用于车辆的具有改进的刚度的中柱

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的中柱，该中柱是车辆中连接底板和车顶的结构，并且更具体地，涉及一种用于车辆的具有改进的刚度的中柱，该中柱在车辆翻滚或侧面碰撞的情况下具有足够的刚度。

背景技术

在如图1所示的车辆100中，中柱110具有柱形结构，其中，车辆100的地板和车顶连接在前门与后门之间。

中柱110具有：下端部，与设置在地板的侧端部处的侧梁130耦接；以及上端部，与设置在车顶的侧端部处的车顶侧梁120耦接。

如图2所示描述了中柱110的结构，中柱110形成这样的结构，其中，中柱内部件111、中柱加强外部件116以及中柱加强内部件117在车辆的宽度方向L上彼此耦接。在车辆发生侧面碰撞或翻滚的情况下，中柱110保持乘客舱的形状，减少了对乘客的伤害。

同时，传统的门具有这样的结构，其中，玻璃框架143形成在门玻璃142的周边上(参见图3)。在这种情况下，因为可以将中柱加强外部件116和中柱加强内部件117的截面充分固定在中柱110中(由图3中表示)，所以中柱110可具有足够的刚度。

但是，在为了美观设计而适用无框门时，存在难以使中柱加强外部件116和中柱加强内部件117的截面不足的问题。其中，玻璃框架未施加于门玻璃142的周边的无框门可能不能确保足够的截面(如图4中的B所指示的)，因此中柱110的刚度不够。由于在窗线BL的上方未应用玻璃框架，因此无框门设计美观。然而，因为没有应用玻璃框架并且前门的门玻璃142的后端与后门的门玻璃142的前端相邻，所以中柱110的上部具有增加截面面积的限制。因此，在侧面碰撞或翻滚的情况下难以固定乘客舱，这导致在碰撞或翻滚的情况下加重乘客的状态的问题。

包括在本公开的该背景中的信息仅用于增强对本公开的一般背景的理解，并且可不被视为承认或以任何形式建议该信息形成本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本公开的各个方面旨在提供一种具有改进的刚度的用于车辆的中柱，该中柱具有配置为即使当截面面积从中柱向上减小时仍实现刚度同时增加车辆设计的自由度的截面结构。

本发明的另目的是提供一种用于车辆的具有改进的刚度的中柱，其加强了与车顶耦接的部分的耦接部。

为了实现该目的，根据本公开的示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱包括：中柱内上部件，包括连接至车顶侧梁内部件的上部；以及中柱内下部件，包括耦接至中柱内上部件的下部的上部和耦接至侧梁以构成中柱内部件的下部，其中，中柱加强内部件耦接至中柱内部件的外表面，并且中柱加强外部件耦接至中柱加强内部件的外表面。

中柱内上部件的下部和中柱内下部件的上部布置为以预定长度重叠并彼此耦接。

中柱内上部件包括抗拉强度大于中柱内下部件的抗拉强度的材料。

中柱内上部件包括：耦接部，沿着中柱内上部件的周缘形成；刚性部，在车辆的高度方向上朝向耦接部内的车辆内部凸出地形成，并且形成为在所述车辆的纵向方向上彼此间隔开；连接部，形成为连接所述耦接部和所述刚性部；以及带支撑件紧固部，形成于在车辆的高度方向上彼此间隔开的刚度部之间。

连接部的宽度形成为朝向连接部的上端部和下端部减小。

中柱内下部件包括：耦接部，沿着中柱内下部件的周缘形成；以及刚性部，在所述车辆的高度方向上朝向所述耦接部内的车辆内部凸出地形成，并且形成为在所述车辆的纵向方向上彼此间隔开。

中柱内下部件的刚性部和中柱内上部件的刚性部彼此连接。

用于车辆的具有改进的刚度的中柱进一步包括形成在车辆的高度方向上的带支撑件(belt support)，并且该带支撑件包括上端部和下端部，上端部和下端部中的每一个紧固至带支撑件紧固部。

