CN110562329A - 一种铝合金门槛系统的加强结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝合金门槛系统的加强结构，属于机械技术领域。它解决了现有的铝合金门槛无法满足小偏置碰撞的安全性能的问题。本门槛系统包括采用铝合金材料挤压成型且沿径向分隔形成有若干腔体的门槛本体，门槛本体的一端具有用于与汽车A柱连接的连接部，本加强结构包括采用非金属材料制成的加强块，加强块的外表面涂覆有膨胀胶，门槛本体上对应连接部的腔体内穿设有加强块，加强块与对应腔体的腔壁之间通过膨胀胶连接固定。加强块能够填充连接部处的空腔，起到很强的支撑作用，能够减小小偏置碰撞导致的侵入量，提升了安全性能。

Description

一种铝合金门槛系统的加强结构

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种铝合金门槛系统的加强结构。

背景技术

现有的车身门槛中，由于外轮廓简单、规则，且挤压铝合金工艺可根据性能需求设计出各种各样理想的截面，因此，挤压铝合金门槛逐步替代了传统的门槛结构。

而随着社会的发展，为适应能源多元化和环保方面的要求，汽车电动化是当前发展的主流方向。在电动车开发中存在一些特点，如由于续航里程要求，电池包质量相对较重，导致整车质量明显增加；同时，因电池安全性问题，对碰撞法规提出更高要求。因为在受外物撞击时，电池有可能发生起火、爆炸、释放有毒有害气体、电弧等情况。在这样的情况下动力电池系统自身的电气相关安全性能防护措施显得尤为必要且重要。电动汽车的先天不足，除了动力电池框架的抗撞性的进一步提升外，更需要强调车身防撞性，对车身材料的要求更高。而在碰撞工况中，25％小偏置工况是一个需要重点考虑的重要工况。

现有的电动汽车的铝合金门槛结构均为截面包括多个横向筋条和竖向筋条合围形成的多个口字型腔状结构。如中国专利申请(申请号：201520014957.1)公开了一种电动汽车门槛结构，包括呈腔体结构的门槛横梁，所述的门槛横梁的横截面呈台阶状，且门槛横梁的腔体内设置有多道加强隔板，所述的门槛横梁上下端均设置有外鳍板。为了实现轻量化生产，现有的如上述的门槛结构均做的较薄，从而导致现有的门槛结构均无法满足小偏置碰撞的安全性能要求，在碰撞过程中，A柱容易挤压与门槛的接触点，导致局部压溃，从而造成电池的损伤，引发安全隐患。

而由于铝合金挤压成型的门槛其本身结构的限制，使得各腔体内部无法进行焊接固定加强结构，而为了满足小偏置碰撞的要求，本领域采用的常规方法主要有以下几种：1、提升门槛结构的整体料厚，成本较高，不符合轻量化生产。2、研发质量轻、强度高且能够挤压成型的新型材料，将整个门槛结构采用新型材料制成，研发和制作成本高。3、在门槛对应的外表面增加筋条，虽能起到一定加强作用，但很难达标不折弯。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种铝合金门槛系统的加强结构，本发明所要解决的技术问题是：如何小偏置碰撞的安全性能。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种铝合金门槛系统的加强结构，本门槛系统包括采用铝合金材料挤压成型且沿径向分隔形成有若干腔体的门槛本体，所述门槛本体的一端具有用于与汽车A柱连接的连接部，本加强结构包括采用非金属材料制成的加强块，所述加强块的外表面涂覆有膨胀胶，所述门槛本体的腔体内与连接部对应处穿设有上述加强块，所述加强块与对应腔体的腔壁之间通过上述膨胀胶连接固定。

通过仿真分析，在小偏置碰过程中，车轮滑出的过程中，门槛外侧有明显的压溃，分析表明，这部分的压溃是有必要的，压溃的同时充分吸能。小偏置碰主要是由于A柱内板在碰撞的过程中，挤压与门槛接触点，导致局部压溃，初始变形位置就在门槛内侧上方处，即A柱与门槛的上铰链安装点的侵入量为小偏置碰撞主要存在的安全隐患。本加强结构通过反常规设计，通过局部填充的方式，即在非金属加强块的外表面涂覆膨胀胶，加强块塞入门槛本体对应连接部的腔体内，经过烘烤后，非金属加强块配合膨胀胶的结构能与门槛本体的内壁形成很强、很稳定的连接，并且使得加强块能够实现填充连接部处的腔体，起到很强的支撑作用，能够极大的增加A柱与门槛的上铰链安装点处的强度，减小小偏置碰撞导致的侵入量，提升了小偏置碰撞的安全性能。而由于加强块是采用非金属材料制成的，又是局部填充的，增加的质量基本可以忽略不计，符合轻量化生产的要求。

