CN105835966A - 汽车备胎安装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了汽车备胎安装结构，包括设于后地板上的备胎池，所述备胎池包括呈圆弧结构的备胎池前部和沿所述备胎池前部圆弧切向方向延伸出的横截面呈U型的备胎池后部；所述备胎池前部及所述备胎池后部相接位置设有安装汽车备胎的安装支架；所述安装支架外围、所述备胎池前部及备胎池后部均设有结构加强结构；本发明承载能力强，结构简单，制造工艺方便，具有很好的模态刚度性能，能满足轻量化的要求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车构造的技术领域，涉及汽车车身结构，更具体地说，涉及汽车备胎安装结构。
背景技术
现代汽车设计越来越重视汽车的安全性和舒适性。各大汽车制造商在面临节能减排等压力下，更注重对车身结构进行优化，希望在保证整车性能的前提下最大限度的降低生产成本。
现有汽车行李箱内的备胎池中大多放置有备胎。备胎池是汽车后地板的一部分，主要用来存放备胎，以便在汽车发生故障时，可以用备胎替换有报废的轮胎。但现有汽车在备胎固定装置设计方面存在以下几个问题。
备胎池承载可能导致的问题：现在越来越多的汽车配备全尺寸备胎，并且往往还会配备一整套的随车工具，从而导致备胎池在承受备胎自重的基础上，需要承受更大的载重。在汽车高速行驶或者在较为恶劣的路况中，车身整体振动较为剧烈，备胎池局部载重过大，很容易导致备胎固定结构处的焊点脱落，甚至出现开裂的风险。
备胎池的加工工艺方面存在的问题：备胎池大多都是冲压工艺成型。备胎所需存放空间较大，导致备胎池较深，钣金拉延深度较大。通常后地板的料厚薄，很容易造成备胎池局部模态刚度性能不足。同时由于冲压工艺导致的减薄，将使备胎池厚度大大降低，这必然导致备胎池局部开裂的风险。
备胎固定方式方面存在的问题：为了便于轮胎意外破损后进行更换，现有汽车都会装备有备胎。但是备胎的使用频率很低，为了防止备胎松动，需要将备胎固定的非常牢固。如果备胎固定时的拧紧力矩不足，备胎很容易产生松动，从而导致异响。如果备胎固定时的拧紧力矩过大，又会造成装拆不便，同时容易造成备胎固定结构处局部应力集中，产生开裂的风险。
备胎固定装置可能存在的NVH性能问题：汽车在行驶过程中，如果备胎池局部模态刚度性能不足，很容易出现低频共振，降低NVH性能，影响车辆的品质。备胎池局部结构长期存在共振现象，将导致备胎池局部出现疲劳开裂的风险。
事实证明：汽车备胎池的结构形式、模态刚度性能对汽车后备箱乃至整个后部车身的耐久性、稳定性和安全性都将有很大的影响。
为了改善汽车备胎池的模态刚度性能，常规的改进方法有三种，即更换后地板材料或者增加后地板料厚，或者在后地板备胎池周围增加加强件。这些改进方式存在的不足之处也比较明显，更换后地板材料会增加冲压工艺难度，增加后地板料厚或者在后地板备胎池周围增加加强件会导致车身重量增加，降低燃油经济性，同时会增加成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供承载能力强，结构简单，制造工艺方便，具有很好的模态刚度性能，能满足轻量化要求的汽车备胎安装结构。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
该汽车备胎安装结构，包括设于后地板上的备胎池，所述备胎池包括呈圆弧结构的备胎池前部和沿所述备胎池前部圆弧切向方向延伸出的横截面呈U型的备胎池后部；所述备胎池前部及所述备胎池后部相接位置设有安装汽车备胎的安装支架；所述安装支架外围、所述备胎池前部及备胎池后部均设有结构加强结构。
所述备胎池前部设有前部漏液孔，所述备胎池前部的结构加强结构为以所述前部漏液孔边缘为起点向两侧延伸至备胎池前部侧壁的环形凹筋及环绕所述前部漏液孔及环状凹筋的前部加强筋围成的前部组合加强筋；前部加强筋以所述前部漏液孔外围为起点向两侧延伸到备胎池前部侧壁；所述前部加强筋延伸到备胎池前部侧壁的一端设有中部槽口和位于中部槽口两侧的齿形加强筋。
