CN117818761A - 一体拼焊双门环结构 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种一体拼焊双门环结构：包括多个胚料拼焊成一体后冲压成型的双门环本体，所述双门环本体包括构成前门环的A柱、B柱和前门槛，构成后门环的B柱、C柱、后门槛和上梁部；其中所述B柱还设有诱导变形部，所述诱导变形沿车辆前后方向贯通B柱部最外表面且向车内方向呈内凹状。本申请一体冲压成型的双门环结构，相对传统车身侧围，可以进一步减少门环零件种类、数量及部分部位的板材厚度。一方面可以实现减少车辆侧部加强板的组拼工序，降低生产周期从而提高生产效率，另一方面可以降低所述车辆部件的成本，从而节省车辆整体的生产费用。
Description
技术领域
本申请属于汽车轻量化技术领域，尤其涉及一种一体拼焊双门环结构。
背景技术
随着对汽车安全性能、节能环保的需求越来越高，车辆的车身结构强度及轻量化目标也随之不断提升。侧围作为车身结构的重要组成部分，在车辆碰撞工况下起到抵抗变形及吸收、传递冲击载荷的作用，其结构对于车辆的安全性能尤为重要。
传统车身的侧围结构除外板外，内板及加强板多采用分块组拼的方式，通过已经冲压定型的A柱、B柱、门槛、上门梁等焊接到一起构成侧围的双门环。这种方式好处在于仅对单个部件进行热成型，对模具需求较低，可以灵活选择部件，如车身侧围加强板各部分需要结合实际性能需求选取，A柱、B柱、门槛位置多采用强度级别较高的材料，其它部分次之。但该种方式存在一定的短板。一方面因其组拼工序涉及生产成本及工艺设备、人员投入，另一方面也占用较多工时且不利于组拼后的总成尺寸精度控制。分块组拼的连接方式上，以使用范围最广泛的点焊为例，虽然单体焊点连接可靠，但零件间连接存在不连续性，这也使得组拼后组件接头的性能存在一定弊端，例如在碰撞工况中可能会增加应力集中及接头连接失效的风险。
此外，传统车身对于轻量化方面，由于总成零件存在多处搭接接头，导致整个总成零件重量的增加，另外受材料成形性能及刚度、强度性能限制，也导致个别部分通过适当降低材料牌号增加厚度的方式来进行弥补。这些因素又一定程度上限制了侧围结构的轻量化。
发明内容
为了弥补上述传统车身拼组焊接侧围所带来的缺陷，本申请提出一种一体拼焊双门环结构，通过胚料一体热成型冲压形成双门环本体，以优化侧围成产成本、提高生产效率、提升车身机械性能、实现白车身轻量化。
其技术方案包括：包括多个胚料拼焊成一体后冲压成型的双门环本体，所述双门环本体包括构成前门环的A柱、B柱和前门槛，构成后门环的B柱、C柱、后门槛和上梁部；其中所述B柱还设有诱导变形部，所述诱导变形沿车辆前后方向贯通B柱部最外表面且向车内方向呈内凹状。
本申请一体冲压成型的双门环结构，相对传统车身侧围，可以进一步减少门环零件种类、数量及部分部位的板材厚度。一方面可以实现减少车辆侧部加强板的组拼工序，降低生产周期从而提高生产效率，另一方面可以降低所述车辆部件的成本，从而节省车辆整体的生产费用。从性能方面，一体式拼焊双门环加强板解决了分件方案连接接头的相对不稳定性，进一步提升了车辆的安全性能，而诱导变形部在车辆碰撞情况下，诱导变形部诱导车辆形变方向，保护车内乘客。在车辆正面碰撞及侧面碰撞等工况下，一体式拼焊双门环加强板提供了更连贯且稳定的载荷传递路径，同时能够更好的抵抗碰撞所带来的冲击变形。此外，在轻量化方面，由于较少接头和材料厚度的优化，一体式拼焊双门环加强板的重量目标也更为可控，相对传统结构轻量化收益明显，可达到15%以上的减重比例。
附图说明
图1为本申请一种实施方式的双门环成型后结构示意图；
图2为图1实施例I部结构示意图；
图3为图2中诱导变形部示意图；
图4为本申请一种实施方式的双门环成型后结构示意图；
图5为本申请缓冲区一种实施方式的结构示意图；
图6为本申请双门环热冲压成型前的一种实施方式的结构示意图；
图7为本申请双门环热冲压成型前的一种实施方式的结构示意图；
图8为本申请B柱上部一种实施例的结构示意图；
