小偏置碰加强件
阅读说明：本技术 小偏置碰加强件 (Small offset bump reinforcement ) 是由 张世杰 刘勇 邱炎根 胡翔 王仲伟 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种小偏置碰加强件,安装于车门本体上,车门本体具有前端框架及后端框架,小偏置碰加强件包括：横梁本体,沿轴向设于车门本体的前端框架及后端框架之间,横梁本体具有两个端部、沿横梁本体纵长方向贯穿两端部的型腔,横梁本体与车门本体通过第一紧固件连接；两个堵头,每一堵头具有端盖及自端盖延伸出一插销,端盖与车门本体的前端框架或后端框架干涉配合,插销自端盖向内穿过前端框架或后端框架并从横梁本体的端部穿入型腔内,且插销和横梁本体通过第二紧固件与车门本体连接；两个导向块,每一导向块嵌设于每一插销的外表面与型腔的内表面之间且导向块与横梁本体限位配合。该小偏置碰加强件能够有效提升小偏置碰性能。(The invention discloses a small offset collision reinforcement, which is arranged on a vehicle door body, wherein the vehicle door body is provided with a front end frame and a rear end frame, and the small offset collision reinforcement comprises: the cross beam body is arranged between the front end frame and the rear end frame of the vehicle door body along the axial direction, the cross beam body is provided with two end parts and a cavity penetrating through the two end parts along the longitudinal direction of the cross beam body, and the cross beam body is connected with the vehicle door body through a first fastener; each plug is provided with an end cover and a bolt extending out of the end cover, the end cover is in interference fit with the front end frame or the rear end frame of the car door body, the bolt penetrates through the front end frame or the rear end frame from the end cover inwards and penetrates into the cavity from the end part of the cross beam body, and the bolt and the cross beam body are connected with the car door body through a second fastener; and each guide block is embedded between the outer surface of each bolt and the inner surface of the cavity and is in spacing fit with the beam body. The small offset collision reinforcement can effectively improve the small offset collision performance.)
技术领域
本发明涉及汽车车身技术领域，尤其涉及一种小偏置碰加强件。
背景技术
汽车碰撞性能关系到汽车行驶安全，是汽车行业的一个重要关注领域。随着用户对车辆使用过程中的要求越来越高，各项安全法规越来越严苛，对于车辆开发的安全性能也日益提高以满足法规和用户的满意度。对于汽车车门的开发设计而言，通常会基于侧碰性能，做大量的分析和对比，通过车门防撞梁自身结构的优化、布置的位置调整、端头的搭接连接等方面不断尝试，设计出满足侧碰星级要求的车门。然而，很少会去考虑通过车门的结构设计从而提升正面偏置碰撞。尤其是C-IASI工况中的25％覆盖度64km/h正面刚性壁障碰撞，相比C-NCAP中的40％覆盖度64km/h正面可变性壁障，刚性碰撞壁无法吸收碰撞能量，且单侧纵梁因无法覆盖碰撞壁，而起不到支撑作用。因此，对前车门的结构设计，有的是在前车门内钣金腰线处增加了一些加强结构，但主要是通过使用料厚更大的钣金或局部焊接加强件的方法来提升性能。
