CN114162220A - 一种白车身及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种白车身及汽车，涉及汽车车身领域，该白车身用于承载乘客，该白车身包括C柱、D柱及后纵梁；C柱包括上加强板、下加强板及支撑结构，其中，上加强板与下加强板通过支撑结构连接，支撑结构朝向D柱一侧延伸出一连接横梁，连接横梁的另一端与D柱连接，支撑结构朝向后纵梁一侧延伸出轮毂包加强板，轮毂包加强板于远离支撑结构的一侧与后纵梁连接，轮毂包加强板设于C柱与D柱之间，后纵梁分别先后连接下加强板、轮毂包加强板及D柱。本发明能够解决现有技术中普遍存在须增加关键零件料厚与强度来提升车身扭转刚度及安全性能，导致白车身成本高、重量重的技术问题。

Description

一种白车身及汽车

技术领域

本发明涉及汽车车身领域，具体涉及一种白车身及汽车。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，消费者对汽车舒适感、安全性及可靠性的要求越来越高。白车身作为发动机、传动***、前后悬架、内外饰等***的安装载体与载荷承载体，白车身的性能是决定汽车操控性、平稳性、舒适性的主要因素。车身扭转刚度及安全性能是白车身性能开发的重要内容之一，因此，白车身必须要有足够的车身扭转刚度及安全性能。

目前比较常见白车身结构包括A柱、B柱、C柱及D柱。其中A柱为发动机舱与乘员舱之间的竖梁、B柱为前后侧门间的竖梁、C柱为后侧门与后窗玻璃间的竖梁、D柱为后窗玻璃与尾门间竖梁。通常C柱未形成封闭环状结构，同时C柱与D柱没有连接，车身扭转刚度与安全性能差，影响汽车后排的平稳性和舒适性，然而传统增加关键零件料厚与强度的方法提高车身扭转刚度及安全性能的同时又会增加汽车重量和整车的成本。

因此现有白车身普遍存在须增加关键零件料厚与强度来提升车身扭转刚度及安全性能，导致白车身成本高、重量重的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种白车身及汽车，旨在解决现有技术中须增加关键零件料厚与强度来提升车身扭转刚度及安全性能，导致白车身成本高、重量重的技术问题。

本发明的一方面在于提供一种白车身，用于承载乘客，所述白车身包括：C柱、D柱及后纵梁；所述C柱包括上加强板、下加强板及支撑结构，其中，所述上加强板与所述下加强板通过所述支撑结构连接，所述支撑结构朝向D柱一侧延伸出一连接横梁，所述连接横梁的另一端与所述D柱连接，所述支撑结构朝向后纵梁一侧延伸出轮毂包加强板，所述轮毂包加强板于远离所述支撑结构的一侧与所述后纵梁连接，所述轮毂包加强板设于所述C柱与所述D柱之间，所述后纵梁分别先后连接所述下加强板、所述轮毂包加强板及所述D柱。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明提供的白车身，支撑结构、C柱及D柱通过连接横梁与后纵梁双重连接结构，可以把侧面碰撞受力均匀传递分配给连接横梁、上加强板、下加强板、轮毂包加强板、前横梁、及后横梁，以使碰撞传力更加均匀，乘员舱侧碰变形小，从而提升车身的安全性能及整车的扭转刚度，避免单一结构受力导致形变过大及断裂风险。无需通过增加关键零件料厚与强度来提升车身扭转刚度及安全性能，同时支撑结构及连接横梁与后纵梁双重连接C柱与D柱达到车身扭转刚度及安全性能的提升，没有增加车身的生产成本和重量；从而解决了现有技术中须增加关键零件料厚与强度来提升车身扭转刚度及安全性能，导致白车身成本高、重量重的技术问题。

根据上述技术方案的一方面，所述上加强版、所述下加强板、所述连接横梁及所述轮毂包加强板从四个方向交汇于所述支撑结构内，所述支撑结构呈放射形支撑结构。根据上述技术方案的一方面，所述后纵梁与所述支撑结构双重连接C柱及D柱，以对C柱及D柱加固限位。

根据上述技术方案的一方面，所述连接横梁、所述上加强板及所述下加强板上设有若干贯穿减重孔。

根据上述技术方案的一方面，所述上加强板、所述下加强板及所述轮毂包加强板的材质是强度与零件成形性相结合的材料。

根据上述技术方案的一方面，所述上加强板于远离下加强板的一端设有天窗后横梁，所述下加强板于远离上加强板的一端设有前横梁，所述天窗后横梁、所述前横梁、所述支撑结构、所述下加强板及所述上加强板形成封闭环状结构框架，以对C柱加固限位。