所述安装支架外围的结构加强结构为设于安装支架一侧的两端延伸到备胎池前部侧壁的弧形加强筋及设有安装支架另一侧的两端延伸到备胎池前部侧壁的曲线形加强筋连接构成的中部组合加强筋；所述曲线形加强筋中部设有分布在安装支架边缘的倒Y型加强筋。
所述备胎池后部的结构加强结构为设于备胎池后部的两条宽度不同的直线形加强筋，所述直线形加强筋两端延伸到所述备胎池后部侧壁上。
所述安装支架包括设于所述备胎池内的安装凸台，所述安装凸台顶端及底端均设有倒角；所述安装凸台底端设有和备胎池焊接的连接板，所述连接板和所述备胎池焊接边缘位置设有结构加强筋。
所述备胎池前部上边缘设有倒圆角。
所述后地板的前部设有圆弧形加强筋，所述后地板的前部在圆弧形加强筋的两端设有三角形加强筋。
所述后地板的两侧与后纵梁焊接的位置设有条形加强筋。
所述后地板的后部设有后地板后部加强筋。
所述安装支架位于所述备胎池中心位置；所述备胎池前部及备胎池后部的两端以安装支架为对称中心对称设置。
本发明的优点在于：本发明汽车备胎安装结构，呈圆弧结构的备胎池前部和横截面呈U型的备胎池后部的整体结构强度好，制造方便，冲压工艺良好，大大降低了生产成本。
本发明基于轻量化设计思路，通过增加局部强度的方式，使结构整体布局科学合理，有效减少材料分布，有效降低了汽车后地板的制造成本，从而减轻车身重量，提高整车燃油经济性。
本发明采用形貌优化手段，巧妙布置加强筋，提高结构整体的模态刚度性能，避免备胎池出现共振现象，提升了整车NVH性能。
本发明通过不断的优化，对备胎池的结构特征进行了不断的改进，降低了备胎池局部以及备胎池与备胎安装支架等连接处的应力集中，从而大大降低了备胎池疲劳开裂的风险。
本发明所提供的汽车备胎安装结构不仅承载能力强，结构特征简单，制造工艺方便，而且具有很好的模态刚度性能。同时通过形貌优化分析手段，合理布置加强筋，使得结构具有达到最优化，既保证了该结构的工作性能，消除异响，满足了结构的刚度强度要求，又达到了轻量化的目的。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中标记作简要说明：
图1为本发明备胎安装结构整体示意图。
图2为本发明备胎安装结构的安装支架的结构示意图。
图中标记为：1、后地板，2、安装支架，3、前部组合加强筋，4、前部漏液孔，5、中部组合加强筋，6、直线形加强筋，7、倒圆角，8、圆弧形加强筋，9、三角形加强筋，10、条形加强筋，11、后地板后部加强筋，12、安装凸台，13、结构加强筋，14、备胎池前部，15、备胎池后部。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，该汽车备胎安装结构，包括设于后地板1上的备胎池，备胎池包括呈圆弧结构的备胎池前部14和沿备胎池前部14圆弧结构切向方向延伸出的横截面呈U型的备胎池后部15；备胎池前部14及备胎池后部15相接位置设有安装汽车备胎的安装支架2；安装支架2外围、备胎池前部14及备胎池后部15均设有结构加强结构。备胎池前部14的圆弧结构和汽车备胎外壁相适配，备胎池前部14的圆弧结构弧度为180度，备胎池前部14为半圆结构。
安装支架2位于备胎池中心位置；备胎池前部14及备胎池后部15的两端以安装支架2为对称中心对称设置。备胎池前半部分形状随备胎型面呈半圆结构，后半部分沿圆弧切向方向延伸，整体截面呈U型结构，以备胎安装点为中心，左右两侧结构完全对称。
安装支架2用于安装汽车备胎，安装支架2外围、备胎池前部14及备胎池后部15均设置的结构加强结构，使得备胎池有很好的模态刚度性能，承载能力强，保证了汽车后备箱乃至整个后部车身的耐久性、稳定性和安全性。
备胎池前部14设有前部漏液孔4，备胎池前部14的结构加强结构为以前部漏液孔4边缘为起点向两侧延伸至备胎池前部14侧壁的环形凹筋及环绕前部漏液孔4及环状凹筋的前部加强筋围成的前部组合加强筋3，前部加强筋以前部漏液孔4外围为起点向两侧延伸到备胎池前部14侧壁；前部加强筋延伸到备胎池前部14侧壁的一端设有中部槽口和位于中部槽口两侧的齿形加强筋。
