一种驾驶室地板总成及卡车的制作方法

本发明涉及卡车的碰撞安全性能设计技术领域，尤其涉及一种驾驶室地板总成及卡车，该卡车可以是n2类的平头卡车。

背景技术：

当前全球各地法规对卡车驾驶室的乘员保护的要求随着技术的发展也越来越高，重卡的吨位较大，驾驶室空间余量较大，驾驶室可以提供充足的乘员保护，但是轻卡由于吨位较小，驾驶室空间与结构限制，驾驶室普遍未能像重卡一样提供充足的乘员保护。更新发布的gb26512-2020法规进一步提升了7.5吨以上车型驾驶室乘员保护要求，国内市场上现有轻卡驾驶室大多难以满足。

轻卡的驾驶室地板主要由前后地板横梁与左右地板纵梁组成“ⅱ”形框架结构。为提升驾驶室乘员保护性能以满足以上要求，现有的轻卡驾驶室碰撞安全性能优化技术主要为参照中卡和重卡驾驶室框架进行增强，主要通过在轻卡驾驶室后围增加框架、在地板横向(即车辆的y向)增加用于传递冲击力的加强件，目的在于将冲击力更顺利地从驾驶室传递至车架，以减少驾驶室在撞击后的变形。

但是以上方案都无法解决当前轻型商用车在面对乘员保护法规要求时，无法平台化拓展小吨位车型驾驶室至中高吨位车型驾驶室的问题：例如因为防撞性能要求提升，在7.5吨以下的车型驾驶室无法满足7.5吨以上车型的法规要求(或者满足旧法规的车型驾驶室无法满足新法规要求)。这种问题导致需要重新开发设计驾驶室，重新投入制造模具，成本巨大，然而若在原有车身基础上改进，被动安全性能提升效果不明显，而产品重量与成本明显增加。并且，以上方案的思路都是堆叠框架或加强件，既增加成本也不符合轻量化设计思路。

技术实现要素：

本申请的发明人发现，当前市场上轻卡驾驶室的乘员保护能力弱主要是由于驾驶室下车身(如地板)强度偏低，在碰撞后在腿部附近变形量大，无法有效保护乘员安全。驾驶室下车身强度偏低的一个重要原因是地板前横梁与门槛偏弱，在碰撞时地板前横梁两端向后弯折且门槛不能有效支撑，从而带动与其两端相连的a柱向后移动，进而带动安装在a柱上的仪表板管梁向后移动，进而带动安装在仪表板管梁上的转向管柱向后移动，造成碰撞后侵入驾驶员腿部和腹部的安全风险。

本申请的一个目的是要解决现有技术中的驾驶室结构无法或没有明显改善乘员腹部和腿部在碰撞后纵向方向(即车辆的x向)上的生存空间的技术问题。

本申请的一个进一步的目的在于适用不同吨位的系列车型平台化开发需求，应对不同级别的碰撞安全法规标准，提升车型的平台化水平，为企业节省开发成本，提升经济效益潜力。

特别地，本发明提供了一种驾驶室地板总成，包括：

前地板；

地板前横梁，连接在所述前地板的前端且沿车辆的横向方向延伸；

前横梁加强板，其一侧连接于所述地板前横梁的前侧，另一侧连接于所述地板前横梁的后端或者连接于所述前地板，所述前横梁加强板沿所述横向方向延伸，且所述前横梁加强板与所述地板前横梁之间形成第一腔体。

可选地，所述驾驶室地板总成还包括：

地板纵梁，沿垂直于所述横向方向的纵向方向延伸；

所述地板纵梁、所述前横梁加强板和所述前地板之间形成前后贯通的第二腔体。

可选地，支撑板，设置在所述第二腔体内，所述支撑板具有第一端部和第二端部，所述支撑板的所述第一端部连接于所述地板纵梁的前端，所述支撑板的所述第二端部朝向所述前横梁加强板延伸至靠近所述前横梁加强板的位置后向后弯折；

可选地，所述支撑板的所述第二端部与所述前横梁加强板之间存在间隙。

可选地，所述驾驶室地板总成还包括：

前端连接板，其两端分别连接于所述地板前横梁和所述地板纵梁。

可选地，所述地板前横梁由顺次连接的第一横梁部、第二横梁部和第三横梁部组成，所述第一横梁部、所述第二横梁部和所述第三横梁部均沿所述横向方向延伸，所述第一横梁部从所述第二横梁部的前端向上或斜向上延伸，所述第三横梁部从所述第二横梁部的后端向下或斜向下方延伸；

