CN113978562B - 一种门槛梁结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车技术领域，公开了一种门槛梁结构，包括有两个设置的外板，外板的内壁紧贴合有填充机构；填充机构包括有截面为“工”字形的主梁，且主梁的两侧设置有吸能模块；吸能模块的一侧开设有卡合槽，且吸能模块的上下端分别开设有燕尾槽，吸能模块的另一侧纵向设置有第一连接槽，且吸能模块的另一侧横向设置有第二连接槽；吸能模块的上下端分别设置有加强块；加强块的底端连接有燕尾榫，且加强块的顶端开设有第三连接槽。本发明中，该新型门槛梁结构绝大部分部件采用以复合材料代替现有的钢、铝等金属的方案，其具有轻量化优势，同时该结构中的材料相较铝其具有更低的碳排放，可降低了对环境的影响。

Description

一种门槛梁结构

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体为一种新型门槛梁结构。

背景技术

汽车为一种交通工具，而随着现代社会的发展，人们越来越重视汽车的安全问题，要求其能承受严格的碰撞、侧碰，使驾驶员和乘员的安全得到保证。

现有的新能源电动车门槛梁结构主要是由一个铝合金挤出件，多个冲压成型钢板件通过旋转攻丝铆钉连接在一起，同时在和之间通过布置结构胶以增加连接强度并防止和之间发生电位差腐蚀，铝合金挤出件通过其上已安装好的钢板件通过焊接方式连接到门槛梁内板上，同时在和之间需要涂结构胶防止电化学腐蚀，最后，门槛梁外板通过焊接方式与前述的结构进行连接，并在外板内侧与之间涂结构胶防止电化学腐蚀，其的装配过程复杂，涉及到旋转攻丝铆接，涂胶，点焊，每种工序都需要大额的设备投资，而铝合金的碳排放，对环境造成一定的影响，同时该产品的内部需要涂大量结构胶防止发生电化学腐蚀，以及其内部的零件具有不同的热膨胀系数，导致了门槛梁内部构造在通过电泳涂装过程中受热产生局部的应力集中，降低车辆的耐久性能。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型门槛梁结构，具有轻量化优势、提高了产品的耐久性、不需要额外处理电化学腐蚀、以及增强了门槛梁的使用与降低了碳排放，解决了背景技术提出的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型门槛梁结构，包括有两个设置的外板，所述外板的内壁紧贴合有填充机构；

所述填充机构包括有截面为“工”字形的主梁，且主梁的两侧设置有吸能模块；

所述吸能模块在主梁每侧的占据空间比重为％～％；

所述吸能模块的一侧开设有卡合槽，且吸能模块的上下端分别开设有燕尾槽，所述吸能模块的另一侧纵向设置有第一连接槽，且吸能模块的另一侧横向设置有第二连接槽；

所述吸能模块的上下端分别设置有加强块；

所述加强块的底端连接有燕尾榫，且加强块的顶端开设有第三连接槽；

所述加强块的表面连接有连接架；

所述连接架两侧横向设置有连接条，且连接条的上下端分别设置有截面为“凵”字形的连接板；

所述卡合槽与主梁的一侧之间为卡合连接，所述吸能模块为栅格形；

所述燕尾槽与燕尾榫的表面之间相连接，所述第一连接槽与连接板的表面之间相连接；

所述连接架为不发泡或者发泡结构胶；

所述吸能模块与外板竖直方向内侧通过连接架粘接。

优选的，所述连接板与第二连接槽的内部之间相连接，且连接板与外板的内壁相贴合。

优选的，所述吸能模块与外板的内壁相贴合，且连接条与外板的内壁相贴合。

优选的，所述加强块与外板的内部上下端相接触。

优选的，所述主梁采用连续纤维复合材料，所述吸能模块采用高韧性材料。

优选的，所述加强块与外板上部和下部内侧通过连接架粘接。

(三)有益效果

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明中，该新型门槛梁结构绝大部分部件采用以复合材料代替现有的钢、铝等金属的方案，其具有轻量化优势，同时该结构中的材料相较铝其具有更低的碳排放，可降低了对环境的影响。

