车门总成及其车门加强梁的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种车门总成及其车门加强梁，该加强梁被构造成相对于车辆沿纵向延伸，该梁限定可变的截面。梁被构造成当梁被附着到车门板时与包括后视镜工具间隙区域、紧固件、电组件、车窗导轨、电机、解锁手柄总成和碰撞间隙区域的至少两个装配部分分开。车门总成包括车门板和附着到车门板并被构造成相对于车辆沿纵向延伸的管状梁。梁具有可变的截面。梁被构造成当梁被附着到车门板时与包括后视镜工具间隙区域、紧固件、电组件、车窗导轨、电机、解锁手柄总成和碰撞间隙区域的至少两个装配部分分开。本实用新型所提供的加强梁加强了整个长度上的车门板，还适应现代车门总成的多个子组件的装配要求。
【专利说明】车门总成及其车门加强梁
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种车门总成和车门加强梁。
【背景技术】
[0002]现代车门总成的结构平衡要求与车辆的目标重量和装配限制相抵触。过去，已被教导在车门总成中使用加强梁来增大车门板的结构刚度。例如，标题为“用于机动车辆的被加强的车门总成”(“Reinforced door assembly for a motor vehicle”)的第 6，382，707号美国专利教导了管状加强梁的使用，该管状加强梁在车门的中部延伸的距离为车门总成的长度。标题为“车门梁”(“Vehicle Door Beam”)的第2308669号加拿大专利类似地教导了一种管状梁，该管状梁附着到具有弧形的截面形状的车门架。这些种类的梁可加强车门板，但经常对车门总成的其他子组件造成不期望的装配限制。
[0003]当考虑到所有的组件和设计目标都在争夺腰线(beltline)区域中的空间时，机动车辆的侧门内的装配空间被具体地限制在该腰线区域中。该空间通常被以下的子组件占据，例如，这些子组件为诸如:车窗调节器附着件(控制车窗驱动调节)、腰线密封件(保护车门总成的内部组件免受外部污染)、内部解锁手柄(release handle)(用于解锁或打开车门)、门闩线缆(与解锁手柄通信)、电线(支持各种车辆电系统)、扬声器(用于享受音频系统)、片状金属加强构件(附着到车门板)、用于后视镜附着件的工具通道、用于点焊的工具通道以及装配定位销(用于非可视化的装配技术)。车辆侧门内的实际区域还受到乘客舒适性目标(例如，肩部空间、内部宽阔、“肘部空间”和碰撞空间)的限制。
[0004]因此，期望具有相对于车辆纵向地延伸并加强车门板的车门加强梁，该车门加强梁还适应现代车门总成中的子组件的装配要求。更期望具有支持车辆的激进的重量目标的加强梁。
实用新型内容
[0005]本实用新型解决上面所提及的问题中的一个或更多个问题。通过下面的描述，其他特点和/或优点将变得清楚。
[0006]一个示例性实施例涉及一种车门加强梁，所述车门加强梁被构造成相对于车辆沿纵向延伸，所述梁限定可变的截面；其中，所述梁被构造成当所述梁被附着到车门板时与至少两个装配部分分开，所述至少两个装配部分包括:(i)后视镜工具间隙区域；(ii)紧固件；(iii)电组件；(iv)车窗导轨；(V)电机；(Vi)解锁手柄总成；(Vii)碰撞间隙区域。
[0007]根据实施例，在所述梁的第一截面中，所述梁具有圆形的截面。
[0008]根据实施例，在所述梁的第二截面中，所述梁具有椭圆形截面。
[0009]根据实施例，所述加强梁还包括:弯曲部，形成在所述梁中，被构造成相对于所述梁的两个部分改变所述梁的中心轴的位置。
[0010]根据实施例，所述梁至少部分地由硼构成。
[0011]一个示例性实施例涉及一种车门总成，所述车门总成具有:车门板；管状梁，附着到车门板，被构造成相对于车辆沿纵向延伸。所述梁具有可变的截面；其中，所述梁被构造成当所述梁被附着到车门板时与至少两个装配部分分开，所述至少两个装配部分包括:
(i)后视镜工具间隙区域；(ii)紧固件；(iii)电组件；(iv)车窗导轨；(v)电机；(vi)解锁手柄总成；(vii)碰撞间隙区域。
[0012]根据实施例，所述管状梁布置在车门总成的腰线区域中。
