CN219096817U - 一种汽车门槛加强梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种汽车门槛加强梁，由选定强度的钢板通过辊压并分布点位的激光焊所得的一体成型件，且所述门槛加强梁在垂直于长度方向上截面形状含有四个各自呈现闭合状的腔体，各所述腔体在门槛加强梁高度方向上部分重合的侧边连续拼接成型为强化支撑板，且在强化支撑板为界相隔的外、内两侧所设腔体的数量相等、错位分布。应用本实用新型该加强梁结构，通过形成多个腔体的闭合结构，提升了门槛加强梁的抗撞性能和轻量化效果，并且提高了生产效率和钢板材料的利用率，有利于产线通用化、平台化，节约生产成本。

Description

一种汽车门槛加强梁

技术领域

本实用新型涉及一种金属横梁制品，尤其涉及一种用于汽车的门槛加强梁。

背景技术

汽车制造，是当前诸多工业制造中研发较为活跃，新产品层出不穷的重点行业。随着新能源汽车的飞速发展，传统气燃式动力的汽车正接受着巨大的市场挑战。而除了动力性能的突破外，对汽车的整车轻量化和侧面柱撞安全性等，也面临日益严苛的技术要求。而且，对于汽车产品各方面性能提升的研究、突破和生产制造，材料及资金的成本投入都是不得不予以重视的一方面。

传统的汽车门槛梁的断面如图1所示，其由两至三片冷冲压或热成型的钢质异型板件点焊形成一个封闭的双腔体结构A。其包括最内侧的门槛加强板A1、靠近车身中心轴的门槛内板A2、对应车身外侧所设的门槛外板A3以及最外侧是塑封造型板A4。其中门槛外板A3设为抗侧向冲击的弯折造型，并与中部门槛加强板A1围成截面积较大且近似于梯形的主腔体。

上述汽车门槛梁另有采用铝合金挤出成型的生产工艺，且该门槛梁B一种可选的断面造型如图2所示。除闭合状的外侧表面外内部经设计分布由多条组合相接的筋肋，以吸收侧向冲击力，保持门槛梁的整体线性强度。不难发现，其中部纵向设有一条作为门槛加强板B1的主肋，并以该主肋为界将外侧表面划分成内外两部分抗冲击区域，即成型为门槛内壁板B2和门槛外壁板B3，且主肋B1与两侧门槛壁板之间设有若干纵横交错或斜向支撑的副肋B4。该汽车门槛梁主要通过挤出、切断、时效、精切、机加工（孔及切边）、去毛刺、清洗，并与支架通过FDS（旋转攻丝铆接）连接。

然而，上述两种传统门槛梁在实际应用和生产中暴露了诸多缺点，简述如下：（1）冷冲压的加强板设计结构受工艺限制，其可冲压的材料抗拉强度一般为980MPa，其本身抗弯曲强度/抗弯曲刚度/抗扭转刚度较低，需要设计上提高材料厚度，才能满足如图3所示日益严格的侧面柱撞测试，不利于门槛梁及整车轻量化减重。图3所示的测试中，车辆G以一定的倾斜角度和车身速度朝测试桩TS撞击而去，预设撞击点对应车辆G驾驶室所在的门槛部位G1。而且左右零件及各车型均需新开模具，工装成本高，不利于平台化，材料利用率也较低；（2）热成型的加强板，材料抗拉强度可达到1500MPa，但能源消耗多，且左右零件及各车型均需新开热成型模具，工装成本高，也不利于平台化，材料利用率也不尽理想；（3）铝合金的加强梁设计，其材料成本高，孔及切边等均需CNC机加工；由于传统车身为钢制，铝合金和钢之间会产生电化学腐蚀，因此铝合金门槛加强梁需要和车身钢支架之间增加隔离胶片，钢支架与铝合金门槛梁通过特殊的FDS工艺连接，另一端与车身螺接，因此铝合金门槛梁的单件成本较高，且生产及装配效率难于提升。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提出一种汽车门槛加强梁，以满足汽车门槛应用中对金属加强梁轻量化、耐侧撞安全性、降低生产制造能耗和材料成本的要求。

