一种车身框架及汽车的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种车身框架及汽车。车身框架包括：主闭环，围绕驾驶员两侧或身后设置的一圈形防滚架；前闭环，围绕驾驶员双腿设置的一圈形防滚架，所述前闭环与所述主闭环之间留有一容纳驾驶员的空间；矩形框型的车架，搭接于所述主闭环的后侧、所述主闭环和所述前闭环之间、所述前闭环的前侧；三角形结构，与矩形框型的车架单元、主闭环和前闭环分别搭接；前闭环的前侧形成一锥形前框架，主闭环的后侧形成一锥形后框架和一方体形框架的组合结构。本实用新型的车身框架使得车身轻量化程度高，极大的减少了尾气排放；车身结构简单，车身在装配其他系统的过程中非常容易实现；此车身结构通用性强。
【专利说明】一种车身框架及汽车
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车工程领域，尤其涉及一种车身框架及汽车。
【背景技术】
[0002]在汽车设计中，轻量化的应用以及车身自身强度的不断提高对驾驶者的安全性发挥的作用越来越大，由于普通钣金车身在扭转和抗拉强度的提高上已经达到了一个较高的水平，在结构方面上已经没有重大的突破，鉴于空间桁架结构在强度方面的优势，现在很多轿车都在普通钣金片体的技术上加入了少量元素的空间的空间桁架结构，这样在汽车的碰撞、NVH(噪声、振动与声振粗糙度)和材料利用率等方面有了突破性的发展。
实用新型内容
[0003]为了提供一种具有更高强度的车身结构，本实用新型提供了一种车身框架及汽车。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]本实用新型提供了一种车身框架，所述车身框架包括:
[0006]主闭环，围绕驾驶员两侧或身后设置的一圈形防滚架；
[0007]前闭环，围绕驾驶员双腿设置的一圈形防滚架，所述前闭环与所述主闭环之间留有一容纳驾驶员的空间；
[0008]矩形框型的车架，搭接于所述主闭环的后侧、所述主闭环和所述前闭环之间、所述前闭环的前侧；
[0009]三角形结构，与所述矩形框型的车架单元、所述主闭环和所述前闭环分别搭接；
[0010]所述前闭环的前侧形成一锥形前框架，所述主闭环的后侧形成一锥形后框架和一方体形框架的组合结构。
[0011]进一步来说，所述的车身框架，其特征在于，容纳驾驶员的空间位于所述主闭环和所述前闭环的包络线的内部。
[0012]进一步来说，所述的车身框架中，所述主闭环的上部为一梯形，其下部为一矩形。
[0013]进一步来说，所述的车身框架中，所述前闭环的上边和下边分别为两条水平设置的直边，所述前闭环的左右两侧的侧边为向车身框架外弯曲的曲线形边。
[0014]进一步来说，所述的车身框架中，所述车架单元包括一个或多个钢管，所述圆管的接头为半圆形，两个接头的连接处经过二氧化碳气体保护焊焊接。
[0015]进一步来说，所述的车身框架中，所述主闭环、前闭环、车架单元及三角形结构单元采用壁厚为2mm-3_的钢管。
[0016]本实用新型还提供了一种汽车，包括如上任意一项所述的车身框架。
[0017]本实用新型的有益效果是:本实用新型的车身框架使得车身轻量化程度高，极大的减少了尾气排放；车身结构简单，能够实现单一材料或者混合材料的拼接，车身在装配其他系统的过程中非常容易实现；将车身重心降到车身下部更低的位置，对制动系统有了较高的性能提升；此车身结构通用性强，能够实现与普通车身并联使用，也可单独加装轻量化的车身。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1表示本实用新型实施例中车身结构的外观示意图；
[0019]图2表示本实用新型实施例中车身结构的俯视图；
