用于车辆的下底板框架系统的制作方法
用于车辆的下底板框架系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于车辆的下底板（under-floor，位于底板下方的）框架系统， 该系统能够通过使用碳纤维复合材料而增加刚度并减轻重量。
【背景技术】
[0002] 通常，车辆单独制造的下底板的部件（诸如，底板侧部构件/横向构件、中央底板 /后底板以及侧密封构件/侧部构件）被单独地焊接，以产生传统的钢制白车身（BIW，未油 漆的车身）下底板框架。另外，连接横向构件形成有开放截面表面。
[0003] 在上述结构中，中央底板/后底板的连接部分被切割。因此，构成连接结构的构件 的数量由此而增加。另外，开放部分构件部分地形成有开放截面表面，从而形成封闭截面表 面，然后该封闭截面表面被切割。因此，底板构件被不一致地连接，从而导致刚度不一致，并 且通常会减弱耐用性。
[0004] 此外，需要许多构件来连接侧密封构件/侧部构件/横向构件。另外，在侧冲击碰 撞过程中，由于横向构件的开放截面表面而可能出现过度的变形。
[0005] 以上提供作为本发明的相关技术的描述仅是用于帮助理解本发明的背景，并且不 应被解释为包括在本领域技术人员所已知的相关技术中。
【发明内容】
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种下底板框架系统，该下底板框架系统可包括 主框架，主框架由碳纤维复合材料形成并且由封闭的四边形形成。特别地，主框架的前部可 为前保险杠构件，主框架的两侧可为从主框架的前部延伸至后部的侧部构件，并且主框架 的后部是后保险杠构件。另外，中央横向构件可由碳纤维复合材料制成，沿车辆的宽度方向 延伸，并且该中央横向构件连接两个侧部构件的中部。前横向构件和后横向构件也可由碳 纤维复合材料制成，前横向构件和后横向构件沿车辆的宽度方向延伸，并且在主框架的两 侧处分别连接至前侧部构件部分和后侧部构件部分。此外，中央通道（tunnel)构件也可由 碳纤维复合材料制成，并且该中央通道构件在车辆的长度方向上延伸，以横过中央横向构 件的上部空间并连接前横向构件和后横向构件。
[0007] 如此，在本发明的一些示例性实施例中，中央横向构件可设置为由前中央横向构 件和后中央横向构件构成的一对构件，前中央横向构件和后中横向构件彼此平行地间隔开 一预定距离。
[0008] 另外，在本发明的一些示例性实施例中，中央通道构件的端部可在前横向构件或 后横向构件的侧部处分开成两股组成部分（Strands)，并且各个分开端部可与前横向构件 或后横向构件紧密接触，这些分开端部在前横向构件或后横向构件的相同方向上延伸。
[0009] 中央通道构件的分开端部可进而连接至主框架的侧部构件，并且侧部构件、中央 通道构件的分开端部以及对应的前横向构件或后横向构件的端部彼此连接，从而在它们之 间留出三角形空间。如此，中央通道构件的分开点可与对应的前横向构件或后横向构件一 起形成三角形空间。
[0010] 该下底板框架系统还可进一步包括附加侧部构件，该附加侧部构件可由碳纤维复 合材料形成，该附加侧部构件可在车辆的长度方向上延伸并可连接至主框架的侧部构件。 另外，门密封构件可由碳纤维复合材料形成并可连接至附加侧部构件的外端。中央通道构 件的前端的分开端部可连接至前横向构件、侧部构件、附加侧部构件以及门密封构件。中央 通道构件的后端的分开端部可连接至后横向构件和附加侧部构件。附加侧部构件的前端还 可延伸以通过侧部构件连接至前横向构件。
[0011] 下底板框架系统可进一步包括支撑构件，该支撑构件可由碳纤维复合材料形成， 该支撑构件从中央通道构件沿向上的方向分出并且延伸。另外，支撑构件的端部连接至罩 (cowl)横向构件。
[0012] 中央通道构件的端部可沿后横向构件的侧部分成两股组成部分。如此，各个分开 端部可与后横向构件紧密接触，以便在后横向构件的相同方向上延伸以连接至主框架的侧 部构件。此外，侧部构件、中央通道构件的分开端部以及后横向构件的端部可彼此连接，从 而在它们之间留出三角形空间。
[0013] 进一步地，中央通道构件可设置有两股组成部分，该两股组成部分平行地延伸且 紧密接触。这两股组成部分可沿前横向构件的侧部或沿后横向构件的侧部分开，这两股组 成部分可与前横向构件或后横向构件紧密接触，并且可在前横向构件或后横向构件的相同 方向上延伸。
【附图说明】
[0014] 现在将参照通过附图示出的本发明的特定示例性实施例来详细描述本发明的上 述和其他特征，这些实施例仅以说明的方式在下面给出，并且因此并不是对本发明的限制， 并且在附图中：
[0015] 图1是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的主框架 的透视图；
[0016] 图2是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的主框架 的透视图，该透视图从其底部示出；
[0017] 图3是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的构件的 截面视图；
[0018] 图4是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的效果的 曲线图；
[0019] 图5是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的透视图， 该透视图从其顶部示出；
[0020] 图6为示出了根据本发明示例性实施例的适配在车辆中的下底板框架系统的透 视图；以及
