CN115447671A - 钢铝混合车身侧围框架和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢铝混合车身侧围框架和车辆。钢铝混合车身侧围框架,其特征在于,包括:侧围外板总成、侧围加强板总成和、侧围内板总成和后侧围总成;所述侧围外板总成固定于所述侧围加强板总成靠近车身外部的一侧,所述侧围内板总成固定于所述侧围加强板总成靠近车身内部的一侧;所述后侧围总成在所述侧围加强板总成靠近车身内部的一侧与所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成连接;所述后侧围总成的材料包括铝合金,所述侧围外板总成、所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成包括钢材料。本发明实施例通过限定车身侧围框架的材料,能够在保持车身强度的情况下,合理控制车身重量,兼顾了车辆制造成本、安全性,避免了车辆的重量和成本不合理的增加。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域,尤其涉及一种钢铝混合车身侧围框架和车辆。
背景技术
随着车辆技术的发展,电动车等新能源车辆走进人们的生活,电动车由于电池框的存在导致车辆的重量增加,同时,车辆的电池需要更多的防护,相关技术中通常简单的通过增加固定结构或改变材料的方式提高车辆的强度,然而这种方式可能导致车辆的重量和成本不合理的增加。
发明内容
本发明提供了一种钢铝混合车身侧围框架和车辆,以解决现有车身结构重量和成本不合理增加的问题。
根据本发明的第一方面,提供了一种钢铝混合车身侧围框架,包括:侧围外板总成、侧围加强板总成、侧围内板总成和后侧围总成;
所述侧围外板总成固定于所述侧围加强板总成靠近车身外部的一侧,所述侧围内板总成固定于所述侧围加强板总成靠近车身内部的一侧,所述后侧围总成在所述侧围加强板总成靠近车身内部的一侧与所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成连接;
所述后侧围总成的材料包括铝合金,所述侧围外板总成、所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成包括钢材料。
在一些实施例中,所述侧围外板总成的材料包括深冲钢,所述侧围加强板总成的材料包括热成型钢,所述侧围内板总成包括热成型零件和高强钢零件。
在一些实施例中,所述侧围加强板总成还包括与所述上边梁加强板总成固定连接的第一热成型补丁板;
所述上边梁加强板总成包括位于所述A柱加强板总成210和所述B柱加强板总成之间的弧形区域,所述第一热成型补丁板设置于所述上边梁加强板总成靠近所述B柱加强板总成的一侧和所述弧形区域中的至少一处。
在一些实施例中,所述侧围加强板总成还包括与所述B柱加强板总成固定连接的第二热成型补丁板;
所述第二热成型补丁板设置于所述B柱加强板总成靠近所述上边梁加强板总成的一侧。
在一些实施例中,所述侧围内板总成的热成型零件的位置与车身的A柱、B柱和上边梁靠近A柱的区域相对应,所述侧围内板总成的高强钢零件的位置与所述车身的上边梁靠近B柱的区域相对应。
在一些实施例中,所述钢铝混合车身侧围框架还包括后侧围总成,所述后侧围总成在所述侧围加强板总成靠近车身内部的一侧与所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成连接;
所述后侧围总成的材料包括铝合金,其中,所述后侧围总成与所述侧围内板总成连接的部分为一体压铸铝合金件,所述后侧围总成靠近车身底部的结构为冲压铝合金件。
在一些实施例中,所述侧围外板总成、所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成包括同种钢制材料,且所述侧围外板总成、所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成通过同种钢制材料制作的部分通过点焊连接。
