車身立柱及汽車的制作方法
【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(jié)構(gòu)，所述加強結(jié)構(gòu)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(nèi)板之間的發(fā)泡增強材料料片，所述料片與所述內(nèi)板之間預(yù)留有適于所述發(fā)泡增強材料料片發(fā)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及車身結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】；更具體地說，本實用新型涉及加強的車身立柱。
[0002]進(jìn)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(shù)】
[0003]目前，在汽車正面碰撞事故中，好的汽車結(jié)構(gòu)安全設(shè)計應(yīng)確保乘員艙不產(chǎn)生大的結(jié)構(gòu)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(xiàn)有汽車影響乘員生存空間的相關(guān)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)強度不足時乘員生存空間減小情況示意圖，其中，附圖標(biāo)記I表示車身的前縱梁，2表示A柱結(jié)構(gòu),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、實線表不碰撞后的不意圖。
[0005]如圖1所示，某車型前縱梁后端焊接在A柱內(nèi)板上，前圍板焊接在前縱梁中部區(qū)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(chǎn)生X向壓潰力，此時主要由與前縱梁后端相連的A柱結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)強度不足，結(jié)構(gòu)變形過大，將導(dǎo)致前縱梁侵入超標(biāo)，帶動與前縱梁相連的前圍板侵入超標(biāo)，擠壓駕乘人員有效生存空間，導(dǎo)致駕乘人員受傷幾率增加，如圖2所示。
[0006]現(xiàn)在結(jié)合圖3和圖4以車身A柱為例說明傳統(tǒng)的車身立柱的方案。圖3是傳統(tǒng)A柱加強結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是傳統(tǒng)A柱加強結(jié)構(gòu)受力變形的示意圖，其中，附圖標(biāo)記2a表示A柱外板，2b表示A柱內(nèi)板，7表示A柱加強板。
[0007]如圖3所示，傳統(tǒng)的車身A柱是在A柱內(nèi)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，然后將A柱內(nèi)板與外板拼接在一起，此時由于焊槍操作空間有限，無法伸入這一區(qū)域完成加強板與內(nèi)板的焊接。由于加強板無法與A柱內(nèi)板連接，傳統(tǒng)加強結(jié)構(gòu)受到縱梁施加的剪切載荷(X向)時，結(jié)構(gòu)變形較大；同時由于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(jié)構(gòu)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(nèi)容
[0008]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠解決目前加強結(jié)構(gòu)性能和成本之間的矛盾和難題的車身立柱。
[0009]進(jìn)一步地，本實用新型要解決的技術(shù)問題還在于提供一種包括前述車身立柱的汽車。
[0010]根據(jù)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(jié)構(gòu)，所述加強結(jié)構(gòu)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(nèi)板之間的發(fā)泡增強材料料片，所述料片與所述內(nèi)板之間預(yù)留有適于所述發(fā)泡增強材料料片發(fā)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(nèi)部設(shè)置有沿所述外板至所述發(fā)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(shù)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(nèi)板和外板對應(yīng)的位置處設(shè)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(fā)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(fā)泡充滿在所述基體與所述內(nèi)板之間。
[0020]根據(jù)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(tǒng)的汽車立柱結(jié)構(gòu)加強方案相比，采用本實用新型所述加強結(jié)構(gòu)加強的立柱區(qū)域，抗壓強度和抗剪強度都有大幅提高。同時，本實用新型所采用的加強結(jié)構(gòu)僅需在與車身立柱的內(nèi)板對應(yīng)側(cè)布置復(fù)合化學(xué)材料(發(fā)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(nèi)容將更加顯然。應(yīng)當(dāng)了解，本實用新型的附圖僅是示意性的，未按比例繪制也并非意在限制本實用新型的范圍。圖中:
