一A柱加强件和第二A柱加强件采用热成型补丁板制成；所述吸能部件采用泡沫铝制成。

根据上述技术手段，通过在第一A柱加强件的腔体内设置第二A柱加强件，在第二A柱加强件的腔体内设置吸能部件，并采用采用热成型补丁板制成第一A柱加强件和第二A柱加强件，有效保证了A柱加强件总成的结构强度，同时采用泡沫铝制成吸能部件，既保证了A柱加强件总成具有较好的碰撞吸能能力，还满足了汽车轻量化的要求，且具有结构简单的优点。

优选的，所述第二A柱加强件的腔体内还设有限位器安装加强件。

优选的，所述A柱上铰链安装加强件、A柱下铰链安装加强件和限位器安装加强件采用冷轧钢板制成。

通过采用冷轧钢板制成A柱上铰链安装加强件、A柱下铰链安装加强件和限位器安装加强件，有效保证了A柱加强件总成各安装点的刚度要求。

优选的，所述第一A柱加强件和第二A柱加强件的腔体整体类似U型构造，所述第一A柱加强件和第二A柱加强件采用焊接固定。

优选的，所述A柱上铰链安装加强件设在所述第二A柱加强件靠近上端的腔体底部，所述A柱下铰链安装加强件设在所述第二A柱加强件靠近下端的腔体底部。

优选的，所述吸能部件至少包括四个，且沿所述第二A柱加强件的腔体的长度方向均匀布置。

优选的，所述吸能部件的两侧通过钣金支架与所述第二A柱加强件的腔体的两侧壁相连。

优选的，所述吸能部件与所述钣金支架通过结构胶粘接固定，所述钣金支架与所述第二A柱加强件采用焊接固定。

本发明还提供一种车辆，包括本发明所述的A柱加强件总成。

本发明还提供一种如本发明所述的A柱加强件总成的制备工艺，包括以下步骤：

S1、通过点焊连接工艺将热成型补丁板坯料制成双层的第一A柱加强件和第二A柱加强件坯料，然后采用一体式热成型补丁板工艺将第一A柱加强件和第二A柱加强件坯料进行热成型、激光切割和抛丸处理，获得第一A柱加强件和第二A柱加强件；

S2、通过冷冲压成型工艺将冷轧钢板制成A柱上铰链安装加强件、A柱下铰链安装加强件和限位器安装加强件，然后将A柱上铰链安装加强件、A柱下铰链安装加强件和限位器安装加强件焊接在第二A柱加强件的腔体内；

S3、将泡沫铝制成吸能部件，并在吸能部件的端部通过结构胶连接钣金支架，然后将钣金支架焊接在所述第二A柱加强件的腔体的两侧壁上。

本发明的有益效果：

本发明的A柱加强件总成，通过在第一A柱加强件的腔体内设置第二A柱加强件，在第二A柱加强件的腔体内设置吸能部件，并采用采用热成型补丁板制成第一A柱加强件和第二A柱加强件，同时采用泡沫铝制成吸能部件，有效保证了A柱加强件总成的结构强度，使得该加强件在满足结构强度的同时，也具备很好的能量吸收能力，刚柔并济，实现了车身最大限度保护乘员的安全，优化了碰撞变形模式，同时还满足了汽车轻量化的要求，且具有结构简单的优点。解决了传统A柱加强件总成存在5%偏置碰撞吸能有限的问题，以及强度和轻量化要求不能同时满足的问题，在汽车零部件技术领域，具有推广应用价值。

