CN221138309U - 一种门槛梁及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种门槛梁及车辆。一种门槛梁，门槛梁包括：门槛内板和门槛外板，门槛内板和门槛外板连接并围成容纳腔的至少部分；加强框，位于容纳腔内，加强框与门槛内板连接；吸能部件，位于容纳腔内，吸能部件与加强框连接，吸能部件靠近门槛外板设置；其中，门槛外板和加强框的尺寸固定，沿门槛梁的宽度方向，吸能部件的尺寸能够被调整，以使门槛外板的尺寸能够随吸能部件的尺寸的改变而调整。本申请中，吸能部件的尺寸能够根据不同车型性能开发的需求进行调整，以调整门槛梁整体宽度，组合出不同吸能需求和宽度尺寸的门槛梁，在满足车辆性能的前提下，使车型拓展更加灵活以及降低成本。

Description

一种门槛梁及车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种门槛梁及车辆。

背景技术

随着纯电动平台对续航、电池安全、轻量化性能要求的提升，对门槛梁尺寸、强度和重量提出来更高的要求。

现有的门槛梁设计多以钣金配合钢材和钣金配合铝型材进行设计开发。其中，钣金配合钢材具有强度大，成本低，但重量偏重的特点，钣金配合铝型材具有质量轻，强度一般，占用空间较大的特点。同一平台，不同车型由于轴距、整车重量等不同，对门槛梁的强度和吸能空间要求不同，同一模具只能生产同一截面强度的门槛梁，对部分低级别的车型，存在过盈设计，造成重量和成本的浪费。其次，同一平台由于门槛梁尺寸的锁定，使整体的宽度调整范围较窄，不利于整车宽度方向的调整拓展。

实用新型内容

本申请提供了一种门槛梁及车辆，旨在实现吸能部件的尺寸能够根据不同车型性能开发的需求进行调整，以调整门槛梁整体宽度。

本申请提供了一种门槛梁，所述门槛梁包括：

门槛内板和门槛外板，所述门槛内板和所述门槛外板连接并围成容纳腔的至少部分；

加强框，位于所述容纳腔内，所述加强框与所述门槛内板连接；

吸能部件，位于所述容纳腔内，所述吸能部件与所述加强框连接，所述吸能部件靠近所述门槛外板设置；

其中，所述门槛外板和所述加强框的尺寸固定，沿所述门槛梁的宽度方向，所述吸能部件的尺寸能够被调整，以使所述门槛外板的尺寸能够随所述吸能部件的尺寸的改变而调整。

本申请中，沿门槛梁的宽度方向，吸能部件与加强框相连接，且吸能部件设置于加强框的外侧，吸能部件能够吸收车辆侧碰和柱碰第一阶段的能量和加速度，对内侧的加强框和门槛内板起到保护作用。当吸能部件变形后，可利用加强框的强度，减小门槛内板的变形。另外，本申请将门槛梁内部结构设计为吸能部件和加强框内外两部分，在部分碰撞场景中，若加强框未损坏，可仅对外侧的吸能部件进行更换，大大降低了门槛梁的维修成本。最主要的，本申请中吸能部件的尺寸能够根据不同车型性能开发的需求进行调整，门槛外板的尺寸能够根据吸能部件的尺寸进行调整，进而调整门槛梁整体宽度，组合出不同吸能需求和宽度尺寸的门槛梁，在满足车辆性能的前提下，使车型拓展更加灵活以及降低成本。

在一种可能的设计中，所述吸能部件为泡沫铝。

本申请中，泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡的特征。泡沫铝具有轻质、高刚度、高阻尼减震性能和冲击吸收能力等特点。本申请采用泡沫铝作为吸能部件，提高门槛梁强度的同时，能减轻门槛梁的重量，以及过滤来自路面对门槛梁的石击噪音，有利于提升车辆安全性能和轻量化。并且，本申请采用泡沫铝作为吸能部件保证门槛梁强度的同时还能适应性减小门槛梁的宽度，门槛梁的宽度尺寸减小，能够预留更多的宽度空间给电池包或侧向布置的管线，有利于提高电池电量和车体的设计集成度。

在一种可能的设计中，所述门槛梁还包括加强部件；

所述加强框设有腔体，所述加强部件设置于所述腔体内。

本申请中，在加强框内设置加强部件，提升了加强框的强度，进一步提升了门槛梁的强度，减小门槛内板变形的风险。

在一种可能的设计中，所述腔体设置有多个，所述加强部件设置有多个，所述加强部件的数量小于或等于所述腔体的数量；

当所述加强部件的数量小于所述腔体的数量时，部分所述腔体内空置设置。

本申请中，加强框设置有多个腔体，多个加强部件对应设置在多个腔体内。其中，加强部件的数量能够被调整，加强部件的数量可以设置为等于腔体的数量，加强部件的数量也可以设置为小于腔体数量。本申请加强部件的数量可根据不同车型性能开发的需求调整，结合改变吸能部件的宽度尺寸和加强部件的数量，组合出多种不同性能需求和宽度尺寸的门槛梁，使车型拓展更加灵活。

