CN209008681U - D柱区域加强结构以及汽车 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种D柱区域加强结构以及汽车。D柱区域加强结构包括：D柱上角内板，用于与C柱连接，所述D柱上角内板由铝合金通过高压压铸形成；D柱下内板，用于与侧围外板总成连接；与所述D柱上角内板和所述D柱下内板连接的后流水槽外板；顶盖后横梁；以及顶盖上部加强板和顶盖下部加强板，用于加强顶盖区域的强度。根据本实用新型的D柱区域加强结构能够增加D柱区域的强度和刚度。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车领域，具体而言，涉及一种D柱区域加强结构以及带有这样的D柱区域加强结构的汽车。
背景技术
近年来，汽车工业发展日新月异。为了在市场竞争中处于有利地位，对汽车结构的性能要求也越来越高，随之车身结构的设计也日益呈现复杂化和多样化。D柱区域结构件需提供背门铰链安装和背门气撑杆安装或者第三排座椅安全带卷收器等安装的重要功能，对结构强度及刚度要求较高。
传统汽车在D柱结构区域使用冲压件，通常由D柱上角内板、外板、加强板和加强支架组成，需要连接多个零件来提供足够的强度，增加模具成本、检具成本和连接成本，公差累积导致尺寸精度降低，增加零件管理难度。D柱区域的结构设计主要通过冲压件焊接形成腔体，同时在腔体里增加支架的方式来实现。由于D柱区域对整车的扭转刚度和局部安装点的刚度影响很大，常规需要增加料厚和增加结构加强件的方式来满足相关性能要求。
实用新型内容
本实用新型提出一种D柱区域加强结构，其能够增加D柱区域的强度和刚度。
根据本实用新型一个方面提出的D柱区域加强结构，包括：
D柱上角内板，用于与C柱连接，所述D柱上角内板由铝合金通过铸造形成；
D柱下内板，用于与侧围外板总成连接；
与所述D柱上角内板和所述D柱下内板连接的后流水槽外板；
顶盖后横梁；以及
顶盖上部加强板和顶盖下部加强板，用于加强顶盖区域的强度。
根据本实用新型一个方面提出的D柱区域加强结构，所述D柱上角内板包括背门铰链安装支架，用于安装背门铰链。
根据本实用新型一个方面提出的D柱区域加强结构，在所述顶盖后横梁、所述顶盖上部加强板和所述顶盖下部加强板上分别设有背门铰链安装点，用于安装背门铰链。
根据本实用新型一个方面提出的D柱区域加强结构，所述D柱上角内板包括背门气撑杆安装面，用于安装背门气撑杆。
根据本实用新型一个方面提出的D柱区域加强结构，在所述后流水槽外板上设有背门气撑杆安装点，其与所述背门气撑杆安装面相配合用于安装背门气撑杆。
根据本实用新型一个方面提出的D柱区域加强结构，在所述D柱上角内板与所述后流水槽外板之间布置有背门气撑杆加强板总成，用于安装背门气撑杆。
根据本实用新型一个方面提出的D柱区域加强结构，所述D柱上角内板具有在其平面中的横向加强筋和纵向加强筋。
根据本实用新型一个方面提出的D柱区域加强结构，所述顶盖后横梁和所述顶盖上部加强板形成顶盖后横梁总成。
根据本实用新型一个方面提出的D柱区域加强结构，所述顶盖下部加强板与所述顶盖后横梁总成、所述D柱上角内板及所述后流水槽外板焊接或铆接。
根据本实用新型一个方面提出的D柱区域加强结构，所述D柱上角内板与所述D柱下内板焊接或铆接，并且/或者所述后流水槽外板与所述D柱下内板和所述D柱上角内板焊接或铆接。
此外，本实用新型提出一种带有这样的D柱区域加强结构的汽车。由于该汽车带有根据本实用新型的D柱区域加强结构，因此能够具有如上面所述的优点。
本实用新型的有益效果包括：通过由铝合金铸造形成的D柱上角内板、D柱下内板、后流水槽外板、顶盖后横梁以及顶盖上部加强板和顶盖下部加强板组合而成的D柱区域加强结构，能够有效地增加D柱区域的强度和刚度。
附图说明
