CN109080706A - 一种铝合金侧围结构及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝合金侧围结构及汽车，属于汽车轻量化领域。该结构包括外框上边梁、外框A柱、外框C柱、外框下中边梁、外框下前边梁、外框下后边梁、上横梁、下横梁、中横梁、门斜梁、多个立柱和内插接头。多个立柱与上横梁、下横梁、中横梁、门斜梁、外框上边梁、外框下中边梁、外框下前边梁、外框下后边梁榫卯连接。上横梁与外框A柱、外框C柱的端部交汇点用内插接头榫卯连接。下横梁的一端与门斜梁采用内插接头榫卯连接，下横梁的另一端与外框C柱的用内插接头榫卯连接。外框下前边梁与外框A柱、外框A柱与外框上边梁、外框上边梁与外框C柱、外框C柱与外框下后边梁之间用内插接头连接。汽车包括上述结构。该结构和该汽车的轻量化效果好。

Description

一种铝合金侧围结构及汽车

技术领域

本发明涉及的是汽车轻量化领域，具体而言，涉及一种铝合金侧围结构及汽车。

背景技术

轻量化已经成为汽车、尤其是新能源汽车的重要发展趋势之一，实施汽车轻量化可以有效降低汽车能耗，延长新能源汽车的续驶里程。

铝合金材料以其密度低、刚度重量比高、材料供应丰富而在轻量化车身结构中获得广泛应用。但是铝合金型材“不易弯曲”、“不易焊接”、“材料强度低于钢材”等几个弱点严重制约了其在轻量化车身中的应用。

现阶段的侧围结构普遍还是采取钢制材料，即使有采用铝合金的侧围结构也因其强度、刚度较差，焊接工艺困难而无法在生产生活中应用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种铝合金侧围结构及汽车，该铝合金侧围结构能够在一定程度上解决现有技术中铝合金侧围结构强度、刚度较低，难以应用于实际生产生活中的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种铝合金侧围结构，所述铝合金侧围结构包括外框上边梁、外框A柱、外框C柱、外框下中边梁、外框下前边梁、外框下后边梁、上横梁、下横梁、中横梁、门斜梁、多个立柱和内插接头；多个所述立柱与所述上横梁、所述下横梁、所述中横梁、所述门斜梁、所述外框上边梁、所述外框下中边梁、所述外框下前边梁、所述外框下后边梁榫卯连接，所述上横梁与所述外框A柱、所述外框C柱的端部交汇点采用所述内插接头榫卯连接，所述下横梁的一端与所述门斜梁采用所述内插接头榫卯连接，下横梁的另一端与外框C柱的采用所述内插接头榫卯连接，所述外框下前边梁与所述外框A柱、所述外框A 柱与所述外框上边梁、所述外框上边梁与所述外框C柱、所述外框C 柱与所述外框下后边梁各组成段之间采用所述内插接头连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述外框上边梁、所述外框A 柱、所述外框C柱、所述外框下中边梁、所述外框下前边梁、所述外框下后边梁、所述上横梁、所述下横梁、所述中横梁、所述门斜梁、多个所述立柱和所述内插接头均采用铝合金材料制成。

作为本发明的一种优选技术方案，所述外框上边梁、所述外框A 柱、所述外框C柱、所述外框下中边梁、所述外框下前边梁、所述外框下后边梁、所述上横梁、所述下横梁、所述中横梁、所述门斜梁和多个所述立柱的截面均为空心结构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述内插接头包括第一插接头、第二插接头和连接部，连接部连接第一插接头和第二插接头，第一插接头远离连接部的一端尺寸较靠近连接部的一端小，第二插接头远离连接部的一端尺寸较靠近连接部的一端小。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一插接头、所述第二插接头和所述连接部均为直线的横梁，第一插接头和第二插接头的形状和结构相同，所述榫卯连接还包括间接榫卯连接，间接榫卯连接时，第一插接头与榫孔连接，第二插接头与榫头插接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述连接部为弧形管或带有弧面的四面体或正方体。

