車身立柱及汽車的製作方法

2023-06-09 22:54:56 1

車身立柱及汽車的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及車身立柱以及包括其的汽車，其中，所述車身立柱具有加強結構，所述加強結構包括：基體，所述基體固定至所述車身立柱的外板；以及填充在所述基體與所述車身立柱的內板之間的發泡增強材料料片，所述料片與所述內板之間預留有適於所述發泡增強材料料片發泡充滿的間隙。本實用新型的車身立柱抗壓強度和抗剪強度都有大幅提高，同時有效地控制了成本。
【專利說明】車身立柱及汽車
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及車身結構【技術領域】；更具體地說，本實用新型涉及加強的車身立柱。
[0002]進一步地，本實用新型還涉及一種包括上述車身立柱的汽車。
【背景技術】
[0003]目前，在汽車正面碰撞事故中，好的汽車結構安全設計應確保乘員艙不產生大的結構變形，從而保證駕乘人員的有效生存空間，減輕碰撞事故對駕乘人員造成的傷害。
[0004]圖1是現有汽車影響乘員生存空間的相關結構示意圖，圖2是碰撞過程中A柱(車身左前方和右前方連接車頂和前艙的立柱)結構強度不足時乘員生存空間減小情況示意圖，其中，附圖標記I表示車身的前縱梁，2表示A柱結構,3表示前圍板,4表示前排座椅,5表不駕乘人員的有效生存空間，6表不焊點，圖2中的X表不撞擊方向，虛線表不碰撞前的不意圖、實線表不碰撞後的不意圖。
[0005]如圖1所示，某車型前縱梁後端焊接在A柱內板上，前圍板焊接在前縱梁中部區域，前排座椅與前圍板之間的空間即為駕乘人員有效生存空間。正面碰撞事故中，前縱梁前端壓潰變形，產生X向壓潰力，此時主要由與前縱梁後端相連的A柱結構為前縱梁提供支撐，承受前縱梁作用在上面的軸向載荷(Y向)與剪切載荷(X向)。如果A柱結構強度不足，結構變形過大，將導致前縱梁侵入超標，帶動與前縱梁相連的前圍板侵入超標，擠壓駕乘人員有效生存空間，導致駕乘人員受傷機率增加，如圖2所示。
[0006]現在結合圖3和圖4以車身A柱為例說明傳統的車身立柱的方案。圖3是傳統A柱加強結構示意圖，圖4是傳統A柱加強結構受力變形的示意圖，其中，附圖標記2a表示A柱外板，2b表示A柱內板，7表示A柱加強板。
[0007]如圖3所示，傳統的車身A柱是在A柱內板和外板之間添加一塊起支撐作用的金屬加強板。加強板先與A柱外板完成焊接，然後將A柱內板與外板拼接在一起，此時由於焊槍操作空間有限，無法伸入這一區域完成加強板與內板的焊接。由於加強板無法與A柱內板連接，傳統加強結構受到縱梁施加的剪切載荷(X向)時，結構變形較大；同時由於加強板厚度不易過大，所以受到較大的軸向載荷(Y向)時，這種加強結構同樣無法提供有效支撐，如圖4，影響整車耐撞性能。
實用新型內容
[0008]本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠解決目前加強結構性能和成本之間的矛盾和難題的車身立柱。
[0009]進一步地，本實用新型要解決的技術問題還在於提供一種包括前述車身立柱的汽車。
[0010]根據本實用新型的第一方面提供了一種車身立柱，其中，所述車身立柱具有加強結構，所述加強結構包括:[0011]基體，所述基體固定至所述車身立柱的外板；以及
[0012]填充在所述基體與所述車身立柱的內板之間的發泡增強材料料片，所述料片與所述內板之間預留有適於所述發泡增強材料料片發泡充滿的間隙。
[0013]可選地，在如前所述的車身立柱中，所述基體呈中空的盒狀，內部設置有沿所述外板至所述發泡增強材料料片方向支撐的支撐部件。
[0014]可選地，在如前所述的車身立柱中，所述支撐部件的數量為一個或更多。
[0015]可選地，在如前所述的車身立柱中，所述支撐部件的兩端與所述基體連接。
[0016]可選地，在如前所述的車身立柱中，在所述基體上與所述車身立柱的內板和外板對應的位置處設置有功能性開孔。
[0017]可選地，在如前所述的車身立柱中，所述發泡增強材料料片通過卡扣固定在所述
基體上。
[0018]可選地，如前所述的車身立柱為汽車的A柱。
[0019]可選地，在如前所述的車身立柱中，所述料片發泡充滿在所述基體與所述內板之間。
[0020]根據本實用新型的第二方面提供了一種汽車，所述汽車的車身立柱為前述第一方面中任一項所述的車身立柱。