附图说明

图1为传统的A柱加强件总成的结构示意图；

图2为传统的A柱加强件总成的爆炸图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为本发明的爆炸图；

其中，1-A柱加强件；2-A柱上铰链安装加强结构；3-A柱内部支撑板；4-A柱支撑支架；5-A柱下铰链安装加强结构；

6-第一A柱加强件；7-第二A柱加强件；8-A柱上铰链安装加强件；9-A柱下铰链安装加强件；10-吸能部件；11-限位器安装加强件；12-钣金支架。

具体实施方式

以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

如图3和图4所示，一种A柱加强件总成，包括第一A柱加强件6，还包括设在第一A柱加强件6的腔体内的第二A柱加强件7，第二A柱加强件7的腔体内设有A柱上铰链安装加强件8、A柱下铰链安装加强件9和吸能部件10，采用热成型补丁板制成第一A柱加强件6和第二A柱加强件7，采用泡沫铝制成吸能部件10。

通过在第一A柱加强件的腔体内设置第二A柱加强件，同时在第二A柱加强件的腔体内设置吸能部件，并采用采用热成型补丁板制成第一A柱加强件和第二A柱加强件，有效保证了A柱加强件总成的结构强度，同时采用泡沫铝制成吸能部件，既保证了A柱加强件总成具有较好的碰撞吸能能力，还满足了汽车轻量化的要求。

为了保证A柱加强件总成的结构强度，本实施例中采用双层热成型补丁板制成第一A柱加强件6和第二A柱加强件7。

其中，由于在第二A柱加强件的腔体内设置了泡沫铝制成的吸能部件，能很好的吸收能量，经过25%偏置碰撞试验得知，该吸能部件能大大吸收碰撞能量，最大限度减小人体所吸收的能量，从而减小人体伤害值。因此，可采用热成型补丁板制成第一A柱加强件6和第二A柱加强件7，代替传统使用纯钣金件造成的强度过高导致的碰撞脆性断裂问题。由于第一A柱加强件6和第二A柱加强件7均采用热成型补丁板制成，因此，两者可共用一副模具，从而减小了工装开发数量，提高了生产效率。且热成型的补丁板材料，同样的强度下可比冷成型加强件料厚要薄，重量要轻，从而进一步实现了车身轻量化。

此外，由于该A柱加强件内部的泡沫铝吸能部件吸能了大量的碰撞能量，相对于传统的A柱加强件总成需要较大的车身X向尺寸来弥补溃缩吸收能量不足的问题而言，该该A柱加强件结构不需要较大的车身X向尺寸即可满足碰撞能量吸收问题，可节约开发过程中X向布置问题，从而进一步方便了总布置和满足了造型需求。同时，相对于传统A柱加强件总成（图1和图2）内部需要厚度较厚的冷冲压结构件（包括A柱上铰链安装加强结构2、A柱内部支撑板3、A柱支撑支架4、A柱下铰链安装加强结构5）来吸能的结构，本实施例中的A柱加强件的泡沫铝吸能部件质量更轻，有利于实现车身轻量化。

第二A柱加强件7的腔体内还设有限位器安装加强件11，为了保证A柱加强件总成上各安装点的刚度要求，采用冷轧钢板制成A柱上铰链安装加强件8、A柱下铰链安装加强件9和限位器安装加强件11。同时，因传统的A柱加强件总成的安装加强结构采用高强钢材料，存在较大程度的回弹，而A柱加强件1由于采用热成型工艺，回弹较小，使得内部安装加强结构和A柱加强件1搭接焊后，会造成A柱加强件总成存在一定程度的匹配变形，从而增加调整匹配时间，不利于尺寸精度的提升。因此，本实施例中采用冷轧钢板制成A柱上铰链安装加强件8、A柱下铰链安装加强件9和限位器安装加强件11，能大大降低成型回弹问题，减少匹配调整时间，以及减少了零件精度提升整改时间。

本实施例中，A柱上铰链安装加强件8、A柱下铰链安装加强件9和限位器安装加强件11均采用1.0mm厚度的DC01牌号钢种的材料制成，以保证安装点的刚度需求。

为了提高A柱加强件总成的整体碰撞吸能，将第一A柱加强件6和第二A柱加强件7的腔体整体设成类似U型构造，第一A柱加强件6和第二A柱加强件7采用焊接固定。

其中，因第二A柱加强件7靠近上端的腔体底部用于安装上铰链，第二A柱加强件7靠近下端的腔体底部用于安装下铰链，因此，将A柱上铰链安装加强件8设在第二A柱加强件7靠近上端的腔体底部，将A柱下铰链安装加强件9设在所述第二A柱加强件7靠近下端的腔体底部，以提高上铰链和下铰链安装部位的强度。

