CN220662636U - 一种汽车门槛加强结构、车身组件及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车门槛加强结构、车身组件及汽车，涉及汽车零部件技术领域，所述汽车门槛加强结构用于安装于门槛内板与门槛外板加强板之间，包括钢梁和连续纤维塑料复合梁，钢梁的延伸方向与门槛内板的延伸方向相同，钢梁沿汽车高度方向的两端分别与门槛内板连接，且钢梁沿汽车高度方向的两端之间的部分朝向门槛外板加强板弯曲，以与门槛内板围合形成空腔，连续纤维塑料复合梁设于空腔内，且连续纤维塑料复合梁与钢梁连接。本实用新型的汽车门槛加强结构，利用钢梁与钢制的门槛内板连接，无钢铝连接问题，连接难度更小，施工效率高，无铝材使用，碳排放量更少；连续纤维塑料复合梁密度小，车身重量大幅减小，且未改变电池包架构。

Description

一种汽车门槛加强结构、车身组件及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件技术领域，具体而言，涉及一种汽车门槛加强结构、车身组件及汽车。

背景技术

电池包是新能源汽车的重要组成结构之一，电池包的安全直接影响着新能源汽车的使用寿命。电池包通常位于汽车门槛的内侧，因此，在车身设计时，汽车门槛的防碰撞性能至关重要。现有一般有两种方式加强汽车门槛，第一种，直接加厚门槛内板、门槛外板加强板及电池包包体的壁厚，但是会增加车身整体重量，降低电池包的能量密度；第二种，在门槛内、外板之间设铝合金加强梁，由于门槛内、外板一般采用钢材制成，钢、铝结构之间的连接难度较大，导致生产效率较低，且铝材在加工制造过程中能耗大、碳排放高，面临碳排放超标的风险。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有汽车门槛加强方式会增加车重，降低电池包能量密度及实现难度大的技术问题。

一方面，本实用新型提供一种汽车门槛加强结构，用于安装于门槛内板与门槛外板加强板之间，包括钢梁和连续纤维塑料复合梁，所述钢梁的延伸方向与所述门槛内板的延伸方向相同，所述钢梁沿汽车高度方向的两端分别与所述门槛内板连接，且所述钢梁沿汽车高度方向的两端之间的部分朝向所述门槛外板加强板弯曲，以与所述门槛内板围合形成空腔，所述连续纤维塑料复合梁设于所述空腔内，且所述连续纤维塑料复合梁与所述钢梁连接。

本实用新型所述的汽车门槛加强结构，钢梁的上下两端分别与门槛内板的内壁面连接，且其上下两端之间的部分朝向门槛外板加强板方向凸起弯曲，以和门槛内板围合形成空腔，用于放置连续纤维塑料复合梁。由于汽车门槛加强结构利用钢梁与钢制的门槛内板连接，相较于现有铝合金加强梁与钢制的门槛内板连接而言，无钢铝连接问题，连接难度更小，施工效率高，无铝材使用，碳排放量更少。另外，连续纤维塑料复合梁相较于直接增加门槛内板及门槛外板加强板厚度而言，连续纤维塑料复合梁密度小，车身重量大幅减小，且无需改变电池包架构，保证电池包能量密度。

可选地，所述连续纤维塑料复合梁包括交叉设置的横向加强筋和竖向加强筋，所述横向加强筋的延伸方向及所述竖向加强筋的延伸方向均与所述钢梁的延伸方向相同。

可选地，所述钢梁包括依次连接的第一段梁、第二段梁、第三段梁、第四段梁及第五段梁，所述第一段梁、所述第三段梁及所述第五段梁均沿所述汽车高度方向设置，且所述第一段梁及所述第五段梁分别用于与所述门槛内板连接，所述第三段梁用于与所述连续纤维塑料复合梁连接，所述第二段梁及所述第四段梁均沿所述门槛内板到所述门槛外板加强板方向设置。

