專利名稱：一種拼焊式車門防撞梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拼焊式的汽車類零件，尤其涉及一種安裝在車門內(nèi)側(cè)的拼焊式車門防撞梁。
背景技術(shù)：
安全、節(jié)能、環(huán)保是汽車エ業(yè)發(fā)展的三大主題，而碰撞安全問題是重中之重，各大汽車公司一直在致力于提高汽車的碰撞安全性。在汽車的正面碰撞、側(cè)面碰撞，偏置碰撞中，由于車門結(jié)構(gòu)的變形會大大影響司機或乘客的受傷程度，嚴(yán)重時會威脅到司機或乘客的生命安全。目前，為了解決上述問題，傳統(tǒng)的解決方式是，在車門內(nèi)板上加裝防撞桿或防撞板，來加強門板的強度和剛度，改善車門的受カ狀況和カ的傳遞路徑，減少車門的變形，提高車門的吸能特性。但是，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，無論是“桿”式結(jié)構(gòu)還是“梁”式結(jié)構(gòu)，均存在一定的技術(shù)缺陷。“桿”式防撞梁一般是ー根圓管，兩端通過連接支架連接到車門內(nèi)板上。這種結(jié)構(gòu)防護空間較小，并且在斷裂處有可能形成尖角，對乘員的安全形成隱患，而且其焊接性能也較差。在側(cè)碰過程中還可能發(fā)生支架脫落或者焊接失效，使吸能效果大大降低?！鞍濉笔浇Y(jié)構(gòu)盡管設(shè)計與布置都較簡單，但是由于采用開ロ截面設(shè)計，抗彎或抗扭剛度較差，很難達到目前汽車車門理想的防撞要求。為了克服現(xiàn)有“桿”式和“板”式結(jié)構(gòu)的防撞梁的缺點，發(fā)明專利200610096205. X提出了一種在車門內(nèi)板上布置有內(nèi)腔為閉環(huán)的防撞板，該防撞板能夠在汽車前部的正面碰撞、偏置碰撞或側(cè)面碰撞中，具有良好的縱向剛度和抗彎剛度，加大車門板的抗撞強度，具有良好的抗彎能力，能夠減小車門的變形，還能夠増加車門的靜態(tài)擠壓能力。盡管發(fā)明專利200610096205. X提出的方案在一定程度上克服了傳統(tǒng)防撞梁的缺陷，然而，構(gòu)成該防撞梁的防撞外板是由同一厚度和同一材料的板材制造而成。事實上，防撞梁在汽車的正面碰撞、側(cè)面碰撞，偏置碰撞過程中各個部位的受カ狀況是不一樣的，并且相差較大，傳統(tǒng)的設(shè)計方法是將滿足防撞梁最危險部位的性能要求的材料強度和板料厚度作為整個防撞梁的材料強度和板料厚度的選擇依據(jù)。顯然，防撞梁的防撞外板的各個部位采用同一厚度和材料強度的板材設(shè)計方案是不科學(xué)的，不能充分發(fā)揮材料的潛能，造成一定的浪費。另ー方面，傳統(tǒng)的防撞梁結(jié)構(gòu)為中空結(jié)構(gòu)，若要提高防撞梁的能量吸收量，需要増加防撞梁零部件的板厚，或替換強度等級更高的材料，這種設(shè)計必會造成碰撞カ的增大和防撞梁質(zhì)量的増加。因此，現(xiàn)實需要得到ー種質(zhì)量輕，吸能量更多的防撞梁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種拼焊式的汽車車門防撞梁，在確保防撞梁性能的前提下，盡可能降低車門防撞梁的重量、設(shè)計與制造難度，降低汽車車門防撞梁的成本，同時達到車門的輕量化的設(shè)計目的。一種汽車車門防撞梁由防撞梁外板和防撞梁蓋板組成，防撞梁外板和所述防撞梁蓋板通過電焊連接，防撞梁外板為U形，防撞梁的一端與鉸鏈加強板側(cè)的車門內(nèi)板的相連，另一端與車門內(nèi)板的車門開啟端的防撞梁安裝凸臺相連，防撞梁外板與防撞梁蓋板相互貼合形成ー個截面為閉環(huán)而且內(nèi)腔中通的中空薄壁結(jié)構(gòu)，防撞梁蓋板為ー個長矩形形狀，防撞梁外板由左一段、左ニ段、右一段和右二段組成，上述四段通過激光拼焊技術(shù)連接成ー個整體。