本发明还提供了一种汽车，所述汽车包括上述任一项所述的铝合金侧围结构。

本发明的有益效果包括：

1.本发明提供的铝合金侧围结构采用铝合金材料，在制造汽车侧围时，可以部分外露，形成独特的风格造型，而不会被腐蚀。

2.本发明提供的铝合金侧围结构采用铝合金材料，根据计算确定合理的型材截面形状及硬点结构尺寸，既能够保证整个结构的强度和刚度以确保结构安全，又能够降低整个结构的重量，轻量化效果好，且抗腐蚀能力强。

3.本发明提供的铝合金侧围结构在连接位置采用了内插接头连接，避免了铝合金不易焊接的特性。采用内插接头连接各部分，快速方便，适用于工业应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的铝合金侧围结构的整体示意图；

图2为本发明实施例提供的铝合金侧围结构的内插接头的一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的铝合金侧围结构的内插接头的又一种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的铝合金侧围结构的内插接头的又一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的铝合金侧围结构的内插接头的又一种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的铝合金侧围结构的内插接头的又一种结构示意图；

图7为本发明实施例提供的铝合金侧围结构采用间接榫卯连接的位置的示意图。

图标：101-外框A柱；102-外框C柱；103-外框上边梁；104-外框下中边梁；105-外框下前边梁；106-外框下后边梁；107-上横梁； 108-下横梁；109-中横梁；110-门斜梁；111-立柱；112-内插接头；210- 第一插接头；220-第二插接头；230-连接部。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

本实施例提供一种铝合金侧围结构及汽车，其具体结构如下文所阐述。

请参照图1，在本实施例中，铝合金侧围结构包括外框上边梁 103、外框A柱101、外框C柱102、外框下中边梁104、外框下前边梁105、外框下后边梁106、上横梁107、下横梁108、中横梁109、门斜梁110、多个立柱111和内插接头112。多个立柱111与上横梁 107、下横梁108、中横梁109、门斜梁110、外框上边梁103、外框下中边梁104、外框下前边梁105、外框下后边梁106榫卯连接。上横梁107与外框A柱101、外框C柱102的端部交汇点采用内插接头112榫卯连接。下横梁108的一端与门斜梁110采用内插接头112 榫卯连接，下横梁108的另一端与外框C柱102采用内插接头112 榫卯连接。外框下前边梁105与外框A柱101、外框A柱101与外框上边梁103、外框上边梁103与外框C柱102、外框C柱102与外框下后边梁106各组成段之间采用内插接头112连接。

请参照图1，在本实施例中，外框下中边梁104、下横梁108、中横梁109、上横梁107和外框上边梁103从下至上平行地排列于竖直平面上。外框下后边梁106、外框下中边梁104和外框下前边梁105 间隔设置于同一直线上。并且外框下中边梁104位于外框下前边梁105与外框下后边梁106之间。两根间隔设置的立柱111从下至上依次连接外框下中边梁104、下横梁108、中横梁109、上横梁107和外框上边梁103。在这两根立柱111之间，设置有一根较短的立柱111 从下至上依次连接下横梁108、中横梁109、上横梁107和外框上边梁103。在中横梁109的左端，还设置有一根从下至上依次连接下横梁108、中横梁109和上横梁107的立柱111。在该立柱111的右端设置有另一根从下至上依次连接下横梁108、中横梁109、上横梁107 和外框上边梁103的立柱111。在外框下后边梁106所在的位置，设置有一根立柱111，该立柱111从下至上依次连接外框下后边梁106、下横梁108、中横梁109、上横梁107和外框上边梁103。外框下中边梁104与下横梁108之间和外框下后边梁106与下横梁108之间还设置有立柱111将他们依次连接。