在一种可能的设计中，所述加强部件为管状结构，所述腔体呈方型；

所述门槛梁还包括限位部件，所述限位部件设置于所述加强部件与所述腔体之间，以限制所述加强部件运动。

本申请中，加强部件设计为圆管结构，提高加强部件的抗压性能，以及降低制造成本，同时将加强部件设计为圆管结构，可减小加强部件受压后对电池包的挤压风险，如将加强部件设置为方形结构，加强部件变形可能导致其一角部分朝向电池包挤压，增加电池包损坏的风险。

因加强框的各腔体为方形结构，本申请通过设置限位部件将加强部件限定在腔体内。具体可以为，限位部件为泡沫材质，限位部件外周呈能够与腔体配合的方形结构，限位部件的内部设有能够与加强部件配合的圆孔。加强部件、限位部件和加强框的安装步骤可以为，先将加强部件插入加强框的框体内，然后采用限位部件套设在加强部件的两端并同时插入腔体内，使加强部件与腔体同时紧压限位部件，实现腔体、限位部件与加强部件的紧密配合，限制加强部件相对腔体晃动。

在一种可能的设计中，所述加强部件为碳纤维管。

本申请中，碳纤维管是采用碳纤维复合材料预浸入苯乙烯基聚酯树脂经加热固化拉挤(缠绕)而成。碳纤维管具有高抗拉强度、密度小以及重量轻的特点。本申请碳纤维管作为加强部件，提升门槛梁强度的同时，能降低门槛梁的重量。

在一种可能的设计中，所述加强框为铝型材。

本申请中，铝型材具有环保、硬度高、耐磨性、可塑性等特点，且相比于铜密封低，质量轻。本申请门槛梁内部设置泡沫铝和碳纤维管提升了门槛梁的整体强度，在保证门槛梁强度的前提下，采用铝型材作为加强框，除能够增加一定的强度外，减轻门槛梁的重量。

在一种可能的设计中，沿所述门槛梁的高度方向，所述门槛内板的两端分别设置有朝所述门槛外板延伸的第一翻边和第二翻边，所述第一翻边的末端向上翻形成第一连接边，所述第二翻边的末端向下翻形成第二连接边；

沿所述门槛梁的高度方向，所述门槛外板的两端分别设置有朝所述门槛内板延伸的第三翻边和第四翻边，所述第三翻边的末端向上翻形成第三连接边，所述第四翻边的末端向下翻形成第四连接边；

所述第一连接边和所述第三连接边贴合连接，所述第二连接边和所述第四连接边贴合连接。

本申请中，第一翻边和第三翻边相对接、第二翻边和第四翻边相对接限定出容纳腔。第一连接边与第三连接边贴合后焊接连接，第二连接边与第四连接边贴合后焊接连接。第一连接边、第一翻边、第二翻边和第二连接边可以为一体冲压成型，第三连接边、第三翻边、第四翻边和第四连接边可以一体冲压成型，以简化加工工艺。

本申请还提供了一种车辆，所述车辆包括：

电池包；

门槛梁，所述门槛梁为上述所述的门槛梁，所述电池包位于所述门槛梁靠近门槛内板的一侧。

本申请中，电池包安装于车辆的乘客舱底板下部，门槛梁为车辆的车门正下面位置的梁，门槛梁对于电池包的外侧，能够对电池包起到保护作用，减小电池包受碰撞发生变形的风险。

在一种可能的设计中，自所述门槛梁向所述电池包方向的投影，所述吸能部件与所述加强框的投影能够覆盖至少部分所述电池包。

本申请中，吸能部件与加强框的侧向投影能够覆盖至少部分电池包，在车辆发生侧向碰撞时，吸能部件与加强框位于电池包与碰撞位之间，使得吸能部件与加强框能够保护电池包，进一步减小电池包损坏的风险。

附图说明

图1为本申请所提供门槛梁与电池包组合在一种具体实施例中的剖面示意图；

图2为本申请所提供门槛梁的剖面示意图；

图3为本申请所提供门槛梁与电池包组合在另一种具体实施例中的剖面示意图。

附图标记：

1-门槛梁、11-门槛内板、111-第一翻边、112-第二翻边、113-第一连接边、114-第二连接边、12-门槛外板、121-第三翻边、122-第四翻边、123-第三连接边、124-第四连接边、13-容纳腔、14-加强框、141-腔体、15-吸能部件、16-加强部件；