中柱内上部件在连接至车顶侧梁内部件的部分处进一步设置有连接构件和加强板，连接构件耦接至车顶侧梁内部件的内表面，并且加强板耦接至中柱内上部件和车顶侧梁内部件的外表面。

连接构件从中柱内上部件的上端部朝向车辆的车顶板形成，并且形成为在车辆的纵向方向上具有重复的不平坦的截面。

加强板从车顶侧梁内部件的上端部向下以预定长度形成，并且加强板的第一端部和第二端部耦接至形成在中柱内上部件的周缘上的耦接部。

在加强板中，加强板的上部耦接至连接构件和车顶侧梁内部件。

中柱内上部件的上端部耦接至连接构件、车顶侧梁内部件以及加强板。

在中柱内上部件中，中柱内上部件的上部在从中柱内上部件的上端部向下间隔开的部分处连接至车顶侧梁内部件和加强板。

加强板在车辆的高度方向上紧固至中柱内上部件和紧固至中柱内上部件的带支撑件的上端部。

加强板紧固至带支撑件的下端部，带支撑件在车辆的高度方向上紧固至中柱内上部件。

加强板在车辆的前后方向上延伸并且耦接至中柱内上部件的内表面。

中柱内上部件的截面面积形成为向上更窄。

中柱内上部件的下部与中柱内下部件的上部相耦接的部分定位成低于车辆的窗线(belt line)。

在中柱加强内部件中，中柱加强内部件的上端部定位成高于中柱内下部件的上端部，并且定位成低于在车辆高度方向上紧固到中柱内上部件的带支撑件的下端部。

根据包括上述构造的根据本公开的示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱，使用中柱加强件的内部可具有具有改进的刚度的截面，同时增加了设计的自由度，减小了中柱在侧面碰撞或翻滚事件中的变形以保持乘客舱。

即使在发生事故的情况下，也可以通过通过中柱保持乘客舱来减少乘客的伤害。

如上所述，能够提高中柱的刚性，从而能够扩大无框门的应用，能够提高车辆的侧面设计的自由度。

此外，随着中柱加强内部件的长度减小，可以减小中柱的重量，从而改善车辆的燃料效率。

本公开的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将从并入本文的附图和下面的具体实施方式中显而易见或在其中更详细地阐述，这些附图和下面的具体实施方式一起用于解释本公开的某些原理。

附图说明

图1是示出了一般车辆的车身结构的透视图。

图2是一般中柱的分解透视图。

图3是示出了应用了玻璃框架的用于车辆的中柱的透视图。

图4为示出了应用了无框门的车辆用中柱的透视图。

图5是示出了根据本公开示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱的分解透视图。

图6是示出了根据本公开的示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱中的中柱内部件的分解透视图。

图7是示出了根据本公开的示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱的透视图。

图8是示出了根据本公开的示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱的上部耦接至中柱的车顶侧的透视图。

图9是沿着图7中的线I-I截取的截面图。

图10是示出了根据本公开的示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱耦接至车顶侧和侧梁的状态的前视图。

图11是示出了图10中的部分C的放大透视图。

图12是示出了图10中的部分D的放大透视图。

图13是示出了根据本公开另一示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱的上部的透视图。

图14是示出了根据本公开的各种示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱的上部的透视图。

可以理解的是，附图不一定按比例绘制，其呈现了说明本公开的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。如本文所包括的本公开的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方位、位置和形状)将部分地由具体预期的应用和使用环境来确定。

在附图中，贯穿附图的多个图，参考标号指代本公开的相同或等效部件。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的各种实施例，其实例在附图中示出并在以下描述。尽管将结合本公开的示例性实施方式对本公开进行描述，但应当理解，本说明书并不旨在将本公开限于本公开的那些示例性实施方式。另一方面，本公开旨在不仅覆盖本公开的示例性实施方式，而且覆盖可包括在由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的各种替换、修改、等同物以及其他实施方式。