[0021] 图7至图9是分别示出了基于在根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框 架系统中的弹簧片（spring sheet)的载荷传递过程的视图。
[0022] 应当理解，附图不一定是按照比例绘制的，从而呈现出对表示本发明的基本原理 的各种优选特征的略微简化的说明。如本文所公开的本发明的具体设计特征（例如，包括 具体的尺寸、定向、位置及形状）将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。
[0023] 在附图中，参考标号贯穿附图的多张图均指代本发明的相同或等同部分。
【具体实施方式】
[0024] 在下文中，根据本发明的优选实施例，参照附图来描述用于车辆的下底板框架系 统。
[0025] 应该理解的是，如本文所使用的术语"车辆"或"车辆的"或其他类似术语总体上 包括机动车辆，诸如包括运动型多功能车（SUV)的载客汽车、公共汽车、卡车、各种商务车 辆、包括各种船只和轮船的水运工具、飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧插 电式混合动力电动车辆、氢动力车辆、燃料电池车辆以及其他替代燃料车辆（例如，从除了 石油之外的资源获得的燃料）。
[0026] 图1是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的主框架 的透视图，图2是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的主框架 的透视图，该透视图从其底部示出，图3是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的 下底板框架系统的构件的截面视图，并且图4是示出了根据本发明实施例的用于车辆的下 底板框架系统的效果的曲线图。
[0027] 根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统由碳纤维复合材料形成， 该下底板框架系统可包括：主框架100,在该主框架中，四个构件整体地连接以形成封闭的 四边形，该主框架的前部是前保险杠（bumper)构件120,该主框架的两侧是从主框架的前 部延伸到后部的侧部构件140,并且该主框架的后部是后保险杠构件160 ;以及中央横向构 件200,该 中央横向构件与主框架100整体地形成，并沿车辆的宽度方向延伸，并且该中央 横向构件连接两个侧部构件140的中部。
[0028] 如图1中所示，根据本发明，单件式的主框架100和中央横向构件200是用于车辆 的连续刚性的下底板框架系统。特别地，本发明的用于车辆的下底板框架系统具有用碳纤 维复合材料整体地形成的构件，以作为主要元件。该主框架100用作为用于车辆的下底板 框架系统，在该下底板框架系统中，构件整体地连接以形成封闭的四边形。
[0029] 在本发明的示例性实施例中，下底板框架系统由碳纤维复合材料形成，并且因此， 用于形成各种形状的自由度较大，并且构成车辆底板的车辆框架的边缘形成为四边形，并 且因此，相比于传统的下底板框架系统，刚度极大地增加。
[0030] 这里，四边形主框架100的前部是前保险杠构件120,其两个侧部分别是从主框架 的前部延伸到后部的侧部构件140,并且其后部是后保险杠构件160。此外，中央横向构件 200与主框架100整体地形成，并沿车辆的宽度方向延伸，并且该中央横向构件连接两个侧 部构件140的中部。
[0031] 图2是示出了用于车辆的下底板框架系统的主框架的透视图，该透视图从其底部 示出，并且根据本发明示例性实施例，中央横向构件200由一对部件构成，所述一对部件由 前中央横向构件220和后中央横向构件240构成。这对部件可彼此间隔开一预定的距离。
[0032] 同时，还可包括前横向构件400和后横向构件500。这些构件400和500也由碳纤 维复合材料制成，这些构件沿车辆的宽度方向延伸，并分别在主框架100的两侧处连接前 侧部构件部分142和后侧部构件部分146。
[0033] 此外，添加了中央通道构件300,该中央通道构件由碳纤维复合材料形成，以在车 辆的宽度方向上延伸并连接前横向构件400和后横向构件500。
[0034] 总体上，中央通道构件300的端部可沿前横向构件400或后横向构件500的侧部 分为两股组成部分（strand)，并且各个分开端部320、340可与前横向构件400或后横向构 件500紧密接触，以在其相同的方向上延伸。另外，中央通道构件300的分开端部可连接于 主框架100的侧部构件140。侧部构件140、中央通道构件300的分开端部320、340以及对 应的前横向构件400或后横向构件500的端部可彼此连接，从而在它们之间留出三角形空 间"A"。各个构件变成三角形的边，从而在它们之间留出三角形空间，以便使得连接部分的 刚度增加。
[0035] 此外，中央通道构件300的分开点可与对应的前横向构件400或后横向构件500 一起形成三角形空间"B"，以由此增加刚度。
[0036] 更详细地，中央通道构件300的端部可沿后横向构件500的侧部分成两个部分。这 些各个分开端部320、340可与后横向构件500紧密接触并在相同方向上延伸。另外，分开 端部320、340可连接于主框架100的侧部构件140。如此，侧部构件140、中央通道构件300 的分开端部以及后横向构件500的端部可彼此连接，从而在它们之间留出三角形空间"A"。
[0037] 特别地，如图中所示，中央通道构件300可包括平行延伸且紧密接触的两股组成 部分。特别地，每股组成部分在相同的方向上沿前横向构件400的侧部或沿后横向构件500 的侧部被分开。在该构造下，中央横向构件200不被分开，而是连续的，以便增加刚度。
