CN104742978A - 一种汽车地板与骨架的集成结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车地板与骨架的集成结构，属于机械技术领域。本汽车地板与骨架的集成结构包括地板和金属骨架，所述地板为塑料材料一体成型的中空结构；所述金属骨架由若干方管焊接而成，所述金属骨架安装在地板正下方且各个方管均与地板底面相接触。本汽车地板与骨架的集成结构具有重量轻、舒适度好、能保证汽车刚度和强度要求的优点。

Description

一种汽车地板与骨架的集成结构

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种汽车地板与骨架的集成结构，特别是一种适用于汽车全塑车身的汽车地板与骨架的集成结构。

背景技术

现有技术中，传统的汽车结构包括车身和车架，且车身和车架均是采用金属材料制成。传统的车身结构按照车身受力情况可分为非承载式车身和承载式车身两种。

非承载式车身的汽车有刚性车架，车架上安装整个车体，包括发动机和车身等，车架设在底部，车身具有地板且地板安装在车架之上。地板采用材料是钢板，上面覆盖一些减震板，再覆盖一层隔音毛毡，这样的汽车结构存在着重量重、用材多、成本高等缺陷。

然而，随着现代汽车技术的发展，非承载式结构中独立的刚性车架被取消，整个车身成为一个单体结构，这就是承载式车身。钢材经冲压和焊接形成承载式车身，车身部件按照功能可以分为两种：车身覆盖件和结构件，汽车地板属于车身覆盖件。承载式车身的优点是重量轻、重心低、车内空间利用率比非承载式车身结构高，但存在着抗扭刚性、承载能力相对较弱等缺陷。

综上所述，需要设计一种重量轻、舒适度好、能保证汽车刚度和强度要求的汽车地板与骨架的集成结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种重量轻、舒适度好、能保证汽车刚度和强度要求的汽车地板与骨架的集成结构。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车地板与骨架的集成结构，包括地板和金属骨架，其中：

所述地板为塑料材料一体成型的中空结构；

所述金属骨架由若干方管焊接而成，所述金属骨架安装在地板正下方且各个方管均与地板底面相接触。

作为本发明的进一步改进，所述地板采用旋塑成型工艺一体成型。

作为本发明的进一步改进，所述地板的材料为线性低密度聚乙烯。

作为本发明的进一步改进，所述方管的材料为Q235钢。

作为本发明的进一步改进，所述金属骨架通过若干内嵌机构与地板固连，所述内嵌机构包括预埋金属嵌件以及与预埋金属嵌件相配合的螺栓，所述预埋金属嵌件内嵌于地板上，所述螺栓穿过金属骨架并与对应预埋金属嵌件固连。

作为本发明的更进一步改进，所述预埋金属嵌件为预埋铁件。

作为本发明的更进一步改进，所述预埋金属嵌件的横截面形状呈“工”字形。

作为本发明的进一步改进，所述地板前端部平整设置。

作为本发明的进一步改进，在金属骨架上固设有至少一列第一固定件以及至少一列第二固定件，所述第一固定件穿过地板中部并部分伸出地板外，所述第二固定件穿过地板中部且第二固定件的顶面与地板的顶面齐平。

作为本发明的进一步改进，所述金属骨架由前自后依次设为保险杠、前桥上纵梁、中纵梁、中横梁、后横梁，在中纵梁两侧分别设有部分穿过地板中部的侧围裙边梁，所述侧围裙边梁与中横梁垂直设置。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：1、地板采用塑料材料一体成型，大大减轻了车身结构重量，且塑料地板本身也具有较佳的强度，再配合以金属骨架，使得本集成结构能很好地保证汽车刚度和强度要求。

2、地板为中空结构，这样的结构设计能够减少汽车行驶时因道路不平造成的颠簸对全塑车身的影响，提高车身使用时的舒适性，也延长车身的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明一较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明一较佳实施例中地板的结构示意图。