在下文中，将参考附图详细地描述根据本公开的示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱。

根据本公开的示例性实施方式的用于车辆的具有改进的刚度的中柱包括：中柱内上部件12，包括连接至车顶侧梁内部件22的上部；以及中柱内下部件13，包括耦接至中柱内上部件12的下部的上部，并且包括耦接至侧梁以形成中柱内部件11的下部，其中，中柱加强内部件17耦接至中柱内部件11的外表面，并且中柱加强外部件16耦接至中柱加强内部件17的外表面。

在本公开中，在形成用于车辆的中柱10的中柱内部件11、中柱加强外部件16、以及中柱加强内部件17中，中柱内部件11被垂直地分成中柱内上部件12和中柱内下部件13，并且通过耦接中柱内上部件12和中柱内下部件13形成中柱内部件11。

通过将中柱内部件11分成中柱内上部件12和中柱内下部件13，中柱内部件11在上部和下部具有不同的特性。通过增加中柱内上部件12的刚度，中柱10可以在窄的横截面面积中具有足够的刚度。

中柱内上部件12从车辆的车顶侧梁内部件22向下以预定长度形成。中柱内上部12具有连接至车顶侧梁内部件22侧的上端部和连接至中柱内下部件13的下端部，并且中柱加强内部件17和中柱加强外部件16连接至中柱内上部件12的外部。

中柱内上部件12包括：耦接部12b，其沿着中柱内上部件12的周缘形成；刚性部12a，其在车辆的高度方向上朝向耦接部12b内的车辆内部凸出地形成，并且形成为在车辆的纵向方向上彼此间隔开；连接部12d，其形成为连接耦接部12b和刚性部12a；以及带支撑件紧固部12c，其形成于在车辆的高度方向上彼此间隔开的刚性部12a之间。

耦接部12b形成为沿中柱内上部件12的周缘的凸缘形状，使得中柱内上部件12耦接至其他部件。中柱内上部件12利用耦接部12b通过焊接、螺栓连接、粘合剂等接合至其他部件。

刚性部12a形成为具有从中柱内上部件12朝向车辆内部的凸形截面。刚性部12a沿车辆的高度方向形成在中柱内部件11中。此外，多个刚性部12a形成为在车辆的纵向方向上彼此间隔开。

连接部12d将耦接部12b与刚性部12a连接。连接部12d是在中柱内上部件12中在车辆的纵向方向T上向前和向后暴露的部分，并且形成为平面形状。连接部12d形成为从中柱内上部件12的中间部分朝向其上端部和下端部在宽度上较窄。连接部12d形成为从中柱内上部件12的中间部分朝向其上端部在宽度上较窄。图12示出了在中柱内上部件12的上部处的连接部12d的宽度w2比在中柱内上部件12的中间部分处的连接部12d的宽度w1更窄。

带支撑件紧固部12c形成在刚性部12a之间。带支撑件紧固部12c形成为与刚性部12a相比是相对凹陷的。与刚性部12a类似，带支撑件紧固部12c也形成在车辆的高度方向H上。带支撑件18(座椅安全带紧固至该带支撑件)紧固至带支撑件紧固部12c。

中柱内上部件12具有足够的刚性，因为由刚性部12a和朝向车辆内部形成在刚性部12a之间的带支撑件紧固部12c重复地形成凸部和凹部。

中柱内上部件12被形成为具有向上的较窄的截面面积。当中柱内上部件12在垂直于车辆的高度方向(H方向)的方向上被切割时，中柱内上部件12具有开放的截面，但是假设耦接部12b彼此连接，由中柱内上部件12形成的截面面积形成为从中柱内上部件12向上更窄。

中柱内下部件13具有与中柱内上部件12的下部耦接的上部和与侧梁耦接的下部。中柱内下部件13的上部与中柱内上部件12的下部耦接以形成中柱内部件11。

中柱内下部件13包括沿着中柱内下部件13的周缘形成的耦接部13b，以及在车辆的高度方向上朝向耦接部13b内的车辆内部凸出地形成的刚性部13a，刚性部形成为在车辆的纵向方向上彼此间隔开。