[0038] 同时，如图2中所示，中央通道构件300可延伸成穿过中央横向构件200的上部空 间而延伸。此外，各个构件可由碳纤维复合材料形成，并且各个构件可由外壳10、内部隔离 物30和填充物50构成，所述外壳组成四边形的边，内部隔离物将由外壳10限定的内部空 间划分成矩阵（matrix)，填充物由碳纤维复合材料制成，该填充物被填充到被隔开的空间 中，如图3中所示。
[0039] 图4是示出评估图2的部分C处的刚度的结果的曲线图。特别地，其示出了根据 本发明的刚度上的变化在封闭截面结构上具有增大的连续性，并且相比于由钢制成的传统 框架来说，该变化在构件连接部处是特别有效的。
[0040] 此外，如图5中所示，可以在车辆的外侧处设置附加侧部构件600和门密封构件 700,所述附加侧部构件和门密封构件由碳复合材料制成。更详细地，附加侧部构件600在 车辆的长度方向上延伸并连接于主框架100的侧部构件140。另外，门密封构件700可由碳 复合材料形成并且连接于附加侧部构件600的外端。
[0041] 这里，中央通道构件300的前端的分开端部301可连接于前横向构件400、侧部构 件140、附加侧部构件600以及门密封构件700。此外，中央通道构件300的后端的分开端 部可连接于后横向构件500和附加侧部构件600。通过此构造，车辆的整体扭转刚度可极大 地增加。
[0042] 同时，附加侧部构件600的前端可延伸以经由侧部构件140而连接于前横向构件 400。附加侧部构件600也可由碳纤维复合材料形成，并且可在向上的方向（相对于地面） 上被分出，并且该附加侧部构件沿中央通道构件300延伸。附加侧部构件600可进一步包 括支撑构件360,该支撑构件的端部连接于罩（cowl)横向构件CC。
[0043] 有利地，车辆的整体扭转刚度通过支撑构件360而增加。即，中央通道构件300与 罩横向构件CC利用支撑构件360通过形成特殊形状而连接，在所述特殊形状中，中央通道 构件300置于中央横向构件200上，从而额外地增加了刚度。
[0044] 下表示出了在设置有中央通道构件300和未设置有该中央通道构件的情况之间 的刚度的比较。
[0045] [表 1]
[0046]
[0047] 回顾上述比较结果，证实了：如在本发明中，通过使中央通道构件300分开，并 且然后使用结构粘合剂将该中央通道构件粘合或连接于其他构件，扭转静态刚度增加了 3. 4%，并且通过将扭转静态刚度除以BIW重量而得到的比刚度增加了 2. 4%。
[0048] 中央通道构件可由碳纤维复合材料形成，并且其优异的表面特性达到一程度以被 用作用于车辆的内部材料，并且结构刚度等于或大于钢的结构刚度。此外，由于优异的形成 特性，其结构设计是可能的，而这是难以应用于钢BIW的。
[0049] 因此，利用中央通道构件，中央控制台（console)结构可设计成增加车辆的结构 刚度，而作为内部材料同时保持外观质量。所述构件可以是中央通道构件。特别地，中央控 制台结合（粘合）于设置在车辆的底板下方处的其他构件以增加扭转刚度，并且进一步地， 相对于传统的中央通道构件，中央控制台在底板下方上被布置得更高，从而由于弯曲力矩 惯性的增加而提高了刚度。因此，可以确保车身的刚度，并且车身的重量可被减轻，而无需 添加由钢制成的部件或增加框架的厚度。
[0050] 图7至图9是分别示出了基于在根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框 架系统中的弹簧片的载荷传递过程的视图。在根据本发明的下底板框架系统中，如图中所 示，附加侧部构件600的后端沿主框架100的后保险杠构件146延伸，以形成由碳纤维复合 材料制成的附加后部构件620。
[0051] 即，附加侧部构件600设置成一对，以对应于相应的侧部构件140。特别地，各个附 加侧部构件600的后端可通过由碳纤维复合材料制成的附加后部构件620而被连接，或者 如在附 图中所示的示例性实施例中，附加后部构件620可与附加侧部构件600整体形成。
[0052] 此外，附加侧部构件600可连接于侧部构件140的外端。如此，附加后部构件620 可以沿后保险杠构件146的下端紧密接触，以便连接于后保险杠构件。
[0053] 即，侧部构件140和后保险杠构件146可以通过弯曲成具有高度差而被连接，并且 由于高度差，附加侧部构件600可连接于具有相同高度的侧部构件140的外端，以确保相对 于车辆的侧面碰撞的刚度，并且附加后部构件620可以连接于后保险杠构件146的下端，以 确保相对于车辆的后部碰撞的刚度。
[0054] 另外，弹簧片SS (后轮悬挂弹簧可安装在该弹簧片上）可连接于附加后部构件620 的下端。更详细地，弹簧片SS可以连接于附加后部构件620的下端，在该下端处，附加后部 构件620与后保险杠构件146可连接。
[0055] 同时，由碳纤维复合材料形成的C柱构件BB的下端可连接于后保险杠构件146的 对应于弹簧片SS的上端，并且同时，保险杠主构件BU可连接于该上端。
[0056] 通过图8中所示的该构造，可安全地形成后碰撞路径。可形成至少五个载荷传递 路径，以便相比于传统的车辆结构更显著地分散载荷。此外，通过由表面接触形成的路径而 不是通过由焊接切割形成的路径可使载荷被更有效地传递到相应的构件。
[0057] 根据本发明，基于碳纤维复合材料的自由成形，底板构件整体地连接以便相对于 后部碰撞来说是有效的，以防止车辆的倾翻（rolling，滚动），并且当车辆碰撞时，传递到 弹簧片的冲击被有效地分散，以便确保刚度。此外，当车辆在后侧处撞击时，载荷被分散，并 且由于构件的封闭截面表面和整体性，刚度被有效地增加。
[0058] 此外，位于车辆的后侧处的构件可形成为双构件结合结构，以使得弹簧片被加强， 并且可增加扭转刚度和底板刚度。而且，由于对其应用的附加加强材料（该材料在相关技 术中是需要的）而引起的腐蚀问题可得以解决，以提高耐用性。
