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CN106882272A - 前机舱框架总成 - Google Patents

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CN106882272A CN201510946358.8A CN201510946358A CN106882272A CN 106882272 A CN106882272 A CN 106882272A CN 201510946358 A CN201510946358 A CN 201510946358A CN 106882272 A CN106882272 A CN 106882272A
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耿富荣
陈东
吴纯福
戴太亮
杨金秀
江想莲
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Abstract

一种前机舱框架总成，包括前防撞梁、前纵梁、上边梁、前塔座、前围板加强横梁、前围板外加强板、风窗横梁与A柱，前纵梁前段的前端与上边梁的前端横向连接，前纵梁前段的根部与前围板加强横梁连接，上边梁的根部与A柱连接，前围板外加强板连接前纵梁前段的根部与A柱。本发明中，多根结构梁组成闭合环式的前机舱框架，在车身正面碰撞时可通过前纵梁与上边梁两条路径进行碰撞能量传递，并通过多根纵梁和横梁吸收和传递碰撞能量，可充分吸收正面碰撞产生的能量且分散路径合理，降低了乘员舱的变形量，减小了对乘员舱乘客造成的伤害，提高了整车碰撞安全性。

Description

前机舱框架总成
技术领域
本发明涉及轿车车身结构的技术领域，特别是关于一种前机舱框架总成。
背景技术
前机舱作为车身承受正面碰撞时的主要结构，必须具有通过合理变形来充分吸收碰撞能量和有效分散、传递碰撞力的功能，从而达到保护乘员舱的目的。此外，前机舱还须具有足够的弯扭刚度、良好的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能。
目前，常见的前机舱框架结构由前防撞梁，左、右前纵梁，前围加强结构及A柱等构成，这种结构存在传递路径单一、不够充分、连续的问题，且各纵向梁结构之间缺少合理的横向连接结构。当车身发生正面碰撞时，前机舱将无法有效吸收和分散碰撞能量，造成前围板侵入量及地板、中通道变形量过大等问题，从而给乘员舱的乘客造成较大伤害，影响整车碰撞安全性。另一方面，由于这种结构缺乏合理的连贯结构，造成车身的弯扭刚度不够好，不利于整车NVH性能提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种前机舱框架总成，可充分吸收正面碰撞产生的能量且分散路径合理，有效改善整车弯扭转刚度，提高整车碰撞安全性，提升NVH性能。
本发明的前机舱框架总成，包括前纵梁前段、上边梁、前围板加强横梁、前围板外加强板与A柱，该前纵梁前段的前端与该上边梁的前端横向连接，该前纵梁前段的根部与该前围板加强横梁连接，该上边梁的根部与该A柱连接，该前围板外加强板连接该前纵梁前段的根部与A柱。
进一步地，该前机舱框架总成还包括位于该前纵梁前段前方的吸能盒及位于该吸能盒前方的防撞梁，该防撞梁、该吸能盒、该前纵梁和该前围板加强横梁连成一“口”字型的框架。
进一步地，该上边梁在车身的宽度方向上位于该前纵梁前段的外侧，该上边梁的最前端延伸超出该吸能盒的尾部。
进一步地，该上边梁包括第一部分、第二部分与第三部分，该第一部分与该前纵梁前段相连，该第三部分与该A柱相连，该第二部分弧线连接该第一部分与该第三部分，该第一部分的高度低于该第三部分的高度。
进一步地，该第二部分的前端通过前大灯横梁、前端模块安装立柱与该前纵梁前段的前端连接，该第一部分的前端通过前纵梁连接支架与该前纵梁前段的前端连接，该第一部分的前端的高度在车身的高度方向上高于该前纵梁前段的高度。
进一步地，该前机舱框架总成还包括流水槽与位于前纵梁前段、上边梁之间的前塔座，该前塔座的上部与该流水槽的两端相连，该前纵梁连接支架、该前塔座、该前纵梁前段与该上边梁之间连接形成“口”字型的框架。
进一步地，该第一部分的最前端设有封板，该第二部分的中部下方设有溃缩筋。
进一步地，该第三部分的横截面由连接该第二部分的一端向连接该A柱的一端逐渐增大，该第三部分与该A柱之间形成连贯结构。