[0021]可以了解，與傳統的汽車立柱結構加強方案相比，採用本實用新型所述加強結構加強的立柱區域，抗壓強度和抗剪強度都有大幅提高。同時，本實用新型所採用的加強結構僅需在與車身立柱的內板對應側布置複合化學材料(發泡增強材料)料片，用料少、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]參照附圖，本實用新型的公開內容將更加顯然。應當了解，本實用新型的附圖僅是示意性的，未按比例繪製也並非意在限制本實用新型的範圍。圖中:
[0023]圖1是現有技術的汽車影響乘員生存空間(以前排為例)的相關結構示意圖；
[0024]圖2是碰撞過程中車身立柱(以A柱為例)結構強度不足時乘員生存空間減小情況示意圖；
[0025]圖3是傳統的車身立柱加強結構示意圖；
[0026]圖4是傳統的車身立柱加強結構受力變形的示意圖；
[0027]圖5是根據本實用新型的一個實施方式的車身立柱的示意性截面圖；
[0028]圖6是根據本實用新型的前述實施方式的車身立柱中的加強結構的立體示意圖，其中示出了基體、支撐部件和發泡增強材料料片；以及
[0029]圖7是根據本實用新型的前述實施方式的車身立柱中的基體的立體示意圖。【具體實施方式】
[0030]下面參照附圖詳細地說明本實用新型的【具體實施方式】。這些說明僅是描述性、示例性的，不應被解釋為對本實用新型保護範圍的限定。
[0031]圖5是根據本實用新型的一個實施方式的車身立柱的示意性截面圖。在圖5中，附圖標記10表示車身立柱，11表示基體，12表示立柱的外板,13表示立柱的內板,14表示發泡增強材料料片，15表示支撐管，16表示焊點，17表示電弧焊點。這種車身立柱本身具有增強的承載能力，而且還可以被進一步處理使得發泡增強材料料片發泡而成為更利於使用的車身立柱。
[0032]從圖中可以看出，本實施方式的車身立柱10主要包括有外板12、內板13和位於外板12和內板13之間的加強結構三個部分。車身立柱10的加強結構包括固定在一起的基體11和發泡增強材料料片14，其在基體11的一側上焊接到外板12。可以了解，基體11也可以以其它常規的方式固定至外板12，例如卡配等，不再一一舉例。車身立柱10的外板12和內板13 二者可以是在邊緣處固定在一起的，如圖中所示為通過焊接，也可以採用本領域所使用的其它方式。
[0033]下面進一步詳細地描述該加強結構。如圖所示，該加強結構位於外板12和內板13之間，即設置在車身立柱10的內部。圖5和圖6中具體示出了其可以包括基體11和發泡增強材料料片14兩部分，中空的基體11中還設置有支撐管15，其能夠支撐住外板12和發泡增強材料料片14對基體11產生的壓力。基體11鄰近外板12的一側焊接固定至外板12。可以了解，雖然如在圖示實施方式中優選為將基體11焊接在外板12上，但是，在可選的實施方式中也可以選用其它常用的固定方式，包括但不限於卡接、螺釘固定等。更進一步地，也可以用本領域技術人員常用的其它形式的支撐部件來替代支撐管15這一形式，例如可以是撐杆、支架等，不再一一進行例舉。支撐部件或支撐管15的數量可以是一個，也可以是兩個、三個或更多，並且可以採取類似的連接方式。發泡增強材料料片14設置在基體11的一外側上並且位於基體11和內板13之間，其設置也可以使用但不限於卡扣或螺釘等機械的方式進行連接。
[0034]圖6和圖6更具體地示出了根據本實用新型的加強結構，其中，圖6是根據本實用新型的前述實施方式的車身立柱中的加強結構的立體示意圖，圖7是根據本實用新型的前述實施方式的車身立柱中的基體的立體示意圖。在圖7中，附圖標記18表示支撐管的安裝孔，19表示用於發泡增強材料料片的卡扣的安裝孔。
[0035]從圖6和圖7中可以看出，基體11呈中空的盒狀結構。所屬領域的技術人員根據需要，可以選用金屬或滿足剛度要求的其它材料來製成這種盒狀基體11。具有這種盒狀結構的基體11具有質量輕和穩定性高的優點，能夠滿足車身立柱的承載要求。盒狀基體11在與立柱內板12和外板23對應的位置處開有支撐管安裝孔18和用於固定發泡增強材料料片的卡扣孔19。如圖6和7中所示，在基體11的底部也可以開設有開線束通過孔等，不再贅述。這些安裝孔18、卡扣孔19以及線束通過孔都屬於為了實現裝置所需的功能性開孔；為了具體生產、安裝和使用等的需要，也可以設計有其它功能性開孔。可以了解，這種盒狀結構的基體11可通過金屬料片衝壓摺疊而成。例如，可以首先將金屬料片衝壓成特定形狀，同時還要在設計位置衝孔，作為支撐管安裝孔、線束過孔和卡扣孔等。將衝壓好的金屬料片沿摺疊線摺疊成盒狀結構，搭接邊採用點焊連接。