所述前横梁加强板由相互连接的第一加强部和第二加强部组成，所述第一加强部和所述第二加强部均沿所述横向方向延伸，所述第一加强部大致平行于所述第二横梁部，且所述第一加强部的后端连接于所述第三横梁部或所述前地板，所述第二加强部从所述第一加强部的前端向上或斜向上延伸直至连接在所述第一横梁部处。

可选地，所述第二加强部与所述第一加强部之间的夹角为范围在80°-120°之间的任一值。

特别地，本发明还提供了一种卡车，包括如前述的驾驶室地板总成。

可选地，所述卡车还包括驾驶室侧围总成，所述驾驶室侧围总成包括：

侧围外板，沿纵向方向布置；

沿所述纵向方向布置的门槛后段内板，设置在所述侧围外板的内侧，且与所述侧围外板之间形成第三腔体。

可选地，所述门槛后段内板的前端连接于所述驾驶室地板总成的门槛内板，后端连接于所述驾驶室地板总成的b柱下内板；

可选地，所述侧围外板的位于所述门槛后段内板的位置由外向内的横截面包括顺次连接的第一外围部、第二外围部和第三外围部，所述门槛后段内板包括第一内板部和第二内板部；

可选地，所述第一外围部、所述第二外围部和所述第三外围部形成阶梯状，所述第一外围部用于与所述驾驶室地板总成的前地板和所述门槛后段内板的第二内板部均连接，所述第三外围部与所述第二内板部连接；

可选地，所述门槛外围板由外向内的横截面还包括顺次连接的第四外围部和第五外围部，所述第一外围部、所述第二外围部、所述第三外围部、所述第四外围部和所述第五外围部形成阶梯状，所述第一外围部用于与所述驾驶室地板总成的前地板和所述门槛后段内板的第二内板部均连接，所述第五外围部与所述第二内板部连接；

可选地，所述第一内板部大致平行于所述第二外围部，所述第二内板部与所述第一内板部之间的夹角为范围在80°-120°之间的任一值。

可选地，所述驾驶室地板总成还包括a柱下内板；

所述a柱下内板、所述门槛内板、所述门槛后段内板和所述b柱下内板作为一个整体与所述侧围外板之间形成一个贯通的腔体。

根据本发明的方案，通过重新设计前横梁加强板的结构，在前横梁加强板与地板前横梁之间形成第一腔体，从而提升驾驶室地板总成的抗弯和碰撞吸能效果，进而在车辆发生正面碰撞后避免驾驶室地板总成在车辆的纵向方向上发生较大溃缩，保证了驾驶员膝部与仪表板/转向管柱之间在车辆的纵向方向上的距离不会发生较大改变，避免挤压驾驶员的腿部和腹部。

进一步地，通过设计支撑板的结构以及位置，在碰撞发生前或车辆在平坦的道路上行驶时，支撑板是不与前横梁加强板连接的，只有在碰撞发生后或车辆在颠簸道路上行驶时，支撑板可以用来支撑前横梁加强板，并且，通过增设该支撑板可以进一步限定出第二腔体，从而具有抗弯以及抗溃缩能力，进一步提升了驾驶室地板总成的抗弯、碰撞吸能效果以及抗疲劳性。此外，通过增设前端连接板，可以将地板前横梁和地板纵梁连接在一起，如此可以进一步增加驾驶室地板总成的抗弯以及抗疲劳性。因此，通过增加支撑板和前端连接板，可以显著提高抗疲劳性能，避免前横梁加强板、地板前横梁、地板纵梁以及支撑板之间发生开裂。

根据本发明的方案，通过在侧围外板的内侧增加纵向布置的门槛后段内板，并使该门槛后段内板与侧围外板之间形成第三腔体，从而提高车辆驾驶室门槛处的碰撞安全性能，避免门槛在碰撞过程中发生明显溃缩或弯折的现象。

进一步地，该驾驶室侧围总成中，a柱下内板、门槛内板、门槛后段内板和b柱下内板作为一个整体与所述侧围外板之间形成一个贯通的腔体，由此进一步提高门槛处的碰撞安全性能。

