用于车辆的结构构件和车辆的制作方法

本公开涉及用于车辆的B柱加强构件。

背景技术：

当前监管和经济环境已经提高了使车辆具有更高的燃油效率同时维持或提高功能性和耐用性的重要性。一种减少车辆的燃料消耗的方法是减小车辆的重量。可通过将选定部件的材料由钢改为复合材料来减小车辆重量。

技术实现要素：

本实用新型提供一种用于车辆的结构构件，该结构构件中的选定部分的材料由钢改为复合材料，因此能够减小车辆重量。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于车辆的结构构件，包括：限定U形通道的外面板，外面板由第一材料成型；限定U形通道的加强面板，加强面板由与第一材料不同的第二材料成型并且成型为连接至外面板；限定U形通道的内面板，内面板由不同于第一材料和第二材料的第三材料成型并且成型为连接至加强面板，以使外面板、加强面板和内面板沿轴线定向并且跨越每个U形通道的整个长度。

根据本实用新型的一个实施例，加强面板限定第一段和第二段，其中，第二段的厚度大于第一段的厚度。

根据本实用新型的一个实施例，内面板和加强面板通过超声波焊接连接。

根据本实用新型的一个实施例，外面板挤压到加强面板上。

根据本实用新型的一个实施例，外面板、加强面板和内面板沿轴线对齐。

根据本实用新型的另一方面，提供一种车辆，包括：门槛组件；以及B柱，B柱沿轴线对齐平行于门槛组件且具有钢制外面板、复合材料加强面板和塑料内面板，其中，钢制外面板、复合材料加强面板和塑料内面板中的每一个限定U形通道，其中，复合材料加强面板连接至钢制外面板，并且其中，塑料内面板与复合材料加强面板沿轴线在U形通道内并且跨越U形通道结合。

根据本实用新型的一个实施例，复合材料加强面板具有第一段和第二段，其中第二段的厚度大于第一段的厚度。

根据本实用新型的一个实施例，复合材料加强面板的第二段具有比第一段多的多个层。

根据本实用新型的一个实施例，B柱限定8个层的层压结构构件。

一种用于车辆的结构构件包括限定U形通道的外面板。外面板由第一材料成型。结构构件进一步包括限定U形通道的加强面板。加强面板由与第一材料不同的第二材料成型并且成型为连接到外面板。结构构件还包括限定U形通道的内面板。内面板由与第一材料和第二材料不同的第三材料成型且成型为连接到加强面板，以使外面板、加强面板和内面板沿轴线定向并且跨越每个U形通道的整个长度。

一种车辆包括门槛组件和B柱。B柱沿轴线对齐平行于门槛组件，并且具有钢制外面板、复合材料加强面板和塑料内面板。每个面板限定U形通道，其中，复合材料面板连接到钢制外面板，并且其中，塑料内面板与复合材料加强面板沿轴线在通道内跨越通道结合。

一种用于车辆的B柱包括三面板组件，三面板组件包括外面板、加强面板和内面板。每个面板由不同材料成型且沿轴线对齐，以使面板沿B柱的整个长度延伸。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的用于车辆的结构构件中的选定部分的材料由钢改为复合材料，因此能够减小车辆重量。

附图说明

图1是包括B柱的车辆的侧视图；

图2是B柱的透视图；

图3是沿图2中的线3-3截取的B柱的截面图；以及

图4是用于车辆的B柱的分解透视图。

具体实施方式

在此描述本文公开的实施例。应当理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，且可采取各种可替代形式的实施例。附图未必按比例绘制，并且可放大或缩小一些特征来显示特定部件的细节。因此，所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限定，而是仅仅教导本领域的技术人员多方面实施本实用新型的代表性基础。因此，本领域中普通技术人员将理解，参考任何附图示出和描述的各种特征可以结合一个或多个其他附图中示出的特征，以产生未明确示出和描述的实施例。所示出的特征的结合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用和实施方式，与本文公开教导一致的各种特征的结合和改进可能是期望的。

图1描述了具有连接框架13的结构构件12的车辆10的透视图。结构构件12可包括A柱、B柱、C柱以及D柱。结构构件12为车辆10提供强度与刚性。例如，在发生侧面撞击情况下，B柱结构构件12为车辆10提供关键支撑。在侧面障碍物撞击过程中，B柱结构构件12吸收大量的能量。因此，B柱结构构件12需要构造成在发生侧面撞击情况下为车辆10提供支撑同时减小侵入。进一步地，B柱结构构件12需构造成允许轻量设计。

