CN109606479B - 车身结构和具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车身结构和具有其的车辆，车身结构包括下车体结构和顶盖结构，下车体结构包括下车体内板和下车体外板，下车体内板为碳纤维结构，下车体外板的后围外板、侧围外板与地板均具有蜂窝金属层，蜂窝金属层的内外两侧均铺设有碳纤维层，下车体外板的车体外板上板、前围外板、中通道搭接板、下车体外板下边和前纵梁均为碳纤维结构，后围外板与下车体内板的后围内板螺纹固定，下车体内板的下车体内板上板与下车体外板上板粘接固定，下车体结构与顶盖结构粘接固定，且顶盖结构在与下车体结构的粘接处的表面为碳纤维层。根据本发明的车身结构，可以在保证车身结构具有合适的使用强度的情况下具有较轻重量，车身结构的制造成型方便。

Description

车身结构和具有其的车辆
技术领域
本发明涉及车辆制造领域，具体而言，涉及一种车身结构和具有其的车辆。
背景技术
相关技术中，为了延长车辆的最大行驶距离，需要减轻车辆的整体重量。现有的车辆的车身结构为金属结构，虽然保证车身结构具有较强强度，但车身结构整体重量过高。为便于车辆的轻量化布置，需要对车身结构的各个部分分别进行设计，以在保证车身结构具有合适的使用强度的情况同时，合理减轻车身结构整体的重量。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一方面提出了一种在保证合适的使用强度的情况下具有较轻重量的车身结构。
本发明的第二方面提出了一种具有上述车身结构的车辆。
根据本发明第一方面所述的车身结构，包括下车体结构和顶盖结构，所述下车体结构包括下车体内板和下车体外板，所述下车体内板为碳纤维结构，所述下车体内板包括下车体内板上板、前围内板、后围内板、侧围内板、中通道部、下车体内板下边，所述下车体外板包括下车体外板上板、前围外板、后围外板、侧围外板、中通道搭接板、下车体外板下边、前纵梁、地板，所述后围外板、所述侧围外板与所述地板均具有蜂窝金属层，所述蜂窝金属层的内外两侧均铺设有碳纤维层，所述车体外板上板、所述前围外板、所述中通道搭接板、所述下车体外板下边和所述前纵梁均为碳纤维结构，其中，所述后围外板与所述后围内板螺纹固定，所述下车体内板上板与所述下车体外板上板粘接固定，所述下车体结构与所述顶盖结构粘接固定，且所述顶盖结构在与所述下车体结构的粘接处的表面为碳纤维层。
根据本发明第一方面所述的车身结构，可以在保证车身结构具有合适的使用强度的情况下具有较轻重量，同时车身结构成型方便。
根据本发明所述的车身结构，所述前围内板、所述后围内板以及所述侧围内板均与所述下车体内板下边粘接固定，所述下车体内板下边与所述地板粘接固定。
根据本发明所述的车身结构，所述前围外板包括第一本体和第一搭接边，所述第一搭接边的厚度小于所述第一本体的厚度，所述前围内板包括第二本体和第二搭接边，所述第二搭接边的厚度小于所述第二本体的厚度，所述前纵梁包括第三本体和第三搭接边，所述第三搭接边的厚度小于所述第三本体的厚度，以在所述第一本体与第二本体粘接固定时，所述第一搭接边与所述第二搭接边间隔开并预留出所述第三搭接边的安装空间，所述第一搭接边和所述第二搭接边分别粘接固定在所述第三搭接边的相对两侧。
进一步地，所述前围外板由多层所述碳纤维层粘接形成，所述第一本体的碳纤维层的层数多于所述第一搭接边的碳纤维层的层数，在所述第一本体和所述第一搭接边的连接处，所述第一本体的碳纤维层的层数从所述第一本体朝向所述第一搭接边逐渐减少，所述前围内板由多层所述碳纤维层粘接形成，所述第二本体的碳纤维层的层数多于所述第二搭接边的碳纤维层的层数，在所述第二本体和所述第二搭接边的连接处，所述第二本体的碳纤维层的层数从所述第二本体朝向所述第二搭接边逐渐减少。
更进一步地，在所述第一本体和所述第一搭接边的连接处沿垂直于所述前围外板的外边缘方向，每从所述第一本体朝向所述第一搭接边移动距离N时，所述第一本体的碳纤维层的层数较少一层，在所述第二本体和所述第二搭接边的连接处沿垂直于所述前围外板的外边缘方向，每从所述第二本体朝向所述第二搭接边移动距离N时，所述第二本体的碳纤维层的层数较少一层，其中，所述1mm≤N≤4mm。
根据本发明所述的车身结构，所述中通道部与所述中通道搭接板粘接固定。
