CN111976834A - 车辆及其前纵梁 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种车辆及其前纵梁，前纵梁固定有碰撞阻挡块和加强部，碰撞阻挡块设于前纵梁的外板的外侧，加强部设于前纵梁的内腔，且与碰撞阻挡块的位置对应，加强部连接前纵梁的外板，且至少连接一处外板以外的位置。碰撞阻挡块设置于前纵梁外板的外侧，当车辆发生小偏置碰撞时，虽然前纵梁不能直接撞击到壁障，但会碰撞到碰撞阻挡块，碰撞阻挡块受到壁障撞击，会将碰撞力传递到前纵梁，而在碰撞阻挡块的对应位置还设置有加强部，加强部同时连接外板和外板以外的位置，则会将碰撞力更深度地向内传递，从而有利于将碰撞力传递到前纵梁的整个横截面，最终在前纵梁上形成较大弯矩使其发生折弯变形来吸收小偏置碰撞能量，降低乘员舱的失稳的风险。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种车辆及其前纵梁。
背景技术
汽车碰撞时，除了正面碰撞，还存在小偏置碰撞。
如图1、2所示，图1为汽车01与一般的壁障02小偏置碰撞的示意图，一般的壁障02例如是树木、建筑物等；图2为汽车01与汽车01小偏置碰撞的示意图，即壁障是汽车01。
如图1、2所示，汽车01的左右两侧各设一根前纵梁011，当汽车01发生正面碰撞时，前纵梁011可以溃缩变形吸能。由于汽车01的结构设计，例如不干涉车轮，前纵梁011与汽车01的最外侧具有一定的间距。这样，当发生小偏置碰撞(偏离正面的碰撞)时，则壁障的碰撞力不会传递到前纵梁011，前纵梁011在小偏置碰撞时不能参与碰撞吸能。
2017年，中国保险汽车安全指数测试及评价规程正式发布，其中的正面25％偏置碰撞(即上述的小偏置碰撞)由于碰撞速度高、刚性壁障、重叠率小等原因，使其成为当下最为严苛的汽车碰撞工况。
为应对小偏置碰撞的挑战，目前主要采用下述方式：
1、提升碰撞承载路径(最前方的防撞梁→前纵梁的上纵梁→铰链柱)的吸能量，降低传递到乘员舱的碰撞能量；
2、增加乘员舱结构(铰链柱、前围→门槛、上边梁)的刚度，抵御剩余的碰撞能量，维持较低的车辆结构侵入量水平。
上述的应对策略，虽然可以提高小偏置碰撞时的性能，但导致汽车设计更加复杂，车身结构全新发开周期较长，对周边的布置、造型影响较大，同时带来较多的整车增重。
发明内容
本发明提供一种前纵梁，所述前纵梁固定有碰撞阻挡块和加强部，所述碰撞阻挡块设于所述前纵梁的外板的外侧，所述加强部设于所述前纵梁的内腔，且与所述碰撞阻挡块的位置对应，所述加强部连接所述前纵梁的外板，且至少连接一处所述外板以外的位置。
可选地，所述碰撞阻挡块设有朝向前方的碰撞接触面，所述碰撞接触面自根部向后方倾斜。
可选地，所述碰撞接触面的至少部分为凹凸面。
可选地，所述碰撞阻挡块还设有朝向后方的传力支撑面，所述传力支撑面自根部向前方倾斜。
可选地，所述碰撞阻挡块的所述碰撞接触面向后方倾斜的角度处于0～10°，和/或所述传力支撑面向前方倾斜的角度处于45～60°。
可选地，所述碰撞阻挡块设有减重孔。
可选地，所述前纵梁包括截面呈U形的内板，其U形的开口朝向外侧；所述外板封住所述内板朝向外侧的开口；所述加强部同时连接所述外板以及所述内板。
可选地，所述加强部包括内端板和位于所述内端板两侧的第一侧板、第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板具有外侧边，所述外侧边朝向所述碰撞阻挡块，所述第一侧板的外侧边具有向前延伸的第一侧翻边，所述第二侧板的外侧边具有向后延伸的第二侧翻边；所述第一侧翻边和所述第二侧翻边焊接固定于所述外板的内表面，所述内端板连接所述内板内侧部的内表面。
可选地，所述内端板通过结构胶粘结所述前纵梁的所述内板的内侧。
可选地，所述第一侧板的两端具有向前延伸的第一上翻边、第一下翻边，所述第二侧板的两端具有向后延伸的第二上翻边、第二下翻边；所述第一上翻边和所述第二上翻边，均连接于所述内板顶部的内表面，所述第一下翻边，所述第二下翻边均连接于所述内板底部的内表面。
可选地，所述内端板、所述第一上翻边、所述第二上翻边、所述第一下翻边，以及所述第二下翻边，均通过结构胶粘结所述内板的内表面，或均通过开口塞焊焊接于所述内板的内表面。
可选地，所述加强部为冲压形成的一体式结构。
本发明还提供一种车辆，包括前纵梁，所述前纵梁为上述任一项所述的前纵梁。