进一步地，该第一部分、该第二部分、该第三部分的屈服强度依次增大。
进一步地，该前机舱框架总成还包括前纵梁后段、外连接支架、内连接支架与中通道侧纵梁，该前纵梁后段与该前纵梁前段的根部连接，该外连接支架连接该前纵梁后段与该A柱，该内连接支架连接该前纵梁后段与该中通道侧纵梁。
进一步地，该前机舱框架总成还包括中通道与位于该前围板加强横梁上方的风窗横梁，该风窗横梁、A柱、该前围板加强横梁及该前围板外加强板连接形成“口”字型的框架，该前围板加强横梁的中部与该中通道、该中通道侧纵梁相连形成连贯结构。
本发明的实施例中，上边梁的前端通过前纵梁连接支架与前纵梁前段的前端连接，前纵梁前段的根部与前围板加强横梁连接，上边梁的根部与A柱连接，从而形成两条纵向能量传递路径；且两条纵向传递路径结构中设计有多根横向分布的连贯搭接结构梁，从而形成闭合的环式前机舱框架。如此，在车身正面碰撞时可通过上边梁与前纵梁两条路径进行碰撞能量传递，并通过多根纵梁和横梁来吸收和传递碰撞能量，可充分吸收正面碰撞产生的能量且分散路径合理，降低乘员舱的变形量，减小对乘员舱乘客造成的伤害，提高整车碰撞安全性。同时，该闭合环式前机舱框架设计有多个纵横分布的连贯搭接结构梁，有效提高了整车弯扭转刚度，提升了NVH性能。
附图说明
图1为本发明实施例中前机舱框架总成的立体示意图。
图2为图1中前机舱框架总成的仰视示意图。
图3为图1中前机舱框架总成的俯视示意图。
图4为图1中前机舱框架总成的侧视示意图。
图5为图1中前机舱框架总成的部分结构的立体示意图。
图6为图1中前机舱框架总成在应对正面碰撞时从仰视方向看的传力路径示意图。
图7为图1中前机舱框架总成在应对正面碰撞时从侧视方向看的传力路径示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1至图4，本发明实施例的前机舱框架总成包括防撞梁10、吸能盒20、前纵梁前段30、上边梁40、前纵梁连接支架50、前大灯横梁60、前端模块安装立柱70、前围板加强横梁80、前围板外加强板90、前塔座100、A柱110、前纵梁后段120、外连接支架130、内连接支架140、风窗横梁150、流水槽160以及中通道170、中通道侧纵梁180。
请参图1与图2，防撞梁10位于吸能盒20的前方，吸能盒20位于前纵梁前段30的前方，吸能盒20设置在防撞梁10的两端，吸能盒20与前纵梁前段30的前端螺接。前纵梁前段30沿车身的长度方向(纵向)延伸，前围板加强横梁80沿车身的宽度方向(横向)设置，前围板加强横梁80的两端分别与前纵梁前段30的根部连接，防撞梁10、吸能盒20、前纵梁前段30和前围板加强横梁80连成一“口”字型的封闭式框架，这种稳定结构能起到提高前机舱碰撞性能和弯扭刚度，改善NVH性能的作用。
请参图1至图3，上边梁40在车身的宽度方向上位于前纵梁前段30的外侧，上边梁40的前端通过前纵梁连接支架50与前纵梁前段30的前端连接，上边梁40的根部与A柱110连接。本发明的实施例中，前纵梁前段30的前端通过前纵梁连接支架50与上边梁40的前端连接，前纵梁前段30的根部与前围板加强横梁80连接，上边梁40的根部与A柱110连接，从而在车身的长度方向上提供了两条传力路径，即，碰撞力可分别沿前纵梁前段30与上边梁40进行传递，可有效吸收和分散碰撞能量。
具体地，请结合图4，上边梁40包括第一部分41、第二部分42与第三部分43，第一部分41与前纵梁前段30的前端相连，第三部分43与A柱110的上部相连，第一部分41的高度低于第三部分43的高度，这是因为避让前大灯等布置空间需要，第一部分41和第三部分43高度差越小，保证能量沿着上边梁40进行直线传递，对于上边梁40的碰撞性能效果越好。第二部分42弧线连接第一部分41与第三部分43，第二部分42的弧形结构可避让轮胎包络，同时起到延长吸能、传力路径的作用，使上边梁40更充分地吸收、传递碰撞能量。此外，上边梁40三部分的材料也可设置不同，第一部分41与第二部分42为屈服强度较低的高强钢，第三部分43为屈服强度较高的高强钢，使第一部分41、第二部分42、第三部分43的屈服强度依次增大，从而使上边梁40的整体结构前软后硬，前弱后强，以便于上边梁40前部发生充分的折溃吸能，上边梁40的后部能有效分散传递剩余的碰撞能量。
