| 专利名称： | 一种轻量化的车身 | ||
| 专利名称(英文)： | Light-weight vehicle body | ||
| 专利号： | CN201510812124.4 | 申请时间： | 20151120 |
| 公开号： | CN105313973A | 公开时间： | 20160210 |
| 申请人： | 莆田市云驰新能源汽车研究院有限公司 | ||
| 申请地址： | 351115 福建省莆田市涵江区江口镇涵庭路高新区科技大楼三楼 | ||
| 发明人： | 龙湘鄂; 田维; 吴贵新; 刘心文 | ||
| 分类号： | B62D23/00 | 主分类号： | B62D23/00 |
| 代理机构： | 福州市景弘专利代理事务所(普通合伙) 35219 | 代理人： | 林祥翔; 黄以琳 |
| 摘要： | 本发明公开了一种轻量化的车身，包括包裹架、前围支柱、中支柱、门槛、前后车门、前防撞梁以及地板；包裹架为超高强度钢材质，包裹架包括转向柱横梁、顶盖横梁、后支柱以及后围板，转向柱横梁与顶盖横梁、后支柱、后围板形成刚性环形结构；前围支柱与中支柱、门槛形成笼式结构，笼式结构为热成型钢材质；前后车门采用激光拼焊板制成，前防撞梁为铝合金材质，地板为软钢材质，地板的厚度小于等于0.5mm。本发明通过提高重量利用效率，热成形硼钢、激光拼焊板、铝合金挤压型材的应用，减薄零件的厚度，减少了相关零件数量和材料消耗，减薄地板的材料厚度，在减轻其重量的同时，提升车身性能而又控制好其成本。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses a light-weight vehicle body. The light-weight vehicle body comprises a wrapping frame, front wall supporting columns, middle supporting columns, doorsills, front and back vehicle doors, a front anti-collision beam and a floor. The wrapping frame is made of an ultrahigh-strength steel material and comprises a steering column transverse beam, a top cover transverse beam, a back supporting column and a back wall plate, and the steering column transverse beam, the top cover transverse beam, the back supporting column and the back wall plate form a rigid annular structure. The front wall supporting columns, the middle supporting columns and the doorsills form a cage type structure, and the cage-type structure is made of a thermal molding steel material. The front and back vehicle doors are made of laser tailor welded blanks. The front anti-collision beam is made of an aluminum alloy material. The floor is made of a soft steel material, and the thickness of the floor is smaller than or equal to 0.5 mm. According to the light-weight vehicle body, as weight use efficiency is improved, and thermal molding