具有一体凸缘的前柱结构

摘要

本发明涉及一种具有一体凸缘的前柱结构，所述凸缘在侧面的车门安装处连接内板件、外板件和侧外板件。所述内板件、外板件以及所述内板件与外板件之间的凸缘由具有闭合横截面形状的管状本体一体地形成。

权利要求

1.一种车辆的前柱结构，其具有凸缘，所述凸缘在侧面的车门安装处连接内板件、外板件和侧外板件，其中，所述内板件、所述外板件以及所述内板件与所述外板件之间的所述凸缘由具有闭合横截面形状的管状本体一体地形成，其中，通过在预定压力下将预定温度的加热的空气喷射到管状本体的内部空间中，所述前柱结构通过热吹风成形工艺形成，所述管状本体设置在上模具和下模具之间，所述上模具和下模具具有对应于所述前柱的外轮廓的内轮廓，其中，所述上模具和所述下模具在其侧部之间形成比所述管状本体的厚度小两倍的间隙，从而使得凸缘被挤压和重叠以增强刚度。

2.根据权利要求1所述的车辆的前柱结构，其中，所述凸缘被挤压和重叠而具有所述管状本体的至多两倍的厚度，从而增强刚度。

3.根据权利要求1所述的车辆的前柱结构，其中，所述凸缘具有卷边形边缘。

4.根据权利要求1所述的车辆的前柱结构，其中，所述凸缘的卷边形边缘具有在其端部内侧形成的凸缘空间。

5.根据权利要求1所述的车辆的前柱结构，其中，所述管状本体的侧部都被推动和插入具有预定深度的间隙中以形成凸缘，所述间隙在上模具和下模具被联接时在上模具和下模具的内表面的侧部处形成。

6.根据权利要求1所述的车辆的前柱结构，其中，所述凸缘具有卷边形边缘并且与所述内板件和所述外板件一体地由管状本体形成，所述卷边形边缘具有凸缘空间以及弯曲和重叠结构，其中，所述卷边形边缘在上模具与下模具之间在下模具的卷边形成部分处的模具空间中形成，以及其中，所述卷边成形部分具有凹的底部，从而与上模具间隔开。

说明书

具有一体凸缘的前柱结构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种车辆的前柱结构。更特别地，本发明涉及一种具有凸缘的车辆的前柱结构的改进，其增强刚度并且减小当发生车辆碰撞时车门的变形。

背景技术

[0002] 通常，车辆包括位于车辆的侧面的车门安装处的侧密封件、前柱(A-柱)、B-柱和C-柱。

[0003] 参考图1，侧密封件1具有与之固定的地板板件(floor panel)前柱2固定到侧密封件1的前端。B-柱3固定到侧密封件1的中央部。C-柱4固定到后车轮壳体，所述后车轮壳体连接到侧密封件1的后端。

[0004] 如图2和图3所示，前柱2包括：前柱外上加强构件5；联接到前柱外上加强构件5的上端的车顶侧外部加强构件6；车顶侧外部加强构件6内侧的前柱内上板件7；联接到前柱内上板件7的上端的车顶侧内部轨道8；以及前柱外部加强构件9。A-柱2还包括用于外部使用的侧外部板件。

[0005] 除了其他柱以外，前柱的刚度对于在发生正面碰撞时保护驾驶员而言是非常重要的。

[0006] 当横截面增大从而增大前柱的刚度时，驾驶员的盲区角度增大。而且，当装配外侧时，难以装配车身。如图4所示，当增加管状加强构件11时，无法实施点焊以将加强构件固定到内板件；进一步说，由于使用CO2焊接，因此生产率降低了。此外，由于需要维持密封形状，因此难以改进横截面形状。

[0007] 作为与用于车辆的前柱相关联的相关技术，存在一种通过液压成形而形成的管材加强构件，所述管材加强构件固定并且焊接到车顶内板件。然而，由于无法对管材加强构件实施点焊，因此不能够实现焊接自动化，结果导致生产率降低。

[0008] 在另一相关技术中，车顶轨道通过液压成形而形成凸缘，从而形成管状本体和作为支撑轨道的纵向延伸凸缘，所述支撑轨道具有前柱和车顶轨道部。然而，焊接在形成孔之后进行，以便能容易地焊接凸缘，结果导致生产率降低，并且在凸缘的端部处可能发生爆裂，这导致大量的缺陷产品。

[0009] 此外，已经介绍一种结构，其中，凸缘在侧轨道内板件的前部处形成并且插入柱中，并且具有车门密封凸缘的车顶加强构件通过抗压液压成形(pressure-resistant hydroforming)而制造。

[0010] 相关技术公开了通过液压成形加强的前柱，然而，生产率较低，并且当形成凸缘时，在前柱的凸缘的端部处发生爆裂现象，因此降低了质量和刚度。

[0011] 公开于本发明背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解，因此其可能包含并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术的信息。