[0036]通過以上描述可以了解，本實施方式中的基體11是中空的。為了保證基體11的強度，圖示的實施方式中在基體11內部設置有支撐管15，其在基體11內支撐住基體11的抵接外板12和發泡增強材料料片14的兩個側面。基體11內的支撐管15進一步提高了基體11的承載能力。可以了解，支撐管15可以選用為圓管，或者是截面形狀多面形或其它形狀的管，以期實現不能程度的承載效果。支撐管15的兩端與盒狀的基體11焊接，或者以其它方式固定。另外，為了進一步增強該區域的承載力，也可以根據需要調整支撐管的布置數量、每個支撐管的壁厚和截面形狀等。至此，所屬領域的技術人員可以了解，在按前面的描述完成金屬盒裝結構的衝壓、摺疊等一系列製作工序後，就需要將支撐管15安裝在金屬盒狀基體11內部，此處支撐管可通過切割特定長度的制式金屬管制作。將切割後的金屬圓管兩端放置在金屬盒狀基體安裝孔處，然後使用電弧焊將盒狀基體與支撐管端部焊接在一起，完成支撐管的固定。
[0037]發泡增強材料料片14的安裝可通過塑料卡扣，將料片固定在基體11與立柱內板13相對應一側的卡扣孔19上來實現，從而填充在基體11與車身立柱的內板之間。在發泡增強材料料片14和內板13之間可以預留有發泡膨脹間隙，預留的膨脹間隙適於料片14在發泡時被充滿，從而在發泡增強材料發泡膨脹時不會影響立柱內板13與立柱外板12的焊接。可以了解，為了相同的原因，也應該將料片的厚度控制在一定的範圍內。
[0038]在實際生產過程中，在車身上車體總成分拼線上，盒狀基體11與立柱的外板12重合的區域通過點焊連接，將立柱加強結構(包括基體和發泡增強材料料片)固定在立柱外板12上，然後在車身車間完成立柱外板總成同立柱內板總成的焊接，構成與車身一體的車身立柱。當車身離開車身車間，進入油漆車間後，發泡增強材料(複合化學材料)受到高溫烘烤，開始產生物理化學變化、膨脹變形，成為高強度泡沫，與立柱內板13緊密的粘合，使加強結構所處的立柱區域成為一個整體，達到了加強立柱結構的目的。當這種立柱應用為汽車A柱時，可以有效地提高車輛正面碰撞結構耐撞性能。
[0039]可以了解，發泡增強材料料片受到高溫烘烤後，體積膨脹，與車身立柱的內板緊密的粘合，使加強結構所處的立柱區域成為一個整體，從而最終成為承力增強的車身立柱，可以了解，具有這種車身立柱的汽車的安全性能好得多。傳統的立柱加強結構(見圖3)由於工藝原因，加強板與A柱內板無法焊接，當受到縱梁作用的較大的剪切載荷時，內部加強結構易失穩，產生大的結構變形；而本實用新型的立柱加強結構因為與立柱內板和外板都有連接，形成了一個整體，從而具備了較強的抗剪能力。
[0040]如上所述，參照附圖對本實用新型的示例性【具體實施方式】進行了詳細的說明。應當了解，本申請並非意在使這些具體細節來構成對本實用新型保護範圍的限制。在不背離根據本實用新型的精神和範圍的情況下，可對示例性【具體實施方式】的結構和特徵進行等同或類似的改變，這些改變將也落在本實用新型所附的權利要求書所確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種車身立柱，其特徵在於，所述車身立柱具有加強結構，所述加強結構包括: 基體，所述基體固定至所述車身立柱的外板；以及 填充在所述基體與所述車身立柱的內板之間的發泡增強材料料片，所述料片與所述內板之間預留有適於所述發泡增強材料料片發泡充滿的間隙。
2.如權利要求1所述的車身立柱，其中，所述基體呈中空的盒狀，內部設置有沿所述外板至所述發泡增強材料料片方向支撐的支撐部件。
3.如權利要求2所述的車身立柱，其中，所述支撐部件的數量為一個或更多。
4.如權利要求2或3所述的車身立柱，其中，所述支撐部件的兩端與所述基體連接。
5.如權利要求1或2所述的車身立柱，其中，在所述基體上與所述車身立柱的內板和外板對應的位置處設置有功能性開孔。
6.如權利要求1所述的車身立柱，其中，所述發泡增強材料料片通過卡扣固定在所述基體上。
7.如權利要求1至3和6中任一項所述的車身立柱，其中，所述車身立柱為汽車的A柱。
8.如權利要求1至3和6中任一項所述的車身立柱，其中，所述料片發泡充滿在所述基體與所述內板之間。
9.一種汽車，其特徵在於，所述汽車的車身立柱為如權利要求1至8中任一項所述的車身立柱。
【文檔編號】B62D25/04GK203450217SQ201320226229
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年4月28日 優先權日:2013年4月28日
【發明者】崔萌, 王大志, 杜漢斌, 楊志剛, 景少男, 王大勇, 曹廣軍, 李碧浩 申請人:上海汽車集團股份有限公司