该方案中，碰撞阻挡块设置于前纵梁外板的外侧，如此设置，当车辆发生如背景技术中所述的小偏置碰撞时，虽然前纵梁不能直接撞击到壁障，但会碰撞到前纵梁外侧的碰撞阻挡块，碰撞阻挡块受到壁障撞击，会将碰撞力传递到前纵梁，而在碰撞阻挡块的对应位置还设置有加强部，加强部同时连接外板和外板以外的位置，则会将碰撞力更深度地向内传递，从而有利于将碰撞力传递到前纵梁的整个横截面，最终在前纵梁上形成较大弯矩使其发生折弯变形来吸收小偏置碰撞能量，降低乘员舱的失稳的风险。
附图说明
图1为汽车与一般的壁障小偏置碰撞的示意图；
图2为汽车与汽车小偏置碰撞的示意图；
图3为本发明所提供前纵梁一种具体实施例的结构示意图；
图4为图3中前纵梁的碰撞阻挡块的示意图；
图5为图4中碰撞阻挡块的俯视图；
图6为图3中加强部的结构示意图。
图1-2中附图标记说明如下：
01 汽车、011 前纵梁、02 壁障；
图3-6中附图标记说明如下：
100 前纵梁、100a 内板、100b 外板；
10 碰撞阻挡块、101 安装面、102 碰撞接触面、103 传力支撑面、104 螺栓、105减重孔；
20 加强部、201 第一侧板、201a 第一上翻边、201b 第一下翻边、201c 第一侧翻边、202 第二侧板、202a 第二上翻边、202b 第二下翻边、202c 第二侧翻边、202d 加强筋、203 内端板。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图3，图3为本发明所提供前纵梁100一种具体实施例的结构示意图。
本实施例中所提供的车辆的前纵梁100，如图3所示，前纵梁100包括外板100b和内板100a，这里的内外是相对于车辆长度方向轴线，远离轴线的一侧为外侧，靠近轴线的一侧为内侧，车辆的左右两侧可以各设一根前纵梁100，两根前纵梁100的前方可由防撞横梁连接。该实施例中的内板100a截面呈U形，U形的开口朝向外侧；外板100b封住内板100a朝向外侧的开口。
该实施例中车辆的前纵梁100还固定设有碰撞阻挡块10和加强部20，其中，碰撞阻挡块10设于前纵梁100的外板100b的外侧，前纵梁100为腔体结构，具有内腔，加强部20则设于前纵梁100的内腔，且与碰撞阻挡块10的位置对应。这里的位置对应以图3为视角，即在前纵梁100的长度方向上，碰撞阻挡块10和加强部20位于前纵梁100的同一长度区间，只是碰撞阻挡块10在前纵梁100内腔之外，加强部20则在内腔之内。
另外，加强部20设于前纵梁100内腔时，还同时连接前纵梁100的外板100b和至少一处外板100b以外的位置，这里，则加强部20连接至少一处内板100a的位置。以图3中前纵梁100的长度方向为纵向，横向是在水平面内与纵向垂直的方向，加强部20包括顶部、底部和内侧部，加强部20可以连接内板100a的内侧部以及外板100b，即加强部20还横向连接前纵梁100的内侧、外侧。
该实施例中，碰撞阻挡块10设置于前纵梁100外板100b的外侧，如此设置，当车辆发生如背景技术中所述的小偏置碰撞时，虽然前纵梁100不能直接撞击到壁障(车辆或者其他壁障)，但会碰撞到前纵梁100外侧的碰撞阻挡块10，碰撞阻挡块10受到壁障撞击，会将碰撞力传递到前纵梁100，而在碰撞阻挡块10的对应位置还设置有加强部20，则会将碰撞力更深度地向内传递，从而有利于将碰撞力传递到前纵梁100的整个横截面，当连接到内板100a的内侧部时，则更好地实现碰撞力在整个横截面的传递，最终在前纵梁100上形成较大弯矩使其发生折弯变形来吸收小偏置碰撞能量，降低乘员舱的失稳的风险。该方案中，前纵梁100的吸能量可以提到25KJ，未设置碰撞阻挡块10时，前纵梁100未能直接碰撞，吸能量只有4KJ。
可见，设置碰撞阻挡块10可以提升在小偏置碰撞情况下与壁障碰撞的重叠率。碰撞阻挡块10的Y向(即车辆的左右宽度方向)宽度，可根据不同车型的车款和前纵梁100布置情况而定，为了更好地达到将碰撞力传递到前纵梁100，最好保证碰撞阻挡块10与壁障的初值重叠量达到100mm或以上。该种设置方式，结构简单，对周边造型、布置影响较小，并能有效提升前纵梁100的碰撞吸能。
请继续参考图4、5，图4为图3中前纵梁100的碰撞阻挡块10的示意图；图5为图4中碰撞阻挡块10的俯视图。
