混合前柱结构的制作方法

本发明涉及用于车辆的前柱的结构，且更具体地，涉及一种混合前柱结构，其能够通过利用铝压铸件、铝挤压件或CFRP而减少前柱的重量和部件的数量，并且能够通过利用相互插入结构和机械连接方法而增加例如承受小重叠碰撞测试中的损伤的刚性。

背景技术：

通常，车辆大体上分为车体和底盘。车体是指形成车辆外形的部分，而底盘是指安装驱动车辆所需的机械装置的部分。

支承设置在车体两侧的前门和后门、形成车体的整体形状并且保持车体两侧部分的刚性的支柱，固定在前门和后门的外周部。

支柱大体上分成前柱、中柱和后柱，前柱抵接位于车体前侧的发动机室的后端，并且在车辆的前后方向设置，同时以预定角度倾斜以便支承前门；中柱在前门与后门之间在上下方向设置，并且支承前门、后门以及通过车门打开的车体的侧向部分；后柱结合至后门的后端，并且支承后门和车体的后侧。

特别地，为了提高车辆乘客的安全，对于加强相对易受外部冲击损害的车体的侧向部分，已进行了研究，并且为了进行使以预定或更高速度行驶的车辆的车体前部的25％与静止障碍物碰撞的小重叠碰撞测试，已进行了提高车体刚性的研究。

图1是从车体外部观察时的现有技术的车辆前柱结构的视图。

如图1中所示，现有技术的前柱包括设置在车辆的前门单元4的前侧的前柱下部1，和设置在前柱下部1的上侧的前柱上部2，并且支承前门单元。

然而，在现有技术的前柱的情况下，为了提高车辆的侧面部分的刚性，特别地为了小重叠碰撞测试，将多个加强部件3结合至前柱，因此存在总的部件数量和车体的重量增加的问题。

在现有技术的前柱的情况下，前柱下部1和前柱上部2两者均由 钢板制成，并且通过由简单的匹配接合而相互连接，因此存在连接劣化的问题。

在本背景技术部分公开的上述信息仅仅为了增强对本发明的背景的理解，因此应当理解的是，不应将上述信息视为本领域技术人员已知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提供一种混合前柱结构，其可通过使用挤压铝材制造前柱下部，使用压铸铝材制造前柱上部，以及使用由CFRP材料制成的侧面加强构件，而显著地减轻车体的重量。

本发明还提供一种混合前柱结构，其能够通过使用前柱下部、前柱上部和侧面连接构件彼此插入的结构，连接前柱下部、前柱上部和侧面连接构件，而提高前柱的刚性并省略加强部件。

本发明要解决的技术问题不限于前述技术问题，并且从以下的说明中，本发明所属领域的技术人员可明确地理解以上未提及的其它技术问题。

本发明的示例性实施例提供一种混合前柱结构，包括：前柱下部，其设置在车辆的前门单元的前侧，并且具有结合至侧面连接构件的下端；以及前柱上部，其设置在前柱下部的上侧，并且结合至前柱下部，其中在侧面连接构件的一侧形成凹陷部，使得前柱下部的下端插入凹陷部，并且在前柱上部的下端形成安装部，使得前柱下部的上端插入安装部。

根据本发明的示例性实施例的混合前柱结构还可包括侧面加强构件，其结合至侧面连接构件的侧部，并且具有与凹陷部相邻设置的端部。

在根据本发明的示例性实施例的混合前柱结构中，前柱下部可由挤压铝材制成，并且前柱上部和侧面连接构件可由压铸铝材制成。

在根据本发明的示例性实施例的混合前柱结构中，侧面加强构件可由碳纤维增强塑料(CFRP)材料制成。

在根据本发明的示例性实施例的混合前柱结构中，可在前柱下部的内部形成下部肋，并可在前柱上部的一个表面形成网格状的上部肋。

在根据本发明的示例性实施例的混合前柱结构中，插入侧面连接构件的凹陷部的前柱下部的下端部可通过结构粘接剂连接，并可通过定位铆钉和半自冲铆钉(SPR)结合，并且插入前柱上部的安装部的前柱下部的上端部可通过结构粘接剂连接，并可通过定位铆钉结合。

具有前述构造的本发明可通过对车辆的前柱使用轻质复合材料而显著减少前柱的重量。具体地，根据本发明的前柱的重量与现有技术相比，可减少约20kg。

也就是说，本发明可通过使用挤压铝材制造前柱下部，使用压铸铝材制造前柱上部，以及使用由CFRP材料制成的侧面加强构件，而显著减少车体的重量。

本发明通过使用前柱下部、前柱上部和侧面连接构件彼此插入的结构将前柱下部、前柱上部和侧面连接构件连接，可减少车体的重量，并确保类似于或高于现有技术的刚性。

也就是说，在根据本发明的前柱的情况下，在确保刚性的效果下，与现有技术相比能够显著地减少加强部件的数量，因此可快速进行工作过程，并可减少工作过程的数量。

结果，本发明可确保车体的刚性，并减少车体的重量，从而提高车辆的安全性和燃料效率，因此增加车辆的商品性。

附图说明

图1是示出从车体外部观察时的现有技术的车辆前柱结构的外观的视图。

图2是从车体内部观察时的根据本发明的示例性实施例的混合前柱结构的剖视图。

图3是根据本发明的示例性实施例的前柱下部的透视图。

图4是根据本发明的示例性实施例的前柱上部的透视图。

图5是根据本发明的示例性实施例的侧面连接构件的透视图。

图6是根据本发明的示例性实施例的侧面加强构件的透视图。

图7是示出根据本发明的示例性实施例的前柱下部和侧面连接构件的结合过程的视图。

图8是示出根据本发明的示例性实施例的前柱上部和前柱下部的 结合过程的视图。

图9是根据本发明的示例性实施例的前柱上部、前柱下部和侧面连接构件结合的视图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细说明本发明，使得本发明所属技术领域的技术人员可容易地实施本发明。然而，本发明可以各种不同方式实现，而不限于本文所说明的示例性实施例。

为了清楚地说明本发明，与说明无关的部件将被省略，并且在整个说明书中相同或相似的组成元件将由相同的附图标记表示。

在说明书和权利要求中使用的术语或词语不应被解释为局限于一般的和词典上的意思，而应基于发明人为了以最佳方式说明其自身的发明，可适当地定义术语的概念的原则，被解释为符合本发明的技术思想的意思和概念。

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其它类似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的乘用车辆、包括各种艇和船在内的水运工具、航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆及其它代用燃料车辆(例如，从石油之外的资源取得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。

本文所使用的专有名词仅用于说明特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指明。还应理解的是，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其组群的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出事项的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确相反地说明，词语“包括”和诸如“包含”或“含有”的变型将被理解为暗示包括所述元件，但并不排除任何其它元件。另外，在说明书中所述的术语“单元”、“器”、 “件”和“模块”意指用于处理至少一种功能和操作的单位，并可通过硬件部件或软件部件及其组合来实现。

此外，本发明的控制逻辑可具体实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在网络连接的计算机系统中，以便例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)，以分布方式存储和执行计算机可读介质。

图2是从车体内部观察时的根据本发明的示例性实施例的混合前柱结构的剖视图，并且图3至图6是示出根据本发明的示例性实施例的混合前柱结构的各个部件的透视图。

如图中所示，根据本发明的混合前柱结构可包括前柱下部20、前柱上部30、侧面连接构件40和侧面加强构件50。

具体地，如图2和图3中所示，前柱下部20优选为在车辆的前门单元10的前侧在上下方向设置的直梁，并且前柱下部20的下端结合至侧面连接构件40。

与现有技术不同，本发明的前柱下部20优选地通过挤压铝材而制造，并且在前柱下部20内部形成“十”字形的下部肋22，以增强前柱下部的刚性。

也就是说，通过将铝材放入挤压容器中然后利用强力移动且抽出柱塞的方式，生产前柱下部20，并且前柱下部20的厚度可为约2.5mm。

如图2和图4中所示，前柱上部30设置在前柱下部20的上侧，并且根据车辆的车门形状以预定角度倾斜地形成。

前柱上部30通过压铸铝材而制造，并且在前柱上部30的一个表面(所示的示例性实施例中的内表面)上形成“X”网格状的上部肋32，以增强前柱上部的刚性。前柱上部30的厚度可为约3.0mm。