其中，100、A柱，101、A柱上部，102、A柱中部，103、A柱下部，104、上梁部，105、下连接部，106、附加件，107、C柱，108、前门槛，109、后门槛，110、A柱胚料，111、A柱上部子胚料，112、A柱中部子胚料，113、A柱下部子胚料，114、上梁部胚料，115、A柱下连接部子胚料，117、C柱胚料，118、前门槛胚料，119、门槛配料，200、B柱，201、B柱上部，2011、横向部分，2012、纵向部分，202、B柱中部，203、B柱下部，204、外延区，205、缓冲区，210、B柱胚料，211、B柱上部子胚料，212、B柱中部子胚料，213、B柱下部子胚料，300、补丁板，301、A柱上部补丁板，302、A柱下部补丁板，303、A柱下连接部补丁板，304、B柱补丁板，401、诱导变形部。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其它元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第二”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
参照图1，本申请一种实施方式。一体拼焊双门环结构，包括多个胚料拼焊成一体后冲压成型的双门环本体，所述双门环本体包括构成前门环的A柱、B柱和前门槛108，构成后门环的B柱200、C柱107、后门槛109和上梁部104；结合图2和图3，其中所述B柱还设有诱导变形部401，所述诱导变形沿车辆前后方向贯通B柱部最外表面且向车内方向呈内凹状。本实施例的一体式拼焊双门环结构，通过胚料拼焊到一起然后通过热冲压成型工艺构成双门环结构，一次冲压整体成型。减少门环零件种类、数量及部分部位的板材厚度。一方面可以实现减少车辆侧部加强板的组拼工序，降低生产周期从而提高生产效率。此外，本申请的诱导变形部在车辆碰撞情况下，诱导变形部诱导车辆形变方向，保护车内乘客，提高车辆碰撞安全性。
上述实施例中，参照图4，所述A柱包括依次连接的A柱上部101、A柱中部102和A柱下部103，所述A柱上部与所述B柱连接，所述A柱下部通过下连接部105与所述前门槛连接。本实施例中，A柱可以作为整体胚料也可以采用多胚料拼焊后构成A柱胚料，采用多胚料方式，可以根据A柱上部、A柱中部和A柱下部不同尺寸和强度需求进行针对性调整，提高生产灵活性。
在上述一个或某个实施例基础上，进一步的，所述下连接部还设有附加件106，所述附加件在所述双门环本体成型后拼焊倒所述下连接部上。本实施例中，为了提高双门环结构与其他车体部件连接的紧密度，通过附加件来与其他车辆部件进行连接，附加件即将通过独立加工成型，与门环其它部相对独立，最终通过拼焊与将门环与车身其它零部件进行连接。采用附加件提高门环与其他部件的连接强度。
如图4，在上述一个或某个实施例基础上，进一步的，所述B柱包括呈“T”型的B柱上部201，B柱中部202和呈倒“T”型的B柱下部203，所述B柱上部、所述B柱中部和所述B柱下部依次连接，其中所述诱导变形部设置在所述B柱中部和/或B柱下部。
参照图3，在上述一个或某个实施例基础上，进一步的，所述诱导变形部截面为向车内侧凹陷的非封闭圆环形或曲面。
结合图5，在上述一个或某个实施例基础上，进一步的，所述B柱设有外延区204，所述外延区设有多个缓冲区205，所述缓冲区机械强度低于B柱其他位置。本实施例中，通过在外延区设置缓冲区，缓冲区与诱导变形部配合在车辆碰撞形变时协同诱导车辆形变方向，增加对车内乘客的保护。
在上述一个或某个实施例基础上，进一步的，所述A柱、所述B柱、所述C柱、所述前门槛、所述后门槛和所述上梁部的屈服强度在370Mpa～1200Mpa之间，抗拉强度在550Mpa～2000Mpa之间。
结合图6，在上述一个或某个实施例基础上，进一步的，所述胚料包括拼焊到一起的A柱胚料110、B柱胚料210、C柱胚料117、前门槛胚料118、后门槛配料119和上梁部胚料114，相邻的胚料之间采用拼焊接头/直接焊接到一起，且所述拼焊接头总量不少于两个。所述A柱胚料、B柱胚料也可以均由多个子胚料构成，如图6中A柱多个子胚料，包括A柱上部子胚料111、A柱中部子胚料112、A柱下部子胚料113、A柱下连接部子胚料115；B柱子胚料包括B柱上部子胚料211、B柱中部子胚料212、B柱下部子胚料213。
