汽车b柱结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车零部件制造领域，具体地说，本发明涉及一种汽车B柱结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在汽车研发的领域，轻量化设计早已成为整车产品开发的主要潮流。轻量化设计，意味着更少的材料使用，更轻的车身重量，更少的CO2排放。归功于使用轻量化设计技术获得的新一代车身，汽车成本效率得到了大幅度的提升，同时车辆的可操控性也显著增强。
[0003]B柱是汽车结构中非常重要的受力部件，传统金属B柱总成是由B柱内板、B柱外板、两个组成。这种结构相对很复杂，成型和焊接都比较麻烦。另外，B柱上需安装安全带和门锁，局部刚度要求高。而且，从碰撞以及受力的角度考虑，不但要支撑车顶盖，还要承受前后车门的支撑力。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种汽车B柱结构及其制造方法，目的是在保证B柱力学性能的前提下，大幅度降低结构重量。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:汽车B柱结构，包括B柱外板和B柱内板，所述B柱外板和所述B柱内板均是由彼此连接的金属层和碳纤维复合材料层构成。
[0006]所述B柱外板包括外板金属层和设置于外板金属层表面上的碳纤维复合材料层。
[0007]所述B柱内板包括内板金属层和设置于内板金属层表面上的碳纤维复合材料层，内板金属层并与所述外板金属层连接。
[0008]所述内板金属层与所述外板金属层焊接连接。
[0009]所述碳纤维复合材料层与所述金属层为粘接连接。
[0010]本发明还提供了一种汽车B柱结构的制造方法，其特征在于，包括步骤:
[0011]采用金属材料制作外板金属层和内板金属层；
[0012]采用单向碳纤维复合材料预浸料为原材料，将其铺放于外板金属层和内板金属层上;
[0013]经过加热加压使外板金属层和内板金属层上的单向碳纤维复合材料预浸料固化成型，形成碳纤维复合材料层，并最终形成B柱外板和B柱内板；
[0014]将外板金属层和内板金属层焊接连接。
[0015]在制作外板金属层和内板金属层后，使用溶剂清洗外板金属层和内板金属层。
[0016]用于清洗外板金属层和内板金属层的溶剂为丙酮或丁酮。
[0017]本发明的汽车B柱结构，将金属材料与碳纤维复合材料相结合，能在保证金属B柱力学性能的前提下，大幅度降低结构重量；而且能够简化B柱的结构，可以取消局部加强板；制造时成型效率很高，和金属钣金工艺接近。
【附图说明】
[0018]图1为本发明B柱结构的横截面图；
[0019]图2为复合材料模压阳模的结构示意图；
[0020]图3为复合材料模压阴模的结构示意图；
[0021]图4为B柱内板在复合材料模压阴模中定位的状态图；
[0022]图5为碳纤维复合材料预浸料铺放于B柱内板时的状态图；
[0023]上述图中的标记均为:1、B柱外板；11、外板金属层；12、碳纤维复合材料层；2、B柱内板；21、内板金属层；22、碳纤维复合材料层；3、内腔体。
【具体实施方式】
[0024]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
[0025]如图1所示，本发明提供了一种汽车B柱结构，包括B柱外板I和B柱内板2，B柱外板I和B柱内板2均是由彼此连接的金属层和碳纤维复合材料层构成。本B柱结构将金属材料与碳纤维复合材料相结合，充分利用碳纤维复合材料的高强度、高模量的特点，在保证了金属B柱力学性能的前提下，简化了结构，相比于传统B柱，可以取消局部加强板，而且还可以降低B柱外板I和B柱内板2的钢板厚度，代之以碳纤维复合材料局部增强B柱外板1、B柱内板2，从而可以大幅度降低结构重量，实现轻量化。
[0026]具体地说，如图1所不，B柱外板I包括外板金属层11和设置于外板金属层11表面上的碳纤维复合材料层12。B柱内板2包括内板金属层21和设置于内板金属层21表面上的碳纤维复合材料层22，内板金属层21并与外板金属层11连接。外板金属层11和内板金属层21为采用钣金材料冲压成型的，分别作为B柱外板I和B柱内板2的基板。
