WO2025145984A1 - 一种车门环结构及汽车 - Google Patents
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Definitions
- CBS material a composite reinforcement material of nylon and epoxy resin
- CBS material has a high cost of use and, on the other hand, has limited effect on improving the structural strength of the safety pillars; in addition, CBS material has poor thermal conductivity.
- the first connection area is a fixed connection; the second connection area is a flexible material connection.
- the tubular beam structure and the accommodating cavity are welded via the first connecting area.
- the tubular beam structure and the accommodating cavity are bonded via the second connecting area.
- a channel for energy absorption and the entry and exit of electrophoretic liquid is provided between the tubular beam structure and the safety column.
- the first connection areas and the second connection areas are arranged alternately.
- the safety column is an A-column; the tubular beam structure is arranged in the accommodating cavity at the easily bent portion of the A-column.
- the end of the tubular beam structure is a closed structure.
- the tubular beam structure is a hot air expansion formed tubular beam.
- the tubular beam structure and the safety column are arc welded in the first connection area; the tubular beam structure and the safety column are bonded with structural tape in the second connection area.
- the present application provides a car, comprising the door ring structure described in the first aspect or any optional scheme in the first aspect.
- the present application sets a tubular beam structure at the accommodating cavity of the safety column, which can reduce the material usage and improve the mechanical properties of the safety column such as structural strength, bending resistance, impact resistance, and force uniformity to a certain extent, thereby greatly improving the safety of the door ring structure, avoiding or reducing the deformation of the safety column due to collision, and thus improving the deformation resistance of the entire vehicle;
- the safety column of the door ring structure is structurally strengthened by using a tubular beam structure, which can avoid or reduce the problem of insufficient electrophoretic baking of the accommodating cavity of the safety column when the safety column of the door ring structure is structurally strengthened using CBS material;