参照附图来说明本实用新型的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。在附图中，除非另有说明，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1示意性显示了根据本实用新型一个实施方式提出的D柱区域加强结构；
图2示意性显示了图1中的D柱区域加强结构的分解图。
具体实施方式
容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
在下面的描述中，为不同构造的实施例描述了各种参数和部件，这些具体的参数和部件仅作为示例而不对本申请的实施例做出限制。
下面对本文中所建立的坐标系进行说明。坐标系的原点O与车辆的质心重合，XOZ处于汽车左右对称的平面中。当车辆在水平路面上处于静止状态时，X轴平行于地面指向前方，Y轴指向驾驶员左侧，Z轴通过质心指向上方。
根据本实用新型的一实施方式结合图1和图2示出，其中可看出：D柱区域加强结构包括：D柱上角内板2，用于与C柱连接，所述D柱上角内板2由铝合金通过铸造、例如高压压铸形成；D柱下内板1，用于与侧围外板总成连接；与所述D柱上角内板2和所述D柱下内板1连接的后流水槽外板3；顶盖后横梁5；以及顶盖上部加强板6和顶盖下部加强板7，用于加强顶盖区域的强度。通过由铝合金铸造形成的D柱上角内板2、D柱下内板1、后流水槽外板3、顶盖后横梁5以及顶盖上部加强板6和顶盖下部加强板7组合而成的D柱区域加强结构，能够有效地增加D柱区域的强度和刚度。
所述D柱上角内板2包括背门铰链安装支架21，用于安装背门铰链。在所述顶盖后横梁5、所述顶盖上部加强板6和所述顶盖下部加强板7上分别设有背门铰链安装点（例如分别设置在零件的两侧），用于安装背门铰链；所述顶盖后横梁5、所述顶盖上部加强板6和所述顶盖下部加强板7上的在图2中位于左侧的安装点51,61,71与所述背门铰链安装支架21相配合用于安装背门铰链。
所述D柱上角内板2包括背门气撑杆安装面22，用于安装背门气撑杆；例如所述背门气撑杆安装面构造为凸起台阶并在周边布置有加强筋，凸起台阶侧面开有两个孔用于安装背门气撑杆，孔径例如为5-80mm。在所述后流水槽外板3上设有背门气撑杆安装点31，其与所述背门气撑杆安装面相配合用于安装背门气撑杆，例如背门气撑杆安装点上开有两个与前述凸起台阶上的两个孔相对应的孔，孔径大小为5-80mm。在所述D柱上角内板2与所述后流水槽外板3之间布置有背门气撑杆加强板总成4，用于安装背门气撑杆，例如背门气撑杆加强板总成4上开有两个与前述凸起台阶上的两个孔以及前述背门气撑杆安装点上的两个孔相对应的孔，并在孔上布置压铆螺母，用于连接背门气撑杆安装点紧固螺栓。D柱上角内板2的背门气撑杆安装面22与背门气撑杆加强板总成4及后流水槽外板3的背门气撑杆安装点共同作用用于安装背门气撑杆，并满足局部安装点刚度要求。
所述D柱上角内板2可以具有在其平面中的横向加强筋（也即大致沿Y方向）和纵向加强筋（也即大致沿X方向），例如加强筋厚度为0.5-10mm，加强筋数量为2-100个。通过布置加强筋，提升了整车的强度和扭转刚度。
所述顶盖后横梁5和所述顶盖上部加强板6例如通过焊点或铆钉形成顶盖后横梁总成，例如焊点或铆钉连接点数量为8-300个，所述顶盖后横梁总成与顶盖连接。所述顶盖下部加强板7与所述顶盖后横梁总成、所述D柱上角内板2及所述后流水槽外板3焊接或铆接，例如通过焊点或铆钉连接，焊点或铆钉连接点数量为4-200个。
在根据本实用新型的一个实施例中，所述的顶盖下部加强板7与顶盖后横梁总成两侧各开有两个孔，并与D柱上角内板2的背门铰链安装支架相配合用于安装背门铰链，并满足局部安装点刚度要求；
所述D柱上角内板2与所述D柱下内板1焊接或铆接，例如通过焊点或铆钉连接，焊点或铆钉连接点数量为4-50个；并且/或者所述后流水槽外板3与所述D柱下内板1和所述D柱上角内板2焊接或铆接，例如通过焊点或铆钉连接，焊点或铆钉连接点数量为6-100个。
