车顶弯梁、支撑结构以及车身结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于具有车顶的车辆的车顶弯梁，包括：跨越所述车顶横向延伸的中央部；位于所述中央部的第一侧向端上的第一侧部，所述第一侧部比所述中央部宽；以及位于所述中央部的第二侧向端上的第二侧部，所述第二侧部比所述中央部宽。还提供了一种用于车顶面板的支撑结构以及一种用于支撑车顶面板的车身结构。本实用新型的车顶弯梁、支撑结构以及车身结构不会增加车辆重量并且具有良好的碰撞测试性能。
【专利说明】车顶弯梁、支撑结构以及车身结构
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于车顶的车顶弯梁的结构，该结构使得在侧面冲击碰撞测试和车顶碰撞测试中对乘客室的侵入最小化。
【背景技术】
[0002]车顶弯梁附接于车顶结构以加强车顶并支撑车顶纵梁。当前的车顶纵梁设计包括横向地跨越车顶从一个车顶纵梁延伸到另一个车顶纵梁并且具有在前后方向上测得的大致统一的宽度的纵梁。这种车顶纵梁不包括位于挡风玻璃前部纵梁、在B柱之间延伸的纵梁以及在C柱之间延伸的纵梁之间的侧向支撑加强件。
[0003]车辆经受美国的联邦机动车安全标准(FMVSS)测试。在FMVSS侧柱碰撞测试中，柱受到测试车辆碰撞，柱可能在车顶纵梁不被横向延伸纵梁支撑的位置与车辆接合。车顶纵梁的不被支撑的部分可以允许进入乘客室的不可接受的侵入。车辆还经受在车顶纵梁区域中向车顶施加冲击载荷的FMVSS车顶挤压测试。
[0004]通常通过增加截面尺寸和车顶纵梁的部件的厚度来应对在上述FMVSS提高测试结果。增加截面尺寸和车顶纵梁的厚度增加了车辆的重量并且可能降低车顶纵梁下方的能见度。当前的目的是减轻车辆重量以实现较高的燃料效率。重量的任何增加都被认为是问题。
[0005]已经提出了使用通过焊缝和铆钉接合于车顶纵梁的K形车顶弯梁以改善测试性能。通过焊缝或铆钉接合于车顶纵梁的K形车顶弯梁在测试中可能分离，并且限制这种设计在将载荷从车顶纵梁向K形车顶弯梁传递时的有效性。
[0006]本公开旨在解决上述问题以及下面总结的其他问题。
实用新型内容
[0007]针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于具有车顶的车辆的车顶弯梁，以克服现有技术中的车顶弯梁会增加车辆重量并且碰撞测试性能较差的缺点。
[0008]根据本公开的一个方面，提供了一种用于具有车顶的车辆的车顶弯梁。该车顶弯梁包括跨越车顶横向延伸的中央部。该车顶弯梁还包括位于中央部的第一侧向端上的第一侧部，第一侧部比中央部宽。在中央部的第二侧向端上设置有第二侧部，第二侧部比中央部宽。
[0009]第一侧部和第二侧部可以是各自限定三角形开口的第一三角形部和第二三角形部。
[0010]根据本公开的其他方面，车顶弯梁可以包括下壳体，下壳体包括中央部、第一三角形部以及第二三角形部的下部。车顶弯梁还可以包括上壳体，上壳体包括中央部、第一三角形部以及第二三角形部的上部。下壳体和上壳体以蛤壳组件接合在一起。上壳体和下壳体是由铝形成的钣金冲压件。上壳体和下壳体围绕其周边焊接在一起。
[0011]根据本公开的替代性实施方式，车顶弯梁可以包括前挤压件，该前挤压件包括中央部的前部、第一三角形部的前腿部以及第二三角形部的前腿部。后挤压件可以包括中央部的后部、第一三角形部的后腿部以及第二三角形部的后腿部。右侧腿部挤压件可以接合于第一三角形部的前腿部和第一三角形部的后腿部。左侧腿部挤压件接合于第二三角形部的前腿部和第二三角形部的后腿部。前挤压件的前腿部和后挤压件的后腿部可以通过斜角接头接合于右侧腿部挤压件和左侧腿部挤压件。右侧腿部挤压件和左侧腿部挤压件可以各自形成用于将车顶弯梁接合于车辆的多个入口开口。