图3是图2的局部剖视图。

图4是本发明一较佳实施例中金属骨架的局部结构示意图。

图5是图4的局部剖视图。

图6是图5中A处的放大结构示意图。

图中，10、地板；20、金属骨架；31、预埋金属嵌件；32、螺栓；41、第一固定件；42、第二固定件；50、保险杠；60、前桥上纵梁；70、中纵梁；80、中横梁；90、后横梁；100、侧围裙边梁。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明保护一种适用于汽车全塑车身的汽车地板与骨架的集成结构，特别是一种适用于非承载式全塑车身的汽车地板与骨架的集成结构。

现有的非承载式车身的地板采用钢板材料，还需在上面覆盖一些减震板，再覆盖一层隔音毛毡，这样的汽车结构存在着重量重、用材多、成本高等缺陷；而承载式车身经钢材冲压和焊接形成，但存在着抗扭刚性、承载能力相对较弱等缺陷。因此，设计一种比较合理的汽车地板与骨架的集成结构是很有必要的。

如图1至图4所示，本汽车地板与骨架的集成结构包括地板10和金属骨架20，其中：地板10为塑料材料一体成型的中空结构；金属骨架20由多个方管焊接而成，金属骨架20安装在地板10正下方且各个方管均与地板10底面相接触。

综合现有技术中传统的承载式车身、非承载式车身的优缺点，本发明设计出一种适合全塑车身(即全塑料车身)的地板10与骨架的集成结构。该集成结构是一种汽车新型的塑料地板10与金属骨架20的集成结构。汽车塑料地板是基于全塑车身而设计的一种新型覆盖件。

本汽车地板与骨架的集成结构在初始状态下，地板10采用塑料材料一体成型，大大减轻了车身结构重量，且塑料地板10本身也具有较佳的强度，再配合以金属骨架20，使得本集成结构能很好地保证汽车刚度和强度要求。

进一步的，塑料地板10为中空结构，这样的结构设计能够减少汽车行驶时因道路不平造成的颠簸对全塑车身的影响，提高车身使用时的舒适性，也延长车身的使用寿命。

此外，金属骨架20的各个方管均与地板10底面相接触。也就是说，地板10与金属骨架20各个连接处均有支撑接触或者抵靠接触。这种连接方式能够保证地板10与金属骨架20之间更加有效地固接在一起，地板10固定牢靠，提高车身使用的稳定性。

本发明提供了一种汽车塑料地板与金属骨架20的集成结构，克服了传统汽车地板冲压工艺及焊接工艺的复杂性，满足了车身地板的安全性与舒适性需求，极大程度地节约汽车地板的成本，实现车身轻量化，降低汽车能耗，为汽车轻量化提供一种新型设计思路。

进一步的，地板10采用旋塑成型工艺一体成型。

旋塑成型又称旋转成型、滚塑成型、旋转模塑、旋转铸塑、回转成型等，该成型方法是先将计量的塑料(液态或粉料)到加入模具中，在模具闭合后，使之沿两垂直旋转轴旋转，同时使模具加热，模内的塑料原料在重力和热能的作用下，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为与模腔相同的形状，再经冷却定型、脱模制得所需形状的制品。旋转成型工艺在整个成型过程中，塑料除了受到重力的作用之外，几乎不受任何外力的作用。

旋塑成型是塑料成型加工中的一种成型方法，主要用于制造加工中空无缝产品的中型、大型或超大型中空制品，加工的最大容器可达10万升，这是注射成型和吹塑成型难以实现的。

而且采用旋塑成型加工的汽车地板壁厚均匀、尺寸稳定、无成型缝、无边角废料，是一种经济而有效的成型方法。由于旋塑成型并不需要较高的注射压力，较高的剪切速率或精确的化合物计量器。因此，模具和机器都比较低廉，而且使用寿命也较长。