在上述的铝合金门槛系统的加强结构中，所述加强块沿车身竖直方向的投影覆盖所述连接部沿车身竖直方向的投影。通过上述设置，使得加强块在竖直方向上能够全面覆盖连接部，从而能够更好的在竖直方向上对A柱形成支撑，能够极大的增加A柱与门槛的上铰链安装点处的强度，减小小偏置碰撞导致的侵入量，提升了小偏置碰撞的安全性能。

在上述的铝合金门槛系统的加强结构中，所述加强块呈长条状，所述加强块内设有减重腔，所述减重腔内设有若干支撑加强筋。通过减重腔的设置，能够进一步减小加强块的质量，符合轻量化生产的要求，支撑加强筋的设置又能保证加强块的整体强度，能够起到较好的支撑作用，减小小偏置碰撞时该处的侵入量。

在上述的铝合金门槛系统的加强结构中，所述加强块的形状与对应腔体的形状一致。加强块的形状设计为与腔体的形状一致，使得加强块塞入腔体后在膨胀胶的作用下能够充满整个连接部对应的腔体处，能够实现较强的连接以及较强的支撑作用，能够极大增加的A柱与门槛的上铰链安装点处的强度，减小小偏置碰撞导致的侵入量，提升了小偏置碰撞的安全性能。

在上述的铝合金门槛系统的加强结构中，所述加强块至少一端的端面上具有弹性定位卡脚，同一端面上的弹性定位卡脚至少具有两个且分别靠近加强块沿车身左右方向的两侧设置，所述弹性定位卡脚上设有凸出于加强块对应侧面的卡凸部，所述卡凸部弹性抵压在门槛本体的内壁上。通过弹性定位卡脚的作用，在加强块装入的过程中，能够起到限位的作用，避免在移送烘烤时加强块出现移位，从而精确的保证在A柱与门槛的上铰链安装点处增加强度，减小小偏置碰撞导致的侵入量，提升了小偏置碰撞的安全性能。作为优选，加强块两端的端上均具有弹性定位卡脚。

在上述的铝合金门槛系统的加强结构中，位于同一端面两侧的弹性定位卡脚相互错开设置。通过上述的设置，能够更好的利用两侧相互错开的弹性力，能够加强块能够更好的实现限位。

在上述的铝合金门槛系统的加强结构中，所述加强块的外表面上开设有涂胶槽，所述涂胶槽沿加强块的长度方向延伸，所述膨胀胶涂覆在涂胶槽内。通过在加强块的外表面开设涂胶槽，膨胀胶涂覆在涂胶槽内，使得加强块在塞入门槛本体的过程中，膨胀胶不易被摩擦擦拭掉，从而能够保证烘烤后加强块与门槛本体之间形成较强的连接，使得加强块实现填充连接部对应处的腔体起到支撑作用，能够极大增加的A柱与门槛的上铰链安装点处的强度，减小小偏置碰撞导致的侵入量，提升了小偏置碰撞的安全性能。

在上述的铝合金门槛系统的加强结构中，所述涂胶槽的两端槽口边沿处分别具有向上凸出于加强块顶面和/或向下凸出于加强块底面的挡块。由于左右两侧具有卡凸部的存在，能够很好的对左右两侧涂胶槽内的膨胀胶形成保护，通过挡块的设计，能对位于加强块顶面和底面上的涂胶槽内的膨胀胶形成保护，同时挡块也能够对加强块形成竖直方向的限位。

在上述的铝合金门槛系统的加强结构中，所述加强块的一端侧壁上开设有避让孔，所述加强块另一端的顶部具有向下凹陷形成的避让缺口。铝合金门槛需通过FDS(旋转攻丝铆接)与车身周边钣金件连接，避让孔的设计，能够实现水平方向FDS的避让，避让缺口的设计，能够实现竖直方向FDS的避让，避免在安装FDS时温度上升对加强块造成影响。作为优选，所述避让孔的孔口位于涂胶槽内且孔口边沿具有凸出的环形凸沿，所述环形凸沿的凸出高度大于或等于涂胶槽的槽深。

在上述的铝合金门槛系统的加强结构中，所述加强块的两端顶部均具有向下凹陷形成的避让缺口，所述避让缺口呈弧形且贯穿加强块的两侧面，两端的避让缺口对称设置。铝合金门槛需通过FDS(旋转攻丝铆接)与车身周边钣金件连接，通过对称设置的弧形避让缺口的设计，能够同时实现水平方向和竖直方向FDS的避让，避免在安装FDS时温度上升对加强块造成影响。

