车辆侧门结构及其制造方法和使用方法技术

在实施方式中，车辆的侧门可包括：结构，该结构包括塑料内壳和塑料外壳，塑料内壳包括纤维带，塑料外壳包括外壳支撑梁，该外壳支撑梁定位成穿过外壳的宽度。外壳支撑梁可包括纤维带，该纤维带具有≥50wt.％的纤维，该纤维以与主轴线成小于或等于±45°的角度定向。在实施方式中，用于制造车辆的侧门的方法可包括：在纤维带上传递模制纤维增强聚合物以形成塑料内壳；在沉积的纤维带上传递模制纤维增强聚合物以形成塑料外壳，其中，外壳包括定位成穿过外壳宽度的外壳支撑梁；以及将塑料内壳与塑料外壳连接在一起以形成复合结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】车辆侧门结构及其制造方法和使用方法及具有该侧门的车辆
本公开涉及一种车辆侧门结构，该车辆侧门结构能够满足用于碰撞载荷的汽车安全标准和机械要求，并且本公开涉及车辆侧门结构的制造和使用方法。
技术介绍
汽车制造商一直致力于减轻客车的重量以便满足有关燃料效率和减少排放的不断变化的政府规章。汽车最大的结构是通常称为白车身(BIW)的结构体。BIW是指焊接的金属板部件，所述焊接的金属板部件形成汽车的结构并且其他部件(例如，门、发动机、底盘、外部和内部装饰、座椅等)连接于所述焊接的金属板部件。由于BIW是汽车中最大的结构，所以BIW已成为制造商减轻重量的目标物。然而，对于实现在汽车的结构性部件(诸如，门)中减轻重量，所考虑的还少得多。为了满足侧面碰撞冲击或柱侧撞击测试的安全标准，由高强度钢制成的金属碰撞梁结合在汽车侧门中。钢碰撞梁的高强度和耐用性在确定侧门的耐用性和耐撞性上起着很重要的作用。期望的是，在不损害整个车辆的结构完整性和耐用性且因此不损害安全性的前提下减轻车辆的重量。因此，需要这样一种汽车结构部件(诸如，侧门)，其具有减轻重量以及降低的制造成本同时保持满足汽车侧面撞击安全标准所需的必要机械性能。
技术实现思路
在多个实施方式中公开了用于汽车的侧门以及侧门的制造方法，该侧门包括双壳复合结构。在一些实施方式中，车辆的侧门可包括：结构，该结构包括塑料内壳和塑料外壳，塑料内壳包括纤维带，塑料外壳包括在外壳的宽度上设置的外壳支撑梁。外壳支撑梁可包括纤维带。在一些实施方式中，车辆的侧门可包括：结构，该结构包括：塑料内壳，该塑料内壳包括纤维带，其中，基于纤维的总重量，纤维带的大于或等于50wt.％的纤维在与纤维带的主轴线呈+45°到-45°的角度的方向上定向；以及塑料外壳，该塑料外壳包括在外壳的宽度上定位的外壳支撑梁。该外壳支撑梁可包括纤维带，其中，纤维带的大于或等于50wt.％的纤维在与纤维带的主轴线呈+45°到-45°的角度的方向上定向。在一实施方式中，车辆可包括：结构体和侧门。侧门可包括：塑料内壳，该塑料内壳包括纤维带；塑料外壳，该塑料外壳包括在外壳的宽度上定位的外壳支撑梁，其中，外壳支撑梁包括纤维带；门板(doorskin，门皮)，该门板在塑料外壳上；窗；以及铰链。在一实施方式中，用于制造车辆的侧门的方法可包括：在纤维带上传递模制(flowmolding)纤维增强聚合物以形成塑料内壳；在沉积的纤维带上传递模制纤维增强聚合物以形成塑料外壳，其中，外壳包括在外壳的宽度上定位的外壳支撑梁；以及将塑料内壳和塑料外壳连接在一起以形成复合结构。以下更具体地描述这些和其他非限制性特征。附图说明现在将参考附图，这些附图是示例性的实施方式，并且其中，相同的元件用相同的标号来表示。图1是用于汽车的侧门的组件的展开图，侧门包括示例性的双壳复合体。图2是双壳复合体的内壳的实施方式的示图，该图包括大体单向纤维带的示例性位置。图3是双壳复合体的外壳的示图，该图包括大体单向纤维带的示例性位置。图4是根据示例性实施方式的双壳复合体的示图。图5是车辆的聚焦于侧门的一部分上的局部侧视图。