本发明根据车身地板设计准则及地板10的材料特性，选取汽车塑料地板的加工工艺为旋塑成型，采用该种工艺加工的塑料地板10为中空结构，能满足汽车强度与刚度需求，同时中空的结构在车辆行驶过程中可起到缓冲减震作用，大大提高了驾驶和乘坐的舒适度。

作为进一步改进，优选本发明中地板10的材料为线性低密度聚乙烯。线性低密度聚乙烯(LLDPE)为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒，具有较高的软化温度和熔融温度，有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点，还具有良好的耐环境应力开裂性、耐冲击强度、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等，广泛应用于工业、农业、医药、卫生和日常生活用品等领域，可根据实际需要，将线性低密度聚乙烯材料替换为其他塑料材料。

本发明的塑料地板10是基于全塑车身设计的新型覆盖件，使用的材料为线性低密度聚乙烯(LLDPE)，它是一种高分子材料，具备较强的强度，能实现车身轻量化，对车辆节能影响巨大，另一方面，该材料价格相对钢材低，极大程度上节约成本。

需要补充说明的是：本案中的全塑地板10使用的材料是高分子材料，加工工艺是旋塑成型工艺，它的特点是一次成型与质量轻，采用这种新型车身的汽车在车体结构上与传统结构有较大差别。由于汽车地板是车身的一部分，全塑车身的汽车地板与传统汽车地板有着较大差异。

优选本案中方管的材料选择为Q235钢。Q235钢为普通碳素结构钢，又称作A3板。Q代表的是这种材质的屈服极限，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235MPa左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小，由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。可根据实际需要，将Q235钢材料替换为其他金属材料。

上述方管的设置使得本发明中金属骨架20构成承担汽车力学要求的主要结构以及安装汽车几乎所有零配件的框架，整体性强，结构刚性容易保证，制造工艺简单。

结合图5和图6所示，本发明中内的金属骨架20通过多个内嵌机构与地板10固连，内嵌机构包括预埋金属嵌件31以及与预埋金属嵌件31相配合的螺栓32，预埋金属嵌件31内嵌于地板10上，螺栓32穿过金属骨架20并与对应预埋金属嵌件31固连。

地板10内嵌有预埋金属嵌件31，预埋金属嵌件31起到锚固、定位作用。预埋金属嵌件31可以是型钢焊接结构，也常见铸钢(铁)结构，个别也有铜、塑料等其他材料制品。

作为优化方案，选择本案中预埋金属嵌件31为预埋铁件，加工方便且节约成本，可根据实际需要，将预埋铁件替换为其他预埋的金属嵌件。

在本发明中，将汽车塑料地板与刚性金属骨架20集成化，汽车塑料地板通过预埋金属嵌件31安装在金属骨架20即车架上，预埋金属嵌件31是在旋塑加工过程中安装在塑料车身(即塑料地板10)的连接孔位处。

本汽车地板与骨架的集成结构克服了传统汽车地板冲压工艺及焊接工艺的复杂性，并可应用深弧形孔槽、通孔或预埋金属嵌件31实现塑料地板10与金属骨架20之间的连接。地板10的各位置上可分别留有深弧形孔槽、通孔或预埋金属嵌件31。金属骨架20中的方管通过地板10上深弧形孔槽或者通孔以嵌入的方式相连接，预埋金属嵌件31与金属骨架20通过螺栓32相连接，并且地板10与金属骨架20之间均有支撑接触，这种连接方式能够保证地板10与金属骨架20有效地固接在一起。

更进一步的，预埋金属嵌件31的横截面形状呈“工”字形。这样的结构设置使得预埋金属嵌件31的两侧具有更加稳固的涨紧力，使得地板10和金属骨架20连接更紧密，固定更牢靠。

优选地，地板10前端部平整设置。本发明对驾驶室内进行充分的人机工程设计，设置地板10前端部平整，凸包尽量小，并且汽车零部件安装在地板10和金属骨架20集成结构上，满足乘坐的功能性与舒适性需求。

