本發(fā)明涉及用于車輛的前柱的結(jié)構(gòu)，且更具體地，涉及一種混合前柱結(jié)構(gòu)，其能夠通過(guò)利用鋁壓鑄件、鋁擠壓件或CFRP而減少前柱的重量和部件的數(shù)量，并且能夠通過(guò)利用相互插入結(jié)構(gòu)和機(jī)械連接方法而增加例如承受小重疊碰撞測(cè)試中的損傷的剛性。

背景技術(shù)：

通常，車輛大體上分為車體和底盤。車體是指形成車輛外形的部分，而底盤是指安裝驅(qū)動(dòng)車輛所需的機(jī)械裝置的部分。

支承設(shè)置在車體兩側(cè)的前門和后門、形成車體的整體形狀并且保持車體兩側(cè)部分的剛性的支柱，固定在前門和后門的外周部。

支柱大體上分成前柱、中柱和后柱，前柱抵接位于車體前側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)室的后端，并且在車輛的前后方向設(shè)置，同時(shí)以預(yù)定角度傾斜以便支承前門；中柱在前門與后門之間在上下方向設(shè)置，并且支承前門、后門以及通過(guò)車門打開的車體的側(cè)向部分；后柱結(jié)合至后門的后端，并且支承后門和車體的后側(cè)。

特別地，為了提高車輛乘客的安全，對(duì)于加強(qiáng)相對(duì)易受外部沖擊損害的車體的側(cè)向部分，已進(jìn)行了研究，并且為了進(jìn)行使以預(yù)定或更高速度行駛的車輛的車體前部的25％與靜止障礙物碰撞的小重疊碰撞測(cè)試，已進(jìn)行了提高車體剛性的研究。

圖1是從車體外部觀察時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)的車輛前柱結(jié)構(gòu)的視圖。

如圖1中所示，現(xiàn)有技術(shù)的前柱包括設(shè)置在車輛的前門單元4的前側(cè)的前柱下部1，和設(shè)置在前柱下部1的上側(cè)的前柱上部2，并且支承前門單元。

然而，在現(xiàn)有技術(shù)的前柱的情況下，為了提高車輛的側(cè)面部分的剛性，特別地為了小重疊碰撞測(cè)試，將多個(gè)加強(qiáng)部件3結(jié)合至前柱，因此存在總的部件數(shù)量和車體的重量增加的問(wèn)題。

在現(xiàn)有技術(shù)的前柱的情況下，前柱下部1和前柱上部2兩者均由 鋼板制成，并且通過(guò)由簡(jiǎn)單的匹配接合而相互連接，因此存在連接劣化的問(wèn)題。

在本背景技術(shù)部分公開的上述信息僅僅為了增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解，因此應(yīng)當(dāng)理解的是，不應(yīng)將上述信息視為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種混合前柱結(jié)構(gòu)，其可通過(guò)使用擠壓鋁材制造前柱下部，使用壓鑄鋁材制造前柱上部，以及使用由CFRP材料制成的側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件，而顯著地減輕車體的重量。

本發(fā)明還提供一種混合前柱結(jié)構(gòu)，其能夠通過(guò)使用前柱下部、前柱上部和側(cè)面連接構(gòu)件彼此插入的結(jié)構(gòu)，連接前柱下部、前柱上部和側(cè)面連接構(gòu)件，而提高前柱的剛性并省略加強(qiáng)部件。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題不限于前述技術(shù)問(wèn)題，并且從以下的說(shuō)明中，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可明確地理解以上未提及的其它技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種混合前柱結(jié)構(gòu)，包括：前柱下部，其設(shè)置在車輛的前門單元的前側(cè)，并且具有結(jié)合至側(cè)面連接構(gòu)件的下端；以及前柱上部，其設(shè)置在前柱下部的上側(cè)，并且結(jié)合至前柱下部，其中在側(cè)面連接構(gòu)件的一側(cè)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裝部，使得前柱下部的上端插入安裝部。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合前柱結(jié)構(gòu)還可包括側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件，其結(jié)合至側(cè)面連接構(gòu)件的側(cè)部，并且具有與凹陷部相鄰設(shè)置的端部。