前部组合加强筋3整体呈瓜形结构，优选中部槽口两侧的齿形加强筋各为两个。在备胎池前部14的半圆弧区域，设置有圆环(环状凹筋)+四爪型(前部加强筋)围成的前部组合加强筋3。前部组合加强筋3为以最前端的前部漏液孔4为起点，设置整体呈现圆环状，并继续发散延伸到备胎池的前端侧壁的凹筋，在前部漏液孔4的前部形成一个凸台，从而保证了此处结构的刚度。
安装支架2外围的结构加强结构为设于安装支架2一侧的两端延伸到备胎池前部14侧壁的弧形加强筋及设有安装支架另一侧的两端延伸到备胎池前部14侧壁的曲线形加强筋连接构成的中部组合加强筋5；曲线形加强筋中部设有分布在安装支架2边缘的倒Y型加强筋。在保持安装支架2周围结构不发生变化的前提下，在备胎池中部即安装支架2两侧设置圆弧(弧形加强筋)+环抱型(曲线形加强筋)连接成的中部组合加强筋5。中部组合加强筋5的分布能够保证备胎安装支架2周围结构的刚度强度。同时，曲线形加强筋呈环抱型的张开和环抱型的加强筋设置，极大的提高了备胎池中部的结构模态刚度性能。安装支架2两侧的弧形加强筋及曲线形加强筋围住的位置设置两个漏液孔，即中部组合加强筋5的区域设置两个漏液孔，涂装电泳时，电泳液通过漏液孔能顺利流出，避免积液现象。
备胎池后部15的结构加强结构为设于备胎池后部15的两条宽度不同的直线形加强筋6，直线形加强筋6两端延伸到备胎池后部15侧壁上。在备胎池后部15，根据形貌优化结果，设置了两条宽度不同的贯通型的直线形加强筋6，备胎池后部15的直线形加强筋6，阻断了备胎池振动继续向后围传递的路径，避免了备胎池局部模态传递到后围部分发生共振耦合。两条直线形加强筋6上共设置三个漏液孔，涂装电泳时，电泳液通过漏液孔顺利流出，避免积液现象。
在备胎池中部，设置有备胎的安装支架2。安装支架2包括设于备胎池内的安装凸台12，安装凸台12顶端及底端均设有倒角；安装凸台12底端设有和备胎池焊接的连接板，连接板和备胎池焊接边缘位置设有结构加强筋13。安装凸台12上下边缘设置有倒角特征，避免备胎池的安装支架2出现应力集中。安装凸台12前后左右均与备胎池底部有很好的钣金的连接板搭接，焊接边缘设置有结构加强筋13，保证了备胎安装点处的刚度强度性能。
备胎池前部14上边缘设有倒圆角。备胎池前部14上边缘设置了较大的倒角特征。此特征极大的提高了备胎池与后地板1之间的刚度强度，有效阻断了后地板1局部模态向备胎池进行传递的路径。
后地板1的前部设有圆弧形加强筋8，后地板1的前部在圆弧形加强筋8的两端设有三角形加强筋9。后地板1的两侧与后纵梁焊接的位置设有条形加强筋10。后地板1的后部设有分别设有后地板后部加强筋11，后地板后部加强筋11为L形加强筋及矩形加强筋。
同时，在后地板1前部设置了大型的圆弧形加强筋8，并且在圆弧形加强筋8的区域内还设置了两个眉毛状的三角形加强筋9。在后地板1两侧与后纵梁焊接的部位设置了长条形的条形加强筋10，保证了后地板1与后纵梁连接部位的结构刚性。在后地板1后部两侧，设置了后地板后部加强筋11，保证了后地板1与后围连接板连接局部结构的刚性。本发明在后地板1布置了大量的加强筋，不仅提高了后地板1整体的模态刚度性能，而且还避免了因后地板1出现过大的平板结构，而导致的低频振动。
为提高后备胎池的防腐能力及减重目标，备胎池底面还设置了若干漏液孔。涂装电泳时，电泳液沿着备胎池设置的加强筋，通过漏液孔顺利流出，避免积液现象。
本发明针对现有技术中，汽车备胎池结构由于承受载重较大，同时冲压工艺会导致料厚减薄。如果汽车备胎池结构设计的不够合理，无法满足其结构模态刚度性能，在路况不好时或者高速行驶过程中，备胎池局部发生剧烈振动，从而出现异响现象，甚至导致焊点脱落，钣金件应力集中，发生钣金开裂的风险的技术问题。首先选择整体结构造型，确定整体的模态刚度性能基础。本发明备胎池结构前半部分形状随备胎型面呈半圆弧状，后半部分沿圆弧切向方向延伸，整体截面呈U型结构，以备胎安装点为中心，左右两侧结构完全对称。
备胎池结构造型变化较大，可优化空间小，可操作空间有限，实际中模态刚度性能提升难度很大，仅仅依靠设计经验很难有效提升结构的局部及整体性能。本发明在保证备胎池备胎安装点、漏液孔等特征不变的前提下，对整体结构设计，按照模态刚度性能要求，对基础结构采用形貌优化技术手段，对汽车备胎安装结构整体进行了模态刚度优化分析，使得整体结构性能达到一个全新的水平，从而得到了模态刚度性能更好，材料分布更加科学合理的结构设计方案。