与中柱内上部件12的耦接部12b类似，中柱内下部件13的耦接部13b沿中柱内下部件13的周缘形成为凸缘形状并与其他构件耦接。

中柱内下部件13的刚性部13a还形成为朝向车辆内部凸出地突出。此外，刚性部13a形成为在车辆的纵向方向T上彼此间隔开。

中柱内下部件13的刚性部13a和中柱内上部件12的刚性部12a彼此连接。因为中柱内上部件12和中柱内下部件13彼此耦接以形成中柱内部件11，所以刚性部12a和13a形成为当通过中柱内部件11耦接时彼此连续。

中柱内下部件13的下部与形成车辆底板的侧部结构的侧梁30耦接。

中柱内上部件12由抗拉强度大于中柱内下部件13的抗拉强度的材料制成。此外，在应用了无框门的车辆中，由于中柱内上部件12需要支承门玻璃42所处的部位，因此，为了确保碰撞性能，中柱内部件11的上部需要较高的刚性。

因为中柱内上部件12具有快速的截面变化，所以中柱内上部件12需要确保可成形性并且具有高的拉伸强度，使得金属板通过热冲压加工。

如在制造典型的中柱内部件的情况下，通过轧制金属板加工中柱内下部件13。

中柱内上部件12的下部和中柱内下部件13的上部被设置成以预定长度彼此重叠并且彼此耦接以形成中柱内部件11。图6示出了中柱内上部件12的下部和中柱内下部件13的上部彼此重叠一高度并彼此耦接。

同时，中柱内上部件12的下部和中柱内下部件13的上部耦接的部分(图10中由E表示的部分)定位成低于车辆的窗线BL，即，门玻璃42与车门之间的边界线。如上所述，这是为了支撑窗线BL的上部，没有玻璃框架应用于该上部，其中中柱内上部件12具有高刚度。

如图5所示，中柱加强内部件17和中柱加强外部件16顺序耦接到中柱内上部件12的外侧，中柱内上部件12和中柱内下部件13耦接到中柱内上部件12的外侧。

在中柱加强内部件17中，中柱加强内部件17的上端部在车辆的高度方向上定位成高于中柱内下部件13的上端部，并且中柱加强内部件17的上端部在车辆的高度方向上定位成低于固定至中柱内上部件12的带支撑件18的下端部。换言之，图9示出了中柱加强内部件17的上端部低于带支撑件18的下端部。

同时，中柱加强外部件16形成为具有与中柱内部件11的高度基本上相同的高度。换言之，因为通过中柱内上部件12具有改进的刚度的结构应用于中柱内部件11的上部，所以中柱加强内部件17仅应用于除了中柱10的上部以外的部分，即，中柱的中部和下部。

中柱加强外部件16的上端部耦接至车顶侧梁外部件21，并且车顶侧梁外部件21耦接至车顶侧梁内部件22的外侧以形成车顶侧梁20。

中柱10紧固至车辆的车顶侧的结构将如下描述。

连接构件15和加强板14可应用于这样的部分，在该部分中，中柱10紧固至车辆的车顶侧。

首先，描述连接构件15，如图7、图8、图9、图10和图11所示，中柱内上部件12应用于中柱内上部件12耦接至车顶侧梁内部件22并且耦接至车顶侧梁内部件22的内表面的部分。

连接构件15从中柱内上部件12的上端部朝向车辆的车顶板形成，并且形成为具有这样的截面，在该截面中，不平坦性在车辆的纵向方向T上重复。因为连接构件15从中柱内上部12的上端部分朝向车辆的车顶板形成，所以连接构件15可紧固至车顶侧梁内部件22和车顶板中的每一个。由于截面具有其中重复的不平坦的形状，因此在耦接部处可以实现足够的刚度。连接构件15在中柱内上部件12连接至车顶侧梁内部件22的部分处额外地连接至车辆的内侧，使得可以增加中柱内上部件12连接至车顶侧梁内部件22的部分的刚度。

