一种汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构的制作方法

专利名称:一种汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，包括门槛梁框架、以及包覆在门槛梁框架内的工字型复合梁；所述工字型复合梁的上下两个型槽内分别设置有泡沫铝条柱；门槛梁框架包括一外板壳组件和一内板壳组件，通过外板壳组件与内板壳组件对合形成门槛梁框架，门槛梁框架将工字型复合梁包覆固定在其内；外板壳组件包括门槛梁加强板外板和包覆在其外部的具有一吸能腔的侧围外板；在门槛梁加强板外板的轴向上间隔设有多个呈柱状的泡沫铝吸能组件；泡沫铝吸能组件置于吸能腔内。上述结构在汽车同等侧碰条件下，同时实现了碰撞缓冲吸能、高刚度结构、车身轻量化的问题，并兼具良好路面噪声吸收能力，利于提升行驶舒适性。
【专利说明】
一种汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及汽车车身结构部件，尤其涉及一种汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构。
【背景技术】
[0002]到目前为止，中国汽车产销量已经达到并稳居世界第一，虽然汽车为我们的交通出行带来了很大的便捷，但由于其庞大的汽车保有量，给中国的交通安全带来了巨大的压力。据相关文献表明，自2010年来，我国由于汽车造成的交通事故死亡人数历年来稳居世界第一，而在所有的交通碰撞事故中，侧面碰撞所占事故总数的32%，超过正面碰撞位居第一，并且在所有造成死亡和重伤的事故中，侧碰的致死致伤率同样位居首位。因此可见，提高汽车侧碰安全性能对于减轻事故伤害、提高生存率具有十分重要的意义。
[0003]目前来说，提高汽车侧碰安全性主要是通过提高B柱、车门及车门加强杆、门槛梁结构的性能来实现。而就目前汽车门槛梁结构的设计技术来说，提高门槛梁碰撞安全性大致通过两种方案实现:一是优化门槛梁截面形状设计；二是在门槛梁内部设置不同形状的局部加强结构。第一种方案虽然能满足汽车侧碰安全性能的要求，但由于其材料常为钢材，重量较大，不能满足汽车轻量化设计要求;第二种方案在第一种方案的基础上增加了局部加强结构，虽提高了局部侧碰的安全性，保证了强度刚度需求，但由于增加了局部加强结构，也导致整体重量增加、侧碰时加强区域与非加强区域整体变形、力的承载传递不均匀，也不能同时满足轻量化设计及碰撞安全性设计要求。

【发明内容】

[0004]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种侧碰安全系数高、结构简单、轻量化的汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构。
[0005]本实用新型通过下述技术方案实现:
[0006]—种汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，包括门槛梁框架、以及包覆在门槛梁框架内的工字型复合梁12;所述工字型复合梁12的上下两个型槽内分别设置有泡沫铝条柱13;
[0007]所述门槛梁框架包括一外板壳组件22和一内板壳组件33，通过外板壳组件22与内板壳组件33对合形成门槛梁框架，门槛梁框架将工字型复合梁12包覆固定在其内；该外板壳组件22和内板壳组件33的壳体分别对应于工字型复合梁12的两个侧板12-1;
[0008]所述外板壳组件22包括门槛梁加强板外板11和包覆在其外部的具有一吸能腔ΙΟ-? 的侧围外板 10; 在门槛梁加强板外板 11 的轴向上间隔设有多个呈柱状的泡沫铝吸能组件；泡沫铝吸能组件置于吸能腔10-1内。
[0009]所述泡沫铝吸能组件包括柱形壳体8、置于该柱形壳体8内的泡沫铝芯柱7，所述柱形壳体8的两端分别设有后端盖6和前端盖9，所述后端盖6焊接在门槛梁加强板外板11板面上。
[0010]所述后端盖6及前端盖9的内缘开分别设有多个定位槽口 34;
[0011 ]在柱形壳体8的两端，即后端盖6与前端盖9分别与柱形壳体8两端的结合处，焊接有与该定位槽口 34位置、形状相应的凸块35。
[0012]所述内板壳组件33包括门槛梁加强板内板2，以及包覆在其外部的门槛梁内板I;该门槛梁加强板内板2、门槛梁内板1、门槛梁加强板外板11和侧围外板10的翻边20、21采用焊接方式连接。
[0013]所述门槛梁加强板内板2和门槛梁加强板外板11的内壁，分别焊接有多个定位销4，定位销4分别置于该工字型复合梁12两个侧板12-1上的多个定位孔16内，以实现门槛梁加强板内板2、门槛梁加强板外板11与工字型复合梁12之间的定位与固定。
[0014]所述门槛梁加强板内板2和门槛梁加强板外板11上下两个侧耳，分别焊接有定位块3，该定位块3与泡沫铝条柱13相抵，以限制泡沫铝条柱13在工字型复合梁12的型槽内活动。