本实用新型实现上述目的的技术解决方案是，一种汽车门槛加强梁，其特征在于：由选定强度的钢板通过辊压并分布点位的激光焊所得的一体成型件，且所述门槛加强梁在垂直于长度方向上截面形状含有四个各自呈现闭合状的腔体，各所述腔体在门槛加强梁高度方向上部分重合的侧边连续拼接成型为强化支撑板，且在强化支撑板为界相隔的外、内两侧所设腔体的数量相等、错位分布。

上述汽车门槛加强梁，进一步地，在强化支撑板外侧的两个所述腔体中，至少一个腔体的形状设为梯形，对应腔体远离强化支撑板的第一侧边长度小于自身在强化支撑板重合部分的长度。

上述汽车门槛加强梁，更进一步地，在强化支撑板外侧的两个所述腔体中，靠上位置的一个腔体设为梯形，靠下位置的一个腔体设为矩形，且两个腔体设为由强化支撑板相连并相互隔空状；梯形腔体的底边与矩形腔体的顶边平行相对，梯形腔体的顶边设为向外且向下的斜边。

上述汽车门槛加强梁，进一步地，在强化支撑板内侧的两个所述腔体叠边贴合成型或相互隔空成型，且内侧腔体定位设于覆盖强化支撑板相对外侧腔体的强度薄弱点或区段。

上述汽车门槛加强梁，更进一步地，在强化支撑板内侧的一个腔体的顶边或底边设为单斜边或多折斜边。

上述汽车门槛加强梁，进一步地，所述激光焊的点位沿强化支撑板线性分布而设，且在两个腔体相贴合处设置至少一个激光焊的点位。

上述汽车门槛加强梁，进一步地，所述钢板的厚度为0.8mm~1.4mm，且抗拉强度介于1000MPa~1700MPa，且钢板在未经辊压的初始形态下加工有用于产品组装的预冲孔。

应用本实用新型的汽车门槛加强梁结构的技术方案，具备以下多角度的优点：

（1）辊压成型高强度一体式门槛加强梁可以在线实现四个腔体的闭合结构，具有更优的抗撞性能（更高的抗弯刚度和抗扭转刚度），同时利用超高强钢实验更高的抗弯强度，吸收更多能量，满足日益严苛的侧碰柱状测试。

（2）辊压成型对板材的厚度几乎没有限制，通过辊压强度更高，板厚更薄的材料可以进一步提高门槛加强梁的轻量化效果。

（3）辊压工艺可以实现1700Mpa的高强钢成型，渐变式的成型方式可以大大降低高强度钢板开裂的风险。

（4）辊压成型高强度门槛加强梁可以在线冲孔，弯曲，切断，整体生产效率比铝合金挤出成多个腔体或热成型高很多。

（5）多腔体铝合金门槛加强梁挤出成型需要消耗大量的能量，而高强度钢板辊压成型属于冷成型，能耗比挤出成型要低很多。

（6）从整个生产环节看，高强度钢板辊压成型的材料利用率可以达到90%以上，高于冷冲压，热成型较多。

（7）辊压高强度一体式门槛加强梁具备更好的通用化，平台化的能力，只要截型不变，其它如材料等级，长度，孔位变化均可共用辊压模具。

（8）对于传统钢车身，无需考虑电化学腐蚀，节约成本。

附图说明

图1是传统一种汽车门槛梁的断面结构示意图。

图2是传统另一种汽车门槛梁的断面结构示意图。

图3是当前针对车辆实施侧面柱撞测试的状态示意图。

图4是本实用新型汽车门槛加强梁一优选实施例的立体外观示意图。

图5是图4的断面结构示意图。

图6是本实用新型汽车门槛加强梁另一较佳实施例的立体外观示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握，从而对本实用新型的保护范围做出更为清晰的界定。

鉴于以上针对现有汽车门槛梁多种制品的诸多不足，综合分析已有各类门槛梁成品结构及生产工艺上的可突破性，通过选材高强度轻薄的钢板，创新提出了一种汽车门槛加强梁。该方案能多层面提升此类制品的性能及生产效率，以满足汽车门槛应用中对金属加强梁轻量化、耐侧撞安全性、降低生产制造能耗和材料成本的要求，而有利于汽车工业发展增速。