防撞梁外板的左一段、左ニ段、右一段和右二段采用同材異厚的板料拼焊而成，其中左一段和右一段的板厚分別小于外板的左ニ段和右二段的板厚。防撞梁外板的左一段、左ニ段、右一段和右二段采用同厚異材的板料拼焊而成，其中左一段和右一段的材料強度等級分別小于外板的左ニ段和右二段的材料強度等級。防撞梁外板的左一段、左ニ段、右一段和右二段采用異厚異材的板料拼焊而成，其中左一段和右一段的板料的綜合強度小于左ニ段和外板右二段的板料的綜合強度。防撞梁外板與所述防撞梁蓋板之間的中空薄壁結(jié)構(gòu)中填充金屬泡沫鋁材料，優(yōu)選泡沫鋁與防撞梁外板和防撞梁蓋板之間通過粘合劑連接。金屬泡沫鋁材料的密度值為、O. 4g/cm3 — O. 6g/cm3。防撞梁外板的翻邊寬度h不小于20mm。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明根據(jù)車門防撞梁各段的受カ特點，將防撞梁自左向右分成了四段，每一段的板料的厚度與材料根據(jù)防撞梁的性能要求進行選擇，充分發(fā)揮了每一段的材料潛能，最大程度低了防撞梁的重量，同時，通過在防撞梁的封閉空間中填充泡沫鋁材料，進ー步提高了防撞梁的變形穩(wěn)定性和提高了防撞梁的耐撞性。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖及安裝位置；圖2防撞梁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3防撞梁的A —A截面示意具體實施例方式如圖I所示，在車門內(nèi)板I上布置有截面為閉環(huán)而且內(nèi)腔中通的拼焊式車門防撞梁，防撞梁與車門內(nèi)板I相固連。防撞梁由防撞外板3和防撞蓋板2相互貼合構(gòu)成，防撞蓋板2與車門內(nèi)板I固連。防撞梁的防撞蓋板2為ー個長條狀的矩形板，防撞梁外板3為U形，防撞梁外板3由四塊矩形平板拼焊成一塊長的矩形平板，該防撞梁外板3分為左一段、左ニ段、右一段和右二段，然后將拼焊后的矩形平板進行折彎形成U形結(jié)構(gòu)，為了確保防撞梁外板3與防撞梁蓋板2之間的焊接可操作性和焊接可靠性，U形的翻邊寬度h (圖3)不小于20mm，防撞梁外板3與防撞梁蓋板2之間的焊點間距可根據(jù)需要進行布置，防撞梁的連接位置一端與鉸鏈加強板4側(cè)的車門內(nèi)板的相連，具體位置位于兩鉸鏈的中間位置，另一端與車門內(nèi)板I的車門開啟端的防撞梁安裝凸臺5相連，整體成傾斜狀，防撞梁縱向中心線與水平方向夾角成10°至30°，優(yōu)選為15°。防撞梁蓋板2兩端與車門內(nèi)板I通過點焊、鉚接或螺栓進行連接。由于防撞梁外板的左一段和右一段通過防撞梁蓋板2與車門內(nèi)板I相接，剛度得到了加強，為了確保整個車門防撞梁在變形過程中的變形協(xié)調(diào)性，有效的傳統(tǒng)載荷和彎矩，以及最大程度的減少防撞性的重量，通過整車側(cè)面碰撞仿真分析及實驗結(jié)果得知，在防撞性的拼焊設(shè)計過程中，需要滿足如下原則防撞梁的外板若為同材異厚的板料拼焊而成，則要求防撞梁的外板的左一段和右一段的板厚分別小于外板的左ニ段和右ニ段的板厚；防撞梁的外板若為同厚異材的板料拼焊而成，則要求防撞梁外板的左一段和右一段的材料強度等級分別小于外板的左ニ段和右二段的材料強度等級；防撞梁的外板若為異厚異材的板料拼焊而成，要求防撞梁的外板左一段和外板右一段的板料的綜合強度小于外板左ニ段和外板右二段的板料的綜合強度?？招谋”诮Y(jié)構(gòu)的防撞梁的碰撞吸能性，載荷傳遞能力，抗彎剛度等具有一定的局限性。若要增強防撞梁的碰撞吸能特性，載荷傳遞能力，抗彎剛度等，常規(guī)的方法是增加空心防撞梁薄壁結(jié)構(gòu)的壁厚，但是隨之而來的是增加了車門防撞梁的重量和成本。由于金屬泡沫鋁具有低密度、高比強度和比剛度和良好的吸能特性，研究表明將金屬泡沫鋁填入薄壁結(jié)構(gòu)不僅能增強空心薄壁結(jié)構(gòu)的變形穩(wěn)定性和改善變形模式，而且能提高空心薄壁結(jié)構(gòu)的能量吸收能力，其吸收的能量較組成它的空心薄壁結(jié)構(gòu)和泡沫鋁分別單獨受載情況下吸收的能量總和要高出許多。