可选地，所述第三段梁向所述门槛内板一侧弯曲以形成第一凹槽，所述连续纤维塑料复合梁上与所述第一凹槽相对应的位置向内凹陷以形成第二凹槽，所述第一凹槽的外壁插入所述第二凹槽。

可选地，所述第三段梁与所述门槛外板加强板之间具有预设间隙。

可选地，所述钢梁的强度小于所述门槛内板的强度；

和/或，所述连续纤维塑料复合梁采用连续玻璃纤维与尼龙材料挤压一体成型，所述连续玻璃纤维在所述连续纤维塑料复合梁中的重量占比为55％-65％。

第二方面，本实用新型提出一种车身组件，包括门槛内板、门槛外板加强板、车身横梁、横梁底部加强板及上述的汽车门槛加强结构，所述汽车门槛加强结构设于所述门槛内板与所述门槛外板加强板之间，所述汽车门槛加强结构与所述门槛内板连接，所述车身横梁通过所述横梁底部加强板与所述门槛内板连接。本实用新型所述车身组件相较于现有技术所具有的优势与上述汽车门槛加强结构相同，不再重复说明。

可选地，所述汽车门槛加强结构的钢梁的第一段梁及第五段梁分别与所述门槛内板连接，且所述第一段梁与所述车身横梁的端面对应，所述第五段梁与所述横梁底部加强板和所述门槛内板的连接处相对应。

可选地，所述钢梁的强度小于所述门槛内板及所述门槛内板后方的车身横梁、座椅安装横梁的强度。

第三方面，本实用新型提出一种汽车，包上述的车身组件。所述汽车相较于现有技术所具有的优势与上述车身组件相同，不再重复说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的汽车门槛的剖视图；

图2为本实用新型实施例的汽车门槛的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型实施例的车身组件第一视角的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的车身组件第二视角的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的车身组件去掉门槛外板加强板的结构示意图。

附图标记说明：

1、钢梁；11、第一段梁；12、第二段梁；13、第三段梁；131、第一凹槽；14、第四段梁；15、第五段梁；2、连续纤维塑料复合梁；21、横向加强筋；22、竖向加强筋；221、第一竖向加强筋；222、第二竖向加强筋；3、紧固件；4、门槛内板；5、门槛外板加强板；6、车身横梁；7、横梁底部加强板；71、横向加强板；72、竖向加强板。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本实用新型的限制。

本文中，建立有坐标系XYZ，X轴表示汽车前后方向，其中，X轴的正向代表汽车前方，X轴的反向代表汽车后方，Y轴表示汽车左右方向，其中，Y轴的正向代表汽车左方，Y轴的反向代表汽车右方，Z轴表示汽车高度方向，其中，Z轴的正向代表汽车上方，Z轴的反向代表汽车下方。

如图1-2所示，本实用新型实施例的一种汽车门槛加强结构，用于安装于门槛内板4与门槛外板加强板5之间，包括钢梁1和连续纤维塑料复合梁2，所述钢梁1的延伸方向与所述门槛内板4的延伸方向相同，所述钢梁1沿汽车高度方向的两端分别与所述门槛内板4连接，且所述钢梁1沿汽车高度方向的两端之间的部分朝向所述门槛外板加强板5弯曲，以与所述门槛内板4围合形成空腔，所述连续纤维塑料复合梁2设于所述空腔内，且所述连续纤维塑料复合梁2与所述钢梁1连接。

现有一般汽车门槛包括门槛内板4、门槛外板及门槛外板加强板5，门槛内板4、门槛外板加强板5及门槛外板均沿X轴所示方向延伸，门槛外板朝向汽车最外侧，门槛内板4朝向汽车内侧，门槛外板加强板5设于门槛内板4与门槛外板之间，门槛内板4与门槛外板加强板5相对设置。