2、本发明中，本方案门槛梁结构中的非金属材料与金属材料在整车涂装受热的过程中并不相接触，避免了不同部件的热膨胀系数不同带来的耐久性问题。

3、本发明中，本方案门槛梁结构中的增强部分为非金属材料，不导电，所以不需要额外处理电化学腐蚀的问题。

4、本发明中，本方案门槛梁结构中的增强部分可以模块化添加增强部件，使得门槛梁在需要进一步增强的区域得到加强。

附图说明

图1为本发明中一种新型门槛梁结构的爆炸结构示意图；

图2为本发明中一种新型门槛梁结构的表面结构示意图；

图3为本发明中一种新型门槛梁结构的剖面结构示意图；

图4为本发明中吸能模块的表面结构示意图；

图5为本发明中加强块的表面结构示意图；

图6为本发明中连接架的表面结构示意图；

图7为现有的门槛梁结构示意图；

图8是本具体实施例二的门槛梁在侧面柱碰的工况下与现有方案门槛梁的吸能性能比对曲线图；

图9是本具体实施例二的门槛梁在25％小重叠偏置碰的工况下与现有方案门槛梁的压溃性能比对曲线图；

图10是本具体实施例二的门槛梁在在车身沿着Y轴抗弯工况下与现有方案门槛梁的抗弯性能比对曲线图。

图中：1、外板；2、主梁；3、吸能模块；301、卡合槽；302、燕尾槽； 303、第一连接槽；304、第二连接槽；4、加强块；401、燕尾榫；402、第三连接槽；5、连接架；501、连接条；502、连接板；6、填充机构。

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7，现有的新能源电动车门槛梁加强结构，主要是由一个铝合金挤出件a，多个冲压成型钢板件b通过旋转攻丝铆钉e连接在一起，同时在a 和b之间通过布置结构胶以增加连接强度并防止a和b之间发生电位差腐蚀，铝合金挤出件a通过其上已安装好的钢板件b通过焊接方式连接到门槛梁内板c上，同时在a和c之间需要涂结构胶防止电化学腐蚀，最后，门槛梁外板通过焊接方式与前述的结构进行连接，并在外板内侧与a之间涂结构胶防止电化学腐蚀。

实施例一

请参阅图1-图6，一种新型门槛梁结构，包括有两个设置的外板1，外板 1的内壁紧贴合有填充机构6；

填充机构6包括有截面为“工”字形的主梁2，且主梁2的两侧设置有吸能模块3；

吸能模块在主梁2每侧的占据空间比重为20％～80％；

吸能模块3的一侧开设有卡合槽301，且吸能模块3的上下端分别开设有燕尾槽302，吸能模块3的另一侧纵向设置有第一连接槽303，且吸能模块3 的另一侧横向设置有第二连接槽304；

吸能模块3的上下端分别设置有加强块4；

加强块4的底端连接有燕尾榫401，且加强块4的顶端开设有第三连接槽 402；

加强块4的表面连接有连接架5；

连接架5两侧横向设置有连接条501，且连接条501的上下端分别设置有截面为“凵”字形的连接板502；

卡合槽301与主梁2的一侧之间为卡合连接，吸能模块3为栅格形；

燕尾槽302与燕尾榫401的表面之间相连接，第一连接槽303与连接板 502的表面之间相连接；

连接架5为不发泡或者发泡结构胶；

吸能模块3与外板1竖直方向内侧通过连接架5粘接，外板1的两侧可分为门槛内板与门槛加强板，主梁2的功能主要包括提供吸能模块3的安装基础，同时提供门槛梁轴向承压的骨架功能，燕尾槽302便于对加强块4进行安装，第一连接槽303可便于对连接架5进行安装，吸能模块3的功能是提供门槛梁侧向受力的支撑及吸收侧向力产生的能量，并为加强块4提供安装基础，结构胶的功能为粘接吸能模块3、加强块4与门槛梁内板和加强板，使得所有部件组成一个稳定的整体。

请参阅图1-图6，连接板502与第二连接槽304的内部之间相连接，且连接板502与外板1的内壁相贴合，吸能模块3可以分布在主梁2的单侧或者双侧，主梁2与吸能模块3组成的子系统再与外板1一侧的门槛梁内板连接。

请参阅图1-图6，吸能模块3与外板1的内壁相贴合，且连接条501与外板1的内壁相贴合，在吸能模块3上面及下面可以配置一个或者多个高强度材料成型的加强块4。

请参阅图1-图6，加强块4与外板1的内部上下端相接触，加强块4的功能是提供门槛梁侧向受力的支撑，局部加强门槛梁在整车系统中较弱的区域。

请参阅图1-图6，主梁2采用连续纤维复合材料，吸能模块3采用高韧性材料，吸能模块3采用高韧性材料，连续纤维复合材料以及高韧性材料相较于钢、铝等金属材料其具有轻量化优势。

请参阅图1-图6，加强块4与外板1上部和下部内侧通过连接架5粘接，该方案的结构可以降低门槛梁的内部结构重量超过13％，同时提高门槛梁结构的耐久性能，采用本发明的结构不存在电化学腐蚀的问题，本发明的结构可以非常方便进行局部的结构强度调整，低的碳排放。

