一种变厚度汽车中通道的制作方法

本实用新型属于汽车零部件制造领域，特别涉及一种变厚度汽车中通道。

背景技术：

汽车行业对车身安全性要求越来越高，中通道作为汽车白车身地板总成上的重要部件，其与前围板总成焊接在一起，对汽车正碰和侧碰安全性能具有重要作用，合理的设计中通道结构并选择适当的材料、厚度至关重要。通常中通道上要安装各种功能件，导致本体结构较大且复杂，同时安全性要求在碰撞过程中中通道变形量很小，因此中通道本体会布置加强件并选择强度高且较厚的材料。

而同时随着汽车保有量的增加，环境问题为汽车厂商和汽车用户所关注，汽车轻量化是节能环保的有效措施，也是汽车技术发展的必然趋势。在汽车中通道上如何实现其结构轻量化，同时保证其在结构刚性及碰撞性能要求成为一大挑战。

中通道可以分为中通道前段和中通道本体段，其结构有整体式和分体式，整体式是指前段和本体是一个零件，材料和厚度是一致的；而分体式的根据结构和性能的要求，可以设置两部分的材料和厚度不同，后续通过焊接将两零件焊接在一起或是采用激光拼焊板的形式进行冲压。采用整体式的结构，为保证安全性，整个中通道的材料强度和厚度都会比较高，轻量化效果较差；采用分体式的结构，搭接位置采用焊接形式，存在应力集中和局部加工强化，碰撞时不利于力的传递，最终影响搭接处的强度和耐久性能。

中国专利公告号203844849U公开了一种新型的汽车中通道总成，包括中通道本体，所述汽车中通道总成还包括一个加强件，所述加强件焊接在所述中通道本体上，并且与所述中通道本体之间形成一个封闭腔体。加强件增大了中通道总成横截面高度和面积，提高了中通道总成的强度，同时封闭腔体在汽车正面碰撞的时候，对碰撞的载荷有良好的导向作用，提高汽车的安全性能。并且采用加强件可以降低所述中通道本体板材的厚度，从而有效地减少了中通道总成的重量。

中国专利公告号203974957U公开的汽车中通道结构为一体成形的金属薄壁结构，分为第一、第二两段，两段厚度不同，第一段厚度较大，第二段厚度较小，且第一厚度连续变化至所述第二厚度，这种结构不仅可以保证汽车正面碰撞的安全性，提高了汽车正面碰撞性能，而且在保证碰撞安全性能的情况下，实现了汽车中通道结构轻量化且在该区域中节省了材料，其减重效果明显；同时中通道结构在纵向(长度方向)上的厚度及硬度平缓变化，不存在应力集中现象，具有很好的成形性能。但是，在该专利中并没有涉及零件的截面形状、具体的变厚设计方式、零件板料的制造方法等。

由于中通道在车身正碰时处于主要传力路径上，而且在侧碰时横向力会通过地板横梁传递到中通道本体上，既要考虑正碰时传力的顺畅性，有要保证局部位置的强度以满足正碰和侧碰时力的作用。采用上述已公开的结构进行中通道的设计，不能全面的考虑上述两方面的问题，而且这种复杂结构形式的设计，增加了汽车的自重的同时也大大增加了材料使用成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计一种变厚度汽车中通道，沿着车身X轴方向不同部位的设计厚度不同，该变厚度中通道能很好的克服前期公开的各种中通道设计方案的不足，既满足其受载时安全性能的要求，又能最大限度的实现车身轻量化。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种变厚度汽车中通道，所述中通道本体为薄壁结构，中通道本体截面整体呈几字形或M形，中通道本体与地板加强纵梁成一体结构；所述中通道本体共分成四段，段与段之间设过渡段，依次包括中通道本体I段、中通道本体第一过渡段、中通道本体II段、中通道本体第二过渡段、中通道本体III段、中通道本体第三过渡段、中通道本体IV段；中通道本体I段～IV段为等厚度结构，中通道本体第一～第三过渡段厚度均为连续变厚度结构。

优选的，所述中通道本体I段、IV段分别与前围板和后地板相连接，中通道本体I段厚度为1.0～3.0毫米；中通道本体IV段由于处于中通道后部，厚度为0.6～2.0毫米；中通道本体II段厚度为0.6～2.0毫米；中通道本体III段厚度为1.0～3.0毫米。

优选的，所述中通道本体I、II、III、IV段及各过渡段为一体成形结构。

优选的，所述中通道本体I段的长度在100～200mm之间，中通道本体II段的长度在150～300mm之间，中通道本体III段的长度在150～300mm之间，中通道本体IV段的长度在50-300mm之间。

本实用新型变厚度汽车中通道，中通道前段与前围板连接，左右通过中通道两侧纵梁与左右地板连接在一起，中通道的中部有两根地板横梁与其相连接，可以看出中通道本体同时受到正碰和侧碰的作用。

中通道本体I、IV段分别与前围板和后地板相连接，为了保持连接的可靠性，该段一般可设计成为不变厚度的结构，处于1.0～3.0毫米之间，且I段处于正碰传力的主要受力点，该段厚度较大为1.0～3.0毫米；中通道本体IV段由于处于中通道后部，对强度和厚度要求不高，该位置厚度最小，为0.6～2.0毫米；中通道本体II和III段也是等厚度段，其中II位置不涉及受力点，厚度较小，为0.6～2.0毫米；中通道本体III段受到侧碰时横向载荷的影响，该段要求强度要高，故设置该段厚度较大，为1.0～3.0毫米。在每两个厚度不同的段之间为过渡段，且每个过渡段均采用连续变厚度形式，以保证过渡段传力的连续性，同时连续过渡也能保证零件局部位置的疲劳寿命。