[0012]根据本公开的另外的方面，第一三角形部和第二三角形部各自包括前腿部、后腿部以及侧腿部，前腿部沿向前方向向外延伸，后腿部沿向后方向向外延伸，侧腿部接合于前腿部和后腿部并且在车辆纵向方向上延伸。侧腿部可以各自形成用于将车顶弯梁接合于车辆的多个入口开口。
[0013]车顶弯梁可以包括前阶梯凸缘和后阶梯凸缘，前阶梯凸缘和后阶梯凸缘都横跨第一侧部、中央部以及第二侧部延伸。前阶梯凸缘跨越第一侧部、中央部以及第二侧部的前边缘延伸，后阶梯凸缘跨越第一侧部、中央部以及第二侧部的后边缘延伸。车顶弯梁还可以包括前肋和后肋，前肋和后肋跨越车顶弯梁侧向延伸并且在第一侧部和第二侧部中向外岔开，并且前肋和后肋在中央部中彼此平行。
[0014]根据本公开的另一个方面，本公开涉及一种用于车顶面板的支撑结构，公开了一种外部车顶面板，该外部车顶面板由外部车顶面板的右侧上的右侧车顶纵梁和外部车顶面板的左侧上的左侧车顶纵梁支撑。车顶弯梁包括跨越车顶横向延伸的中央部，该中央部具有位于中央部的第一侧向端上的限定第一三角形开口的第一三角形部。中央部的第二侧向端上的第二三角形部限定第二三角形开口。右侧支架可以附接于右侧车顶纵梁和第一三角形部。左侧支架可以附接于左侧车顶纵梁和第二三角形部。
[0015]根据本实用新型的另一方面，提供了一种用于车顶面板的支撑结构，其包括:支撑车顶面板的右侧的右车顶纵梁；支撑车顶面板的左侧的左车顶纵梁；车顶弯梁，车顶弯梁包括跨越车顶面板横向延伸的中央部、位于中央部的第一侧向端上的第一三角形部以及位于中央部的第二侧向端上的第二三角形部；右侧支架，右侧支架附接于右车顶纵梁和第一三角形部；以及左侧支架，左侧支架附接于左车顶纵梁和第二三角形部。
[0016]根据所公开的车顶的其他方面，提供了右B柱和左B柱，并且右侧支架和左侧支架各自在B柱的前面和后面延伸比车顶弯梁的第一三角形部和第二三角形部大的长度。右B柱和左B柱可以与中央部侧向地对齐。
[0017]根据本公开的另外的方面，提供了一种车身结构，该车身结构包括外部车顶面板和支撑车顶面板的侧面的车顶纵梁。B柱支撑车顶纵梁的中间部分，并且在B柱的前面和后面延伸的支架附接于车顶纵梁。车顶弯梁具有跨越车顶面板横向延伸的中央部。前腿部沿向前方向从中央部向外延伸到纵向延伸的侧腿部。后腿部沿向后方向从中央部向外延伸到侧腿部。来自对车辆的侧面冲击碰撞测试或车顶挤压测试的冲击力传递至支架。支架将冲击力传递至侧腿部。侧腿部转而将冲击力传递至前腿部和后腿部中的一者或两者。前腿部和后腿部然后将冲击力传递至车顶弯梁的中央部。
[0018]根据本实用新型的又一方面，提供了一种用于支撑车顶面板的车身结构，其包括:支撑车顶面板的侧面的车顶纵梁；支撑车顶纵梁的中间部分的B柱；附接于车顶纵梁的支架，支架在B柱的前面和后面延伸；以及车顶弯梁，车顶弯梁具有跨越车顶面板横向延伸的中央部，其中车顶弯梁具有前腿部和后腿部，前腿部沿向前方向从中央部向外延伸至侧腿部，侧腿部纵向地延伸，后腿部沿向后方向从中央部向外延伸至侧腿部，其中，来自侧面冲击碰撞的冲击力传递至支架，支架将冲击力传递至侧腿部，侧腿部将冲击力传递至前腿部和后腿部中的一者或两者，所述前腿部和所述后腿部中的所述一者或两者将冲击力传递至车顶弯梁的中央部。
[0019]根据车身结构的其他方面，可以提供包括中央部、前腿部、后腿部以及侧腿部的下部的下壳体。可以提供包括中央部、前腿部、后腿部以及侧腿部的上部的上壳体。下壳体和上壳体可以以蛤壳组件接合在一起。钣金冲压件可以是铝，并且下壳体和上壳体可以围绕各自的周边通过焊接接合在一起。
