CN103407494A - 用于车架的纵梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车架的纵梁，该纵梁包括：纵梁本体，纵梁本体为中空管状且包括内板和外板，内板的前段部分上设置有多个内板吸能结构，外板的前段部分上设置有多个外板吸能结构；以及加强板，加强板位于纵梁本体内部且与外板的前段部分固定。本发明的纵梁在车辆发生正碰时，可利用内板吸能结构和外板吸能结构的溃缩变形吸收碰撞能量，在车速较高时，内板吸能结构和外板吸能结构充分吸收能量后，多余的能量则可由加强板吸收，大大改善纵梁前段内板吸能结构和外板吸能结构在充分馈缩变形而能量不能充分吸收的情况，从而使前段变形吸能区吸收最多的碰撞能量，避免驾驶室处纵梁变形且承受过大的碰撞加速度，充分保护乘员安全。

Description

用于车架的纵梁

技术领域

本发明涉及汽车构造技术领域，尤其是涉及一种用于车架的纵梁。

背景技术

传统车架纵梁的结构为中空管状，其包括彼此扣合焊接成一体的内板和外板，在车辆发生正碰时，由于纵梁为中空结构，因此可以很好地吸收碰撞能量。但是，为了保证车架的稳定性和可靠性，纵梁的整体强度与刚度相对较高，从而导致吸能效果有限，特别是在碰撞能量较大时，纵梁前段不能很好地吸收碰撞能量。

目前的解决方案是在纵梁前段部分上开设吸能凹槽，吸能凹槽位于纵梁本体的外侧和/或内侧，具体设置位置为外板的底壁的外壁面以及内板的底壁的外壁面上，这样在车辆发生碰撞后，吸能凹槽可以很好地吸收碰撞能量。

但是，对于这种吸能方式，仍不能很好地满足碰撞吸能要求，例如在车辆的速度很高而发生正碰后，吸能凹槽吸收完部分碰撞能量后仍有一些甚至大部分碰撞能量向后方传递，导致驾驶室对应的纵梁部分严重变形，从而威胁驾驶室内的驾驶员及乘员的人身安全。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于车架的纵梁，该纵梁设置有加强板用于合理地加强外板的强度，从而可以更好地吸收碰撞能量。

根据本发明的用于车架的纵梁，包括：纵梁本体，所述纵梁本体为中空管状且包括内板和外板，所述内板的前段部分上设置有多个内板吸能结构，所述外板的前段部分上设置有多个外板吸能结构；以及加强板，所述加强板位于所述纵梁本体内部且与所述外板的前段部分固定。

根据本发明实施例的用于车架的纵梁在车辆发生正碰时，可利用内板吸能结构和外板吸能结构的溃缩变形吸收碰撞能量，在车速较高时，内板吸能结构和外板吸能结构充分吸收能量后，多余的能量则可由加强板吸收，大大改善纵梁前段内板吸能结构和外板吸能结构在充分馈缩变形而能量不能充分吸收的情况，从而使前段变形吸能区吸收最多的碰撞能量，避免驾驶室处纵梁变形且承受过大的碰撞加速度，充分保护乘员安全。

另外，根据本发明实施例的用于车架的纵梁，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述多个内板吸能结构与所述多个外板吸能结构在所述车架的横向上分别一一对应，且所述多个内板吸能结构的深度和宽度从前向后依次递增，所述多个外板吸能结构的深度和宽度从前向后依次递增。

这样多个内板吸能结构和多个外板吸能结构逐个溃缩变形，从而形成多级吸能形式，碰撞能量逐级在每个内板吸能结构和外板吸能结构处被吸收。而且多个内板吸能结构和多个外板吸能结构的深度和宽度按照从前向后的方向逐渐递增，从而可以更好地吸收碰撞能量，最大限度地降低向后方传递的能量，更好地保护驾驶室的安全。

根据本发明的一些实施例，所述多个内板吸能结构中位于最后端的一个形成在所述内板的上棱边上，其余的内板吸能结构分别形成在所述内板上棱边和下棱边上；所述多个外板吸能结构中位于最后端的一个形成在所述外板的上棱边上，其余的外板吸能结构分别形成在所述外板的上棱边和下棱边上。