[0059] 根据如上所构造的下底板框架系统，通过利用碳纤维复合材料，可增加刚性，并且 可降低重量。特别地，下底板框架系统被整体地形成，以便确保连接点处的连续的刚度，并 且因此可以防止它们的不连续性，并且可以获得在制造该下底板框架系统时的其它优点。 最后，当车辆碰撞时，载荷可以通过自由连接而被有效地分散。
[0060] 已参照本发明的优选实施例对本发明进行了详细地描述。但是，本领域技术人员 可理解，在不偏离本发明的原理和精神的范围的情况下，可对这些实施例作出各种变化，本 发明的原理和精神的范围限定在所附的权利要求和其等同物中。
【主权项】
1. 一种下底板框架系统，包括： 主框架，所述主框架由碳纤维复合材料制成并且形成封闭的四边形，其中，所述主框 架的前部是前保险杠构件，所述主框架的两侧是从所述主框架的前部延伸至后部的侧部构 件，并且所述主框架的后部是后保险杠构件； 中央横向构件，所述中央横向构件由碳纤维复合材料制成，其中，所述中央横向构件沿 车辆的宽度方向延伸，并且所述中央横向构件连接两个所述侧部构件的中部； 前横向构件和后横向构件，所述前横向构件和所述后横向构件由碳纤维复合材料制 成，其中，所述前横向构件和所述后横向构件沿车辆的宽度方向延伸，并且所述前横向构件 和所述后横向构件在所述主框架的两侧处分别连接至前侧部构件部分和后侧部构件部分； 以及 中央通道构件，所述中央通道构件由碳纤维复合材料制成，并且所述中央通道构件在 车辆的长度方向上延伸，以横过所述中央横向构件的上部空间并连接所述前横向构件和所 述后横向构件。2. 根据权利要求1所述的下底板框架系统，其中，所述中央横向构件设置为由前中央 横向构件和后中央横向构件构成的一对构件，所述前中央横向构件和所述后中央横向构件 彼此平行地间隔开一距离。3. 根据权利要求1所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件的端部在所述前 横向构件或所述后横向构件的侧部处分开成两股组成部分，并且各个分开端部与所述前横 向构件或所述后横向构件紧密接触，以在所述前横向构件或所述后横向构件的相同方向上 延伸。4. 根据权利要求3所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件的所述分开端部 连接至所述主框架的所述侧部构件，并且所述侧部构件、所述中央通道构件的所述分开端 部以及对应的所述前横向构件或所述后横向构件的端部彼此连接，从而在它们之间留出三 角形空间。5. 根据权利要求3所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件的分开点与对应 的所述前横向构件或所述后横向构件一起形成三角形空间。6. 根据权利要求3所述的下底板框架系统，进一步包括： 附加侧部构件，所述附加侧部构件由碳纤维复合材料制成，所述附加侧部构件在车辆 的长度方向上延伸，并且所述附加侧部构件连接至所述主框架的所述侧部构件；以及 门密封构件，所述门密封构件由碳纤维复合材料制成并连接至所述附加侧部构件的 外端，其中，所述中央通道构件的前端的所述分开端部连接至所述前横向构件、所述侧部构 件、所述附加侧部构件以及所述门密封构件。7. 根据权利要求6所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件的后端的所述分 开端部连接至所述后横向构件和所述附加侧部构件。8. 根据权利要求6所述的下底板框架系统，其中，所述附加侧部构件的前端延伸并通 过所述侧部构件而连接至所述前横向构件。9. 根据权利要求1所述的下底板框架系统，进一步包括支撑构件，所述支撑构件由碳 纤维复合材料制成，所述支撑构件从所述中央通道构件沿向上的方向分出并且延伸，其中， 所述支撑构件的端部连接至罩横向构件。10. 根据权利要求1所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件的端部在所述后 横向构件的侧部处分成两股组成部分，各个分开端部与所述后横向构件紧密接触，并且所 述分开端部在所述后横向构件的相同方向上延伸，以连接至所述主框架的所述侧部构件， 其中，所述侧部构件、所述中央通道构件的所述分开端部以及所述后横向构件的端部彼此 连接，从而在它们之间留出三角形空间。11. 根据权利要求1所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件设置有两股组成 部分，这两股组成部分平行地延伸且紧密接触，并且这两股组成部分在所述前横向构件的 侧部处或在所述后横向构件的侧部处分开，以与所述前横向构件或所述后横向构件紧密接 触并且在所述前横向构件或所述后横向构件的相同方向上延伸。
【专利摘要】本发明公开了一种下底板框架系统。特别地，由碳纤维复合材料制成的主框架形成封闭的四边形。由碳纤维复合材料制成的中央横向构件沿车辆的宽度方向延伸并且连接两个侧部构件的中部。此外，由碳纤维复合材料制成的前横向构件和后横向构件沿车辆的宽度方向延伸，并且该前横向构件和后横向构件在主框架的两侧处分别连接前侧部构件部分和后侧部构件部分。由碳纤维复合材料制成的中央通道构件在车辆的长度方向上延伸，以横过中央横向构件的上部空间并连接前横向构件和后横向构件。
【IPC分类】B62D21/02
【公开号】CN104890732
【申请号】CN201410647434
【发明人】崔致勋, 崔荣镐, 金岐焕, 赵正敏, 赫尔曼·汉森, 罗尔夫·弗霍芬, 帕维尔·夸斯尼阿克
【申请人】现代自动车株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年11月14日