实施例二

如图8-10所示，将本技术方案的新型门槛梁结构置于CAE仿真软件中进行模拟测试，获得如下结果：

如图8所示：在侧面柱碰的工况下，加强块4与外板1上的门槛内板及加强板通过结构胶组成的系统会先期介入并成功提高碰撞的抵抗力，使外部力量可以有效地传递至其余受力结构上，当加强块4受力破坏后，吸能模块3 与主梁2及门槛内板和加强板通过结构胶组成的系统会介入并吸收剩余的碰撞能量，因此可以提升此工况下的吸能性能，较铝合金方案可以提高15％以上的吸能性能。

如图9所示：在25％小重叠偏置碰的工况下，外板1上的门槛梁内板和加强板组成的系统具有多重连接式闭环笼式结构，轴向的稳定性比现有结构要高出17％以上。

如图10所示：在车身沿着Y轴抗弯工况下，由于外板1上的槛梁内板和加强板组成的系统具有多重连接式闭环笼式结构，因此此工况下刚度要比现有结构高出50％以上。

工作原理：使用时，将吸能模块3一侧的卡合槽301与主梁2的一侧相卡合连接，将加强块4底端的燕尾榫401与吸能模块3上的燕尾槽302连接，将连接架5上的连接条501与吸能模块3一侧的第二连接槽304进行连接，将连接架5上的连接板502与吸能模块3上的第一连接槽303以及加强块4 上的第三连接槽402相连接，可将吸能模块3安装在主梁2的两侧，同时也将加强块4安装在吸能模块3的上下端，通过连接架5为胶结构可将其与外板1上门槛内板与门槛加强板相连接，可使门槛梁内板和门槛加强板以及其内部组成的系统具有多重连接式闭环笼式结构，其轴向的稳定性与吸能吸能可得到提高，加强块4与门槛内板及门槛加强板通过结构胶组成的系统会先期介入并成功提高碰撞的抵抗力，使外部力量可以有效地传递至其余受力结构上，当加强块4受力破坏后，吸能模块3与主梁2及门槛内板和门槛加强板通过结构胶组成的系统会介入并吸收剩余的碰撞能量，因此可以提升此工况下的吸能性能，就这样完成该可变真空电容的工作原理。

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 (6)

1.一种门槛梁结构，包括有两个设置的外板(1)，其特征在于：所述外板(1)的内壁紧贴合有填充机构(6)；

所述填充机构(6)包括有截面为“工”字形的主梁(2)，且主梁(2)的两侧设置有吸能模块(3)；

所述吸能模块在主梁(2)每侧的占据空间比重为20％～80％；

所述吸能模块(3)的一侧开设有卡合槽(301)，且吸能模块(3)的上下端分别开设有燕尾槽(302)，所述吸能模块(3)的另一侧纵向设置有第一连接槽(303)，且吸能模块(3)的另一侧横向设置有第二连接槽(304)；

所述吸能模块(3)的上下端分别设置有加强块(4)；

所述加强块(4)的底端连接有燕尾榫(401)，且加强块(4)的顶端开设有第三连接槽(402)；

所述加强块(4)的表面连接有连接架(5)；

所述连接架(5)两侧横向设置有连接条(501)，且连接条(501)的上下端分别设置有截面为“凵”字形的连接板(502)；

所述卡合槽(301)与主梁(2)的一侧之间为卡合连接，所述吸能模块(3)为栅格形；

所述燕尾槽(302)与燕尾榫(401)的表面之间相连接，所述第一连接槽(303)与连接板(502)的表面之间相连接；

所述连接架(5)为不发泡或者发泡结构胶；

所述吸能模块(3)与外板(1)竖直方向内侧通过连接架(5)粘接。

2.根据权利要求1所述的一种门槛梁结构，其特征在于：所述连接板(502)与第二连接槽(304)的内部之间相连接，且连接板(502)与外板(1)的内壁相贴合。

3.根据权利要求1所述的一种门槛梁结构，其特征在于：所述吸能模块(3)与外板(1)的内壁相贴合，且连接条(501)与外板(1)的内壁相贴合。

4.根据权利要求1所述的一种门槛梁结构，其特征在于：所述加强块(4)与外板(1)的内部上下端相接触。

5.根据权利要求1所述的一种门槛梁结构，其特征在于：所述主梁(2)采用连续纤维复合材料，所述吸能模块(3)采用高韧性材料。

6.根据权利要求1所述的一种门槛梁结构，其特征在于：所述加强块(4)与外板(1)上部和下部内侧通过连接架(5)粘接。

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