根据本发明的一些实施例，所述内板、所述外板和所述加强板的横截面均为U形，所述外板与所述内板的开口朝向彼此，所述外板与所述加强板的开口朝向相同。

根据本发明的一些实施例，所述加强板的与所述加强板的开口相对的底壁包括从前向后依次相连的前段、中段和后段，所述前段和所述后段分别与、所述外板的与所述外板的开口相对的底壁焊接成一体，所述中段与所述外板的所述底壁平行且间隔第一预定距离。

由此，加强板的底壁的前段和后段与外板的底壁焊接固定，中段与外板的底壁间隔开，从而使得加强板对外板前段部分的加强程度适宜，避免过度加强外板前段部分，进而保证内板与外板本身所具有的吸能作用，并且中段与外板的底壁间隔开，使得加强板在纵向上大致为拱形结构，从而可在碰撞过程中引导加强板本身的变形方向，使其朝向纵梁本体内部空间充足的方向变形，避免影响甚至压缩纵梁内板和纵梁外板的变形空间。

根据本发明的一些实施例，所述第一预定距离为7mm-11mm。

根据本发明的一些实施例，所述中段上形成有诱导变形结构。由此，在车辆高速碰撞时，诱导变形结构可以更好地引导加强板朝向纵梁本体内部空间充足的方向变形，避免影响纵梁内板和纵梁外板的变形空间。

根据本发明的一些实施例，所述中段与所述后段的交界处形成有加强板吸能结构，所述加强板吸能结构与位于最后端的外板吸能结构对应。

根据本发明的一些实施例，所述外板吸能结构为三组，位于最前端的一组包括两个外板吸能结构且分别形成在所述外板的上棱边和下棱边，位于中间的一组包括两个外板吸能结构且分别形成在所述外板的上棱边和下棱边，位于最后端的一组包括一个外板吸能结构且形成在所述外板的上棱边上；所述加强板的前端面在位于中间的一组外板吸能结构的前方的第二预定距离处，所述加强板的后端面在位于最后端的一组外板吸能结构的后方的第三预定距离处。

根据本发明的一些实施例，所述第二预定距离为50mm-70mm，所述第三预定距离为14mm-22mm。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的纵梁的局部侧视图；

图2是根据本发明一个实施例的纵梁的局部俯视图；

图3是根据板发明一个实施例的纵梁外板以及加强板的示意图；

图4是根据板发明一个实施例的纵梁外板以及加强板的俯视示意图；

图5是根据本发明一个实施例的纵梁外板以及加强板的水平截面的示意图，其中仅示出外板的底壁以及加强板的底壁；

图6是加强板的横截面示意图。

附图标记：

纵梁本体1；

外板11，外板吸能结构（外板吸能凹槽）111，外板的底壁112；

内板12，内板吸能结构（内板吸能凹槽）121；

加强板3，加强板的顶部侧壁31，加强板的底部侧壁32，加强板的底壁33，前段331，中段332，后段333，诱导变形结构34，加强板吸能结构（加强板吸能凹槽）35；

第一预定距离h1，第二预定距离h2，第三预定距离h3。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的用于车架的纵梁，其中图1和图2中示出的纵梁为车辆前进方向左侧的纵梁。

根据本发明一个实施例的用于车架的纵梁可以包括纵梁本体1和加强板3。

如图2所示，纵梁本体1可以包括内板12和外板11，内板12和外板11的横截面均可为U形。换言之，内板12和外板11中的每一个均包括底壁、顶部侧壁和底部侧壁，顶部侧壁设在底壁的顶沿，底部侧壁设在底壁的底沿。内板12和外板11可以是一体成型件，当然也可以是分段式结构。但是，应当理解，本发明包括但不限于此。另外，需要说明的是，内板12和外板11的横截面均可为U形中的“U形”应当作广义理解，例如可以理解为与U形大致相同的形状。

外板11位于外侧，内板12位于内侧，外板11开口与内板12的开口朝向彼此以扣合在一起，并通过焊接的方式固定成一体结构从而构成中空管状的纵梁本体1，由此不仅可以节约材料用量，使纵梁本体1更加轻量化，同时在车辆发生正碰（包括偏置正碰）时，中空结构的纵梁本体1还能在一定程度上吸收碰撞能量。根据本发明的一个示例，以在车辆前进方向位于左侧的纵梁本体1为例，其外板11的开口朝向右侧（朝向车内侧），内板的开口朝向左侧（朝向车外侧）。