根据上述技术方案的一方面，所述轮毂包加强板于远离所述上加强板的一端设有后横梁，所述后横梁、所述轮毂包加强板、所述支撑结构、所述上加强板及所述天窗后横梁形成封闭环状结构框架，以对C柱加固限位。

根据上述技术方案的一方面，所述D柱为封闭环状结构框架，以对D柱加固限位。

一种汽车，包括上述技术方案种任一项所述白车身。

附图说明

本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：

图1为本发明第一实施例中白车身结构示意图；

图2为本发明第一实施例中白车身后视图；

图3为本发明第一实施例中支撑结构示意图；

图4为本发明第一实施例中减重孔示意图；

图5为本发明第二实施例中扭转刚度测试点位图；

图6位本发明第二实施例中侧碰侵入量测试点位图；

附图元器件符号说明：

C柱10，上加强板11，下加强板12，支撑结构13，D柱20，后纵梁30，前横梁40，后横梁50，天窗后横梁60，第一测试点70，第二测试点71，第三测试点72，第四测试点73，R-doorshoulder80，R-door thorax81，R-door abdomen82，R-door pelv83，上加强板减重孔110，上加强板功能孔111，下加强板减重孔120，上加强板功能孔121，连接横梁130，轮毂包加强板131，支撑结构减重孔132，支撑结构功能孔133。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造与操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定与限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的与所有的组合。

请参阅图1-4，所示为本发明第一实施例提供的一种白车身，用于承载乘客，其中，该白车身包括C柱10、D柱20及后纵梁30。C柱10是后侧门与后窗玻璃间的竖梁，用于承载第二排乘客。C柱10包括上加强板11、下加强板12及支撑结构13。其中，上加强板11设于支撑结构13远离下加强板12的一侧，上加强板11为一长方体竖梁，材质为料厚1.2MM、280VK材料，此种材料强度高，同时兼顾轻量化及工艺成形好等优良特点，此种材料会提高白车身的安全性能，上加强板11上设有若干贯穿圆形通孔，通孔包括功能孔111及减重孔110，功能孔111是尺寸较小通孔，其用于白车身承载连接其他部件，减重孔110的数量和位置是根据白车身的刚性和安全性能的标准下最大限度实现轻量化来确定的。拓扑优化是一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法，是结构优化的一种。上加强板11采用拓扑优化方法来实现减重孔110的尺寸、形状大小及定位，以科学合理的方法实现上加强板11的最大轻量化，从而减轻整个白车声的重量，达到白车身的最大轻量化。上加强板11于远离支撑结构13的一侧设有天窗后横梁60后横梁50，其用于承载连接固定天窗，天窗后横梁60后横梁50为一长方体横梁，内设有若干贯穿的功能孔。天窗后横梁60后横梁50的两端分别设有上加强板11。

同时，上加强板11于远离天窗后横梁60后横梁50的一侧设有支撑结构13，支撑结构13呈放射性支撑结构13，其用于承接其他结构部件。支撑结构13与远离上加强板11的一侧设有下加强板12，下加强板12呈L型，其材质为料厚1.2MM、HC340/590DP材料，材料满足安全性能要求，并且轻量化及工艺成形性好的这些特点，对白车身的安全性能有所提高，同样的，下加强板12上设有若干功能孔121及减重孔120，功能孔尺寸较小，用于承载连接其他结构部件；减重孔120的数量和位置是根据白车身的刚性和安全性能的标准下最大限度实现轻量化来确定的，采用拓扑优化方法实现对减重孔120的尺寸，形状及位置的选取，以科学合理的方法实现下加强板12的最大轻量化，从而减轻整个白车声的重量，达到白车声的最大轻量化。

其中，下加强板12于远离支撑结构13的一侧设有前横梁40，前横梁40为一长方体横梁，内设有若干贯穿的功能孔，用于承接其他结构部件，其两端分别设有下加强板12。天窗后横梁60、后横梁50、前横梁40、支撑结构13、上加强板11及下加强板12形成封闭环状结构框架，以对天窗后横梁60、后横梁50、前横梁40、C柱10实现限位，连接成一个整体使整个白车身更牢固，白车身在侧碰受力时，封闭式环状结构会将力均匀地传递到环状封闭环状结构的每处，整体形变变小，其增加侧碰受力的均匀性和抵抗形变的能力，提升了白车声的安全性，同时也增加了白车身的扭转刚度。避免了单一结构承受巨大的侧碰力导致单一结构的形变过大，甚至断裂风险，降低白车身的安全性。