[0020]根据替代的车身结构，前挤压件可以包括中央部的前部和前腿部。后挤压件可以包括中央部的后部和后腿部。侧挤压件可以在侧挤压件附接于支架的情况下附接于每个前腿部的末端和每个后腿部的末端。侧挤压件形成用于将车顶弯梁接合于支架的多个入口开□。
[0021]本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的车顶弯梁不会增加车辆重量并且具有良好的碰撞测试性能。
[0022]下文参照附图更详细地描述本公开的上述方面和其他方面。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1A是在FMVSS侧柱碰撞测试后在现有技术的车顶设计上的碰撞结果的俯视立体图；
[0024]图1B是示出在FMVSS侧柱碰撞测试中用于现有技术的车顶结构的载荷路径的示意图；
[0025]图2是由挤出成型的管状部件部分组装的“领结”形车顶弯梁的局部立体图；
[0026]图3A是图2所示的“领结”形车顶弯梁的立体图；
[0027]图3B是包括图2所示的领结形车顶弯梁的车顶结构的局部立体图，该领结形车顶弯梁附接于支架和车辆的相反侧上的车顶纵梁；
[0028]图4是以蛤壳构造制造的领结形车顶弯梁的立体图；
[0029]图5是制造成具有蛤壳构造的图4的领结形车顶弯梁的分解立体图，其中蛤壳的两个部分彼此分开；
[0030]图6是包括以蛤壳构造制造的图4的领结形车顶弯梁的车顶结构的局部立体图，该领结形车顶弯梁附接于B柱区域中的右支架和左支架以及右车顶纵梁和左车顶纵梁；
[0031]图7是形成为一件式钣金冲压件的“领结”形车顶弯梁的立体图；
[0032]图8是沿着图7中的“8-8”线截取的截面图；
[0033]图9是在20mph FMVSS侧柱碰撞测试中将全铝车顶弯梁与领结形车顶弯梁设计进行比较的车顶纵梁侵入测试的图表；以及
[0034]图10是将基线全铝车顶弯梁与领结形车顶弯梁设计进行比较的5mphFMVSS车顶挤压测试的图表。
【具体实施方式】
[0035]参照附图公开了图示的实施方式。然而，应当理解，所公开的实施方式意在仅仅作为可以通过多种替代形式实施的示例。附图并不一定是按比例绘制的，并且一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。所公开的具体结构和功能方面的细节不应理解为限制性的，而是作为用于教导本领域技术人员如何实施所公开的概念的代表性基础。
[0036]参照图1A，示出了进行FMVSS侧柱碰撞测试的根据现有技术的教导制造的车辆10。车辆10包括沿着车辆10的侧面延伸的车顶纵梁12。A柱14支撑挡风玻璃前部16。B柱18与中央弯梁20对齐。车顶纵梁12从A柱14延伸到B柱18。圆圈22指示在车辆10接触柱26的情况下的侵入区域，如图1B所示。
[0037]参照图1B，柱26示出为与A柱14和B柱18之间的现有技术的车顶纵梁12接合。碰撞力以箭头描绘，箭头示出了一部分力沿着箭头Al的方向，该力转而被传递至挡风玻璃前部16，如箭头A2所示。箭头A3所描绘的另一部分力示出了力通过车顶纵梁12传递至中央弯梁20，如箭头A4所示。
[0038]参照图2、3A和3B，右车顶纵梁30和左车顶纵梁32由领结形车顶弯梁36连接。本实施方式中的领结形车顶弯梁36由挤压件组装以提供坚固、质轻的车顶弯梁。领结形车顶弯梁36包括在右三角形部40与左三角形部42之间延伸的中央部38。右支架44和左支架46分别附接于右车顶纵梁30和左车顶纵梁32。右三角形部40和左三角形部42分别连接于右支架44和左支架46。
