集成式纤维增强聚合物的车辆纵梁与面板结构及其制造方法技术

提出了用于机动车辆的纤维增强聚合物（FRP）复合材料部件、用于制造和使用这种部件的方法、以及具有整体FRP复合材料车辆车顶纵梁与面板结构的机动车辆。一种用于机动车辆的车辆车身结构包括一个或多个长形支撑纵梁，所述长形支撑纵梁中的每一个包括至少两个波状纵梁面板，这些波状纵梁面板连接在一起以在其间限定内部纵梁空腔。这些波状纵梁面板中的至少一个用FRP材料形成。车辆车身结构还包括用相同的FRP材料形成的主体面板。主体面板包括具有一个或多个阶梯式接口的主面板区段，每个阶梯式接口从主面板区段的相应侧横向地突出并在其上安装波状纵梁面板中的一个。主体面板和每个支撑纵梁的波状纵梁面板一体地形成为单件式、整体结构。整体结构。整体结构。

【技术实现步骤摘要】
集成式纤维增强聚合物的车辆纵梁与面板结构及其制造方法


[0001]本公开总体上涉及机动车辆的车身结构。更具体地，本公开的各方面涉及聚合物复合材料车辆柱、纵梁（rail）、面板和窗户以用于简化组装和改进抗压性能。

技术介绍

[0002]大多数当前生产的机动车辆（诸如，现代汽车）建立在刚性车辆车身上——作为车身
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车架式（body
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on
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frame）结构或一体式车身（unibody）结构——其中内部乘客舱使车辆乘员就座和保护车辆乘员。安装在车辆车身的前A柱之间的是挡风玻璃，它提供了空气动力学形成的窗户，驾驶员通过该窗户观察道路，同时防止不想要的风、雨和碎片进入。驾驶员侧门组件和乘客侧门组件可移动地安装在A柱和B柱（双门轿车）之间以及B柱和C柱（四门轿车）之间，以提供对乘客舱的可控进入并且实现通过随附的门窗的侧向可见性。后窗或后玻璃安装在C柱（三厢式车身设计）或D柱（两厢式车身设计）之间，以密封乘客舱的后端，但仍通过乘客舱的后端提供可见性。为了为乘客舱提供额外的阳光和可选的通风，透明的顶窗或天窗面板可固定地或可移动地安装在车辆的车顶结构内。
[0003]天窗、顶窗和硬顶车顶构型（统称为“车顶组件”）习惯上限定了机动车辆的乘客舱的上范围。这种车顶组件通常包括侧向间隔的车顶纵梁，这些车顶纵梁邻接纵向间隔的车顶横梁（header）以共同限定车顶的骨架支撑结构。由玻璃（顶窗和天窗）或金属板（硬顶）制造的车顶面板安置在横梁和纵梁上或在横梁和纵梁之间，并例如用粘合剂、垫圈和紧固件附接到横梁和纵梁。充当头顶上的顶棚的是，车辆车顶面板被密封以达到天气防护目的，并且牢固地安装以承受在所有车辆操作范围内产生的高速风力。此外，车顶组件可展现低轮廓用于最小风阻、美观的外观、以及期望的承载特性以达到期望的车顶抗压性能。