如图4所示，是本实用新型该汽车门槛加强梁一优选实施例的立体外观示意图。结合图示其结构概述如下：该门槛加强梁C主要由选定强度的钢板通过辊压并分布点位的激光焊所得的一体成型件，且门槛加强梁在垂直于长度方向上截面形状含有四个各自呈现闭合状的腔体CA~CD，各腔体在门槛加强梁高度方向上部分重合的侧边连续拼接成型为强化支撑板C1，且在强化支撑板C1为界相隔的外、内两侧所设腔体的数量相等、错位分布。图示优选实施例中，设强化支撑板C1左侧为相对车身的外侧，并具有第一腔体CA和第二腔体CB，该两个腔体整体相隔空，仅通过重合成型于强化支撑板的一部分钢板相连成型，该结构设计有利于快速吸收并抵销侧撞冲力。而强化支撑板C1右侧为相对车身的内侧，并具有第三腔体CC和第四腔体CD，该两个腔体单边叠合、比邻相接，旨在提升内侧的抗弯曲刚度。

结合图4的线材立体外形结构和图5的截面形状图示可见，该门槛加强梁C在强化支撑板C1外侧的两个腔体中，至少一个腔体的形状设为梯形。如本实施例中第一腔体C1，其对应腔体远离强化支撑板的第一侧边长度小于自身在强化支撑板重合部分的长度。如图示实施例中，靠上位置的第一腔体CA设为梯形，靠下位置的第二腔体CB设为矩形，且两个腔体设为由强化支撑板相连并相互隔空状；梯形腔体的底边CA2与矩形腔体的顶边CB1平行相对，且梯形腔体的顶边CA1设为向外且向下的斜边。由此则当有侧向冲力施加于两个腔体的外侧壁时，由第一腔体的一个外侧顶角实现分力，将向车身中心的冲击力分解为向内为主、向下为辅的两部分，而随着第一腔体的变形幅度增大并需要借助第二腔体来支撑时，能有效实现分级消磨侧撞冲力，分级化地减小外力作用对车身的破坏性。从强化支撑板C1内侧的两个腔体来看，该第三腔体CC和第四腔体CD为叠边贴合的连体设置（当然也可以相互隔空成型），其中一个腔体的顶边或底边可以设为单斜边或多折斜边（如图所示第三腔体CC的顶边CC1）。而且这两个腔体定位设于覆盖强化支撑板相对外侧腔体的强度薄弱点或区段。即对应第一腔体、第二腔体之间相隔空的区域，在两个腔体受外部侧向冲击力的同时易于发生弯曲，则第三腔体、第四腔体便成型于该区域对应的背侧，则有利于提供可靠的支撑以提升整体的刚度及结构强度。

当然，仅依靠辊压成型该门槛梁的强度无法得以保障，还需要结合在选取合理点位（尤其是叠边所在位置）后焊接固化（优选激光焊）。对于图4、图5所示的优选实施例，所选的激光焊点位包括强化支撑板C1与第一腔体顶侧接合点H1、第三、第四腔体叠边一侧的接合点H2以及第二腔体与第四腔体底侧收边的接合点H3。在激光焊条件满足的前提下，甚至可以在强化支撑板对应第一腔体、第二腔体之间隔空处增补至少一个激光焊的点位。通过这些点位的激光焊使辊压成型的门槛梁结构得以固化，特别保障各个腔体与强化支撑板之间的连接强度可靠性。

需要说明的是，该汽车门槛加强梁在钢板进行辊压成型前的初始形态下，还可以根据预设计图纸，实施定位并加工用于产品组装的预冲孔。而鉴于辊压成型及激光焊对板材的施工具有通用型和交底的要求，因此从该梁产品的应用性能出发，可选厚度为0.8mm~1.4mm，且抗拉强度介于1000MPa~1700MPa的钢带放卷而出的钢板。