请参照图1，外框C柱102、内插接头112、外框上边梁103、内插接头112、外框A柱101、内插接头112、外框下前边梁105、外框下中边梁104、外框下后边梁106和内插接头112共同围成侧围结构的外部框架。外框C柱102同时连接下横梁108的一端、中横梁109 的一端和上横梁107的一端。外框A柱101与上横梁107的另一端连接。门斜梁110包括水平端和倾斜端，门斜梁110的倾斜端连接两根立柱111与下横梁108的一端，门斜梁110的水平端通过立柱111 与外框下前边梁105连接。门斜梁110的水平端端部与外框A柱101 连接。

需要说明的是，上横梁107、下横梁108、门斜梁110、外框C 柱102、内插接头112、外框上边梁103、内插接头112、外框A柱 101、内插接头112、外框下前边梁105、外框下中边梁104、外框下后边梁106和内插接头112在制造汽车侧围时，可以部分外露，形成一种独特的造型风格。现有技术中的侧围结构，普遍采用钢铁制造。如果外露，很快就会被腐蚀。本实施例采用铝合金材料，即使外露也不会被腐蚀。

需要说明的是，外框上边梁103、外框A柱101、外框C柱102、外框下中边梁104、外框下前边梁105、外框下后边梁106、上横梁 107、下横梁108、中横梁109、门斜梁110、多个立柱111和内插接头112均采用铝合金材料制成。根据本实施例所提供的铝合金侧围结构，既能够保证整个结构的强度和刚度以确保结构安全，又能够降低整个结构的重量，轻量化效果好。整个结构统一地采用铝合金结构，既降低了重量，又避免了异种材料连接可能带来的材料之间的电化学腐蚀。

进一步地，本实施例所提供的外框上边梁103、外框A柱101、外框C柱102、外框下中边梁104、外框下前边梁105、外框下后边梁106、上横梁107、下横梁108、中横梁109、门斜梁110和多个立柱111的截面均为空心结构。将上述结构设置为空心结构，能够大幅度降低结构质量。而将上述结构设置为空心结构，对整个结构的强度、刚度等力学性能的影响不大。因此能够达到较好的轻量化效果。

进一步地，本实施例所提供的外框上边梁103、外框A柱101、外框C柱102、外框下中边梁104、外框下前边梁105、外框下后边梁106、上横梁107、下横梁108、中横梁109、门斜梁110和多个立柱111的四个表面均设置有矩形的榫槽。通过设置矩形榫槽能够方便整个结构与外界的连接。

进一步地，本实施所提供的铝合金侧围结构还可以设置有加强筋板。如在下横梁108与立柱111之间，可以通过设置三角板状的加强筋板来增强下横梁108与立柱111的连接强度。

在本实施例中，加强筋板为等腰直角三角板，等腰直角三角板状的加强筋板的两条直角边分别与下横梁108上设置的矩形榫槽和立柱111上设置的矩形榫槽相配合形成榫槽连接。需要说明的是，加强筋板不仅仅是等腰直角三角板，加强筋板可以根据需要设置为任意形状。如设置于门斜梁110下方的加强筋板，该加强筋板呈不规则的弧形。采用榫槽焊接连接，确保了梁和剪应力筋板的力学性能，制造效率高、成本低。