在一些实施例中,所述钢铝混合车身侧围框架还包括:流水槽尾灯板总成和顶盖总成,所述流水槽尾灯板总成和所述顶盖总成的材料包括深冲钢。
在一些实施例中,所述侧围外板总成和顶盖总成通过激光填丝焊接连接,所述侧围外板总成和所述流水槽尾灯板总成通过阿普拉斯焊焊接连接。
根据本发明的第二方面,提供了一种车辆,包括以上任一项所述的钢铝混合车身侧围框架。
本发明实施例通过限定车身侧围框架的材料,能够在保持车身强度的情况下,合理控制车身重量,兼顾了车辆制造成本、安全性,避免了车辆的重量和成本不合理的增加。
应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案,不构成对本发明的限定。其中:
图1是本发明一实施例的钢铝混合车身侧围框架的结构示意图;
图2是本发明一实施例的钢铝混合车身侧围框架的焊接状态示意图;
图3是本发明一实施例的侧围加强板总成的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明,其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解,应当将它们认为仅仅是示范性的。因此,本领域普通技术人员应当认识到,可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改,而不会背离本发明的范围和精神。同样,为了清楚和简明,以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
本发明提供了一种钢铝混合车身侧围框架。
如图1和图2所示,在其中一些实施例中,该钢铝混合车身侧围框架包括侧围外板总成100、侧围加强板总成200和侧围内板总成300。进一步的,在其中一些实施例中,该钢铝混合车身侧围框架还包括后侧围总成400、流水槽尾灯板总成500和顶盖总成600。
侧围外板总成100固定于侧围加强板总成200靠近车身外部的一侧,侧围内板总成300固定于侧围加强板总成200靠近车身内部的一侧。
如图2所示,本发明实施例中,侧围加强板总成200和侧围内板总成300与车身其他部分(如下车体、顶梁等)等连接在一起形成内侧围总成700。
本实施例中,可以通过点焊的方式实现侧围加强板总成200和侧围内板总成300与车身之间的连接。处于正碰和侧碰的传力路径上的侧围加强板总成200连接均使用点焊工艺,保证了其传力路径结构更可靠。
侧围加强板总成200和内侧围总成700优先焊接,增加了连接枪的空间,减少了白车身的二氧化碳烧焊数量,提高了产线的自动化率,而且缩短了单台车的线上生产时间。
侧围外板总成100和流水槽尾灯板总成500先通过Arplas(阿普拉斯焊)连接在一起形成外侧围总成800。
外侧围总成800通过Y向平推,或Y向平推+旋转的方式和内侧围总成700拼装在一起,然后使用SPR(Self Piercing Rivet,自冲铆接)或点焊连接。平推+旋转的拼装方式可以尽量增加侧围加强板上部的腔体面积,提高碰撞性能。SPR连接主要应用于侧围外板总成100和后侧围总成400、侧围加强板总成200和后侧围总成400之间连接使用。
需要理解的是,本实施例中,X方向指的是车辆的前后方向,Y向指的是车辆的左右方向,而Z方向指的是车辆的上下方向。
顶盖总成600从车体上部垂直加载,且和侧围外板总成100同一工位上件,两者之间采用激光填丝焊连接。
侧围外板总成100和顶盖总成600在同一工位上件,尺寸链更短,不存在公差累积,可以保证侧围外板总成100和周边零件的匹配间隙,不仅增加了白车身匹配精度,还提高了白车身外观焊缝质量。