[0013]根据实施例，所述车门总成还包括:附着支架，被构造成将所述管状梁附着到车门板。
[0014]根据实施例，在所述梁的第一截面中，所述梁具有圆形截面。
[0015]根据实施例，在所述梁的第二截面中，所述梁具有椭圆形的截面。
[0016]根据实施例，所述车门总成还包括:弯曲部，形成在所述梁中，被构造成相对于所述梁的两个部分改变所述梁的中心轴的位置。
[0017]根据实施例，所述梁至少部分地由硼构成。
[0018]根据实施例，所述梁被构造成大体横跨车门板的长度而延伸。
[0019]另一示例性实施例涉及一种制造车门总成的方法，所述方法包括:形成腰线加强梁，以限定第一截面区域；形成腰线加强梁，以限定第二截面区域；将腰线加强梁附着到车门板；形成腰线加强梁，使得所述梁被构造成当所述梁被附着到车门板时与至少两个装配部分分开，所述至少两个装配部分包括:(i)后视镜工具间隙区域；(ii)紧固件；(iii)电组件；(iv)车窗导轨；(V)电机；(vi)解锁手柄总成；(vii)碰撞间隙区域。
[0020]所述方法还包括:形成腰线加强梁，以具有弯曲部，所述弯曲部被构造成相对于所述梁的两个部分改变所述梁的中心轴的位置。
[0021]以下步骤中的任意一个步骤均包括热压成型工艺，这些步骤为:(i)形成腰线加强梁，以限定第一截面区域；(ii)形成腰线加强梁，以限定第二截面区域；(iii)形成腰线加强梁，以具有弯曲部。
[0022]形成腰线加强梁以限定第一截面的步骤包括形成圆形的截面区域。
[0023]形成腰线加强梁以限定第二截面的步骤包括形成椭圆形的截面区域。
[0024]所述方法还包括:形成附着支架；其中，将腰线加强梁附着到车门板的步骤包括将附着支架焊接到车门板。
[0025]本实用新型的一个优点在于它提供了一种车门加强梁，该加强梁加强了现代车门总成的整个长度上的车门板，还适应现代车门总成的多个子组件的装配要求。所公开的加强梁占据明显更小的装配空间，这是因为梁由可变的截面或弯曲部形成。用于商业实施的管状梁的总重量也减小了 50%。
[0026]下面，将参照附图以示例的方式更加详细地解释本实用新型，其中，在附图中所使用的相同标号用于相同的或本质上相同的元件。通过下面结合附图对实施本实用新型的最佳方式进行的详细描述，将容易明白本实用新型的上述特点和优点和其他特点和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是具有附着到车门板的示例性加强梁的车门总成的后视图。
[0028]图2示出了图1的车门总成的腰线部分。
[0029]图3示出了沿截面3-3截取的图2的加强梁的剖视图。[0030]图4示出了沿截面4-4截取的图2的加强梁的剖视图。
[0031]图5是具有附着支架的图2的加强梁的透视图。
[0032]图6是图2的加强梁的俯视图。
[0033]图7是图2的加强梁的后视图。
[0034]图8是沿截面8-8截取的图1的车门总成的剖视图。
[0035]图9是沿截面9-9截取的图1的车门总成的剖视图。
[0036]图10是沿截面10-10截取的图1的车门总成的剖视图。
[0037]图11是沿截面11-11截取的图1的车门总成的剖视图。
【具体实施方式】
[0038]参照附图，示出了具有加强梁的车门总成的示例性实施例，其中，在多个附图中类似的特征始终表示相同的或相应的部件的示例。车门加强梁被构造成限定可变的截面区域，以避免接触车门总成的组件。加强梁还可包括多个弯曲部以避免接触车门总成的组件。车门加强梁加强相对于车辆纵向地延伸的车门板。加强梁还可适应现代车门总成的多个子组件的装配要求。加强梁还支持车辆的激进的重量目标。
[0039]现在参照图1，其中示出了车门总成10的后视图，示例性的加强梁20附着到该车门总成10。车门总成10是前乘客门的部分总成。从车辆的内部示出车门总成10。车门总成10分别包括外侧车门板30和内侧车门板40。每个车门板30、40由片状金属冲制而成。车门板30、40包括口 50以形成车窗。车门板30、40被示出为附着在一起。
