阅读说明：本技术 一种轻量化轿车车顶 (Lightweight car roof ) 是由 熊新 石小龙 郑竹安 翟豪瑞 孙婷婷 于 2020-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种轻量化轿车车顶,包括车顶板,车顶板内部开设有空腔,空腔包括U形腔道及横向腔道,U形腔道两端分别与车顶板一端的两侧相连,横向腔道横跨并穿过U形腔道的两侧,横向腔道与U形腔道的连接处设置有支撑块,车板顶位于U形腔道和横向腔道之间的位置开设有天窗孔,车顶板位于天窗孔处设置有凹台,本发明的轿车车顶结构简单,在内部开设有U形腔道及横向腔道,多大降低了车顶的重量,使车顶轻量化；车顶板1的厚度为3mm,车顶板1的密度为1.56g/cm3,满足轻量化的条件还保证了车顶的强度,从而大大提高了安全性；在U形腔道及横向腔道内设置支撑块,以提高U形腔道及横向腔道处的支撑强度。(The invention discloses a light car roof, which comprises a car roof plate, wherein a cavity is formed in the car roof plate, the cavity comprises a U-shaped cavity channel and a transverse cavity channel, two ends of the U-shaped cavity channel are respectively connected with two sides of one end of the car roof plate, the transverse cavity channel stretches across and penetrates through two sides of the U-shaped cavity channel, a supporting block is arranged at the joint of the transverse cavity channel and the U-shaped cavity channel, a skylight hole is formed in the position, between the U-shaped cavity channel and the transverse cavity channel, of the car roof plate, and a concave platform is arranged at the position, at which the car roof plate is located, of the skylight hole; the thickness of the roof plate 1 is 3mm, the density of the roof plate 1 is 1.56g/cm3, the lightweight condition is met, and the strength of the roof is also ensured, so that the safety is greatly improved; supporting blocks are arranged in the U-shaped cavity channel and the transverse cavity channel to improve the supporting strength of the U-shaped cavity channel and the transverse cavity channel.)

一种轻量化轿车车顶

技术领域

本发明涉及轿车车顶技术领域，具体为一种轻量化轿车车顶。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，汽车安全受到了极大的重视，对于汽车车顶的设计优化，提高车顶的抗压强度，最大程度上减轻发生事故时车顶变形挤压对乘客造成的危害，是从汽车的被动安全性出发的，因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻量化轿车车顶，在内部开设有U形腔道及横向腔道，多大降低了车顶的重量，使车顶轻量化；车顶板1的厚度为3mm，车顶板1的密度为1.56g/cm3，满足轻量化的条件还保证了车顶的强度，从而大大提高了安全性；在U形腔道及横向腔道内设置支撑块，以提高U形腔道及横向腔道处的支撑强度，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轻量化轿车车顶，包括车顶板，所述车顶板内部开设有空腔，所述空腔包括U形腔道及横向腔道，所述U形腔道两端分别与车顶板一端的两侧相连，所述横向腔道横跨并穿过U形腔道的两侧，所述横向腔道与U形腔道的连接处设置有支撑块，所述车板顶位于U形腔道和横向腔道之间的位置开设有天窗孔，所述车顶板位于天窗孔处设置有凹台。

优选的，所述车顶板的厚度为3mm。

优选的，所述车顶板的密度为1.56g/cm3。

优选的，所述车顶板包括平板、前弧板及翼板，所述平板两侧分别设置有翼板，所述平板两侧与翼板之间通过弧面过度，所述平板及翼板的一端均与前弧板相连。

优选的，所述U形腔道和横向腔道的宽度和高度均一致，所述U形腔道的两侧分别与横向腔道相互连通。

优选的，所述支撑块包括支撑块主体、上端板及下端板，所述支撑块主体顶端设置有上端板，所述支撑块底端设置有下端板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)结构简单，在内部开设有U形腔道及横向腔道，多大降低了车顶的重量，使车顶轻量化。

(2)车顶板1的厚度为3mm，车顶板1的密度为1.56g/cm3，满足轻量化的条件还保证了车顶的强度，从而大大提高了安全性。

(3)在U形腔道及横向腔道内设置支撑块，以提高U形腔道及横向腔道处的支撑强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为车顶板结构示意图。