图5A、图5B、和图5C是双壳复合窗框的横截面的实例的示意性视图。图6A是现有技术侧门的示图，该图示出了在铰链和门锁上施加撞击的效果。图6B是具有包括聚合物的铰链的实例的侧门的示图，该图示出了在铰链上施加撞击的效果。图7是沿图4中的线7-7截取的横截面，该图是在内壳或外壳支撑梁中的大体单向纤维带的示例性位置的示图。图8-图11是可用于双壳复合体的内壳或外壳中的支撑梁的多种示例性实施方式的立体图。图12是示出了非增强聚合物材料的弹性模量的示图。图13是示出了多种大体单向玻璃纤维带的弹性模量的示图。图14是示出了多种大体单向碳纤维带的弹性模量的示图。图15是内壳窗框部分的立体图，指示出了调整侧门的重量的最优化的区域。图16是外壳窗框部分的立体图，指示出了调整侧门的重量的最优化的区域。图17是示出了在侧面撞击测试后在侧门、白车身以及障碍物中的内部能量分布的示图。图18示出了在柱撞击测试后在侧门和白车身中的内部能量分布。图19是包括相交的大体单向梁的双壳设计在欧洲NCAP侧面碰撞载荷下在撞击之后50毫秒(ms)的正视图，其中，所述梁在连接点处失效。具体实施方式如上文提及的，期望的是，在不损害车辆的结构的完整性、耐用性，并且因此不损害车辆的安全性的前提下减轻汽车的总重量。因此，存在对这样一种汽车结构部件(诸如，侧门)的需求，该结构部件具有减轻的重量以及降低的制造成本并保持满足汽车侧面撞击安全标准所需的必要机械性能。在结构完整性不是问题的情况下，将塑料部件结合在汽车内部是可能的。用塑料材料替换金属材料(诸如，钢)，虽然对减轻部件的重量有效，但是会导致材料的刚度减小，这反过来对部件的机械性能、耐用性以及耐撞性具有直接的影响。在各个实施方式中，本文公开的是包括复合结构(例如，双壳复合结构)的用于汽车的侧门。复合结构包括塑料内壳和塑料外壳，塑料内壳和塑料外壳包括大体单向纤维带。如在本文中使用的，大体单向是指这样的带，在该带中，大于或等于50wt.％的纤维(即，基于带中纤维的总重量)在与带的主轴线呈+45°到-45°的角度的方向上定向，其中，主轴线或长轴线是最长的轴线。基本上，大体单向纤维带关键的布置(例如，在塑料内壳和/或塑料外壳的局部位置)可用于为双壳复合结构提供结构完整性，并且因此也为侧门结构提供结构完整性。即使在不使用金属支撑梁的情况下，也可获得期望的结构完整性。通常，支撑梁可从前部到后部延伸穿过壳体，并且定向成在撞击过程中将一部分撞击载荷转移到BIW。例如，对于内塑料侧门壳以及外塑料侧门壳，大体单向纤维带可定向成通过门，即，从前窗口附近穿过壳延伸至门的后部。可选择地，大体单向纤维带可从壳的前部的窗附近斜向地向下穿过壳而延伸至壳的后部。在如所描述的大体单向纤维带穿过壳的情况下，能以高于4分的分数通过(根据欧洲NCAP侧面撞击测试协议第5.2版(2011年11月)所执行的)期望的欧洲新汽车安全评鉴协议(EuroNCAP)侧面撞击测试。理想地，大体单向纤维带是还定位在窗框周围以便为窗框提供结构完整性。这些具有大体单向纤维带的复合门结构可不使用金属支撑结构。换言之，侧门中仅有的金属部件可以是用于打开和关闭窗的齿轮、门把手、将门附接到BIW的铰链或任何非结构性的金属部件。虽然人们认为，为满足侧面撞击标准以及其他欧洲NCAP标准的必要的结构完整性，需要全部为金属的门或至少部分为金属的门(例如钢)，但是已经发现了非金属的解决方案。已经意外地发现，通过用塑料复合结构代替门中的标准金属支撑部件能够满足测试标准同时能够减轻汽车侧门的重量。复合结构的刚度可比得上钢门的刚度，从而与钢门相比较使门的结构完整性和耐用性的任何上的影响最小化。因此，本文描述的汽车侧门能够满足碰撞载荷和机械要求的汽车安全标准。此外，与新的整体塑料设计相关的降低的成本直接压缩了每个侧门以及汽车整体的总体制造成本。