- the safety column and the tubular beam structure are connected in a first connection area by a fixed connection, and the safety column and the tubular beam structure are connected in a second connection area by a flexible material.
- Connecting in this way can improve the flexibility and adaptability of the door ring structure manufacturing, and can absorb and disperse external forces to a certain extent, reduce the problem of structural damage, which is beneficial to improving the service life of the entire structure and ensuring structural redundancy. Even if a fixed connection point or a flexible material connection point is damaged, the other parts can still maintain normal connectivity, and the flexible connection can reduce the noise generated when the door ring structure vibrates.
- the manufacturing accuracy requirements for the safety column and the tube beam structure can be reduced when connecting the two, so that the safety column and the tube beam structure can be connected even if the structural matching degree is low, thereby reducing the manufacturing cost of the safety column and the tube beam structure and the difficulty of assembly connection, thereby reducing costs.
- FIG1 is a schematic structural diagram of a door ring structure of the present application.
- FIG2 is a partial exploded view of the door ring structure of the present application.
Landscapes
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Abstract
本申请涉及汽车车门环结构技术领域，并公布了一种车门环结构及汽车；所述车门环结构包括安全柱和管梁结构；所述安全柱上设置有容纳腔；所述管梁结构设置于所述容纳腔内且与所述容纳腔之间通过第一连接区和第二连接区连接；所述第一连接区处为固定连接；所述第二连接区处为柔性材料连接；本申请能够解决现有车门环结构的安全柱处结构强度低的技术问题。
Description
本申请要求于2024年01月05日提交中国专利局、申请号为202420031503.4、申请名称为“一种车门环结构及汽车”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及但不限于汽车车门环结构技术领域，具体涉及一种车门环结构及汽车。
车门环结构，也被称为汽车的门环或者是安全环，车门环结构通常包括A柱、B柱、C柱或D柱、车顶和底盘等结构；而汽车安全柱主要用于保护车辆内乘客的安全，车辆安全柱通过连接车身的前后部分，能够增强整个车身的刚性和抗扭弯能力，提高车辆在行驶过程中的安全性，在车辆发生侧面碰撞事故时，安全柱能够有效地承受一部分冲击力，减少对车内乘客的伤害，在车辆发生翻滚事故时，安全柱可起到支撑作用，降低车身变形，保护乘客安全；
但现有的车辆安全柱的腔体内一般填充CBS材料(尼龙和环氧树脂的复合加强材料)以加强车辆安全柱的结构强度；但CBS材料一方面使用成本较高，另一方面，CBS材料对安全柱的结构强度提高有限；此外，CBS材料导热性较差。
