專利名稱：輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)和梁相交連接框架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車車身結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)和梁相交連接框架。
背景技術(shù)：
隨著地球石油資源的日益匱乏，燃油價格節(jié)節(jié)攀升，汽車數(shù)量仍然持續(xù)增加，長此以往，不可避免地將迎來一場汽車能源危機(jī)；而且汽車尾氣的排放，對地球環(huán)境污染較為嚴(yán)重。因此以新能源汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車勢在必行，其中電動汽車以車載電源為動力，對環(huán)境影響相對較小，前景被廣泛看好。無論是傳統(tǒng)汽車還是新能源汽車，車身的輕量化是必要的，汽車車身的輕量化也成為汽車領(lǐng)域主要的研究方向。在確保汽車安全性的前提下，盡可能地將車輛的整車質(zhì)量降低，可以提高其動力性，同時也可以減少燃料消耗和降低排氣污染。有實(shí)驗(yàn)證明，如果將汽車的整車質(zhì)量降低10%，那么燃油效率即可提升6 8%，如果整車質(zhì)量每降低100kg，百公里油耗可降低O. 3 O. 6L，汽車重量降低I %，油耗可降低O. 7%。特別地，當(dāng)前電動汽車相對傳統(tǒng)燃油汽車來說，其動力性相對較弱，因此輕量化車身對于電動汽車顯得尤為重要?，F(xiàn)有的輕量化車身一般采用輕質(zhì)型材制成，例如鋁合金、鎂合金、碳纖維框架、塑料等。為了減輕車身重量，輕量化車身的型材為中空結(jié)構(gòu)，這樣使得輕質(zhì)型材本身彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度不高，而且由于應(yīng)力集中的影響容易在其彎折部產(chǎn)生裂紋甚至破裂，導(dǎo)致車身結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固，安全性得不到保障，如果需要承載較大重量或當(dāng)車輛以中高速行駛時，一但發(fā)生碰撞，車身容易產(chǎn)生擠壓變形，從而對駕乘人員造成危害。目前，汽車車身輕量化偏重于對輕質(zhì)材料的研發(fā)，忽略了對車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。如專利號為201020161490. O的中國專利，公開了 “一種輕量化客車車身結(jié)構(gòu)及其型材”，其中包括底盤、四圍骨架和頂供骨架，車身結(jié)構(gòu)由鋁合金型材鉚接而成，四圍骨架是由立柱與縱梁組成的格柵式骨架，立柱的截面形狀為空心矩形。從該專利公開文獻(xiàn)可以看出，輕質(zhì)材料用于汽車車身可使汽車重量減輕，能降低油耗，節(jié)約生產(chǎn)成本和減少廢氣排放，但是該客車車身結(jié)構(gòu)全部采用鉚接形式固定，其連接強(qiáng)度和韌度不高，而且發(fā)生碰撞時吸能特性不好，安全性較低；而且由于立柱為鋁合金輕質(zhì)型材，其截面形狀為空心矩形，這樣可以進(jìn)一步減輕重量，可是在立柱的彎折部應(yīng)力集中影響較大，容易在其彎折部產(chǎn)生裂紋甚至破裂。發(fā)明人曾設(shè)想在把木工領(lǐng)域的榫接結(jié)構(gòu)應(yīng)用到輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)中，但車身輕量化要求采用輕、薄且空心的型材，抗扭曲強(qiáng)度不高，如果簡單地套用榫接結(jié)構(gòu)則難以保證連接強(qiáng)度，結(jié)果往往是導(dǎo)致邊框變形、破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本申請旨在解決輕量化車身中兩梁相交連接強(qiáng)度不高，連接結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固的技術(shù)問題。
