汽车车身侧面发生碰撞后,允许向乘员室压缩的空间很小,所以汽车车身的A、B、C柱需要较大的刚度,将汽车乘员室设计成强度较高的框架结构(见图4),红色构件是车身加强件,因需要很好的刚度,一般都是采用高强度的合金材料制作,所以其塑性、延展性(整形性能)、焊接性能不如低碳钢。
汽车车身侧围外板一般是A、B、C柱连成一体,有的C柱还与车身后翼子板连成一体,这样的汽车车身侧围需较大的冲压加工设备。因此,汽车车身侧围外板需要塑性较好的金属材料制造,这些材料的塑性、整形弯曲特性、焊接性能等都优于高强度合金材料,也便于汽车碰撞后的修复。
(2)汽车车身侧面的防碰撞结构
汽车车身门槛梁结构如图5所示,车身门槛梁外板是一个盒子型的箱形结构。其采用盒子型结构可以提高构件的整体刚度,盒子型门槛梁还可以在碰撞时提供侧围的变形空间。汽车车身侧围受到碰撞时,冲击能量使盒子梁凹陷或弯曲变形,从而减小车身侧围整体向乘员室侧变形的压力,同时具有一定的吸能特性,大大减小了碰撞冲击能量对乘员室的冲击。
从汽车车身侧面结构可以看出,车身B柱对抵抗向车身内部弯曲变形的刚度是很重要的。车身在受到碰撞时,有足够大的刚度,与此同时车门B柱各截面形状在受到碰撞时,为了能够按照理想状况产生弯曲变形,通常采用加强的方法达到目的。如图6所示,在车身B柱上的薄弱部位进行加强,在图中A-A、B-B的位置设置内、外加强板,为车身B柱的抗弯强度进行补强措施,以提高车身B柱的整体刚度。
汽车车身侧面碰撞时,车身门槛梁主要是向车身内侧弯曲变形。为了防止这种变形,车门槛梁中部受到侧向撞击后,向车内变形的弯曲刚度和冲击的传递变得格外重要。
汽车侧围为了加强门槛梁的弯曲刚度,如图6所示,设置了车身门槛梁内板和B柱下加强板等。有的汽车车身还在车身侧围采用其他方法,如填充发泡材料,减小车门与车门框间隙;在车门与门框之间安装橡胶件,加强车门铰链与车门锁闩的强度等。
为了确保乘员室的安全,汽车乘员室的底部横向结构对侧围结构起到了很好的支撑作用。因此,汽车车身设置一些横向车身结构,如图7所示,顶盖横梁、前风窗下横梁、仪表板安装横梁和地板横梁等,用以提高车身框架结构的刚度,当受到侧面碰撞时,确保乘员室的安全。汽车车身内部结构(即车身侧围A、B、C立柱与车身各种横梁构成)是刚度较好的框架结构,以确保车身在受到侧面碰撞时可以足够的安全。
为了提高汽车车身侧面的整体刚度,需要加强车身车门的刚度。车身车门主体是车门附件安装体,是车门的重要支撑板件,一般采用0.7~0.85mm的薄钢板冲压拉伸成形。为了安装车门附件机构,还需冲压出各种形状的凸台、窝穴、手孔、安装孔等;为了增强车门的整体刚度,车门周边需要冲压出凸边、加强肋等。与此同时,车门还特别安装车门内板加强件(见图8、图9),为加强车身前、后门的构件设置,有的还安装刚性很好的圆柱形构件,以提高车门的整体刚度和附件安装部位的连接强度,如图中红色构件所示。