根据本实用新型的另一实施方式，D柱上角内板一体成形，所述D柱上角内板包括：前侧，用于与C柱连接；上侧，用于与顶盖横梁连接；下侧，用于与D柱下内板1连接；背门铰链安装支架，用于安装背门铰链；以及背门气撑杆安装面，用于安装背门气撑杆。该D柱上角内板和周围零件的连接可以采用冷连接方式---SPR、点焊和热固型结构胶可以提高连接的强度及可靠性。该D柱上角内板尤其适用于SUV车型，需要在D柱区域安装背门铰链及背门气撑杆的情况。通过D柱上角内板的一体成形，替代冲压件的内板、加强板、背门铰链加强支架，减少了零件的数量和零件之间装配的工艺，降低零件连接成本，消除多个零件公差累积的影响，且降低了D柱上角内板的重量，有利于整车的轻量化，此外提高背门铰链及背门气撑杆安装结构的局部刚度。
所述D柱上角内板由铝合金制成通过高压压铸形成。在高压铸造时，首先对模具内部抽真空，有利于液态金属的快速流入，同时防止铸造中形成气泡等缺陷，实现铸造高性能材料。高压铸造能够形成高质量的薄壁零件。使用高压铸造，可以实现各个不同功能的零件的集成，以及根据需要在不同的部位处铸造出不同的厚度以满足不同的需求。在高压铸造后，可以对特定的区域进行机加工，进一步提高尺寸精度，提供更好的装配性能。高压铸造保证了零件的高延伸率，满足连接的需求。高压铸造而成的D柱上角内板强度好、装配精度高。
D柱上角内板通过设计大致X,Y方向交错走向且大致在Z方向具有适当高度的加强筋提高零件强度及刚度，满足整车和局部刚度要求。Z方向的加强筋平行于D柱上角内板在高压压铸时的拔模方向。其中，在D柱上角内板平面内的纵向加强筋主要增加X向刚度，在D柱上角内板平面内的横向加强筋主要增加Y向刚度，通过适当加强筋的布置使D柱上角内板整体达到受力均匀且刚度良好的状态。
在背门铰链安装支架的区域，D柱上角内板需要承受来自背门较大的载荷，对强度及刚度要求较高。围绕背门铰链安装支架布置有环形加强筋以及放射状加强筋，将背门铰链安装支架的安装面所受的载荷向周围传递，分散应力，避免了背门铰链安装位置处局部应力过大导致D柱上角内板变形或开裂的风险，且此结构提高了D柱上角内板的背门铰链安装支架的局部刚度。
围绕背门气撑杆安装面设置有加强筋，背门气撑杆安装面所受的力通过加强筋分散传递到周围，加强筋能够提高D柱上角内板的背门气撑杆安装面的局部刚度，减少受力变形量。
背门气撑杆通过背门气撑杆安装支架安装到流水槽和背门气撑杆加强支架上，背门气撑杆加强支架与D柱上角内板的背门气撑杆安装面通过螺栓连接，将所受的载荷传递到D柱上角内板。背门气撑杆安装面的位置及螺栓连接点位置对结构刚度的提升起着至关重要的作用。在背门气撑杆、背门气撑杆安装支架、流水槽、背门气撑杆加强支架以及D柱上角内板安装好的状态下，背门气撑杆安装支架在流水槽上的最大受力点为。背门气撑杆安装支架的剖面呈直角形，具有两个边，最大受力点通常位于背门气撑杆安装支架的两个边的交点。D柱上角内板的背门气撑杆安装面在最大受力点的正下方，背门气撑杆安装面和背门气撑杆安装支架的最大受力点在同一个面上（即背门气撑杆安装面的延长面经过背门气撑杆安装支架的两个边的交点），D柱上角内板达到最好的刚度。当背门开启到最大角度时，受力路径沿着背门气撑杆方向传递，将背门气撑杆安装面上的螺栓安装点布置在受力路径（即背门气撑杆的延长线）的两边（例如背门气撑杆的延长线经过所述背门气撑杆安装面的中心），所受载荷将被均匀地往背门气撑杆安装面周围扩散，避免局部受力过大引起局部变形或疲劳。通过这样的方式，能够提高D柱上角内板针对背门气撑杆的安装结构刚度。
在安装好的状态下，D柱上角内板与背门气撑杆加强支架的安装面大致布置在XZ平面中，并且与Z向形成一定角度。背门气撑杆加强支架与流水槽组成流水槽总成，再与侧围外板组成侧围外板总成。在焊装车间拼焊时，侧围外板总成沿着Y方向向车内方向推进，完成与侧围内板的匹配。安装面与推进方向不同方向，且有较大夹角，推进过程中不会产生干涉问题，当推进到位时，安装面即能自然贴合，连接的螺栓再从D柱上角内板的另一侧打紧。安装面呈立面（Z方向）的设计相比安装面在Y向（平行于侧围外板总成推进方向）的设计，合理地解决了在推进时会出现干涉并且精度控制困难的问题，易于安装。