吸能部件10包括四个，一个设置在靠近A柱上铰链安装的部位，一个设置在靠近A柱下铰链安装的部位，另外两个设置在A柱上铰链和下铰链安装的部位之间，且四个吸能部件10呈均匀分布，以保证A柱加强件总成的整体碰撞吸能性能。

吸能部件10的两侧通过钣金支架12与第二A柱加强件7的腔体的两侧壁相连。

吸能部件10与钣金支架12通过结构胶粘接固定，钣金支架12与第二A柱加强件7采用焊接固定。

本实施例中还提供了一种车辆，包括本实施例中的A柱加强件总成。

实施例2

一种如实施例1中的A柱加强件总成的制备工艺，包括以下步骤：

S1、通过落料模具将热成型补丁板坯料落料成第一A柱加强件6和第二A柱加强件7坯料；其中，第一A柱加强件6采用厚度为1.2mm的B1500HS热成型材料落料，第二A柱加强件7采用厚度为1.0mm的B1500HS热成型材料落料，B1500HS表示热成型用钢在热处理前的性能指标；

S2、通过点焊连接工艺将热成型补丁板坯料制成双层的第一A柱加强件6和第二A柱加强件7坯料，然后采用一体式热成型补丁板工艺将第一A柱加强件6和第二A柱加强件7坯料进行热成型、激光切割和抛丸处理，获得第一A柱加强件6和第二A柱加强件7；

S3、选用厚度为1.0mm的DC01冷轧钢板，通过冷冲压成型工艺制成A柱上铰链安装加强件8、A柱下铰链安装加强件9和限位器安装加强件11，然后将A柱上铰链安装加强件8、A柱下铰链安装加强件9和限位器安装加强件11焊接在第二A柱加强件7的腔体内；

A柱上铰链安装加强件8、A柱下铰链安装加强件9和限位器安装加强件11三个部位主要保证安装点的强度和增加A柱区域的整体强度，三个加强件选用相同厚度的材料，有利于坯料混合派样，从而提高材料利用率，同时，实用DC01材料，存在较小的冷冲压成型回弹，而第一A柱加强件6和第二A柱加强件7采用热成型工艺，回弹也较小，进而有效缩短了A柱上铰链安装加强件8、A柱下铰链安装加强件9和限位器安装加强件11与第二A柱加强件7之间的焊接匹配造成的精度提升整改时间；

其中，DC01属于一款冷轧钢板，在国标GBT 5213-2008冷轧低碳钢板及钢带有定义，冷轧以热轧板卷为原料，在常温下在再结晶温度以下进行轧制而成，冷轧钢板经过冷轧工序生产的钢板，简称冷板。DC01的化学成分为碳≤0.12，锰≤0.60，硫允许残余含量≤0.045，磷允许残余含量≤0.045，Alt（Al total）允许残余含量≥0.02；

S4、将泡沫铝制成吸能部件10，并在吸能部件10的端部通过结构胶连接钣金支架12，然后将钣金支架12焊接在第二A柱加强件7的腔体的两侧壁上；

其中，为了便于切割和避免碰撞过程中受力失稳，泡沫铝的端部与沿长度方向的平面保持垂直，端部通过结构胶与两端的钣金支架12粘接，以保证连接强度，不同部位的泡沫铝的空隙率根据所在位置的强度和吸能要求设定，连接好的钣金支架12通过点焊焊接在第二A柱加强件7的腔体的两侧壁上，钣金支架12采用厚度为1.0mm的DC01冷轧钢板制成，可用A柱上铰链安装加强件8、A柱下铰链安装加强件9和限位器安装加强件11的边角预料的材料来制作，从而进一步提升材料的利用率。