与现有技术相比，本铝合金门槛系统的加强结构具有以下优点：

1、在非金属加强块的外表面涂覆膨胀胶，加强块塞入门槛本体对应连接部的腔体内，经过烘烤后，非金属加强块配合膨胀胶的结构能与门槛本体的内壁形成很强、很稳定的连接，并且使得加强块能够实现填充连接部处的腔体，起到很强的支撑作用，而且由于加强块沿车身竖直方向的投影覆盖连接部沿车身竖直方向的投影，能够极大的增加A柱与门槛的上铰链安装点处的强度，减小小偏置碰撞导致的侵入量，提升了小偏置碰撞的安全性能，同时增加的质量基本可以忽略不计，符合轻量化生产的要求。

2、挡块以及弹性定位卡脚的设计，能够在加强块装入后实现限位，保证不会出现移位，同时又能够对膨胀胶形成保护。

3、在两端形成避让结构，避免安装FDS时温度上升形成的影响。

附图说明

图1是实施例一中本铝合金门槛系统的加强结构的立体图。

图2是图1中A处的放大图。

图3是实施例一中本铝合金门槛系统的加强结构的局部剖视图。

图4是实施例一中加强块涂覆膨胀胶后的立体图一。

图5是实施例一中加强块涂覆膨胀胶后的立体图二。

图6是实施例一中加强块未涂覆膨胀胶的立体图。

图7实施例二中加强块涂覆膨胀胶后的立体图。

图中，1、门槛板体；1a、腔体；1b、连接部；2、加强块；2a、减重腔；2b、支撑加强筋；2c、弹性定位卡脚；2c1、卡凸部；2d、涂胶槽；2e、挡块；2f、避让孔；2g、避让缺口；3、膨胀胶。

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。

实施例一

如图1-6所示，本门槛系统包括采用铝合金材料挤压成型且沿径向分隔形成有若干腔体1a的门槛本体1，门槛本体1的一端外壁上具有用于与汽车A柱连接的连接部1b。本实施例中的门槛本体11包括12个横向筋条和13个竖向筋条合围形成的9个口字型腔状结构。

本加强结构包括采用非金属材料制成的加强块2，加强块2呈长条状，加强块2的形状与对应腔体1a的形状一致。加强块2内设有减重腔2a，减重腔2a内设有若干支撑加强筋2b，若干支撑加强筋2b相互交错设置，保证强度的同时减少了质量。本实施例中，加强块2的材料为30％-50％GFPP或近似材料。

加强块2的外表面上开设有涂胶槽2d，涂胶槽2d沿加强块2的长度方向延伸，涂胶槽2d内涂覆有膨胀胶3。门槛本体1上对应连接部1b的腔体1a内穿设有加强块2，加强块2与对应腔体1a的腔壁之间通过膨胀胶3连接固定。加强块2沿车身竖直方向的投影覆盖所述连接部1b沿车身竖直方向的投影。

具体地说，加强块2至少一端的端面上具有弹性定位卡脚2c，同一端面上的弹性定位卡脚2c至少具有两个且分别靠近加强块2沿车身左右方向的两侧设置，弹性定位卡脚2c上设有凸出于加强块2对应侧面的卡凸部2c1，卡凸部2c1弹性抵压在门槛本体1的内壁上，位于同一端面两侧的弹性定位卡脚2c相互错开设置。本实施例中，加强块2的两端端面上均具有两个弹性定位卡脚2c，且两端面上的弹性定位卡脚2c对称设置。在加强块2装入的过程中，能够起到限位的作用，避免在移送烘烤时加强块2出现移位，同时也能够对作用两侧面上的膨胀胶3形成防护。

涂胶槽2d的两端槽口边沿处分别具有向上凸出于加强块2顶面和/或向下凸出于加强块2底面的挡块2e，能对位于加强块2顶面和底面上的涂胶槽2d内的膨胀胶3形成保护，同时挡块2e也能够对加强块2形成竖直方向的限位。加强块2的一端侧壁上开设有避让孔2f，加强块2另一端的顶部具有向下凹陷形成的避让缺口2g。

