CN104163209A - 一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构，包括前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖；所述前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖由碳纤维复合材料模压一体成型；所述碳纤维复合材料前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖通过连接结构形成车架结构；其中，在车身底盘两侧上分别形成斜坡式凹槽，对应地，左侧围板及右侧围板分别形成与斜坡式凹槽匹配的斜坡式接头，所述左侧围板及右侧围板的斜坡式接头分别与车身底盘两侧的斜坡式凹槽通过连接结构连接。本发明可以使碳纤维复合材料汽车车架更为牢固，车架整体刚性强度更高。

Description

一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构

技术领域

本发明涉及一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构。

背景技术

现有技术中，城市公共汽车的车架结构一般采用钢制结构，整个钢制结构的车架部分为一个封闭的焊接结构，通过多个构件焊接而成，内部设有承载式的整体金属骨架，外壳采用钣金冲压模具成型，然后逐一贴合安装在金属骨架上，所述车架结构的缺陷在于：

一，钢制结构的车架，车身重量较大，且不易模块化操作。二，钢制结构的车架通常设计为骨架式，单个构件体积较大，使得焊接操作复杂，需采用金属焊接工艺，使得产品重量不易控制，局部容易产生变形，生产工序繁琐，生产周期长，且要求较大的生产场所。三，钢制结构的车架其骨架大，使得模具较复杂，同时，钣金车身外壳成型工序繁琐，所使用的模具较多。四，钢制结构的车架其骨架接口较多，在焊接过程中，容易造成局部变形，使得骨架部分与钣金外壳部分装配困难。五，钢制结构的车架构件较多，且通过焊接组装，使得整个车架结构的刚性强度不足，车身吸能缓冲能力差，冲击强度和屈服强度低。

碳纤维复合材料具有高强度，耐热性好，可以耐受2000℃以上的高温，抗热冲击性好，低热膨胀系数，即变形量小，热容量小，比重小及抗腐蚀强等优点，其为车架结构的优选材质，使得车架结构可以由多个碳纤维复合材料模块组合而成，而碳纤维复合材料模块之间的连接成为关键，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构，以使碳纤维复合材料汽车车架更为牢固，车架整体刚性强度更高。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构，包括前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖；所述前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖由碳纤维复合材料模压一体成型；所述碳纤维复合材料前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖通过连接结构形成车架结构；其中，在车身底盘两侧上分别形成斜坡式凹槽，对应地，左侧围板及右侧围板分别形成与斜坡式凹槽匹配的斜坡式接头，所述左侧围板及右侧围板的斜坡式接头分别与车身底盘两侧的斜坡式凹槽通过连接结构连接。

进一步，所述斜坡式凹槽由水平段、弧形段及斜面段组成，弧形段两端分别连接水平段及斜面段；对应地，斜坡式接头由水平部、弧形部及斜面部组成，弧形部两端分别连接水平部及斜面部。

进一步，所述连接结构为铆钉，在前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖连接处通过铆钉连接而形成车架结构。

进一步，在前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖通过铆钉连接处缠绕覆盖碳纤维复合材料层。

进一步，在前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖中设置聚氨酯泡沫夹心加强层。

采用上述方案后，本发明在车身底盘两侧上分别形成斜坡式凹槽，对应地，左侧围板及右侧围板分别形成与斜坡式凹槽匹配的斜坡式接头，所述左侧围板及右侧围板的斜坡式接头分别与车身底盘两侧的斜坡式凹槽通过连接结构连接，使得左侧围板及右侧围板作用在车身底盘的力侧移，左侧围板及右侧围板与车身底盘连接更为牢固，车架刚性强度更高。