内板12具有前段部分，也就是说，内板12具有前端和后端，内板12的从前端朝向后端延伸预定长度的部分即为所述内板12的前段部分。该内板12的前段部分上设置有多个内板吸能结构121，内板吸能结构121在车辆发生正碰时可发生溃缩变形，从而吸收碰撞能量。根据本发明的一些实施例，内板吸能结构121为内板吸能凹槽，内板吸能凹槽可通过冲压形成。

同样，外板11具有前段部分，也就是说，外板11具有前端和后端，外板11的从前端朝向后端延伸预定长度的部分即为所述外板11的前段部分。该外板11的前段部分上设置有多个外板吸能结构111，外板吸能结构111在车辆发生正碰时可发生溃缩变形，从而吸收碰撞能量。根据本发明的一些实施例，外板吸能结构111为外板吸能凹槽，外板吸能凹槽可通过冲压形成。

如图3和图4所示，加强板3位于纵梁本体1内部，加强板3与外板11的前段部分固定，从而在一定程度上加强外板11的强度。由此，在车辆发生正碰时，具体地，若车辆车速较低时，内板吸能结构121和外板吸能结构111可溃缩变形从而吸收碰撞能量，衰减向后方驾驶室对应的纵梁部分传递的碰撞能量，此时由于车速较低且碰撞能量较少，内板吸能结构121和外板吸能结构111可吸收绝大部分碰撞能量。

而在车辆车速较高时，虽然内板吸能结构121和外板吸能结构111可溃缩变形以吸收部分碰撞能量，但是由于车速较高碰撞能量很大，内板吸能结构121和外板吸能结构111不能完全或者大部分吸收碰撞能量，此时剩余的碰撞能量可由加强板3吸收，从而在车辆发生高速碰撞时可对车辆前部的能量进行最大程度地吸收，进而最大限度地衰减向后方传递的能量，保护乘员的安全。

根据本发明实施例的用于车架的纵梁在车辆发生正碰时，可利用内板吸能结构121和外板吸能结构111的溃缩变形吸收碰撞能量，在车速较高时，内板吸能结构121和外板吸能结构111充分吸收能量后，多余的能量则可由加强板3吸收，大大改善纵梁前段内板吸能结构121和外板吸能结构111在充分馈缩变形而能量不能充分吸收的情况，从而使前段变形吸能区吸收最多的碰撞能量，避免驾驶室处纵梁变形且承受过大的碰撞加速度，充分保护乘员安全。

根据本发明的一些实施例，参照图1和图2所示，多个内板吸能结构121与多个外板吸能结构111在车架的横向上分别一一对应，这里，车架的横向为车辆的宽度方向即左右方向。但是，应当理解的是，多个内板吸能结构121与多个外板吸能结构111在车架的纵向上即前后方向上也可以是交错分布的。

为了更好地吸能，多个内板吸能结构121的深度和宽度按照从前向后的方向依次递增，这样多个内板吸能结构121逐个溃缩变形，从而形成多级吸能形式，碰撞能量逐级在每个内板吸能结构121处被吸收。而且多个内板吸能结构121的深度和宽度按照从前向后的方向逐渐递增，从而可以更好地吸收碰撞能量，最大限度地降低向后方传递的能量，更好地保护驾驶室的安全。

同样，多个外板吸能结构111的深度和宽度按照从前向后的方向依次递增，这样多个外板吸能结构111逐个溃缩变形，从而形成多级吸能形式，碰撞能量逐级在每个外板吸能结构111处被吸收。而且多个外板吸能结构111的深度和宽度按照从前向后的方向逐渐递增，从而可以更好地吸收碰撞能量，最大限度地降低向后方传递的能量，更好地保护驾驶室的安全。

如图1和图2所示，多个内板吸能结构121中位于最后端的一个形成在内板12的上棱边上，其余的内板吸能结构121分别形成在内板12的上棱边和下棱边上且优选上下对应。这样，多个内板吸能结构121可以更好地溃缩吸能。其中，需要说明的是，内板12的上棱边为内板12的顶部侧壁与底壁相交的棱，内板12的下棱边为内板12的底部侧壁和底壁相交的棱。

同样，多个外板吸能结构111中位于最后端的一个形成在外板11的上棱边上，其余的外板吸能结构111分别形成在外板11的上棱边和下棱边上且优选上下对应。这样，多个外板吸能结构111可以更好地溃缩吸能。其中，需要说明的是，外板11的上棱边为外板11的顶部侧壁与底壁相交的棱，外板11的下棱边为外板11的底部侧壁和底壁相交的棱。

