CN108116205B - 一种用于车辆背门内板的加强件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于车辆背门内板的加强件，所述车辆背门内板包括开设于其上方的挡风玻璃安装孔，以及位于所述挡风玻璃安装孔两侧的D柱区域，所述加强件包括对称布置于所述D柱区域的一对加强件，每个加强件自上而下分为折弯段和竖直段，所述折弯段和竖直段均由第一侧壁、第二侧壁以及第一底板组成，所述第一侧壁和第二侧壁之间设有蜂窝结构，所述加强件整体由复合材料成型。根据本发明，提供了一种强度高、质量轻、成型工艺简单、尺寸精度高、稳定性强的用于车辆背门内板的蜂窝型复合材料加强件。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造领域，更具体地涉及一种用于车辆背门内板的加强件。
背景技术
两厢车或SUV的背门主体通常采用钣金冲压成型，具有重量大，造型受限等缺点。随着节能减排要求越来越严格，塑料背门因集成度高，减重效果明显，造型自由度高等优势越来越受重视。然而，塑料背门相对钣金背门模量要低很多，因此本领域通常采用塑料背门内板结合金属嵌件或金属装配件的形式，才能满足整体背门，特别是D柱区域的刚度、强度等性能要求。其中，金属嵌件与背门内板通过一体注塑成型，金属装配件在背门内板注塑成型后进行后装配。
然而，采用金属嵌件的缺点是：冲压成型，结构设计局限性大；尺寸大，结构弱，导致尺寸精度差；使注塑工艺和模具复杂化。采用金属装配件的缺点是：冲压成型，结构设计局限性大；质量较重。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车辆背门内板的加强件，从而解决现有技术中用于车辆背门内板的金属嵌件和金属装配件的结构设计局限性大、尺寸精度差、注塑工艺和模具复杂化、质量重的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
提供一种用于车辆背门内板的加强件，所述车辆背门内板包括开设于其上方的挡风玻璃安装孔，以及位于所述挡风玻璃安装孔两侧的D柱区域，所述加强件包括对称布置于所述D柱区域的一对加强件，每个加强件自上而下分为折弯段和竖直段，所述折弯段和竖直段均由第一侧壁、第二侧壁以及第一底板组成，所述第一侧壁和第二侧壁之间设有蜂窝结构，所述加强件整体由复合材料成型。
所述加强件上的蜂窝结构由若干具有六边形轮廓的单元格组成。
所述加强件上的非关键部位的单元格的底面减薄或者镂空，所述非关键部位根据拓扑分析确定。
所述复合材料包括：连续玻璃纤维、碳纤维等等，实际上任何可应用注塑工艺的材料均可用于加工该加强件。
所述加强件的竖直段通过第一侧壁、第二侧壁以及第一底板围成一具有梯形横截面形状的空腔，所述第一侧壁、第二侧壁均由若干凸部和凹部交替形成一梯型断面结构，所述凸部具有朝向所述空腔凸起的形状，所述凹部具有朝向所述空腔凹陷的形状。
沿着所述加强件的竖直方向，每两个凸部通过一个凹部间隔。
所述车辆背门内板在该D柱区域通过第三侧壁、第四侧壁以及第二底板围成一与所述加强件相应的空腔，所述加强件的第一侧壁和/或第二侧壁的外侧具有第一倒钩，所述车辆背门内板的第三侧壁和/或第四侧壁的内侧具有与所述第一倒钩对应的第二倒钩。
所述加强件的第一倒钩插入所述车辆背门内板的第三侧壁与第二倒钩之间的空隙和/或第四侧壁与第二倒钩之间的空隙。
所述加强件上的部分区域还设有金属镶嵌结构，所述金属镶嵌结构与所述加强件一体成型。
所述加强件与所述车辆背门内板通过紧固件连接。
