用于车辆的b柱组件、车辆b柱组件和车辆车身 |
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| 申请号 | CN201720961258.7 | 申请日 | 2017-08-02 | 公开(公告)号 | CN207257787U | 公开(公告)日 | 2018-04-20 |
| 申请人 | 福特环球技术公司; | 发明人 | 穆罕默德·里达·巴库什; 拉胡尔·阿罗拉; 萨伊德·戴维·巴尔巴特; | ||||
| 摘要 | 提供一种用于车辆的b柱组件，包括：车辆 车身 ，其包括 车顶 纵梁 ； 钢 T型 支架 ，其包括用于固定至车顶纵梁的第一部分和从第一部分垂直延伸且包括 铰链 构件的第二部分； 碳 纤维 b柱内部，其包括固定至钢T型支架的第一部分的第一上端和固定至 门 槛 的第一下端；b柱外部，其包括固定至车顶纵梁的第二上端和固定至门槛的第二下端；以及设置在 碳纤维 b柱内部和b柱外部之间的碳纤维b柱加强件，钢T型支架与车辆车身一起设置，使得铰链构件 变形 以吸收施加到车顶纵梁的 载荷 的一部分。本实用新型还提供一种车辆b柱组件和一种车辆车身。本实用新型的目的在于提供一种用于车辆的b柱组件，以在减轻车辆重量的同时实现在侧面或车顶冲击期间b柱组件的期望变形。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于车辆的b柱组件，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 用于车辆的b柱组件、车辆b柱组件和车辆车身技术领域[0001] 本公开涉及用于车辆的b柱组件的结构加强部件。 背景技术[0002] 对汽车的B柱组件进行在冲击下的性能试验，例如侧面冲击试验和车顶挤压试验。b柱组件可具有由各种材料制成的各种部件。例如，部件可为钢或碳纤维。碳纤维部件的重量通常小于钢部件，因此可提供改善的车辆燃料经济性。当碳纤维用于通常由钢制成的部件时可能会出现困难。碳纤维部件所缺乏的延展性会阻止在侧面或车顶冲击期间b柱组件的期望变形性能。 [0003] 本公开旨在解决以上问题和以下概述的其他问题。实用新型内容 [0004] 针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于车辆的b柱组件，以在减轻车辆重量的同时实现在侧面或车顶冲击期间b柱组件的期望变形。 [0005] 根据本实用新型的一个方面，提供一种用于车辆的b柱组件，包括：车辆车身，车辆车身包括车顶纵梁；钢T型支架，钢T型支架包括用于固定至车顶纵梁的第一部分和从第一部分垂直延伸并且包括铰链构件的第二部分；碳纤维b柱内部，碳纤维b柱内部包括固定至钢T型支架的第一部分的第一上端和固定至门槛的第一下端；b柱外部，b柱外部包括固定至车顶纵梁的第二上端和固定至门槛的第二下端；以及设置在碳纤维b柱内部和b柱外部之间的碳纤维b柱加强件，其中，钢T型支架与车辆车身一起设置，使得铰链构件变形以吸收施加到车顶纵梁的载荷的一部分。 [0006] 根据本实用新型的一个实施例，车辆车身包括沿车辆在前后方向上延伸并且穿过b柱组件的中心区域的腰线。 [0007] 根据本实用新型的一个实施例，钢T型支架的第二部分从第一部分垂直延伸预定长度，使得铰链构件位于腰线上方。 [0008] 根据本实用新型的一个实施例，碳纤维b柱内部的第一上端限定第一厚度，并且第一下端限定大于第一厚度的第二厚度。 [0009] 根据本实用新型的一个实施例，第一厚度在2.2毫米和3.0毫米之间，并且第二厚度在3.5毫米和4.2毫米之间。 [0010] 根据本实用新型的一个实施例，碳纤维b柱内部的第一上端和第一下端相遇的一部分邻近沿车辆在前后方向上延伸并且穿过b柱组件的中心区域的腰线定位。 [0011] 根据本实用新型的一个实施例，碳纤维b柱加强件包括限定第一厚度的第一端以及邻近门槛并且限定小于第一厚度的第二厚度的第二端。 [0012] 根据本实用新型的另一方面，提供一种车辆b柱组件，包括：钢T型支架，钢T型支架包括固定至车顶纵梁的上部和从上部垂直延伸并且限定铰链构件的下部；以及碳纤维b柱内部，碳纤维b柱内部安装至钢T型支架并且在车顶纵梁和车辆门槛之间延伸，其中，钢T型支架与车顶纵梁一起设置以使铰链构件定向在车辆腰线上方并且当车顶纵梁接收冲击时接收载荷。 [0013] 根据本实用新型的另一方面，提供一种车辆b柱组件，包括：钢T型支架，钢T型支架包括固定至车顶纵梁的上部和从上部垂直延伸并且限定铰链构件的下部；以及碳纤维b柱内部，碳纤维b柱内部安装至钢T型支架并且在车顶纵梁和车辆门槛之间延伸，其中，钢T型支架与车顶纵梁一起设置以使铰链构件定向在车辆腰线上方并且接收来自车顶纵梁撞击的载荷。 [0014] 根据本实用新型的一个实施例，车辆b柱组件进一步包括安装至碳纤维b柱内部的外侧侧面的碳纤维b柱加强件。 [0015] 根据本实用新型的一个实施例，碳纤维b柱加强件包括限定第一厚度的第一端和邻近车辆门槛并且限定小于第一厚度的第二厚度的第二端。 [0016] 根据本实用新型的一个实施例，车辆b柱组件进一步包括钢b柱外部，钢b柱外部安装至碳纤维b柱加强件的外侧侧面并且跨越车顶纵梁和车辆门槛之间。 [0017] 根据本实用新型的一个实施例，钢T型支架的下部朝向车辆门槛延伸，使得铰链构件邻近车辆腰线。 [0018] 根据本实用新型的一个实施例，碳纤维b柱内部包括限定第一厚度的上端和限定大于第一厚度的第二厚度的下端。 [0019] 根据本实用新型的一个实施例，钢T型支架的下部与车顶纵梁一起设置，使得铰链构件在车顶纵梁接收冲击时弯曲。 [0020] 根据本实用新型的另一方面，提供一种车辆车身，包括：跨越车顶纵梁和门槛之间的b柱区域；以及b柱组件，b柱组件在b柱区域处安装至车辆车身，b柱组件包括：钢T型支架，钢T型支架安装至车顶纵梁并且朝向门槛延伸，b柱内部，b柱内部安装至车顶纵梁处的钢T型支架以及安装至门槛，安装至b柱内部的b柱加强构件，以及钢b柱外部，钢b柱外部安装至b柱加强构件、车顶纵梁和门槛，其中，b柱内部和b柱加强构件由碳纤维材料制成并且与钢T型支架和钢b柱外部一起设置，使得碳纤维材料和钢材料相对于彼此定向，以在车顶挤压载荷下模拟全钢b柱组件。 [0021] 根据本实用新型的一个实施例，钢T型支架限定位于腰线上方的铰链构件，其中腰线限定为位于车顶纵梁和门槛之间的中间的位置。 [0022] 根据本实用新型的一个实施例，钢T型支架限定位于腰线上方的铰链构件，其中腰线限定在位于钢T型支架的下端的正下方并且邻近下端的位置处。 [0023] 根据本实用新型的一个实施例，钢T型支架包括铰链构件，铰链构件限定相对于车辆在内侧延伸的横截面并且在车辆腰线上方定位在钢T型支架上。 [0024] 根据本实用新型的一个实施例，b柱加强构件包括限定在3.5毫米和4.2毫米之间的第一厚度的第一端和邻近门槛并且限定在2.2毫米和3.0毫米之间的第二厚度的第二端。 [0025] 根据本实用新型的一个实施例，b柱内部包括限定在2.2毫米和3.0毫米之间的第一厚度的第一端和限定在3.5毫米和4.2毫米之间的第二厚度的第二端。 [0026] 根据本公开的一个方面，一种用于车辆的b柱组件包括车辆车身、钢T型支架、碳纤维b柱内部、b柱外部和碳纤维b柱加强件。车辆车身包括车顶纵梁。钢T型支架包括用于固定到车顶纵梁的第一部分和从第一部分垂直延伸并且包括铰链构件的第二部分。碳纤维b柱内部包括固定到钢T型支架的第一部分的第一上端和固定到门槛的第一下端。b柱外部包括固定到车顶纵梁的第二上端和固定到门槛的第二下端。碳纤维b柱加强件设置在b柱内部和b柱外部之间。