如本文所述，压铸是指通过将熔融金属浇入由钢制成并被精确加工成与所需铸件的形状完全相同的模具中而获得与模具相同的铸件的精密铸造方法。该铸造方法确保精确的尺寸，并且具有几乎无需机械加工，制造具有优异的机械特性的产品，并且能够进行批量生产的优 点。

同时，在前柱上部30的下端部，形成具有四边形凸缘形状的安装部34，并且安装部34用于提供前柱下部20的上端插入的空间。

如图2和图5中所示，侧面连接构件40在车辆的前后方向设置在前柱下部20的下侧，并且在侧面连接构件40的一侧形成凹陷部42，以便提供前柱下部20的下端可插入的空间。

与前柱上部30类似，侧面连接构件40通过压铸铝材而制造，并且侧面连接构件40的厚度可为约3.0mm。

如图2和图6中所示，侧面加强构件50形成为梁状，并且结合至侧面连接构件40的侧部，在这种情况下，侧面加强构件50的端部(所示的示例性实施例中的前端)设置成与凹陷部42相邻或接触。

侧面加强构件50由碳纤维增强塑料(CFRP)材料制成，并且在侧面加强构件50内部形成“X”状的加强肋52，以增强侧面加强构件的刚性。

这里，碳纤维增强塑料(CFRP)材料是指通过使用碳纤维作为加强材料制成的高强度、高弹性的轻质结构材料，并且具有优异的比强度、比模量、疲劳特性及耐磨性，使得碳纤维增强塑料材料在各种领域中得到利用。

图7是示出根据本发明的示例性实施例的前柱下部和侧面连接构件的结合过程的视图，图8是示出根据本发明的示例性实施例的前柱上部和前柱下部的结合过程的视图，并且图9是根据本发明的示例性实施例的前柱上部、前柱下部和侧面连接构件结合的视图。

如图7中所示，前柱下部20的下端插入并结合至形成在侧面连接构件40中的凹陷部42，并且凹陷部42具有与前柱下部20的下端接合的形状。

在这种情况下，如图9中所示，插入侧面连接构件40的凹陷部42的前柱下部20的下端部通过结构粘接剂(未示出)连接和固定，然后通过定位铆钉(tack rivet)24和半自冲铆钉(SPR)26结合。

根据本发明的前柱下部20和侧面连接构件40之间的结合可通过利用所有的插入、结构粘接剂和机械接合来实现，并且作为结构粘接剂，使用聚合物合金型粘接剂或聚酰亚胺型粘接剂。

在这种情况下，定位铆钉24用于将两个以上板材或封闭截面紧固的机械接合法，并且定位铆钉24的尖端插入板材将其紧固。

这里，半自冲铆钉(SPR)26用于将两个以上板材或封闭截面紧固的机械接合法，并且在两个以上板材中形成匹配的部件孔，从而在一侧接合板材，因为半自冲铆钉(SPR)26可无需变量和因素至保持稳定的强度，所以半自冲铆钉(SPR)26用于接合各种板材。

如图8中所示，前柱下部20的上端插入并结合至形成于前柱上部30的安装部34，并且前柱下部20的上端部可通过结构粘接剂连接和固定，然后通过定位铆钉24结合。

也就是说，根据本发明的前柱下部20和前柱上部30之间的结合也通过利用所有的插入、结构粘接剂和机械接合来实现，因此具有使连接刚性最大化的结构。

如上所述，按照根据本发明的混合前柱结构，前柱下部20、前柱上部30、侧面连接构件40和侧面加强构件50由铝或CFRP材料制成，从而减轻车体的重量，并且通过使用插入结构和机械接合，确保现有的刚性或更高的刚性。

以上说明的本发明并不受前述示例性实施例和附图限制，并且在不偏离本发明的技术思想的情况下可做出各种替换、修改和变型，这是本发明所属领域的技术人员显而易见的。