附图说明

图1是本发明车架结构的横向剖视图；

图2是本发明车架结构的主视图；

图3是本发明车架结构胶合粘接装配横向剖视图；

图4是本发明车架结构胶合粘接装配主视图；

图5是本发明车身底盘与左侧围板及右侧围板连接示意图；

图6是本发明车身底盘与左侧围板及右侧围板连接结构局部分解图；

图7是本发明车身底盘与左侧围板连接结构示意图（覆盖增强纤维层）；

图8是本发明车身底盘与右侧围板连接结构示意图（覆盖增强纤维层）；

图9是本发明前挡风玻璃罩与左侧围板及右侧围板连接结构分解图；

图10是本发明前挡风玻璃罩与左侧围板及右侧围板连接结构示意图（覆盖增强纤维层）；

图11是本发明顶盖与左侧围板及右侧围板连接结构分解图；

图12是本发明顶盖与左侧围板及右侧围板连接结构示意图（覆盖增强纤维层）；

图13是本发明顶盖与前挡风玻璃罩连接结构分解图；

图14是本发明顶盖与前挡风玻璃罩连接结构示意图（覆盖增强纤维层）；

图15是本发明顶盖与车后尾盖连接结构分解图；

图16是本发明顶盖与车后尾盖连接结构示意图（覆盖增强纤维层）。

标号说明

前挡风玻璃罩1              压入式凹槽（11、12）

阶梯式凹槽13               车后尾盖2  

阶梯式凹槽21               左侧围板3    

右侧围板4                  斜坡式接头（31、41）

水平部（311、411）          弧形部（312、412）

斜面部（313、413）          压入结构（32、42）

阶梯式凹槽（33、43）        车身底盘5

斜坡式凹槽（51、52）        水平段（511、521）

弧形段（512、522）          斜面段（513、523）

顶盖6                      阶梯结构（61、62、63、64）  

铆钉7                      碳纤维复合材料层8

定位平台10                 左侧垂直移动平台20

右侧垂直移动平台30         前围垂直移动平台40

后围垂直移动平台50         吊装平台60。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。

参阅图1至图16所示，本发明揭示的一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构，包括前挡风玻璃罩1、车后尾盖2、左侧围板3、右侧围板4、车身底盘5及顶盖6。

所述前挡风玻璃罩1、车后尾盖2、左侧围板3、右侧围板4、车身底盘5及顶盖6由碳纤维复合材料模压一体成型。

所述碳纤维复合材料前挡风玻璃罩1、车后尾盖2、左侧围板3、右侧围板4、车身底盘5及顶盖6通过连接结构形成车架结构。本实施例中，所述连接结构为铆钉7，在前挡风玻璃罩1、车后尾盖2、左侧围板3、右侧围板4、车身底盘5及顶盖6连接处通过铆钉7连接而形成车架结构。

如图5、图6、图7及图8所示，其中，在车身底盘5两侧上分别形成斜坡式凹槽（51、52），对应地，左侧围板3及右侧围板4分别形成与斜坡式凹槽（51、52）匹配的斜坡式接头（31、41），所述左侧围板3及右侧围板4的斜坡式接头（31、41）分别与车身底盘5两侧的斜坡式凹槽（51、52）通过连接结构铆钉7连接。使得左侧围板3及右侧围板4作用在车身底盘的力侧移，左侧围板3及右侧围板4与车身底盘5连接更为牢固，车架刚性强度更高。

如图6所示，所述斜坡式凹槽（51、52）由水平段（511、521）、弧形段（512、522）及斜面段（513、523）组成，弧形段（512、522）两端分别连接水平段（511、521）及斜面段（513、523）；对应地，斜坡式接头（31、41）由水平部（311、411）、弧形部（312、412）及斜面部（313、413）组成，弧形部（312、412）两端分别连接水平部（311、411）及斜面部（313、413）。

如图9及图10所示，前挡风玻璃罩1与左侧围板3及右侧围板4连接结构，在左侧围板3及右侧围板4上分别设置压入结构（32、42），对应地，在前挡风玻璃罩1上分别设置压入式凹槽（11、12），压入结构32与压入式凹槽11以及压入结构42与压入式凹槽12分别通过铆钉7铆接。

如图11及图12所示，顶盖6与左侧围板3及右侧围板4连接结构，在左侧围板3及右侧围板4上分别设置阶梯式凹槽（33、43），对应地，在顶盖6分别设置阶梯结构（61、62），阶梯式凹槽33与阶梯结构61以及阶梯式凹槽43与阶梯结构62分别通过铆钉7铆接。

如图13及图14所示，顶盖6与前挡风玻璃罩1连接结构，在顶盖6上设置阶梯结构63，对应地，在前挡风玻璃罩1上设置有阶梯式凹槽13，阶梯结构63与阶梯式凹槽13通过铆钉7铆接。

如图15及图16所示，顶盖6与车后尾盖2连接结构，在顶盖6上设置阶梯结构64，对应地，在车后尾盖2设置阶梯式凹槽21，阶梯结构64与阶梯式凹槽21通过铆钉7铆接。

如图7、图8、图10、图12、图14及图16所示，在前挡风玻璃罩1、车后尾盖2、左侧围板3、右侧围板4、车身底盘5及顶盖6通过铆钉7连接处缠绕覆盖碳纤维复合材料层8，以增强刚性强度，同时，外观较为美观。

在前挡风玻璃罩1、车后尾盖2、左侧围板3、右侧围板4、车身底盘5及顶盖6中设置聚氨酯泡沫夹心加强层。所有的模块部件设置增强聚氨酯泡沫夹心，整体固化成型,泡沫夹芯不仅可以在铺层、固化过程中，用做芯模，在加筋条中起到结构作用。因为泡沫的压缩强度很高，它可以提高结构的稳定性，减少夹层结构中预浸料铺层，达到减重的目的。起到复合材料抗剥离的作用,提高了复合材料的钢性。