[0040]内侧车门板40在图1中被示出为部分地剖开，以暴露示例性的车门加强梁20。加强梁20为管状的构造并由多个部分60和70组成。梁20是被构造成大体横跨内侧车门板40的长度而延伸的全长度纵向加强构件。在图1所示出的实施例中，梁20被构造成横跨车门板40的总长度(即，如所示出的，沿y轴或车辆的纵向测量的长度)而延伸。在其他实施例中，梁横跨车门板的长度的60%或更大而延伸，并且这被称为大体横跨车门板的长度而延伸。
[0041]如图1所示，在梁的部分60中，梁20限定圆形的截面区域(这里，下面参照图3进行讨论)。在梁的部分70中，梁20限定椭圆形的截面区域(这里，下面参照图4进行讨论)。梁20在车门板的腰线部分80附着到外侧车门板30，如图1所示。梁20通过三个附着支架90、100和110而附着到车门板30。支架90、100和110围绕梁20的内侧或乘客侧，并通过120处的焊接而固定到车门板。在本实施例中，支架90、100和110被点焊到车门板30。可使用包括(例如)铆钉或螺钉的其他方法将支架90、100和110附着到车门板30或车门板40。可选地，可使用(例如)焊接或紧固件而将梁20直接附着到任一车门板。
[0042]车门总成10还包括横梁130 (如图1中的虚线所示出的)。横梁130相对于车门总成的下部分成对角地布置。横梁130是附着到外侧车门板30的冲制部件。
[0043]在图2中，突出了图1的车门总成10的腰线部分80。内侧车门板被移除。腰线部分80布置于车门总成的车窗部分140的下方。梁20跨越前车门总成的整个长度，并相对于z轴位于车门总成中可能的最高竖直位置中的一个位置，如图2所示。梁20布置于内腰线凸缘150的正下方，该内腰线凸缘150将车门总成的腰线部分80与车窗部分140隔开。
[0044]冲制支架90、100和110用于将梁20附着到车门板30，如图2所示。在本实施例中，冲制支架被预装配或预附着到管状梁。然后支架90、100和110被点焊到车门板30。一旦支架附着到梁，则支架用于梁相对于车门板的辅助定位。支架可通过(例如)粘合剂、紧固件或焊接而附着到梁。
[0045]如先前所提及的，图3示出了沿截面3-3截取的图2的加强梁20的剖视图。在梁20的这样的截面中，梁限定圆形的截面区域。梁的直径被限定为Dl。直径Dl在部分程度上被设计为避免接触车门总成的子组件。在本实施例中，Dl大约为25mm。在其他实施例中，Dl大于或小于25mm。
[0046]图4示出了沿截面4-4截取的图2的加强梁20的剖视图。在梁20的这样的截面中，梁限定椭圆形的截面区域。通过梁的上表面和下表面处的半径(分别为Rl和R2)和梁的高度H而限定在这样的截面中的梁的截面区域。每个尺寸(R1、R2和H)在部分程度上被设计为避免接触车门总成的靠近梁的该截面的子组件。在所示出的实施例中，Rl和R2等于相同的值7.5mm。然而，在其他的实施例中，Rl和R2的值可不同。对于梁的高度H的示例性值是15mm，但在其他实施例中，高度也会改变。
[0047]在图2至图4所示出的实施例中，每个门上的使用硼复合材料的管状梁总成大约重2.6磅。通过圆形截面的梁的直径(25mm)以及椭圆形截面的梁的长度(15mm)和直径(15mm)限定梁所占据的空间。
[0048]图5是与车门总成分开的图2的加强梁20的透视图。如所示出的，在梁的部分60和70之间，梁20具有可变的截面区域。在部分60中，梁20限定圆形的截面区域。在部分70中，梁20限定椭圆形的截面区域。在本实施例中，梁20由硼复合材料构成。在其他实施例中，梁20由不同的材料(例如，钢、铝或加强聚合物)构成。通过将卷起来的片状金属的两端激光焊接在一起而形成梁20。通过热压工艺来改变梁20的截面区域。还可使用包括(例如)挤压或液压成型的其他成型技术。还以立体的方式示出了支架90、100和110。支架90、100和110包括孔160。
[0049]图6是图2的加强梁20的俯视图。如所示出的，梁20还包括位于梁的中部的两个弯曲部170和180。弯曲部170形成在梁中，并将梁的中心轴从位置Cl转换到位置C2，如所示出的。另一弯曲部180也形成在梁20中，并将梁的中心轴的位置从C2转换回Cl，如所示出的。每个轴位置Cl和C2被构造成沿车辆的纵轴(例如,如图2所示的y轴)延伸。