具体地，钢梁1沿X轴所示方向延伸，钢梁1的上下两端分别与门槛内板4连接，钢梁1的中部朝向门槛外板加强板5方向凸起弯曲。

在本实施例中，钢梁1的上下两端分别与门槛内板4贴合，二者均为钢材，可焊接固定，汽车门槛加强结构利用钢梁1与钢制的门槛内板4连接，相较于现有铝合金加强梁与钢制的门槛内板连接而言，无钢铝连接问题，连接难度更小，施工效率高，无铝材使用，碳排放量更少。另外，钢梁1向门槛外板加强板5方向凸起弯曲与门槛内板4之间围合形成空腔，可用于放置连续纤维塑料复合梁2，连续纤维塑料复合梁2相较于直接增加门槛内板及门槛外板加强板的厚度而言，连续纤维塑料复合梁密度小，车身重量大幅减小，且无需改变电池包架构，电池包体可以以最低安全要求设计，有利于单位体积的电池包，装入更多的电池模组，提高电池包能量密度。

需要说明的是，钢梁1的密度为7.85g/cm3，连续纤维塑料复合梁2的密度约为1.7g/cm3，钢梁1相较于连续纤维塑料复合梁2而言体积占比较小，使得钢梁1不会对整个车身造成过大的重量负担，钢梁1用于简化汽车门槛加强结构与门槛内板4之间的连接工艺；连续纤维塑料复合梁2密度小，轻量化效果明显，具体地，比单纯加厚整条门槛内板和整条门槛外板加强板的壁厚来实现同样的性能而言，减重30％左右，相比铝挤压梁加强方案实现同样的性能减重10％左右，这里，铝密度为2.7g/cm3。连续玻璃纤维碳排放因子数约8.91，尼龙碳排放因子数约10.2，综合计算本实施例的汽车门槛加强结构碳排放因子数约10左右，按整车8kg零件重量计算，约排放80kg碳；挤压铝材碳排放因子为27.6左右，按整车9kg零件重量计算，约排碳248kg，在限制碳排放的全球政策高压下，低碳排放的方案将会是整车厂未来最佳选择。

进一步说明的是，现有由门槛内板、门槛外板及门槛外板加强板构成的汽车门槛结构可满足一般国家的国标安全设计规则，对于安全等级要求较高的国家，可直接在汽车门槛内板与门槛外板加强板之间设置本实施例所述的汽车门槛加强结构，本实施例所述的汽车门槛加强结构对周边件无影响，有利于平台车型零部件通用化和降低方案成本。本实施例所述的汽车门槛加强结构不需要改变门槛内板4和门槛外板加强板5等零件的厚度和截面大小，节省了车体Y向空间，有利于车身下方布置尺寸更大的动力电池。

如图1所示，可选地，所述连续纤维塑料复合梁2包括交叉设置的横向加强筋21和竖向加强筋22，所述横向加强筋21的延伸方向及所述竖向加强筋22的延伸方向均与所述钢梁1的延伸方向相同。

具体地，横向加强筋21及竖向加强筋22均为板状结构，所述横向加强筋21大致沿XY平面设置，所述竖向加强筋22大致沿XZ平面设置，横向加强筋21与竖向加强筋22大致呈垂直设置，横向加强筋21沿Z轴所示方向间隔设有多条，竖向加强筋22可沿Y轴所示方向间隔设置多条，优选地，横向加强筋21可设置4-6条，竖向加强筋22可设置3-4条。

在本实施例中，沿门槛内板4到门槛外板加强板5方向，连续纤维塑料复合梁2可呈渐缩的结构，便于碰撞吸能，但是，最两侧的两个竖向加强筋22可略沿Z向延伸，以增大与门槛内板4、钢梁1的接触面积，连续纤维塑料复合梁2的安装稳固性。多条横向加强筋21与竖向加强筋22相互交叉连接，以形成横截面形状为网状的连续纤维塑料复合梁2，横向加强筋21与竖向加强筋22之间的空隙可方便排出电泳液。

可选地，该汽车门槛加强结构还包括紧固件3，令最两侧的两个所述竖向加强筋22分别为第一竖向加强筋221和第二竖向加强筋222，所述第一竖向加强筋221与所述门槛内板4粘接，所述第二竖向加强筋222通过所述紧固件3与所述钢梁1连接。

