一种分节式汽车B柱结构的制作方法

本发明属于汽车零部件及安全技术领域，特别涉及一种分节式汽车b柱结构。

背景技术：

随着汽车的普及，人们对汽车性能要求越来越高，在提高动力性、经济性、舒适性的同时，对安全性的要求也越发的苛刻。汽车安全性能提高，能够有效的避免事故的发生或减少伤亡的程度。

汽车b柱位于四门汽车的前座和后座之间,安装在门槛梁上撑起驾驶舱车顶的金属柱状结构,在发生侧面碰撞或者翻滚时对驾驶舱内的成员有重要的保护作用,由于在侧碰过程中，汽车b柱距离乘员的距离较小，这就需要b柱有足够的刚度抵抗碰撞变形,为乘员提供较大的生存空间，同时还需要具有较好的吸能特性，将侧面碰撞的能量迅速吸收掉以避免碰撞过程中加速度过大对乘员产生严重伤害，以及拥有较好的传力路径，尽快的将吸收后剩下的碰撞能量传递到车身主要承载部件，使得汽车变形合，减少对乘员的伤害。

目前的汽车b柱结构复杂，一般是由高强钢冲压成型的b柱外板、b柱内板以及多块加强板构成，每种车型的b柱形状都有差异，通用性较差，每个钣金件都要制作费用高昂的模具，高强钢的冲压成型制造工艺繁琐，加工成本高。并且b柱在满足高刚度的同时，很难保证较好的吸能特性，都需要侧方安全气囊的辅助保护。

竹子在自然环境中承受风载带来巨大载荷，为了适应这种环境，竹子底端承受最大的拉压应力而不发生破坏，从而形成了其特有的微观与宏观组织结构。竹子是天然长纤维复合材料，可以近似的看成是由薄壁细胞构成的基本组织和以维管束为主的厚壁细胞组成的增强纤维复合而成。z.p.shao等(2010)计算得到毛竹薄壁基本组织的弹性模量和拉伸强度分别为0.22gpa和19.42mpa，同时应用机械剥离法制备了竹维管束拉伸试样，测得其拉伸弹性模量和强度分别为33.9gpa和482.2mpa。竹壁在受载荷过程中，其基本组织起到吸收能量的作用，维管束起着承受载荷和传递载荷的作用。同时，竹子的竹节连接板是竹筒结构当中的加强筋，实验表明，竹节连接板使得竹筒的横向承载能力提高三倍。

由这样的背景技术出发，本发明针对现有汽车b柱当中存在的不足，设计思路来源于竹子的宏观与微观的结构与功能，设计了一种仿竹子结构的高性能分节式汽车b柱结构。

技术实现要素：

为了克服现有汽车b柱结构难以同时具有高刚度及良好吸能特性的缺陷，本发明提供了一种由多根双层柱状管和接头拼装构成的分节式汽车b柱结构，其既有较强的刚度，又有良好的吸能特性，安全性更好。

本发明提供的技术方案为：

一种分节式汽车b柱结构，包括：多个双层柱状管和连接在所述多个双层柱状管之间的柱状管接头；

所述双层柱状管包括：

八边形的内层管；

八边形的外层管，其套设在所述八边形的内层管外，并且和所述内层管的八边形平行；

加强筋，其设置在沿着汽车横向方向的所述内层管和所述外层管的相邻顶点之间；

填充物，其填充在所述内层管和所述外层管之间；

所述柱状管接头包括：

连接板，其具有呈一定倾斜角度的上表面和下表面；

上连接部，其设置在所述上表面并具有八边形的环形容纳空间，用于匹配容纳位于上部的所述双层柱状管；

下连接部，其设置在所述下表面并具有八边形的环形容纳空间，用于匹配容纳位于下部的所述双层柱状管。

优选的是，所述内层管与所述外层管均为由下到上横截面外形尺寸逐渐减小的空腔结构。

优选的是，所述内层管与所述外层管横截面均为轴对称八边形，所述八边形沿汽身横向方向的一组对边的距离大于所述八边形沿汽车纵向方向的一组对边的距离。

优选的是，所述柱状管接头为一体式结构。

优选的是，所述连接板的上表面和下表面的形状及面积相同。

优选的是，所述内层管与所述外层管之间的填充物为泡沫铝。

优选的是，所述分节式汽车b柱结构还包括上接头，其连接在所述双层柱状管与汽车门上梁之间。

优选的是，所述上接头的下部具有八边形的环形容纳空间，用于匹配容纳位于下部的所述双层柱状管。

优选的是，所述分节式汽车b柱结构还包括下接头，其连接在所述双层柱状管与汽车门槛梁之间。

优选的是，所述下接头的上部具有八边形的环形容纳空间，用于匹配容纳位于上部的所述双层柱状管。

本发明的有益效果是：本发明提供的分节式汽车b柱结构，由多根双层柱状管和接头拼装构成，既有较强的刚度，又有良好的吸能特性，安全性更好，克服了现有汽车b柱结构难以同时具有高刚度及良好吸能特性的缺陷。

附图说明

图1为本发明所述的分节式汽车b柱结构总体结构示意图。

图2为本发明所述的双层柱状管结构示意图。

图3为本发明所述的柱状管接头结构示意图。

图4为本发明所述的柱状管接头沿汽车纵向剖面示意图。

图5为本发明所述的柱状管接头沿汽车横向剖面示意图。

图6为本发明所述的上接头结构示意图。

图7为本发明所述的下接头结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-7所示，本发明提供了一种分节式汽车b柱结构。所述分节式汽车b柱结构包括多根双层柱状管100，其包括八边形的内层管110；八边形的外层管120，其套设在八边形的内层管110外，并且和内层管110的八边形平行；以及填充在内层管110与外层管120之间的填充物130。内层管110与外层管120均为由下到上横截面外形尺寸逐渐减小的空腔结构，内层管110与外层管120横截面均为轴对称八边形，所述八边形沿汽身横向方向的一组对边的距离大于所述八边形沿汽车纵向方向的一组对边的距离，这样的结构可以使得在汽车整体宽度一定的情况下汽车乘员舱的空间更大。填充物130采用泡沫铝材质，泡沫铝仿竹壁中具有吸能作用的基本组织，泡沫铝具有密度低，吸能特性好的优点，能够在增重很小的情况下，吸收更多的碰撞能量，极大的提高吸b柱的能特性，提高汽车的安全性。