本实施例的技术方案中,侧围外板总成100、流水槽尾灯板总成500、顶盖总成600的材料包括深冲钢,可以理解为侧围外板总成100、流水槽尾灯板总成500、顶盖总成600可以通过普通的深冲钢板制作而成。
深冲钢板通常指的是是具有良好的深冲性能、良好的表面质量和严格的厚度公差的低碳优质冷轧薄钢板。由于上述结构对于碰撞性能的贡献不大,因此,采用深冲钢板制作,能够满足外观和外板的按压刚度需求。相对于昂贵的铝合金外板,生产成本较高。
同时,如果出现了事故,这些区域发生了损坏或变形,由于深冲钢板具有较好的延展性和焊接性能,可以通过变形修整和切割烧焊的方式对这一部分区域进行打磨返修,维修过程更加便利。相对于需要进行整体更换的铝合金外板,其维修成本也相对较低。
侧围外板总成100和顶盖总成600的连接采用常规的焊接方式,优选采用激光填丝焊接,能光顺外观,提高外观感知质量。
进一步的,钢制的侧围外板总成100和顶盖总成600的公差能做到较小,在总拼时侧围外板总成100和顶盖总成600间形成的公差间隙比铝合金更小,可以采用激光填丝焊接工艺,使侧围外板总成100和顶盖总成600的连接处不需要顶饰条遮挡,使连接处更光顺,提高感知质量。
侧围外板总成100和流水槽尾灯板总成500的连接采用Arplas焊接,可有效减少侧围外板为铝合金带来的铝点焊外观凹坑,提高表面质量。
在一些实施例中,侧围加强板总成200包括A柱加强板总成210、B柱加强板总成220、上边梁加强板总成230和门槛外板总成240。
A柱加强板总成210包括A柱壳体,A柱壳体的材料包括热成型钢,A柱壳体内设置有钢铰链支撑件,钢铰链支撑件与A柱壳体固定连接。
B柱加强板总成220的材料包括热成型钢。
上边梁加强板总成230的材料包括热成型钢,上边梁加强板总成230的两端分别与A柱加强板总成210和B柱加强板总成220连接。
门槛外板总成240由热成型和铝挤压型材制作而成,门槛外板总成240的两端分别与A柱加强板总成210远离上边梁加强板总成230的一端连接,以及与B柱加强板总成220远离上边梁加强板总成230的一端连接。
侧围加强板总成200在碰撞中性能贡献最大,是碰撞的关键区域。为此,侧围加强板总成200需要具有较高的强度,本实施例中,选择了具有较高强度的热成型钢,热成形钢板技术是指将钢板经过高温加热之后一次成形,又迅速冷却从而全面提升了强度的钢材。
本实施例中,选择屈服强度1500-1800Mpa的高强度热成型钢,与其他材料相比,能够在重量相同的情况下提高车身强度,或者在满足对于侧围加强板总成200的强度要求的情况下,可以降低材料厚度,从而实现降低车重。
同时,根据不同车辆区域的碰撞工况,采用不同的和热成型钢材料相匹配的结构组合,可以实现强度高低组合,实现最高效率的材料减重。从而,避免使用软区热成型钢板,将热成型的模具成本有效降低。
具体的,本实施例中,A柱加强板总成210采用热成型钢加高强钢铰链支撑件的组合。具体的,本实施例中,通过热成型钢制作A柱壳体,然后在A柱壳体内增加钢铰链支撑件以进一步提高A柱加强板的强度。
需要理解的是,A柱加强板总成210是车辆前部小偏置碰撞的关键传力区域,高强钢铰链支撑件可以利用A柱内部的Y向空间做成盒型形状,在承担安装铰链功能的同时,盒型支撑结构能最大程度支撑前部碰撞力传递。由于铝合金低压铸造一体成型的零件强度较低,难以适应小偏置等工况更高强度要求,本实施例中,选用热成型钢制作A柱加强板总成210,能够有效的兼顾车辆的重量和强度,提高车身质量。
如图3所示,本实施例中,A柱加强板总成210中间区域大致呈一侧开口的盒状,实施时,在该盒状结构中增加钢铰链支撑件。
在一些实施例中,侧围加强板总成200还包括与上边梁加强板总成230固定连接的第一热成型补丁板;上边梁加强板总成230包括位于A柱加强板总成210和B柱加强板总成220之间的弧形区域,第一热成型补丁板设置于上边梁加强板总成230靠近B柱加强板总成220的一侧和弧形区域中的至少一处。