此外，本申请中的驾驶室地板总成以及卡车可以实现在不增加重量和零件的目标下显著提升轻卡驾驶室应对正面碰撞的安全性能。并且，仅通过增加门槛后段内板，将轮眉处与原有的侧围外板、门槛内板、b柱下内板焊接成一个完整的腔体结构，使得驾驶室地板总成的前地板的纵向传力路径由原有的左右两个纵梁的两条传力路径增加至左右两个纵梁和左右两个边梁(由a柱下内板、门槛内板、门槛后段内板和b柱下内板组成的一个整体作为边梁)的四条传力路径。而且在门槛处增加的左右两个边梁的两条传力路径为传统碰撞中变型较大、应力较集中区域。增加后整个下车身的变形由原来“在门槛处变形大，中间纵梁变形小”的模式转变为均匀变型。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1示出了现有技术的驾驶室地板总成的横截面示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的驾驶室地板总成的部分结构示意性立体图；

图3示出了根据本发明一个实施例的驾驶室地板总成的横截面示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的卡车的驾驶室侧围总成的部分结构的示意性结构图；

图5示出了沿图4中a-a剖切线截取的示意性截面图，图中省略了侧围外板；

图6示出了沿图4中b-b剖切线截取的示意性截面图；

图7示出了沿图4中c-c剖切线截取的示意性截面图；

图8示出了利用现有技术的卡车按照gb26512-2020中a柱撞击试验模拟的碰撞后局部的示意性模拟图；

图9示出了利用现有技术的卡车按照gb26512-2020中正面撞击试验模拟的碰撞后局部的示意性模拟图；

图10示出了利用本发明一个实施例的驾驶室地板总成和/或驾驶室侧围总成的方案的卡车按照gb26512-2020中a柱撞击试验模拟的碰撞后局部的示意性模拟图；

图11示出了利用本发明一个实施例的驾驶室地板总成和/或驾驶室侧围总成的方案的卡车按照gb26512-2020中正面撞击试验模拟的碰撞后局部的示意性模拟图；

图中：1-地板前横梁，110-第一横梁部，120-第二横梁部，130-第三横梁部，2-前横梁加强板，21-第一加强部，22-第二加强部，3-前地板，4-第一腔体，5-地板纵梁，6-支撑板，61-第一端部，62-第二端部，7-第二腔体，8-前端连接板，9-侧围外板，91-第一外围部，92-第二外围部，93-第三外围部，94-第四外围部，95-第五外围部，10-门槛后段内板10，101-第一内板部，102-第二内板部，11-门槛内板，12-b柱下内板，13-第三腔体，14-a柱，15-b柱，16-a柱下内板。

具体实施方式

现有技术中，通常为了增加卡车的驾驶室地板总成的碰撞安全性以及结构强度，通常是在相关件上堆叠加强件，例如在紧贴地板前横梁的位置处增加至少一个加强件，当增加多个加强件时，多个加强件也是相互堆叠在一起，如图1所示，现有技术中，前横梁加强板2是紧贴在地板前横梁1上的，两者之间并未形成有腔体结构，也就是说，前横梁加强板2是堆叠在地板前横梁1上的。然而，如此既增加成本也不符合轻量化设计思路。

图2示出了根据本发明一个实施例的驾驶室地板总成的部分结构示意性立体图。图3示出了根据本发明一个实施例的驾驶室地板总成的横截面示意图。如图2和图3所示，该驾驶室地板总成包括前地板3、地板前横梁1和前横梁加强板2。该地板前横梁1连接在所述前地板3的前端且沿车辆的横向方向延伸。该前横梁加强板2的一侧连接于所述地板前横梁1的前侧，另一侧连接于所述地板前横梁1的后端或者连接于所述前地板3，所述前横梁加强板2沿所述横向方向延伸，且所述前横梁加强板2与所述地板前横梁1之间形成第一腔体4。

根据本发明实施例的方案，通过重新设计前横梁加强板2的结构，在前横梁加强板2与地板前横梁1之间形成第一腔体4，从而提升驾驶室地板总成的抗弯和碰撞吸能效果，进而在车辆发生正面碰撞后避免驾驶室地板总成在车辆的纵向方向上发生较大溃缩，保证了驾驶员膝部与仪表板/转向管柱之间在车辆的纵向方向上的距离不会发生较大改变，避免挤压驾驶员的腿部和腹部。因此，本发明实施例可以在不改变原有卡车车身整体结构、不增加零件的基础上，提升卡车驾驶室应对正面碰撞的安全性能，实现驾驶室地板结构在碰撞中整体变型模式的优化，在实现被动安全性能提升的同时实现轻量化。