根据本发明所述的车身结构，所述下车体结构和所述顶盖结构之间、所述下车体内板与所述下车体外板之间均通过粘胶固定，所述粘胶的剪切强度≧8MPa，弹性模量≧20MPa，断裂延伸率≧200％。
进一步地，所述蜂窝金属层与所述碳纤维层之间也通过所述粘胶固定。
根据本发明所述的车身结构，所述侧围内板、所述前围内板、所述后围内板和所述中通道部通过预浸料热压罐法一体成型，所述后围外板和所述侧围外板通过预浸料热压罐法一体成型。
根据本发明第二方面所述的车辆，设有如本发明第一方面所述的车身结构。
根据本发明第二方面所述的车辆，车辆具有较强的强度，保证人员的乘车安全，同时减轻了车辆的重量，节约了能源。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的车身结构的结构示意图；
图2是本发明实施例的下车体外板的结构示意图；
图3是本发明实施例的下车体内板的结构示意图；
图4是本发明实施例的顶盖结构的结构示意图；
图5是本发明实施例的后围外板的内部结构图；
图6是本发明实施例的地板的内部结构图；
图7是本发明实施例的前围外板、前围内板与前纵梁的安装示意图；
图8是本发明实施例的前围外板的内部结构图。
附图标记：
车身结构100，下车体结构10，下车体外板1，下车体外板上板11，前围外板12，第一本体121，第一搭接边122，后围外板13，侧围外板14，中通道搭接板15，下车体外板下边16，前纵梁17，第三本体171，第三搭接边172，地板18，下车体内板3，下车体内板上板31，前围内板32，第二本体321，第二搭接边322，后围内板33，侧围内板34，中通道部35，下车体内板下边36，顶盖结构20，碳纤维层40，装饰纤维层41，加强纤维层42，蜂窝金属层50。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并参考具体实施例描述本发明。
首先结合图1-图8描述本发明实施例的车身结构100。
如图1-图8所示，本发明实施例的车身结构100可以包括下车体结构10和顶盖结构20，顶盖结构20安装在下车体结构10上方，从而在顶盖结构20与下车体结构10围成的空间内形成车辆的乘员舱。
如图2和图3所示，下车体结构10包括下车体内板3和下车体外板1，下车体内板3可以设置在下车体外板1内，下车体内板3内部形成乘员舱下车体内板3为碳纤维结构，即下车体内板3可以为纯碳纤维结构制成，由此下车体内板3可以具有较强的强度和较轻的重量。
如图2所示，下车体外板1包括下车体外板上板11、前围外板12、后围外板13、侧围外板14、中通道搭接板15、下车体外板下边16、前纵梁17、地板18，前围外板12位于下车体外板1的前端，后围外板13位于下车体外板1的后端，侧围外板14分别位于下车体外板1的左右两端，下车体外板上板11分别位于前围外板12的上端、后围外板13的上端、侧围外板14的上端。下车体外板下边16分别位于前围外板12的下端、后围外板13的下端、侧围外板14的下端。地板18位于下车体外板1的底部且分别与前围外板12、后围外板13和侧围外板14连接。车辆的乘员舱可以形成在前围外板12、后围外板13、侧围外板14和地板18围成的内部空间内。
如图2所示，前纵梁17沿前后方向布置，前纵梁17的前部与前围外板12连接，前纵梁17的后部与后围外板13连接。中通道搭接板15沿前后方向布置，中通道搭接板15的前端与前围外板12连接，中通道搭接板15的后端与后围外板13连接，即中通道搭接板15连接在前围外板12与后围外板13之间。
如图3所示，下车体内板3包括下车体内板上板31、前围内板32、后围内板33、侧围内板34、中通道部35、下车体内板下边36，前围内板32位于下车体内板3的前端，后围内板33位于下车体内板3的后端，侧围内板34分别位于下车体内板3的左右两端，下车体内板上板31分别位于前围内板32的上端、后围内板33的上端、侧围内板34的上端。下车体内板下边36分别位于前围内板32的下端、后围内板33的下端、侧围内板34的下端。中通道部35沿前后方向布置，中通道部35的前端与前围内板32连接，中通道部35的后端与后围内板33连接，即中通道部35连接在前围内板32与后围内板33之间。