加强板14耦接至中柱内上部件12和车顶侧梁内部件22的外表面。加强板14从车顶侧梁内部件22的上端部向下以预定长度形成，并且加强板14的两个端部耦接至形成在中柱内上部件12的周缘上的耦接部12b(见图8、图9以及图11)。加强板14在中柱内上部件12连接至车顶侧梁内部件22的部分处额外地连接至车辆的外侧，使得可以增加中柱内上部件12连接至车顶侧梁内部件22的部分的刚度。如图8所示，在加强板14中，加强板14的周缘通过螺栓M耦接至中柱内上部件12的耦接部12b。图8示出了仅加强板14和中柱内上部12耦接，但是加强板14、中柱内上部件12和中柱加强外部件16在重叠状态下通过螺栓M耦接。

如图11所示，连接构件15、车顶侧梁内部件22和加强板14在车辆的宽度方向L上顺序地布置并彼此耦接在车顶侧梁内部件22的上部(由J表示的部分)。

同时，连接构件15、车顶侧梁内部件22、中柱内上部件12以及加强板14顺序地布置并且在车顶侧梁内部件22的下部(由K表示的部分)处彼此连接。中柱内上部件12的上端部和中柱内上部件12的上部在车顶侧梁内部件22的下部处耦接至车顶侧梁内部件22。此时，连接构件15定位在车顶侧梁内部件22的内侧，并且加强板14定位在中柱内上部件12的外侧以彼此整体地接合。

这里，上述部件通过螺栓、焊接或粘合剂彼此连接。

此外，紧固至中柱10的带支撑件18也改善了中柱10的刚度(见图12)。带支撑件18在车辆的高度方向H上形成为使上端部和下端部中的每一个紧固至中柱内上部件12的带支撑件紧固部12c。用于紧固安全带的支架18a形成在带支撑件18上。由于带支撑件18也是在车辆的高度方向上形成的结构，可以通过将带支撑件18紧固到中柱内上部件12上来改进中柱10的刚度。带支撑件18可在从带支撑件18的上端部到下端部的多个点(图12中由F表示的部分)处使用紧固构件(诸如紧固螺栓19)紧固至中柱内上部件12。图12示出了其中带支撑件18在其上端部分和下端部分(由G表示的部分)处通过紧固螺栓19紧固到中柱内上部件12的实例。此外，该带支撑件18的上端部也紧固到该加强板14上，这样使得该对应部分的刚度被增强。

图13和图14各自示出了加强板14的修改实施例。

图13示出了加强板14的下端部向下延伸的实例。换言之，加强板14的下端部一直延伸到带支撑件18的下端部。因此，带支撑件18、中柱内上部件12、中柱加强外部件16和加强板14通过紧固螺栓19紧固在带支撑件18的下端部。

此外，如图14所示，加强板14也可在车辆的纵向方向T上延伸。从加强板14向下延伸的部分也在车辆的纵向方向T上延伸，并且加强板14的延伸部分耦接到中柱内上部件12的内表面上。从加强板14延伸的部分可以通过焊接部W耦接到中柱内上部件12。

为了便于说明并准确限定所附权利要求，参考附图中显示的此类特征的位置，使用术语“上”、“下”、“内”、“外”、“向上”、“向下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后部”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内侧”、“外侧”、“内”、“外”、“向前”和“向后”来描述示例性实施方式的特征。应进一步理解，术语“连接”或其衍生物是指直接连接和间接连接。

此外，术语“固定地连接”表示固定地连接的构件总是以相同速度旋转。此外，术语“可选择性地连接”表示“可选择性地连接构件当可选择性的连接构件没有彼此接合时单独地旋转，当可选择性的连接构件彼此接合时以相同的速度旋转，当可选择性的连接构件中的至少一个是静止构件并且其余的可选择性的连接构件接合到静止构件时是静止的”。

出于说明和描述的目的，已经呈现了本公开的具体示例性实施方式的前述描述。它们不旨在是详尽的或将本公开限于所公开的精确形式，并且显然根据上述教导，许多修改和变化是可能的。为了说明本发明的某些原理及其实际应用，选择并且描述了示例性实施方式，以使得本领域的其他技术人员能够进行并且利用本公开的各种示例性实施方式及其各种替换和修改。本公开的范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。