2-电池包；

Z-高度方向、X-宽度方向。

具体实施方式

门槛梁位于车门正下面位置，在侧碰中起到至关重要的作用，在整车一定速度的碰撞之下冲击变形达到吸收能量的效果，以保证乘客的安全。并且，在新能源车上，门槛梁与电池包壳体相邻设置，担任着电池包壳体安全的责任，减小因侧碰时底板变形较大导致电池包壳体变形从而挤压模组产生失效起火等风险。

目前车身门槛梁的设计，多以钣金配合钢材和钣金配合铝型材进行设计开发。其中，钣金配合钢材：强度大、成本低、但重量偏重；钣金配合铝型材：质量轻、但强度一般、占用空间较大。从平台化的角度看，同一平台，不同车型由于轴距、整车重量等不同，对门槛梁的强度和吸能空间要求不同，同一模具只能生产同一截面强度的门槛梁，对部分低级别的车型，存在过盈设计，造成重量和成本的浪费。从拓展性角度看，同一平台由于门槛梁尺寸的锁定，使整车的宽度调整范围较窄，不利于整车宽度方向的调整。

因此，从电池布置空间的角度希望门槛梁做窄，以布置更多电池电量；从安全设计角度希望门槛梁做宽做强，增加安全碰撞性能；从轻量化的角度，希望门槛梁减重；从平台化的角度，希望门槛梁具有通用性，同时对不同车型具有灵活的拓展性。

为此，如图1所示，本实施例提供了一种车辆(图中未示出)，车辆包括电池包2和门槛梁1，电池包2安装于车辆的乘客舱底板下部，门槛梁1为车辆的车门正下面位置的梁，门槛梁1对于电池包2的外侧，能够对电池包2起到保护作用，减小电池包2受碰撞发生变形的风险。具体地，门槛梁1包括门槛内板11和门槛外板12，门槛内板11和门槛外板12连接并围成容纳腔13的至少部分，电池包2位于门槛梁1靠近门槛内板11的一侧。

如图2所示，门槛梁1还包括加强框14和吸能部件15，加强框14位于容纳腔13内，加强框14与门槛内板11连接。吸能部件15位于容纳腔13内，吸能部件15与加强框14连接，吸能部件15靠近门槛外板12设置。其中，门槛外板12和加强框14的尺寸固定，沿门槛梁1的宽度方向X，吸能部件15的尺寸能够被调整，以使门槛外板12的尺寸能够随吸能部件15的尺寸的改变而调整。

本实施例中，沿门槛梁1的宽度方向X，吸能部件15与加强框14相连接，且吸能部件15设置于加强框14的外侧，吸能部件15能够吸收车辆侧碰和柱碰第一阶段的能量和加速度，对内侧的加强框14、门槛内板11以及电池包2起到保护作用。当吸能部件15变形后，可利用加强框14的强度，减小门槛内板11的变形，以保护电池包2。另外，本实施例将门槛梁1内部结构设计为吸能部件15和加强框14内外两部分，在部分碰撞场景中，若加强框14未损坏，可仅对外侧的吸能部件15进行更换，大大降低了门槛梁1的维修成本。最主要的，本实施例中吸能部件15的尺寸能够根据不同车型性能开发的需求进行调整，门槛外板12的尺寸能够根据吸能部件15的尺寸进行调整，进而调整门槛梁1整体宽度，组合出不同吸能需求和宽度尺寸的门槛梁1，在满足车辆性能的前提下，使车型拓展更加灵活以及降低成本。

其中，吸能部件15与加强框14可采用结构胶粘接连接。

如图2所示，在一些实施例中，沿门槛梁1的高度方向Z，门槛内板11的两端分别设置有朝门槛外板12延伸的第一翻边111和第二翻边112，第一翻边111的末端向上翻形成第一连接边113，第二翻边112的末端向下翻形成第二连接边114。沿门槛梁1的高度方向Z，门槛外板12的两端分别设置有朝门槛内板11延伸的第三翻边121和第四翻边122，第三翻边121的末端向上翻形成第三连接边123，第四翻边122的末端向下翻形成第四连接边124。第一连接边113和第三连接边123贴合连接，第二连接边114和第四连接边124贴合连接。本实施例中，第一翻边111和第三翻边121相对接、第二翻边112和第四翻边122相对接限定出容纳腔13。第一连接边113与第三连接边123贴合后焊接连接，第二连接边114与第四连接边124贴合后焊接连接。第一连接边113、第一翻边111、第二翻边112和第二连接边114可以为一体冲压成型，第三连接边123、第三翻边121、第四翻边122和第四连接边124可以一体冲压成型，以简化加工工艺。