除此之外，支撑结构13朝向后纵梁30一侧延伸出轮毂包加强板131，轮毂包加强板131为一竖梁，其材质为料厚1.8MM、DC03材料，此材质及料厚满足安全性能要求，并且工艺成形性好的这些特点对白车身安全性能有所提高，其上设有若干功能孔，用于承接其他结构组件。轮毂包加强板131远离支撑结构13的一侧径向设有一后横梁50，后横梁50为一长方体横梁，其上也设有若干承接其他结构组件的功能孔。而后横梁50的两端分别连接轮毂包加强板131。后横梁50、轮毂包加强板131、上加强板11、支撑结构13及天窗后横梁60后横梁50形成封闭环状结构框架，以对后横梁50、轮毂包加强板131、天窗后横梁60后横梁50及C柱10实现加固限位。白车声在侧碰受力时，封闭式环状结构会将力均匀地传递到环状封闭环状结构的每个位置，形变变小，其增加侧碰受力的均匀性和抵抗形变的能力，提升了白车身的安全性，同时也增加了白车身的扭转刚度。避免了单一结构承受巨大的侧碰力导致单一结构的形变过大，甚至断裂风险，降低白车身的安全性。

支撑结构13朝向D柱20一侧延伸出一连接横梁130，连接横梁130为一长方体横梁，其材质与上加强板11一致，料厚1.2MM、280VK材料，此种材料强度高，同时兼顾轻量化及工艺成形行优良特点。同样地，连接横梁130上设有若干功能孔133和减重孔132，功能孔133是用于承载连接其他结构部件，减重孔132是用于实现连接横梁130的最大轻量化，采用拓扑优化方法来实现减重孔132的尺寸、形状大小及定位，有效地降低整个白车身重量，达到白车身的最大轻量化。连接横梁130的另一端与D柱20连接，实现C柱10与D柱20的相互限位，当白车身在安全碰撞传力时，C柱10和D柱20所受的压力通过连接横梁130互相均匀分配，提高了白车身的安全性能。避免C柱10或者D柱20在安全碰撞时单独受力，碰撞乘员保护达不到理想效果。

连接横梁130远离支撑结构13的一侧设有D柱20，D柱20用于承接后窗玻璃与尾门，为一封闭性环状结构框架，D柱20上设有若干功能孔，功能孔也是用于承载连接其他结构部件。D柱20的两端于远离天窗后横梁60、后横梁50的一侧的轴向方向分别设有后纵梁30，后纵梁30为长方体纵梁，后纵梁30于远离D环的一侧与轮毂包加强板131及后横梁50交汇于一点形成放射状结构，以使后纵梁30、轮毂包加强板131及后横梁50相互限位，碰撞受力均匀。同时，后纵梁30于远离轮毂包加强板131的一侧与下加强板12及前横梁40交汇于一点形成放射状结构，以使后纵梁30、下加强板12及前横梁40相互限位，后纵梁30的相互连接使白车身结构扭转刚度提升，在安全碰撞时，通过后纵梁30均匀传递分配碰撞力，进一步的提高了白车身的安全性能。

其中，白车身形成三个封闭式环状结构框架，同时连接横梁130与后横梁50将三个封闭式环状结构框架相互连接，形成多环连接结构，进一步实现了对白车身的限位，以使白车身的框架更牢固，从而增加了抗侧碰强度与抵抗白车身变形刚度，提高白车身的安全性能。而上加强版、下加强板12、连接横梁130及轮毂包加强板131从四个方向交汇于支撑结构13内，呈放射性结构。在乘客舱受到碰撞时，支撑结构13能传力更均匀，均匀的传递到三个封闭式环状结构的每一个位置，使乘客舱侧碰形变变小，提升安全性能和车身扭转刚度，避免单一结构在碰撞时单独受力，刚度达不到理想效果，同时承受巨大压力会导致单一结构产生形变过大，甚至有断裂风险，降低白车身的安全性能。而且在上加强板11、下加强板12及连接横梁130上通过拓扑优化方法来添加减重孔，实现对减重孔的尺寸、形状大小及定位的选取，以科学合理的方法实现上加强板11、下加强板12及连接横梁130的最大轻量化，从而减轻整个白车声的重量，达到白车身的最大轻量化。