本实用新型还包括一种汽车，带有前述的任意一项或多项实施方式的D柱区域加强结构，其因此带有的技术特征以及具有的技术效果相应于前面的描述，故在此不再赘述。
本实用新型的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本实用新型的保护范围内。
Claims (11)
1.一种D柱区域加强结构，其特征在于，所述D柱区域加强结构包括：
D柱上角内板（2），用于与C柱连接，所述D柱上角内板（2）由铝合金通过铸造形成；
D柱下内板（1），用于与侧围外板总成连接；
与所述D柱上角内板（2）和所述D柱下内板（1）连接的后流水槽外板（3）；
顶盖后横梁（5）；以及
顶盖上部加强板（6）和顶盖下部加强板（7），用于加强顶盖区域的强度。
2.根据权利要求1所述的D柱区域加强结构，其特征在于，所述D柱上角内板（2）包括背门铰链安装支架（21），用于安装背门铰链。
3.根据权利要求1所述的D柱区域加强结构，其特征在于，在所述顶盖后横梁（5）、所述顶盖上部加强板（6）和所述顶盖下部加强板（7）上分别设有背门铰链安装点，用于安装背门铰链。
4.根据权利要求1所述的D柱区域加强结构，其特征在于，所述D柱上角内板（2）包括背门气撑杆安装面（22），用于安装背门气撑杆。
5.根据权利要求4所述的D柱区域加强结构，其特征在于，在所述后流水槽外板（3）上设有背门气撑杆安装点（31），其与所述背门气撑杆安装面（22）相配合用于安装背门气撑杆。
6.根据权利要求5所述的D柱区域加强结构，其特征在于，在所述D柱上角内板（2）与所述后流水槽外板（3）之间布置有背门气撑杆加强板总成（4），用于安装背门气撑杆。
7.根据权利要求1所述的D柱区域加强结构，其特征在于，所述D柱上角内板（2）具有在其平面中的横向加强筋和纵向加强筋。
8.根据权利要求1所述的D柱区域加强结构，其特征在于，所述顶盖后横梁（5）和所述顶盖上部加强板（6）形成顶盖后横梁总成。
9.根据权利要求8所述的D柱区域加强结构，其特征在于，所述顶盖下部加强板（7）与所述顶盖后横梁总成、所述D柱上角内板（2）及所述后流水槽外板（3）焊接或铆接。
10.根据权利要求1所述的D柱区域加强结构，其特征在于，所述D柱上角内板（2）与所述D柱下内板（1）焊接或铆接，并且/或者所述后流水槽外板（3）与所述D柱下内板（1）和所述D柱上角内板（2）焊接或铆接。
11.一种汽车，其特征在于，其包含有根据权利要求1至10中任一项所述的D柱区域加强结构。
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Cited By (3)
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| CN111098929A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-05 | 华晨鑫源重庆汽车有限公司 | 一种顶盖后横梁总成 |
| WO2021104468A1 (zh) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | 爱驰汽车有限公司 | 用于车身后部的加强结构 |
| CN114348124A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-04-15 | 蔚来汽车科技(安徽)有限公司 | 用于车辆的后顶横梁安装结构和车辆 |
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