下车体内板上板31与下车体外板上板11连接，且下车体内板上板31与下车体外板上板11与车辆的顶盖结构20连接。前围内板32与前围外板12的内侧固定，后围内板33与后围外板13的内侧固定，侧围内板34与对应一侧的侧围外板14的内侧固定，中通道部35与中通道搭接板15固定。
如图5和图6所示，侧围外板14、后围外板13与地板18均具有蜂窝金属层50，从而后围外板13与地板18具有较强强度，蜂窝金属层50的朝向车内的一侧以及朝向车外的一侧均铺设有碳纤维层40，以进一步增强后围外板13与地板18的强度。换言之，蜂窝金属层50夹设在碳纤维层40之间，由此车辆的底部和后部受到撞击后，蜂窝金属层50的蜂窝状结构可以在撞击能量从车外向乘员舱内传递时进行吸能，以提高车辆底部和后部的防撞能力。同时，蜂窝金属层50同时具有良好的隔音能力，以将乘员舱与车辆外部的声音隔离，提高了乘员舱内乘客的乘坐体验。
下车体外板上板11、前围外板12、中通道搭接板15、下车体外板下边16和前纵梁17均为碳纤维结构，即下车体外板上板11、前围外板12、侧围外板14、中通道搭接板15、下车体外板下边16和前纵梁17均为纯碳纤维结构制成，由此下车体外板1可以具有较强的强度和较轻的重量。
由于后围外板13设有蜂窝金属层50，强度较高，因此可以在蜂窝金属层50处预埋螺纹件，以使后围外板13与后围内板33螺纹固定，后围外板13与后围内板33固定牢固。由于下车体内板3、下车体外板上板11、前围外板12、中通道搭接板15、下车体外板下边16和前纵梁17均为碳纤维结构，下车体内板上板31与下车体外板上板11粘接固定，下车体结构10与顶盖结构20粘接固定，由此可以使下车体结构10的制造成型方便。
顶盖结构20与碳纤维的下车体外板上板11或/和下车体内板上板31粘接固定，顶盖结构20在与下车体结构10的粘接处的表面为碳纤维层40，顶盖结构20在与下车体结构10的粘接处的表面与下车体结构10的材质相同，便于粘接固定，可以使车身结构100的制造成型方便。
根据本发明实施例的车身结构100，可以在保证车身结构100具有合适的使用强度的情况下具有较轻重量，同时车身结构100成型方便。
在一些具体的实施例中，如图5、图6和图8所示，每个碳纤维层40的内表面和外表面均设有装饰纤维层41，内表面的装饰纤维层41与外表面的装饰纤维层41之间设有加强纤维层42。装饰纤维层41的表面设有较粗的碳纤维条纹以提高车身结构100的外观视觉效果，同时对内部的加强纤维层42进行保护，加强纤维层42主要增强碳纤维层40的强度。
更加具体地，装饰纤维层41包括T200(T200代表碳纤维原丝的等级)碳纤维织物层，T200碳纤维织物层表面设有较粗的碳纤维条纹，提高下壳体外板外表面和内表面的视觉效果。加强纤维层42包括T700(T700代表碳纤维原丝的等级)碳纤维织物层和/或200gsm(即碳纤维密度为200g/m2)单向碳纤维层，以使碳纤维层40整体具有较好的强度和扭转刚度。
需要说明的是，碳纤维织物层为两组不同方向的碳纤维织成，每组的多条碳纤维互相平行。单向碳纤维层由一组互相平行的多条碳纤维铺制形成。T700碳纤维织物层可以具有较高强度，200gsm单向碳纤维层具有较好的强度和扭转刚度。相邻的两层碳纤维层40的碳纤维延伸方向可以错开布置，以使多层碳纤维层40整体的强度在各个方向分布均匀。
在本发明的一些可选的实施例中，前围内板32、后围内板33以及侧围内板34均与下车体内板下边36粘接固定，下车体内板下边36与地板18粘接固定。由此可以使下车体结构10整体强度较高，且制造方便。
具体地，如图7所示，前围外板12包括第一本体121和第一搭接边122，第一搭接边122的厚度小于第一本体121的厚度，前围内板32包括第二本体321和第二搭接边322，第二搭接边322的厚度小于第二本体321的厚度，前纵梁17包括第三本体171和第三搭接边172，第三搭接边172的厚度小于第三本体171的厚度，以在第一本体121与第二本体321粘接固定时，第一搭接边122与第二搭接边322间隔开并预留出第三搭接边172的安装空间，第一搭接边122和第二搭接边322分别粘接固定在第三搭接边172的相对两侧。