发明内容

[0012] 本发明致力于解决相关技术中的与用于增强车辆的前柱的刚度的结构相关联的上述问题，并且本发明的一个方面提供一种具有凸缘的前柱以增强刚度。

[0013] 根据本发明的示例性实施方案，一种车辆的前柱结构，其具有凸缘，所述凸缘在侧面的车门安装处连接内板件、外板件和侧外板件。所述内板件、所述外板件以及所述内板件与所述外板件之间的所述凸缘由具有闭合横截面形状的管状本体一体地形成。

[0014] 所述凸缘可以被挤压和重叠而具有管状本体的至多两倍的厚度，从而增强刚度。

[0015] 所述凸缘具有卷边形边缘。

[0016] 所述凸缘的所述卷边形边缘可以具有在其端部内侧形成的凸缘空间。

[0017] 通过在预定压力下将预定温度的加热的空气喷射到管状本体的内部空间中，所述前柱结构可以通过热吹风成形工艺形成，所述管状本体设置在上模具与下模具之间，所述上模具与下模具具有对应于所述前柱的外轮廓的内轮廓。

[0018] 管状本体的侧部都被推动和插入具有预定深度的间隙中，从而形成凸缘，所述间隙在上模具和下模具被联接时在上模具和下模具的内表面的侧部处形成。

[0019] 所述上模具和所述下模具可以在其侧部之间形成比所述管状本体的厚度小两倍的间隙，从而使得凸缘可以被挤压和重叠以增强刚度。

[0020] 所述凸缘可以具有卷边形边缘并且可以与内板件和外板件一体地由管状本体形成，所述卷边形边缘具有凸缘空间部分以及弯曲和重叠结构。卷边形边缘在上模具与下模具之间在下模具的卷边形成部分处的模具空间中形成。卷边形成部分具有凹的底部从而与上模具间隔开。

[0021] 在根据本发明的前柱中，前柱具有通过单一工序一体地形成的上凸缘和下凸缘。卷边部分在凸缘的端部处形成，因此，与通过将单独的内板件和单独的外板件在凸缘处结合而构造的相关技术的前柱相比较而言，增加了刚度。通过在凸缘的端部处形成卷边形边缘，不会在凸缘的端部处发生爆裂现象，并且部件(诸如侧外板件)可以通过使用机器人的点焊而结合，从而提高了生产率、减少了部件和加工工序的数量并减轻了重量。

[0022] 下面讨论本发明的其它方面和优选实施方案。

[0023] 应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。本文所指的混合动力车辆为具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。

[0024] 下面讨论本发明的上述特征及其它特征。

附图说明

[0025] 接下来将参照由所附附图显示的本发明的某些示例性实施方案来详细地描述本发明的以上的及其它的特征，这些附图在下文中仅以例证的方式给出，因而对本发明是非限制性的。

[0026] 图1是车身的侧部的示意性立体图，其示出一般车辆的前柱结构。

[0027] 图2是示出相关技术中的车辆的前柱的组件结构的示意性分解立体图。

[0028] 图3是示出图2的装配状态的横截面图。

[0029] 图4是在图3的前柱中具有管状加强构件的结构的示意性横截面图。

[0030] 图5是根据本发明的用于车辆的前柱的分解视图。

[0031] 图6是图5中的前柱的放大视图。

[0032] 图7是图6的横截面图，其示出了侧部外板被安装的状态。

[0033] 图8是根据本发明的具有凸缘的前柱的横截面图。

[0034] 图9是示出在凸缘的端部处发生爆裂现象的局部横截面图。

[0035] 图10是示出形成根据本发明的前柱的过程的示意性横截面图。

[0036] 图11是解释形成图10中的凸缘的卷边形边缘的过程的局部放大视图。

[0037] 应当了解，所附附图不是一定是按比例的，其显示了说明本发明的基本原理的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和形状将部分地由具体预期应用和使用的环境来确定。

[0038] 在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记表示本发明的同样的或等同的部分。

具体实施方式

[0039] 接下来，将对本发明的不同实施方案详细地作出引用，实施方案的示例被显示在所附附图中并描述如下。虽然本发明与示例性的实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书不是要将本发明限制为那些示例性的实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等同和其它实施方案。

[0040] 将在下文中参考附图更具体地描述本发明，所述附图示出了根据本发明的示例性实施方案的具有一体凸缘的前柱结构。

[0041] 参考图5至图7，根据本发明的车辆前柱100包括通过热吹风成形工艺一体地形成的内板件101、外板件102和凸缘103。

[0042] 如图8所示，前柱100、内板件101和外板件102通过热吹风成形而由管材形成闭合横截面，所述管材具有通过热吹风成形工艺的闭合横截面。凸缘103可以在前柱100的上侧和下侧处形成，所述凸缘103连接到用于外部使用的典型的侧外板105。当内板件101和外板件102的端部向外突出时，凸缘103通过在所述端部之间喷射加热空气而形成，因此，内板件101的延伸部分和外板件102的延伸部分重叠，并且凸缘空间121在凸缘103的端部处形成。