相比于现有技术，本实施例提供的白车身，有益效果在于：通过本发明提供的白车身，支撑结构、C柱及D柱通过连接横梁与后纵梁双重连接结构，可以把侧面碰撞受力均匀传递分配给连接横梁、上加强板、下加强板、轮毂包加强板、前横梁、及后横梁，以使碰撞传力更加均匀，乘员舱侧碰变形小，从而提升车身的安全性能及整车的扭转刚度，避免单一结构受力导致形变过大及断裂风险。无需通过增加关键零件料厚与强度来提升车身扭转刚度及安全性能，同时支撑结构及连接横梁与后纵梁双重连接C柱与D柱达到车身扭转刚度及安全性能的提升，没有增加车身的生产成本和重量；从而解决了现有技术中须增加关键零件料厚与强度来提升车身扭转刚度及安全性能，导致白车身成本高、重量重的技术问题。

本发明的第二实施例提供的一种汽车，请参阅图5-6，该汽车包括该白车身。汽车于远离C柱的一侧设有前悬置，白车身的两端分别连接前悬置，前悬置与白车身的两个连接点作为车身扭转刚度的第一测试点70及第二测试点71，汽车于远离前悬置的一侧设有后悬置，白车身的两端分别连接后悬置，后悬置与白车身的两个连接点作为车身扭转刚度的第三测试点72及第四测试点73，四个测试点两两对称。

其中，在汽车两端前悬置上同时施加Z向正方向3000N及负向3000N，然后测试第一测试点70、第二测试点71、第三测试点72及第四测试点73在Z方向位移，通过四个测试点的测试值计算车身的相对扭转角度，相关参数如表1所示。

表1白车身扭转刚度对比表

现有技术的汽车测试的第一测试点70、第二测试点71、第三测试点72及第四测试点73分别是1.7507mm、-1.7576mm、0.1024mm及-0.1021mm，对应根据计算得到的第一测试点70、第二测试点71与第三测试点72、第四测试点73相对扭转角度为0.003739571rad；而多环连接结构及放射性支撑点结构的汽车的第一测试点70、第二测试点71、第三测试点72及第四测试点73分别是1.4615mm、-1.4665mm、0.0990mm及-0.0985mm,对应根据计算得到的第一测试点70、第二测试点71与第三测试点72、第四测试点73相对扭转角度为0.003090605rad，该多环连接结构及放射性支撑点结构的汽车的相对扭转角度对比现有技术的汽车大幅度减少，降低了汽车车身在行驶过程中的形变，多环连接结构及放射性支撑点结构的汽车相对扭转角度对比现有技术大幅度降低，多环连接结构及放射性支撑点结构的设计使汽车的抗侧碰强度增加，降低汽车碰撞变形。根据汽车相对扭转角度换算成扭转刚度，现有技术的扭转刚度为802.231KN·M/rad，而多环连接结构及放射性支撑点结构的汽车车身扭转刚度为970.684KN·M/rad，对比现有技术的扭转刚度提升了20.9％，汽车的车身扭转刚度得到显著提升，多环连接结构及放射性支撑点结构设计使汽车的骨架的布置及搭接更合理，碰撞受力更均匀，抗侧碰强度更强，车身扭转刚度显著提升。

除此之外，汽车可以根据对不同位置测试侧碰侵入量来分析汽车的安全性能。C柱为后侧门与后窗玻璃间的竖梁，用于保护第二排乘客侧碰安全，因此根据第二排各个位置的侧碰侵入量来分析汽车的安全性能。其中，R-door shoulder80、R-door thorax81、R-door abdomen82及R-door pelv83is四个位置作为主要的测试点，通过对现有技术汽车及多环连接结构及放射性支撑点结构的汽车进行侧碰侵入量测试。通过1400kg碰撞车以50KM/h的速度撞击汽车侧面，检测R-door shoulder80、R-door thorax81、R-doorabdomen82及R-door pelv83is四个位置测试点的最大侧碰侵入量。其中最大侧碰侵入量满足21_CNCAP的要求，21_CNCAP为中国新车评价规程，根据假人损伤值要求R-doorshoulder80、R-door thorax81、R-door abdomen82及R-door pelv83is四个位置测试点的最大侧碰侵入量分别不得超过120mm、120mm、130mm及140mm，相关参数如表2所示。