由此，前围外板12和前围内板32可以通过前纵梁17固定，以使车身结构100的前部强度较高，同时第一搭接边122、第二搭接边322和第三搭接边172的设置可以在前围外板12和前围内板32连接处强度的同时保证巧妙地节约空间。
具体地，如图8所示，前围外板12由多层碳纤维层40粘接形成，以使前围外板12具有较强强度，第一本体121的碳纤维层40的层数多于第一搭接边122的碳纤维层40的层数，由此第一本体121的厚度大于第一搭接边122的厚度。在第一本体121和第一搭接边122的连接处，第一本体121的碳纤维层40的层数从第一本体121朝向第一搭接边122逐渐减少，即第一本体121每向第一搭接边122延伸一段距离，第一本体121的碳纤维层40的层数减少一层或多层，当第一本体121延伸至第一搭接边122时，第一本体121的碳纤维层40的层数与第一搭接边122的碳纤维层40的层数相同。由此，前围外板12的厚度变化更平缓，强度分布更均匀。
相似地，前围内板32由多层碳纤维层40粘接形成，以使前围内板32具有较强强度，第二本体321的碳纤维层40的层数多于第二搭接边322的碳纤维层40的层数，由此第二本体321的厚度大于第二搭接边322的厚度。在第二本体321和第二搭接边322的连接处，第二本体321的碳纤维层40的层数从第二本体321朝向第二搭接边322逐渐减少，即第二本体321每向第二搭接边322延伸一段距离，第二本体321的碳纤维层40的层数减少一层或多层，当第二本体321延伸至第二搭接边322时，第二本体321的碳纤维层40的层数与第二搭接边322的碳纤维层40的层数相同。由此，前围内板32的厚度变化更平缓，强度分布更均匀。
更加具体地，在第一本体121和第一搭接边122的连接处沿垂直于前围外板12的外边缘方向，每从第一本体121朝向第一搭接边122移动距离N时，第一本体121的碳纤维层40的层数较少一层，在第二本体321和第二搭接边322的连接处沿垂直于前围外板12的外边缘方向，每从第二本体321朝向第二搭接边322移动距离N时，第二本体321的碳纤维层40的层数较少一层，其中，1mm≤N≤4mm。由此前围内板32和前围外板12的厚度变化更平缓，强度分布更合理。
具体地，中通道部35与中通道搭接板15粘接固定。由此可以使下车体结构10整体强度较高，且制造方便。
具体地，下车体结构10和顶盖结构20之间、下车体内板3与下车体外板1之间均通过粘胶固定，粘胶的剪切强度≧8MPa，弹性模量≧20MPa，断裂延伸率≧200％。由此，可以保证车身结构100的各个部件之间粘接牢固。更加具体地，粘胶可以在24h之内进行固化，以使车身结构100的安装速度更快。在一些示例中，粘胶为聚氨酯。在另一些示例中，粘胶为环氧树脂。
进一步地，蜂窝金属层50与碳纤维层40之间也通过粘胶固定。由此可以保证蜂窝金属层50与碳纤维层40之间固定牢固，一体性强。
具体地，侧围内板34、前围内板32、后围内板33和中通道部35通过预浸料热压罐法一体成型。后围外板13和侧围外板14通过预浸料热压罐法一体成型。由此，可以使车身结构100的整体强度更高。
在一些示例中，车身结构100中纯碳纤维结构的部件成型方法(即预浸料热压罐法)具体为：首先将每层碳纤维层40浸润液态的粘胶，随后将多层碳纤维层40铺设并通过粘胶紧固，进一步通过真空袋对多层碳纤维层40抽真空，最后利用热压罐对多层碳纤维层40进行热压使粘胶固化，以使多层碳纤维层40整体具有较高的强度。
在一些示例中，车身结构100中同时设有碳纤维结构和蜂窝金属层50的部件(例如侧围外板14、地板18和后围外板13)成型方法(即预浸料热压罐法)具体为：首先将每层碳纤维层40浸润液态粘胶，随后将多层碳纤维层40铺设并通过粘胶紧固，进一步通过真空袋对多层碳纤维层40抽真空，最后利用热压罐对多层碳纤维层40进行热压使粘胶固化，随后通过粘胶将蜂窝金属层50的两面分别与固化后的多层碳纤维层40固定。
可选地，每层T700碳纤维织物层、200gsm单向碳纤维层、T200碳纤维织物层的厚度均可以为1mm-3mm(例如2mm)，由此车身结构100可以具有较强的强度，同时占用体积较小，具有较轻重量。
可选地，蜂窝金属层50为蜂窝铝层，由此车身结构100可以具有较强的强度的同时具有较轻重量。具体地，蜂窝金属层50均可以为5mm-14mm(例如10mm)，以在车身结构100具有较强的强度的同时占用体积较小。