在一些实施例中，自门槛梁1向电池包2方向的投影，吸能部件15与加强框14的投影能够覆盖至少部分电池包2。本实施例中，吸能部件15与加强框14的侧向投影能够覆盖至少部分电池包2，在车辆发生侧向碰撞时，吸能部件15与加强框14位于电池包2与碰撞位之间，使得吸能部件15与加强框14能够保护电池包2，进一步减小电池包2损坏的风险。

在一些实施例中，吸能部件15可采用为泡沫铝。泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡的特征。泡沫铝具有轻质、高刚度、高阻尼减震性能和冲击吸收能力等特点。其中，泡沫铝的密度为铝材密度的0.1-0.4倍，泡沫铝不易弯曲的部分是钢刚度的1.5倍，泡沫铝阻尼性能为金属铝的5-10倍，泡沫铝在孔隙率为84％的情况下发生50％的变形，可以吸收超过2.5MJ/m³的能量。本实施例中泡沫铝为闭孔泡沫铝，闭孔泡沫铝还具有良好的吸音效果，当声频在800-4000HZ范围内时，闭孔泡沫铝的隔音系数达到0.9以上。本实施例采用泡沫铝作为吸能部件15，提高门槛梁1强度的同时，能减轻门槛梁1的重量，以及过滤来自路面对门槛梁1的石击噪音，有利于提升车辆安全性能和轻量化。并且，本实施例采用泡沫铝作为吸能部件15保证门槛梁1强度的同时还能适应性减小门槛梁1的宽度，门槛梁1的宽度尺寸减小，能够预留更多的宽度空间给电池包2或侧向布置的管线，有利于提高电池电量和车体的设计集成度。

或者，在一些实施例中，吸能部件15也可采用其他材质，如塑钢、泡沫钢等，本实施例在此不作具体限定。

如图2所示，在一些实施例中，门槛梁1还包括加强部件16，加强框14设有腔体141，加强部件16设置于腔体141内。本实施例中，在加强框14内设置加强部件16，提升了加强框14的强度，进一步提升了门槛梁1的强度，减小门槛内板11变形的风险，提升电池包2的安全性。

其中，腔体141设置有多个，加强部件16设置有多个，加强部件16的数量小于或等于腔体141的数量。当加强部件16的数量小于腔体141的数量时，部分腔体141内空置设置。本实施例中，加强框14设置有多个腔体141，多个加强部件16对应设置在多个腔体141内。其中，加强部件16的数量能够被调整，加强部件16的数量可以设置为等于腔体141的数量，如图2所示加强框14设置有六个腔体141，加强部件16设置有六个，六个加强部件16对应设置在六个腔体141内。加强部件16的数量也可以设置为小于腔体141数量，如图3所示，加强框14设置有六个腔体141，加强部件16设置有三个加强部件16，三个加强部件16沿门槛梁1的高度方向Z分布于对应的腔体141内。或者，还可设置四个、五个等加强部件16。本实施例加强部件16的数量可根据不同车型性能开发的需求调整，结合改变吸能部件15的宽度尺寸和加强部件16的数量，组合出多种不同性能需求和宽度尺寸的门槛梁1，使车型拓展更加灵活。

如图2和图3所示，在一些实施例中，加强部件16为管状结构，腔体141呈方型，门槛梁1还包括限位部件(图中未示出)，限位部件设置于加强部件16与腔体141之间，以限制加强部件16运动。本实施例中，加强部件16设计为圆管结构，提高加强部件16的抗压性能，以及降低制造成本，同时将加强部件16设计为圆管结构，可减小加强部件16受压后对电池包2的挤压风险，如将加强部件16设置为方形结构，加强部件16变形可能导致其一角部分朝向电池包2挤压，增加电池包2损坏的风险。

因加强框14的各腔体141为方形结构，本实施例通过设置限位部件将加强部件16限定在腔体141内。具体可以为，限位部件为泡沫材质，限位部件外周呈能够与腔体141配合的方形结构，限位部件的内部设有能够与加强部件16配合的圆孔。加强部件16、限位部件和加强框14的安装步骤可以为，先将加强部件16插入加强框14的框体内，然后采用限位部件套设在加强部件16的两端并同时插入腔体141内，使加强部件16与腔体141同时紧压限位部件，实现腔体141、限位部件与加强部件16的紧密配合，限制加强部件16相对腔体141晃动。