boron steel, the laser tailor welded blanks and aluminum alloy extruded sections are applied, the thickness of the parts is reduced, the number of related parts is decreased, material consumption of the related parts is reduced, the material thickness of the floor is reduced, and the weight of the light-weight vehicle body is reduced; meanwhile, the performance of the vehicle body is improved, and the cost of the vehicle body is well controlled. | ||
1.一种轻量化的车身，其特征在于：包括顶棚、前翼子板、后翼子板、底 部侧围、中央通道、发动机罩、行李箱盖、包裹架、前围支柱、中支柱、门槛、 前后车门、前防撞梁以及地板； 所述包裹架为超高强度钢材质，所述包裹架包括转向柱横梁、顶盖横梁、 后支柱以及后围板，所述转向柱横梁与顶盖横梁、后支柱、后围板形成刚性环 形结构；所述前围支柱与中支柱、门槛形成笼式结构，所述笼式结构为热成型 钢材质； 所述前后车门采用激光拼焊板制成，所述前防撞梁为铝合金材质，所述地 板为软钢材质，地板的厚度小于等于0.5mm； 所述顶棚包括蜂窝夹层和玻璃纤维衬垫，所述蜂窝夹层为聚氨酯泡沫塑料 材质，所述前翼子板以及后翼子板为铝合金材质，所述底部侧围以及中央通道 为碳纤维增强复合材料制成，所述发动机罩以及行李箱盖为镁合金材质。
2.根据权利要求1所述的轻量化的车身，其特征在于：还包括前纵梁，所 述前纵梁为先进高强度钢材质。
3.根据权利要求1所述的轻量化的车身，其特征在于：还包括发动机悬置 支架，所述发动机悬置支架为高强度钢材质。
4.根据权利要求1所述的轻量化的车身，其特征在于：还包括侧门防撞杆， 所述侧门防撞杆为热成型钢材质。
5.根据权利要求1所述的轻量化的车身，其特征在于：所述地板包括横向 地板横梁。
1.一种轻量化的车身，其特征在于：包括顶棚、前翼子板、后翼子板、底 部侧围、中央通道、发动机罩、行李箱盖、包裹架、前围支柱、中支柱、门槛、 前后车门、前防撞梁以及地板； 所述包裹架为超高强度钢材质，所述包裹架包括转向柱横梁、顶盖横梁、 后支柱以及后围板，所述转向柱横梁与顶盖横梁、后支柱、后围板形成刚性环 形结构；所述前围支柱与中支柱、门槛形成笼式结构，所述笼式结构为热成型 钢材质； 所述前后车门采用激光拼焊板制成，所述前防撞梁为铝合金材质，所述地 板为软钢材质，地板的厚度小于等于0.5mm； 所述顶棚包括蜂窝夹层和玻璃纤维衬垫，所述蜂窝夹层为聚氨酯泡沫塑料 材质，所述前翼子板以及后翼子板为铝合金材质，所述底部侧围以及中央通道 为碳纤维增强复合材料制成，所述发动机罩以及行李箱盖为镁合金材质。
2.根据权利要求1所述的轻量化的车身，其特征在于：还包括前纵梁，所 述前纵梁为先进高强度钢材质。
3.根据权利要求1所述的轻量化的车身，其特征在于：还包括发动机悬置 支架，所述发动机悬置支架为高强度钢材质。
4.根据权利要求1所述的轻量化的车身，其特征在于：还包括侧门防撞杆， 所述侧门防撞杆为热成型钢材质。
5.根据权利要求1所述的轻量化的车身，其特征在于：所述地板包括横向 地板横梁。
翻译：技术领域
本发明涉及整车轻量化技术领域，特别涉及一种轻量化的车身。
背景技术
汽车的轻量化，是指在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降 低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。 实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。汽车重量每减轻 10％，燃油效率可提高5％～7％；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可 降低0.3～0.6升；尾气排放可降低8～11克。由于环保和节能的需要，汽车的轻 量化已经成为世界汽车发展的潮流。