具体地，所述紧固件3可为铆钉，铆钉沿X轴所示方向间隔设置多个，第二竖向加强筋222及钢梁1上对应位置设有铆接孔，铆钉穿过铆接孔以将二者固定。以右车门槛为例，最左侧的竖向加强筋22为第一竖向加强筋221，最右侧的竖向加强筋22为第二竖向加强筋222，所述第一竖向加强筋221可与门槛内板4之间留有0.8-1.2mm间隙，方便涂结构胶，根据需要，第一竖向加强筋221上可涂2-3条结构胶，结构胶沿X轴所示方向的涂覆长度为15-20mm，沿Z轴方向的涂覆高度为1.5-1.8mm，可采用机器人涂胶。

在本实施例中，连续纤维塑料复合梁2沿Y轴方向的两侧分别与钢梁1、门槛内板4连接，提升连续纤维塑料复合梁2的连接稳固性。

如图3所示，可选地，所述钢梁1包括依次连接的第一段梁11、第二段梁12、第三段梁13、第四段梁14及第五段梁15，所述第一段梁11、所述第三段梁13及所述第五段梁15均沿所述汽车高度方向设置，且所述第一段梁11及所述第五段梁15分别用于与所述门槛内板4连接，所述第三段梁13用于与所述连续纤维塑料复合梁2连接，所述第二段梁12及所述第四段梁14均沿所述门槛内板4到所述门槛外板加强板5方向设置。

在本实施例中，由所述第一段梁11、第二段梁12、第三段梁13、第四段梁14及第五段梁15构成的钢梁1大致呈几字形结构，钢梁1的各段之间可圆弧过渡连接，钢梁1的第一段梁11、第三段梁13、第五段梁15大致沿Z轴所示方向，钢梁1的第二段梁12、第四段梁14大致沿Y轴所示方向，钢梁1的第一段梁11位于第五段梁15的上方，钢梁1的第一段梁11、第五段梁15分别与门槛内板4焊接，焊接时第一竖向加强筋221上的结构胶被压缩，以填充第一竖向加强筋221与门槛内板4之间的间隙。

如图1所示，可选地，所述第三段梁13向所述门槛内板4一侧弯曲以形成第一凹槽131，所述连续纤维塑料复合梁2上与所述第一凹槽131相对应的位置向内凹陷以形成第二凹槽，所述第一凹槽131的外壁插入所述第二凹槽。

在本实施例中，钢梁1的第三段梁13上设第一凹槽131，一方面增加钢梁1的强度，二是可与连续纤维塑料复合梁2的第二竖向加强筋222上的第二凹槽插接定位，提高钢梁1与连续纤维塑料复合梁2之间的装配精度。第二凹槽的槽底及第一凹槽131的槽底分别设Y轴方向贯穿的铆接孔，铆钉沿Y轴所示方向插入对应的铆接孔，以实现钢梁1与连续纤维塑料复合梁2之间的连接，同时，铆钉的头部落入第一凹槽内。

如图1所示，可选地，所述第三段梁13与所述门槛外板加强板5之间具有预设间隙。

在本实施例中，所述第三段梁13与门槛外板加强板5之间的预设间隙m₁可为15mm-20mm，以避免低速碰撞时，门槛外板加强板5因变形挤压到后方的结构，降低维修难度。

可选地，所述连续纤维塑料复合梁2采用连续玻璃纤维与尼龙材料挤压一体成型，所述连续玻璃纤维在所述连续纤维塑料复合梁2中的重量占比为55％-65％。

在本实施例中，所用尼龙材料为尼龙6，又叫PA6；连续玻璃纤维为CGF60，其中CGF是Continuous Glass Fiber的缩写。

连续纤维塑料复合梁2采用一体挤压成型，在沿连续纤维塑料复合梁2的长度方向也即X轴所示方向上，各处横截面尺寸的形状是一致的。连续玻璃纤维包括但不限于玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维等增强纤维，连续玻璃纤维可均匀的分布在尼龙材料中，尼龙材料起到塑化和固型的作用，连续玻璃纤维起到增强的作用，连续玻璃纤维在连续纤维塑料复合梁2中的重量占比在55％-65％为宜，优选地，重量占比为60％。