[0043] 例如，具有闭合横截面结构的柱构件可以通过相关技术的液压成形而形成，其中内板件101和外板件102如上所述一体地形成，如图9所示，褶皱12可以在具有压缩形状的凸缘103’的端部处在内侧形成，因此，应力在褶皱12处集中，这导致爆裂现象。

[0044] 根据本发明，为了防止在如上所述一体地形成的凸缘的端部处发生爆裂现象，卷边形边缘120形成为如图8所示那样。卷边形边缘120通过使得凸缘103弯曲而形成，并且凸缘空间121在凸缘103的外端部处形成。因此，不会产生如图9所公开的凸缘103内侧的褶皱。

[0045] 参考图10和图11，使用卷边模具，通过热吹风成形工艺在凸缘的端部处形成具有卷边形边缘120的凸缘103。

[0046] 如图8所示的管状本体设置在下模具130与上模具131之间并且对应于前柱100的轮廓。在以预定温度加热的空气以预定压力喷射到管状本体的内部空间中的同时，上模具131以预定压力向下移动。因此，管状本体形成前柱100的形状。

[0047] 为了形成前柱100的凸缘103，当上模具131和下模具130联接时，下模具130和上模具131内侧的侧部都彼此间隔开预定的间距，所述间距对应于凸缘103的厚度，从而形成间隙。因此，在热吹风成形工艺期间，管状本体的侧部都通过加热和加压的空气推动并且插入在上模具131和下模具130内侧的侧部之间的间隙中，从而形成凸缘103。

[0048] 为了形成卷边形边缘120，下模具130上具有卷边形成部分135。卷边形成部分135在其下侧处具有凹形状，从而使得在上模具131与下模具130之间存在模具空间136。模具空间136具有比上模具131和下模具130内侧的侧部之间的上述间隙更大的垂直间距，从而形成卷边形边缘120。

[0049] 因此，当一体的前柱100通过热吹风成形工艺而由管状本体形成时，管状本体通过加热的空气与上模具131和下模具130的内表面接触，所述上模具131和下模具130的内表面具有前柱100的轮廓形状，从而形成前柱100的轮廓。管状本体的侧部都被推动和插入上模具131和下模具130的侧部分之间形成的间隙中，其中上模具131和下模具130的侧部形成凸缘103。然后，凸缘103形成卷边形成部分135的凹形状，从而使得形成具有挤压和重叠形状的凸缘103，同时，卷边形边缘120在凸缘103处形成，所述卷边形边缘120的外端具有凸缘空间121。

[0050] 间隙的深度对应于前柱100的凸缘103的突出长度。此外，上模具131和下模具130的间隔开的侧部之间的间距至多是内板件101、外板件103和侧外板件105的厚度的两倍。因此，由管状本体在上模具131和下模具130之间一体地形成的凸缘103具有的厚度至多是管状本体厚度的两倍，例如，当管状本体的厚度是1.2mm时，所述凸缘103具有小于2.4mm的厚度或者具有2.0mm的厚度，从而使得凸缘103在上模具131和下模具130的侧部之间被挤压和重叠，从而增强凸缘103的刚度。

[0051] 空气的加热温度设置为低于管状本体的材料的相变温度，并且喷射压力设置为低于上模具131向下移动所具有的压力，从而使得管状本体可以在模具中变形，从而形成具有卷边形边缘120的凸缘103。

[0052] 根据本发明，由于前柱的内板件、外板件和凸缘可以通过热吹风工艺使用卷边模具而通过单一成形工序由单一管状本体形成，因此，相关技术的外上加强构件、联接到外上加强构件的上端的车顶侧外部加强构件、车顶侧外部加强构件内侧的前柱内上板件、联接到前柱内上板件的上端的车顶侧内部轨道以及前柱外部加强构件可以使用单一元件来形成。多个部件并不彼此重叠来结合其他部件，从而减少形成部件和装配部件的工序的数量、减轻重量和降低材料成本。

[0053] 如上所述，与通过将单独的内板件和单独的外板件在凸缘处结合来构造的相关技术中的前柱的刚度相比较而言，根据本发明的前柱表现出在刚度方面增加大约36％的效果。

[0054] 根据本发明的前柱，由于卷边形边缘在凸缘的端部处形成，因此不会出现爆裂现象，并且侧外板件可以通过使用机器人的点焊而结合，而无需预处理(诸如，在凸缘中形成孔)，从而提高生产率。

[0055] 本发明可以用于制造外板件、内板件和凸缘一体地形成的前柱，以增强刚度和提高安装车门的车辆的侧向结构的生产率。

[0056] 已经参考本发明的示例性实施方案详细地描述了本发明。然而，本领域技术人员将清楚，可以对这些实施方案进行改变而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围在所附权利要求及其等同形式中得以限定。