目前国内科研机构、自主品牌也紧随其步，积极开展新材料、新工艺的研 究及应用。但是基本上都停留在研究阶段，真正像那些豪车品牌将大规模的轻 量化材料应用于量产车型上的几乎没有，原因主要有缺点一成本是最大的顾虑， 钢材0.8～1$/kg、铝材2.4～2.6$/kg、树脂5～15$/kg、碳纤维20～30$/kg。轻量化 材料成本高制约了其在量产车型上的大规模应用，汽车广大的市场在普通民众 中，价格一高，民众接受不了，怎么能形成竞争优势，怎么能打开市场，也就 只能停留在研究阶段。缺点二技术不成熟，目前轻量化材料的关键技术还是掌 握在少数发达国家手中，例如铝合金的液压成型、碳纤维的铺层技术等。国内 主机厂缺乏专业的新材料工程师，对新材料的性能、设计、加工及回收等参数 处于朦胧状态。目前国内合资厂主要还是直接从国外进口轻量化材料及整套生 产设备和技术。
发明内容
本发明为解决上述技术问题为提供一种成本低廉的，工艺成熟合理的轻量 化的车身。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种轻量化的车身，包括顶棚、前翼子板、后翼子板、底部侧围、中央通 道、发动机罩、行李箱盖、包裹架、前围支柱、中支柱、门槛、前后车门、前 防撞梁以及地板；所述包裹架为超高强度钢材质，所述包裹架包括转向柱横梁、 顶盖横梁、后支柱以及后围板，所述转向柱横梁与顶盖横梁、后支柱、后围板 形成刚性环形结构；所述前围支柱与中支柱、门槛形成笼式结构，所述笼式结 构为热成型钢材质；所述前后车门采用激光拼焊板制成，所述前防撞梁为铝合 金材质，所述地板为软钢材质，地板的厚度小于等于0.5mm；所述顶棚包括蜂 窝夹层和玻璃纤维衬垫，所述蜂窝夹层为聚氨酯泡沫塑料材质，所述前翼子板 以及后翼子板为铝合金材质，所述底部侧围以及中央通道为碳纤维增强复合材 料制成，所述发动机罩以及行李箱盖为镁合金材质。
本发明有益效果是：采用聚氨酯泡沫塑料材质，顶棚重量较普通顶棚减重 30％左右；采用镁合金和铝合金材质，车身比传统车身减轻40％的重量；采用碳 纤维增强复合材料优化了车身刚性；聚氨酯泡沫塑料、镁合金与铝合金材质的 结合，保证了每个部位都有一定的强度，不会因为局部的强度或刚度不足而导 致“木桶效应”，通过采用软钢、高强度钢、先进强度钢、超高强度钢以及热成 型钢，重量利用效率最大化，利用最少的重量达到满意的性能目标。
作为本发明的一种优选结构，为了改善局部的强度或刚度不足而导致木桶 效应的问题，本发明还包括前纵梁，所述前纵梁为先进高强度钢材质。如此， 通过利用先进高强度钢材质强度和刚度，不会因局部的强度或刚度不足而导致 “木桶效应”，提升车身的可靠性提高人身生命安全。
作为本发明的一种优选结构，为了改善发动机悬置支架刚度不够的问题， 本发明还包括发动机悬置支架，所述发动机悬置支架为高强度钢材质。通过采 用高强度钢材质的发动机悬置支架，进一步提高重量利用效率，利用最少的重 量达到满意的性能目标，从而达到轻量化的效果。
作为本发明的一种优选结构，为了改善侧门防撞杆刚度不够的问题，还包 括侧门防撞杆，所述侧门防撞杆为热成型钢材质。如此，通过热成型钢的侧门 防撞杆，提高侧门防撞杆强度，大大减轻侧门的变形程度。
作为本发明的一种优选结构，为了改善地板结构刚度不够的问题，所述地 板包括横向地板横梁。通过横向地板横梁，使得地板结构刚度连续，进而保证 车身刚度的要求。
附图说明
图1为本发明轻量化的车身的结构示意图；
图2为本发明轻量化的车身车门的结构示意图。
标号说明：
1、前防撞梁；2、前纵梁；3、发动机悬置支架；4、前围支柱；
5、中支柱；6、门槛；7、地板；8、包裹架；9、前后车门。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合 实施方式并配合附图详予说明。
铝合金，工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，本实施例中铝合金 的强度大于等于545MPa。
软钢，低碳钢中之一类，含碳量较低，硬度稍小的钢，本实施例中软钢的 强度小于等于180MPa。