為此給出輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，包括兩條相交的梁，這兩條梁均為型材且具有外邊，這兩條梁為一母梁一公梁，相交處形成如下所述的榫節(jié)實(shí)現(xiàn)連接公梁自身有一對外邊形成榫頭被夾面，母梁在自身外邊的內(nèi)側(cè)設(shè)有一對夾持筋，這對夾持筋的間距等于榫頭被夾寬度，母梁還開有與公梁配合的插口，公梁從插口處插入到所述的一對夾持筋之間，插入后夾持筋面夾持禪頭被夾面。因?yàn)槟噶涸O(shè)有一對夾持筋，夾持筋的間距等于榫頭被夾寬度，使榫頭被夾面同夾持筋面接觸，從而讓母梁同公梁形成榫接，無需附加其它輔助零件即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的連接。本技術(shù)方案的關(guān)鍵是，母梁并不是用自身外邊進(jìn)行夾持，而是在自身外邊的內(nèi)側(cè)設(shè)置一對夾持筋來夾持，該夾持筋同時起到了加強(qiáng)筋的作用，就不會導(dǎo)致外邊變形，從而在連接中保證了母梁的強(qiáng)度。可見，車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計較好地協(xié)調(diào)車身輕量化與安全性之間的矛盾。為此還給出輕量化車身中的梁相交連接框架，包括一對母梁和一對公梁，每條公梁與這一對母梁分別相交形成四邊形框架，各個相交處均形成上面所給出的榫結(jié)實(shí)現(xiàn)連接，其優(yōu)點(diǎn)是形成了一個穩(wěn)固的四邊形框架結(jié)構(gòu)。需要說明的是，專利文獻(xiàn)CN2575413Y記載的梁相交連接結(jié)構(gòu)中，其“直桿型材I”相當(dāng)于本申請中的母梁，其“橫桿型材2”相當(dāng)于本申請中的公梁，其母梁在自身左、右外邊的內(nèi)側(cè)設(shè)有一對加強(qiáng)筋，但這對加強(qiáng)筋的間距小于公梁的相應(yīng)寬度，可見這對加強(qiáng)筋并不能同公梁面接觸，也沒有起到夾持公梁的作用。因?yàn)槟噶鹤鳛樾筒模渫膺吪c加強(qiáng)筋之間是空心的，所以公梁僅同母梁的前側(cè)外邊線接觸(型材厚度視為O)，并沒有同母梁中的任一部位面接觸。為了實(shí)現(xiàn)固緊，其需開設(shè)寬度等于公梁相應(yīng)寬度的“榫口 3”(那么“榫口 3”的寬度就大于加強(qiáng)筋的間距)，再設(shè)置“緊定座5”和“緊定蓋6”進(jìn)行固定，即必須附加其它輔助零件才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的連接，這就違反了榫接的宗旨，故其雖稱為“榫”，但實(shí)際上不是榫，只是普通的插接。


圖1是輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)示意圖，其中的公梁未插入母梁。圖2是圖1公梁插入母梁后的示意圖。圖3是輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)局部切除圖。圖6是圖5中的交叉加強(qiáng)條的放大圖。圖7是輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)局部切除圖。圖8是圖7中的榫面加強(qiáng)條和楔形銷配合的放大圖。圖9是輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)局部切除圖。圖10是圖9中的榫面加強(qiáng)條和楔形銷配合的放大圖。圖11是輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是圖11中的角加強(qiáng)件的放大圖。圖13是輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖14是輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖15是輕量化車身中的梁相交連接框架示意圖。