进一步地，第一部分41的前端的高度在车身的高度方向上高于前纵梁前段30的前端的高度，并且，第一部分41的最前端，也即，上边梁40的最前端延伸超出吸能盒20的尾部(即位于吸能盒20尾部略靠前的位置)。如此，由于上边梁40的最前端延伸超出吸能盒20的尾部，当防撞梁10、吸能盒20发生充分折溃吸能后，碰撞物在接触前纵梁前段30的前端的同时可接触上边梁40，从而达到上边梁40及时有效分散和传递碰撞能量的目的，而第一部分41的前端的高度在车身的高度方向上高于前纵梁前段30前端的高度，使碰撞能量能有效传递至前纵梁30与上边梁40的前部，同时还减小了上边梁40两端的高度差，达到最佳的吸能、传力作用。此外，第一部分41的最前端还设有封板411，可避免碰撞物插入上边梁40的腔体内而减弱上边梁40前端的吸能、传力效果。
进一步地，在本实施例中，第二部分42的中部下方设有溃缩筋421，便于上边梁40的第一部分41与第二部分42发挥充分折溃、吸能作用，减小上边梁40后部(即第三部分43)对A柱110的冲击。同时，第三部分43的横截面由连接第二部分42的一端向连接A柱110的一端逐渐增大，第三部分43与A柱110之间形成空腔结构，可将碰撞能量更加分散至A柱110的上端、下端，进而向侧围上部、下部传递。此外，在本实施例中，上边梁40在车身宽度方向上的宽度与A柱110在车身宽度方向上的宽度大体一致，可避免上边梁40与A柱110之间存在弯折结构，从而保证碰撞能量的直向传递。
进一步地，请结合图5，在本实施例中，第一部分41的前端通过前纵梁连接支架50与前纵梁前段30的前端横向连接，第二部分42的前端通过车身的前大灯横梁60、前端模块安装立柱70与前纵梁前段30的前端连接，第二部分42的中后端通过前塔座100与前纵梁前段30的中部连接，从而形成“口”字型框架，这对25％偏置碰撞性能提升具有明显的提升作用，同时进一步提高了整车的弯扭刚度，改善NVH性能。
接上述，请再参图1与图2，位于前围板骨架上端的风窗横梁150的左右两端与A柱110连接，位于前围板骨架下端的前围板外加强板80与A柱110连接，共同形成了两条横向连贯的封闭加强结构。前围板外加强板90、前围板加强横梁80、前纵梁前段30与A柱110之间在车身的宽度方向形成连贯结构，亦即，风窗横梁150、A柱110、前围板加强横梁80及前围板外加强板90连接形成“口”字型的框架，能进一步提高整车在外部载荷作用下抵抗弯曲和扭转变形的能力，从而提高整车的弯扭刚度，同时也起到改善整车弯扭模态的作用，提升NVH性能。
前纵梁后段120与前纵梁前段30的根部连接，并沿车身的长度方向延伸，外连接支架130连接前纵梁后段120与A柱110，内连接支架140连接前纵梁后段120与中通道侧纵梁180。在本实施例中，外连接支架130与内连接支架140设置在前纵梁后段120长度方向上靠近前纵梁前段30根部的同一位置的两侧，如此，前纵梁后段120、外连接支架130、内连接支架140在车身的宽度方向形成连贯搭接结构，同样可能提高整车在外部载荷作用下抵抗弯曲和扭转变形的能力，同时还能将正面碰撞过程中副车架上的能量由前纵梁后段120分散至门槛(图示未)及中通道侧纵梁180处，提高支架上副车架安装点的强度。此外，前围板加强横梁80的中部与中通道170、中通道侧纵梁180相连形成连贯结构，能有效分散碰撞传递过来的能量，也可起到改善中通道170前端的局部模态，进一步提高整车的弯扭刚度。
本发明的前机舱框架总成在应对正面碰撞时的工作原理：
请参图6与图7，当车身发生正面碰撞时，碰撞物首先撞击防撞梁10，防撞梁10将碰撞力传递到吸能盒20及前纵梁前段30的前端，此外，当防撞梁10、吸能盒20发生充分折溃吸能后，碰撞物在接触前纵梁前段30的前端的同时接触上边梁40的前端，且前纵梁前段30与上边梁40之间还可通过前纵梁连接支架50、前大灯横梁60、前端模块安装立柱70分散碰撞力，使得碰撞力可以在车身的纵向通过前纵梁前段30与上边梁40两条传力路径(如图6中箭头所示)传递至前机舱框架总成后部的梁结构，这种传力方式可以使碰撞力通过前机舱的框架结构整体传递，避免单一梁结构因承受过大的碰撞载荷而失稳。同时，本发明中还通过前围板加强横梁80、前围板外加强板90、外连接支架130、内连接支架140等结构实现纵向梁结构之间的横向连接，当碰撞力沿前纵梁前段30、上边梁40向后传递时，碰撞力还可横向分散至前围板加强横梁80、前围板(图未示)、中通道170、中通道侧纵梁180等处(如图6中箭头所示)，使碰撞能量更充分地散至各个区域，有效减小了对乘员舱的侵入量，从而保护乘员的安全。另一方面，上边梁40的第三部分43的截面变化结构可将碰撞能量有效分散至A柱110的上端、下端(如图7中箭头所示)，进而向侧围上部、下部传递，使碰撞力进一步分散，使碰撞能量在两条传力路径上合理分布，能量传递路径更加充分，从而提高了整车的碰撞安全性。