从图5所示的优选实施例断面结构可见，该钢板通过辊压、激光焊所成型的门槛梁的弯折过程为：先顺时针连续弯折成第三腔体CC的一个闭环，并留出部分与起始端相重叠的接合点H1；再在另侧逆时针连续弯折形成第一腔体CA的另一个闭环后向下弯折，在留出预设的相隔空间下继续同侧逆时针连续弯折形成第二腔体CB的又一个闭环；向上延伸直至到达第三腔体的底边位置，在首个闭环的同侧以顺时针连续弯折形成第四腔体CD的最后一个闭环。其中第三腔体与第四腔体两条相叠边壁的开口处设为接合点H2；最后，钢板余料通过连续弯折与第二腔体的底边补平，留出接合点H3。

除优选实施例外，本实用新型门槛加强梁断面形成四个腔体截面的搭接形式具有多样性，其辊压次序和方向不限于图5所示。举例来看，如图6所示的较佳实施例立体外观及其断面形状可见，其弯折过程为：先顺时针连续弯折成第三腔体DC的一个单侧开口非闭环，再向下弯折延伸一段隔空距离后，再同侧顺时针连续弯折成第四腔体DD的一个闭环，且直接向上延伸至使第三腔体形成闭环并部分与起始端相重叠；再相对第三腔体反向弯折，以逆时针连续弯折形成第一腔体DA的另一个闭环；再参照优选实施例地向下弯折成型为同样相隔空的第二腔体DB。最后钢板余料在接合第四腔体之侧壁时向下弯折收尾。该成型的断面中强化支撑板D1如虚线框所示，其激光焊的点位可沿线分布达三个以上，性能强度能基本达到优选实施例的性能水平。

综上关于本实用新型汽车门槛加强梁结构的方案介绍及实施例详述可见，本方案具备突出的实质性特点和显著的进步性：辊压成型四腔体高强度一体式门槛加强梁，大幅提高了自身抗弯曲强度/抗弯曲刚度/抗扭转刚度。同时省去加强梁与内外板结合所使用的螺栓与孔，其余的安装孔也都可以通过线上冲孔完成，大大节省成本，提高材料的利用率。又由于没有钢铝连接结构，能有效避免电化学腐蚀的应对措施。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车门槛加强梁，其特征在于：由选定强度的钢板通过辊压并分布点位的激光焊所得的一体成型件，且所述门槛加强梁在垂直于长度方向上截面形状含有四个各自呈现闭合状的腔体，各所述腔体在门槛加强梁高度方向上部分重合的侧边连续拼接成型为强化支撑板，且在强化支撑板为界相隔的外、内两侧所设腔体的数量相等、错位分布。

2.根据权利要求1所述汽车门槛加强梁，其特征在于：在强化支撑板外侧的两个所述腔体中，至少一个腔体的形状设为梯形，对应腔体远离强化支撑板的第一侧边长度小于自身在强化支撑板重合部分的长度。

3.根据权利要求2所述汽车门槛加强梁，其特征在于：在强化支撑板外侧的两个所述腔体中，靠上位置的一个腔体设为梯形，靠下位置的一个腔体设为矩形，且两个腔体设为由强化支撑板相连并相互隔空状；梯形腔体的底边与矩形腔体的顶边平行相对，梯形腔体的顶边设为向外且向下的斜边。

4.根据权利要求1所述汽车门槛加强梁，其特征在于：在强化支撑板内侧的两个所述腔体叠边贴合成型或相互隔空成型，且内侧腔体定位设于覆盖强化支撑板相对外侧腔体的强度薄弱点或区段。

5.根据权利要求4所述汽车门槛加强梁，其特征在于：在强化支撑板内侧的一个腔体的顶边或底边设为单斜边或多折斜边。

6.根据权利要求1所述汽车门槛加强梁，其特征在于：所述激光焊的点位沿强化支撑板线性分布而设，且在两个腔体相贴合处设置至少一个激光焊的点位。

7.根据权利要求1所述汽车门槛加强梁，其特征在于：所述钢板的厚度为0.8mm~1.4mm，且抗拉强度介于1000MPa~1700MPa，且钢板在未经辊压的初始形态下加工有用于产品组装的预冲孔。

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