通常，结构构件12使用两部分结构。结构构件12可包括被复合材料加强板18加强的钢制外面板14。结构构件12可通过使用热冲压钢、液压成型钢、冷冲压钢或任何允许外面板14成型的成型过程成型。同样地，内面板16可以是双筒形式、硼、结构泡沫、蜂窝状或任何其他加强材料。尽管这些传统定向和制造方法用于结构构件12，但结构构件12为车辆10增加了足够的重量且降低了燃油效率。因此，维持车辆10的结构刚性同时减小车辆10的重量的混合结构构件12可能是有优势的。

如下面将更详细地讨论，使用三部分结构的结构构件12可提供必要的刚性以在受到侧面撞击时减小侵入以及减小车辆10的整体重量并提高燃料效率。例如，结构构件12，以及特别是B柱，可使用由三种不同材料组成的外面板14、内面板16以及加强面板18。结合用于外面板14、内面板16以及加强面板18的三种不同材料，在受到撞击的情况下允许结构构件12节省超过20％的重量并占用超过40％的动能。

参考图2，描述了具有三部分结构的B柱结构构件12的透视图。B柱结构构件12的外面板14、内面板16以及加强面板18可使用消除所有机械接头的制造过程成型。例如，B柱结构构件12在可在不使用焊接点或铆钉并且减少安装过程中的步骤的数量的情况下成型。消除机械接头并减少安装步骤使制造过程变得容易，且消除了由机械连接引起的可能失效。进一步地，消除机械连接过程，如铆钉、焊接点、螺钉或任何其他类型的机械紧固也可有助于减少发生在机械接头处或由于机械接头周围缺少顶盖(ceiling)引起的腐蚀。减少B柱结构构件12的腐蚀进一步有助于增大B柱结构构件12的刚性和结构完整性。

所提出的B柱结构构件12的制造过程可以是同时地、顺序地或以下所公开有效实现制造过程步骤的任何其他顺序。进一步地，外面板14基本上可由硼钢组成，加强面板18基本上可由玻璃填充的复合材料组成，以及内面板16基本上可由填充塑料组成，其中内面板16可在模压成型过程中放置在复合材料层之间。如上所述，使用三种不同的材料形成B柱结构构件12允许增加强度和刚性同时提高B柱结构构件12的性能。

B柱结构构件12的外面板14可使用直接热冲压工艺形成。例如，外面板14可在熔炉里加热到950℃以提供奥氏体化。奥氏体化允许外面板14将外面板14的晶体结构(未示出)由铁素体改变成奥氏体。通过奥氏体化工艺，外面板14从晶体结构(未示出)溶解碳化物以从外面板14移除杂质。然后外面板14可以成型并在压力下淬火以允许马氏体转变。马氏体转变可在大体425℃开始并在大体280℃结束。通过淬火引起马氏体转变允许外面板14的机械性能为支撑B柱结构构件12提供足够的强度、必要的硬度和刚性。

内面板16和加强面板18一起成型。内面板16对齐且加强面板18堆叠在内面板16上。在至少一个实施例中，首先放置填充塑料16，然后根据设计参考线堆叠复合材料层18。使用超声焊接机融化复合材料基质并将层加紧在一起。加强面板18和内面板16的结合限定预成型件20。

使用对流加热烤箱为预成型件20加热。在至少一个实施例中，预成型件20在对流加热烤箱中大体上在260℃和280℃之间加热。加热预成型件20进一步允许加强面板18连接到内面板16。这加强了加强面板18与内面板16之间的结合，以进一步提高强度、硬度和刚性同时减少对机械接头所需的焊接点和铆钉的需要。如上所述，通过保持预成型件20的结构刚性同时消除机械接头，进一步减少了B柱结构构件12的腐蚀。进一步地，加热预成型件20允许预成型件20大体上是易弯的，以便模压到外面板14。

使用挤压工艺将外面板14模压到预成型件20。对齐外面板14以安装到预成型件20上，使得加强面板18设置在外面板14和内面板16之间。如上所述，B柱结构构件12的对齐使得加强面板18设置在外面板14和内面板16之间，以允许复合材料设置在硼钢和溶解的填充塑料之间。当外面板14在预成型件20上对齐时，外面板14和预成型件20在模具(未示出)中挤压以形成B柱结构构件12。此外，将外面板14挤压到预成型件20允许外面板14在不使用任何机械接头的情况下连接到预成型件20。