图3为支撑块结构示意图。

图中：车顶板 1、U形腔道 2、横向腔道 3、支撑块 4、天窗孔 5、凹台 6、平板 11、前弧板 12、翼板 13、支撑块主体 41、上端板 42、下端板 43。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种轻量化轿车车顶，包括车顶板1，车顶板1内部开设有空腔，车顶板1的厚度为3mm，车顶板1的密度为1.56g/cm3，空腔包括U形腔道2及横向腔道3，U形腔道2两端分别与车顶板1一端的两侧相连，横向腔道3横跨并穿过U形腔道2的两侧，U形腔道2和横向腔道3的宽度和高度均一致，U形腔道2的两侧分别与横向腔道3相互连通，横向腔道3与U形腔道2的连接处设置有支撑块4，车板顶位于U形腔道2和横向腔道3之间的位置开设有天窗孔5，车顶板1位于天窗孔5处设置有凹台6。

如图2所示，车顶板1包括平板11、前弧板12及翼板13，平板11两侧分别设置有翼板13，平板11两侧与翼板13之间通过弧面过度，平板11及翼板13的一端均与前弧板12相连。

如图3所示，支撑块4包括支撑块主体41、上端板42及下端板43，支撑块主体41顶端设置有上端板42，支撑块4底端设置有下端板43。

车顶强度的相关参数：

1)厚度及密度

汽车的安全性尤其是钢板的厚度问题一直是人们热门讨论的话题，目前普遍的一个观点认为，美系，德系车钢板较厚，而日系车钢板相对较薄。至于钢板的厚度到底有多厚或有多薄，大部分消费者并没有可靠的依据，往往凭自己的主观感受来判断。

尽管车身的整体刚性受车身结构设计以及所用材料的影响较大，但钢板的厚度也是一个非常重要的参考因素，一般来说，在同样材质的钢板下，钢板厚度越厚，对冲击力的抵抗就越强，而在材料方面，虽然轻量化技术可以提高车身刚度，但成本的压力及材料的生命周期使得企业大规模应用成为难点，因此通过钢板的厚度来判断车身的安全系数仍是行之有效的方法。

在本次实验中模拟2种厚度3mm及3.5mm及两种密度1.56g/cm3及1.88g/cm3作为对照，从而找出最适的车顶材料。

2)弹性模量

在材料的弹性变形阶段，其应力和应变成证比例关系，其比例系数称为弹性模量，通常弹性模量来表示材料抵抗变形的能力。弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量值越大说明材料应力越大，刚醒越强，越不容易变形。弹性模量值越小说明材料应力越小，刚性越弱，越容易发生变形。

3)冲击强度

冲击强度是衡量材料韧性的一种指标，通常定义为试样在冲击载荷的作用下折断或折裂时，单位截面积所吸收的能量，冲击强度越大，所能承受的冲击载荷越大。

实施例一：

厚度为3.5mm的车顶材料A，经过在META云图中查看得出该材料车顶在受到模拟人双脚站立车顶力F＝120kn时，站立时间30S发生位移量40mm,在车顶应力最集中出取得其最大参数值为即为车顶所受到的最大应力为37.6MPa,达到所规定的参考标准，满足汽车设计的要求。

实施例二：

厚度为3.0mm，密度为1.88g/cm3的车顶材料B，经过在META中查看得出该车顶发生位移的最大值为38.7mm，且最大应力参数64.8MPa,超过标准的参考数值52MPa,如果将该材料件B作为汽车车顶时，极易在再受到压力时发生形变，所以材料B不满足设计要求，应更换改材料。

实施例三：

厚度为3mm，密度为1.56g/cm3的车顶材料件C，经过在MERA中查看得出该塑料件发生的最大位移值为19.1mm,在车顶受力最集中的部分取得最大应力值为50.4,未超过参考标准52MPa,满足汽车设计要求。

实施例四：

厚度为3.5mm,密度为1.88g/cm3的塑料件D，经过在META中查看到其位移的数值为33.7，所受到的应力值为63.8MPa,超过参考标准值52MPa,极易发生形变，不满足设计要求。

由以上四种塑料件的有限元分析结果可以看出，塑料件A与塑料件C均满足设计要求，从位移的大小及汽车设计的轻量化要求可以看出，塑料件C相比塑料件A发生的位移量更小，也就是塑料件C的抗压性比塑料件A要好，同时塑料件C的各种参数均优于塑料件A，更加满足汽车设计轻量化要求，所以选择件C作为汽车车顶的材料。

本发明的轿车车顶结构简单，在内部开设有U形腔道及横向腔道，多大降低了车顶的重量，使车顶轻量化；车顶板1的厚度为3mm，车顶板1的密度为1.56g/cm3，满足轻量化的条件还保证了车顶的强度，从而大大提高了安全性；在U形腔道及横向腔道内设置支撑块，以提高U形腔道及横向腔道处的支撑强度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。