其中，所述中通道本体结构截面整体呈几字形，且地板加强纵梁与中通道本体做成一体，提高整体刚性。其截面也可根据其它可以增加抗弯模量原理和增加防撞效果的设计形式，如‘M’形等。

其中，所述中通道本体结构材质可为金属材料，例如各种高强钢，铝合金等，其可采用冷冲压形式，也可以采用热成形工艺进行生产。

相应地，本实用新型实施例还提供一种新型变厚度汽车中通道的制造方法，其步骤如下：

根据汽车车型的不同，中通道本体I段的长度在100～200mm之间，中通道本体II段的长度在150～300mm之间，中通道本体III段的长度在150～300mm之间，中通道本体IV段的长度在50-300mm之间。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的中通道结构的薄壁厚度从前端到后端实现渐进变化，在强度要求高的位置厚度较大，要求不高的位置适度减薄，从而在满足中通道碰撞安全性能和整车刚度要求的同时，充分的发挥材料承载性能的同时实现车身轻量化；

2.本实用新型的中通道结构采用柔性轧制变厚度板材，表面没有焊缝引起的厚度突变，其表面质量好，连接强度高，材料性能均匀，强度分布连续；

3.本实用新型的中通道结构因采用了非等厚的材料设计，最大程度的减少了材料使用，轻量化效果好；

4.本实用新型的中通道结构为一块板材成型，相比现有两个部件焊接在一起的方案，减少了零件数量，降低模具成本，减少了焊接工序，可以有效提升生产效率；

5.采用本实用新型的变厚度汽车中通道方案，轻量化效果好，性能突出，综合成本降低。

附图说明

图1为本实用新型变厚度汽车中通道本体的立体示意图。

图2为本实用新型变厚度汽车中通道本体的结构示意图。

图3为本实用新型变厚度汽车中通道本体厚度过渡段示意图。

具体实施方式

参见图1～图3，本实用新型的一种变厚度汽车中通道，所述中通道本体为薄壁结构，中通道本体截面整体呈几字形或M形，中通道本体与地板加强纵梁成一体结构；所述中通道本体共分成四段，段与段之间设过渡段，依次包括中通道本体I段1、中通道本体第一过渡段2、中通道本体II段3、中通道本体第二过渡段4、中通道本体III段5、中通道本体第三过渡段6、中通道本体IV段7；

中通道本体I段～IV段1、3、5、7为等厚度结构，分别设定厚度为t1、t2、t3、t4，其中t1、t3厚度要大于t2、t4，且t1和t3厚度可以相同，t2和t4也可以相同。中通道本体第一～第三过渡段厚度2、4、6均为连续变厚度结构。

优选的，所述中通道本体I段1、IV段7分别与前围板和后地板相连接，中通道本体I段1厚度为1.0～3.0毫米；中通道本体IV段7由于处于中通道后部，厚度为0.6～2.0毫米；中通道本体II段3的厚度为0.6～2.0毫米；中通道本体III段5的厚度为1.0～3.0毫米。

在本实施例中，所述中通道本体I段1和中通道本体III段5的厚度t1、t3在1.0～2.0mm之间，所述中通道本体II段3和中通道本体IV段7的厚度t2、t4在0.8～1.0mm之间。

优选的，所述中通道本体I、II、III、IV段及各过渡段为一体成形结构。

优选的，所述中通道本体I段1的长度在100～200mm之间，中通道本体II段3的长度在150～300mm之间，中通道本体III段5的长度在150～300mm之间，中通道本体IV段7的长度在50-300mm之间。

其中，中通道本体零件在设计时最大厚度t1(t3)和最小厚度t2(t4)厚度差最大为2:1，即最大厚度t1(t3)小于或等于最小厚度t2(t4)的2倍。

其中，中通道本体中前后三个过渡段为适应本体厚度变化所设的过渡区域，过渡段厚度介于最大和最小厚度之间，且厚度变化为线性过渡。

本实用新型所述中通道本体截面整体呈几字形，且地板加强纵梁与中通道本体做成一体，提高整体刚性。其截面也可根据其它可以增加抗弯模量原理和增加防撞效果的设计形式，如‘M’形等。

本实用新型针对现有技术的不足，通过零件沿着车身X轴方向不同厚度设计达到汽车中通道对正碰、侧碰等安全性的要求，同时可以实现零件的轻量化设计。通过借助柔性轧制技术制成的板材制作中通道本体，这样中通道在车身纵向上的不同截面具有不同的厚度分布，从而在正碰关键区域及中通道本体前段主要受力区域设置较大的厚度，减小中通道本体变形的同时再将力快速的分散到中通道两侧纵梁；同时在中通道本体中部由于受到侧碰时横向力的作用，该区域也需要加强，因此也设计较大的厚度；同时将非关键承载区域的中通道后部设计为较小的厚度，从而实现轻量化设计。这种中通道结构不仅能较好地满足车身正碰、侧碰安全性要求，提高车身弯、扭刚度，而且结构简单，采用连续变厚度板材制作，可以避免材料厚度和零件数量上的过度设计，降低中通道制作成本，且轻量化效果好。

汽车安全与轻量化成为汽车发展的主要方向。本实用新型在中通道的不同部位设计不同厚度，并采用经过柔性轧制的连续厚度过渡的同一块变厚度板材制作而成的。不仅很好的满足中通道碰撞安全性以及整车刚度的要求，也最大程度的减少了材料使用，实现安全的同时实现轻量化。

本实用新型采用不同部位不同厚度、不同厚度部位间连续厚度过渡的同一块变厚度板材制作汽车中通道零件的方法，也可以在汽车其他结构件上，如车顶前后横梁、门槛梁、座椅安装横梁、B柱等车身结构件上应用，更可以应用到其他机械结构中。