根据本发明提供的一种用于车辆背门内板的加强件，以复合材料为基础，结合特殊蜂窝结构设计，提供了一种蜂窝型复合材料加强件，既充分利用了塑料的可成形性，大幅度的提高了产品的设计性，又保证了产品自身的机械性能，包括刚度、强度等等。再结合特殊的结构改造和设计，使产品尺寸精度、稳定性均得到了很大提升。
总之，本发明提供了一种强度高、质量轻、成型工艺简单、模具简化、尺寸精度高、稳定性强的用于车辆背门内板的蜂窝型复合材料加强件。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例提供的加强件与车辆背门内板装配在一起的结构示意图；
图2是如图1所示的一对加强件中的其中一个加强件的主视图；
图3是如图2所示的加强件的立体图；
图4是如图1所示的加强件与车辆背门内板装配在一起的部分结构的放大示意图；
图5是沿图4中的剖面线A-A剖面而来的剖视图；
图6是根据本发明的另一优选实施例提供的加强件的立体图；
图7是根据本发明的又一优选实施例提供的加强件的立体图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
根据本发明的一个优选实施例，提供一种用于车辆背门内板的加强件，如图1所示，该图中同时示出了装配在一起的加强件100与车辆背门内板200。
其中，车辆背门内板200包括开设于其上方的挡风玻璃安装孔201，以及位于挡风玻璃安装孔201两侧的D柱区域202，如图1中的圆圈所圈出来的部分所示。
加强件100包括对称布置于D柱区域202的一对加强件(如图1中所示线条加深的零件)，如图2所示，每个加强件自上而下分为折弯段101和竖直段102，折弯段101和竖直段102均由第一侧壁1、第二侧壁2以及第一底板3(参见图3)组成，第一侧壁1和第二侧壁2之间设有蜂窝结构4，该加强件100整体由复合材料成型。
根据该优选实施例，以复合材料为基础，作为举例而非限制地通过普通注塑工艺，应当理解的是，该成型工艺并不仅限于注塑成型，还可以是其他成型工艺，结合特殊蜂窝结构提供一种蜂窝型复合材料加强件，以替换现有技术中所采用的金属嵌件和金属装配件，即充分利用了塑料的可成形性，大幅度的提高了产品的设计性，又保证了产品自身的机械性能(包括刚度、强度等等)，克服了现有技术中金属嵌件和金属装配件结构设计局限性大、尺寸精度弱、注塑工艺和模具复杂化、质量较重的缺陷。
如图2所示，该加强件100上的蜂窝结构4由若干具有六边形轮廓的单元格41组成。还优选根据拓扑分析，即CAE仿真可以根据拓扑原理计算出产品哪些区域受力较小，设计有余量，继而对该非关键部位(如图中圆圈圈出部位所示)的单元格41’的底面进行减薄或者镂空，起到减重作用。蜂窝结构本身是一种既轻盈，又坚固的结构，再加上有效的拓扑掏空，使整个加强件在保证自身刚度的基础上，实现质量最小化。
根据上述拓扑分析之后确定可进行减薄或掏空的非关键部位，优选通过直接注塑一次成型具有减薄或掏空设计的加强件100，无需再次后续加工。
根据本发明，任何可应用注塑工艺的材料均可用于加工该加强件，比如连续玻璃纤维、碳纤维等等。
根据该优选实施例，如图3所示，加强件100的竖直段102通过第一侧壁1、第二侧壁2以及第一底板3围成一具有梯形横截面形状的空腔，其中，第一侧壁1和第二侧壁2均由若干凸部11和凹部12交替形成一梯型断面结构，凸部11具有朝向空腔凸起的形状，凹部12具有朝向空腔凹陷的形状。
沿着加强件100在使用状态下的竖直方向，每两个凸部11通过一个凹部12间隔。
根据该优选实施例，结合图4、图5所示，车辆背门内板200在该D柱区域202通过第三侧壁203、第四侧壁204以及第二底板205围成一个与加强件100相应的空腔，其中，为了辅助矫正车辆背门内板200的D柱区域202的变形，加强件100的第一侧壁1和第二侧壁2的外侧设有第一倒钩5，车辆背门内板200的第三侧壁203和第四侧壁204的内侧设有与第一倒钩5对应的第二倒钩206。优选地，加强件100的第一倒钩5插入车辆背门内板200的第三侧壁203与第二倒钩206之间的空隙和第四侧壁204与第二倒钩206之间的空隙。