在提升25％覆盖度64km/h正面刚性壁障碰撞性能的方法主要还是通过在合理的传力路径的基础上，优化材料和料厚来提升前端加强结构(A柱结构)性能，最终导致牺牲整车重量指标。对于电动汽车，前端取消发动机，前端吸能区域减小，仅靠A柱结构也难以支撑小偏置碰所带来的结构变形。在前车门内钣金腰线处增加料厚或焊接板件也会带来重量的提升，而且性能提升的效率很低。也有的是用在前车门内钣金腰线处焊接钢质圆管，但封闭截面的钢管焊接工艺难以实施。同时，钢管端头截面受力面积小，碰撞时无法抵御A柱结构大区域的变形，通常此类的结构加强主要是针对侧面碰撞和柱碰。
发明内容
发明目的：提供一种小偏置碰加强件，用于解决现有加强结构仅通过优化材料和料厚造成牺牲整车重量指标、仅靠前端加强结构难以支撑小偏置碰带来的结构变形、钢管端头截面受力面积小导致碰撞时无法抵御前端加强结构大区域变形等问题。
技术方案：一种小偏置碰加强件，安装于一车门本体上，所述车门本体具有前端框架及后端框架，所述小偏置碰加强件包括：横梁本体，沿一轴向设于所述车门本体的前端框架及后端框架支架，所述横梁本体具有两个端部、沿所述横梁本体纵长方向贯穿两所述端部的一型腔，所述横梁本体通过一第一紧固件与所述车门本体连接；两个堵头，每一堵头具有一端盖及自所述端盖延伸出的一插销，所述端盖与所述车门本体的前端框架或后端框架干涉配合；插销自端盖向内穿过前端框架或后端框架并从所述横梁本体的一端部穿入型腔内，且所述插销和所述横梁本体通过一第二紧固件与所述车门本体连接；两个导向块，每一所述导向块嵌设于每一所述插销的外表面与所述型腔的内表面之间且所述导向块与所述横梁本体限位配合。
进一步的，在所述导向块表面上凸出设有定位凸台，在所述横梁本体上设有定位孔，所述定位凸台与所述定位孔进行异形配合且所述定位凸台延伸至所述横梁本体外，以对所述导向块进行定位。
进一步的，在所述横梁本体上设有第一安装孔，在所述第一安装孔内设置螺母衬套，所述第一紧固件用于穿过所述车门本体并与所述螺母衬套螺纹配合，以将所述横梁本体紧固于所述车门本体上。
进一步的，在所述横梁本体上设有第二安装孔，在所述插销上设有螺纹孔，所述横梁本体与所述堵头装配时，所述第二紧固件用于穿过车门本体、所述第二安装孔后与所述螺纹孔螺纹配合，以将所述插销和所述横梁本体紧固于所述车门本体上。
进一步的，在所述导向块上设有远离所述定位凸台的一纵长开口，所述导向块在沿纵长方向上的横截面呈C型环状。
进一步的，所述导向块在沿纵长方向上的横截面呈封闭型环状，所述导向块为软质材料结构件。
进一步的，所述螺母衬套与所述第一安装孔固定连接，连接方式包括但不限于为焊接、铆接；所述螺母衬套可以为但不限于为烧焊螺纹套、拉铆螺母。
进一步的，所述端盖通过垫圈与所述车门本体的的前端框架或后端框架干涉配合。
进一步的，在所述堵头纵长方向上的横截面上，所述端盖的横截面大于所述插销的横截面，所述端盖与所述插销一体成型；所述定位凸台与所述导向块一体成型。
进一步的，所述小偏置碰加强件具有一第一区域和一第二区域，所述第一区域位于所述车门本体的前端框架，所述第二区域位于所述车门本体的后端框架，所述横梁本体的两端部分别配置于所述第一区域、所述第二区域内；定义从所述车门本体的外侧指向车门本体的内侧的方向为第一方向，所述第一紧固件、所述第二紧固件均沿所述第一方向装配于所述车门本体与所述横梁本体之间；定义从所述前端框架指向所述后端框架的方向为第二方向，所述轴向与所述第二方向形成一夹角。
还提供一种车门，包括车门本体及安装在车门本体内侧的斜向加强筋，包括如上所述的小偏置碰加强件，所述小偏置碰加强件位于斜向加强筋外侧且位于靠近车窗位置的下方。
有益效果：本发明与现有技术相比，其具有的优点：通过在车门本体的前端框架与后端框架之间设置横梁本体，先利用堵头的端盖与车门本体的前端框架或后端框架干涉配合，堵头的插销自端盖向内穿过前端框架或后端框架并从横梁本体的一端部穿入型腔内，实现所述横梁本体通过堵头与车门本体形成预固定；导向块嵌设于所述堵头的插销外周表面与所述横梁本体的型腔内周表面之间，所述导向块上的定位凸台与所述横梁本体上的定位孔异形配合以对所述导向块进行定位；再利用第一紧固件将所述横梁本体锁紧于所述车门本体上，所述第二紧固件将所述横梁本体和所述插销锁紧于所述车门本体上。实现应对正面小偏置碰的车门加强结构设计，能够有效提升小偏置碰性能。该小偏置碰加强件的安装固定方式简单，操作方便，工艺良好，对钢材质和铝合金材质的车门本体均可适用，能为正面碰撞和侧面柱碰提供乘员舱保护。