加强筋140仿竹壁中承受载荷、传递力的维管束结构，能够提高汽车b柱的刚度。加强筋140设置在内层管110与外层管120之间，将内层管110与外层管120连接在一起。加强筋140为4条，其分别设置在沿着汽车横向方向的内层管110和外层管120的相邻顶点之间，这样分布的加强筋140在汽车发生侧碰过程中可以明显的增强双层柱状管的抗弯性能，并且没有加强筋的部位可以顺利压溃吸能，从而使得汽车b柱整体发生沿汽车横向的自身压溃，而减小对乘员舱的侵入变形。

多个柱状管接头200，其连接在双层柱状管100之间。柱状管接头200为一体式结构，包括上连接部210，下连接部220，以及位于上连接部210与下连接部220之间的连接板230。连接板230为实体结构，连接板230仿竹节的横隔板，具有一定的厚度，用于增加b柱结构结构刚度。连接板230具有呈一定倾斜角度的上表面和下表面，以形成汽车b柱的弯度及斜度。由于汽车b柱结构并非竖直的结构，为了配合汽车整体结构，汽车b柱结构沿汽车纵向向后呈一定角度倾斜，在汽车横向带有一定的向内弯度，由下至上逐渐向内部收缩近似形成拱形。而双层柱状管100的轴线为直线，所以上述b柱结构的斜度及弯度需要柱状管接头200的调整来完成。

柱状管接头200的上连接部210由内板211、外板212及连接板230组成具有八边形的环形容纳空间240；下连接部220结构与上连接部210结构相同。双层柱状管100的一端插入具有八边形的环形容纳空间240内，并抵靠在所述连接板230上。插入上连接部210的环形容纳腔240的双层柱状管100的下端面与其对应的连接板230上表面的形状及面积相等，插入下连接部220的环形容纳腔的双层柱状管100的上端面与其对应的连接板230下表面的形状及面积相等，且所述连接板230的上表面及下表面的形状及面积相等，即相邻两节双层柱状管100与同一柱状管接头200连接的端面大小相同，从而使得b柱结构整体呈下大上小的均匀变化。

上接头300，其连接在双层柱状管100与汽车门上梁510之间。上接头下部310，其具有由内板311和外板312构成具有八边形的环形容纳空间330，用于匹配容纳位于下部的双层柱状管100；所述环形容纳空间330底面的形状及面积和位于其下部的双层柱状管100上端面的形状面积相等。与汽车门上梁510连接的上接头上部320为实体结构，上接头上部320形状与汽车门上梁510的结构形状相匹配，下接头上部320半包裹式贴合在汽车门上梁520上。

下接头400，其连接在双层柱状管100与汽车门槛梁520之间。下接头上部410，其具有由下接头内板411与下接头外板412组合成构成具有八边形的环形容纳空间430，用于匹配容纳位于上部的双层柱状管100；环形容纳空间430的底面的形状及面积和位于其上部的双层柱状管100下端面的形状及面积一致。下接头下部420为实体结构，其与门槛梁520连接。

上接头上部320与下接头下部420的实体结构部分的形状及厚度也对b柱结构的斜度及弯度起调整作用。采用上接头300及下接头400分别与汽车门上梁510及汽车门槛梁520连接，是因为b柱结构的接头结构类似于竹子的竹节部分，接头的刚度大于双层柱状管结构，这样能提高汽车的侧碰安全性。

结合具体实施过程，对本发明所述的分节式汽车b柱结构进行进一步的说明。

在一实施例中，b柱结构由4根双层柱状管100、3个柱状管接头200、上接头300及下接头400组成。双层柱状管100的内层管110和外层管120均由圆锥管由内高压成型得到相应截面尺寸的下到上外形逐渐减小八棱柱管，再由激光焊接，用四条加强筋140将内层管110和外层管120连接到一起，四条加强筋140分别设置在沿着汽车横向方向的内层管110和外层管120的相邻顶点之间。最后，采用泡沫铝对内层管110与外层管120之间的间隙进行填充。

柱状管接头200、上接头300及下接头400根据不同b柱结构，选择不同尺寸的结构设计对应的模具，采用压铸成型制造方法。

选择合适的柱状管接头200和双层柱状管100，确保双层柱状管100的端面尺寸和其对应柱状管接头200的连接板230上表面及下表面尺寸一致；选择合适的上接头300及下接头400，确保双层柱状管100的端面尺寸和其对应上接头300及下接头400的环形容纳空间底面尺寸一致，同时，确保上接头300与其所对应的汽车门上梁510的形状相匹配；从下至上依次定位、拼装、夹紧并采用激光焊进行连接。

b柱整体焊接完成后，转移白车身侧围处，进行定位安装，采用激光焊接进行b柱结构与汽车门槛梁520和汽车门上梁510的焊接，完成b柱结构的安装。

本发明提供的分节式汽车b柱结构，由多根双层柱状管和接头拼装构成，既有较强的刚度，又有良好的吸能特性，安全性更好，克服了现有汽车b柱结构难以同时具有高刚度及良好吸能特性的缺陷。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。