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的汽車影響乘員生存空間(以前排為例)的相關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是碰撞過程中車身立柱(以A柱為例)結(jié)構(gòu)強度不足時乘員生存空間減小情況示意圖；
[0025]圖3是傳統(tǒng)的車身立柱加強結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是傳統(tǒng)的車身立柱加強結(jié)構(gòu)受力變形的示意圖；
[0027]圖5是根據(jù)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(jù)本實用新型的前述實施方式的車身立柱中的加強結(jié)構(gòu)的立體示意圖，其中示出了基體、支撐部件和發(fā)泡增強材料料片；以及
[0029]圖7是根據(jù)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?！揪唧w實施方式】
[0030]下面參照附圖詳細(xì)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(yīng)被解釋為對本實用新型保護范圍的限定。
[0031]圖5是根據(jù)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(biāo)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(nèi)板,14表示發(fā)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(jìn)一步處理使得發(fā)泡增強材料料片發(fā)泡而成為更利于使用的車身立柱。
[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(nèi)板13和位于外板12和內(nèi)板13之間的加強結(jié)構(gòu)三個部分。車身立柱10的加強結(jié)構(gòu)包括固定在一起的基體11和發(fā)泡增強材料料片14，其在基體11的一側(cè)上焊接到外板12?？梢粤私?，基體11也可以以其它常規(guī)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(nèi)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，也可以采用本領(lǐng)域所使用的其它方式。
[0033]下面進(jìn)一步詳細(xì)地描述該加強結(jié)構(gòu)。如圖所示，該加強結(jié)構(gòu)位于外板12和內(nèi)板13之間，即設(shè)置在車身立柱10的內(nèi)部。圖5和圖6中具體示出了其可以包括基體11和發(fā)泡增強材料料片14兩部分，中空的基體11中還設(shè)置有支撐管15，其能夠支撐住外板12和發(fā)泡增強材料料片14對基體11產(chǎn)生的壓力?；w11鄰近外板12的一側(cè)焊接固定至外板12?？梢粤私猓m然如在圖示實施方式中優(yōu)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，包括但不限于卡接、螺釘固定等。更進(jìn)一步地，也可以用本領(lǐng)域技術(shù)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，例如可以是撐桿、支架等，不再一一進(jìn)行例舉。支撐部件或支撐管15的數(shù)量可以是一個，也可以是兩個、三個或更多，并且可以采取類似的連接方式。發(fā)泡增強材料料片14設(shè)置在基體11的一外側(cè)上并且位于基體11和內(nèi)板13之間，其設(shè)置也可以使用但不限于卡扣或螺釘?shù)葯C械的方式進(jìn)行連接。
[0034]圖6和圖6更具體地示出了根據(jù)本實用新型的加強結(jié)構(gòu)，其中，圖6是根據(jù)本實用新型的前述實施方式的車身立柱中的加強結(jié)構(gòu)的立體示意圖，圖7是根據(jù)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(biāo)記18表示支撐管的安裝孔，19表示用于發(fā)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(jié)構(gòu)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)需要，可以選用金屬或滿足剛度要求的其它材料來制成這種盒狀基體11。具有這種盒狀結(jié)構(gòu)的基體11具有質(zhì)量輕和穩(wěn)定性高的優(yōu)點，能夠滿足車身立柱的承載要求。盒狀基體11在與立柱內(nèi)板12和外板23對應(yīng)的位置處開有支撐管安裝孔18和用于固定發(fā)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(shè)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于為了實現(xiàn)裝置所需的功能性開孔；為了具體生產(chǎn)、安裝和使用等的需要，也可以設(shè)計有其它功能性開孔?？梢粤私?，這種盒狀結(jié)構(gòu)的基體11可通過金屬料片沖壓折疊而成。例如，可以首先將金屬料片沖壓成特定形狀，同時還要在設(shè)計位置沖孔，作為支撐管安裝孔、線束過孔和卡扣孔等。將沖壓好的金屬料片沿折疊線折疊成盒狀結(jié)構(gòu)，搭接邊采用點焊連接。