在一些实施方式中，用于汽车的侧门包括复合结构，该复合结构包括塑料内壳和塑料外壳。双壳复合体的塑料内壳和塑料外壳包括纤维增强聚合物材料以及大体单向纤维带。纤维增强聚合物材料贯穿塑料内壳和塑料外壳的结构定位，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的侧门，所述侧门包括：结构，所述结构包括塑料的内壳，所述内壳包括内壳纤维带，所述内壳纤维带具有相对于纤维的总重量大于或等于50wt.％的纤维，所述纤维在与所述内壳纤维带的主轴线成+45°到‑45°的角度的方向上定向；以及塑料的外壳，所述外壳包括外壳支撑梁，所述外壳支撑梁定位成穿过所述外壳的宽度，其中，所述外壳支撑梁包括外壳纤维带，所述外壳纤维带具有相对于纤维的总重量大于或等于50wt.％的纤维，所述纤维在与所述外壳纤维带的主轴线成+45°到‑45°的角度的方向上定向；并且其中，所述侧门在根据欧洲新车安全评鉴协议(欧洲NCAP)方法进行的侧面撞击测试中具有至少4分的分数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.24 US 13/659,0651.一种用于车辆的侧门，所述侧门包括：结构，所述结构包括塑料的内壳，所述内壳包括内壳纤维带，所述内壳纤维带具有基于所述内壳纤维带中的纤维的总重量的大于或等于50wt.％的纤维，所述纤维在与所述内壳纤维带的主轴线成+45°到-45°的角度的方向上定向；以及塑料的外壳，所述外壳包括外壳支撑梁，所述外壳支撑梁定位成穿过所述外壳的宽度，其中，所述外壳支撑梁包括外壳纤维带，所述外壳纤维带具有基于外壳纤维带中的纤维的总重量的大于或等于50wt.％的纤维，所述纤维在与所述外壳纤维带的主轴线成+45°到-45°的角度的方向上定向；并且其中，所述侧门在根据欧洲新车安全评鉴协议侧面撞击测试协议第5.2版(2011年11月)进行的侧面撞击测试中具有至少4分的分数。2.根据权利要求1所述的侧门，其中，塑料的所述内壳包括内壳支撑梁，所述内壳支撑梁定位成穿过所述内壳的主体部分，其中，所述内壳支撑梁包括大体单向纤维带区段。3.根据权利要求1所述的侧门，其中，塑料的所述外壳包括至少两个非相交的外壳支撑梁，所述非相交的外壳支撑梁定位成穿过所述外壳的宽度。4.根据权利要求1所述的侧门，其中，所述内壳的窗框部分包括大体单向纤维带，所述大体单向纤维带定位成穿过所述窗框部分的上部部分、下部部分、前部部分、后部部分中的一个或多个。5.根据权利要求1所述的侧门，其中，所述外壳的窗框部分包括大体单向纤维带，所述大体单向纤维带定位成穿过所述窗框部分的上部部分、下部部分、前部部分、后部部分中的一个或多个。6.根据权利要求1所述的侧门，其中，所述外壳支撑梁的大体单向纤维带是用纤维增强聚合物材料二次成型的。7.根据权利要求1所述的侧门，其中，所述内壳还包括肋，所述肋定位在主体部分中。8.根据权利要求7所述的侧门，其中，所述肋沿所述主体部分的后周缘、下周缘以及前周缘定位。9.根据权利要求1所述的侧门，其中，所述侧门没有金属结构支撑元件。10.根据权利要求1所述的侧门，其中，所述侧门在根据欧洲新车安全评鉴协议侧面撞击测试协议第5.2版(2011年11月)测得的侧面撞击测试中具有大于或等于6分的分数。11.根据权利要求1所述的侧门，所述侧门还包括铰链，所述铰链与门整体形成，其中，所述铰链在导致门侵入大于100mm的侧面撞击测试过程中损坏。12.根据权利要求1所述的侧门，其中，所述侧门在根据欧洲新车...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃登·席伊夫，哈罗德·范阿肯，
申请(专利权)人：沙特基础全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL