CN112477999B - 一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构 - Google Patents

一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构，包括后减震塔和后地板，后减震塔的下端连接有后铝合金纵梁接头，且后铝合金纵梁接头的一侧连接有铝型材后纵梁，铝型材后纵梁的另一侧连接有后防撞梁，且铝型材后纵梁的后侧连接有立柱，铝型材后纵梁的下端设置有铝型材左纵梁，后地板位于后减震塔的内侧，且后地板的下端从左至右依次设置有镍氢电池和尾部氢瓶，尾部氢瓶的下端设置有氢瓶安装横梁。该氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构，与现有的普通氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构相比，该设备上的碳纤维件件采用聚氨酯胶粘剂的形式连接，提高了连接强度，增加了冲击韧性，可以较大程度减小外部震动传到驾驶舱。

Description

一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构
技术领域
本发明涉及氢能汽车后地板技术领域，具体为一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构。
背景技术
随着汽车节能减排要求的不断提高，具有碳纤维车身结构的氢能源燃料电池车正在逐渐兴起，而氢燃料电池车的一个重要设备便是储存氢气的高压气瓶，由于结构及实用性方面的考虑，氢瓶必须做成圆柱形且两端头为半球性的形状，氢气瓶在汽车中的布置位置及总的容量则关系到汽车的续航里程的大小，为更好的布置气瓶使其满足大续航里程的要求，特做此发明，而节能减排的另一个重要领域则是汽车的轻量化，目前碳纤维以其自身独有的高强度、高刚度及低密度等，已逐渐使其成为了目前轻量化领域的主要车身结构选材方向。
现有的氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构连接的强度不够，从而使汽车行驶证中的震荡传递到驾驶舱，从而影响驾驶舱的舒适度，所以现有的氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构不能很好的满足人们的使用需求，针对上述情况，在现有的氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构基础上进行技术创新。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构，以解决上述背景技术中提出一般的氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构连接的强度不够，从而使汽车行驶证中的震荡传递到驾驶舱，从而影响驾驶舱的舒适度，所以现有的氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构不能很好的满足人们的使用需求问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构，包括后减震塔和后地板，所述后减震塔的下端连接有后铝合金纵梁接头，且后铝合金纵梁接头的一侧连接有铝型材后纵梁，所述铝型材后纵梁的另一侧连接有后防撞梁，且铝型材后纵梁的后侧连接有立柱，所述铝型材后纵梁的下端设置有铝型材左纵梁，所述后地板位于后减震塔的内侧，且后地板的下端从左至右依次设置有镍氢电池和尾部氢瓶，所述尾部氢瓶的下端设置有氢瓶安装横梁，且氢瓶安装横梁的前后两侧连接有后铝型材纵梁，所述后铝合金纵梁接头的内侧从右至左依次设置有后地板后横梁、后地板中横梁和后地板前横梁，且后地板前横梁的一侧连接有中地板，所述立柱的上端连接有地板纵梁，所述后减震塔的上端设置有后轮罩，且后轮罩一侧设置有轮罩加强件，所述后地板的一侧连接有后围，且后地板的上端设置有后地板右纵梁，所述地板纵梁的前端连接有后地板左纵梁，且后地板左纵梁的下端连接有L形加强件，所述后地板左纵梁的前端设置有侧围。
优选的，所述后铝合金纵梁接头关于镍氢电池的中轴线对称，且后铝合金纵梁接头与后地板后横梁、后地板中横梁和后地板前横梁之间为粘接。
优选的，所述氢瓶安装横梁设置有两个，且氢瓶安装横梁关于尾部氢瓶的中轴线对称。
优选的，所述后地板左纵梁关于地板纵梁的中轴线对称，且后地板左纵梁与L形加强件之间构成焊接一体化结构。