T型支架与车辆车身一起设置，使得铰链构件变形以吸收施加到车顶纵梁的载荷的一部分。车辆车身可包括沿车辆在前后方向上延伸并且穿过b柱组件的中心区域的腰线。钢T型支架的第二部分可从第一部分垂直延伸预定长度，使得铰链构件位于腰线上方。b柱内部的第一上端可限定第一厚度，并且第一下端可限定大于第一厚度的第二厚度。第一厚度可在2.2毫米和3.0毫米之间，第二厚度可在3.5毫米和4.2毫米之间。b柱内部的第一上端和第一下端相遇的一部分邻近沿车辆在前后方向上延伸且穿过b柱组件的中心区域的腰线定位。b柱加强件可包括限定第一厚度的第一端和邻近门槛并且限定小于第一厚度的第二厚度的第二端。 [0027] 根据本公开的另一方面，一种车辆b柱组件包括钢T型支架和碳纤维b柱内部。钢T型支架包括固定到车顶纵梁的上部和从上部垂直延伸并且限定铰链构件的下部。碳纤维b柱内部安装至T型支架并且在纵梁和车辆门槛之间延伸。T型支架与纵梁一起设置以将铰链构件定向在车辆腰线上方并且当纵梁接收冲击时接收载荷。碳纤维b柱加强件安装至b柱内部的外侧侧面。碳纤维b柱加强件可包括限定第一厚度的第一端和邻近车辆门槛并且限定小于第一厚度的第二厚度的第二端。钢b柱外部可安装至b柱加强件的外侧侧面并且跨越纵梁和车辆门槛之间。T型支架的下部可朝向门槛延伸，使得铰链构件邻近车辆腰线。碳纤维b柱可包括限定第一厚度的上端和限定大于第一厚度的第二厚度的下端。T型支架的下部可与纵梁一起设置，使得铰链构件在纵梁接收冲击时弯曲。 [0028] 根据本公开的另一方面，一种车辆车身包括b柱区域和b柱组件。b柱区域跨越车顶纵梁和门槛之间。b柱组件在b柱区域处安装至车辆车身。b柱组件包括钢T型支架、b柱内部、b柱加强件和钢b柱。钢T型支架安装至车顶纵梁并且朝向门槛延伸。b柱内部安装至车顶纵梁处的T型支架并且安装至门槛。b柱加强构件安装至b柱内部。钢b柱外部安装至b柱加强构件、车顶纵梁和门槛。b柱内部和B柱加强件由碳纤维材料制成并且与T型支架和b柱外部一起设置，使得碳纤维材料和钢材料相对于彼此定向以在车顶挤压载荷下模拟全钢b柱组件。钢T型支架可限定位于腰线上方的铰链构件，其中腰线限定为位于车顶纵梁和门槛之间的大致中间的位置处。钢T型支架可限定位于腰线上方的铰链构件，其中腰线限定在位于钢T型支架的下端的正下方并且邻近所述下端的位置处。钢T型支架可包括铰链构件，铰链构件限定相对于车辆在内侧延伸的横截面并且在车辆的腰线上方定位在钢T型支架上。根据以上所述的车辆车身，其中，b柱加强件包括限定在3.5毫米至4.2毫米之间的第一厚度的第一端以及邻近门槛并且限定在2.2毫米和3.0毫米之间的第二厚度的第二端。b柱内部可包括限定在2.2毫米和3.0毫米之间的第一厚度的第一端以及限定在3.5毫米和4.2毫米之间的第二厚度的第二端。 [0030] 图1是车辆车身的示例的局部透视图。 [0031] 图2是图1的车辆车身的柱组件的分解图。 [0032] 图3是图2的柱组件的T型支架的透视图。 [0033] 图4是示出组装好的图2的柱组件的透视图。 [0034] 图5A是图2的柱组件的T型支架和图2的柱组件的内部加强构件的前视图。 [0035] 图5B是在图2的柱组件接收载荷之前图5A的T型支架的一部分的详细前视图。 [0036] 图5C是在图2的柱组件接收载荷之后图5A的T型支架的一部分的详细前视图。 [0037] 图6是图1的车辆车身的另一透视图，其示出了表示施加到车顶纵梁的一部分的载荷的力箭头。 [0038] 图7是例示经受车顶挤压试验的两个b柱组件的性能比较的图表。 具体实施方式[0039] 在本文中描述本公开的实施例。然而应了解，所公开的实施例仅是示例且可以各种及替代的形式体现。附图不一定按照比例绘制，一些特征可能被夸大或最小化以示出具体部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能方面的细节不应理解为限制，而是仅作为教导本领域技术人员如何以不同的方式实践本公开的代表性基础。