圖16是圖15中的墊邊的放大圖。圖17是圖15所示梁相交連接框架的背面示意圖。圖18是母梁的示意圖。圖19是輕量化車身中的梁相交連接框架的背面示意圖。圖20是輕量化車身中的梁相交連接框架示意圖。圖21是圖20中的拉網(wǎng)基座局部的放大圖。
具體實(shí)施例方式一、輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)
輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)如圖1，包括兩條相交的梁1、2，這兩條梁1、2均為型材且具有外邊，這兩條梁為一母梁2—公梁I，相交處形成如下所述的榫節(jié)實(shí)現(xiàn)連接公梁I自身有一對外邊13形成榫頭被夾面11，母梁2在自身外邊23的內(nèi)側(cè)設(shè)有一對夾持筋21，這對夾持筋21的間距等于榫頭被夾寬度，母梁2還開有與公梁I配合的插口 20，公梁I從插口 20處插入到所述的一對夾持筋21之間，插入后如圖2所示，夾持筋21面夾持榫頭被夾面11。圖2中，公梁I穿透母梁2且其兩端均突出母梁2之外；也可以如圖3，公梁I穿透母梁2但其一端與母梁2平齊；還可以如圖4，公梁I不穿透母梁2。如圖1、2，母梁2和公梁I為同一規(guī)格的矩形截面的型材，矩形的外邊具有窄邊和寬邊各一對，公梁I以一對寬邊13形成榫頭被夾面11。其優(yōu)點(diǎn)是只需做出一個規(guī)格的型材即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的梁相交連接結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，夾持筋21平行于母梁2的窄邊23，則插口20開在母梁2的寬邊24，制造方便。母梁2外邊開槽，所開的槽在裝配時可以與其它零件配合形成額外的安裝結(jié)構(gòu)；夾持筋21最好兼作槽底板，簡化了結(jié)構(gòu)。公梁I和母梁2的接觸處可以設(shè)置成加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，其至少有以下四種設(shè)置方式。(I)如圖5 :夾持筋21的夾持面上開有內(nèi)藏凹槽25，榫頭被夾面11上開有榫頭凹槽15，內(nèi)藏凹槽25和榫頭凹槽15均為槽口窄于槽腔的結(jié)構(gòu)；有如圖6的交叉加強(qiáng)條，其包括相互交叉固定的兩條邊52、51，其中一條邊52嵌入內(nèi)藏凹槽25且寬于其槽口，另一條邊51嵌入榫頭凹槽15且寬于其槽口 ；母梁2上位于夾持筋21外側(cè)的外邊開有外露凹槽26，外露凹槽26在裝配時可以與其它零件配合形成額外的安裝結(jié)構(gòu)；該外露凹槽26與所述的內(nèi)藏凹槽25共用一塊板56作為底板，簡化了結(jié)構(gòu)。交叉加強(qiáng)條可以通過注液固化成型在母梁2和公梁I之間。(2)如圖7 :榫頭被夾面11上開有榫頭凹槽15 ;有如圖8的榫面加強(qiáng)條53嵌入到榫頭凹槽15中，榫面加強(qiáng)條53自身開有夾槽，有楔形銷54被夾在夾槽中使榫面加強(qiáng)條53膨脹從而楔緊母梁2和公梁I。(3)如圖9 :榫頭被夾面11上開有榫頭凹槽15 ;有如圖10的榫面加強(qiáng)條53嵌入到榫頭凹槽15中，榫面加強(qiáng)條53自身開有夾槽，有楔形銷54被夾在夾槽中使榫面加強(qiáng)條53膨脹從而楔緊母梁2和公梁I。(4)如圖11，母梁2和公梁I分別在它們相交成角處內(nèi)側(cè)的外邊上開有邊角槽16、26，它們的邊角槽16、26相交連通且槽口窄于槽腔；還包括如圖12的角加強(qiáng)件，其具有兩條相交成角固定的加強(qiáng)邊61、62，其中一條加強(qiáng)邊62嵌入母梁2的邊角槽26且寬于其槽口，另一條加強(qiáng)邊61嵌入公梁I的邊角槽16且寬于其槽口。從上述圖中可以看出，除了圖9的榫頭凹槽15之外，各個槽的槽底板越過槽壁延伸，以避免槽底與槽壁之間產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。公梁I和母梁2可以不是同一規(guī)格的型材，如圖9所示。公梁I和母梁2可以改為非垂直地相交，如圖13所示。母梁2的插口可以改為開至其一端的端面讓公梁I插入，如圖14所示。二、輕量化車身中的梁相交連接框架