【公告号】DE102014223286A1, US20150251700
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于车辆的下底板（under-floor，位于底板下方的）框架系统， 该系统能够通过使用碳纤维复合材料而增加刚度并减轻重量。
【背景技术】
[0002] 通常，车辆单独制造的下底板的部件（诸如，底板侧部构件/横向构件、中央底板 /后底板以及侧密封构件/侧部构件）被单独地焊接，以产生传统的钢制白车身（BIW，未油 漆的车身）下底板框架。另外，连接横向构件形成有开放截面表面。
[0003] 在上述结构中，中央底板/后底板的连接部分被切割。因此，构成连接结构的构件 的数量由此而增加。另外，开放部分构件部分地形成有开放截面表面，从而形成封闭截面表 面，然后该封闭截面表面被切割。因此，底板构件被不一致地连接，从而导致刚度不一致，并 且通常会减弱耐用性。
[0004] 此外，需要许多构件来连接侧密封构件/侧部构件/横向构件。另外，在侧冲击碰 撞过程中，由于横向构件的开放截面表面而可能出现过度的变形。
[0005] 以上提供作为本发明的相关技术的描述仅是用于帮助理解本发明的背景，并且不 应被解释为包括在本领域技术人员所已知的相关技术中。
【发明内容】
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种下底板框架系统，该下底板框架系统可包括 主框架，主框架由碳纤维复合材料形成并且由封闭的四边形形成。特别地，主框架的前部可 为前保险杠构件，主框架的两侧可为从主框架的前部延伸至后部的侧部构件，并且主框架 的后部是后保险杠构件。另外，中央横向构件可由碳纤维复合材料制成，沿车辆的宽度方向 延伸，并且该中央横向构件连接两个侧部构件的中部。前横向构件和后横向构件也可由碳 纤维复合材料制成，前横向构件和后横向构件沿车辆的宽度方向延伸，并且在主框架的两 侧处分别连接至前侧部构件部分和后侧部构件部分。此外，中央通道（tunnel)构件也可由 碳纤维复合材料制成，并且该中央通道构件在车辆的长度方向上延伸，以横过中央横向构 件的上部空间并连接前横向构件和后横向构件。
[0007] 如此，在本发明的一些示例性实施例中，中央横向构件可设置为由前中央横向构 件和后中央横向构件构成的一对构件，前中央横向构件和后中横向构件彼此平行地间隔开 一预定距离。
[0008] 另外，在本发明的一些示例性实施例中，中央通道构件的端部可在前横向构件或 后横向构件的侧部处分开成两股组成部分（Strands)，并且各个分开端部可与前横向构件 或后横向构件紧密接触，这些分开端部在前横向构件或后横向构件的相同方向上延伸。
[0009] 中央通道构件的分开端部可进而连接至主框架的侧部构件，并且侧部构件、中央 通道构件的分开端部以及对应的前横向构件或后横向构件的端部彼此连接，从而在它们之 间留出三角形空间。如此，中央通道构件的分开点可与对应的前横向构件或后横向构件一 起形成三角形空间。
[0010] 该下底板框架系统还可进一步包括附加侧部构件，该附加侧部构件可由碳纤维复 合材料形成，该附加侧部构件可在车辆的长度方向上延伸并可连接至主框架的侧部构件。 另外，门密封构件可由碳纤维复合材料形成并可连接至附加侧部构件的外端。中央通道构 件的前端的分开端部可连接至前横向构件、侧部构件、附加侧部构件以及门密封构件。中央 通道构件的后端的分开端部可连接至后横向构件和附加侧部构件。附加侧部构件的前端还 可延伸以通过侧部构件连接至前横向构件。
[0011] 下底板框架系统可进一步包括支撑构件，该支撑构件可由碳纤维复合材料形成， 该支撑构件从中央通道构件沿向上的方向分出并且延伸。另外，支撑构件的端部连接至罩 (cowl)横向构件。
[0012] 中央通道构件的端部可沿后横向构件的侧部分成两股组成部分。如此，各个分开 端部可与后横向构件紧密接触，以便在后横向构件的相同方向上延伸以连接至主框架的侧 部构件。此外，侧部构件、中央通道构件的分开端部以及后横向构件的端部可彼此连接，从 而在它们之间留出三角形空间。
[0013] 进一步地，中央通道构件可设置有两股组成部分，该两股组成部分平行地延伸且 紧密接触。这两股组成部分可沿前横向构件的侧部或沿后横向构件的侧部分开，这两股组 成部分可与前横向构件或后横向构件紧密接触，并且可在前横向构件或后横向构件的相同 方向上延伸。
【附图说明】
[0014] 现在将参照通过附图示出的本发明的特定示例性实施例来详细描述本发明的上 述和其他特征，这些实施例仅以说明的方式在下面给出，并且因此并不是对本发明的限制， 并且在附图中：
[0015] 图1是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的主框架 的透视图；
[0016] 图2是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的主框架 的透视图，该透视图从其底部示出；
[0017] 图3是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的构件的 截面视图；
[0018] 图4是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的效果的 曲线图；
[0019] 图5是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的透视图， 该透视图从其顶部示出；
[0020] 图6为示出了根据本发明示例性实施例的适配在车辆中的下底板框架系统的透 视图；以及