内插接头112包括第一插接头210、第二插接头220和连接部 230，连接部230连接第一插接头210和第二插接头220，第一插接头210远离连接部230的一端尺寸较靠近连接部230的一端小，第二插接头220远离连接部230的一端尺寸较靠近连接部230的一端小。具体地，例如，外框C柱102与外框上边梁103之间采用的内插接头112的整体形状如图2所示。内插接头112包括第一插接头210、第二插接头220和连接部230。连接外框C柱102与外框上边梁103 的内插接头112，该内插接头112的第一插接头210和第二插接头220 垂直。第一插接头210在靠近外框C柱102的一端的尺寸较小，以便于外框C柱102套设于该第一插接头210上。第一插接头210逐渐远离外框C柱102，其尺寸越来越大，以便于外框C柱102与第一插接头210的稳定连接。同样的，第二插接头220在靠近外框上边梁 103的一端的尺寸较小，以便于外框上边梁103套设于第二插接头220 上。第二插接头220逐渐远离外框上边梁103，其尺寸越来越大，以便于外框上边梁103与第二插接头220的稳定连接。为了使内插接头 112与外框C柱102过盈配合，而不使内插接头112过大，其第一插接头210的外侧尺寸略大于外框C柱102的内侧尺寸。本实施例中，第一插接头210的外侧尺寸比外框C柱102的内侧尺寸大0.5～1mm。为了使内插接头112与外框上边梁103过盈配合，而不使内插接头 112过大，其第二插接头220的外侧尺寸略大于外框上边梁103的内侧尺寸。本实施例中，第二插接头220的外侧尺寸比外框上边梁103 的内侧尺寸大0.5mm～1mm。该内插接头112的连接部230为正方体，第一插接头210通过连接部230与第二插接头220连接。

请参照图3，图3为外框下后边梁106与外框C柱102之间的内插接头112的结构示意图。该内插接头112和外框C柱102与外框上边梁103之间采用的内插接头112相比，第一插接头210与第二插接头220的结构形状都相同，不同之处在于，外框下后边梁106与外框C柱102的内插接头112的连接部230为带有一个曲面的四面体。第一插接头210和第二插接头220设置于两个相邻的平面上。曲面为圆弧面，用来圆弧过渡。

请参照图4，图4为外框上边梁103与外框A柱101之间的内插接头112。该内插接头112和外框C柱102与外框上边梁103之间采用的内插接头112相比，第一插接头210与第二插接头220的结构形状都相同，不同之处在于，外框上边梁103与外框A柱101的内插接头112的连接部230为一个弧形管。该弧形管的圆心角为30°。

请参照图5，图5为外框下前边梁105与外框A柱101之间的内插接头112。该内插接头112和外框C柱102与外框上边梁103之间采用的内插接头112相比，第一插接头210与第二插接头220的结构形状都相同，不同之处在于，外框下前边梁105与外框A柱101的内插接头112的连接部230为一个弧形管。该弧形管的圆心角为90°。

请参照图6，内插接头112还可以是以下结构：第一插接头210、第二插接头220和连接部230均为直线的横梁。第一插接头210和第二插接头220的形状和结构相同。榫卯连接还包括间接榫卯连接，间接榫卯连接时，第一插接头210与榫孔连接，第二插接头220与榫头插接。在本实施例中，外框C柱102靠近上横梁107的面的宽度尺寸与上横梁107的端面的宽度尺寸相同。此时，上横梁107不能与外框C柱102直接榫卯连接。这里可以通过设置内插接头112将二者间接地榫卯连接。这里的内插接头112，其第一插接头210和第二插接头220的形状和结构相同，第一插接头210、第二插接头220和连接部230排列在一条直线上，形成横梁结构。将外框C柱102靠近上横梁107的面开设一个能够与内插接头112相配合的孔，并将内插接头112的一端与其配合内插接头112的另一端与上横梁107插接。通过设置内插接头112实现了外框C柱102与上横梁107的间接榫卯连接。

请参照图7，采用间接榫卯连接的位置还包括：外框A柱101与上横梁107的连接处、外框A柱101与门斜梁110水平端的连接处、中横梁109端部的立柱111与上横梁107的连接处、中横梁109端部的立柱111与门斜梁110的倾斜端的连接处、门斜梁110的倾斜端与门斜梁110的水平端的连接处、门斜梁110的倾斜端与外框下前边梁 105的连接处以及外框C柱102与下横梁108的连接处。

需要说明的是，内插接头112还可以是其他形状。具体的形状可以根据实际的生产需要制造，在此就不再赘述。

在本实施例中，采用了榫卯连接，采用榫卯连接有效避免了铝合金梁的打断和断头之间的焊接。本实施例还采用了接头连接和榫槽连接，采用榫槽连接和接头连接确保了各结构之间的力学性能，制造效率高、成本低。