[0015]所述门槛梁加强板外板11的面板上开设有多个减重孔15、以及增加有多个加强筋14ο
[0016]所述定位销4为锥形定位销，定位孔16为锥形定位孔。
[0017]所述门槛梁框架采用铝合金板件液压成型方式成型。
[0018]本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果:
[0019]本实用新型在门槛梁加强板外板11的轴向上间隔设有多个呈柱状的泡沫铝吸能组件，包括柱形壳体8、置于该柱形壳体8内的泡沫铝芯柱7，所述柱形壳体8的两端分别设有后端盖6和前端盖9，所述后端盖6焊接在门槛梁加强板外板11板面上。在汽车侧碰时，柱形壳体8及其内的泡沫铝芯柱7能首先吸收侧碰时产生的能量，有效降低碰撞时的峰值作用力，有效降低人员伤害程度。
[0020]本实用新型采用工字型复合梁12，并在工字型复合梁12的上下两个型槽内分别设置有泡沫铝条柱13，工字型截面的抗弯抗扭性能最好，结合泡沫铝条柱13具有良好的层合抗弯性能，其抗弯刚度随泡沫铝条柱13厚度增加而呈指数增长，本实用新型充分结合工字型复合梁12以及泡沫铝吸能组件的优势，具有结构简单，高弯曲刚度、高扭转刚度，能在侧碰时，能将碰撞作用力沿车辆纵向均匀传递给整个车身，减少侧碰侵入量与人员伤害，保障车内人员生命安全。工字型复合梁12还兼具良好的吸噪性、散热性，能衰减路面传递过来噪声，吸收车身振动，增强车身散热能力，提升车辆行驶舒适性。
[0021]本实用新型采用铝合金板件以及泡沫铝材料制造，铝合金的密度仅为钢密度的I/3，比强度约为钢的2?3倍，比刚度为钢的7倍;泡沫铝的密度仅约为铝密度的1/10，比刚度也明显高于钢，可实现等强度、等刚度下全铝轻质门槛梁结构的轻量化设计。
[0022]本实用新型门槛梁框架采用铝合金板件液压成型方式成型，相比冲压成型大大提高了零件表面质量及尺寸精度，解决了门槛梁结构板件成型困难、变形回弹的问题。
[0023]本实用新型中根据铝合金板件的型号、板件厚度的不同，选用了不同的焊接方式，能避免气孔、裂纹、变形量大等缺陷的形成，可针对性的实现满足性能的高焊接质量的全铝轻质门槛梁结构。
[0024]本实用新型装配简单，实现了泡沫铝整体结构完整性，充分发挥了泡沫铝结构的性能。
[0025]本实用新型提出了技术手段简便易行，解决和实现了现有汽车门槛梁侧碰吸能特性、高刚度特性以及轻量化特性的问题。
【附图说明】

[0026]图1为本实用新型汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构外观结构示意图。
[0027I图2为图1所示A-A剖面结构示意图。
[0028]图3为本实用新型装配前全局结构的爆炸示意图。
[0029]图4为本实用新型泡沫铝吸能组件结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
[0031 ] 实施例
[0032]如图1至4所示。本实用新型公开了一种汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，包括门槛梁框架、以及包覆在门槛梁框架内的工字型复合梁12;所述工字型复合梁12的上下两个型槽内分别设置有泡沫铝条柱13;泡沫铝条柱13采用线切割成型，并对对应的倒角进行处理，泡沫铝条柱13与型槽之间可通过胶粘进行固定。工字型复合梁12为铝合金材质。
[0033]所述门槛梁框架包括一外板壳组件22和一内板壳组件33，通过外板壳组件22与内板壳组件33对合形成门槛梁框架，门槛梁框架将工字型复合梁12包覆固定在其内；该外板壳组件22和内板壳组件33的壳体分别对应于工字型复合梁12的两个侧板12-1。外板壳组件22和内板壳组件33均为铝合金材质，通过各板件上下翻边焊接而成，具体根据不同铝合金的型号、厚度，可选焊接方式为搅拌摩擦焊(FSW)、钨极氩弧焊(TIG)或熔化极氩弧焊(MIG)。
[0034]所述外板壳组件22包括门槛梁加强板外板11和包覆在其外部的具有一吸能腔ΙΟ-? 的侧围外板 10; 在门槛梁加强板外板 11 的轴向上间隔设有多个呈柱状的泡沫铝吸能组件；泡沫铝吸能组件置于吸能腔10-1内。
[0035]所述泡沫铝吸能组件包括柱形壳体8、置于该柱形壳体8内的泡沫铝芯柱7，所述柱形壳体8的两端分别设有后端盖6和前端盖9，所述后端盖6焊接在门槛梁加强板外板11板面上，为了防止前端盖9与柱形壳体8松动，也可将前端盖9焊接在侧围外板10的吸能腔10-1内壁上。泡沫铝吸能组件在汽车发生侧碰时，能首先吸收侧碰时产生的能量，有效降低碰撞时的峰值作用力。
[0036]所述后端盖6及前端盖9的内缘开分别设有多个定位槽口34;
[0037]在柱形壳体8的两端，即后端盖6与前端盖9分别与柱形壳体8两端的结合处，焊接有与该定位槽口 34位置、形状相应的凸块35。
[0038]所述内板壳组件33包括门槛梁加强板内板2，以及包覆在其外部的门槛梁内板I;该门槛梁加强板内板2、门槛梁内板1、门槛梁加强板外板11和侧围外板10的翻边20、21采用焊接方式连接。