如本领域技术人员将了解，参照任何附图所示和描述的各种特征可与在一个或多个其他附图所示的特征结合以产生未详细示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方式，可以期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。 [0040] 图1例示了本文中通常称为车辆车身10的车辆车身的一部分的示例。车辆车身10包括与车顶纵梁16隔开的门槛板14。柱在门槛板14和车顶纵梁16之间延伸。例如，车辆车身10包括a柱20、b柱22和c柱24。a柱20彼此隔开并且部分地限定用于前挡风玻璃的开口。a柱 20、b柱22、门槛板14和车顶纵梁16限定用于前门的开口。b柱22、c柱24、门槛板14和车顶纵梁16限定用于后门的开口。 [0041] 图2例示了b柱组件的部件的示例。两个b柱组件30在b柱22处安装至车辆车身10。每个b柱组件30包括T型支架32、b柱内部36、b柱加强件38和b柱外部40。T型支架32和b柱外部40可由包括高延展性特性的材料(例如硼钢)制成。b柱内部36和b柱加强件38可由包括低延展性特性的材料(例如碳纤维)制成。b柱内部36包括用于固定到T型支架32的上端42和用于固定到门槛板14的下端43。上端42可限定第一厚度，并且下端43可限定大于第一厚度的第二厚度。例如，上端42可限定在2.2mm和3.0mm之间的厚度，并且下端43可限定在3.5mm和 4.2mm之间的厚度。 [0042] b柱加强件38包括上端45和下端47。上端45限定第三厚度，并且下端47限定第四厚度。例如，上端45可限定在3.5mm和4.2mm之间的厚度，并且下端47可限定在2.2mm和3.0mm之间的厚度。b柱加强件38可限定适于插入到b柱外部40的相应形状内的大致U形轮廓。 [0043] 在b柱组件先前示例中，每个部件可仅由钢或铝制成。因此，b柱组件30的一个或多个部件使用碳纤维的转变减轻了车辆车身10的重量。这种重量减轻提供了诸如改善燃料经济性的优点。铰链构件从b柱内部移动到T型支架32以便于减轻重量。 [0044] 参考图3至图6，T型支架32包括适于安装到车顶纵梁16的上部44和包括铰链构件50的下部46。下部46从上部44垂直地延伸。T型支架32的一部分相对于车辆车身10在内侧延伸以限定铰链构件50。例如，铰链构件50限定大致弧形的侧面轮廓。T型支架32安装到相应的车顶纵梁16，使得铰链构件50定向在车辆车身10的腰线51上方。车辆车身10的腰线51限定为在门槛板14和车顶纵梁16之间的中间或b柱外部40的上端和下端之间的中间沿车辆车身10在前后方向上延伸的位置。车辆车身10的腰线51可位于前门或后门(未示出)的上部和安装到前门或后门的车窗(未示出)的下部的位置处。T型支架32可与车辆车身10一起设置，使得铰链构件50接收施加到车辆车身10的车顶纵梁部分16的载荷的一部分。例如，T型支架 32可响应于载荷的施加而在铰链构件50处弯曲以吸收载荷的冲击力。来自车顶挤压试验的载荷是施加到车顶纵梁部分16的载荷的示例。 [0045] 图5A至图5C例示了T型支架32的铰链构件50的进一步细节。图5A是T型支架32的前视图。图5B是在载荷施加到车辆车身10之前的铰链构件50的详细前视图，图5C是在载荷施加到车辆车身10之后的铰链构件50的详细前视图。与图5B所示的边缘52相比，图5C所示的铰链构件50的边缘52示出变形。边缘52变形，使得T型支架32协助吸收由施加至车辆车身10的载荷而导致的由T型支架32接收的载荷。例如，铰链构件50的边缘52可通过在腰线51上方或在车顶纵梁16和门槛板14之间的中间开始铰接动作来协助吸收施加到车顶纵梁16的载荷。