[0050]图7是图2的加强梁20的后视图。如图7所示，梁的中心轴的竖直位置从轴Cl变化到梁的端部190处的轴C3。梁20在200处向上弯曲或倾斜角度Θ。按照从轴位置Cl开始的逆时针方向测量角度Θ。在本实施例中，角度Θ大约为5度。角度Θ在部分程度上被设计成使得梁20将避免接触车门总成的子组件，如在此根据下面所呈现的示例所讨论的。
[0051]如根据图8至图11所讨论的，梁20被构造成当梁20被附着到车门板时与车门总成的至少两个组件或装配部分分开(clear)，所述至少两个组件或装配部分包括:(i)后视镜工具间隙区域；(ii)装饰板紧固件；(iii)电组件；(iv)车窗导轨；(V)车窗调节器电机；(vi)解锁手柄总成；(vii)碰撞间隙区域。从这个含义上来说，“分开”的含义可被解释为避免当车门总成被部分地或完全地装配时对象之间的直接接触。间隙也可被限定成满足规定的几何公差(包括特定要求和范围)。
[0052]图8是沿截面8-8截取的图1的车门总成的剖视图。在该截面中，梁20的圆形形状允许后视镜附着工具210与梁的上部分分开以及装饰板紧固件220与梁的下部分分开。梁20布置于用于后视镜230的工具路径的下方。后视镜被示出为安装到凸缘240，该凸缘240附着到完成的车门板250。工具210相对于车门板40的长度成角度地延伸。投影线被示出为围绕工具210。投影线限定工具间隙区域260。该区域260是工具210用于附着后视镜230以将后视镜230安装在车门总成10中所需要的最小空间。如所示出的，梁20的上部分避免与工具间隙区域260接触。
[0053]图8还示出了用于车门总成10的内装饰板270。内装饰板270通过紧固件220附着到内侧车门板40。在本实施例中，紧固件220是图钉类附着件。如所示出的，梁20的下部分避免与内装饰板的图钉类附着件220接触。
[0054]图9是沿截面9-9截取的图1的车门总成10的剖视图。在该水平位置处，梁20被构造成避免与电组件280、音频扬声器290、车窗导轨300和车窗调节器电机310接触。在梁20的这样的截面中，梁20限定椭圆形的截面区域。车门总成10包括电组件280，该电组件280包括附着到内部(或内侧)车门板40的线束。线束280通过紧固件320附着到内侧车门板40。如所示出的，梁20的椭圆形构造能够避免梁与紧固件320接触。
[0055]虽然音频扬声器290、车窗导轨300和车窗调节器电机310在图9的实施例中被示出为布置于内侧车门板40和外侧车门板30的外侧，但是在不同的车辆中，这些组件可布置于不同位置，包括车门板的内侧和更接近于梁20的位置。在图9的剖面中还示出了用于车门总成10的音频扬声器290。在本实施例中，扬声器290布置于内侧车门板40的上方。梁20相对于车门足够向下地布置，以避免与音频扬声器290接触。
[0056]如所示出的，车门总成10包括车窗导轨300。车窗导轨300与外侧车门板30邻近地布置。梁20的椭圆形构造能够避免梁与车窗导轨300接触。车门总成10还包括车窗调节器电机310。车窗调节器电机310布置于梁20的下方。梁20相对于车门总成10足够向上地布置，以避免与车辆调节器电机310接触。
[0057]图10是沿截面10-10截取的图1的车门总成10的剖视图。在该水平位置处，梁20被构造成避免与解锁手柄总成(release handle assembly)330接触。在梁20的这样的截面中，梁限定椭圆形的截面区域。梁20布置于比图9所示的截面9-9中的位置更高的位置。车门总成10包括分别附着到内侧车门板40和外侧车门板30的解锁手柄总成330。解锁手柄总成330包括与内侧车门板40邻近的手柄板(bezel) 340。板340通过紧固件350附着到内侧车门板40和外侧车门板30。梁20相对于车门总成10足够向下地布置，以避免与解锁手柄总成330接触。如图7所示的角度Θ控制梁20在该截面中的高度。
[0058]图11是沿截面11-11截取的图1的车门总成10的剖视图。在该水平位置处，梁20被构造成避免与预定的碰撞间隙区域360接触。碰撞间隙区域360是期望适应组件变形的沿X轴的最小横向间距。通过投影线360指示该区域的上端。在梁20的这样的截面中，梁具有椭圆形的截面区域。在梁的这样的截面中，梁20成型为椭圆形以避免与碰撞间隙区域360接触。
