[发明专利]轻量化车身中的梁相交连接结构和梁相交连接框架

说明书

技术领域

本发明涉及汽车车身结构领域，尤其涉及轻量化车身中的梁相交连接结构和梁相交连接框架。

背景技术

随着地球石油资源的日益匮乏，燃油价格节节攀升，汽车数量仍然持续增加，长此以往，不可避免地将迎来一场汽车能源危机；而且汽车尾气的排放，对地球环境污染较为严重。因此以新能源汽车替代传统燃油汽车势在必行，其中电动汽车以车载电源为动力，对环境影响相对较小，前景被广泛看好。无论是传统汽车还是新能源汽车，车身的轻量化是必要的，汽车车身的轻量化也成为汽车领域主要的研究方向。在确保汽车安全性的前提下，尽可能地将车辆的整车质量降低，可以提高其动力性，同时也可以减少燃料消耗和降低排气污染。有实验证明，如果将汽车的整车质量降低10％，那么燃油效率即可提升6～8％，如果整车质量每降低100kg，百公里油耗可降低0.3～0.6L，汽车重量降低1％，油耗可降低0.7％。特别地，当前电动汽车相对传统燃油汽车来说，其动力性相对较弱，因此轻量化车身对于电动汽车显得尤为重要。

现有的轻量化车身一般采用轻质型材制成，例如铝合金、镁合金、碳纤维框架、塑料等。为了减轻车身重量，轻量化车身的型材为中空结构，这样使得轻质型材本身弯曲刚度和扭转刚度不高，而且由于应力集中的影响容易在其弯折部产生裂纹甚至破裂，导致车身结构不稳固，安全性得不到保障，如果需要承载较大重量或当车辆以中高速行驶时，一但发生碰撞，车身容易产生挤压变形，从而对驾乘人员造成危害。目前，汽车车身轻量化偏重于对轻质材料的研发，忽略了对车身结构的优化设计。

如专利号为201020161490.0的中国专利，公开了“一种轻量化客车车身结构及其型材”，其中包括底盘、四围骨架和顶供骨架，车身结构由铝合金型材铆接而成，四围骨架是由立柱与纵梁组成的格栅式骨架，立柱的截面形状为空心矩形。

从该专利公开文献可以看出，轻质材料用于汽车车身可使汽车重量减轻，能降低油耗，节约生产成本和减少废气排放，但是该客车车身结构全部采用铆接形式固定，其连接强度和韧度不高，而且发生碰撞时吸能特性不好，安全性较低；而且由于立柱为铝合金轻质型材，其截面形状为空心矩形，这样可以进一步减轻重量，可是在立柱的弯折部应力集中影响较大，容易在其弯折部产生裂纹甚至破裂。

发明人曾设想在把木工领域的榫接结构应用到轻量化车身中的梁相交连接结构中，但车身轻量化要求采用轻、薄且空心的型材，抗扭曲强度不高，如果简单地套用榫接结构则难以保证连接强度，结果往往是导致边框变形、破裂。

发明内容

本申请旨在解决轻量化车身中两梁相交连接强度不高，连接结构不稳固的技术问题。

为此给出轻量化车身中的梁相交连接结构，包括两条相交的梁，这两条梁均为型材且具有外边，这两条梁为一母梁一公梁，相交处形成如下所述的榫节实现连接：公梁自身有一对外边形成榫头被夹面，母梁在自身外边的内侧设有一对夹持筋，这对夹持筋的间距等于榫头被夹宽度，母梁还开有与公梁配合的插口，公梁从插口处插入到所述的一对夹持筋之间，插入后夹持筋面夹持榫头被夹面。

因为母梁设有一对夹持筋，夹持筋的间距等于榫头被夹宽度，使榫头被夹面同夹持筋面接触，从而让母梁同公梁形成榫接，无需附加其它辅助零件即可实现稳固的连接。本技术方案的关键是，母梁并不是用自身外边进行夹持，而是在自身外边的内侧设置一对夹持筋来夹持，该夹持筋同时起到了加强筋的作用，就不会导致外边变形，从而在连接中保证了母梁的强度。可见，车身结构的优化设计较好地协调车身轻量化与安全性之间的矛盾。

为此还给出轻量化车身中的梁相交连接框架，包括一对母梁和一对公梁，每条公梁与这一对母梁分别相交形成四边形框架，各个相交处均形成上面所给出的榫结实现连接，其优点是形成了一个稳固的四边形框架结构。

需要说明的是，专利文献CN2575413Y记载的梁相交连接结构中，其“直杆型材1”相当于本申请中的母梁，其“横杆型材2”相当于本申请中的公梁，其母梁在自身左、右外边的内侧设有一对加强筋，但这对加强筋的间距小于公梁的相应宽度，可见这对加强筋并不能同公梁面接触，也没有起到夹持公梁的作用。因为母梁作为型材，其外边与加强筋之间是空心的，所以公梁仅同母梁的前侧外边线接触(型材厚度视为0)，并没有同母梁中的任一部位面接触。为了实现固紧，其需开设宽度等于公梁相应宽度的“榫口3”(那么“榫口3”的宽度就大于加强筋的间距)，再设置“紧定座5”和“紧定盖6”进行固定，即必须附加其它辅助零件才能实现稳固的连接，这就违反了榫接的宗旨，故其虽称为“榫”，但实际上不是榫，只是普通的插接。

附图说明