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：
本實用新型涉及汽車車身結(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；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。有實驗證明，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0. 3 0. 6L，汽車重量降低1%，油耗可降低 0. 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. 0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，抗扭曲強度不高，如果簡單地套用榫接結(jié)構(gòu)則難以保證連接強度，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度不高，連接結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固的技術(shù)問題。[0008]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。因為母梁設(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度?？梢姡嚿斫Y(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)實現(xiàn)連接，其優(yōu)點是形成了一個穩(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1” 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)有一對加強筋，但這對加強筋的間距小于公梁的相應(yīng)寬度，可見這對加強筋并不能同公梁面接觸，也沒有起到夾持公梁的作用。因為母梁作為型材，其外邊與加強筋之間是空心的，所以公梁僅同母梁的前側(cè)外邊線接觸(型材厚度視為0)，并沒有同母梁中的任一部位面接觸。為了實現(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” 的寬度就大于加強筋的間距)，再設(shè)置“緊定座5”和“緊定蓋6”進行固定，即必須附加其它輔助零件才能實現(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。[0027]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。
具體實施方式
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1，相交處形成如下所述的榫節(jié)實現(xiàn)連接 公梁1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1配合的插口 20，公梁1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1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1穿透母梁2但其一端與母梁2平齊；還可以如圖4，公梁1不穿透母梁2。如圖1、2，母梁2和公梁1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1以一對寬邊13形成榫頭被夾面11。其優(yōu)點是只需做出一個規(guī)格的型材即可實現(xiàn)本實用新型的梁相交連接結(jié)構(gòu)。進一步地，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M，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1和母梁2的接觸處可以設(shè)置成加強結(jié)構(gòu)，其至少有以下四種設(shè)置方式。(1)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沈， 外露凹槽沈在裝配時可以與其它零件配合形成額外的安裝結(jié)構(gòu)；該外露凹槽沈與所述的內(nèi)藏凹槽25共用一塊板56作為底板，簡化了結(jié)構(gòu)。交叉加強條可以通過注液固化成型在母梁2和公梁1之間。(2)如圖7 榫頭被夾面11上開有榫頭凹槽15 ；有如圖8的榫面加強條53嵌入到榫頭凹槽15中，榫面加強條53自身開有夾槽，有楔形銷M被夾在夾槽中使榫面加強條53 膨脹從而楔緊母梁2和公梁1。(3)如圖9 榫頭被夾面11上開有榫頭凹槽15 ；有如圖10的榫面加強條53嵌入到榫頭凹槽15中，榫面加強條53自身開有夾槽，有楔形銷M被夾在夾槽中使榫面加強條 53膨脹從而楔緊母梁2和公梁1。(4)如圖11，母梁2和公梁1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、沈相交連通且槽口窄于槽腔；還包括如圖12的角加強件，其具有兩條相交成角固定的加強邊61、62，其中一條加強邊62嵌入母梁2的邊角槽沈且寬于其槽口，另一條加強邊61嵌入公梁1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1和母梁2可以不是同一規(guī)格的型材，如圖9所示。公梁1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1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1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1)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幻上，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作用。蒙皮7通過鉚釘70實現(xiàn)固定。母梁2外邊開有墊邊槽觀，墊邊8底部嵌入墊邊槽觀進行定位，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。(1)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1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1 ’公梁1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實現(xiàn)定位。以上僅是本申請的較佳實施例，在此基礎(chǔ)上的等同技術(shù)方案仍落入申請保護范圍。
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。
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，有榫面加強條嵌入到榫頭凹槽中，榫面加強條自身開有夾槽，有楔形銷被夾在夾槽中使榫面加強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； 還包括角加強件，其具有兩條相交成角固定的加強邊，其中一條加強邊嵌入母梁的邊角槽且寬于其槽口，另一條加強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。
專利摘要在汽車車身結(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)實現(xiàn)連接，其優(yōu)點是形成了一個穩(wěn)固的四邊形框架結(jié)構(gòu)。
文檔編號B62D23/00GK202225919SQ20112038915
公開日2012年5月23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