下面描述本发明实施例的车辆。
本发明实施例的车辆设有如本发明上述任一种实施例的车身结构100。
根据本发明实施例的车辆，通过设置车身结构100，车辆具有较强的强度，保证人员的乘车安全，同时减轻了车辆的重量，节约了能源。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种车身结构，其特征在于，包括：下车体结构和顶盖结构，所述下车体结构包括：下车体内板和下车体外板，所述下车体内板为碳纤维结构，所述下车体内板包括：下车体内板上板、前围内板、后围内板、侧围内板、中通道部、下车体内板下边；
所述下车体外板包括：下车体外板上板、前围外板、后围外板、侧围外板、中通道搭接板、下车体外板下边、前纵梁、地板，所述后围外板、所述侧围外板与所述地板均具有蜂窝金属层，所述蜂窝金属层的内外两侧均铺设有碳纤维层，所述车体外板上板、所述前围外板、所述中通道搭接板、所述下车体外板下边和所述前纵梁均为碳纤维结构；
其中，所述后围外板与所述后围内板螺纹固定，所述下车体内板上板与所述下车体外板上板粘接固定，所述下车体结构与所述顶盖结构粘接固定，且所述顶盖结构在与所述下车体结构的粘接处的表面为碳纤维层；
所述前围外板包括：第一本体和第一搭接边，所述第一搭接边的厚度小于所述第一本体的厚度，所述前围内板包括：第二本体和第二搭接边，所述第二搭接边的厚度小于所述第二本体的厚度，所述前纵梁包括：第三本体和第三搭接边，所述第三搭接边的厚度小于所述第三本体的厚度，以在所述第一本体与第二本体粘接固定时，所述第一搭接边与所述第二搭接边间隔开并预留出所述第三搭接边的安装空间，所述第一搭接边和所述第二搭接边分别粘接固定在所述第三搭接边的相对两侧。
2.根据权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述前围内板、所述后围内板以及所述侧围内板均与所述下车体内板下边粘接固定，所述下车体内板下边与所述地板粘接固定。
3.根据权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述前围外板由多层所述碳纤维层粘接形成，所述第一本体的碳纤维层的层数多于所述第一搭接边的碳纤维层的层数，在所述第一本体和所述第一搭接边的连接处，所述第一本体的碳纤维层的层数从所述第一本体朝向所述第一搭接边逐渐减少；
所述前围内板由多层所述碳纤维层粘接形成，所述第二本体的碳纤维层的层数多于所述第二搭接边的碳纤维层的层数，在所述第二本体和所述第二搭接边的连接处，所述第二本体的碳纤维层的层数从所述第二本体朝向所述第二搭接边逐渐减少。
4.根据权利要求3所述的车身结构，其特征在于，在所述第一本体和所述第一搭接边的连接处沿垂直于所述前围外板的外边缘方向，每从所述第一本体朝向所述第一搭接边移动距离N时，所述第一本体的碳纤维层的层数较少一层；
在所述第二本体和所述第二搭接边的连接处沿垂直于所述前围外板的外边缘方向，每从所述第二本体朝向所述第二搭接边移动距离N时，所述第二本体的碳纤维层的层数较少一层，其中，1mm≤N≤4mm。
5.根据权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述中通道部与所述中通道搭接板粘接固定。
6.根据权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述下车体结构和所述顶盖结构之间、所述下车体内板与所述下车体外板之间均通过粘胶固定，所述粘胶的剪切强度≧8MPa，弹性模量≧20MPa，断裂延伸率≧200％。
7.根据权利要求6所述的车身结构，其特征在于，所述蜂窝金属层与所述碳纤维层之间也通过所述粘胶固定。
8.根据权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述侧围内板、所述前围内板、所述后围内板和所述中通道部通过预浸料热压罐法一体成型，所述后围外板和所述侧围外板通过预浸料热压罐法一体成型。
9.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的车身结构。
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