综上所述，本发明的有益效果体现在以下几个方面：
一、本发明汽车备胎安装结构整体设计简单科学合理，制造方便，冲压工艺良好，大大降低了生产成本。
二、本发明基于轻量化设计思路，结构整体布局科学合理，有效减少材料分布，有效降低了汽车后地板的制造成本，从而减轻车身重量，提高整车燃油经济性。
三、本发明采用形貌优化手段，巧妙布置加强筋，提高结构整体的模态刚度性能，避免备胎池出现共振现象，提升了整车NVH性能。
四、本发明通过不断的优化，对备胎池的结构特征进行了不断的改进，降低了备胎池局部以及备胎池与备胎安装支架等连接处的应力集中，从而大大降低了备胎池疲劳开裂的风险。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.汽车备胎安装结构，包括设于后地板上的备胎池，其特征在于：所述备胎池包括呈圆弧结构的备胎池前部和沿所述备胎池前部圆弧切向方向延伸出的横截面呈U型的备胎池后部；所述备胎池前部及所述备胎池后部相接位置设有安装汽车备胎的安装支架；所述安装支架外围、所述备胎池前部及备胎池后部均设有结构加强结构。
2.如权利要求1所述的汽车备胎安装结构，其特征在于：所述备胎池前部设有前部漏液孔，所述备胎池前部的结构加强结构为以所述前部漏液孔边缘为起点向两侧延伸至备胎池前部侧壁的环形凹筋及环绕所述前部漏液孔及环状凹筋的前部加强筋围成的前部组合加强筋；前部加强筋以所述前部漏液孔外围为起点向两侧延伸到备胎池前部侧壁；所述前部加强筋延伸到备胎池前部侧壁的一端设有中部槽口和位于中部槽口两侧的齿形加强筋。
3.如权利要求1所述的汽车备胎安装结构，其特征在于：所述安装支架外围的结构加强结构为设于安装支架一侧的两端延伸到备胎池前部侧壁的弧形加强筋及设有安装支架另一侧的两端延伸到备胎池前部侧壁的曲线形加强筋连接构成的中部组合加强筋；所述曲线形加强筋中部设有分布在安装支架边缘的倒Y型加强筋。
4.如权利要求1所述的汽车备胎安装结构，其特征在于：所述备胎池后部的结构加强结构为设于备胎池后部的两条宽度不同的直线形加强筋，所述直线形加强筋两端延伸到所述备胎池后部侧壁上。
5.如权利要求1-4任一项所述的汽车备胎安装结构，其特征在于：所述安装支架包括设于所述备胎池内的安装凸台，所述安装凸台顶端及底端均设有倒角；所述安装凸台底端设有和备胎池焊接的连接板，所述连接板和所述备胎池焊接边缘位置设有结构加强筋。
6.如权利要求1-4任一项所述的汽车备胎安装结构，其特征在于：所述备胎池前部上边缘设有倒圆角。
7.如权利要求1-4任一项所述的汽车备胎安装结构，其特征在于：所述后地板的前部设有圆弧形加强筋，所述后地板的前部在圆弧形加强筋的两端设有三角形加强筋。
8.如权利要求7所述的汽车备胎安装结构，其特征在于：所述后地板的两侧与后纵梁焊接的位置设有条形加强筋。
9.如权利要求8所述的汽车备胎安装结构，其特征在于：所述后地板的后部设有后地板后部加强筋。
10.如权利要求1所述的汽车备胎安装结构，其特征在于：所述安装支架位于所述备胎池中心位置；所述备胎池前部及备胎池后部的两端以安装支架为对称中心对称设置。
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Application publication date: 20160810 Assignee: Ooros Automotive Co., Ltd. Assignor: Saic Chery Automobile Co., Ltd. Contract record no.: 2018340000015 Denomination of invention: Automobile spare tire installing structure Granted publication date: 20180316 License type: Common License Record date: 20180917 |
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