一种蜂窝夹层汽车b柱的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种蜂窝夹层汽车B柱，所述汽车B柱包括B柱外板、蜂窝夹层和B柱内板；所述B柱外板底边设有与底边垂直的底座板，B柱外板两个侧边分别设有与两个侧边垂直的侧壁板；所述B柱内板底边设有与底边垂直的底座板，B柱内板两个侧边分别设有与两个侧边垂直的侧壁板，将B柱外板的底座板和侧壁板与B柱内板的底座板和侧壁板固连后，B柱外板与B柱内板中间形成一个上端开口的容纳腔；所述蜂窝夹层设置在B柱外板和B柱内板中间的容纳腔内。该汽车B柱结构简单，重量较轻，能起到有效改善侧面碰撞安全性能的作用，尤其是提高了侧面撞击的安全系数。
【专利说明】
一种蜂窝夹层汽车B柱
技术领域
[0001]本实用新型涉及汽车零部件领域，具体涉及一种汽车B柱。
【背景技术】
[0002]随着汽车行业的不断发展，汽车已经成为人们日常生活不可或缺的重要交通工具。而随着汽车的普及，人们对汽车性能的要求也越来越高，在获得良好动力性和经济性的同时，还要求具有很高的安全保障。在道路交通事故中，汽车本身的安全性能也是不可忽视的因素。汽车安全性能好，往往可以避免事故的发生或减少伤亡的程度。
[0003]汽车B柱位于前门和后门之间，是重要的承力构件，除了起到支撑的作用，还能起到门框的作用。不仅要保证前车门在承受一定冲击下能够打开，同时，由于B柱的刚度很大程度上决定了车身结构的整体刚度，要求其必须具有较高的强度和刚度。并且，B柱对于汽车发生侧面碰撞时乘员的损伤程度和车顶翻滚抗压有着直接的影响，B柱既不能过硬，也不能过软。因为B柱过硬会使能量迅速转移到乘员身上，不能使能量通过车身和变形移动壁来很好地被吸收;相反，B柱过软则会使其变形过大，从而对车内乘员造成更大的伤害。
[0004]目前的汽车B柱结构复杂，一般是由B柱外板、B柱外板加强版、B柱内板加强板和B柱内板构成，并且，制造工艺繁琐，加工成本和模具成本比较高。最重要的是，所设计的B柱强度和刚度都达不到要求，特别是在汽车发生侧面碰撞和汽车发生翻滚顶棚受到冲击时，汽车顶棚和B柱会发生严重变形，给车内乘员造成了很大的伤害。
[0005]由于汽车B柱主要用来支撑车顶和前后车门，而且当车辆受到来自侧面的撞击时，B柱也能起到对车内人员的保护作用。因此，有必要开发一种新型汽车B柱，更好地提高强度和刚度，满足侧面碰撞要求的同时更好地支撑车顶。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种蜂窝夹层汽车B柱，所述汽车B柱包括B柱外板、蜂窝夹层和B柱内板;所述B柱外板底边设有与底边垂直的底座板，B柱外板两个侧边分别设有与两个侧边垂直的侧壁板;所述B柱内板底边设有与底边垂直的底座板，B柱内板两个侧边分别设有与两个侧边垂直的侧壁板，将B柱外板的底座板和侧壁板与B柱内板的底座板和侧壁板固连后，B柱外板与B柱内板中间形成一个上端开口的容纳腔;所述蜂窝夹层设置在B柱外板和B柱内板中间的容纳腔内。
[0007]为了满足汽车B柱的强度、刚度要求，改善侧面碰撞的安全性能，所述蜂窝夹层结构是由一系列正六边形单房结构构成，所述正六边形单房的两个房口分别朝向B柱外板和B柱内板。
[0008]为了进一步防止车辆发生侧面碰撞时乘员受到伤害，提高侧面碰撞的安全系数，所述B柱外板外侧下部沿着外板的长度设置有一个凸台，所述凸台与外部接触的一端为弧形，凸台两侧与B柱外板成γ夹角，所述γ大于45度且小于90度。当发生侧碰时，汽车B柱下部变形量大，利于吸能，上部侵入量、侵入速度与侵入加速度小，有效保护乘员的安全。