在一个具体的实施例中，如图2和图3所示，该驾驶室地板总成还包括地板纵梁5，地板纵梁5沿垂直于横向方向的纵向方向延伸。该地板纵梁5、前横梁加强板2和前地板3之间形成前后贯通的第二腔体7。该驾驶室地板总成还包括支撑板6，该支撑板6具有第一端部61和第二端部62，该支撑板6的第一端部61连接于地板纵梁5的前端，该支撑板6的第二端部62朝向前横梁加强板2延伸至靠近前横梁加强板2的位置后向后弯折。该支撑板6的所述第二端部62与所述前横梁加强板2之间存在间隙。该支撑板6的形状为倒l型，沿构造成片状，且沿横向延伸，该支撑板6沿横向延伸的长度远远小于前横梁加强板2沿横向延伸的长度，相当于设置在地板前横梁1和地板纵梁5之间的角落中。该实施例中，相比于现有技术，增加了支撑板6，该支撑板6是较小的一个件，主要是在碰撞发生时或者车辆发生较大颠簸时起着支撑前横梁加强板2的作用，同时还可以进一步限定出第二腔体7，从而具有抗弯以及抗溃缩能力，进一步提升了驾驶室地板总成的抗弯、碰撞吸能效果以及抗疲劳性。

该驾驶室地板总成还包括前端连接板8，该前端连接板8的两端分别连接于地板前横梁1和地板纵梁5。该前端连接板8用来将地板前横梁1和地板纵梁5连接在一起，如此可以进一步增加驾驶室地板总成的抗弯以及抗疲劳性。因此，通过增加支撑板6和前端连接板8，可以显著提高抗疲劳性能，避免前横梁加强板2、地板前横梁1、地板纵梁5以及支撑板6之间发生开裂。

参见图2和图3，在一个具体的实施例中，该地板前横梁1由顺次连接的第一横梁部110、第二横梁部120和第三横梁部130组成，第一横梁部110、第二横梁部120和第三横梁部130均沿横向方向延伸，第一横梁部110从第二横梁部120的前端向上或斜向上延伸，第三横梁部130从第二横梁部120的后端向下或斜向下方延伸。前横梁加强板2由相互连接的第一加强部21和第二加强部22组成，第一加强部21和第二加强部22均沿横向方向延伸，第一加强部21大致平行于第二横梁部120，且第一加强部21的后端连接于第三横梁部130或前地板3，第二加强部22从第一加强部21的前端向上或斜向上延伸直至连接在第一横梁部110处。该第二加强部22与第一加强部21之间的夹角为范围在80°-120°之间的任一值，例如可以为80°、90°、100°、110°或120°。该地板前横梁1和前横梁加强板2之间形成的第一腔体4大致为平行四边形，也可以为四边形或长方形，该第一腔体4的形状可以根据需要进行设定，其中，地板前横梁1通常为车辆自带的地板前横梁1的形状，不需要改变该地板前横梁1的形状，仅需设计前横梁加强板2的形状来形成不同形状的第一腔体4，但是不管第一腔体4为何种形状，其必须满足最终形成的结构强度较强，且具有强的抗弯和抗溃缩能力。

图4示出了根据本发明一个实施例的卡车的驾驶室侧围总成的部分结构的示意性结构图。图5示出了沿图4中a-a剖切线截取的示意性截面图。该卡车包括如前述的驾驶室地板总成。如图4和图5所示，该卡车还包括驾驶室侧围总成。该驾驶室侧围总成包括侧围外板9和门槛后段内板10。该侧围外板9和门槛后段内板10均沿纵向方向布置。该门槛后段内板10设置在门槛外围板91的内侧，且与侧围外板9之间形成第三腔体13。

根据本发明实施例的方案，该侧围外板9为车辆原有结构，无需改变该结构形状，仅需在侧围外板9的内侧增加纵向布置的门槛后段内板10，并使该门槛后段内板10与侧围外板9之间形成第三腔体13，从而可以提高车辆驾驶室门槛处的碰撞安全性能，避免门槛在碰撞过程中发生明显溃缩或弯折的现象。该门槛后段内板10易于切换，方便不同吨位车型平台化拓展以应对不同的碰撞安全性能级别要求。