如图3-5所示，本实用新型另一实施例提出一种车身组件，包括门槛内板4、门槛外板加强板5、车身横梁6、横梁底部加强板7及上述的汽车门槛加强结构，所述汽车门槛加强结构设于所述门槛内板4与所述门槛外板加强板5之间，所述汽车门槛加强结构与所述门槛内板4连接，所述车身横梁6通过所述横梁底部加强板7与所述门槛内板4连接。

在本实施例中，所述车身横梁6沿Y轴所示方向延伸，车身横梁6位于所述门槛内板4朝向汽车内部的一侧，所述车身横梁6沿Y轴所示方向的一端通过连接板与门槛内板4的顶部及门槛内板4远离门槛外板加强板5的一面焊接固定，为了提高车身横梁6安装稳固性，车身横梁6的底部可通过横梁底部加强板7与门槛内板4远离门槛外板加强板5的一面连接。

如图3所示，可选地，所述汽车门槛加强结构的钢梁1的第一段梁11及第五段梁15分别与所述门槛内板4连接，且所述第一段梁11与所述车身横梁6的端面对应，所述第五段梁15与所述横梁底部加强板7和所述门槛内板4的连接处相对应。

具体地，所述钢梁1的第一段梁11、第五段梁15分别与门槛内板4朝向门槛外板加强板5的一面焊接固定。横梁底部加强板7可包括相互垂直设置的横向加强板71和竖向加强板72，横向加强板71与车身横梁6的底部焊接，竖向加强板72与门槛内板4远离门槛外板加强板5的一面连接，竖向加强板72的中部可向远离门槛内板4方向弯曲以形成类似几字形结构，加强横梁底部加强板7的强度，竖向加强板72的上下两端分别与门槛内板4焊接。

在本实施例中，第一段梁11与门槛内板4的连接处朝向车身横梁6的Y向端部，车门槛在侧碰时，力可直接传递到车身横梁6上，有利于力的分散传递。第五段梁15与门槛内板4的连接处与竖向加强板72的下端和门槛内板4的焊接位置对应，分别位于门槛内板4相对的两侧面，车门槛在侧碰时，力可通过门槛内板4传递到横梁底部加强板7上；竖向加强板72的上端与门槛内板4的焊接位置基本位于汽车门槛加强结构沿Z轴方向的中部，横向加强板71与车身横梁6底部焊接，让车身受到的侧向碰撞力传递到车身横梁6上。

可选地，所述钢梁1的强度小于所述门槛内板4及所述门槛内板4后方的车身横梁6、座椅安装横梁的强度。

在本实施例中，钢梁1由滚压或冲压成型，钢梁1的强度可小于门槛内板4及门槛内板4后方的车身横梁6等支撑件，比如，门槛内板4及门槛内板4后方的车身横梁6可采用HC1000/1470DP超高强钢滚压成型，钢梁1为HC420/780DP或HC820/1180DP滚压成型。钢梁1壁厚可小于等于门槛内板及门槛内板后方的车身横梁，钢梁1壁厚可为1.0-1.4mm，在侧碰时，外侧的钢梁1先发生变形吸能，保护门槛内板4及后方的电池包。

如图4-5所示，可选地，所述车身横梁6沿所述门槛内板4的延伸方向间隔设有两个，所述汽车门槛加强结构两端之间的距离大于两个所述车身横梁6之间的距离。

在本实施例中，车身横梁6沿X轴所示方向间隔设有两个，分别为座椅前横梁和座椅后横梁，汽车门槛加强结构沿X轴所示方向的两端分别向汽车前方、汽车后方延伸，以使两个车身横梁6位于汽车门槛加强结构的两端之间，两个车身横梁6相互远离的一面与汽车门槛加强结构的对应端面之间的X向距离为m₂，m₂在50mm以上，车身侧碰时，力能够通过汽车门槛加强结构顺利地传递到车身横梁6上。