[0021] 图7至图9是分别示出了基于在根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框 架系统中的弹簧片（spring sheet)的载荷传递过程的视图。
[0022] 应当理解，附图不一定是按照比例绘制的，从而呈现出对表示本发明的基本原理 的各种优选特征的略微简化的说明。如本文所公开的本发明的具体设计特征（例如，包括 具体的尺寸、定向、位置及形状）将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。
[0023] 在附图中，参考标号贯穿附图的多张图均指代本发明的相同或等同部分。
【具体实施方式】
[0024] 在下文中，根据本发明的优选实施例，参照附图来描述用于车辆的下底板框架系 统。
[0025] 应该理解的是，如本文所使用的术语"车辆"或"车辆的"或其他类似术语总体上 包括机动车辆，诸如包括运动型多功能车（SUV)的载客汽车、公共汽车、卡车、各种商务车 辆、包括各种船只和轮船的水运工具、飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧插 电式混合动力电动车辆、氢动力车辆、燃料电池车辆以及其他替代燃料车辆（例如，从除了 石油之外的资源获得的燃料）。
[0026] 图1是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的主框架 的透视图，图2是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统的主框架 的透视图，该透视图从其底部示出，图3是示出了根据本发明示例性实施例的用于车辆的 下底板框架系统的构件的截面视图，并且图4是示出了根据本发明实施例的用于车辆的下 底板框架系统的效果的曲线图。
[0027] 根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框架系统由碳纤维复合材料形成， 该下底板框架系统可包括：主框架100,在该主框架中，四个构件整体地连接以形成封闭的 四边形，该主框架的前部是前保险杠（bumper)构件120,该主框架的两侧是从主框架的前 部延伸到后部的侧部构件140,并且该主框架的后部是后保险杠构件160 ;以及中央横向构 件200,该 中央横向构件与主框架100整体地形成，并沿车辆的宽度方向延伸，并且该中央 横向构件连接两个侧部构件140的中部。
[0028] 如图1中所示，根据本发明，单件式的主框架100和中央横向构件200是用于车辆 的连续刚性的下底板框架系统。特别地，本发明的用于车辆的下底板框架系统具有用碳纤 维复合材料整体地形成的构件，以作为主要元件。该主框架100用作为用于车辆的下底板 框架系统，在该下底板框架系统中，构件整体地连接以形成封闭的四边形。
[0029] 在本发明的示例性实施例中，下底板框架系统由碳纤维复合材料形成，并且因此， 用于形成各种形状的自由度较大，并且构成车辆底板的车辆框架的边缘形成为四边形，并 且因此，相比于传统的下底板框架系统，刚度极大地增加。
[0030] 这里，四边形主框架100的前部是前保险杠构件120,其两个侧部分别是从主框架 的前部延伸到后部的侧部构件140,并且其后部是后保险杠构件160。此外，中央横向构件 200与主框架100整体地形成，并沿车辆的宽度方向延伸，并且该中央横向构件连接两个侧 部构件140的中部。
[0031] 图2是示出了用于车辆的下底板框架系统的主框架的透视图，该透视图从其底部 示出，并且根据本发明示例性实施例，中央横向构件200由一对部件构成，所述一对部件由 前中央横向构件220和后中央横向构件240构成。这对部件可彼此间隔开一预定的距离。
[0032] 同时，还可包括前横向构件400和后横向构件500。这些构件400和500也由碳纤 维复合材料制成，这些构件沿车辆的宽度方向延伸，并分别在主框架100的两侧处连接前 侧部构件部分142和后侧部构件部分146。
[0033] 此外，添加了中央通道构件300,该中央通道构件由碳纤维复合材料形成，以在车 辆的宽度方向上延伸并连接前横向构件400和后横向构件500。
[0034] 总体上，中央通道构件300的端部可沿前横向构件400或后横向构件500的侧部 分为两股组成部分（strand)，并且各个分开端部320、340可与前横向构件400或后横向构 件500紧密接触，以在其相同的方向上延伸。另外，中央通道构件300的分开端部可连接于 主框架100的侧部构件140。侧部构件140、中央通道构件300的分开端部320、340以及对 应的前横向构件400或后横向构件500的端部可彼此连接，从而在它们之间留出三角形空 间"A"。各个构件变成三角形的边，从而在它们之间留出三角形空间，以便使得连接部分的 刚度增加。
[0035] 此外，中央通道构件300的分开点可与对应的前横向构件400或后横向构件500 一起形成三角形空间"B"，以由此增加刚度。
[0036] 更详细地，中央通道构件300的端部可沿后横向构件500的侧部分成两个部分。这 些各个分开端部320、340可与后横向构件500紧密接触并在相同方向上延伸。另外，分开 端部320、340可连接于主框架100的侧部构件140。如此，侧部构件140、中央通道构件300 的分开端部以及后横向构件500的端部可彼此连接，从而在它们之间留出三角形空间"A"。
[0037] 特别地，如图中所示，中央通道构件300可包括平行延伸且紧密接触的两股组成 部分。特别地，每股组成部分在相同的方向上沿前横向构件400的侧部或沿后横向构件500 的侧部被分开。在该构造下，中央横向构件200不被分开，而是连续的，以便增加刚度。