表2第二排乘员侧碰侵入量对比表

其中，在R-door shoulder80测试点现有技术汽车最大侧碰侵入量为103.8mm，多环连接结构及放射性支撑点结构设计汽车的最大侧碰侵入量为88.8mm，同比现有技术R-door shoulder80的侧碰侵入量降低14.5％；在R-door thorax81测试点现有技术汽车最大侧碰侵入量为103.1mm，多环连接结构及放射性支撑点结构的汽车最大侧碰侵入量为94.8mm，同比现有技术R-door thorax81的侧碰侵入量降低8.1％；在R-door abdomen82测试点现有技术汽车最大侧碰侵入量为129.4mm，多环连接结构及放射性支撑点结构的汽车最大侧碰侵入量为118.7mm，同比现有技术R-door abdomen82的侧碰侵入量降低8.3％；在R-door pelv83is测试点现有技术汽车最大侧碰侵入量为139.6mm，多环连接结构及放射性支撑点结构的汽车最大侧碰侵入量为123.5mm，同比现有技术R-door pelv83is的侧碰侵入量降低11.5％；R-door shoulder80、R-door thorax81、R-door abdomen82及R-doorpelv83is四个位置测试点的最大侧碰侵入量同比现有技术分别降低了14.5％、8.1％、8.3％及11.5％。安全性能得到显著提高，多环连接结构及放射性支撑点结构使碰撞传力更均匀，第二排乘客舱侧碰形变变小，提升了汽车的安全性能。

多环连接结构及放射性支撑点结构的设计，使车身框架成为一个整体，提升了汽车的车身扭转刚度，并使汽车碰撞传力与受力更均匀，增强了侧碰强度及抵抗形变强度，从而提升了汽车的安全性，从现有技术的车身扭转刚度由802.2KN·M/rad提升到970KN·M/rad，同比现有技术提升了20.9％，汽车的车身扭转刚度得到显著提升，另第二排乘客的R-door shoulder80、R-door thorax81、R-door abdomen82及R-door pelv83is四个位置测试点的最大侧碰侵入量同比现有技术分别降低了14.5％、8.1％、8.3％及11.5％，大幅度提升了汽车的安全性能。扭转刚度及安全性能均得到显著提升，满足车型目标要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种白车身，用于承载乘客，其特征在于：所述白车身包括C柱、D柱及后纵梁；所述C柱包括上加强板、下加强板及支撑结构，其中，所述上加强板与所述下加强板通过所述支撑结构连接，所述支撑结构朝向D柱一侧延伸出一连接横梁，所述连接横梁的另一端与所述D柱连接，所述支撑结构朝向后纵梁一侧延伸出轮毂包加强板，所述轮毂包加强板于远离所述支撑结构的一侧与所述后纵梁连接，所述轮毂包加强板设于所述C柱与所述D柱之间，所述后纵梁分别先后连接所述下加强板、所述轮毂包加强板及所述D柱。

2.根据权利要求1所述的白车身，其特征在于，所述上加强版、所述下加强板、所述连接横梁及所述轮毂包加强板从四个方向交汇于所述支撑结构内，所述支撑结构呈放射形支撑结构。

3.根据权利要求1所述的白车身，其特征在于，所述后纵梁与所述支撑结构双重连接C柱及D柱，以对C柱及D柱加固限位。

4.根据权利要求1所述的白车身，其特征在于，所述连接横梁、所述上加强板及所述下加强板上设有若干贯穿减重孔。

5.根据权利要求1所述的白车身，其特征在于，所述上加强板、所述下加强板及所述轮毂包加强板的材质强度与零件成形性相结合的材料。

6.根据权利要求1所述的白车身，其特征在于，所述上加强板于远离下加强板的一端设有天窗后横梁，所述下加强板于远离上加强板的一端设有前横梁，所述天窗后横梁、所述前横梁、所述支撑结构、所述下加强板及所述上加强板形成封闭环状结构框架，以对C柱加固限位。

7.根据权利要求1所述的白车身，其特征在于，所述轮毂包加强板于远离所述上加强板的一端设有后横梁，所述后横梁、所述轮毂包加强板、所述支撑结构、所述上加强板及所述天窗后横梁形成封闭环状结构框架，以对C柱加固限位。

8.根据权利要求1所述的白车身，其特征在于，所述D柱为封闭环状结构框架，以对D柱加固限位。

9.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的白车身。

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