本公开涉及用于车辆的加强柱。
背景技术：
车辆内的封装空间是重要的。另外，结构柱需要用来支撑车辆的重量和保持车辆的刚度。诸如暖通空调系统的当前车辆系统可能会需要围绕结构柱进行设计，使得该系统与柱兼容。这些设计可能会减小车辆内的可用的封装空间。另外，如果系统设计与可用的封装空间或结构柱不兼容，则通过结构柱的负载路径管理可能会中断。
技术实现要素：
一种车辆结构柱包括上加强件，所述上加强件部分地在轮拱的上方延伸，并具有第一表面和第二表面，并且在第一表面和第二表面之间的区域内限定有槽，使得管道延伸通过所述槽并在轮拱的上方延伸。所述车辆结构柱还包括下加强件，所述下加强件附连到上加强件，并被设置为邻近轮拱、垂直于地板并与地板固定，从而限定通过上加强件和下加强件的负载路径。
一种车辆包括具有上加强件和下加强件的结构柱。下加强件附连到上加强件以在轮拱的上方提供负载路径。上加强件在第一表面和第二表面之间限定有槽。所述车辆进一步包括暖通空调系统。暖通空调系统包括通过所述槽在第一表面和第二表面之间延伸的管道，使得所述管道围绕轮拱、靠近地板并邻近下加强件延伸。
一种用于结构柱的加强组件包括上加强件，所述上加强件在轮拱的顶部上方延伸并包括第一表面和第二表面。区域在第一表面和第二表面之间延伸，使得所述区域在轮拱的上方限定大致的直角三角形。所述区域内的槽被限定为允许连接到壳体的管道延伸通过上加强件。所述加强组件进一步包括下加强件，所述下加强件附连到上加强件的第一表面。所述下加强件平行于所述轮拱并垂直于地板延伸，使得通过上加强件和下加强件建立负载路径。
附图说明
图1是具有结构柱和hvac系统的车辆的透视图；
图2是后结构柱和hvac壳体的内部透视图；
图3是用于延伸通过结构柱的hvac壳体的管道的侧部局部透视图；
图4是用于结构构件的上加强件的透视图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其它实施例可采取各种可替代形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，此处所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
图1描绘了车辆10的透视图。车辆10包括结构柱12和暖通空调(在下文中称为“hvac”)系统14。结构柱12可进一步包括上加强件16和下加强件18。如在图1中可见的，结构柱12可与车辆10内的轮拱(wheelhouse)20相交。具体地，上加强件16可部分地在轮拱20上延伸，下加强件18可在轮拱20上附连到上加强件16并在轮拱20的上方延伸，以将结构柱12固定到车辆10的地板22。另外，如下面将更详细描述的，hvac系统14可设置为邻近轮拱20并进一步包括管道24，管道24沿结构柱12的方向延伸并延伸通过结构柱12。
上加强件16和下加强件18提高了结构柱12的扭转刚度和悬架等效刚度。上加强件16和下加强件18形成位于轮拱20上方并通过结构柱12的负载路径26。因此，管道24可与上加强件16相互作用，以允许上加强件16和下加强件18在轮拱20上方提供负载路径管理并提高结构柱12的扭转刚度和悬架等效刚度，并且管道24仍然围绕轮拱20延伸到地板22。例如，上加强件16和管道24可被构造为允许管道24延伸通过上加强件16。允许管道24延伸通过上加强件16使得管道24在不中断从下加强件18通过结构柱12到上加强件16的负载路径26的情况下经过轮拱20延伸到地板22。
保持上加强件16、下加强件18以及结构柱12之间的刚性的相互作用允许通过下加强件18、上加强件16以及结构柱12来限定负载路径26。因此，如上所述，通过使管道24延伸通过上加强件16来避免中断负载路径26，上加强件16和下加强件18协助将负载传递到结构柱12。通过上加强件16和下加强件18经由负载路径26将负载传递到结构柱12提高了车辆10的扭转刚度和车辆10的悬架等效刚度，如上所述。另外，以使管道24与负载路径26相兼容的方式使管道24取道通过上加强件16提供了车辆10内的封装空间的高效利用。例如，管道24和上加强件16提供了使管道24在轮拱20上方延伸到地板22的独特方式。换言之，管道24可不需要大量的重新设计以向车辆10的后部区域28提供热。
图2描绘了结构柱12、围绕轮拱20延伸的上加强件16和下加强件18以及延伸通过上加强件16的管道24的侧部透视图。如在图2中可见的，hvac系统14的管道24可延伸通过上加强件16并弯曲通过轮拱20以被设置为邻近地板22上的下加强件18。上加强件16可限定有接纳管道24的槽30。槽30可被限定在上加强件16的第一表面32和第二表面34之间。槽30可根据管道24来定尺寸。例如，如图2中描绘的，管道24可限定有大致为矩形的形状，因此，槽30也可限定有大致为矩形的形状以容纳通过上加强件16的管道24。在至少一个其它实施例中，槽30以及管道24可以是大致为圆形、方形、三角形的形状或允许管道24延伸通过上加强件16并围绕轮拱20弯曲的任何其他形状。
管道24可以是hvac系统14的加热管道24。因此，在管道24与上加强件16的第一表面32和第二表面34之间可发生热传递。为了避免由于热传递通过管道24与上加强件16的第一表面32和第二表面34而造成上加强件16的退化，上加强件16可由隔热材料组成。在至少一个其它实施例中，上加强件16可由在高热情况下不退化的任何材料组成。例如，上加强件16可由碳纤维复合材料组成。碳纤维复合材料允许在热传递通过管道24期间使上加强件16保持第一表面32和第二表面34之间的结构刚度，并提供轻重量加强件以提高结构柱12的扭转刚度，如上所述。在至少一个其它实施例中，上加强件16可以是在加热状况下保持刚度并为结构柱12提供轻重量加强件的任何材料。在至少一个其它实施例中，上加强件16还可被构造为在冷却状况下保持第一表面32和第二表面34之间的结构刚度。
如在图2中可见的，下加强件18在轮拱20上附连到上加强件16。上加强件16可部分地在轮拱20的上方延伸，而下加强件18跨过整个轮拱20延伸至地板22。可利用多个螺栓(未示出)将下加强件18紧固到上加强件16。在至少一个其它实施例中，可利用任何公知的紧固方法来将下加强件18黏附、粘合、焊接或紧固到上加强件16。如上所述，上加强件16和下加强件18使结构柱12与地板22相互连接，以限定从地板22到结构柱12的负载路径26。具体地，负载路径26被限定为从地板22通过轮拱20上方的下加强件18到达上加强件16并到达结构柱12。因此，上加强件16还可在第一端36处附连到结构柱12。
上加强件16在第一端36处附连到结构柱12并在第二端38处附连到下加强件18。同样地，下加强件18在第一端40处附连到上加强件16并在第二端42处附连到地板22。再次地，结构柱12与地板22之间经由上加强件16和下加强件18的相互连接允许负载路径26从车辆的顶部44延伸到车辆10的底部46，从而提供车辆10的扭转刚度和悬架等效刚度。
如下面将更详细描述的，上加强件16可限定匹配结构柱12的轮廓50和轮拱20的轮廓52的轮廓48。例如，结构柱12的轮廓50可朝向车辆10的顶部44垂直地延伸，轮拱20的轮廓52可朝向车辆10的内部延伸并朝向车辆10的底部46垂直地弯曲。因此，上加强件16可形成为补全结构柱的轮廓50和轮拱20的轮廓52并包括至少两个拐角54。具体地，上加强件16的第二表面34可包括至少两个拐角54。所述至少两个拐角54可限定在上加强件16的水平部件与垂直部件之间的交叉处。
所述至少两个拐角54可大致限定直角。在至少一个其它实施例中，所述至少两个拐角54可被限定在60度到120度的范围内。另外，所述至少两个拐角54还可互补，使得一个拐角54可大致为凸状，另一个拐角54可大致为凹状。如上所述的互补的拐角54允许上加强件16(特别是上加强件16的第二表面34)经由下加强件18在结构柱12与地板22之间提供相互连接。再次地，如下面将更详细描述的，接着，第一表面32可跨过拐角54以大致平面的方式从轮拱20延伸到结构柱12。例如，第一表面32可从结构柱12斜对地延伸到轮拱20，从而径直地延伸并延伸通过所述至少两个拐角54。因此，管道24可在由上加强件16的轮廓48限定的区域内在第一表面32后方且在第二表面34前方延伸。
参照图3，描绘了上加强件16和在第一表面32与第二表面34之间延伸的管道24的侧部局部透视图。例如，图3描绘了位于槽30内的通过上加强件16的矩形形状的管道24。图3中描绘了上加强件16的轮廓48以及所述至少两个拐角54和第一表面32的平面方位。如图3中可见的，管道24安装在第一表面32与第二表面34之间的区域56内。管道24以及进而槽30的形状由上加强件16的第一表面32与第二表面34之间的区域56来限定。例如，所述至少两个拐角54可间隔开一定距离58。管道24可限定大致等于距离58的宽度60。同样地，第一表面32可斜对地延伸跨过与结构柱12和轮拱20相交的平面，该平面限定区域56的高度62。管道24可在由第一表面32的平面方位限定的区域56内限定大致等于高度62的高度64。再次地，上加强件16的轮廓48经由限定在第一表面32与第二表面34之间的区域56约束管道24的尺寸和形状。