通过仿真分析，在小偏置碰过程中，车轮滑出的过程中，门槛外侧有明显的压溃，分析表明，这部分的压溃是有必要的，压溃的同时充分吸能。小偏置碰主要是由于A柱内板在碰撞的过程中，挤压与门槛接触点，导致局部压溃，初始变形位置就在门槛内侧上方处，即A柱与门槛的上铰链安装点的侵入量为小偏置碰撞主要存在的安全隐患。本加强结构通过在门槛本体1上连接部1b对应的腔体1a内塞入加强块2，塞入后加强块2通过弹性定位卡脚2c和挡块2e的作用限位，经过烘烤后，膨胀胶3膨胀能与门槛本体1的内壁形成很强、很稳定的连接，然后再将铝合金门槛通过FDS(旋转攻丝铆接)与车身周边钣金件连接，避让孔2f的设计，能够实现水平方向FDS的避让，避让缺口2g的设计，能够实现竖直方向FDS的避让，避免在安装FDS时温度上升对加强块2造成影响。加强块2能够实现填充连接部1b处的腔体1a，起到很强的支撑作用，而且加强块2沿车身竖直方向的投影覆盖连接部1b沿车身竖直方向的投影，能够极大的增加A柱与门槛的上铰链安装点处的强度，减小小偏置碰撞导致的侵入量，提升了小偏置碰撞的安全性能。同时，非金属加强块2增加的质量仅为基本可以忽略不计，符合轻量化生产的要求。

针对本实施例中的铝合金门槛结构进行性能检测，检测结果显示，加A柱与门槛的上铰链安装点处的X方向位移从70降低到41.5，完全满足性能的要求，而且嵌入的加强块2的质量仅为0.21kg，符合轻量化生产的要求。

实施例二

本实施例的结构与实施例一基本相同，其不同之处在于：

如图7所示，加强块2的两端顶部均具有向下凹陷形成的避让缺口2g，避让缺口2g呈弧形且贯穿加强块2的两侧面，两端的避让缺口2g对称设置。铝合金门槛需通过FDS(旋转攻丝铆接)与车身周边钣金件连接，通过对称设置的弧形避让缺口2g的设计，能够同时实现水平方向和竖直方向FDS的避让，避免在安装FDS时温度上升对加强块2造成影响。

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)

1.一种铝合金门槛系统的加强结构，本门槛系统包括采用铝合金材料挤压成型且沿径向分隔形成有若干腔体(1a)的门槛本体(1)，所述门槛本体(1)的一端具有用于与汽车A柱连接的连接部(1b)，其特征在于，本加强结构包括采用非金属材料制成的加强块(2)，所述加强块(2)的外表面涂覆有膨胀胶(3)，所述门槛本体(1)的腔体(1a)内与连接部(1b)对应处穿设有上述加强块(2)，所述加强块(2)与对应腔体(1a)的腔壁之间通过上述膨胀胶(3)连接固定。

2.根据权利要求1所述的铝合金门槛系统的加强结构，其特征在于，所述加强块(2)沿车身竖直方向的投影覆盖所述连接部(1b)沿车身竖直方向的投影。

3.根据权利要求1或2所述的铝合金门槛系统的加强结构，其特征在于，所述加强块(2)呈长条状，所述加强块(2)内设有减重腔(2a)，所述减重腔(2a)内设有若干支撑加强筋(2b)。

4.根据权利要求3所述的铝合金门槛系统的加强结构，其特征在于，所述加强块(2)的形状与对应腔体(1a)的形状一致。

5.根据权利要求3所述的铝合金门槛系统的加强结构，其特征在于，所述加强块(2)至少一端的端面上具有弹性定位卡脚(2c)，同一端面上的弹性定位卡脚(2c)至少具有两个且分别靠近加强块(2)沿车身左右方向的两侧设置，所述弹性定位卡脚(2c)上设有凸出于加强块(2)对应侧面的卡凸部(2c1)，所述卡凸部(2c1)弹性抵压在门槛本体(1)的内壁上。

6.根据权利要求5所述的铝合金门槛系统的加强结构，其特征在于，位于同一端面两侧的弹性定位卡脚(2c)相互错开设置。

7.根据权利要求5所述的铝合金门槛系统的加强结构，其特征在于，所述加强块(2)的外表面上开设有涂胶槽(2d)，所述涂胶槽(2d)沿加强块(2)的长度方向延伸，所述膨胀胶(3)涂覆在涂胶槽(2d)内。

8.根据权利要求7所述的铝合金门槛系统的加强结构，其特征在于，所述涂胶槽(2d)的两端槽口边沿处分别具有向上凸出于加强块(2)顶面和/或向下凸出于加强块(2)底面的挡块(2e)。

9.根据权利要求3所述的铝合金门槛系统的加强结构，其特征在于，所述加强块(2)的一端侧壁上开设有避让孔(2f)，所述加强块(2)另一端的顶部具有向下凹陷形成的避让缺口(2g)。

10.根据权利要求3所述的铝合金门槛系统的加强结构，其特征在于，所述加强块(2)的两端顶部均具有向下凹陷形成的避让缺口(2g)，所述避让缺口(2g)呈弧形且贯穿加强块(2)的两侧面，两端的避让缺口(2g)对称设置。