综上所述，本发明的A柱加强件总成，通过在第一A柱加强件的腔体内设置第二A柱加强件，同时在第二A柱加强件的腔体内设置吸能部件，并采用泡沫铝制成吸能部件，既保证了A柱加强件总成具有较好的碰撞吸能能力，还满足了汽车轻量化的要求。解决了传统A柱加强件总成存在强度和轻量化要求不能同时满足，以及存在25%偏置碰撞吸能有限的问题。通过以上设计的A柱加强件总成，在保证A柱区域强度的同时，节约了整车X向空间，具有较好的碰撞能量吸收能力，缩短了A柱加强件本体和内部小加强件之间匹配整改时间，具有结构简单和较好的碰撞变形模式等优点，在汽车车身技术领域，具有推广应用价值。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种A柱加强件总成，包括第一A柱加强件（6），其特征在于，还包括设在第一A柱加强件（6）的腔体内的第二A柱加强件（7），所述第二A柱加强件（7）的腔体内设有A柱上铰链安装加强件（8）、A柱下铰链安装加强件（9）和吸能部件（10）；所述第一A柱加强件（6）和第二A柱加强件（7）采用热成型补丁板制成；所述吸能部件（10）采用泡沫铝制成。

2.根据权利要求1所述的A柱加强件总成，其特征在于，所述第二A柱加强件（7）的腔体内还设有限位器安装加强件（11）。

3.根据权利要求2所述的A柱加强件总成，其特征在于，所述A柱上铰链安装加强件（8）、A柱下铰链安装加强件（9）和限位器安装加强件（11）采用冷轧钢板制成。

4.根据权利要求1所述的A柱加强件总成，其特征在于，所述第一A柱加强件（6）和第二A柱加强件（7）的腔体整体类似U型构造，所述第一A柱加强件（6）和第二A柱加强件（7）采用焊接固定。

5.根据权利要求4所述的A柱加强件总成，其特征在于，所述A柱上铰链安装加强件（8）设在所述第二A柱加强件（7）靠近上端的腔体底部，所述A柱下铰链安装加强件（9）设在所述第二A柱加强件（7）靠近下端的腔体底部。

6.根据权利要求4所述的A柱加强件总成，其特征在于，所述吸能部件（10）至少包括四个，且沿所述第二A柱加强件（7）的腔体的长度方向均匀布置。

7.根据权利要求6所述的A柱加强件总成，其特征在于，所述吸能部件（10）的两侧通过钣金支架（12）与所述第二A柱加强件（7）的腔体的两侧壁相连。

8.根据权利要求7所述的A柱加强件总成，其特征在于，所述吸能部件（10）与所述钣金支架（12）通过结构胶粘接固定，所述钣金支架（12）与所述第二A柱加强件（7）采用焊接固定。

9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求3至权利要求8任一所述的A柱加强件总成。

10.一种如权利要求1至权利要求8任一所述的A柱加强件总成的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过点焊连接工艺将热成型补丁板坯料制成第一A柱加强件（6）和第二A柱加强件（7）坯料，然后采用一体式热成型补丁板工艺将第一A柱加强件（6）和第二A柱加强件（7）坯料进行热成型、激光切割和抛丸处理，获得第一A柱加强件（6）和第二A柱加强件（7）；

S2、通过冷冲压成型工艺将冷轧钢板制成A柱上铰链安装加强件（8）、A柱下铰链安装加强件（9）和限位器安装加强件（11），然后将A柱上铰链安装加强件（8）、A柱下铰链安装加强件（9）和限位器安装加强件（11）焊接在第二A柱加强件（7）的腔体内；

S3、将泡沫铝制成吸能部件（10），并在吸能部件（10）的端部通过结构胶连接钣金支架（12），然后将钣金支架（12）焊接在所述第二A柱加强件（7）的腔体的两侧壁上。

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