优选地，在金属骨架20上固设有至少一列第一固定件41以及至少一列第二固定件42，第一固定件41穿过地板10中部并部分伸出地板10外，第二固定件42穿过地板10中部且第二固定件42的顶面与地板10的顶面齐平。即是说，第一固定件41部分伸出地板10外并用于安装汽车的零部件，第二固定件42穿过地板10但并未伸出地板10外，灵活性大，方便安装和拆卸汽车的内部零部件且安装位置可调，以满足实际使用需求。

进一步的，金属骨架20由前自后依次设为保险杠50、前桥上纵梁60、中纵梁70、中横梁80、后横梁90，在中纵梁70两侧分别设有部分穿过地板10中部的侧围裙边梁100，侧围裙边梁100与中横梁80垂直设置。

上述金属骨架20的各部件通过焊接连接组装在一起。其中，保险杠50、侧围裙边梁100、中横梁80、后横梁90都是由方管直接焊接、部分折弯后焊接或者通过切割角度拼焊成所需形状后焊接而成，具有形状灵活、位置精确、高强度和刚度的特点；前桥上纵梁60、中纵梁70是由槽钢折弯或拼焊成一定位置或满足力学性能要求的形状，槽钢上设有孔位用来安装汽车零配件。整体金属骨架20构成承担汽车力学要求的主要结构以及安装汽车几乎所有零配件的框架，整体性强、结构刚性容易保证、制造工艺简单。

综上所述，本发明是将塑料地板10和金属骨架20集成为一体的结构系统，地板10的安装位置与汽车其它零部件互不冲突。本发明的目的是针对新型全塑车身的车身结构对汽车地板结构设计需求，设计一种汽车塑料地板与金属骨架20的集成结构，这种结构重量轻、刚度大、强度好，同时满足驾驶员操作的舒适性和方便性需求，符合汽车车身地板设计要求。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种汽车地板与骨架的集成结构，其特征在于：包括地板和金属骨架，其中：

所述地板为塑料材料一体成型的中空结构；

所述金属骨架由若干方管焊接而成，所述金属骨架安装在地板正下方且各个方管均与地板底面相接触。

2.根据权利要求1所述的一种汽车地板与骨架的集成结构，其特征在于：所述地板采用旋塑成型工艺一体成型。

3.根据权利要求1所述的一种汽车地板与骨架的集成结构，其特征在于：所述地板的材料为线性低密度聚乙烯。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种汽车地板与骨架的集成结构，其特征在于：所述方管的材料为Q235钢。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种汽车地板与骨架的集成结构，其特征在于：所述金属骨架通过若干内嵌机构与地板固连，所述内嵌机构包括预埋金属嵌件以及与预埋金属嵌件相配合的螺栓，所述预埋金属嵌件内嵌于地板上，所述螺栓穿过金属骨架并与对应预埋金属嵌件固连。

6.根据权利要求5所述的一种汽车地板与骨架的集成结构，其特征在于：所述预埋金属嵌件为预埋铁件。

7.根据权利要求5所述的一种汽车地板与骨架的集成结构，其特征在于：所述预埋金属嵌件的横截面形状呈“工”字形。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种汽车地板与骨架的集成结构，其特征在于：所述地板前端部平整设置。

9.根据权利要求1或2或3所述的一种汽车地板与骨架的集成结构，其特征在于：在金属骨架上固设有至少一列第一固定件以及至少一列第二固定件，所述第一固定件穿过地板中部并部分伸出地板外，所述第二固定件穿过地板中部且第二固定件的顶面与地板的底面齐平。

10.根据权利要求1或2或3所述的一种汽车地板与骨架的集成结构，其特征在于：所述金属骨架由前自后依次设为保险杠、前桥上纵梁、中纵梁、中横梁、后横梁，在中纵梁两侧分别设有部分穿过地板中部的侧围裙边梁，所述侧围裙边梁与中横梁垂直设置。