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请实施例提供一种车门环结构及汽车。下面对本申请实施例涉及的各个方面进行介绍。
第一方面，本申请提供一种车门环结构，包括安全柱和管梁结构；所述安全柱上设置有容纳腔；所述管梁结构设置于所述容纳腔内且与所述容纳腔之间通过第一连接区和第二连接区连接；
所述第一连接区处为固定连接；所述第二连接区处为柔性材料连接。
作为本案一可选方案，所述管梁结构与所述容纳腔之间通过所述第一连接区焊接。
作为本案一可选方案，所述管梁结构与所述容纳腔之间通过所述第二连接区粘接。
作为本案一可选方案，所述管梁结构与所述安全柱之间设置有用于吸能和电泳液进出的通道。
作为本案一可选方案，所述第一连接区和所述第二连接区交替设置。
作为本案一可选方案，所述安全柱为A柱；所述管梁结构设置于所述A柱的易折弯处的所述容纳腔内。
作为本案一可选方案，所述管梁结构的端部为封闭结构。
作为本案一可选方案，所述管梁结构为热气胀成型管梁。
作为本案一可选方案，所述管梁结构与所述安全柱于所述第一连接区为弧焊焊接；所述管梁结构与所述安全柱于所述第二连接区为结构胶带粘接。
第二方面，本申请提供一种汽车，包括第一方面或第一方面中任一可选方案所述的车门环结构。
综上所述，本申请通过在安全柱的容纳腔处设置管梁结构，能够在降低材料使用量的同时，一定程度上提高安全柱的结构强度、抗弯性能、抗冲击能力、受力均匀性等机械性能，从而大幅度的提高车门环结构的使用安全性，避免或降低安全柱因碰撞而变形，从而提高整车抗变形能力；本申请中，通过使用管梁结构对车门环结构的安全柱进行结构加强，能够避免或降低使用CBS材料对车门环结构的安全柱进行结构加强时，导致安全柱的容纳腔电泳烘烤不充分的问题发生；本申请中，安全柱与管梁结构于第一连接区通过固定连接的方式进行连接，安全柱与管梁结构于第二连接区通过柔性材料连接的方式进行连接，能够提升车门环结构制造的灵活性和适应性，并能够一定程度上吸收和分散外力，降低结构破坏的问题，有利于提高整个结构的使用寿命，并确保了结构冗余性，即使某个固定连接点或柔性材料连接点出现损伤，其他部分仍能较好的保持正常的连接性，并且柔性连接能够减少车门环结构振动时产生的噪音；同时，通过同时使用固定和柔性材料连接的方式连接安全柱和管梁结构，在连接两者时能够降低对安全柱和管梁结构的制造精度要求，使得安全柱和管梁结构即使结构匹配度较低也能实现连接，从而降低安全柱和管梁结构的制造成本和装配连接的难度，从而降低成本。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请的车门环结构的结构示意图；
图2为本申请的车门环结构的局部爆炸图；
图3为图1中的A-A处结构剖视图；
图4为图1中的B-B处结构剖视图；
图5为汽车受到碰撞时的状态图；
元件标号说明：安全柱1、容纳腔11、通道12、焊接孔13、管梁结构2、第一连接区21、第二连接区22。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其它优点与功效。本申请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，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本申请实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本申请的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
请参阅图1至图5。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本申请另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本申请中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本申请的记载，还可以使用与本申请实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本申请。
请参阅图1-3，本申请提供一种车门环结构，包括安全柱1和管梁结构2；所述安全柱1上设置有容纳腔11；所述管梁结构2设置于所述容纳腔11内且与所述容纳腔11之间通过第一连接区21和第二连接区22连接；所述第一连接区21处为固定连接；所述第二连接区22处为柔性材料连接。
需要说明的是，车门环结构，也被称为汽车的门环或者是安全环，车门环结构通常包括A柱、B柱、C柱或D柱、车顶以及底盘等结构；所述安全柱1为汽车上的A柱和/或B柱和/或C柱；管梁结构2为中空状的管状结构，管状结构等同的结构还有实心的棒状结构；管梁结构2的横截面积为圆形或方形或与安全柱1横截面相似的形状结构；管梁结构2相比较其他常规加强结构具有重量轻但强度大的优点，尤其是管梁结构2在强度和刚度上接近实心结构的棒体结构，在相同的材料消耗条件下，管梁结构2具有更高的强度和更好的抗弯性能，管梁结构2的设计使得其能够使得承重或受力分散到整个管体上，从而能够降低单点承压，提高了整体的强度；当管梁结构2受到弯曲力时，管梁结构2的内部和外部的应力分布较为均匀，比较容易形成稳定的弯曲面，因此，管梁结构2抗弯性优于其他的结构形式；并且由于管梁结构2具有优秀的分布一致性能力，使得管梁结构2在受到冲击力的时候能够分散冲击力，能够较好的承受一些突发的冲击力；同时，管梁结构2还具有吸收和分散能量的能力，当管梁结构2受到剧烈冲击时，管梁结构2能够较为均匀的将振动进行分散，避免或降低单点受到的伤害；因此，本申请通过在安全柱1的容纳腔11处设置管梁结构2，能够在降低材料使用量的同时，一定程度上提高安全柱1的结构强度、抗弯性能、抗冲击能力、受力均匀性等机械性能，从而大幅度的提高车门环结构的使用安全性，如图5所示，能够避免或降低安全柱1因碰撞而变形，从而提高整车抗变形能力。