在一些实施例中,侧围加强板总成200还包括与B柱加强板总成220固定连接的第二热成型补丁板;第二热成型补丁板设置于B柱加强板总成220靠近上边梁加强板总成230的一侧。
上边梁加强板总成230和B柱加强板总成220采用热成型钢加热成型补丁板结合的形式的优点在于,上边梁加强板总成230受前部碰撞和顶压工况的影响,中部弧度变化较大的部位需要承受较大压力,B柱加强板总成220受侧碰工况的影响,上部为刚性保持区,也需要承受较大压力,因此采用高强热成型补丁板可以将这些空间较小的区域进行快速补足。
门槛外板总成240采用热成型加铝挤压型材的组合,其目的在于门槛外板总成240受到360度电池保护工况的影响,要求门槛前后的性能保持均匀地承受侧面柱碰,铝挤压型材是前后性能最均匀,吸能最均匀的零件,可以碰撞中从前向后全方位保护电池。
在一些实施例中,侧围内板总成300的热成型零件的位置与车身的A柱、B柱和上边梁靠近A柱的区域相对应,侧围内板总成300的高强钢零件的位置与车身的上边梁靠近B柱的区域相对应。
侧围内板总成300在A柱、B柱和上边梁前部区域采用热成型零件,上边梁后部区域采用高强钢零件。这里,高强钢通常指的是牌号HSLA/BH/DP/D/TRIP系列,屈服强度介于180-700兆帕左右的低合金钢。
考虑到电动车重量变重,小偏置、顶压、MPDB(Moving Progressive DeformableBarrier,移动渐进可变形壁障)碰撞试验工况等工况中,仅靠侧围加强板总成200的热成型材料零件已不能满足要求,需要将侧围内板总成300的A、B柱以及上边梁前部的材料强度提高。因此侧围内板总成300的A柱、B柱和上边梁前部区域均采用热成型零件。上边梁后部区域采用高强钢零件,起辅助增强度和辅助连接的作用。
在一些实施例中,钢铝混合车身侧围框架还包括后侧围总成400,后侧围总成400在侧围加强板总成200靠近车身内部的一侧与侧围加强板总成200和侧围内板总成300连接;后侧围总成400的材料包括铝合金,其中,后侧围总成400与侧围内板总成300连接的部分为一体压铸铝合金件,后侧围总成400靠近车身底部的结构为冲压铝合金件。
其中,后侧围总成400上部接角区域为一体压铸零件,后侧围总成400靠近车身底部的下部轮罩区域为铝冲压零件。
上部接角区域是影响白车身刚度的重要区域,该区域内零件数量较多,采用一体化压铸可以将这些零件集成到一个零件,减少了零部件数量,提高了集成度,降低了制造和尺寸匹配难度。同时能够降低生产承包,经过计算,能够降低单件成本约25%。
下部轮罩区域为铝冲压零件,在一个实施例中,该铝冲压零件的料厚为1.0mm-1.5mm,仅用于支撑辅助和容纳轮胎跳动的包络空间。一体化压铸和铝冲压零件间采用SPR连接。能够兼顾成本和工艺需求。
在一些实施例中,侧围外板总成100、侧围加强板总成200和侧围内板总成300包括同种钢制材料,且侧围外板总成100、侧围加强板总成200和侧围内板总成300通过同种钢制材料制作的部分通过点焊连接。
本实施例中,侧围外板总成100、侧围加强板总成200和侧围内板总成300通过点焊的方式进行焊接,成本低,且对侧围内板的材料强度没有限制,可以提升小偏置、顶压工况性能。同时,也能够避免采用SPR等连接方式时,在下层板料为热成型零件时无法机械互锁的问题,也不需要采用滚压包边、激光熔焊这些复杂且难以实现的工艺,和随之带来的设备巨大投入。有助于提高工艺稳定性,降低成本。
侧围外板总成100和后侧围总成400采用SPR连接,连接界面处可以进一步使用涂胶防止钢铝电化学腐蚀。侧围加强板总成200和后侧围总成400之间使用高强度转接板连接之后,用SPR连接,连接界面处使用涂胶防止钢铝电化学腐蚀。
1.减少了白车身的CO2烧焊数量56条,提高了产线的自动化率,而且缩短了单台车的线上生产时间。