优选的，所述后防撞梁的中轴线与尾部氢瓶的中轴线平行，且后防撞梁的形状为弧形。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明在汽车的后地板下部布置一个外径尺寸450mm、长度1100mm左右的尾部氢瓶，此尾部氢瓶的放置位置将使后地板相对传统汽车抬高很多，其结构形式也将发生较大变化，根据尾部氢瓶的布置的情况下，设置地板纵梁和后地板后横梁、后地板中横梁和后地板前横梁，使其与传统汽车的后铝型材纵梁在高度方向Z向分离开来；
2.本发明后地板、后地板后横梁、后地板中横梁、后地板前横梁、后地板左纵梁和后地板右纵梁全部采用碳纤维复合材料结构，极大的减轻了结构的重量，碳纤维件件采用聚氨酯胶粘剂的形式连接，提高了连接强度，增加了冲击韧性，可以较大程度减小外部震动传到驾驶舱；
3.本发明后地板左纵梁和后地板右纵梁后部与铝型材后纵梁采用立柱连接，使两个梁在XZ面上是一个框架结构，增加了结构的上下刚度，使其下部尾部氢瓶的安装更稳固，氢瓶安装横梁与后地板后横梁形成一个YZ平面内的框架，使整车的扭转刚度得以大大提高，L形加强件将后地板左纵梁和后地板右纵梁与侧围连接在一起，形成一个纵向腔体，增加了侧围与地板纵梁的连接刚度。
附图说明
图1为本发明整体图结构示意图；
图2为本发明中地板下部结构图结构示意图；
图3为本发明剖面图结构示意图；
图4为本发明后地板横梁分割面结构示意图；
图5为本发明后地板纵梁分割面结构示意图；
图6为本发明后地板纵横梁骨架结构示意图；
图7为本发明轮罩处的连接方案结构示意图；
图8为本发明后地板后纵梁与L形加强件的连接结构示意图；
图9为本发明轮罩与后纵梁等的连接结构示意图；
图10为本发明后地板后纵梁与后地板后横梁的连接结构示意图；
图11为本发明后地板后纵梁与后地板后横梁的连接结构示意图。
图中：1、后减震塔；2、后防撞梁；3、后地板；4、尾部氢瓶；5、后铝型材纵梁；6、氢瓶安装横梁；7、镍氢电池；8、后铝合金纵梁接头；9、后地板后横梁；10、后地板中横梁；11、后地板前横梁；12、立柱；13、地板纵梁；14、后轮罩；15、中地板；16、后围；17、后地板左纵梁；18、L形加强件；19、铝型材左纵梁；20、后地板右纵梁；21、轮罩加强件；22、铝型材后纵梁；23、侧围。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构，包括后减震塔1和后地板3，后减震塔1的下端连接有后铝合金纵梁接头8，且后铝合金纵梁接头8的一侧连接有铝型材后纵梁22，后地板左纵梁17和后地板右纵梁20后部与铝型材后纵梁22采用立柱12连接，使两个梁在XZ面上是一个框架结构，增加了结构的上下刚度，使其下部尾部氢瓶4的安装更稳固，氢瓶安装横梁6与后地板后横梁9形成一个YZ平面内的框架，使整车的扭转刚度得以大大提高，L形加强件18将后地板左纵梁17和后地板右纵梁20与侧围23连接在一起，形成一个纵向腔体，增加了侧围23与地板纵梁13的连接刚度；
后铝合金纵梁接头8关于镍氢电池7的中轴线对称，且后铝合金纵梁接头8与后地板后横梁9、后地板中横梁10和后地板前横梁11之间为粘接，后地板3、后地板后横梁9、后地板中横梁10、后地板前横梁11、后地板左纵梁17和后地板右纵梁20全部采用碳纤维复合材料结构，极大的减轻了结构的重量，碳纤维件件采用聚氨酯胶粘剂的形式连接，提高了连接强度，增加了冲击韧性，可以较大程度减小外部震动传到驾驶舱；
铝型材后纵梁22的另一侧连接有后防撞梁2，且铝型材后纵梁22的后侧连接有立柱12，后防撞梁2的中轴线与尾部氢瓶4的中轴线平行，且后防撞梁2的形状为弧形，铝型材后纵梁22的下端设置有铝型材左纵梁19，后地板3位于后减震塔1的内侧，且后地板3的下端从左至右依次设置有镍氢电池7和尾部氢瓶4，尾部氢瓶4的下端设置有氢瓶安装横梁6，且氢瓶安装横梁6的前后两侧连接有后铝型材纵梁5，氢瓶安装横梁6设置有两个，且氢瓶安装横梁6关于尾部氢瓶4的中轴线对称，在汽车的后地板3下部布置一个外径尺寸450mm、长度1100mm左右的尾部氢瓶4，此尾部氢瓶4的放置位置将使后地板3相对传统汽车抬高很多，其结构形式也将发生较大变化，根据尾部氢瓶4的布置的情况下，设置地板纵梁13和后地板后横梁9、后地板中横梁10和后地板前横梁11，使其与传统汽车的后铝型材纵梁5在高度方向Z向分离开来；
后铝合金纵梁接头8的内侧从右至左依次设置有后地板后横梁9、后地板中横梁10和后地板前横梁11，且后地板前横梁11的一侧连接有中地板15，立柱12的上端连接有地板纵梁13，后减震塔1的上端设置有后轮罩14，且后轮罩14一侧设置有轮罩加强件21，后地板3的一侧连接有后围16，且后地板3的上端设置有后地板右纵梁20，地板纵梁13的前端连接有后地板左纵梁17，且后地板左纵梁17的下端连接有L形加强件18，后地板左纵梁17关于地板纵梁13的中轴线对称，且后地板左纵梁17与L形加强件18之间构成焊接一体化结构，后地板左纵梁17的前端设置有侧围23。