该门槛后段内板10的前端连接于驾驶室地板总成的门槛内板11，后端连接于驾驶室地板总成的b柱下内板12。在一个实施例中，侧围外板9的位于门槛后段内板10的位置由外向内的横截面包括顺次连接的第一外围部91、第二外围部92和第三外围部93，所述门槛后段内板10包括第一内板部101和第二内板部102。所述第一外围部91、所述第二外围部92和所述第三外围部93形成阶梯状，所述第一外围部91用于与驾驶室地板总成的前地板3和门槛后段内板10的第二内板部102均连接，第三外围部93与第二内板部102连接该第一内板部101大致平行于第二外围部92，该第二内板部102与第一内板部101之间的夹角为范围在80°-120°之间的任一值，例如可以为80°、90°、100°、110°或120°。

在另一个实施例中，该侧围外板9的结构与上一实施例不同，该侧围外板9除包含第一外围部91、第二外围部92和第三外围部93外，还包括顺次连接的第四外围部94和第五外围部95。该第一外围部91、第二外围部92、第三外围部93、第四外围部94和第五外围部95形成阶梯状，该第一外围部91用于与驾驶室地板总成的前地板3和门槛后段内板10的第二内板部102均连接，第五外围部95与第二内板部102连接。该第一内板部101大致平行于第二外围部92，该第二内板部102与第一内板部101之间的夹角为范围在80°-120°之间的任一值，例如可以为80°、90°、100°、110°或120°。

在一个具体的实施例中，该驾驶室地板总成还包括a柱下内板，如图6和图7所示，该a柱下内板16、门槛内板11、门槛后段内板10和b柱下内板12作为一个整体与侧围外板9之间形成一个贯通的腔体，由此进一步提高门槛处的碰撞安全性能。

本发明实施例中，第一腔体4、第二腔体7和第三腔体13的腔体均较大，较大的腔体增加了受力面积，为碰撞提供了更大的变形与吸能空间。

本申请中的驾驶室地板总成以及卡车可以实现在不增加重量和零件的目标下显著提升轻卡驾驶室应对正面碰撞的安全性能。并且，在驾驶室侧围总成中，仅通过增加门槛后段内板10，将轮眉处与原有的侧围外板9、门槛内板、b柱下内板12焊接成一个完整的腔体结构，使得驾驶室地板总成的前地板3的纵向传力路径由原有的两条增加至四条。而且在门槛处增加的两条传力路径为传统碰撞中变型较大、应力较集中区域。增加后整个下车身的变形由原来“在门槛处变形大，中间纵梁变形小”的模式转变为均匀变型。同时，本发明方案也可以实现不同吨位车型系列的平台化拓展，改善乘员保护性能，为企业节约开发与生产成本。并且，本发明实施例的方案还可提升驾驶室刚度与模态，提升驾驶室nvh性能。

为了验证应用了本申请的驾驶室地板总成和/或驾驶室侧围总成的方案具有优异的碰撞安全性能，发明人通过计算机仿真验证模拟出使用本发明技术和使用现有技术碰撞前后的驾驶室变形情况图。如图8和图9所示，使用现有技术中的方案，碰撞后门槛处由于没有有效支撑或联通传力路径，地板前横梁的弯折导致多处的应力集中于门槛弯折处。一方面无法有效支撑保证前地板在纵向方向上的溃缩，驾驶员膝部与仪表板或转向管柱之间纵向方向上的距离无法保证；另一方面无法抵抗地板门槛处在竖向方向(即车辆的z向)上的弯折隆起，在此情况下，地板、地板上的座椅、座椅上的驾驶员会被一并顶起，相对前方倾倒的方向盘管柱与方向盘之间的距离会被进一步压缩，导致方向盘存在挤压驾驶员腿部风险。

如图10和图11所示，使用如前述的驾驶室地板总成和/或驾驶室侧围总成的方案，碰撞后驾驶室的变形得到明显改善。

以下表1为应用现有技术方案和应用本申请前述方案的性能比较图表。

由表1可知，应用了前述的驾驶室地板总成和/或驾驶室侧围总成的方案，通过cae计算改善效果明显：刚度最高提升26％，碰撞后生存空间提升36mm，模态少量提升，同时实现轻量化5.7kg。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明常用理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。