[0009]本实用新型所述汽车B柱为了降低B柱重量，所述的汽车B柱外板、蜂窝夹层和B柱内板均是由碳纤维复合材料制成的。并且，为了使所述汽车B柱与车身能够固定牢靠，所述B柱内板和B柱外板上的底座板外侧表面设有波浪结构的沟槽。
[0010]本实用新型所述汽车B柱在垂直方向上，所述B柱内板、B柱外板和蜂窝夹层的宽度从下往上逐渐变窄。
[0011]本实用新型的优点和积极效果是:
[0012]1.本实用新型通过设计一种新型的蜂窝夹层汽车B柱，具有较高的强度和刚度，使其能起到有效改善侧面碰撞安全性能的作用，尤其是提高了侧面撞击的安全系数。
[0013]2.本实用新型所述的汽车B柱能够通过3D打印进行一体化设计，无需任何模具，免去了一系列工艺过程，节省了大量成本和时间，并且维修更换方便。
[0014]3.本实用新型所述的汽车B柱还起到一定的支撑车顶作用，提高了其抗压强度和抗压刚度，有效改善汽车翻滚或顶棚受到压力时所受到的冲击，更好地保护乘员的安全。
[0015]4.本实用新型所述的汽车B柱，由典型的“三明治”结构构成，结构简单，重量较轻，制造工艺简单，无需模具，加工成本比较低，可大大减少生产周期。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型蜂窝夹层汽车B柱的整体结构示意图。
[0017]图2为本实用新型蜂窝夹层汽车B柱纵向切割后的示意图。
[0018]图3为本实用新型蜂窝夹层结构示意图。
[0019]图4为本实用新型外侧板设有凸台的蜂窝夹层汽车B柱的整体结构示意图。
[0020]图5为本实用新型图4A部分的结构放大图。
[0021 ]图6为本实用新型底座板设有沟槽的蜂窝夹层汽车B柱的仰视图。
[0022]图7为本实用新型3D打印汽车B柱技术路线图。
[0023]图8为本实用新型蜂窝夹层汽车B柱工艺流程图。
【具体实施方式】
[0024]为更好地理解本发明，下面结合【具体实施方式】对本发明创造做进一步详细阐述。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]参阅图1和图2，本实用新型所述的蜂窝夹层汽车B柱包括B柱外板1、蜂窝夹层2和B柱内板3，所述B柱外板I底边设有与底边垂直的底座板4，B柱外板两个侧边分别设有与两个侧边垂直的侧壁板5 ；所述B柱内板底边设有与底边垂直的底座板4，B柱内板两个侧边分别设有与两个侧边垂直的侧壁板5，将B柱外板I的底座板4和侧壁板5与B柱内板3的底座板4和侧壁板5固连后，B柱外板I与B柱内板3中间形成一个上端开口的容纳腔(未标记);所述蜂窝夹层2设置在B柱外板I和B柱内板3中间的容纳腔内。
[0026]本实用新型为了更好地起到汽车B柱轻量化作用，所述B柱外板1、蜂窝夹层2和B柱内板3均是由碳纤维复合材料制成。
[0027]参阅图3，所述的蜂窝夹层2由一系列正六边形单房结构构成，所述正六边形单房的两个房口分别朝向B柱外板I和B柱内板3。采用所述的正六边形单房结构制成的蜂窝夹层有较高的结构密合度，不仅能够使汽车B柱的强度、刚度满足要求，增强侧面碰撞的安全性能。同时，这种结构的汽车B柱在制造过程中所使用的碳纤维复合材料最节省，能够进一步减轻汽车B柱重量。
[0028]参阅图4、图5，所述B柱外板I外侧下部沿着外板的长度设置有一个凸台1-1，所述凸台1-1与外部接触的一端为弧形，凸台1-1两侧与B柱外板成γ夹角，所述γ大于45度且小于90度。当发生侧碰时，汽车B柱下部变形量大，利于吸能，上部侵入量、侵入速度与侵入加速度小，有效保护乘员的安全。
[0029]参阅图1至图4，所述汽车B柱在垂直方向上，所述B柱外板1、蜂窝夹层和B柱内板3的宽度从下往上逐渐变窄。