附图说明
图1为本发明小偏置碰加强件与车门本体的装配示意图；
图2为小偏置碰加强件的结构示意图；
图3为小偏置碰加强件划分为第一区域和第二区域的示意图；
图4为图3中小偏置碰加强件在第一区域的放大示意图；
图5为图4中小偏置碰加强件在第一区域的内部示意图；
图6为图3中小偏置碰加强件在第二区域的放大示意图；
图7为图6中小偏置碰加强件在第二区域的内部示意图；
图8a为图5或图7中导向块与定位凸起在沿第一方向上的横截面示意图；
图8b、图8c分别为定位凸起相对导向块的装配示意图；
图9为堵头的结构示意图；
图10为小偏置碰加强件与车门本体的装配示意图；
图11为图10中小偏置碰加强件与车门本体在第三区域的装配放大图；
图12为图10中小偏置碰加强件与车门本体在第四区域的装配放大图；
图13为小偏置碰加强件应用于车门本体后的小偏置碰传力路径的示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明提供的技术方案做详细说明。
如图1和图2所示，所述小偏置碰加强件安装于一车门本体5上，所述小偏置碰加强件包括横梁本体1、堵头6、导向块9。其中，所述车门本体5设于前车门上，具有前端框架53、后端框架54，所述车门本体5为钣金本体，所述横梁本体1沿一轴向100设置于所述车门本体5的前端框架53及后端框架54之间。
如图2至图7所示，所述横梁本体1具有两端部110以及沿所述横梁本体1纵长方向贯穿两所述端部110的一型腔120，所述横梁本体1为具有所述型腔120的管状结构件。所述横梁本体1的每一所述端部110配合一所述堵头6以及一导向块9。
在本申请中，所述横梁本体1为具有等截面的挤出或管状横梁，优选为由铝合金和钢质金属材料混合制成的结构件，用于抵抗弯曲，防止乘员舱区域变形以保护乘员。当所述车门本体5即钣金本体为铝合金材料制成时，所述横梁本体1的外周表面需增加涂层。
如图3所示，所述小偏置碰加强件具有一第一区域A和一第二区域B，所述第一区域A位于所述车门本体5的前端框架53处，所述第二区域B位于所述车门本体5的后端框架54处，且所述横梁本体1的两端分别延伸至所述第一区域A与所述第二区域B，所述第一区域A与所述第二区域B分别设有一所述堵头6、一所述导向块9。
所述车门本体5通过一第一紧固件4与所述横梁本体1进行紧固连接。具体地，在所述横梁本体1位于所述第一区域A和所述第二区域B上分别设有一第一安装孔2，在每一所述第一安装孔2内设置一螺母衬套3，所述螺母衬套3与所述第一安装孔2固定连接，连接方式包括不限于为焊接、铆接，所述螺母衬套3可以为但不限于为烧焊螺纹套、拉铆螺母。所述第一紧固件4为螺栓，所述螺栓穿过所述车门本体5并穿过第一安装孔2后与所述螺母衬套3进行螺纹配合，即，所述横梁本体1通过所述螺母衬套3与所述第一紧固件4即螺栓紧固到所述车门本体5，所述螺栓的安装方向为从所述车门本体5朝向横梁本体1。
如图9、图11和图12所示，所述堵头6用于穿过所述车门本体5并装配于所述横梁本体1上。每一堵头6包括一端盖61及自所述端盖61延伸出的一插销62。所述端盖61与所述车门本体5的前端框架53或后端框架54干涉配合；所述插销62自所述端盖61向内穿过车门本体5的前端框架53或后端框架54并从所述横梁本体1的一端部110插入型腔120内。
所述插销62与所述端盖61一体成型。所述插销62及端盖61均具有较大的横截面且所述端盖61的横截面大于所述插销62的横截面，所述堵头6用于在车身偏置碰中提供足够的碰撞受力面积，以促进所述横梁本体1有效传力。
在所述车门本体5的前端框架53处设有第一插孔14，在所述车门本体5的后端框架54处设有第二插孔15，位于所述第一区域A的堵头6的插销62穿过所述第一插孔14并与所述横梁本体1配合，位于所述第二区域B的堵头6的插销62穿过所述第二插孔15并与所述横梁本体1配合，所述堵头6用于实现预固定所述横梁本体1与所述车门本体5。
结合图5、图7、图11和图12所示，所述插销62和所述横梁本体1通过一第二紧固件63与所述车门本体5进行紧固连接。在所述横梁本体1上设有第二安装孔8，所述第二安装孔8为螺纹孔，在所述插销62上设有螺纹孔7，所述第二紧固件63用于穿过所述车门本体5并穿过所述横梁本体1的第二安装孔8后与所述插销62的螺纹孔7相配合，所述第二紧固件63为螺栓，所述第二紧固件63即螺栓与螺纹孔7进行螺纹配合。
所述堵头6先穿过所述车门本体5后与所述横梁本体1进行插销配合，再通过所述第二紧固件63锁紧到所述车门的车门本体5上。所述第二紧固件63即螺栓的安装方向与所述第一紧固件4的安装方向一致。定义从所述车门本体5指向所述横梁本体1的方向为第一方向，所述第一紧固件4、第二紧固件63均沿所述第一方向装配于所述车门本体5与所述横梁本体1之间。