[0020]图3表示本实用新型实施例中车身结构的侧视图；
[0021]图4表示本实用新型实施例中主闭环的结构示意图；
[0022]图5表示本实用新型实施例中前闭环的结构示意图；
[0023]图6表示本实用新型实施例中车架单元的结构示意图；
[0024]图7表示本实用新型实施例中三角形结构单元的结构示意图；
[0025]图8表示本实用新型实施例中乘客位于该车身框架的示意图。
【具体实施方式】
[0026]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。
[0027]本实用新型提供了一种车身框架，所述车身框架包括:主闭环，围绕驾驶员两侧或身后设置的一圈形防滚架；前闭环，围绕驾驶员双腿设置的一圈形防滚架，所述前闭环与所述主闭环之间留有一容纳驾驶员的空间；矩形框型的车架单元，搭接于所述主闭环的后侧、所述主闭环和所述前闭环之间、所述前闭环的前侧；三角形结构单元，与所述矩形框型的车架单元、所述主闭环和所述前闭环分别搭接；所述前闭环的前侧形成一锥形前框架，所述主闭环的后侧形成一锥形后框架和一方体形框架的组合。
[0028]本实用新型的车身框架包括主闭环和前闭环，两个闭环为乘客提供了一个更为坚固的承载空间。其中，主闭环和前闭环之间、主闭环的后侧和前闭环的的前侧分别搭接有车架单元和三角形结构单元。其中，前闭环的前侧形成一锥形前框架，主闭环的后侧形成一锥形后框架和一方体形框架的组合。能够满足轻量化的前提下也能达到较高的结构强度，极大的提高了驾驶安全性，提高了车身的空间利用率，进而也对于燃油消耗率的提高起到了一定的作用，对于发动机提供了灵活的安装形式，发动机的横置或者纵置都可以得到足够的安装空间，对于机舱的布置不再受制于截面较大的钣金车身空间小的因素，在碰撞方面能够在不同的区域安装缓冲块达到全包围的安全保障，相对普通车身安全系数能够提升50%。本实用新型能够在小动力驱动的情况下就可以产生较高的速度，提供很高的驾驶乐趣，针对高速行驶的过程中，由于车身轻量化设计以及拓扑优化后的车架系统将车身重心降低，满足人机工程的前提汽车要求，尽量降低车身重心，增加稳流系统防止车速过高，车身抓地力减小，影响驾车安全的问题。
[0029]参照图1、图2和图3所示，本实用新型的车身框架是被设计用来支撑所有车架的功能系统的结构总成，该部件可以是单个焊接结构，也可以是复杂的焊接结构，或者是符合材料与焊接结构的组合。该车身框架在空间上由主闭环1、前闭环2车架单元3和三角结构单元4这四种基本的形式相互搭接而成，搭接遵循连续不间断的原则，最大程度保证车架的一体性，防止焊接过程中应力集中造成车架的变形，车架的特殊结构，保证了较高的弯曲刚度。
[0030]参照图4所示，主闭环是位于驾驶员旁边或者身后的一个防滚架，主闭环的上部为一梯形，其下部为一矩形。下部的矩形为主闭环提供了良好的支撑，为车内提供了良好的空间；上面的梯形形状，为车身上部提供了较小的风阻，减少油耗。
[0031]参照图5所示，前闭环是位于驾驶员双腿之上，接近方向盘的防滚架。前闭环的上边和下边为两条水平设置的直边，前闭环的左右两侧的侧边为向车身框架外弯曲的曲线形边。前闭环在碰撞方面能够在不同的区域安装缓冲块达到全包围的安全保障。
[0032]参照图6所示，车架单元为矩形框架，在车身结构中起到连接和构建框架的作用，采用最短的未切割的、连续的管件焊接而成。
[0033]参照图7所示，三角形结构单元对车身框架起到加固的作用。对车架单元和主闭环及前闭环连接起到加强的作用，或安装于车架单元内，对车架单元起到固定支撑的作用。三角形结构单元总计有车架单元共65个，按编号设计尺寸分别进行弯管处理，接头用铣刀铣出半圆进行连接，然后使用二氧化碳气体保护焊焊接完成，最后磨光等待其他组进行安装。