工作原理：在使用该氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构时，首先尾部氢瓶4沿后地板3横向布置，在后地板3的下部，因尾部氢瓶4的空间占用，导致后地板3往上抬起，使传统的铝型材后纵梁22与后地板3间出现了很大的高度差，为弥补此高度差，将传统铝型材后纵梁22与后地板右纵梁20和后地板左纵梁17分开布置，后地板右纵梁20、后地板左纵梁17、后地板前横梁11、后地板中横梁10和后地板后横梁9的截面均采用几形截面，上部通过与后地板3平面的粘接，使其截面型材一个闭合腔体平面，形成一个闭合梁结构，后地板右纵梁20、后地板左纵梁17、后地板前横梁11、后地板中横梁10和后地板后横梁9通过胶粘的形式与后地板3进行连接，形成一个装配总成，地板纵梁13的尾部与后围16采用结构胶进行粘接，使地板纵梁13尾部与后围16在水平面上形成闭合框架，增加地板纵梁13尾部的稳定性，为了避免后地板3纵横梁间搭接时产生装配刮胶问题，其搭接时的胶层厚度，后地板3与其上的纵横梁结构形成一个装配总成后，作为一个整体沿Z向往下装配到下面的铝型材左纵梁19、铝型材后纵梁22、后铝型材纵梁5形成的骨架上，然后将立柱12装配到地板纵梁13与铝型材左纵梁19之间，将地板纵梁13、后铝合金纵梁接头8和铝型材后纵梁22形成一个闭合框架，以增加其整体的沿Y轴的抗弯刚度，保证氢瓶与车架间安装稳定性，设置氢瓶安装横梁6，使其与立柱12、后地板后横梁9等结构形成一个横向的闭合框架结构，以增加整车尾部的扭转刚度，后地板后横梁9与后轮罩14的连接采用Z向搭接，充分发挥胶层的剪切优势，设置一个L形加强件18，其内侧连接在地板纵梁13的下表面，外侧与侧围23内板相连，使其与地板纵梁13、后地板3及侧围23内板共同围成一个闭合腔体结构，以增加后地板3骨架与侧围23的连接刚度、强度，为了保证尾部氢瓶4充气后有足够的延伸空间，尾部氢瓶4两端头分别留出约30至50mm的间隙，为了保证氢瓶安装横梁6及绑带的安装空间要求，以及考虑尾部氢瓶4外径尺寸的制造误差，在尾部氢瓶4径向上与其他结构间留出约20mm的间隙，氢瓶安装横梁6上加绑带，将尾部氢瓶4勒紧在尾部氢瓶4托架上，以防尾部氢瓶4摆动或脱落。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构，包括后减震塔(1)和后地板(3)，其特征在于：所述后减震塔(1)的下端连接有后铝合金纵梁接头(8)，且后铝合金纵梁接头(8)的一侧连接有铝型材后纵梁(22)，所述铝型材后纵梁(22)的另一侧连接有后防撞梁(2)，且铝型材后纵梁(22)的后侧连接有立柱(12)，所述铝型材后纵梁(22)的下端设置有铝型材左纵梁(19)，所述后地板(3)位于后减震塔(1)的内侧，且后地板(3)的下端从左至右依次设置有镍氢电池(7)和尾部氢瓶(4)，所述尾部氢瓶(4)的下端设置有氢瓶安装横梁(6)，且氢瓶安装横梁(6)的前后两侧连接有后铝型材纵梁(5)，所述后铝合金纵梁接头(8)的内侧从右至左依次设置有后地板后横梁(9)、后地板中横梁(10)和后地板前横梁(11)，且后地板前横梁(11)的一侧连接有中地板(15)，所述立柱(12)的上端连接有地板纵梁(13)，所述后减震塔(1)的上端设置有后轮罩(14)，且后轮罩(14)一侧设置有轮罩加强件(21)，所述后地板(3)的一侧连接有后围(16)，且后地板(3)的上端设置有后地板右纵梁(20)，所述地板纵梁(13)的前端连接有后地板左纵梁(17)，且后地板左纵梁(17)的下端连接有L形加强件(18)，所述后地板左纵梁(17)的前端设置有侧围(23)。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构，其特征在于：所述后铝合金纵梁接头(8)关于镍氢电池(7)的中轴线对称，且后铝合金纵梁接头(8)与后地板后横梁(9)、后地板中横梁(10)和后地板前横梁(11)之间为粘接。
3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构，其特征在于：所述氢瓶安装横梁(6)设置有两个，且氢瓶安装横梁(6)关于尾部氢瓶(4)的中轴线对称。
4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构，其特征在于：所述后地板左纵梁(17)关于地板纵梁(13)的中轴线对称，且后地板左纵梁(17)与L形加强件(18)之间构成焊接一体化结构。
5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的后地板碳纤维骨架结构，其特征在于：所述后防撞梁(2)的中轴线与尾部氢瓶(4)的中轴线平行，且后防撞梁(2)的形状为弧形。
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