如图7，在上述一个或某个实施例基础上，进一步的，所述A柱与所述B柱均设有补丁板300，所述补丁板通过补丁板胚料与A柱胚料、B柱胚料焊接方式固定到所述A柱与所述B柱上。上述补丁板有多块，根据实际需要分别固定在A柱胚料、B柱胚料上，其中A柱上部补丁板301、A柱下部补丁板302、A柱下连接部补丁板303、B柱补丁板304等依据各自强度要求和位置要求分别设置。
在上述一个或某个实施例基础上，进一步的，参照图8，所述补丁板的屈服强度在370Mpa～1200Mpa之间，抗拉强度在550Mpa～2000Mpa之间。
此外，在上述一个或某个实施例基础上，本申请进一步的，B柱上部的“T”形部横向部分2011与纵向部分2022在冲压过程中形成延伸区域，其腔体外表面低于向腔体外表面，形成阶梯状落差。本实施例中，形成阶梯落差的B柱上部，增强车体顶部承载同时配合诱导形变部在车体测向碰撞和正向碰撞时导引形变方向，保护内侧乘客安全。
在本实施例生产过程中，可以通过以下实施例尺寸及性能进行。
生产实施方案1：
A柱上部：HC1200/1800HS，厚度1.6mm；
A柱中部：HC950/1300HS，厚度1.6mm；
A柱下部：HC950/1300HS，厚度1.6mm；
上梁部：HC370/550HS，厚度1.0mm；
B柱上部：HC950/1300HS，厚度2.0mm；
B柱中部：HC1200/1800HS，厚度1.8mm；
B柱下部：HC800/1000HS，厚度1.6mm；
C柱部：HC370/550HS，厚度0.8mm；
前、后门槛部：HC950/1300HS，厚度1.4、1.0mm；
A柱下连接部：HC800/1000HS，厚度1.8mm；
附加件：HC800/1000HS，厚度1.6mm；
A柱上补丁板：HC1200/1800HS，厚度1.2mm；
A柱上铰链补丁板：HC800/1000HS，厚度1.8mm；
A柱下补丁板：HC950/1300HS，厚度1.0mm；
A柱下铰链补丁板：HC950/1300HS，厚度1.0mm；
B柱补丁板：HC1200/1800HS，厚度1.0mm；
在B柱下部存在诱导特征，用以在侧碰过程中，对B柱变形予以引导。在B柱上部车辆前门开口焊接边处，设置缓冲区，用以改善正碰车身吸能状态。上述各个部件（附加件）坯料通过拼焊的方式形成整张坯料，补丁板通过点焊方式连接至该坯料形成门环坯料，之后坯料整体进行热冲压成型，利用激光设备进行开孔、切边等工序，最后得到双门环产品。
生产实施方案2：各部位厚度及材料牌号如下：
A柱上部：HC1200/1800HS，厚度1.6mm；
A柱中部：HC950/1300HS，厚度1.6mm；
A柱下部：HC950/1300HS，厚度1.6mm；
上梁部：HC370/550HS，厚度1.0mm；
B柱上部：HC950/1300HS，厚度2.0mm；
B柱中部：HC1200/1800HS，厚度1.8mm；
B柱下部：HC800/1000HS，厚度1.4mm；
C柱部：HC370/550HS，厚度0.8mm；
前、后门槛部：HC950/1300HS，厚度1.4、1.0mm；
A柱下连接部：HC800/1000HS，厚度1.8mm；
附加件：HC800/1000HS，厚度1.6mm；
A柱上补丁板：HC1200/1800HS，厚度1.2mm；
A柱上铰链补丁板：HC800/1000HS，厚度1.8mm；
A柱下补丁板：HC950/1300HS，厚度1.0mm；
A柱下铰链补丁板：HC950/1300HS，厚度1.0mm；
B柱补丁板：HC1200/1800HS，厚度1.0mm；
在B柱中部下端存在诱导特征，用以在侧碰过程中，对B柱变形予以引导。在B柱中部车辆后门开口焊接边处，设置1处软区，用以改善正碰车身吸能状态；各部坯料通过拼焊的方式形成整张坯料，补丁板通过激光熔焊方式连接至该坯料形成门环坯料，之后坯料进行热冲压成型，利用激光镭射设备进行开孔、切边等工序，最后得到门环产品。
生产实施方案3，各部位厚度及材料牌号如下：
A柱上部：HC1200/1800HS，厚度1.6mm；
A柱下部：HC950/1300HS，厚度1.6mm；
上梁部：HC370/550HS，厚度1.0mm；
B柱上部：HC1200/1800HS，差厚板，厚度1.4～1.8mm；
B柱下部：HC800/1000HS，厚度1.2mm；
C柱部：HC370/550HS，厚度0.9mm；