本实用新型再一实施例提出一种汽车，包括上述的车身组件。所述汽车相较于现有技术所具有的优势与上述车身组件相同，不再重复说明。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车门槛加强结构，其特征在于，用于安装于门槛内板(4)与门槛外板加强板(5)之间，包括钢梁(1)和连续纤维塑料复合梁(2)，所述钢梁(1)的延伸方向与所述门槛内板(4)的延伸方向相同，所述钢梁(1)沿汽车高度方向的两端分别与所述门槛内板(4)连接，且所述钢梁(1)沿汽车高度方向的两端之间的部分朝向所述门槛外板加强板(5)弯曲，以与所述门槛内板(4)围合形成空腔，所述连续纤维塑料复合梁(2)设于所述空腔内，且所述连续纤维塑料复合梁(2)与所述钢梁(1)连接。

2.根据权利要求1所述的汽车门槛加强结构，其特征在于，所述连续纤维塑料复合梁(2)包括交叉设置的横向加强筋(21)和竖向加强筋(22)，所述横向加强筋(21)的延伸方向及所述竖向加强筋(22)的延伸方向均与所述钢梁(1)的延伸方向相同。

3.根据权利要求2所述的汽车门槛加强结构，其特征在于，所述钢梁(1)包括依次连接的第一段梁(11)、第二段梁(12)、第三段梁(13)、第四段梁(14)及第五段梁(15)，所述第一段梁(11)、所述第三段梁(13)及所述第五段梁(15)均沿所述汽车高度方向设置，且所述第一段梁(11)及所述第五段梁(15)分别用于与所述门槛内板(4)连接，所述第三段梁(13)用于与所述连续纤维塑料复合梁(2)连接，所述第二段梁(12)及所述第四段梁(14)均沿所述门槛内板(4)到所述门槛外板加强板(5)方向设置。

4.根据权利要求3所述的汽车门槛加强结构，其特征在于，所述第三段梁(13)向所述门槛内板(4)一侧弯曲以形成第一凹槽(131)，所述连续纤维塑料复合梁(2)上与所述第一凹槽(131)相对应的位置向内凹陷以形成第二凹槽，所述第一凹槽(131)的外壁插入所述第二凹槽。

5.根据权利要求3所述的汽车门槛加强结构，其特征在于，所述第三段梁(13)与所述门槛外板加强板(5)之间具有预设间隙。

6.根据权利要求1所述的汽车门槛加强结构，其特征在于，所述连续纤维塑料复合梁(2)采用连续玻璃纤维与尼龙材料挤压一体成型，所述连续玻璃纤维在所述连续纤维塑料复合梁(2)中的重量占比为55％-65％。

7.一种车身组件，其特征在于，包括门槛内板(4)、门槛外板加强板(5)、车身横梁(6)、横梁底部加强板(7)及如权利要求1-6任一项所述的汽车门槛加强结构，所述汽车门槛加强结构设于所述门槛内板(4)与所述门槛外板加强板(5)之间，所述汽车门槛加强结构与所述门槛内板(4)连接，所述车身横梁(6)通过所述横梁底部加强板(7)与所述门槛内板(4)连接。

8.根据权利要求7所述的车身组件，其特征在于，所述汽车门槛加强结构的钢梁(1)的第一段梁(11)及第五段梁(15)分别与所述门槛内板(4)连接，且所述第一段梁(11)与所述车身横梁(6)的端面对应，所述第五段梁(15)与所述横梁底部加强板(7)和所述门槛内板(4)的连接处相对应。

9.根据权利要求7所述的车身组件，其特征在于，所述汽车门槛加强结构的钢梁(1)的强度小于所述门槛内板(4)及所述门槛内板(4)后方的车身横梁(6)、座椅安装横梁的强度。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求7-9任一项所述的车身组件。