在本发明的一些实施例中，内板12、外板11和加强板3的横截面均为U形，以在车辆前进方向位于左侧的纵梁为例，其外板11的开口朝向右侧，内板12的开口朝向左侧且与外板11的开口相对，外板11和内板12焊接成一体从而构成纵梁整体结构。此外，加强板3的开口与外板11的开口朝向相同，例如均朝向右侧。

进一步，在该实施例中，如图4-图6所示，加强板3的与加强板3的开口相对的底壁33包括从前向后依次相连的前段331、中段332和后段333，前段331和后段333分别与外板11的底壁112焊接成一体。这里，外板11的底壁112指的是与外板11的开口相对的壁。中段332与外板11的底壁112平行且间隔第一预定距离，即图4中的h1。这里，需要说明的是，中段332与外板11的底壁112平行应当作广义理解，例如中段332与外板11的底壁112可以是平行的，当然也可以成很小的夹角，该角度范围可以在10°以内，也就是说，这里的平行可以理解为大致平行。

优选地，第一预定距离h1为7mm-11mm之间。换言之，加强板3的底壁33的中段332与外板11的底壁112之间间隔7mm-11mm。更优选地，该第一预定距离h1为9mm。

参照图4所示，中段332在纵梁的纵向上的长度大于前段331在所述纵向上的长度，同时中段332在所述纵向上的长度也大于后段333在所述纵向上的长度。

由此，加强板3的底壁33的前段331和后段333与外板11的底壁112焊接固定，中段332与外板11的底壁112间隔开，从而使得加强板3对外板11前段部分的加强程度适宜，避免过度加强外板11前段部分，进而保证内板12与外板11本身所具有的吸能作用，并且中段332与外板11的底壁112间隔开，使得加强板3在纵向上大致为拱形结构，从而可在碰撞过程中引导加强板3本身的变形方向，使其朝向纵梁本体1内部空间充足的方向变形，避免影响甚至压缩纵梁内板12和纵梁外板11的变形空间。

其中，加强板3的顶部侧壁31与外板11的顶部侧壁可以焊接成一体，加强板3的底部侧壁32与外板11的底部侧壁也可焊接成一体，这样加强板3除去其底壁33的中段332与外板11的底壁112间隔开之外，其余部分均与外板11焊接。但是，应当理解，本发明包括但不限于此。

在车辆发生高速碰撞时，为了更好地诱导中段332变形，根据本发明的一个优选实施例，中段332上形成有诱导变形结构34，如图3所示。由此，在车辆高速碰撞时，诱导变形结构34可以更好地引导加强板3朝向纵梁本体1内部空间充足的方向变形，避免影响纵梁内板12和纵梁外板11的变形空间。

诱导变形结构34可以是诱导变形通孔，诱导变形通孔在中段332的厚度方向上贯通中段332，诱导变形通孔可为椭圆形通孔，该椭圆形通孔的纵向与纵梁的长度方向优选平行。由此，可以更好地诱导加强板3变形。但是，本发明并不限于此，诱导变形通孔还可以是圆形通孔、矩形通孔、正方形通孔或其它多边形通孔。

优选地，诱导变形结构34为多个且在纵梁的纵向上彼此间隔开。其中位于最前面的诱导变形结构34与位于中间的内板吸能结构121以及外板吸能结构111对应。

参照图3和图4所示，中段332与后段333的交界处形成有加强板吸能结构35，加强板吸能结构35与位于最后端的外板吸能结构111对应。换言之，由于最后端的外板吸能结构111为一个且位于上棱边上，因此该加强板吸能结构35优选位于交界处的上棱边上，这样设置的目的在于不对纵梁内板12和纵梁外板11过度加强，适当引导加强板3变形。根据本发明的一些实施例，加强板吸能结构35为加强板吸能凹槽，该加强板吸能凹槽可通过冲压方式形成。

参照图1、图2和图4所示，在本发明的一个示例中，外板吸能结构111为三组，位于最前端的一组包括两个外板吸能结构111且优选上下对应地形成在外板11的上棱边和下棱边上，位于中间的一组包括两个外板吸能结构111且优选上下对应地形成在外板11的上棱边和下棱边上，位于最后端的一组包括一个外板吸能结构111且只形成在外板11的上棱边上。可以理解，内板12的多个内板吸能结构121也可采用上述设置形式。