高强度钢，本实施例中高强度钢的强度在200MPa到320MPa之间。
先进高强度钢，其英文缩写为AHSS(AdvancedHighStrengthSteel)。AHSS 主要包括双相钢(DP)、相变诱导塑性(TRIP)钢、马氏体(M)钢、复相钢(CP)、热 成形(HF)钢和孪晶诱导塑性(TWIP)钢，本实施例中先进高强度钢的强度在 340MPa到450MPa之间。
超高强度钢，是相对于时代要求的技术进步程度而在变化的，本实施例中 超高强度钢的强度在450MPa到700MPa之间。
热成型钢，经过热成型工艺制成的钢，本实施例中热成型钢的强度大于等 于1000MPa。
请一并参照图1以及图2，如图所示可知，本发明轻量化的车身包括顶棚、 前翼子板、后翼子板、底部侧围、中央通道、发动机罩、行李箱盖、前防撞梁1、 前纵梁2、发动机悬置支架3、前围支柱4、中支柱5、门槛6、地板7、包裹架 8、侧门防撞杆以及前后车门9；前防撞梁1为铝合金材质，前纵梁2为先进高 强度钢材质，发动机悬置支架3为高强度钢材质，地板7为软钢材质，且地板7 的厚度小于等于0.5mm。，包裹架8为超高强度钢材质；前围支柱4与中支柱5、 门槛6形成笼式结构，笼式结构为热成型钢材质。侧门防撞杆也为热成型钢材 质，热成形钢经过热冲压工艺后，其强度可以达到1500MPa以上，对于提升安 全性能，降低车身重量(减薄钢板厚度)都起到重要的作用。整个车身骨架的 乘员舱通过热冲压成形钢的应用，形成了笼式结构，在车身受到碰撞时能有效 减少乘员舱的变形。包裹架8包括转向柱横梁、顶盖横梁、后支柱以及后围板， 所述转向柱横梁与顶盖横梁、后支柱、后围板形成刚性环结构。结构形状环和 材料强度相关的强度环，也就是在结构上实现环状的连接，同时也要保证连接 环的每个部位都需要有一定的强度保证，不会因为局部的强度或刚度不足而导 致“木桶效应”，削弱环状结构对车身提升的效果。顶棚包括蜂窝夹层和玻璃纤 维衬垫，蜂窝夹层为聚氨酯泡沫塑料材质。采用聚氨酯泡沫塑料材质的蜂窝夹 层，顶棚重量较普通顶棚减重30％左右，但依旧保持较好的强度和抗弯刚度。 前翼子板以及后翼子板为铝合金材质。通过前翼子板、后翼子板均采用铝合金 材质，进一步减轻车身重量，铝合金化可以满足高低速碰撞要求，也能很好地 发挥铝合金轻量的特性。底部侧围以及中央通道为碳纤维增强复合材料制成。 采用碳纤维增强复合材料加固底部侧围以及中央通道，从而减轻车身重量，达 到汽车轻量化的目的。发动机罩以及行李箱盖为镁合金材质。通过镁合金的发 动机罩以及行李箱盖，减轻车身重量，镁合金性能与铝合金相似，是当前最理 想、重量最轻的金属结构材料。
地板7包括贯穿式横向地板横梁，增加贯穿式横向地板横梁(Lateralfloor crossmembers)，使得地板结构刚度连续，进而保证车身刚度的要求。前后车门 9采用激光拼焊板制成，激光拼焊板(Lasertailorweldedblanks)的应用，即将 若干不同厚度的板材进行拼合和焊接而形成一块整体板材，以满足零部件对材 料性能的不同要求，用最轻的重量、最优结构和最佳性能实现车身轻量化。激 光拼焊板的主要优点是减少了相关零件数量和材料消耗，优化了结构，降低了 整车重量，简化了连接工艺。由于拼焊板可以根据需要进行任意厚度和材料的 拼接，因而具有极大的灵活性。激光拼焊板实现前、后侧门内板的前后段强度 的差异化，主要是增加铰链安装点的刚度；以达到保证铰链安装点刚度前提下， 尽可能的减少零件和焊点的数量，来达到轻量化的目的。
使用过程中，将前防撞梁1、前纵梁2、发动机悬置支架3、前围支柱4、 中支柱5、门槛6、地板7、包裹架8、侧门防撞杆、顶棚、前翼子板、后翼子 板、底部侧围、中央通道、发动机罩以及行李箱盖通过上述材质工艺制成，再 通过激光拼焊板制成前后车门9，然后连接在一起实现汽车车身的轻量化，通过 提高重量利用效率、热成形硼钢的应用、激光拼焊板的应用、铝合金挤压型材 的应用、减薄地板的材料厚度，在减轻其重量的同时，又提升车身性能和控制 好其成本。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在 其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