综上，本发明的前机舱框架总成具有以下有益效果：
(1)本发明的前机舱框架总成有两条碰撞能量传递路径，能充分吸收正面碰撞产生的能量且分散路径合理，降低了碰撞过程中对乘员的伤害，从而提高了整车碰撞安全性；
(2)本发明中上边梁的第一部分的前端设有封板，第二部分为斜向上弯曲的弧线结构且设有溃缩筋，第三部分为截面渐增结构，且上边梁的整体结构前软后硬，前弱后强，因而能充分发挥吸收、传递碰撞能量的作用，从而提高了车身前部的碰撞性能，尤其是能有效提升整车的25％偏置碰性能；
(3)本发明的前机舱框架总成设计有多个“口”字形封闭结构，并设有多个纵横分布的连贯搭接结构，能有效提高整车弯扭刚度和模态，改善NVH性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种前机舱框架总成，其特征在于：包括前纵梁前段(30)、上边梁(40)、前围板加强横梁(80)、前围板外加强板(90)与A柱(110)，该前纵梁前段(30)的前端与该上边梁(40)的前端横向连接，该前纵梁前段(30)的根部与该前围板加强横梁(80)连接，该上边梁(40)的根部与该A柱(110)连接，该前围板外加强板(90)连接该前纵梁前段(30)的根部与A柱(110)。
2.如权利要求1所述的前机舱框架总成，其特征在于：该前机舱框架总成还包括位于该前纵梁前段(30)前方的吸能盒(20)及位于该吸能盒(20)前方的防撞梁(10)，该防撞梁(10)、该吸能盒(20)、该前纵梁(30)和该前围板加强横梁(80)连成一“口”字型的框架。
3.如权利要求2所述的前机舱框架总成，其特征在于：该上边梁(40)在车身的宽度方向上位于该前纵梁前段(30)的外侧，该上边梁(40)的最前端延伸超出该吸能盒(20)的尾部。
4.如权利要求1所述的前机舱框架总成，其特征在于：该上边梁(40)包括第一部分(41)、第二部分(42)与第三部分(43)，该第一部分(41)与该前纵梁前段(30)相连，该第三部分(43)与该A柱(110)相连，该第二部分(42)弧线连接该第一部分(41)与该第三部分(43)，该第一部分(41)的高度低于该第三部分(43)的高度。
5.如权利要求4所述的前机舱框架总成，其特征在于：该第二部分(42)的前端通过前大灯横梁(60)、前端模块安装立柱(70)与该前纵梁前段(30)的前端连接，该第一部分(41)的前端通过前纵梁连接支架(50)与该前纵梁前段(30)的前端连接，该第一部分(41)的前端的高度在车身的高度方向上高于该前纵梁前段(30)的高度。
6.如权利要求5所述的前机舱框架总成，其特征在于：该前机舱框架总成还包括流水槽(160)与位于前纵梁前段(30)、上边梁(40)之间的前塔座(100)，该前塔座(100)的上部与该流水槽(160)的两端相连，该前纵梁连接支架(50)、该前塔座(100)、该前纵梁前段(30)与该上边梁(40)之间连接形成“口”字型的框架。
7.如权利要求4所述的前机舱框架总成，其特征在于：该第一部分(41)的最前端设有封板(411)，该第二部分(42)的中部下方设有溃缩筋(421)。
8.如权利要求4所述的前机舱框架总成，其特征在于：该第三部分(43)的横截面由连接该第二部分(42)的一端向连接该A柱(110)的一端逐渐增大，该第三部分(43)与该A柱(110)之间形成连贯结构。
9.如权利要求4所述的前机舱框架总成，其特征在于：该第一部分(41)、该第二部分(42)、该第三部分(43)的屈服强度依次增大。
10.如权利要求1所述的前机舱框架总成，其特征在于：该前机舱框架总成还包括前纵梁后段(120)、外连接支架(130)、内连接支架(140)与中通道侧纵梁(180)，该前纵梁后段(120)与该前纵梁前段(30)的根部连接，该外连接支架(130)连接该前纵梁后段(120)与该A柱(110)，该内连接支架(140)连接该前纵梁后段(120)与该中通道侧纵梁(180)。
11.如权利要求10所述的前机舱框架总成，其特征在于：该前机舱框架总成还包括中通道(170)与位于该前围板加强横梁(80)上方的风窗横梁(150)，该风窗横梁(150)、该A柱(110)、该前围板加强横梁(80)及该前围板外加强板(90)连接形成“口”字型的框架，该前围板加强横梁(80)的中部与该中通道(170)、该中通道侧纵梁(180)相连形成连贯结构。
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