輕量化車身中的梁相交連接框架如圖15，包括兩對梁，為一對母梁2和一對公梁1，每條公梁I與這一對母梁2分別相交形成四邊形邊框，各個相交處均形成如上所述的榫節(jié)實(shí)現(xiàn)連接。如圖15，有蒙皮7蒙覆在四邊形邊框正面，蒙皮7在形成四邊形邊框的兩對梁上固定的結(jié)構(gòu)為:蒙皮7與第一對梁(本例中為公梁1，為表述方便，本段下文直接稱之為公梁I)在其接觸面上固定；有一對如圖16的墊邊8設(shè)在第二對梁(本例中為母梁2，為表述方便，本段下文直接稱之為母梁2)上，墊邊8具有平齊面87平齊于上述接觸面，蒙皮7通過平齊面87固定在母梁2上。這樣對對框架起到了加強(qiáng)作用。蒙皮7通過鉚釘70實(shí)現(xiàn)固定。母梁2外邊開有墊邊槽28，墊邊8底部嵌入墊邊槽28進(jìn)行定位，安裝方便。如圖16，墊邊8上設(shè)有拉線孔90，有拉線9如圖17所示穿過拉線孔90編織形成安全網(wǎng)91從而拉緊母梁2，對四邊形框架起加強(qiáng)作用，且不會過多地增加重量。即使不依賴于墊邊，也可以開有拉線孔，有拉線穿過拉線孔編織形成安全網(wǎng)從而拉緊其中一對梁，同樣對四邊形框架起加強(qiáng)作用，且不會過多地增加重量，其至少有以下兩種設(shè)置方式。(I)如圖18，拉線孔90直接開在母梁2上；如圖19，拉線9穿過拉線孔90編織形成安全網(wǎng)91從而拉緊一對母梁2。(2)如圖20:公梁I上設(shè)有如圖21的拉網(wǎng)基座4，拉線孔90開在拉網(wǎng)基座4上，拉線9穿過拉線孔90編織形成安全網(wǎng)91從而拉緊一對公梁I ;公梁I上開有基座槽14，基座槽14 口窄于拉網(wǎng)基座底部40，拉網(wǎng)基座底部40嵌入基座槽14實(shí)現(xiàn)定位。以上僅是本申請的較佳實(shí)施例，在此基礎(chǔ)上的等同技術(shù)方案仍落入申請保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，包括兩條相交的梁，這兩條梁均為型材且具有外邊，其特征是，這兩條梁為一母梁一公梁，相交處形成如下所述的榫節(jié)實(shí)現(xiàn)連接:公梁自身有一對外邊形成榫頭被夾面，母梁在自身外邊的內(nèi)側(cè)設(shè)有一對夾持筋，這對夾持筋的間距等于榫頭被夾寬度，母梁還開有與公梁配合的插口，公梁從插口處插入到所述的一對夾持筋之間，插入后夾持筋面夾持禪頭被夾面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，其特征是，母梁和公梁為同一規(guī)格的矩形截面的型材，矩形的外邊具有窄邊和寬邊各一對，公梁以一對寬邊形成榫頭被夾面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，其特征是夾持筋的夾持面上開有內(nèi)藏凹槽，榫頭被夾面上開有榫頭凹槽，內(nèi)藏凹槽和榫頭凹槽均為槽口窄于槽腔的結(jié)構(gòu)；有交叉加強(qiáng)條，其包括相互交叉固定的兩條邊，其中一條邊嵌入內(nèi)藏凹槽且寬于其槽口，另一條邊嵌入榫頭凹槽且寬于其槽口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，其特征是，母梁上位于夾持筋外側(cè)的所述外邊開有外露凹槽，該外露凹槽與所述的內(nèi)藏凹槽共用一塊板作為底板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，其特征是，母梁外邊開槽，夾持筋兼作槽底板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，其特征是，榫頭被夾面上開有榫頭凹槽，有榫面加強(qiáng)條嵌入到榫頭凹槽中，榫面加強(qiáng)條自身開有夾槽，有楔形銷被夾在夾槽中使榫面加強(qiáng)條膨脹從而楔緊母梁和公梁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，其特征是，母梁和公梁分別在它們相交成角處內(nèi)側(cè)的外邊上開有邊角槽，它們的邊角槽相交連通且槽口窄于槽腔；還包括角加強(qiáng)件，其具有兩條相交成角固定的加強(qiáng)邊，其中一條加強(qiáng)邊嵌入母梁的邊角槽且寬于其槽口，另一條加強(qiáng)邊嵌入公梁的邊角槽且寬于其槽口。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，其特征是，夾持筋平行于母梁的窄邊。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至7任一項(xiàng)所述的輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的全部或部分槽的槽底板越過槽壁延伸。