模块部件为压入式连接，此种结构不会损坏复合材料的结构强度,充分的利用了复合材料的特性,保证了外观的同时也增强了其刚性强度。

本发明整个车架结构都由碳纤维复合材料组成，使得车身重量较轻，且整个车架结构由六部分组成，方便模块化操作，便于标准化生产，提高生产效率；整个车架结构无需采用焊接工艺，使得整个车架结构的刚性强度较好，车身吸能缓冲能力强，以及冲击强度和屈服强度高；整个车架结构较为简单，所使用的模具较简单，且模具数量较少，节约生产成本。

本发明在装配时，一，如图3所示，首先把车身底盘5固定在定位平台10上，定位平台10采用钢结构件焊接而成，利用车身底盘5上预留的工艺装配孔与定位平台10连接，车身底盘5直接采用吊装设备放置在定位平台10上，利用紧固件锁紧在定位平台10上。

二，把左侧围板3固定左侧垂直移动平台20上，左侧垂直移动平台20采用钢结构管件焊接而成，左侧垂直移动平台20设置有左右滑动机构，上下升降调节机构,可自由调节位置,容易调整尺寸，左侧围板3预留有工艺装配孔，左侧围板3直接利用吊装设备放置在左侧垂直移动平台20上，利用紧固件锁紧在左侧垂直移动平台20上。

三，把右侧围板4固定右侧垂直移动平台30上，右侧垂直移动平台30采用钢结构管件焊接而成，右侧垂直移动平台30设置有左右滑动机构，上下升降调节机构,可自由调节位置,容易调整尺寸，操作方便。右侧围板4预留有工艺装配孔，右侧围板4直接利用吊装设备放置在右侧垂直移动平台30上，利用紧固件锁紧在右侧垂直移动平台30上。

四，把前挡风玻璃罩1固定在前围垂直移动平台40上，前围垂直移动平台40采用钢结构管件焊接而成,，前围垂直移动平台40设置有前后滑动机构，上下升降调节机构,可自由调节位置,容易调整尺寸，操作方便。前挡风玻璃罩1预留有工艺装配孔，把前挡风玻璃罩1直接利用吊装设备放置在前围垂直移动平台40上，利用紧固件锁紧在前围垂直移动平台40上。

五，如图5所示，把车后尾盖2固定在后围垂直移动平台50上，后围垂直移动平台50采用钢结构管件焊接而成,，后围垂直移动平台50设置有前后滑动机构，上下升降调节机构,可自由调节位置,容易调整尺寸，操作方便。车后尾盖2预留有工艺装配孔，把车后尾盖2直接利用吊装设备放置在后围垂直移动平台50上，利用紧固件锁紧在后围垂直移动平台50上。

六，把顶盖6固定在吊装平台60上，吊装平台60采用钢结构管件焊接而成，吊装平台60设置有前后滑动机构，上下升降调节机构,可自由调节位置,容易调整尺寸，操作方便。顶盖6预留有工艺装配孔，把顶盖6直接利用吊装设备放置在吊装平台60上，利用紧固件锁紧在吊装平台60上。

七，前挡风玻璃罩1、车后尾盖2、左侧围板3、右侧围板4、车身底盘5及顶盖6分别通过铆钉7连接，然后在连接位置上覆盖碳纤维复合材料层8，进行加温固化成型的连接工艺,保证了外观的同时也增强了其刚性强度。

本发明涉及的“上、下、左、右、前、后”等方位名词，只是为了描述的方便，并非用以限制本发明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (5)

1.一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构，其特征在于：包括前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖；所述前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖由碳纤维复合材料模压一体成型；所述碳纤维复合材料前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖通过连接结构形成车架结构；其中，在车身底盘两侧上分别形成斜坡式凹槽，对应地，左侧围板及右侧围板分别形成与斜坡式凹槽匹配的斜坡式接头，所述左侧围板及右侧围板的斜坡式接头分别与车身底盘两侧的斜坡式凹槽通过连接结构连接。

2.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构，其特征在于：所述斜坡式凹槽由水平段、弧形段及斜面段组成，弧形段两端分别连接水平段及斜面段；对应地，斜坡式接头由水平部、弧形部及斜面部组成，弧形部两端分别连接水平部及斜面部。

3.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构，其特征在于：所述连接结构为铆钉，在前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖连接处通过铆钉连接而形成车架结构。

4.如权利要求3所述的一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构，其特征在于：在前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖通过铆钉连接处缠绕覆盖碳纤维复合材料层。

5.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料汽车车架胶合连接结构，其特征在于：在前挡风玻璃罩、车后尾盖、左侧围板、右侧围板、车身底盘及顶盖中设置聚氨酯泡沫夹心加强层。