一种变厚度汽车后地板下横梁总成结构的制作方法

本实用新型属于汽车设计技术领域，特别涉及一种变厚度汽车后地板下横梁总成结构。

背景技术：

汽车后地板下横梁是焊装在汽车后地板前部的一个小总成结构，是对汽车后地板总成的加强，可以提升白车身扭转刚度，同时也在汽车侧面碰撞过程中，抵抗侧面变形，减少侧面侵入量。

目前汽车后地板下横梁通常采用不变厚度的板料进行冷冲压加工制成，由于采用整体不变厚度的板料加工成的结构不能较好满足后地板的性能要求，一般采用两种手段对其进行加强。

一种是对后地板下横梁零件的整体厚度进行增加，来提升后地板总成的刚度和强度，由此会导致汽车车身整体质量的增加，无法满足目前汽车厂商对汽车轻量化越来越严格的要求。

另一种是在两端设置有加强板，或是通过在两端采用厚度较大的连接板进行加强，这种形式的后地板下横梁虽然能较好地加强后地板总成刚度和强度，但结构较为复杂，零件数量需要增加，附加模具、冲压及焊接成本较高。

以上形式的结构在力学上并没有达到结构设计和材料利用的最优，无法实现结构简化以及材料合理利用，而通过本方案中的变厚度后地板下横梁结构，通过采用变厚度分布结构，达到结构最佳轻量化效果。

中国专利公告号203766902U公开的一种车辆后地板下横梁，通过在车辆后地板下横梁中形成腔体，并在车辆后地板下横梁中设置加强板，在不增加车辆后地板下横梁质量的前提下，有效提高了车辆下横梁强度和刚度，改善车辆的侧碰性能。

以上已公开的汽车后地板下横梁结构中是采用多个等厚度结构焊接在一起，加强件数量多，工艺复杂，附加的加工成本较高。

根据专利检索，目前尚未发现采用连续变厚度材料制作后地板下横梁总成的相关专利报道。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计一种变厚度后地板下横梁总成结构，通过对后地板下横梁及其加强板的两端接头位置进行局部厚度增加，提升汽车后地板总成结构的刚强度，并实现轻量化设计。通过借助柔性轧制技术制成的连续变厚度板材制作汽车后地板下横梁及其加强件，由此后地板下横梁总成结构在车身横向上不同位置具备不同的厚度分布，可以很好地满足汽车侧面碰撞的要求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种变厚度后地板下横梁总成结构，包括后地板下横梁、后地板下横梁加强板，组成一个腔体结构；后地板下横梁及其加强板的两端分别于汽车门槛梁相连接；其中，所述后地板下横梁和后地板下横梁加强板采用从中间到两端依次变化的连续变厚度钢板，其中，所述后地板下横梁为金属薄壁结构，依次包括后地板下横梁左段、后地板下横梁左过渡段、后地板下横梁中段、后地板下横梁右过渡段、后地板下横梁右段；其中，后地板下横梁左、右段、中段的厚度为等厚度，后地板下横梁左、右段的厚度较后地板下横梁中段的厚度大；左、右过渡段的厚度为连续变厚度；所述后地板下横梁加强板为金属薄壁结构，依次包括后地板下横梁加强板左段、后地板下横梁加强板左过渡段、后地板下横梁加强板中段、后地板下横梁加强板右过渡段、后地板下横梁加强板右段；其中，后地板下横梁加强板左段、右段、中段的厚度为等厚度，后地板下横梁加强板左段、右段的厚度较后地板下横梁加强板中段的厚度大；左、右过渡段的厚度为连续变厚度。

优选的，所述后地板下横梁总成结构形成的腔体中部位置的腔体高度为80-100mm，两端的腔体高度逐渐增加，其高度为100-140mm，腔体的宽度为30-50mm。

优选的，所述后地板下横梁左、右段的厚度为1.5-3.0mm；后地板下横梁中段的厚度为0.8-1.5mm；所述后地板下横梁加强板左、右段的厚度为1.5-3.0mm；后地板下横梁加强板中段的厚度为0.8-1.5mm。

优选的，所述后地板下横梁及其加强板的左、右过渡段的厚度变化梯度处于1:50～1:200之间，即厚度每变化1mm，左、右过渡段长度为50mm～200mm。

优选的，所述后地板下横梁及其加强板通过点焊连接，后地板下横梁及其加强板和门槛梁通过点焊或二保焊连接。

后地板下横梁总成的抗弯曲扭转的能力与总成截面形状及厚度相关，其截面面积及厚度越大，结构抗弯曲扭转的能力越强，因此，本实用新型变厚度汽车后地板下横梁总成除了通过结构腔体提升截面面积之外，还通过局部增加两端与门槛梁连接部位的厚度，进一步提高了总成抗弯曲能力，同时也有利于侧面碰撞安全性的提升。

本实用新型后地板下横梁和后地板下横梁加强板采用从中间到两端依次变化的连续变厚度钢板。

本实用新型后地板下横梁结构从截面上看，其形成的截面腔体高度要小于后地板下横梁的高度，在后地板下横梁中部位置腔体高度为80-100mm，两端的腔体高度逐渐增加，其高度为100-140mm，从而有效提高后地板下横梁结构在两侧的强度和刚性；为保证腔体有足够的刚性，截面腔体的宽度为30-50mm。

后地板下横梁和后地板下横梁加强板可设计成三个等厚度段和两个连续厚度过渡段的结构形式，即两端采用较大厚度的等厚度段，中间采用较小厚度的等厚度段，三者之间有两个厚度连续变化的过渡段。