技术实现思路

[0004]本文中呈现了用于机动车辆的纤维增强聚合物（FRP）复合材料部件、用于制造这种部件的方法和用于使用这种部件的方法、以及具有整体的FRP复合材料车辆车顶纵梁与面板结构的机动车辆。在示例中，呈现了与局部透明FRP面板部件连续地集成的承载式FRP车辆车身部件。车辆上车身结构例如通常以安装在柱阵列上的承载式车顶结构为代表，该柱阵列在车顶和车辆下车身部分之间提供下方支撑。柱阵列包括在乘客舱前端处的一对前（A）柱，在乘客舱后端处的一对后（C）柱，以及，取决于车辆车身类型，介于A柱和C柱之间的一对侧（B）柱。车顶结构通常由以下各者组成：侧向间隔的侧梁，其邻接各柱的顶端；以及纵向间隔的前后横梁，其限定前后挡风玻璃框架的上范围。车顶横梁的相对端可安装到侧梁的凸缘或内侧表面，以协作地限定具有中心开口的车顶框架。透明FRP复合材料车顶面板可安装到车顶框架上以覆盖中心开口，例如用于全景“玻璃车顶”汽车。
[0005]承载式车辆车顶纵梁可各自由波状的内纵梁区段和外纵梁区段制造为三部分构造，这些纵梁区段连接在一起，例如，经由焊接、夹紧、结合、紧固等，以限定纵向地长形的内部空腔。这两个纵梁区段安装到波状的基部纵梁区段，该基部纵梁区段位于内纵梁区段和
外纵梁区段的内侧并与FRP车顶面板一体地形成。有效地，FRP车顶面板可与两个基部纵梁区段一体地形成为单件式、整体结构，这两个基部纵梁区段从主面板区段的相对侧向侧横向地突出。两个基部纵梁区段可以是不透明的，而主面板区段可以是基本上透明的。阶梯式接口区域，其介于主面板区段和基部纵梁区段之间并将主面板区段连接到基部纵梁区段，可具有沿跨车（cross
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car）方向改变的可变透明度。基部纵梁区段的侧向宽度可沿着车辆车身的前后长度而变化（例如，增加然后减小）。外纵梁区段的安装凸缘（基部纵梁区段连接到该安装凸缘）具有可类似地沿着车辆车身的前后长度而变化的侧向宽度。
[0006]所公开的概念中的至少一些的附带益处包括FRP结构构件和局部纤维增强主体结构的连续集成，具有特制的局部和全局透明度，用于减少的零件计数和增加的舱空间。对于汽车应用，整体的车顶纵梁与面板构造有助于降低系统复杂性、增加乘员顶部空间、以及通过最大化穿过车顶面板的总采光口（DLO）面积来提高乘员可见性。中空车顶纵梁可包含选择性地定位的内部增强特征，这些内部增强特征提供局部加劲且具有有限的附加车辆质量，以便为了最佳的车顶抗压性能实现在期望的平面中的荷载。除了改进车辆车身完整性和乘员可见性之外，所公开的特征还可有助于通过减小上车身质量和可选地消除跨车增强弓形部来减少整体车辆质量，这进而导致对于混合动力电动和全电动车辆应用的改进的燃料经济性和增加的车辆里程。
[0007]本公开的各方面涉及用于车辆车身结构的FRP部件。举例来说，用于机动车辆的车辆车身结构包括一个或多个长形支撑纵梁（例如，车顶纵梁、车辆柱、门槛面板、横向梁等）和主体面板（例如，车顶面板、挡泥板面板、前后挡风玻璃等）。每个支撑纵梁包括两个或更多个波状纵梁面板，这些波状纵梁面板连接在一起以在其间限定内部纵梁空腔。这些纵梁面板中的至少一个全部或部分地由FRP材料形成。主体面板（其也全部或部分地由相同的FRP材料形成）包括具有一个或多个阶梯式接口的主面板区段。每个阶梯式接口从主面板区段的相应侧边缘横向地突出并在其上安装波状纵梁面板中的一个。主体面板和每个支撑纵梁的纵梁面板一体地形成为单件式、整体结构。
[0008]本公开的附加方面涉及配备有承载式上车身结构的机动车辆，这些上车身结构具有整体的FRP复合材料车辆车顶纵梁与面板结构。如本文中所使用的，术语“车辆”和“机动车辆”可互换地和同义地使用以包括任何相关的车辆平台，诸如乘用车辆（ICE、HEV、FEV、燃料电池、完全自主和部分自主等）、商用车辆、工业车辆、履带车辆、越野和全地形车辆（ATV）、摩托车、农场设备、船只、飞机、电动自行车、电动踏板车等。在示例中，机动车辆包括带有乘客舱的车辆车身、安装到车辆车身的多个道路车轮、以及其他标准原始设备。原动机可具有发动机组件（例如，用于内燃发动机（ICE）动力总成）、电力牵引马达（例如，用于全电动车辆（FEV）动力总成）或发动机组件和牵引马达两者（例如，用于混合动力电动车辆（HEV）动力总成）的性质，它选择性地驱动道路车轮中的一个或多个以由此推进车辆。所公开的特征也可用于非汽车应用中。
[0009]继续对以上示例的讨论，车辆的上车身结构包括多个支撑柱，这些支撑柱附接到下车身结构并从下车身结构向上伸出。驾驶员侧（第一）车顶纵梁安装到左舷（第一）组支撑柱上，而乘客侧（第二）车顶纵梁安装到右舷（第二）组支撑柱上、与驾驶员侧车顶纵梁侧向间隔。驾驶员侧车顶纵梁包括外（第一）波状纵梁面板和基部（第二）波状纵梁面板，这些波状纵梁面板连接在一起以在其间限定内部纵梁空腔。同样地，乘客侧车顶纵梁包括外（第
三）波状纵梁面板和基部（第四）波状纵梁面板，这些波状纵梁面板连接在一起以在其间限定另一个内部纵梁空腔。两个基部纵梁面板都用FRP材料形成。主体面板也用该相同的FRP材料形成，其包括主面板区段，该主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种用于机动车辆的车辆车身结构，所述车辆车身结构包括：第一长形支撑纵梁，所述第一长形支撑纵梁包括第一波状纵梁面板，所述第一波状纵梁面板连接到第二波状纵梁面板以在其间限定内部纵梁空腔，所述第二波状纵梁面板用纤维增强聚合物（FRP）材料形成；以及主体面板，所述主体面板用所述FRP材料形成并且包括主面板区段，所述主面板区段具有第一阶梯式接口，所述第一阶梯式接口从所述主面板区段的第一侧边缘横向地突出并在其上安装所述第一波状纵梁面板，其中，所述主体面板和所述第二波状纵梁面板一体地形成为单件式整体结构。2.根据权利要求1所述的车辆车身结构，其中，所述长形支撑纵梁进一步包括第三波状纵梁面板，所述第三波状纵梁面板夹在所述第一波状纵梁面板和所述第二波状纵梁面板之间并附接到所述第一波状纵梁面板和所述第二波状纵梁面板。3.根据权利要求2所述的车辆车身结构，其中，所述第一波状纵梁面板包括一对向外突出的第一凸缘，并且所述第三波状纵梁面板包括一对向外突出的第二凸缘，每个第二凸缘安装到所述第一凸缘中的相应一个。4.根据权利要求3所述的车辆车身结构，其中，所述第二波...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：