在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合前柱結(jié)構(gòu)中，前柱下部可由擠壓鋁材制成，并且前柱上部和側(cè)面連接構(gòu)件可由壓鑄鋁材制成。

在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合前柱結(jié)構(gòu)中，側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件可由碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)材料制成。

在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合前柱結(jié)構(gòu)中，可在前柱下部的內(nèi)部形成下部肋，并可在前柱上部的一個(gè)表面形成網(wǎng)格狀的上部肋。

在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合前柱結(jié)構(gòu)中，插入側(cè)面連接構(gòu)件的凹陷部的前柱下部的下端部可通過(guò)結(jié)構(gòu)粘接劑連接，并可通過(guò)定位鉚釘和半自沖鉚釘(SPR)結(jié)合，并且插入前柱上部的安裝部的前柱下部的上端部可通過(guò)結(jié)構(gòu)粘接劑連接，并可通過(guò)定位鉚釘結(jié)合。

具有前述構(gòu)造的本發(fā)明可通過(guò)對(duì)車輛的前柱使用輕質(zhì)復(fù)合材料而顯著減少前柱的重量。具體地，根據(jù)本發(fā)明的前柱的重量與現(xiàn)有技術(shù)相比，可減少約20kg。

也就是說(shuō)，本發(fā)明可通過(guò)使用擠壓鋁材制造前柱下部，使用壓鑄鋁材制造前柱上部，以及使用由CFRP材料制成的側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件，而顯著減少車體的重量。

本發(fā)明通過(guò)使用前柱下部、前柱上部和側(cè)面連接構(gòu)件彼此插入的結(jié)構(gòu)將前柱下部、前柱上部和側(cè)面連接構(gòu)件連接，可減少車體的重量，并確保類似于或高于現(xiàn)有技術(shù)的剛性。

也就是說(shuō)，在根據(jù)本發(fā)明的前柱的情況下，在確保剛性的效果下，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠顯著地減少加強(qiáng)部件的數(shù)量，因此可快速進(jìn)行工作過(guò)程，并可減少工作過(guò)程的數(shù)量。

結(jié)果，本發(fā)明可確保車體的剛性，并減少車體的重量，從而提高車輛的安全性和燃料效率，因此增加車輛的商品性。

附圖說(shuō)明

圖1是示出從車體外部觀察時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)的車輛前柱結(jié)構(gòu)的外觀的視圖。

圖2是從車體內(nèi)部觀察時(shí)的根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合前柱結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的前柱下部的透視圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的前柱上部的透視圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的側(cè)面連接構(gòu)件的透視圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件的透視圖。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的前柱下部和側(cè)面連接構(gòu)件的結(jié)合過(guò)程的視圖。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的前柱上部和前柱下部的 結(jié)合過(guò)程的視圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的前柱上部、前柱下部和側(cè)面連接構(gòu)件結(jié)合的視圖。

具體實(shí)施方式

以下，將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，使得本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地實(shí)施本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以各種不同方式實(shí)現(xiàn)，而不限于本文所說(shuō)明的示例性實(shí)施例。

為了清楚地說(shuō)明本發(fā)明，與說(shuō)明無(wú)關(guān)的部件將被省略，并且在整個(gè)說(shuō)明書中相同或相似的組成元件將由相同的附圖標(biāo)記表示。

在說(shuō)明書和權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)或詞語(yǔ)不應(yīng)被解釋為局限于一般的和詞典上的意思，而應(yīng)基于發(fā)明人為了以最佳方式說(shuō)明其自身的發(fā)明，可適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語(yǔ)的概念的原則，被解釋為符合本發(fā)明的技術(shù)思想的意思和概念。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所使用的術(shù)語(yǔ)“車輛”或“車輛的”或者其它類似術(shù)語(yǔ)包括一般的機(jī)動(dòng)車輛，例如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內(nèi)的乘用車輛、包括各種艇和船在內(nèi)的水運(yùn)工具、航空器等等，并且包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、插電式混合電動(dòng)車輛、氫動(dòng)力車輛及其它代用燃料車輛(例如，從石油之外的資源取得的燃料)。如本文所提及的，混合動(dòng)力車輛是具有兩種或更多種動(dòng)力源的車輛，例如具有汽油動(dòng)力和電動(dòng)力兩者的車輛。

本文所使用的專有名詞僅用于說(shuō)明特定實(shí)施例的目的，而非旨在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確地指明。還應(yīng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書中使用時(shí)，詞語(yǔ)“包括”和/或“包含”指定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、要素、部件和/或其組群的存在或添加。如本文所使用的，詞語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出事項(xiàng)的任何和所有組合。在整個(gè)說(shuō)明書中，除非明確相反地說(shuō)明，詞語(yǔ)“包括”和諸如“包含”或“含有”的變型將被理解為暗示包括所述元件，但并不排除任何其它元件。另外，在說(shuō)明書中所述的術(shù)語(yǔ)“單元”、“器”、 “件”和“模塊”意指用于處理至少一種功能和操作的單位，并可通過(guò)硬件部件或軟件部件及其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

此外，本發(fā)明的控制邏輯可具體實(shí)施為包含由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的實(shí)例包括但不限于ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存驅(qū)動(dòng)器、智能卡和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)也可分布在網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，以便例如通過(guò)遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)，以分布方式存儲(chǔ)和執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

圖2是從車體內(nèi)部觀察時(shí)的根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合前柱結(jié)構(gòu)的剖視圖，并且圖3至圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合前柱結(jié)構(gòu)的各個(gè)部件的透視圖。

如圖中所示，根據(jù)本發(fā)明的混合前柱結(jié)構(gòu)可包括前柱下部20、前柱上部30、側(cè)面連接構(gòu)件40和側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件50。

具體地，如圖2和圖3中所示，前柱下部20優(yōu)選為在車輛的前門單元10的前側(cè)在上下方向設(shè)置的直梁，并且前柱下部20的下端結(jié)合至側(cè)面連接構(gòu)件40。

與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明的前柱下部20優(yōu)選地通過(guò)擠壓鋁材而制造，并且在前柱下部20內(nèi)部形成“十”字形的下部肋22，以增強(qiáng)前柱下部的剛性。

也就是說(shuō)，通過(guò)將鋁材放入擠壓容器中然后利用強(qiáng)力移動(dòng)且抽出柱塞的方式，生產(chǎn)前柱下部20，并且前柱下部20的厚度可為約2.5mm。

如圖2和圖4中所示，前柱上部30設(shè)置在前柱下部20的上側(cè)，并且根據(jù)車輛的車門形狀以預(yù)定角度傾斜地形成。

前柱上部30通過(guò)壓鑄鋁材而制造，并且在前柱上部30的一個(gè)表面(所示的示例性實(shí)施例中的內(nèi)表面)上形成“X”網(wǎng)格狀的上部肋32，以增強(qiáng)前柱上部的剛性。前柱上部30的厚度可為約3.0mm。

如本文所述，壓鑄是指通過(guò)將熔融金屬澆入由鋼制成并被精確加工成與所需鑄件的形狀完全相同的模具中而獲得與模具相同的鑄件的精密鑄造方法。該鑄造方法確保精確的尺寸，并且具有幾乎無(wú)需機(jī)械加工，制造具有優(yōu)異的機(jī)械特性的產(chǎn)品，并且能夠進(jìn)行批量生產(chǎn)的優(yōu) 點(diǎn)。

同時(shí)，在前柱上部30的下端部，形成具有四邊形凸緣形狀的安裝部34，并且安裝部34用于提供前柱下部20的上端插入的空間。

如圖2和圖5中所示，側(cè)面連接構(gòu)件40在車輛的前后方向設(shè)置在前柱下部20的下側(cè)，并且在側(cè)面連接構(gòu)件40的一側(cè)形成凹陷部42，以便提供前柱下部20的下端可插入的空間。

與前柱上部30類似，側(cè)面連接構(gòu)件40通過(guò)壓鑄鋁材而制造，并且側(cè)面連接構(gòu)件40的厚度可為約3.0mm。

如圖2和圖6中所示，側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件50形成為梁狀，并且結(jié)合至側(cè)面連接構(gòu)件40的側(cè)部，在這種情況下，側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件50的端部(所示的示例性實(shí)施例中的前端)設(shè)置成與凹陷部42相鄰或接觸。

側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件50由碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)材料制成，并且在側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件50內(nèi)部形成“X”狀的加強(qiáng)肋52，以增強(qiáng)側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件的剛性。

這里，碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)材料是指通過(guò)使用碳纖維作為加強(qiáng)材料制成的高強(qiáng)度、高彈性的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，并且具有優(yōu)異的比強(qiáng)度、比模量、疲勞特性及耐磨性，使得碳纖維增強(qiáng)塑料材料在各種領(lǐng)域中得到利用。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的前柱下部和側(cè)面連接構(gòu)件的結(jié)合過(guò)程的視圖，圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的前柱上部和前柱下部的結(jié)合過(guò)程的視圖，并且圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的前柱上部、前柱下部和側(cè)面連接構(gòu)件結(jié)合的視圖。

如圖7中所示，前柱下部20的下端插入并結(jié)合至形成在側(cè)面連接構(gòu)件40中的凹陷部42，并且凹陷部42具有與前柱下部20的下端接合的形狀。

在這種情況下，如圖9中所示，插入側(cè)面連接構(gòu)件40的凹陷部42的前柱下部20的下端部通過(guò)結(jié)構(gòu)粘接劑(未示出)連接和固定，然后通過(guò)定位鉚釘(tack rivet)24和半自沖鉚釘(SPR)26結(jié)合。

根據(jù)本發(fā)明的前柱下部20和側(cè)面連接構(gòu)件40之間的結(jié)合可通過(guò)利用所有的插入、結(jié)構(gòu)粘接劑和機(jī)械接合來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且作為結(jié)構(gòu)粘接劑，使用聚合物合金型粘接劑或聚酰亞胺型粘接劑。

在這種情況下，定位鉚釘24用于將兩個(gè)以上板材或封閉截面緊固的機(jī)械接合法，并且定位鉚釘24的尖端插入板材將其緊固。

這里，半自沖鉚釘(SPR)26用于將兩個(gè)以上板材或封閉截面緊固的機(jī)械接合法，并且在兩個(gè)以上板材中形成匹配的部件孔，從而在一側(cè)接合板材，因?yàn)榘胱詻_鉚釘(SPR)26可無(wú)需變量和因素至保持穩(wěn)定的強(qiáng)度，所以半自沖鉚釘(SPR)26用于接合各種板材。

如圖8中所示，前柱下部20的上端插入并結(jié)合至形成于前柱上部30的安裝部34，并且前柱下部20的上端部可通過(guò)結(jié)構(gòu)粘接劑連接和固定，然后通過(guò)定位鉚釘24結(jié)合。

也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的前柱下部20和前柱上部30之間的結(jié)合也通過(guò)利用所有的插入、結(jié)構(gòu)粘接劑和機(jī)械接合來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此具有使連接剛性最大化的結(jié)構(gòu)。

如上所述，按照根據(jù)本發(fā)明的混合前柱結(jié)構(gòu)，前柱下部20、前柱上部30、側(cè)面連接構(gòu)件40和側(cè)面加強(qiáng)構(gòu)件50由鋁或CFRP材料制成，從而減輕車體的重量，并且通過(guò)使用插入結(jié)構(gòu)和機(jī)械接合，確?，F(xiàn)有的剛性或更高的剛性。

以上說(shuō)明的本發(fā)明并不受前述示例性實(shí)施例和附圖限制，并且在不偏離本發(fā)明的技術(shù)思想的情況下可做出各種替換、修改和變型，這是本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的。