[0030]参阅图6，所述B柱外板I和B柱内板3上的底座板4外侧表面设有波浪结构的沟槽6，当所述汽车B柱通过胶结与汽车固定时，能够增加接触表面积，使汽车B柱与车身固定更加牢靠。
[0031]参阅图7，本实用新型所述的新型蜂窝夹层汽车B柱是用碳纤维复合材料通过3D打印机进行一体化打印出来的，3D打印汽车B柱技术路线包括:构建新型蜂窝状汽车B柱三维模型；对模型进行STL切片与曲面近似处理;切片模型转化为打印喷头的行走轨迹，进行碳纤维复合材料薄层打印与叠加;对打印后的样品进行表面打磨处理，直至得到完整的汽车B柱。
[0032]参阅图8，本实用新型所述的新型蜂窝状汽车B柱一体化3D打印过程采用的是熔融沉积成型技术(FDM)。首先送丝机构输送碳纤维复合材料丝状线材，所述碳纤维复合材料丝状线材直径为I.75mm或3.0mm，其中含有20%wt的直径为7μηι，长度< Imm的碳纤维;通过加热器将碳纤维复合丝状材料加热到240°C熔化成半液体，使熔化的热塑材料丝通过喷头挤出；运动机构包括x、y、z三个轴的运动，x、y轴的联动扫描完成FDM工艺喷头对蜂窝状汽车B柱模型截面轮廓的平面扫描，z轴则带动工作台实现高度方向的进给，喷头在计算机的控制下，在X-Y平面沿零件的每一截面的轮廓准确运动，挤出半流动的热塑材料沉积固化成精确的实际部件薄层，覆盖于已建造的零件之上，并在1/lOs内迅速凝固，快速形成一层大约
0.127mm厚的薄片轮廓，每完成一层成型，工作台便下降一层高度，喷头再进行下一层截面的扫描喷丝，如此反复逐层沉积，直到最后一层，这样逐层由底到顶地堆积成蜂窝状汽车B柱实体模型；最后对其进行处理，对部分实体表面进行处理，使原型精度、表面粗糙度等达到要求，获得最终的新型蜂窝状汽车B柱。
[0033]上述实施方式只是用于对本实用新型的内容进行阐述，但并不限制，因此与本实用新型权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括权利要求书的范围内。
【主权项】
1.一种蜂窝夹层汽车B柱，其特征在于，所述汽车B柱包括B柱外板、蜂窝夹层和B柱内板;所述B柱外板底边设有与底边垂直的底座板，B柱外板两个侧边分别设有与两个侧边垂直的侧壁板;所述B柱内板底边设有与底边垂直的底座板，B柱内板两个侧边分别设有与两个侦U边垂直的侧壁板，将B柱外板的底座板和侧壁板与B柱内板的底座板和侧壁板固连后，B柱外板与B柱内板中间形成一个上端开口的容纳腔;所述蜂窝夹层设置在B柱外板和B柱内板中间的容纳腔内。2.根据权利要求1所述的一种蜂窝夹层汽车B柱，其特征在于，所述蜂窝夹层结构是由一系列正六边形单房结构构成，所述正六边形单房的两个房口分别朝向B柱外板和B柱内板。3.根据权利要求1所述的一种蜂窝夹层汽车B柱，其特征在于，所述B柱外板外侧下部沿着外板的长度设置有一个凸台，所述凸台与外部接触的一端为弧形，凸台两侧与B柱外板成T夹角，所述γ大于45度且小于90度。4.根据权利要求1所述的一种蜂窝夹层汽车B柱，其特征在于，所述B柱外板、蜂窝夹层和B柱内板是由碳纤维复合材料制成。5.根据权利要求1所述的一种蜂窝夹层汽车B柱，其特征在于，所述B柱内板和B柱外板上的底座板外侧表面设有波浪结构的沟槽。6.根据权利要求1所述的一种蜂窝夹层汽车B柱，其特征在于，所述B柱外板、蜂窝夹层和B柱内板的宽度从下往上逐渐变窄。
【文档编号】B32B3/12GK205440545SQ201620256065
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】蒲永锋, 马芳武, 赵颖, 史津竹
【申请人】吉林大学