在所述堵头6的所述端盖61与所述车门本体5的配合处还设有垫圈11，所述端盖61通过所述垫圈11与所述车门本体5的前端框架53或后端框架54干涉配合，用以提升车门的水管理、气密性和NVH性能。
为了实现所述堵头6与所述横梁本体1之间的定位和配合，在每一所述插销62的外表面与所述型腔120的内表面之间嵌设一所述导向块9，所述导向块9的内周表面与所述插销62的外周表面进行紧密贴合，所述导向块9的外周表面与所述型腔120的内周表面进行紧密贴合。
所述导向块9能够连接所述堵头6与所述横梁本体1的受力结构及提升装配性，所述导向块9的外表面仿形所述横梁本体1的内表面。
如图8a至图8c所示，为了防止所述导向块9配合于所述堵头6与所述横梁本体1之间时发生相对转动，在所述导向块9上凸出设有两定位凸台10用于对所述导向块9进行限位；相对应地，在所述横梁本体1上设有两定位孔101用以分别与两所述定位凸台10异形配合。
其中，两所述定位孔101分别开设于所述横梁本体1的上、下相对的管壁上，以及两所述定位凸台10相向凸出设置于所述导向块9的表面上。并且，所述定位凸台10与所述导向块9一体成型；所述定位凸台10、所述定位孔101均优选为矩形孔。
当所述导向块9配合于所述插销62的外周表面与所述型腔120的内周表面之间时，所述定位凸台10延伸至所述横梁本体1外并与所述定位孔101进行异形配合以对所述导向块9进行定位，即所述定位凸台10嵌入所述定位孔101内部以实现定位。
为了实现装配性，在所述导向块9上沿其纵长方向的垂直方向上设有一纵长开口90，所述纵长开口90与所述定位凸台10的位置相互错开，所述导向块9在沿其纵长方向上的横截面呈C型环状，即该C型环状未封闭。可替换地，所述导向块9在沿其纵长方向上的横截面也可呈封闭型环状。所述导向块9为塑料等轻质材料制成的长筒状结构件。
如图13所示，本发明还提供一种车门，包括车门本体5及安装于所述车门本体5内侧的斜向加强筋200，包括如上所述的小偏置碰加强件，所述小偏置碰加强件位于斜向加强筋200外侧并位于靠近车窗位置的下方。具体所述小偏置碰加强件位于所述前车门腰线处，所述斜向加强筋200与所述车门本体5焊接连接用以提供足够的强度以抵御产生的小偏置碰对所述小偏置碰加强件的剪切力。
车门本体5还具有底部、顶部，记从车门本体5指向横梁本体1的第一方向为第一方向x，记从车门本体5的前端框架53指向车门本体5的后端框架54的方向为第二方向y，记从车门本体5的底部指向车门本体5的顶部的方向为第三方向z。所述的第一紧固件4的安装方向、第二紧固件63的安装方向、螺母衬套3的延伸方向、定位凸台10的延伸方向均与所述第一方向x一致；堵头6的插销62的纵长方向、导向块9的纵长方向均与所述横梁本体1的纵长方向即所述轴向100一致。其中，所述轴向100与所述第二方向y形成有一夹角r1。
通过适当调整夹角r1，使所述小偏置碰加强件的第一区域A与所述第二区域B在所述第三方向z上产生高度差，第一区域A较高于第二区域B，以使所述小偏置碰加强件的第一区域A与所述车门本体5的前端框架53的铰链区域的位置附近，使所述小偏置碰加强件的第二区域B与车门本体5的后端框架54的铰链区域的位置附近配合，通常铰链区域的侧围内部的结构强度较大以满足车门下垂性能。
所述车门还具有一第三区域C和一第四区域D，在所述第三区域C具有A柱结构件12，所述第四区域D内具有B柱结构件13，所述车门本体的前端框架53位于A柱结构件12的后面，车门本体5的后端框架54位于B柱结构件13的前面，小偏置碰结构件位于A柱结构件12和B柱结构件13之间，用于有效承接A柱结构件12与B柱结构件13之间力的传递。
本发明所述的小偏置碰加强件，通过在车门本体5的前端框架53与后端框架54之间设置横梁本体1，先利用堵头6的端盖61与车门本体5的前端框架53或后端框架54干涉配合，堵头6的插销62自端盖61向内穿过前端框架53或后端框架54并从横梁本体1的一端部110穿入型腔120内，实现所述横梁本体1通过所述堵头6与所述车门本体5形成预固定；所述导向块9嵌设于所述堵头6的插销62外周表面与所述横梁本体1的型腔120内周表面之间，所述导向块9上的定位凸台10与所述横梁本体1上的定位孔101异形配合以对所述导向块9进行定位；再利用第一紧固件4将所述横梁本体1锁紧于所述车门本体5上，所述第二紧固件63将所述横梁本体1和所述插销62锁紧于所述车门本体5上。实现应对正面小偏置碰的车门加强结构设计，能够有效提升小偏置碰性能。该小偏置碰加强件的安装固定方式简单，操作方便，工艺良好，对钢材质和铝合金材质的车门本体均可适用，能为正面碰撞和侧面柱碰提供乘员舱保护。
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