[0039]前挤压件48和后挤压件50组装在一起以形成中央部38以及右三角形部40和左三角形部42。后挤压件50组装于前挤压件48。前挤压件48包括前腿部52，前腿部52从中央部延伸以形成三角形部40和42的前部。后腿部54是后挤压件50的一部分并且形成右三角形部40和左三角形部42的后部。右侧挤压件56接合车顶弯梁36的右侧上的前腿部52和后腿部54。左侧挤压件58互连车顶弯梁36的左侧上的前腿部52和后腿部54。前腿部52和后腿部54通过斜角接头60接合于右侧挤压件和左侧挤压件。
[0040]在右侧挤压件56和左侧挤压件58上设置有入口孔62，用于将紧固件紧固至右支架44和左支架46或者将领结形车顶弯梁36焊接至右支架44和左支架46。
[0041]参照图4至图6，示出了具有蛤壳结构的领结形车顶弯梁64的替代性实施方式。领结形车顶弯梁64包括中央部68，中央部68两侧是右三角形部70和左三角形部72。右三角形部70附接于右支架74。左三角形部72连接于左支架76。领结形车顶弯梁64包括上壳体78和下壳体80，上壳体78和下壳体80组装在一起并围绕其周边焊接以形成领结形车顶弯梁64。三角形部70、72各自包括前腿部82和后腿部84，前腿部82和后腿部84从中央部68分别向前和向后延伸。右三角形部70还包括右侧86，并且左三角形部72包括左侧88。
[0042]在右侧86和左侧88中设置有入口孔90以提供用于紧固件或焊接的入口。
[0043]在领结形车顶弯梁36和领结形车顶弯梁64中，车顶弯梁附接于右支架44、74和左支架46、76。右支架和左支架具有比右侧86和左侧88以及右侧挤压件56和左侧挤压件58大的纵向延伸度。领结形车顶弯梁36和64的三角形部纵向地延伸比B柱18与车顶纵梁12之间的连接长度大的长度。在FMVSS侧柱碰撞测试中，碰撞力最初传递至车顶纵梁12，然后传递至侧支架74、76中的一个。这些力然后传递至侧面56、58、86、88。碰撞力然后通过前腿部52、82和后腿部54、84传递至中央部38、68。
[0044]参照图7和图8，示出了可以在钣金冲压操作中形成的“领结”形车顶弯梁100的替代性实施方式。冲压的车顶弯梁100包括中央部102、右侧部104和左侧部106。右侧部104附接于右支架108。左侧部106附接于左支架(未示出)，左支架是右支架108的镜像。右支架108附接于车辆的车顶纵梁110。侧部104和106比中央部102宽并且至少是中央部102的两倍宽。
[0045]在车顶弯梁100的前边缘114处形成有前阶梯凸缘112。在车顶弯梁100的后边缘118处形成有后阶梯凸缘116。前肋120跨越车顶弯梁100侧向地延伸，并且后肋122跨越车顶弯梁100侧向地延伸。前肋120和后肋122在侧部104和106中岔开并且在中央部102中彼此平行。阶梯凸缘112和116以及肋120和122用来加强车顶弯梁100。
[0046]参照图9，示出了与基线全铝车顶弯梁相比的领结形车顶弯梁。在图9的图表中，基线全铝车顶弯梁用线A表示，而领结形车顶弯梁用线B表示。将线B与线A相比较，从测试进行了大约60毫秒开始至测试进行了 90毫秒时，侵入减小了大约10mm。侵入减小1mm表明了在20mph FMVSS侧柱碰撞测试中车顶弯梁的显著改进。
[0047]参照图10，提供了 5mph车顶挤压测试的另一个图表。同样，基线全铝车顶弯梁用线A表示，而领结形车顶弯梁设计用线B表示。该测试结果表明当从大约30ms到80ms的测试周期内取平均值时领结形车顶弯梁设计增加了大约20MPA的力(单位:MPA(兆帕))。这表示与基线全铝车顶弯梁设计相比大约20%的改进。
[0048]尽管以上描述了示例性实施方式，但并不意在使这些实施方式描述所公开的设备和方法的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性的词语而非限制性的，并且应当理解，可以在不偏离要求保护的本公开的精神和范围的情况下进行多种变化。各种实施方式的特征可以组合以形成所公开的概念的另外的实施方式。