[0034]参照8所示，车身结构考虑到人机工程，故将主闭环I设计超过驾驶员5的头部以便使其处于主闭环I与前闭环2包络线6范围之内，确保发生车发生翻滚的情况下，驾驶员5处于整个车身系统包裹中，保护驾驶员的安全，驾驶员在驾驶舱内处于躺卧姿势，前闭环2与驾驶员5的相对距离为600_，满足相关汽车设计标准，提供碰撞过程中足够的生存空间，车架组成基本单元、相互组合在空间上形成稳定的盒型结构，在平面上基本组合三角形结构单元，整个车架系统在稳定性、材料利用率等方面有着显著的优势。
[0035]为了减少车架的重量，同时保证车架的紧凑型；车架使用的钢管类型外径一般为25mm左右，钢管壁厚根据需要之间。后部起加强作用的横梁位置偏上，底部为了发动机的安装和调校采用敞开式，车架的各部分加强件单元也可以采用了壁厚较小的钢管以减轻整车质量，而主闭环和前闭环等关键部位可以考虑采用2.0mm左右壁厚的钢管，以保证整车的强度。
[0036]通过有限元软件分析，定义材料钢管为的材质为Q345，计算可得扭转刚度为3200Nm/deg,大于相关法规规定的车架的扭转刚度为3000Nm/deg。
[0037]本实用新型关键在于车身框架的结构，车架结构具有较高的刚性结构和碰撞安全性，满足发动机不同形式的布置，匹配不同的动力总成；本实用新型旨在开发一中桁架结构，设计简单容易实现，车架经过轻量化的设计，配合最新的材料车身，能够达到较低的风阻系数；本实用新型将车身重心降到车身下部更低的位置，对制动系统有了较高的性能提升。
[0038]本实用新型还提供了一种汽车，包括如上任意一项所述的车身框架。
[0039]需要说明的是，该汽车是包括上述车身框架的汽车，上述车身框架实施例的实现方式同样适用于该汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果，在此不再赘述。
[0040]以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本【技术领域】的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种车身框架，其特征在于，所述车身框架包括: 主闭环，围绕驾驶员两侧或身后设置的一圈形防滚架； 前闭环，围绕驾驶员双腿设置的一圈形防滚架，所述前闭环与所述主闭环之间留有一容纳驾驶员的空间； 矩形框型的车架，搭接于所述主闭环的后侧、所述主闭环和所述前闭环之间、所述前闭环的前侧； 三角形结构，与所述矩形框型的车架单元、所述主闭环和所述前闭环分别搭接； 所述前闭环的前侧形成一锥形前框架，所述主闭环的后侧形成一锥形后框架和一方体形框架的组合结构。
2.如权利要求1所述的车身框架，其特征在于，容纳驾驶员的空间位于所述主闭环和所述前闭环的包络线的内部。
3.如权利要求1所述的车身框架，其特征在于，所述主闭环的上部为一梯形，其下部为一矩形。
4.如权利要求1所述的车身框架，其特征在于，所述前闭环的上边和下边分别为两条水平设置的直边，所述前闭环的左右两侧的侧边为向车身框架外弯曲的曲线形边。
5.如权利要求1所述的车身框架，其特征在于，所述车架单元包括一个或多个钢管，所述钢管的接头为半圆形，两个接头的连接处经过二氧化碳气体保护焊焊接。
6.如权利要求1所述的车身框架，其特征在于，所述主闭环、前闭环、车架单元及三角形结构单元采用壁厚为2mm-3_的钢管。
7.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的车身框架。
【文档编号】B62D25/00GK204184452SQ201420638428
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】姜国杰, 刘利, 张煦 申请人:北京汽车股份有限公司