本实施例还提供了一种汽车，该汽车包括上述的铝合金侧围结构。该汽车由于采用了上述的铝合金侧围结构，其质量较轻，轻量化效果较好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铝合金侧围结构，其特征在于，所述铝合金侧围结构包括外框上边梁(103)、外框A柱(101)、外框C柱(102)、外框下中边梁(104)、外框下前边梁(105)、外框下后边梁(106)、上横梁(107)、下横梁(108)、中横梁(109)、门斜梁(110)、多个立柱(111)和内插接头(212)；多个所述立柱(111)与所述上横梁(107)、所述下横梁(108)、所述中横梁(109)、所述门斜梁(110)、所述外框上边梁(103)、所述外框下中边梁(104)、所述外框下前边梁(105)、所述外框下后边梁(106)榫卯连接，所述上横梁(107)与所述外框A柱(101)、所述外框C柱(102)的端部交汇点采用所述内插接头(112)榫卯连接，所述下横梁(108)的一端与所述门斜梁(110)采用所述内插接头(112)榫卯连接，下横梁(108)的另一端与外框C柱的(102)采用所述内插接头(112)榫卯连接，所述外框下前边梁(105)与所述外框A柱(101)、所述外框A柱(101)与所述外框上边梁(103)、所述外框上边梁(103)与所述外框C柱(102)、所述外框C柱(102)与所述外框下后边梁(106)各组成段之间采用所述内插接头(112)连接。

2.根据权利要求1所述的铝合金侧围结构，其特征在于，所述外框上边梁(103)、所述外框A柱(101)、所述外框C柱(102)、所述外框下中边梁(104)、所述外框下前边梁(105)、所述外框下后边梁(106)、所述上横梁(107)、所述下横梁(108)、所述中横梁(109)、所述门斜梁(110)、多个所述立柱(111)和所述内插接头(212)均采用铝合金材料制成。

3.根据权利要求1所述的铝合金侧围结构，其特征在于，所述外框上边梁(103)、所述外框A柱(101)、所述外框C柱(102)、所述外框下中边梁(104)、所述外框下前边梁(105)、所述外框下后边梁(106)、所述上横梁(107)、所述下横梁(108)、所述中横梁(109)、所述门斜梁(110)和多个所述立柱(111)的截面均为空心结构。

4.根据权利要求3所述的铝合金侧围结构，其特征在于，所述外框上边梁(103)、所述外框A柱(101)、所述外框C柱(102)、所述外框下中边梁(104)、所述外框下前边梁(105)、所述外框下后边梁(106)、所述上横梁(107)、所述下横梁(108)、所述中横梁(109)、所述门斜梁(110)和多个所述立柱(111)的四个表面均设置有矩形榫槽。

5.根据权利要求1所述的铝合金侧围结构，其特征在于，所述内插接头(112)包括第一插接头(210)、第二插接头(220)和连接部(230)，连接部(230)连接第一插接头(210)和第二插接头(220)，第一插接头(210)远离连接部(230)的一端尺寸较靠近连接部(230)的一端小，第二插接头(220)远离连接部(230)的一端尺寸较靠近连接部(220)的一端小。

6.根据权利要求5所述的铝合金侧围结构，其特征在于，所述第一插接头(210)、所述第二插接头(220)和所述连接部(230)均为直线的横梁，第一插接头(210)和第二插接头(220)的形状和结构相同，所述榫卯连接还包括间接榫卯连接，间接榫卯连接时，第一插接头(210)与榫孔连接，第二插接头(220)与榫头插接。

7.根据权利要求5所述的铝合金侧围结构，其特征在于，所述连接部(230)为弧形管或带有弧面的四面体或正方体。

8.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求1-4任一项所述的铝合金侧围结构。