[0027]内板金属层21与外板金属层11为焊接连接，碳纤维复合材料层12与外板金属层11为粘接连接，碳纤维复合材料层22与内板金属层21为粘接连接。在本实施例中，如图1所示，B柱外板I与B柱内板2连接后形成内部中空的B柱结构，其内部为内腔体3，碳纤维复合材料层12设置于外板金属层11朝向内板金属层21的内侧面上，碳纤维复合材料层22设置于内板金属层21朝向外板金属层11的内侧面上，即碳纤维复合材料层12和碳纤维复合材料层22形成内腔体3周围的侧壁。
[0028]对于上述结构的汽车B柱结构，其制造方法包括如下的步骤:
[0029](I)采用金属材料制作B柱外板I的外板金属层11和B柱内板2的内板金属层
21ο
[0030](2)采用单向碳纤维复合材料浸料为原材料，按照性能设计要求，确定复合材料层的铺层层数和顺序，如[90/0/90/0]s，并将单向碳纤维复合材料预浸料进行铺叠。
[0031](3)将外板金属层11放入复合材料模压阴模中，并精确定位，然后将单向碳纤维复合材料预浸料铺放于外板金属层11上；
[0032]将内板金属层21放入复合材料模压阴模中，如图4所示，并精确定位，然后将单向碳纤维复合材料预浸料铺放于外板金属层11上，如图5所示。
[0033](4)采用复合材料模压阴阳模，通过阴阳模的压力，在高温高压下分别让外板金属层11和内板金属层21上的单向碳纤维复合材料预浸料迅速固化成型，并与外板金属层11和内板金属层21进行有效粘接，分别形成碳纤维复合材料层12、22，并最终形成B柱外板I和B柱内板2。
[0034](5)将外板金属层11和内板金属层21焊接连接，形成B柱结构。
[0035]在上述步骤⑴中，在制作外板金属层11和内板金属层21后，使用溶剂清洗外板金属层11和内板金属层21，彻底去除外板金属层11和内板金属层21表面的油污，用于清洗的溶剂可以为丙酮或丁酮等。
[0036]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.汽车B柱结构，包括B柱外板和B柱内板，其特征在于，所述B柱外板和所述B柱内板均是由彼此连接的金属层和碳纤维复合材料层构成。2.根据权利要求1所述的汽车B柱结构，其特征在于，所述B柱外板包括外板金属层和设置于外板金属层表面上的碳纤维复合材料层。3.根据权利要求2所述的汽车B柱结构，其特征在于，所述B柱内板包括内板金属层和设置于内板金属层表面上的碳纤维复合材料层，内板金属层并与所述外板金属层连接。4.根据权利要求3所述的汽车B柱结构，其特征在于，所述内板金属层与所述外板金属层焊接连接。5.根据权利要求1至4任一所述的汽车B柱结构，其特征在于，所述碳纤维复合材料层与所述金属层为粘接连接。6.根据权利要求1至5任一所述的汽车B柱结构的制造方法，其特征在于，包括步骤: 采用金属材料制作外板金属层和内板金属层； 采用单向碳纤维复合材料预浸料为原材料，将其铺放于外板金属层和内板金属层上； 经过加热加压使外板金属层和内板金属层上的单向碳纤维复合材料预浸料固化成型，形成碳纤维复合材料层，并最终形成B柱外板和B柱内板； 将外板金属层和内板金属层焊接连接。7.根据权利要求6所述的汽车B柱结构的制造方法，其特征在于，在制作外板金属层和内板金属层后，使用溶剂清洗B柱外板和B柱内板。8.根据权利要求7所述的汽车B柱结构的制造方法，其特征在于，用于清洗外板金属层和内板金属层的溶剂为丙酮或丁酮。
【专利摘要】本发明公开了一种汽车B柱结构及其制造方法，该汽车B柱结构包括B柱外板和B柱内板，所述B柱外板和所述B柱内板均是由彼此连接的金属层和碳纤维复合材料层构成。本发明的汽车B柱结构，将金属材料与碳纤维复合材料相结合，能在保证金属B柱力学性能的前提下，大幅度降低结构重量；而且能够简化B柱的结构，可以取消局部加强板；制造时成型效率很高，和金属钣金工艺接近。
【IPC分类】B62D25/04
【公开号】CN104986226
【申请号】CN201510329795
【发明人】张静, 陈大华, 宣善勇, 熊建民, 陈效华
【申请人】奇瑞汽车股份有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月12日