[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(nèi)部設(shè)置有支撐管15，其在基體11內(nèi)支撐住基體11的抵接外板12和發(fā)泡增強材料料片14的兩個側(cè)面?；w11內(nèi)的支撐管15進(jìn)一步提高了基體11的承載能力?？梢粤私?，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(xiàn)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(jìn)一步增強該區(qū)域的承載力，也可以根據(jù)需要調(diào)整支撐管的布置數(shù)量、每個支撐管的壁厚和截面形狀等。至此，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以了解，在按前面的描述完成金屬盒裝結(jié)構(gòu)的沖壓、折疊等一系列制作工序后，就需要將支撐管15安裝在金屬盒狀基體11內(nèi)部，此處支撐管可通過切割特定長度的制式金屬管制作。將切割后的金屬圓管兩端放置在金屬盒狀基體安裝孔處，然后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(fā)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(nèi)板13相對應(yīng)一側(cè)的卡扣孔19上來實現(xiàn)，從而填充在基體11與車身立柱的內(nèi)板之間。在發(fā)泡增強材料料片14和內(nèi)板13之間可以預(yù)留有發(fā)泡膨脹間隙，預(yù)留的膨脹間隙適于料片14在發(fā)泡時被充滿，從而在發(fā)泡增強材料發(fā)泡膨脹時不會影響立柱內(nèi)板13與立柱外板12的焊接?？梢粤私?，為了相同的原因，也應(yīng)該將料片的厚度控制在一定的范圍內(nèi)。
[0038]在實際生產(chǎn)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(qū)域通過點焊連接，將立柱加強結(jié)構(gòu)(包括基體和發(fā)泡增強材料料片)固定在立柱外板12上，然后在車身車間完成立柱外板總成同立柱內(nèi)板總成的焊接，構(gòu)成與車身一體的車身立柱。當(dāng)車身離開車身車間，進(jìn)入油漆車間后，發(fā)泡增強材料(復(fù)合化學(xué)材料)受到高溫烘烤，開始產(chǎn)生物理化學(xué)變化、膨脹變形，成為高強度泡沫，與立柱內(nèi)板13緊密的粘合，使加強結(jié)構(gòu)所處的立柱區(qū)域成為一個整體，達(dá)到了加強立柱結(jié)構(gòu)的目的。當(dāng)這種立柱應(yīng)用為汽車A柱時，可以有效地提高車輛正面碰撞結(jié)構(gòu)耐撞性能。
[0039]可以了解，發(fā)泡增強材料料片受到高溫烘烤后，體積膨脹，與車身立柱的內(nèi)板緊密的粘合，使加強結(jié)構(gòu)所處的立柱區(qū)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(tǒng)的立柱加強結(jié)構(gòu)(見圖3)由于工藝原因，加強板與A柱內(nèi)板無法焊接，當(dāng)受到縱梁作用的較大的剪切載荷時，內(nèi)部加強結(jié)構(gòu)易失穩(wěn)，產(chǎn)生大的結(jié)構(gòu)變形；而本實用新型的立柱加強結(jié)構(gòu)因為與立柱內(nèi)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(jìn)行了詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)了解，本申請并非意在使這些具體細(xì)節(jié)來構(gòu)成對本實用新型保護范圍的限制。在不背離根據(jù)本實用新型的精神和范圍的情況下，可對示例性【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)和特征進(jìn)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(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種車身立柱，其特征在于，所述車身立柱具有加強結(jié)構(gòu)，所述加強結(jié)構(gòu)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(nèi)板之間的發(fā)泡增強材料料片，所述料片與所述內(nèi)板之間預(yù)留有適于所述發(fā)泡增強材料料片發(fā)泡充滿的間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的車身立柱，其中，所述基體呈中空的盒狀，內(nèi)部設(shè)置有沿所述外板至所述發(fā)泡增強材料料片方向支撐的支撐部件。
3.如權(quán)利要求2所述的車身立柱，其中，所述支撐部件的數(shù)量為一個或更多。
4.如權(quán)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(quán)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(nèi)板和外板對應(yīng)的位置處設(shè)置有功能性開孔。
6.如權(quán)利要求1所述的車身立柱，其中，所述發(fā)泡增強材料料片通過卡扣固定在所述基體上。
7.如權(quán)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(quán)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(fā)泡充滿在所述基體與所述內(nèi)板之間。
9.一種汽車，其特征在于，所述汽車的車身立柱為如權(quán)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(yōu)先權(quán)日:2013年4月28日
【發(fā)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