【权利要求】
1.一种用于具有车顶的车辆的车顶弯梁，其特征在于，包括: 跨越所述车顶横向延伸的中央部； 位于所述中央部的第一侧向端上的第一侧部，所述第一侧部比所述中央部宽；以及 位于所述中央部的第二侧向端上的第二侧部，所述第二侧部比所述中央部宽。
2.根据权利要求1所述的车顶弯梁，其特征在于，所述第一侧部为第一三角形部，而所述第二侧部为第二三角形部。
3.根据权利要求2所述的车顶弯梁，其特征在于，还包括: 下壳体，所述下壳体包括所述中央部、所述第一三角形部和所述第二三角形部的下部；以及 上壳体，所述上壳体包括所述中央部、所述第一三角形部和所述第二三角形部的上部，其中所述下壳体和所述上壳体以蛤壳组件接合在一起。
4.根据权利要求2所述的车顶弯梁，其特征在于，还包括: 前挤压件，所述前挤压件包括所述中央部的前部以及所述第一三角形部的前腿部和所述第二三角形部的前腿部； 后挤压件，所述后挤压件包括所述中央部的后部以及所述第一三角形部的后腿部和所述第二三角形部的后腿部； 右侧腿部挤压件，所述右侧腿部挤压件接合于所述第一三角形部的前腿部和所述第一三角形部的后腿部；以及 左侧腿部挤压件，所述左侧腿部挤压件接合于所述第二三角形部的前腿部和所述第二三角形部的后腿部。
5.根据权利要求2所述的车顶弯梁，其特征在于，所述第一三角形部和所述第二三角形部各自包括沿向前方向向外延伸的前腿部、沿向后方向向外延伸的后腿部、以及接合于所述前腿部和所述后腿部并且在车辆纵向方向上延伸的侧腿部。
6.根据权利要求5所述的车顶弯梁，其特征在于，所述侧腿部各自形成用于将所述车顶弯梁接合于所述车辆的多个入口开口。
7.根据权利要求1所述的车顶弯梁，其特征在于，还包括: 前阶梯凸缘，所述前阶梯凸缘跨越所述第一侧部、所述中央部以及所述第二侧部的前边缘延伸；以及 后阶梯凸缘，所述后阶梯凸缘跨越所述第一侧部、所述中央部以及所述第二侧部的后边缘延伸。
8.根据权利要求6所述的车顶弯梁，其特征在于，还包括: 跨越所述车顶弯梁侧向延伸的前肋；以及 跨越所述车顶弯梁侧向延伸的后肋，其中所述前肋和所述后肋在所述第一侧部和所述第二侧部中向外岔开，并且所述前肋和所述后肋在所述中央部中彼此平行。
9.一种用于车顶面板的支撑结构，其特征在于，包括: 支撑所述车顶面板的右侧的右车顶纵梁； 支撑所述车顶面板的左侧的左车顶纵梁； 车顶弯梁，所述车顶弯梁包括跨越所述车顶面板横向延伸的中央部、位于所述中央部的第一侧向端上的第一三角形部以及位于所述中央部的第二侧向端上的第二三角形部； 右侧支架，所述右侧支架附接于所述右车顶纵梁和所述第一三角形部；以及 左侧支架，所述左侧支架附接于所述左车顶纵梁和所述第二三角形部。
10.一种用于支撑车顶面板的车身结构，其特征在于，包括: 支撑所述车顶面板的侧面的车顶纵梁； 支撑所述车顶纵梁的中间部分的B柱； 附接于所述车顶纵梁的支架，所述支架在所述B柱的前面和后面延伸；以及车顶弯梁，所述车顶弯梁具有跨越所述车顶面板横向延伸的中央部，其中所述车顶弯梁具有前腿部和后腿部，所述前腿部沿向前方向从所述中央部向外延伸至侧腿部，所述侧腿部纵向地延伸，所述后腿部沿向后方向从所述中央部向外延伸至所述侧腿部。
【文档编号】B62D25/06GK204184454SQ201420565823
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】穆罕默德·奥马尔·法鲁克, 吴福邦, 迈克尔·M·阿祖兹, 陈奕荣, 戴维·安东尼·瓦格纳, 郑质·詹姆斯 申请人:福特环球技术公司