钢T型支架32的下部46从上部44垂直地延伸预定长度，使得铰链构件50位于腰线51上方。 [0046] 图6例示了车辆车身10接收其中一个车顶纵梁16的载荷的示例，由力箭头60表示。力箭头60代表在车顶挤压试验期间施加的载荷。在车顶挤压试验中，对b柱组件30测试相对于由车顶纵梁部分16接收的载荷的预定量的弹力。例如，在公路安全保险协会(IIHS)的车顶挤压试验中，通过将金属板以缓慢恒定的速度抵靠诸如车顶纵梁16的车顶纵梁的一侧推压来评估车辆车身的强度。相对于车辆重量施加的力称为强度重量比。该比率随着试验的进行而变化。在金属板前进5英寸之前的任何时间记录的峰值强度重量比是测量车顶强度的标准。 [0047] 良好的等级需要强度重量比至少为4。b柱组件(例如b柱组件30)有助于实现所需的强度重量比。如图5C所示，诸如铰链构件50的铰链构件在b柱组件内的位置提供了引导力的区域并且相关联的碰撞能量可通过铰链构件50的弯曲而被吸收。例如，诸如车辆车身10的车辆车身在板将车顶挤压5英寸之前意图承受至少是车辆重量的4倍的力。对于可接受的等级，最小所需的强度重量比为3.25。对于边际等级，强度重量比为2.5，并且任何较低的比率都认为是不佳的等级。 [0048] 图7是在IIHS车顶挤压试验的模型期间比较两个b柱组件的图表，通常称为图表200。第一曲线206表示包括具有与钢T型支架分离的部件的铰链构件的钢加强部件的b柱组件的性能。第二曲线208表示包括碳纤维增强部件的b柱组件的性能，其中T型支架包括铰链构件，例如b柱组件30的情况。X轴210表示影响力(例如由图6中的力箭头60表示的力)的IIHS车顶挤压试验的夹具的位移。Y轴212表示在车顶挤压试验下由夹具施加的载荷或力。 曲线例示了取决于车辆和车辆部件的弹性根据Y轴212移位夹具所需的力的大小。因此，图表200例示了对于两个不同类型的b柱组件移位夹具所需的力的相似度。例如，曲线208的b柱组件对于重量高达6,625磅的车辆是可接受的。(26,500磅力/4)，曲线206的b柱组件对于重量高达6,125磅的车辆是可接受的。(24,500磅力/4)。 [0049] 在该示例中，第一曲线206和第二曲线208在施加0至22000磅力时大致相似。在车顶挤压试验的这部分期间移位夹具的力的大小相似。在22000磅力标记之后，第一曲线206和第二曲线208彼此分离。图表200经由第一曲线206和第二曲线208示出了一种情景，其中，与包括钢加强部件的b柱组件相比，具有碳纤维加强部件的b柱组件可接收增加的载荷以移动夹具。因此，图表200支持结论：相比于表示所有部件为钢部件的b柱组件的第一曲线206，第二曲线208表示包括碳纤维部件的b柱组件的相等或更高值的强度重量比。将铰链构件50定位在T型支架32上满足了依据IIHS车顶挤压试验的性能要求。 [0050] 虽然上面描述了各种实施例，但是并不旨在描述由权利要求包括的所有可能的形式。在说明书中所用的措词是用于说明而不是用于限制，且应了解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行多种更改。如上所描述，各种实施例的特征可加以结合以形成未详细描述或示出的本公开的进一步的实施例。尽管各种实施例可以描述为相对于一个或多个期望的特性而言提供了优点或者优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员认识到，一个或多个特征或特性可能折中以实现期望的整体系统属性，这取决于具体的应用和实现。因此，描述为相对于一个或多个特性比其它实施例或现有技术实施方式不太理想的实施例不在本公开的范围之外，并且对于特定应用可能是理想的。 |
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