一種輕量化的車身斷面結構及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種汽車車身斷面結構，尤其涉及一種能夠使得輕量化的車身斷面結構及其使用方法。
【背景技術】
[0002]隨著“節能環保”越來越成為了廣泛關注的話題，輕量化也廣泛應用到普通汽車領域，在提高操控性的同時還能有出色的節油表現。汽車的油耗主要取決于發動機的排量和汽車的總質量，在保持汽車整體品質、性能和造價不變甚至優化的前提下，降低汽車自身重量可以提高輸出功率、降低噪聲、提升操控性、可靠性，提高車速、降低油耗、減少廢氣排放量、提升安全性。有研宄數字顯示，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%;若滾動阻力減少10%，燃油效率可提高3% ;若車橋、變速器等裝置的傳動效率提高10%，燃油效率可提高7%。汽車車身約占汽車總質量的30%，空載情況下，約70%的油耗用在車身質量上。因此，車身變輕對于整車的燃油經濟性、車輛控制穩定性、碰撞安全性都大有裨益。
[0003]汽車的輕量化，就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%;汽車整備質量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車重量降低I %，油耗可降低0.7%。當前，由于環保和節能的需要，汽車的輕量化已經成為世界汽車發展的潮流。
[0004]現如今汽車輕量化的主要途徑如下:
[0005](I)對車身結構的優化設計:汽車主流規格車型持續優化，規格主參數尺寸保留的前提下，提升整車結構強度，降低耗材用量；
[0006](2)采用輕質材料:如鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復合材料等；
[0007](3)采用計算機進行結構設計:如采用有限元分析、局部加強設計等；
[0008](4)采用承載式車身:減薄車身板料厚度等；
[0009](5)采用先進工藝:如通過焊接、粘接技術將車身構建連接在一起。
[0010]以上輕量化途徑均是針對已有鈑金結構車身，通過減少或控制板金使用來調整整車重量。其相關潛能挖掘已近底限，本發明專利致力于設計一種更合理的車身結構形式，達到汽車車身輕量化的目的。
[0011]然而，現有技術的汽車輕量化設計方法普遍存在以下缺陷:
[0012](I)傳統鈑金車身中大量的過渡翻邊或者焊接搭邊，存在非實用功能結構導致材料的浪費，并且成本及裝配難度較大。
[0013](2)傳統鈑金車身中非焊接搭扣位置，往往有大范圍鈑金無相關支撐結構，使得這些位置鈑金薄壁易受力后凹陷。影響結構強度及人體感觀。例如車門、發罩、頂棚都有抗凹性的強度要求，抗凹性強度的滿足勢必加大板厚或增設筋板或者復雜曲面結構犧牲輕量化成果。
[0014](3)傳統鈑金車身設計過程中需大量考慮制作工藝，板料沖壓形狀及深度均有其工藝極限，例如翻邊負角結構無法設計實施。
[0015](4)傳統鈑金結構碰撞吸能，主要為設計合理壓潰區域及引導傳力路徑。實際因面狀拼接結構吸能十分有限，而本發明根本上增加了吸能結構分布范圍及大小。
[0016](5)傳統鈑金車身隔音、保溫性能不足。影響人體感觀，車載空調負荷較大，能源利用率不高。

【發明內容】

[0017]本發明旨在設計一種綜合使用多種復合材料及和工藝技術的高效的輕量化車身斷面結構。
[0018]本發明的技術方案是提供一種輕量化車身結構，包括核心層、中間層、外表層，其中:
[0019]核心層為鋁鎂合金構成的支撐骨架，核心層為中空結構，其截面形狀為圓形、四邊形或六邊形；
[0020]中間層為塑膠材料制成，中間層通過3D打印技術制成筋條結構，所述筋條結構為蜂窩結構、網狀結構或空間胞體結構；
[0021]外表層是由樹脂材料外面貼碳纖維片而成。
[0022]本發明的有益效果在于:
[0023]1、外形美觀、新穎，從自然界中天然形成的蓮藕狀的結構得到靈感，對其稍加修改，保持其外形的優美弧線過度，使得車身結構件外形更加圓潤，更具曲線美感。
[0024]2、采用材料，車身質量減輕，將碳纖維高分子材料和鋁鎂合金合理的應用到車身的結構設計上，適當替代以前的鈑金結構材料，在保證安全的強度剛度性能前提下，使得車身的質量得到減輕，油耗降低。
[0025]3、采用先進的3d打印技術，將3d打印技術應用到車身結構件上，解決了傳統車身設計封閉件無法應用生產制造的而斷開件在強度剛度上得到削弱的弊端，使得原有的設計形式下結構件的性能得到提升。
[0026]4、質感優良，車身重的填充物使得汽車改變原有的中空感覺，車身感覺更加堅實。
[0027]5、隔噪功能更強，斷面中的塑料填充物使得噪音在傳播途中得到削弱，使得乘員艙內擁有更舒適安靜的環境、相較傳統的鈑金結構車身，這種車身斷面結構主要以鋁鎂合金、碳纖維材料輔以塑膠連接件，有效增強車身的抗彎剛度，并減輕車身質量。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明車身結構斷面及胞體結構示意。
[0029]圖2是根據本發明所述的一種車身結構的適用區域。
[0030]圖3本發明結構在車身下邊梁的應用斷面示意圖。
[0031]圖4本發明結構在車門應用結構示意圖。
[0032]圖5本發明結構在發動機罩應用結構示意圖。
[0033]其中:100外表層，200中間層，300核心層
[0034]1-發動機罩；2_車體邊梁；3_車門；4_車身前座門框下邊框斷面外表層；5_車身前座門框下邊框斷面中間層；6_車身前座門框下邊框斷面核心層；7_車門附件；8_車門核心骨架；9_車門中間層；10-車門外表層；11_發動機罩外表層；12_發動機罩中間層。
【具體實施方式】
[0035]以下將結合圖1至5對本發明的具體技術方案進行詳細說明。
[0036]如圖1所示，本發明提供一種輕量化車身結構，可廣泛用于車身各個功能區域:
[0037]該結構可大型空腔及結構支撐，車身支撐邊梁、立柱，例如車體邊梁2。此外該結構可用于復雜結構功能組件，例如車門3 ;還可以用在大面積薄壁功能件，例如發動機蓋I等。采用本發明的結構無需核心骨架僅通過合理排布筋條及填充方式的中間層結構配合外表層，即可取得較好抗凹性能，并可做到較高整體強度，取得較好的碰撞吸能效果。
[0038]如圖2所示，本發明所述一種輕量化車身結構，包括核心層300、中間層200、外表層100，其中:
[0039]核心層300為鋁鎂合金或其他高強度結構材料作為支撐骨架，核心層300做成中空的各種形狀，如圓形、四邊形、六邊形等