该三组外板吸能结构111中，位于最后端的一个外板吸能结构111的宽度可以是最大的且深度可以是最深的。

如图4所示，加强板3的前端面在位于中间的一组外板吸能结构111的前方的第二预定距离处，换言之，加强板3的前端面位于中间一组外板吸能结构111的前方且间隔第二预定距离h2。加强板3的后端面在位于最后端的一组外板吸能结构111的后方的第三预定距离处，换言之，加强板3的后端面位于最后端的外板吸能结构111的后方且间隔第三预定距离h3。

由此，使得加强板3对外板11的前段部分具有足够的加强长度，以便加强板3更好地吸收碰撞能量。

优选地，第二预定距离h2为50mm-70mm。第三预定距离h3为14mm-22mm。这样，加强板3配合外板吸能结构111可以更好地吸收碰撞能量，同时也方便前段331、后段333与外板11的底壁112贴合焊接。更优选地，第二预定距离h2为60mm，第三预定距离h3为18mm。

整体而言，根据本发明一个优选实施例的纵梁在车辆发生正碰后，可先由内板12、外板11以及内板吸能结构121和外板吸能结构111吸能，在碰撞能量较大时，多余的能量可由加强板3吸收，保证碰撞能量最大程度地为纵梁前段部分吸收，保护后方的驾驶室变形最小或不变形，大大降低驾驶室所受冲击加速度，充分保护乘员人身安全。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于车架的纵梁，其特征在于，包括：

纵梁本体，所述纵梁本体为中空管状且包括内板和外板，所述内板的前段部分上设置有多个内板吸能结构，所述外板的前段部分上设置有多个外板吸能结构；以及

加强板，所述加强板位于所述纵梁本体内部且与所述外板的前段部分固定。

2.根据权利要求1所述的用于车架的纵梁，其特征在于，所述多个内板吸能结构与所述多个外板吸能结构在所述车架的横向上分别一一对应，且所述多个内板吸能结构的深度和宽度从前向后依次递增，所述多个外板吸能结构的深度和宽度从前向后依次递增。

3.根据权利要求1所述的用于车架的纵梁，其特征在于，

所述多个内板吸能结构中位于最后端的一个形成在所述内板的上棱边上，其余的内板吸能结构分别形成在所述内板上棱边和下棱边上；

所述多个外板吸能结构中位于最后端的一个形成在所述外板的上棱边上，其余的外板吸能结构分别形成在所述外板的上棱边和下棱边上。

4.根据权利要求1所述的用于车架的纵梁，其特征在于，所述内板、所述外板和所述加强板的横截面均为U形，所述外板与所述内板的开口朝向彼此，所述外板与所述加强板的开口朝向相同。

5.根据权利要求4所述的用于车架的纵梁，其特征在于，所述加强板的与所述加强板的开口相对的底壁包括从前向后依次相连的前段、中段和后段，所述前段和所述后段分别与、所述外板的与所述外板的开口相对的底壁焊接成一体，所述中段与所述外板的所述底壁平行且间隔第一预定距离。

6.根据权利要求5所述的用于车架的纵梁，其特征在于，所述第一预定距离为7mm-11mm。

7.根据权利要求5所述的用于车架的纵梁，其特征在于，所述中段上形成有诱导变形结构。

8.根据权利要求5所述的用于车架的纵梁，其特征在于，所述中段与所述后段的交界处形成有加强板吸能结构，所述加强板吸能结构与位于最后端的外板吸能结构对应。

9.根据权利要求5所述的用于车架的纵梁，其特征在于，

所述外板吸能结构为三组，位于最前端的一组包括两个外板吸能结构且分别形成在所述外板的上棱边和下棱边，位于中间的一组包括两个外板吸能结构且分别形成在所述外板的上棱边和下棱边，位于最后端的一组包括一个外板吸能结构且形成在所述外板的上棱边上；

所述加强板的前端面在位于中间的一组外板吸能结构的前方的第二预定距离处，所述加强板的后端面在位于最后端的一组外板吸能结构的后方的第三预定距离处。

10.根据权利要求9所述的用于车架的纵梁，其特征在于，所述第二预定距离为50mm-70mm，所述第三预定距离为14mm-22mm。

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