由此，后地板下横梁和后地板下横梁加强板在不同区域就可以根据厚度不同设计实现后地板下横梁结构从两端到中间在抗弯曲强度上从强到弱的变化。

为了实现本设计的变厚度结构，本实用新型通过柔性轧制工艺方法来是实现，即采用一个等厚度的卷料，通过柔性轧制生产获得沿着轧制方向有不同板厚的连续变厚度卷料，通过落料得到具有设计的不同厚度区域的金属板料，之后通过热冲压或冷冲压等工艺，分别获得具有不同厚度区域的金属件。

本实用新型的有益效果：

本实用新型后地板下横梁结构的薄壁厚度从中间到两端逐渐增厚，符合汽车车身刚度强度对后地板下横梁总成的要求，提升扭转弯曲刚度，同时由有利于侧面碰撞安全性的提高。采用本实用新型的前地板下横梁结构，通过运用变厚度板料设计，在提升性能的同时，可以有效减少结构件数量，实现材料的最大利用，达到结构轻量化的效果，减少零件在加工、焊接等方面的综合成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的剖视图。

图3为本实用新型实施例后地板下横梁的结构示意图。

图4为本实用新型实施例后地板下横梁加强板的结构示意图。

图5为本实用新型实施例用板料厚度过渡区域的结构示意图。

具体实施方式

参见图1～图5，本实用新型的一种变厚度后地板下横梁总成结构，包括后地板下横梁1、后地板下横梁加强板2，组成一个腔体结构；后地板下横梁1及其加强板2的两端分别于汽车门槛梁相连接；所述后地板下横梁和后地板下横梁加强板采用从中间到两端依次变化的连续变厚度钢板，其中，

所述后地板下横梁1为金属薄壁结构，依次包括后地板下横梁左段11、后地板下横梁左过渡段12、后地板下横梁中段13、后地板下横梁右过渡段14、后地板下横梁右段15；其中，后地板下横梁左、右段11、15、中段13的厚度为等厚度，后地板下横梁左、右段11、15的厚度较后地板下横梁中段13的厚度大；左、右过渡段12、14的厚度为连续变厚度；

所述后地板下横梁加强板2为金属薄壁结构，依次包括后地板下横梁加强板左段21、后地板下横梁加强板左过渡段22、后地板下横梁加强板中段23、后地板下横梁加强板右过渡段24、后地板下横梁加强板右段25；其中，后地板下横梁加强板左段、右段21、25、中段23的厚度为等厚度，后地板下横梁加强板左段、右段21、25的厚度较后地板下横梁加强板中段23的厚度大；左、右过渡段22、24的厚度为连续变厚度。

优选的，所述后地板下横梁总成结构形成的腔体中部位置的腔体高度为80-100mm，两端的腔体高度逐渐增加，其高度为100-140mm，腔体的宽度为30-50mm。

优选的，所述后地板下横梁左、右段的厚度为1.5-3.0mm；后地板下横梁中段的厚度为0.8-1.5mm；所述后地板下横梁加强板左、右段的厚度为1.5-3.0mm；后地板下横梁加强板中段的厚度为0.8-1.5mm。

优选的，所述后地板下横梁及其加强板的左、右过渡段的厚度变化梯度处于1:50～1:200之间，即厚度每变化1mm，左、右过渡段长度分别为50mm～200mm。

优选的，所述后地板下横梁及其加强板通过点焊连接，后地板下横梁及其加强板和门槛梁通过点焊或二保焊连接。

图2所示为本实用新型实例后地板下横梁结构的中部剖面示意图。图中可见，由后地板下横梁1和后地板下横梁加强板2组成的腔体结构，可以有效提升前纵梁后端结构的抗弯曲特性。

后地板下横梁结构从截面上看，其形成的截面腔体高度要小于后地板下横梁的高度，在后地板下横梁中部位置腔体高度为80-100mm，两端的腔体高度逐渐增加，其高度为100-140mm，从而有效提高后地板下横梁结构在两侧的强度和刚性；为保证腔体有足够的刚性，截面腔体的宽度为30-50mm。

本实用新型采用连续变厚度金属板材，用于制作一种汽车后地板下横梁及其加强板，所制成的后地板下横梁及其加强板在车身横向设计有不同的厚度，该方案通过对两端与车身门槛接头相连位置进行局部增厚，达到部件总成减重并减少结构加强件数量的目的，很好克服传统结构加强方案的不足，在实现轻量化设计的同时，可以提升汽车扭转刚度和侧面碰撞安全性，满足汽车技术发展要求。

为了实现本设计的变厚度结构，本实用新型通过柔性轧制工艺方法来是实现，即采用一个等厚度的卷料，通过柔性轧制生产获得沿着轧制方向有不同板厚的连续变厚度卷料，通过落料得到具有设计的不同厚度区域的金属板料，之后通过热冲压或冷冲压等工艺，分别获得具有不同厚度区域的金属件。板料的纵向剖切面的厚度示意图如图5所示。

汽车安全与轻量化成为汽车发展的重要趋势。变厚度后地板前横梁结构是在后地板前横梁的不同部位设计有不同厚度，并采用经过柔性轧制的连续变厚度板料制作而成。本实用新型变厚度结构不仅能很好地满足车身对扭转弯曲刚度的要求，也能最大程度上减少材料使用，能在保证安全性的前提下，实现轻量化设计。

本实用新型采用变厚板结合汽车设计要求来实现变厚度零件设计及制作的方法，还可以继续用于其他汽车关键结构件的设计中，如汽车座椅横梁、A柱等。