[发明专利]车辆的无中柱的车顶结构

说明书

技术领域

本发明涉及车体的车顶结构。

背景技术

车辆安全标准已经演变为致力于提供更加安全的乘用车辆。对于车顶抗压性的车辆安全标准是FMVSS中的第216条。FMVSS中的第216条的载荷要求已经增加，以实现在车辆翻转事件中为乘客提供更大的保护的目的。该标准将要求车辆满足3倍于车辆重量的车顶强度要求。该要求的增加对车辆制造商造成重大挑战。必须满足增加的车顶强度要求，同时还要实现增加的燃料经济性，而增加的燃料经济性可能需要更轻的重量和更少的结构。

大的乘用车辆通常具有三组或者更多组竖直柱以支撑车顶结构。这些柱通常指的是从前到后的A柱、B柱和C柱。一些车辆还采用第四柱，D柱。相反，一些仅具有一排门的小型车辆仅有两个柱。具有前侧门和后侧门的车辆通常具有中间B柱。B柱限定单独的前门开口和后门开口之间的距离。现有的车顶结构基本上依靠车辆中间的竖直B柱来承受竖直的车顶挤压载荷。满足车顶挤压要求所需要的柱的尺寸会阻碍乘客进入车辆。通常，这限制了门开口可用的空间，因此限制了乘客进出车辆的舒适度。B柱还限制了能够通过门开口装载的物体的尺寸。B柱还会遮挡驾驶员的视野。由于B柱的位置通常由功能上的要求决定，因此B柱还对车辆造型造成限制。设计无B柱的车体是有优势的，该无B柱的车体提供若干乘客空间优势，也仍然满足增加的车顶强度需求。

发明内容

车辆设计可能从B柱的去除以及侧部开口的尺寸的增加中受益。增加的开口尺寸使乘客进出车辆更容易。更大物体可以装载到车辆中来运输。此外，源于不必围绕实质上的B柱结构进行设计，对于车辆的侧部外观的造型更加灵活。最终，通过去除所述部件可以获得提高燃料经济性的机会并减轻重量。虽然车体结构的其他部件需要加强以满足结构上的要求，但是获得减轻净重的机会。

要解决的问题是在实现消除中柱结构的益处的同时实现车体强度要求。通过利用将施加在车辆前部的竖直载荷转移到加强的后部车体结构上的策略，可以获得无B柱的大的四门车辆。后部结构通过将关键部分重新构造为直接接触车顶载荷设备，通过将若干管状加强构件结合在一起以用作均质结构，和/或通过将转移的车顶载荷定位成为具体部件上的扭矩和弯矩而被加强。

附图说明

图1是车辆的外部的侧部正视图。

图2是上车体的子结构的后部等距视图。

图3是沿图2中的3-3线的截面图。

图4是沿图2中的4-4线的截面图。

图5是沿图2中的5-5线的截面图。

图6是标准车顶强度测试设备的图解的前部正视图。

图7是标准车顶强度测试设备的图解的侧部正视图。

图8是示出载荷转移策略的自由体图。

图9是车顶仿真测试结果的曲线图的一个示例，示出了公开的实施例的强度性能优点。

具体实施方式

公开了构成本发明的示例的详细实施例，本发明还可以以各种和可替代的形式实施。附图未必按照比例绘制，一些特征可以被夸大或最小化，以示出具体组件的细节。公开的具体结构和功能性细节不应该被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员实施本发明的代表性基础。

图1是具有车顶12的车辆10的外部的图解视图。车辆具有A柱14、B柱16和C柱18，A柱14、B柱16和C柱18全部竖直地支撑车顶12。本公开的实施例的关注区域为靠近C柱的区域20。

图2是上车体的加强件子结构（一般由标号40表示）的等距视图。未示出车辆的外表面，以展示仅用于A柱14和C柱18之间的车顶的竖直支撑结构。每个侧部管状加强件42具有呈三段的连续的类似于拱形的形状。第一段44在车辆的前部竖直地延伸,支撑A柱14。第二段46沿车顶12的侧部横向地延伸，并且包括一部分车顶纵梁48。第三段50在车辆的后部竖直地延伸,支撑C柱18。后部管状加强件52具有呈三段的连续的类似于拱形的形状。第一后部段54在一侧竖直地延伸，支撑C柱18。第二后部段56沿车顶12的后边缘横向地延伸，并且包括一部分后侧盖58。第三后部段60竖直地延伸，支撑相对的C柱18。每个侧部管状加强件42的第三段50结合到后部管状加强件52的竖直的第一后部段54和第三后部段60中的每一个。管状加强件40,52通过配对的外表面被结合并且被焊接在一起。