10.輕量化車身中的梁相交連接框架，其特征是，包括兩對梁，為一對母梁和一對公梁，每條公梁與這一對母梁分別相交形成四邊形邊框，各個相交處均形成如權(quán)利要求1所述的榫節(jié)實(shí)現(xiàn)連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的輕量化車身中的梁相交連接框架，其特征是，有蒙皮蒙覆在四邊形邊框正面，蒙皮在形成四邊形邊框的兩對梁上固定的結(jié)構(gòu)為蒙皮與第一對梁在其接觸面上固定；有一對墊邊設(shè)在第二對梁上，墊邊具有平齊面平齊于上述接觸面，蒙皮通過平齊面固定在第二對梁上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輕量化車身中的梁相交連接框架，其特征是，第二對梁外邊開有墊邊槽，墊邊底部嵌入墊邊槽進(jìn)行定位。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的輕量化車身中的梁相交連接框架，其特征是，開有拉線孔，有拉線穿過拉線孔編織形成安全網(wǎng)從而拉緊其中一對梁。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的輕量化車身中的梁相交連接框架，其特征是，拉線孔直接開在被安全網(wǎng)拉緊的那對梁上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的輕量化車身中的梁相交連接框架，其特征是，被安全網(wǎng)拉緊的那對梁上設(shè)有拉網(wǎng)基座，拉線孔開在拉網(wǎng)基座上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的輕量化車身中的梁相交連接框架，其特征是，被安全網(wǎng)拉緊的那對梁上開有基座槽，基座槽口窄于拉網(wǎng)基座底部，拉網(wǎng)基座底部嵌入基座槽實(shí)現(xiàn)定位
17.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的輕量化車身中的梁相交連接框架，其特征是，墊邊上設(shè)有拉線孔，有拉線穿過拉線孔編織形成安全網(wǎng)從而拉緊第二對梁。
全文摘要
在汽車車身結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，為了解決輕量化車身中兩梁相交連接強(qiáng)度不高，連接結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固的技術(shù)問題，給出輕量化車身中的梁相交連接結(jié)構(gòu)，包括一母梁和一公梁，這兩條梁相交處形成如下所述的榫節(jié)實(shí)現(xiàn)連接公梁自身有一對外邊形成榫頭被夾面，母梁在自身外邊的內(nèi)側(cè)設(shè)有一對夾持筋，這對夾持筋的間距等于榫頭被夾寬度，母梁還開有與公梁配合的插口，公梁從插口處插入到所述的一對夾持筋之間，插入后夾持筋面夾持榫頭被夾面。還給出輕量化車身中的梁相交連接框架，包括一對母梁和一對公梁，每條公梁與這一對母梁分別相交形成四邊形框架，各個相交處均形成上面所給出的榫結(jié)實(shí)現(xiàn)連接，其優(yōu)點(diǎn)是形成了一個穩(wěn)固的四邊形框架結(jié)構(gòu)。
文檔編號B62D23/00GK103043106SQ201110309978
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者宗志堅 申請人:東莞三新電動汽車技術(shù)有限公司