由于通常车辆背门内板D柱区域为V型口结构，并且内板该处也为外观面，无法增加特殊结构加强自身刚度，导致其V型口开张，尺寸偏差大。根据本发明提供的该优选实施例，通过在加强件100和车辆背门内板200上同时增加相应的倒钩结构，利用加强件100自身较高的刚度与尺寸精度，即可达到矫正车辆背门内板200的尺寸偏差的效果。
根据该优选实施例，如图6所示，该加强件100上的部分区域，特别是具有特殊安装强度要求的区域(如图中椭圆圈出部位)，还设有金属镶嵌结构7。加工时，该金属镶嵌结构7与形成加强件100主体的复合材料优选一体注塑成型。
由于铰链与气撑杆是车辆背门中主要的长期受力点，因此对其强度要求、刚度要求、疲劳要求都很高，本发明以复合材料与金属镶嵌结合的形式可以很好地满足其性能要求。并且通过中间加强件的力学传导，可以有效地将气撑力直接传递到铰链处，减少背门窗框处薄弱的受力。
根据该优选实施例，结合CAE仿真分析，合理布置安装点位置，以使整体背门的刚度最优，如图7所示，在这些安装点位置，加强件100与车辆背门内板200通过紧固件8连接。
根据本发明的上述优选实施例，采用强度高质量轻的复合材料，结合蜂窝结构，提供了一种蜂窝型复合材料加强件，该加强件相对于金属加强件在其性能未下降情况下，其质量可明显减轻，并且充分发挥出注塑的成型性，能满足各种造型设计要求。最后再结合特殊的梯形侧壁结构、挂钩结构，有效地解决了塑料背门D柱开张的尺寸精度差问题。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (8)
1.一种用于车辆背门内板的加强件，所述车辆背门内板包括开设于其上方的挡风玻璃安装孔，以及位于所述挡风玻璃安装孔两侧的D柱区域，其特征在于，所述加强件包括对称布置于所述D柱区域的一对加强件，每个加强件自上而下分为折弯段和竖直段，所述折弯段和竖直段均由第一侧壁、第二侧壁以及第一底板组成，所述第一侧壁和第二侧壁之间设有蜂窝结构，所述加强件整体由复合材料成型；所述加强件的竖直段通过第一侧壁、第二侧壁以及第一底板围成一具有梯形横截面形状的空腔，所述第一侧壁、第二侧壁均由若干凸部和凹部交替形成一梯型断面结构，所述凸部具有朝向所述空腔凸起的形状，所述凹部具有朝向所述空腔凹陷的形状。
2.根据权利要求1所述的加强件，其特征在于，所述加强件上的蜂窝结构由若干具有六边形轮廓的单元格组成。
3.根据权利要求1所述的加强件，其特征在于，所述复合材料包括：连续玻璃纤维、碳纤维。
4.根据权利要求1所述的加强件，其特征在于，沿着所述加强件的竖直方向，每两个凸部通过一个凹部间隔。
5.根据权利要求1所述的加强件，其特征在于，所述车辆背门内板在该D柱区域通过第三侧壁、第四侧壁以及第二底板围成一与所述加强件相应的空腔，所述加强件的第一侧壁和/或第二侧壁的外侧具有第一倒钩，所述车辆背门内板的第三侧壁和/或第四侧壁的内侧具有与所述第一倒钩对应的第二倒钩。
6.根据权利要求5所述的加强件，其特征在于，所述加强件的第一倒钩插入所述车辆背门内板的第三侧壁与第二倒钩之间的空隙和/或第四侧壁与第二倒钩之间的空隙。
7.根据权利要求1所述的加强件，其特征在于，所述加强件上的部分区域还设有金属镶嵌结构，所述金属镶嵌结构与所述加强件一体成型。
8.根据权利要求1所述的加强件，其特征在于，所述加强件与所述车辆背门内板通过紧固件连接。
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