[0039]所述门槛梁加强板内板2和门槛梁加强板外板11的内壁，分别焊接有多个定位销4，定位销4分别置于该工字型复合梁12两个侧板12-1上的多个定位孔16内，以实现门槛梁加强板内板2、门槛梁加强板外板11与工字型复合梁12之间的定位与固定。
[0040]所述门槛梁加强板内板2和门槛梁加强板外板11上下两个侧耳，分别焊接有(垂向)定位块3，该定位块3与泡沫铝条柱13相抵，用以垂向定位工字型复合梁12，并防止垂向小幅振动，进一步防止泡沫铝条柱13在工字型复合梁12的型槽内活动。
[0041]所述门槛梁加强板外板11的面板上开设有多个减重孔15、以及增加有多个加强筋14ο
[0042]所述定位销4为锥形定位销，定位孔16为锥形定位孔。
[0043]所述门槛梁框架采用铝合金板件液压成型方式成型。
[0044]如上所述，便可较好地实现本实用新型。
[0045]本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，其特征在于，包括门槛梁框架、以及包覆在门槛梁框架内的工字型复合梁(12);所述工字型复合梁(12)的上下两个型槽内分别设置有泡沫铝条柱(13); 所述门槛梁框架包括一外板壳组件(22)和一内板壳组件(33)，通过外板壳组件(22)与内板壳组件(33)对合形成门槛梁框架，门槛梁框架将工字型复合梁(12)包覆固定在其内；该外板壳组件(22)和内板壳组件(33)的壳体分别对应于工字型复合梁(12)的两个侧板(12-1)； 所述外板壳组件(22)包括门槛梁加强板外板(11)和包覆在其外部的具有一吸能腔(10-1)的侧围外板(10);在门槛梁加强板外板(11)的轴向上间隔设有多个呈柱状的泡沫铝吸能组件;泡沫铝吸能组件置于吸能腔(10-1)内。2.根据权利要求1所述汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，其特征在于，所述泡沫铝吸能组件包括柱形壳体(8)、置于该柱形壳体(8)内的泡沫铝芯柱(7)，所述柱形壳体(8)的两端分别设有后端盖(6)和前端盖(9)，所述后端盖(6)焊接在门槛梁加强板外板(11)板面上。3.根据权利要求2所述汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，其特征在于，所述后端盖(6)及前端盖(9)的内缘开分别设有多个定位槽口(34); 在柱形壳体(8)的两端，即后端盖(6)与前端盖(9)分别与柱形壳体(8)两端的结合处，焊接有与该定位槽口( 34)位置、形状相应的凸块(35)。4.根据权利要求1或2所述汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，其特征在于，所述内板壳组件(33)包括门槛梁加强板内板(2)，以及包覆在其外部的门槛梁内板(I);该门槛梁加强板内板(2)、门槛梁内板(I)、门槛梁加强板外板(11)和侧围外板(10)的翻边(20、21)采用焊接方式连接。5.根据权利要求4所述汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，其特征在于，所述门槛梁加强板内板(2)和门槛梁加强板外板(11)的内壁，分别焊接有多个定位销(4)，定位销(4)分别置于该工字型复合梁(12)两个侧板(12-1)上的多个定位孔(16)内，以实现门槛梁加强板内板(2)、门槛梁加强板外板(11)与工字型复合梁(12)之间的定位与固定。6.根据权利要求5所述汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，其特征在于，所述门槛梁加强板内板(2)和门槛梁加强板外板(11)上下两个侧耳，分别焊接有定位块(3)，该定位块(3)与泡沫铝条柱(13)相抵，以限制泡沫铝条柱(13)在工字型复合梁(12)的型槽内活动。7.根据权利要求4所述汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，其特征在于，所述门槛梁加强板外板(11)的面板上开设有多个减重孔(15)、以及增加有多个加强筋(14)。8.根据权利要求5所述汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，其特征在于，所述定位销(4)为锥形定位销，定位孔(16)为锥形定位孔。9.根据权利要求4所述汽车侧碰吸能高刚度全铝轻质门槛梁结构，其特征在于，所述门槛梁框架采用铝合金板件液压成型方式成型。
【文档编号】B62D25/20GK205706902SQ201620179252
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月9日
【发明人】陈吉清, 郭威, 兰凤崇
【申请人】华南理工大学