进一步的，通过使用管梁结构2对车门环结构的安全柱1进行结构加强，能够避免或降低使用CBS材料(尼龙和环氧树脂的复合加强材料)对车门环结构的安全柱1进行结构加强时，导致安全柱1的容纳腔11电泳烘烤不充分的问题发生；这是因为，CBS材料导热性差，会使得车身在涂装烘烤过程中由于局部温度过低而烘烤不充分，从而使得电泳液无法完全烘干，进而达不到应有的防腐性能的问题，而使用管梁结构2进行结构加强则能避免或降低该问题的发生；同时，CBS材料相比较管梁结构2成本高，因此，使用管梁结构2能够进一步的降低车门环结构的使用成本。
进一步的，在连接方式方面，固定连接具有让安全柱1和管梁结构2的连续连接结构更平稳地分散载荷，减轻安全柱1承受的压力，固定连接增加了安全柱1和管梁结构2的整体稳定性，减少了因部分结构失效导致的整体结构塌陷的风险；固定连接能够使结构的弯矩和剪切力分布更均匀，能够减少局部应力集中，有效防止疲劳破坏；固定连接能够改善车门环结构的抗扭性能，防止结构在受到扭矩时发生扭曲；而柔性材料连接能够应对变形量大或尺寸误差大的安全柱1和管梁结构2之间的连接，并能降低应力集中；当车门环结构受到振动时，柔性材料连接能够吸收安全柱1或管梁结构2的部分位移或振动，从而减轻车门环结构受到的冲击；同时，柔性材料连接能够一定程度上降低车门环结构的整体重量；因此，本案中，安全柱1与管梁结构2于第一连接区21通过固定连接的方式进行连接，安全柱1与管梁结构2于第二连接区22通过柔性材料连接的方式进行连接，能够提升车门环结构制造的灵活性和适应性，并能够一定程度上吸收和分散外力，降低结构破坏的问题，有利于提高整个结构的使用寿命，并确保了结构冗余性，即使某个固定连接点或柔性材料连接点出现损伤，其他部分仍能较好的保持正常的连接性，并且柔性连接能够减少车门环结构振动时产生的噪音；同时，通过同时使用固定和柔性材料连接的方式连接安全柱1和管梁结构2，在连接两者时能够降低对安全柱1和管梁结构2的制造精度要求，使得安全柱1和管梁结构2即使结构匹配度较低也能实现连接，从而降低安全柱1和管梁结构2的制造成本和装配连接的难度，从而降低成本。
请参阅图4-5，作为本案一可选实施例，所述管梁结构2与所述容纳腔11之间通过所述第一连接区21焊接。
需要说明的是，通过焊接的方式连接管梁结构2和安全柱1的容纳腔11，连接强度高，具有较高的抗拉、抗压和抗剪切性能；相比螺栓和铆接的连接方式能够减少额外的连接部件，且连接部位占据空间小，并达到精简连接的目的，还可以降低材料成本，并有利于车门环结构的外表美观。
请参阅图4-5，作为本案一可选实施例，所述管梁结构2与所述容纳腔11之间通过所述第二连接区22粘接。
需要说明的是，通过粘接的方式，能够较好的应对管梁结构2与安全柱1的容纳腔11结构不匹配的问题，当管梁结构2与容纳腔11之间不贴合时，通过粘接的方式能够实现较好的粘接，降低了管梁结构2和安全柱1制造精度的要求；并且粘接的方式不会导致管梁结构2和安全柱1之间应力集中以及连接处的变形，粘接的方式还对人工操作要求低，有利于降低人工成本和装配连接难度。
请参阅图4-5，作为本案一可选实施例，所述管梁结构2与所述安全柱1之间设置有用于吸能和电泳液进出的通道12。
需要说明的是，通过通道12的设置，一方面便于车门环结构电泳时，电泳液充分进出车门环结构内部，有利于提高车门环结构的防腐能力；同时，在车门环结构受到较大的外力时，能够通过通道12的变形进行吸能，在发生车辆撞击时，能够较好的缓解乘员受到的冲击力，有利于乘员的保护。
作为本案一可选实施例，所述第一连接区21和所述第二连接区22交替设置。
需要说明的是，如沿直线方向的第一连接区21和第二连接区22交替设置，第一连接区21和第二连接区22交替设置时可位于同一侧直线上，也可位于非相同侧的直线上，具体根据实际需求进行布置；通过使第一连接区21和第二连接区22交替设置，使焊接和柔性材料连接的方式交替进行，使得焊接和柔性材料连接的优点相辅相成，有利于提高车门环结构整体受力的均匀性，进而能够较好的提高车门环结构的稳定性，避免或降低车门环结构受力时的变形。
请参阅图1，作为本案一可选实施例，所述安全柱1为A柱；所述管梁结构2设置于所述A柱的易折弯处的所述容纳腔11内。
需要说明的是，汽车的A柱是汽车车身结构的一部分，A柱位于汽车前风挡两侧，是前挡风玻璃与侧窗的连接部，A柱为汽车的顶部和车身提供必要的支持和稳定性，是汽车车身强度的重要组成部分之一，在发生车祸时，特别是在侧滑或翻车事故中，A柱起着重要的作用，它可以帮助维持汽车车顶的结构完整，防止车顶因外部冲击而塌陷，保护乘员安全；而A柱中，A柱未加强的中部区域以及与挡风玻璃和车顶结合的交界处容易出现折弯变形，因此，本案中，通过在A柱的易折弯处设置管梁结构2，能够较好的提高A柱的结构强度，进而提高A柱以及整车的使用安全性。