2.侧围外板和顶盖采用单独上件的方式,不但增加了白车身匹配精度,还提高了白车身外观焊缝质量。
本发明还提供了一种车辆,包括以上任一项的钢铝混合车身侧围框架。
本实施了的车辆包括了上述钢铝混合车身侧围框架实施例的全部技术方案,因此至少能够实现上述全部技术效果,此处不再赘述。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钢铝混合车身侧围框架,其特征在于,包括:侧围外板总成、侧围加强板总成、侧围内板总成和后侧围总成;
所述侧围外板总成固定于所述侧围加强板总成靠近车身外部的一侧,所述侧围内板总成固定于所述侧围加强板总成靠近车身内部的一侧,所述后侧围总成在所述侧围加强板总成靠近车身内部的一侧与所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成连接;
所述后侧围总成的材料包括铝合金,所述侧围外板总成、所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成包括钢材料。
2.根据权利要求1所述的钢铝混合车身侧围框架,其特征在于,所述侧围外板总成的材料包括深冲钢,所述侧围加强板总成的材料包括热成型钢,所述侧围内板总成包括热成型零件和高强钢零件。
3.根据权利要求1或2所述的钢铝混合车身侧围框架,其特征在于,所述侧围加强板总成包括:
A柱加强板总成,包括A柱壳体,所述A柱壳体的材料包括热成型钢,所述A柱壳体内设置有钢铰链支撑件,所述钢铰链支撑件与所述A柱壳体固定连接;
B柱加强板总成,所述B柱加强板总成的材料包括热成型钢;
上边梁加强板总成,所述上边梁加强板总成的材料包括热成型钢,所述上边梁加强板总成的两端分别与所述A柱加强板总成和所述B柱加强板总成连接;
门槛外板总成,所述门槛外板总成由热成型和铝挤压型材制作而成,所述门槛外板总成的两端分别与所述A柱加强板总成远离所述上边梁加强板总成的一端连接,以及与所述B柱加强板总成远离所述上边梁加强板总成的一端连接。
4.根据权利要求3所述的钢铝混合车身侧围框架,其特征在于,所述侧围加强板总成还包括与所述上边梁加强板总成固定连接的第一热成型补丁板;
所述上边梁加强板总成包括位于所述A柱加强板总成和所述B柱加强板总成之间的弧形区域,所述第一热成型补丁板设置于所述上边梁加强板总成靠近所述B柱加强板总成的一侧和所述弧形区域中的至少一处。
5.根据权利要求3所述的钢铝混合车身侧围框架,其特征在于,所述侧围加强板总成还包括与所述B柱加强板总成固定连接的第二热成型补丁板;
所述第二热成型补丁板设置于所述B柱加强板总成靠近所述上边梁加强板总成的一侧。
6.根据权利要求1或2所述的钢铝混合车身侧围框架,其特征在于,所述侧围内板总成的热成型零件的位置与车身的A柱、B柱和上边梁靠近A柱的区域相对应,所述侧围内板总成的高强钢零件的位置与所述车身的上边梁靠近B柱的区域相对应。
7.根据权利要求1所述的钢铝混合车身侧围框架,其特征在于,所述侧围外板总成、所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成包括同种钢制材料,且所述侧围外板总成、所述侧围加强板总成和所述侧围内板总成通过同种钢制材料制作的部分通过点焊连接。
8.根据权利要求1或2所述的钢铝混合车身侧围框架,其特征在于,所述钢铝混合车身侧围框架还包括:流水槽尾灯板总成和顶盖总成,所述流水槽尾灯板总成和所述顶盖总成的材料包括深冲钢。
9.根据权利要求8所述的钢铝混合车身侧围框架,其特征在于,所述侧围外板总成和顶盖总成通过激光填丝焊接连接,所述侧围外板总成和所述流水槽尾灯板总成通过阿普拉斯焊焊接连接。
10.一种车辆,其特征在于,包括权利要求1至9中任一项所述的钢铝混合车身侧围框架。
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