[0059]还公开了一种制造车门总成的方法。该方法包括以下步骤:形成腰线加强梁，以限定第一截面区域；形成腰线加强梁，以限定第二截面区域(例如，如2至图4所示的20);将腰线加强梁附着到车门板(例如，如图1所示的外侧车门板30)。所形成的梁限定可变的截面区域。该方法的一种变形包括:形成腰线加强梁，以具有弯曲部，该弯曲部被构造成相对于梁的两个部分改变梁的中心轴的位置。在图6中示出并根据图6讨论了示例性弯曲部(例如，170 和 180)。
[0060]可使用热压成型工艺来执行以下步骤中的任意一个:(i)形成腰线加强梁，以限定第一截面区域；(ii)形成腰线加强梁，以限定第二截面区域；(iii)形成腰线加强梁，以具有弯曲部。还可使用其他成型技术。
[0061]如图3和图4所示，形成腰线加强梁以限定第一截面区域的步骤可包括在梁中形成圆形的截面区域(例如，如图3所示)。形成腰线加强梁以限定第二截面区域的步骤包括在梁中形成椭圆形的截面区域(例如，如图4所示)。
[0062]制造车门总成的方法还可包括:形成附着支架；将附着支架焊接到车门板。可通过冲制工艺形成支架。在图1所示的实施例中，附着支架90、100和110由铝构成并通过冲制工艺形成。
[0063]虽然已详细地描述了用于实施本实用新型的最佳方式，但熟悉本实用新型所涉及的【技术领域】的人员将意识到，用于实施本实用新型的各种可选的设计和实施例都在权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种车门加强梁，其特征在于，所述车门加强梁被构造成相对于车辆沿纵向延伸，所述梁限定可变的截面；其中，所述梁被构造成当所述梁被附着到车门板时与至少两个装配部分分开，所述至少两个装配部分包括:(i)后视镜工具间隙区域；(ii)紧固件；(iii)电组件；(iv)车窗导轨；(V)电机；(vi)解锁手柄总成；(vii)碰撞间隙区域。
2.根据权利要求1所述的加强梁，其特征在于，在所述梁的第一截面中，所述梁具有圆形的截面。
3.根据权利要求2所述的加强梁，其特征在于，在所述梁的第二截面中，所述梁具有椭圆形截面。
4.根据权利要求1所述的加强梁，其特征在于，所述加强梁还包括: 弯曲部，形成在所述梁中，被构造成相对于所述梁的两个部分改变所述梁的中心轴的位置。
5.根据权利要求1所述的加强梁，其特征在于，所述梁至少部分地由硼构成。
6.一种车门总成，其特征在于，所述车门总成包括: 车门板； 管状梁，附着到车门板，被构造成相对于车辆沿纵向延伸， 其中，所述梁具有可变的截面； 其中，所述梁被构造成当所述梁被附着到车门板时与至少两个装配部分分开，所述至少两个装配部分包括:(i)后视镜工具间隙区域；(ii)紧固件；(iii)电组件；(iv)车窗导轨；(V)电机；(vi)解锁手柄总成；(vii)碰撞间隙区域。
7.根据权利要求6所述的车门总成，其特征在于，所述管状梁布置在车门总成的腰线区域中。
8.根据权利要求6所述的车门总成，其特征在于，所述车门总成还包括: 附着支架，被构造成将所述管状梁附着到车门板。
9.根据权利要求6所述的车门总成，其特征在于，在所述梁的第一截面中，所述梁具有圆形截面。
10.根据权利要求9所述的车门总成，其特征在于，在所述梁的第二截面中，所述梁具有椭圆形的截面。
11.根据权利要求6所述的车门总成，其特征在于，所述车门总成还包括: 弯曲部，形成在所述梁中，被构造成相对于所述梁的两个部分改变所述梁的中心轴的位置。
12.根据权利要求6所述的车门总成，其特征在于，所述梁至少部分地由硼构成。
13.根据权利要求6所述的车门总成，其特征在于，所述梁被构造成大体横跨车门板的长度而延伸。
【文档编号】B60J5/04GK203485864SQ201320316156
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2012年6月2日
【发明者】特雷西·克里斯托弗·贝克斯, 罗伯特·安东尼·布朗克莱尼 申请人:福特全球技术公司