[0038] 同时，如图2中所示，中央通道构件300可延伸成穿过中央横向构件200的上部空 间而延伸。此外，各个构件可由碳纤维复合材料形成，并且各个构件可由外壳10、内部隔离 物30和填充物50构成，所述外壳组成四边形的边，内部隔离物将由外壳10限定的内部空 间划分成矩阵（matrix)，填充物由碳纤维复合材料制成，该填充物被填充到被隔开的空间 中，如图3中所示。
[0039] 图4是示出评估图2的部分C处的刚度的结果的曲线图。特别地，其示出了根据 本发明的刚度上的变化在封闭截面结构上具有增大的连续性，并且相比于由钢制成的传统 框架来说，该变化在构件连接部处是特别有效的。
[0040] 此外，如图5中所示，可以在车辆的外侧处设置附加侧部构件600和门密封构件 700,所述附加侧部构件和门密封构件由碳复合材料制成。更详细地，附加侧部构件600在 车辆的长度方向上延伸并连接于主框架100的侧部构件140。另外，门密封构件700可由碳 复合材料形成并且连接于附加侧部构件600的外端。
[0041] 这里，中央通道构件300的前端的分开端部301可连接于前横向构件400、侧部构 件140、附加侧部构件600以及门密封构件700。此外，中央通道构件300的后端的分开端 部可连接于后横向构件500和附加侧部构件600。通过此构造，车辆的整体扭转刚度可极大 地增加。
[0042] 同时，附加侧部构件600的前端可延伸以经由侧部构件140而连接于前横向构件 400。附加侧部构件600也可由碳纤维复合材料形成，并且可在向上的方向（相对于地面） 上被分出，并且该附加侧部构件沿中央通道构件300延伸。附加侧部构件600可进一步包 括支撑构件360,该支撑构件的端部连接于罩（cowl)横向构件CC。
[0043] 有利地，车辆的整体扭转刚度通过支撑构件360而增加。即，中央通道构件300与 罩横向构件CC利用支撑构件360通过形成特殊形状而连接，在所述特殊形状中，中央通道 构件300置于中央横向构件200上，从而额外地增加了刚度。
[0044] 下表示出了在设置有中央通道构件300和未设置有该中央通道构件的情况之间 的刚度的比较。
[0045] [表 1]
[0046]
[0047] 回顾上述比较结果，证实了：如在本发明中，通过使中央通道构件300分开，并 且然后使用结构粘合剂将该中央通道构件粘合或连接于其他构件，扭转静态刚度增加了 3. 4%，并且通过将扭转静态刚度除以BIW重量而得到的比刚度增加了 2. 4%。
[0048] 中央通道构件可由碳纤维复合材料形成，并且其优异的表面特性达到一程度以被 用作用于车辆的内部材料，并且结构刚度等于或大于钢的结构刚度。此外，由于优异的形成 特性，其结构设计是可能的，而这是难以应用于钢BIW的。
[0049] 因此，利用中央通道构件，中央控制台（console)结构可设计成增加车辆的结构 刚度，而作为内部材料同时保持外观质量。所述构件可以是中央通道构件。特别地，中央控 制台结合（粘合）于设置在车辆的底板下方处的其他构件以增加扭转刚度，并且进一步地， 相对于传统的中央通道构件，中央控制台在底板下方上被布置得更高，从而由于弯曲力矩 惯性的增加而提高了刚度。因此，可以确保车身的刚度，并且车身的重量可被减轻，而无需 添加由钢制成的部件或增加框架的厚度。
[0050] 图7至图9是分别示出了基于在根据本发明示例性实施例的用于车辆的下底板框 架系统中的弹簧片的载荷传递过程的视图。在根据本发明的下底板框架系统中，如图中所 示，附加侧部构件600的后端沿主框架100的后保险杠构件146延伸，以形成由碳纤维复合 材料制成的附加后部构件620。
[0051] 即，附加侧部构件600设置成一对，以对应于相应的侧部构件140。特别地，各个附 加侧部构件600的后端可通过由碳纤维复合材料制成的附加后部构件620而被连接，或者 如在附 图中所示的示例性实施例中，附加后部构件620可与附加侧部构件600整体形成。
[0052] 此外，附加侧部构件600可连接于侧部构件140的外端。如此，附加后部构件620 可以沿后保险杠构件146的下端紧密接触，以便连接于后保险杠构件。
[0053] 即，侧部构件140和后保险杠构件146可以通过弯曲成具有高度差而被连接，并且 由于高度差，附加侧部构件600可连接于具有相同高度的侧部构件140的外端，以确保相对 于车辆的侧面碰撞的刚度，并且附加后部构件620可以连接于后保险杠构件146的下端，以 确保相对于车辆的后部碰撞的刚度。
[0054] 另外，弹簧片SS (后轮悬挂弹簧可安装在该弹簧片上）可连接于附加后部构件620 的下端。更详细地，弹簧片SS可以连接于附加后部构件620的下端，在该下端处，附加后部 构件620与后保险杠构件146可连接。
[0055] 同时，由碳纤维复合材料形成的C柱构件BB的下端可连接于后保险杠构件146的 对应于弹簧片SS的上端，并且同时，保险杠主构件BU可连接于该上端。
[0056] 通过图8中所示的该构造，可安全地形成后碰撞路径。可形成至少五个载荷传递 路径，以便相比于传统的车辆结构更显著地分散载荷。此外，通过由表面接触形成的路径而 不是通过由焊接切割形成的路径可使载荷被更有效地传递到相应的构件。
[0057] 根据本发明，基于碳纤维复合材料的自由成形，底板构件整体地连接以便相对于 后部碰撞来说是有效的，以防止车辆的倾翻（rolling，滚动），并且当车辆碰撞时，传递到 弹簧片的冲击被有效地分散，以便确保刚度。此外，当车辆在后侧处撞击时，载荷被分散，并 且由于构件的封闭截面表面和整体性，刚度被有效地增加。
[0058] 此外，位于车辆的后侧处的构件可形成为双构件结合结构，以使得弹簧片被加强， 并且可增加扭转刚度和底板刚度。而且，由于对其应用的附加加强材料（该材料在相关技 术中是需要的）而引起的腐蚀问题可得以解决，以提高耐用性。