如果管道24的尺寸由上加强件16的轮廓48约束，特别是由上加强件16的第一表面32与第二表面34之间的区域56约束，则上加强件16的轮廓48和区域56可使得管道24的尺寸不限制通过管道24的气流。例如，上加强件16可被设计为使得在第一表面32与第二表面34之间的区域56允许管道24具有足够的宽度60和高度64以提供足以满足hvac系统14的加热需求的气流。以这种方式，上加强件16处的轮廓48可根据hvac系统14的加热需求的气流需求来优化，因此，第一表面32的平面方位可基于hvac系统14的气流需求和结构柱12的强度和刚度需求来调节，以提供车辆10的提高的扭转刚度和悬架等效刚度。然而，由于第二表面34包括至少两个拐角54并被成型为匹配结构柱12的轮廓50和轮拱20的轮廓52，因此，第二表面34的方位可由结构柱12的轮廓50和轮拱20的轮廓52约束。
因此，为了调节第一表面32与第二表面34之间的区域56以使管道24适于各种气流和加热需求，第一表面32的方位可通过调节拐角54中的一个拐角和第一表面32的相交处的角66来调节。例如，为了增大第一表面32与第二表面34之间的区域56，可增大第一表面32与拐角54中的一个拐角之间的角66。增大第一表面32和拐角54中的一个拐角之间的角66可协助增大管道24的高度64，并因此增大槽30的高度。以类似的方式，减小第一表面32与拐角54中的一个拐角之间的角66减小了第一表面32和拐角54中的所述一个拐角之间的区域56，这将减小管道24的高度64，并因此减小槽30的高度。再次地，调节第一表面32和拐角54中的一个拐角之间的角66可优化管道24，以提供足以满足hvac系统的加热需求的气流。类似地，第一表面32和拐角中的一个拐角之间的角66可基于结构柱12的刚度需求来优化。
例如，为了使对上加强件16的支撑更靠近轮拱20集中并增大结构柱12的刚度以满足更靠近轮拱20的扭转刚度和悬架等效刚度需求，可减小第一表面32与拐角54中的一个拐角之间的角66。同样地，为了使结构柱12上的上加强件16的支撑远离轮拱20集中并增大结构柱12的刚度，以满足远离轮拱20的结构柱12上的扭转刚度和悬架等效刚度，可增大第一表面32与拐角54中的一个拐角之间的角66。换言之，第一表面32与拐角54中的一个拐角之间的角66可基于由从地板22通过上加强件16和下加强件18到结构柱12的负载路径26限定的负载特性来设计和优化。基于负载路径26的负载特性进行角66的调节以提高结构柱12的结构刚度可以通过上面描述的管道24的气流和加热需求来平衡。第一表面32与拐角54中的一个拐角之间的角66可被设计为使得上加强件16提高结构柱12的结构刚度并允许充足的气流通过管道24以满足hvac系统14的加热需求。
图4描绘了上加强件16和位于第一表面与拐角54中的一个拐角之间的角66的实施例的透视图。如在图4中可见的，限定在第一表面32与第二表面34之间的区域56还可大致为三角形。每个拐角之间的距离58可以是三角形区域56的底边(base)68，第一表面32可以是三角形区域56的斜边70，高64可以是三角形区域56的高72。如上所述，拐角54相对于轮拱20可限定成大致为直角。因此，所述至少两个拐角54中的至少一个拐角可接近垂直，以在三角形区域56的底边68与三角形区域56的高72之间形成角74。三角形区域56可以是在几何上通常被理解为直角三角形的直角三角形区域56。形成大致的直角三角形进一步协助上加强件16向结构柱12提供结构刚度。
利用该几何形状(其中，第一表面32的平面方位用作三角形区域56的斜边70)，上加强件16允许通过结构柱12获得最佳的支撑量以及允许保持使角66在30°与45°之间的设计调节。负载路径26被引导通过上加强件16的第一表面32并由此通过三角形区域56的斜边70。将负载路径26引导通过第一表面32迫使负载路径行进通过距离结构柱12最远的上加强件16，并由此将负载分布在上加强件16的最坚硬的部分上。例如，用作三角形区域56的斜边70的第一表面32用于在车辆转弯时通过协助支撑结构柱12来提高车辆10的刚度，并且使负载路径26上的防震安装件(shockmount)(未示出)加强。
另外，通过使用三角形区域56，上加强件16在车辆10内利用少量的封装空间提供了最佳的支撑量。因此，限定在上加强件16的第一表面32与第二表面34之间的三角形区域56利用有效的方位和尺寸通过车辆10的结构柱12进一步协助于提高扭转刚度和悬架等效刚度，同时在不干涉或重新设计的情况下使得管道24满足hvac系统14的加热和冷却需求。
虽然上文描述了示例性实施例，但并非意味着这些实施例描述了权利要求所包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征组合以形成本发明可能没有明确描述或示出的进一步的实施例。尽管各种实施例可能被描述为在一个或更多个期望的特性方面提供优点或者优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。