本發(fā)明在防撞梁外板與蓋板之間的封閉空間中填充輕質(zhì)金屬泡沫鋁材料，金屬泡沫鋁材料的密度可以根據(jù)需要進行選用，若需要防撞梁傳遞較大的載荷、彎矩和吸收更多的能量時，選用高密度的金屬泡沫鋁 材料，密度值為O. 8g/cm3;若需要防撞梁傳遞的載荷、彎矩和吸收的能量不是太高時，選用低密度的金屬泡沫鋁材料以便進一歩降低防撞梁的重量和成本，密度為O. 2g/cm3 ;一般情況下優(yōu)選用密度值為O. 4g/cm3 一 O. 6g/cm3之間的中等密度的金屬泡沫鋁材料。填充的金屬泡沫鋁與薄壁結(jié)構(gòu)通過粘結(jié)劑進行連接。
權(quán)利要求
1.一種汽車車門防撞梁，其包括防撞梁外板(3)和防撞梁蓋板(2)，所述防撞梁外板和所述防撞梁蓋板通過電焊連接，所述防撞梁外板為U形，所述防撞梁的一端與鉸鏈加強板(4)側(cè)的車門內(nèi)板(I)相連，另一端與車門內(nèi)板(I)的車門開啟端的防撞梁安裝凸臺(5)相連，其特征在于，所述防撞梁外板與防撞梁蓋板相互貼合形成一個截面為閉環(huán)而且內(nèi)腔中通的中空薄壁結(jié)構(gòu)，所述防撞梁蓋板為一個長矩形形狀，所述防撞梁外板由左一段、左二段、右一段和右二段組成，上述四段通過激光拼焊技術(shù)連接成一個整體。
2.如權(quán)利要求I所述的防撞梁，其特征在于，所述防撞梁外板的左一段、左二段、右一段和右二段采用同材異厚的板料拼焊而成，其中左一段和右一段的板厚分別小于外板的左二段和右二段的板厚。
3.如權(quán)利要求I所述的防撞梁，其特征在于，所述防撞梁外板的左一段、左二段、右一段和右二段采用同厚異材的板料拼焊而成，其中左一段和右一段的材料強度等級分別小于外板的左二段和右二段的材料強度等級。
4.如權(quán)利要求I所述的防撞梁，其特征在于，所述防撞梁外板的左一段、左二段、右一段和右二段采用異厚異材的板料拼焊而成，其中左一段和右一段的板料的綜合強度小于左二段和外板右二段的板料的綜合強度。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的防撞梁，其特征在于，所述防撞梁外板與所述防撞梁蓋板之間的中空薄壁結(jié)構(gòu)中填充金屬泡沫鋁材料，優(yōu)選泡沫鋁與防撞梁外板和防撞梁蓋板之間通過粘合劑連接。
6.如權(quán)利要求6所述的防撞梁，其特征在于，所述金屬泡沫鋁材料的密度值為0.4g/cm3 — 0. 6g/cm3o
7.如權(quán)利要求6所述的防撞梁，其特征在于，所述防撞梁外板的翻邊寬度h不小于20mmo
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拼焊式車門防撞梁，其通過焊點、鉚釘或螺栓與車門內(nèi)板相固連。防撞梁由防撞梁外板和防撞梁蓋板組成，防撞梁外板通過折彎加工工藝制造而成，橫截面為U形并包括翻邊，防撞梁蓋板焊接在防撞梁外板的翻邊上。在防撞梁外板與蓋板所形成的封閉空間內(nèi)填充輕質(zhì)多孔材料。防撞梁的外板根據(jù)性能要求分成了四段，從左至右分別為外板左一段、外板左二段、外板右二段、外板右一段，該四段通過激光拼焊的形式連接成一個整體，并且材料可以為高強度鋼板、鋁板或鎂板，本發(fā)明和與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠在汽車碰撞中，極大的減小車門的變形，增強車門的抗凹性能，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。
文檔編號B60J5/04GK102658808SQ20121015874
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者孫光永, 李光耀, 毛麗臣, 田建輝 申請人:湖南大學(xué)