如上所述，外面板14与加强面板18对齐。外面板14、内面板16和加强面板18沿整体X轴22定向。整体X轴22限定为平行于门槛组件24。因此，B柱结构构件12沿轴线22对齐平行于门槛组件24。如下更详细描述，在将外面板14成型到加强面板18和内面板16上之后，B柱结构构件12变为层状结构构件12。层状结构构件12限定相对于B柱结构构件12的定向的层定向，其基于所设定的层的定向沿轴线22且平行于门槛组件24。

图3描述了沿图2的线3-3截取的截面图。B柱结构构件12可限定U形通道25。U形通道25可基本上延伸B柱结构构件12的整个长度40，如图4所示。具体地，外面板14、内面板16和加强面板18也限定U形通道38，其中，U形通道38限定B柱结构构件12。U形通道25沿包括外面板14、内面板16和加强面板18的B柱结构构件12的长度40沿竖直轴32延伸，如图4进一步详细示出。U形通道25进一步有助于B柱结构构件12在撞击过程中保持硬度和刚性。内面板16和加强面板18沿整体X轴22在通道内并且跨越通道结合。

参考图4，示出了B柱结构构件12的分解透视图。如上所述，B柱结构构件12可限定层状构件。例如，在装配之后，B柱结构构件12可进一步限定第一段26，第二段28和第三段30。第一段26和第二段28限定在加强面板18上，并且第三部分30限定为基本上整个外面板14。第一段26，第二段28和第三段30由层压层组成以限定层状B柱结构构件12。例如，层状B柱结构构件12包括穿过第一段26、第二段28和第三段30的层压层26，以限定整体层状结构构件12。

如图4可以看出，加强面板18沿竖直轴32在第一段26下面的方位限定第二段28。进一步地，第二段28限定的厚度34大于第一段26的厚度36。第二段28的更大的厚度34为B柱结构构件12提供添加的结构刚性。第二段28的厚度34包括多层。因此，第二段28通过增加施加到第二段28的层的数量限定大于第一段26的厚度36的厚度34。第二段28的厚度34的最佳值可通过增加第二段28上的层或者层压层的数量来实现。根据车辆尺寸或类型可最佳化第二段28的厚度34以增加第二段28的隔距。

B柱结构构件12可在加强面板18的第一段26和第二段28与外面板14的第三段30之间限定八个层压层。使用层状B柱结构构件12允许B柱结构构件12在其上经受更大压力。更具体地，在与结构B柱构件12撞击的情况下，层状结构B柱构件12可吸收更多能量且具有更小的侵入。进一步地，如下更详细描述，也可优化B柱结构构件12的几何形状以包括重量节省能力。还可优化第一段26和第二段28以吸收能量。例如，在至少侧面障碍物撞击时，第一段26可提供几何形状以增加硬度同时第二段28可提供几何形状以包括更高的伸长率。

加强面板18的第一段26、第二段28和第三段30可进一步限定最佳的几何形状，以提高强度和刚性同时减小B柱结构构件12的重量和侵入。具体地，B柱结构构件12的第三段30可限定第一部分41和第二部分42，用于分别连接B柱结构构件12的相对两端。B柱结构构件12在第一部分41处连接至车辆10的车架13并且在第二部分42处连接至门槛组件24。

尽管上文描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能形式。本说明书里的词语仅仅是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，可进行多种变化而不背离本实用新型的精神和范围。如上所述，可结合各种实施例的特征以进一步形成本实用新型没有明确描述和示出的实施例。尽管各种实施例描述为相对于一个或更多所希望的特征提供了优势或优选于其他实施例或现有技术实施例，本领域的普通技术人员意识到可折中一个或更多的特征或特点以获得所期望基于特定应用和实施方式的整体系统属性。这些属性包括但不限制于费用、强度、耐用度、寿命周期成本、市场开拓能力、外观、包装、尺寸、实用性、重量、可制造性、易于安装性等。因此，描述为相对于一个或多个特性相比于其他实施例或现有技术实施方式不太合意的实施例并不在本公开的范围之外并且对于特定应用可能是合意的。