[0059] 根据如上所构造的下底板框架系统，通过利用碳纤维复合材料，可增加刚性，并且 可降低重量。特别地，下底板框架系统被整体地形成，以便确保连接点处的连续的刚度，并 且因此可以防止它们的不连续性，并且可以获得在制造该下底板框架系统时的其它优点。 最后，当车辆碰撞时，载荷可以通过自由连接而被有效地分散。
[0060] 已参照本发明的优选实施例对本发明进行了详细地描述。但是，本领域技术人员 可理解，在不偏离本发明的原理和精神的范围的情况下，可对这些实施例作出各种变化，本 发明的原理和精神的范围限定在所附的权利要求和其等同物中。
【主权项】
1. 一种下底板框架系统，包括： 主框架，所述主框架由碳纤维复合材料制成并且形成封闭的四边形，其中，所述主框 架的前部是前保险杠构件，所述主框架的两侧是从所述主框架的前部延伸至后部的侧部构 件，并且所述主框架的后部是后保险杠构件； 中央横向构件，所述中央横向构件由碳纤维复合材料制成，其中，所述中央横向构件沿 车辆的宽度方向延伸，并且所述中央横向构件连接两个所述侧部构件的中部； 前横向构件和后横向构件，所述前横向构件和所述后横向构件由碳纤维复合材料制 成，其中，所述前横向构件和所述后横向构件沿车辆的宽度方向延伸，并且所述前横向构件 和所述后横向构件在所述主框架的两侧处分别连接至前侧部构件部分和后侧部构件部分； 以及 中央通道构件，所述中央通道构件由碳纤维复合材料制成，并且所述中央通道构件在 车辆的长度方向上延伸，以横过所述中央横向构件的上部空间并连接所述前横向构件和所 述后横向构件。2. 根据权利要求1所述的下底板框架系统，其中，所述中央横向构件设置为由前中央 横向构件和后中央横向构件构成的一对构件，所述前中央横向构件和所述后中央横向构件 彼此平行地间隔开一距离。3. 根据权利要求1所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件的端部在所述前 横向构件或所述后横向构件的侧部处分开成两股组成部分，并且各个分开端部与所述前横 向构件或所述后横向构件紧密接触，以在所述前横向构件或所述后横向构件的相同方向上 延伸。4. 根据权利要求3所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件的所述分开端部 连接至所述主框架的所述侧部构件，并且所述侧部构件、所述中央通道构件的所述分开端 部以及对应的所述前横向构件或所述后横向构件的端部彼此连接，从而在它们之间留出三 角形空间。5. 根据权利要求3所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件的分开点与对应 的所述前横向构件或所述后横向构件一起形成三角形空间。6. 根据权利要求3所述的下底板框架系统，进一步包括： 附加侧部构件，所述附加侧部构件由碳纤维复合材料制成，所述附加侧部构件在车辆 的长度方向上延伸，并且所述附加侧部构件连接至所述主框架的所述侧部构件；以及 门密封构件，所述门密封构件由碳纤维复合材料制成并连接至所述附加侧部构件的 外端，其中，所述中央通道构件的前端的所述分开端部连接至所述前横向构件、所述侧部构 件、所述附加侧部构件以及所述门密封构件。7. 根据权利要求6所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件的后端的所述分 开端部连接至所述后横向构件和所述附加侧部构件。8. 根据权利要求6所述的下底板框架系统，其中，所述附加侧部构件的前端延伸并通 过所述侧部构件而连接至所述前横向构件。9. 根据权利要求1所述的下底板框架系统，进一步包括支撑构件，所述支撑构件由碳 纤维复合材料制成，所述支撑构件从所述中央通道构件沿向上的方向分出并且延伸，其中， 所述支撑构件的端部连接至罩横向构件。10. 根据权利要求1所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件的端部在所述后 横向构件的侧部处分成两股组成部分，各个分开端部与所述后横向构件紧密接触，并且所 述分开端部在所述后横向构件的相同方向上延伸，以连接至所述主框架的所述侧部构件， 其中，所述侧部构件、所述中央通道构件的所述分开端部以及所述后横向构件的端部彼此 连接，从而在它们之间留出三角形空间。11. 根据权利要求1所述的下底板框架系统，其中，所述中央通道构件设置有两股组成 部分，这两股组成部分平行地延伸且紧密接触，并且这两股组成部分在所述前横向构件的 侧部处或在所述后横向构件的侧部处分开，以与所述前横向构件或所述后横向构件紧密接 触并且在所述前横向构件或所述后横向构件的相同方向上延伸。
【专利摘要】本发明公开了一种下底板框架系统。特别地，由碳纤维复合材料制成的主框架形成封闭的四边形。由碳纤维复合材料制成的中央横向构件沿车辆的宽度方向延伸并且连接两个侧部构件的中部。此外，由碳纤维复合材料制成的前横向构件和后横向构件沿车辆的宽度方向延伸，并且该前横向构件和后横向构件在主框架的两侧处分别连接前侧部构件部分和后侧部构件部分。由碳纤维复合材料制成的中央通道构件在车辆的长度方向上延伸，以横过中央横向构件的上部空间并连接前横向构件和后横向构件。
【IPC分类】B62D21/02
【公开号】CN104890732
【申请号】CN201410647434
【发明人】崔致勋, 崔荣镐, 金岐焕, 赵正敏, 赫尔曼·汉森, 罗尔夫·弗霍芬, 帕维尔·夸斯尼阿克
【申请人】现代自动车株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年11月14日
【公告号】DE102014223286A1, US20150251700
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