或者，还可在加强部件16的中间部分也设置限位部件，进一步限制加强部件16晃动。

在一些实施例中，加强部件16可为碳纤维管。碳纤维管是采用碳纤维复合材料预浸入苯乙烯基聚酯树脂经加热固化拉挤(缠绕)而成。碳纤维管具有高抗拉强度、密度小以及重量轻的特点。其中，碳纤维的强度为钢材的6-12倍，可达到3000mpa以上，密封只有钢材的1/4不到。本实施例采用碳纤维管作为加强部件16，提升门槛梁1强度的同时，能降低门槛梁1的重量。

在一些实施例中，加强框14为铝型材。铝型材具有环保、硬度高、耐磨性、可塑性等特点，且相比于铜密封低，质量轻。本实施例门槛梁1内部设置泡沫铝和碳纤维管提升了门槛梁1的整体强度，在保证门槛梁1强度的前提下，采用铝型材作为加强框14，除能够增加一定的强度外，减轻门槛梁1的重量。

本实施例中门槛梁1为复合型柔性化门槛梁1结构，门槛梁1的内部设有铝型材、泡沫铝和多个碳纤维管，泡沫铝与铝型材沿门槛梁1的宽度方向X设置，且泡沫铝设置在铝型材的外侧，以吸收碰撞能量和加速度，铝型材具有多个腔体141，多个碳纤维管设置于多个腔体141内，通过铝型材与碳纤维管集成的高强度和韧性，减小门槛内板11变形的风险，进一步保护电池。其中，在同一个铝型材截面的前提下，泡沫铝的宽度尺寸和密度以及碳纤维管的数量能够根据不同车型性能开发的需求进行调整，因泡沫铝和碳纤维管均具有高强度和质量轻的特点，实现提升门槛梁1碰撞安全性能和门槛梁1轻量化。同时，由于本实施例门槛梁1采用两级吸能材料和高强度符合材料的应用，还能减小门槛梁1的宽度尺寸，使门槛梁1具有通用性，对不同车型具有灵活的拓展性。

Claims (10)

1.一种门槛梁，其特征在于，所述门槛梁包括：

门槛内板和门槛外板，所述门槛内板和所述门槛外板连接并围成容纳腔的至少部分；

加强框，位于所述容纳腔内，所述加强框与所述门槛内板连接；

吸能部件，位于所述容纳腔内，所述吸能部件与所述加强框连接，所述吸能部件靠近所述门槛外板设置；

其中，所述门槛外板和所述加强框的尺寸固定，沿所述门槛梁的宽度方向，所述吸能部件的尺寸能够被调整，以使所述门槛外板的尺寸能够随所述吸能部件的尺寸的改变而调整。

2.根据权利要求1所述的门槛梁，其特征在于，所述吸能部件为泡沫铝。

3.根据权利要求1所述的门槛梁，其特征在于，所述门槛梁还包括加强部件；

所述加强框设有腔体，所述加强部件设置于所述腔体内。

4.根据权利要求3所述的门槛梁，其特征在于，所述腔体设置有多个，所述加强部件设置有多个，所述加强部件的数量小于或等于所述腔体的数量；

当所述加强部件的数量小于所述腔体的数量时，部分所述腔体内空置设置。

5.根据权利要求3所述的门槛梁，其特征在于，所述加强部件为管状结构，所述腔体呈方型；

所述门槛梁还包括限位部件，所述限位部件设置于所述加强部件与所述腔体之间，以限制所述加强部件运动。

6.根据权利要求3所述的门槛梁，其特征在于，所述加强部件为碳纤维管。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的门槛梁，其特征在于，所述加强框为铝型材。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的门槛梁，其特征在于，沿所述门槛梁的高度方向，所述门槛内板的两端分别设置有朝所述门槛外板延伸的第一翻边和第二翻边，所述第一翻边的末端向上翻形成第一连接边，所述第二翻边的末端向下翻形成第二连接边；

沿所述门槛梁的高度方向，所述门槛外板的两端分别设置有朝所述门槛内板延伸的第三翻边和第四翻边，所述第三翻边的末端向上翻形成第三连接边，所述第四翻边的末端向下翻形成第四连接边；

所述第一连接边和所述第三连接边贴合连接，所述第二连接边和所述第四连接边贴合连接。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：

电池包；

门槛梁，所述门槛梁为权利要求1至8任一项所述的门槛梁，所述电池包位于所述门槛梁靠近门槛内板的一侧。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，自所述门槛梁向所述电池包方向的投影，所述吸能部件与所述加强框的投影能够覆盖至少部分所述电池包。