请参阅图1，作为本案一可选实施例，所述管梁结构2的端部为封闭结构。
需要说明的是，相比于其他的加强筋结构，由于管梁结构2端部为封闭结构，将使得管梁结构2内部和外部的应力分布较为均衡，使得管梁结构2具有更强的抗扭能力，同时还能进一步的高管梁结构2内部的防腐能力。
请参阅图4-5，作为本案一可选实施例，所述管梁结构2为热气胀成型管梁。
需要说明的是，热气涨成型工艺是将钢管或铝管的端部封闭，并将管体加热到所需温度后，对管体内充入高压气体，使管体的内压增大，管体的组织结构在受力以及连续受热后，形成所需形状，经过冷却后能够一定程度上提高管梁结构2的结构强度；通过热气涨成型工艺能够制造出复杂的管梁结构2形状，成型精度高，生产效率高，性能稳定，从而能够实现管梁结构2与安全柱1的容纳腔11内壁较好的结构匹配，便于管梁结构2与安全柱1的适配安装连接，降低连接的难度；同时，热气胀成型管梁一般抗拉强度至少可达1500MPa，热气胀成型管梁最大抗拉强度可达2000MPa，强度高，能够较大的提高车门环结构的抗变形能力，从而提高车门环结构整体的性能，进而提高整车安全性；当然，其它工艺如3D辊弯、液压胀型等管梁结构2如强度满足使用要求也可作为替代方案。
请参阅图4-5，作为本案一可选实施例，所述管梁结构2与所述安全柱1于所述第一连接区21为弧焊焊接；所述管梁结构2与所述安全柱1于所述第二连接区22为结构胶带粘接。
需要说明的是，弧焊可吸收2mm以内的公差，进一步降低管梁结构2与安全柱1的匹配难度，从而能够降低对管梁结构2与安全柱1的制造精度，降低生产成本以及降低装配难度；如弧焊为手工电弧焊、气体保护电弧焊、气体钨弧焊等焊接方式；相比于点焊仅能焊接平面结合面，弧焊可以焊接复杂的整个接合面，适用范围更广，尤其是本案的车门环结构，管梁结构2表面和安全柱1的容纳腔11表面结构复杂，通过弧焊焊接能够更为牢固；同时由于管梁结构2为封闭的环形状，管梁结构2设置于安全柱1的容纳腔11内，因此，通过使用弧焊焊接和激光焊接等均能等单边可达的连接工艺，也即仅需在安全柱1上开设焊接孔13，即可实现管梁结构2和安全柱1之间的焊接；无需如其他焊接工艺，需要同时在安全柱1和管梁结构2上开设过孔才能满足焊接，如点焊，则需要开设贯通安全柱1和管梁结构2内部的过孔才能进行焊接，而开设过孔会降低焊接处的结构强度，因此，选择弧焊焊接或激光焊接等焊接工艺，以降低焊接难度，并提升焊接强度；而结构胶带具有较高的粘接强度，能够承受长时间的压力和负载，有很好的耐老化性、温度承受性和耐化学腐蚀性，结构胶带通常由一种或多种高性能的粘接材料制成，如丙烯酸、环氧树脂、聚氨酯等；管梁结构2与安全柱1的容纳腔11中间区域不贴合处，通过增加2～3mm厚结构胶带粘接，使得非焊接区域没有硬连接，可吸收零件型面公差，同时能保证连接强度；因此，本案通过使安全柱1和管梁结构2较为贴合的区域通过固定连接的方式连接，通过使安全柱1和管梁结构2具有间隙的位置通过柔性材料连接，能够提高车门环结构整体的连接性，并降低连接难度和连接成本。如图4-5所示，安全柱1的容纳腔11与热气胀管梁在凸台处通过弧焊连接，在非贴合区域用结构胶带粘接；如在A柱的加强板区域增加热气胀成型管梁进行连接。
请参阅图1-2，本申请还提供一种汽车，包括所述的车门环结构。
需要说明的是，具有本案车门环结构的汽车在本案的保护之内；本案的车门环结构包括等料厚一体门环结构或不等料厚门环结构；同时也可以应用于非门环结构加强板中以提高结构强度，管梁结构2的位置和长度可根据所选车型的造型，在安全柱过渡急剧容易折弯的位置布置，管梁结构2的位置及长度并不固定，可根据实际情况选取不同的长度和位置。
综上所述，本申请有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (10)
- 一种车门环结构，其中，包括：安全柱，所述安全柱上设置有容纳腔；管梁结构，设置于所述容纳腔内且与所述容纳腔之间通过第一连接区和第二连接区连接；所述第一连接区处为固定连接；所述第二连接区处为柔性材料连接。
- 根据权利要求1所述的车门环结构，其中，所述管梁结构与所述容纳腔之间通过所述第一连接区焊接。
- 根据权利要求1所述的车门环结构，其中，所述管梁结构与所述容纳腔之间通过所述第二连接区粘接。
- 根据权利要求1所述的车门环结构，其中，所述管梁结构与所述安全柱之间设置有用于吸能和电泳液进出的通道。
- 根据权利要求1所述的车门环结构，其中，所述第一连接区和所述第二连接区交替设置。
- 根据权利要求1所述的车门环结构，其中，所述安全柱为A柱；所述管梁结构设置于所述A柱的易折弯处的所述容纳腔内。
- 根据权利要求1所述车门环结构，其中，所述管梁结构的端部为封闭结构。
- 根据权利要求1所述车门环结构，其中，所述管梁结构为热气胀成型管梁。
- 根据权利要求1所述的车门环结构，其中，所述管梁结构与所述安全柱于所述第一连接区为弧焊焊接；所述管梁结构与所述安全柱于所述第二连接区为结构胶带粘接。
- 一种汽车，其中，包括权利要求1-9任意一项所述的车门环结构。
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