前、后门槛部：HC950/1300HS，厚度1.4、1.2mm；
A柱下连接部：HC800/1000HS，厚度1.8mm；
A柱下连接部拆件：HC800/1000HS，厚度1.6mm；
A柱上补丁板：HC1200/1800HS，厚度1.2mm；
A柱下补丁板：HC950/1300HS，厚度1.2mm；
B柱补丁板：HC1200/1800HS，差厚板，厚度1.0～1.4mm；
在B柱上部车辆前门开口焊接边处，设置1处软区，用以改善正碰车身吸能状态；B柱补丁板高度方向上，上端高于后门上铰链400mm，下端高于后门下铰链100mm。该补丁板跨越B柱上部与B柱下部连接接头。各部坯料通过拼焊的方式形成整张坯料，补丁板通过点焊方式连接至该坯料形成门环坯料（200），之后坯料（200）进行热冲压成型，利用激光镭射设备进行开孔、切边等工序，最后得到门环产品。
本申请相对于侧围内板的门环结构，由于侧围门洞止口的限制，加强板门环在车宽方向腔体尺寸上更具备优势，也意味着其能够为车身提供更大的性能提升；同时，在侧围内板与加强板形成的腔体结构中，位于外侧的加强板门环能够在碰撞冲击工况下率先抵抗变形带来的风险，为乘员的安全空间提供更大的保障，故加强板门环结构相对来讲在安全性上也具有更大的收益。相对于现阶段现有加强板双门环结构，本专利所述门环在结构分段上结合了实际车辆所面临的结构及性能需求，将分段进行了更为细致的划分。一方面，这可以为材料及厚度提供更为灵活的选择，达到材料合理应用的目的；另一方面，在产品重量上，其轻量化收益也更为明显；同时，对于车辆在实际迭代开发及面临相关性能升级的情况下，也更便于进行门环产品的对应区域材料替换，降低更改带来的费用及周期。另外，本专利还结合实际性能需求，进行了诱导形变（诱导筋、局部软区等）的考虑，这也使得门环在被动安全工况下，能够更好的按设计预期的变化趋势保证车辆的安全性，降低车辆安全事故中对乘员带来的伤害。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一体拼焊双门环结构，其特征在于，包括多个胚料拼焊成一体后冲压成型的双门环本体，所述双门环本体包括构成前门环的A柱、B柱和前门槛，构成后门环的B柱、C柱、后门槛和上梁部；其中所述B柱还设有诱导变形部，所述诱导变形沿车辆前后方向贯通B柱部最外表面且向车内方向呈内凹状。
2.根据权利要求1所述的一体拼焊双门环结构，其特征在于，所述A柱包括依次连接的A柱上部、A柱中部和A柱下部，所述A柱上部与所述B柱连接，所述A柱下部通过下连接部与所述前门槛连接。
3.根据权利要求2所述的一体拼焊双门环结构，其特征在于，所述下连接部还设有附加件，所述附加件在所述双门环本体成型后拼焊倒所述下连接部上。
4.根据权利要求1所述的一体拼焊双门环结构，其特征在于，所述B柱包括呈“T”型的B柱上部，B柱中部和呈倒“T”型的B柱下部，所述B柱上部、所述B柱中部和所述B柱下部依次连接，其中所述诱导变形部设置在所述B柱中部和/或B柱下部。
5.根据权利要求4所述的一体拼焊双门环结构，其特征在于，所述诱导变形部截面为向车内侧凸起的非封闭圆环形或曲面。
6.根据权利要求1所述的一体拼焊双门环结构，其特征在于，所述B柱设有外延区，所述外延区设有多个缓冲区，所述缓冲区机械强度低于B柱其他位置。
7.根据权利要求1所述的一体拼焊双门环结构，其特征在于，所述A柱、所述B柱、所述C柱、所述前门槛、所述后门槛和所述上梁部的屈服强度在370Mpa～1200Mpa之间，抗拉强度在550Mpa～2000Mpa之间。
8.根据权利要求1所述的一体拼焊双门环结构，其特征在于，所述胚料包括拼焊到一起的A柱胚料、B柱胚料、C柱胚料、后门槛胚料和上梁部胚料，相邻的胚料之间采用拼焊接头/直接焊接到一起，且所述拼焊接头总量不少于两个。
9.根据权利要求7所述的一体拼焊双门环结构，其特征在于，所述A柱与所述B柱均设有补丁板，所述补丁板通过补丁板胚料与A柱胚料、B柱胚料焊接方式固定到所述A柱与所述B柱上。
10.根据权利要求8所述的一体拼焊双门环结构，其特征在于，所述补丁板的屈服强度在370Mpa～1200Mpa之间，抗拉强度在550Mpa～2000Mpa之间。
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