如图4所示，碰撞阻挡块10设有朝向前方的碰撞接触面102，碰撞接触面102即用于迎接撞击壁障的一面，碰撞接触面102自根部向后倾斜，根部指得是与外板100b连接的部位。这里所述的前、后，即图3中的左、右方向，前也即行驶方向，后即与行驶方向相反。具体如图5所示，碰撞接触面102向后倾斜的角度为a，角度a可可处于0～10°。碰撞接触面102向后具有一定倾角，可以消散一部分撞击力，减小对碰撞阻挡块10的剪切力，保证撞击能够顺利地传递至前纵梁100，当然倾斜角度不宜过大，以确保碰撞阻挡块10在不占据较多车辆宽度方向空间的情况下，拥有足够的能够与壁障进行接触的接触面积，故选取角度在0～10°之间。
碰撞阻挡块10还可以设有朝向后方的传力支撑面103，传力支撑面103自根部向前倾斜，根部同样是和外板100b连接的位置。传力支撑面103向前倾斜的角度可以处于45～60°，向前倾斜，有利于提供支撑，并将碰撞力向横向传递，即传递至前纵梁100，当然角度也不能过大，同样也是为了保证在延展空间有限的情况下，保证足够的碰撞接触面102积。
如图4、5所示，此时的碰撞阻挡块10实际上大致呈三角柱状，三角柱的一侧面是碰撞接触面102，一侧面是传力支撑面103，底部则作为碰撞阻挡块10的安装面101。
上述碰撞阻挡块10的碰撞接触面102可以设置为凹凸的表面结构，这样可以增大与壁障的接触摩擦力，更有利于碰撞力的传递和碰撞力的耗散。当然，碰撞接触面102不限于整个表面是凹凸结构，至少部分表面凹凸设置，也具有增加摩擦的作用。
碰撞阻挡块10具体可通过安装面101安装于前纵梁100的外板100b，如图4所示，安装面101沿两端延伸，超出传力支撑面103、碰撞接触面102的根部，形成延展边。可以通过螺栓104将碰撞阻挡块10安装在前纵梁100的外板100b，螺栓104可穿过延展边，图4中示出四根螺栓104，当然，螺栓104数量不限，可以根据实际需求设置。螺栓104可以采用直径10mm、等级9.8以上的规格，以保证能够承受足够的剪切力。上述碰撞阻挡块10的材料可选取为锻造铝，材料屈服强度可大于等于280Mpa。
请继续参考图6，图6为图3中加强部20的结构示意图。
如图6所示，加强部20包括面向U形内板100a的内侧部的内端板203，加强部20还包括位于内端板203两侧的第一侧板201、第二侧板202，即加强部20的水平截面呈U形，加强部20并未形成完整的环形，而是朝向碰撞阻挡块10的外侧为开口。加强部20的内端板203以及两侧的侧板厚度可以设置为1.6mm～2.0mm，屈服强度可选在600MPa～950MPa之间，以保证能够较好地完成其传力至前纵梁100的目的。
另外，如图6所示，第一侧板201、第二侧板202沿前后方向布置，内端板203位于前纵梁100的内板100a内侧部位置，并与内板100a内侧部的内表面连接。加强部20的第一侧板201和第二侧板202均具有朝向碰撞阻挡块10的外侧边，外侧边分别具有向前、向后延伸的侧翻边，如图6所示的向前延伸的第一侧翻边201c和向后延伸的第二侧翻边202c，固定加强部20时，可以将第一侧翻边201c、第二侧翻边202c焊接固定于外板100b的内侧，例如可以通过电阻焊固定，而内端板203则可以通过结构胶粘结在内板100a的内侧部的内表面。
可以继续查看图6，其中，第一侧板201的两端具有向前延伸的第一上翻边201a，第一下翻边201b，第二侧板202的两端具有向后延伸的第二上翻边202a、第二下翻边202b。第一侧板201和第二侧板202起主要的传递撞击力的作用，因此可以在第一侧板201和第二侧板202设置加强筋202d，以提高强度，如图6所示。第一上翻边201a和第二上翻边202a，均可连接于内板100a顶部的内表面，第一下翻边201b和第二下翻边202b均可连接于内板100a底部的内表面，从而有利于将碰撞力更好地传递到内板100a。上翻边、下翻边也可以通过结构胶连接到内板100a的内表面。当然，上述的内端板203以及上翻边、下翻边也可以通过开口塞焊的方式连接到内板100a。
上述的加强部20为U形构件，可以通过冲压的方式形成，结构强度较好，成本也较低。当然，加强部20也可以是其他结构，例如完整的环形，朝向外侧的表面可以与外板100b的内表面固定，或者还可以是完整的壳体状，其顶面和底面可以与内板100a的顶部、底部固定。当然，上述冲压形成的U形加强部20的成本相对更低。
上述实施例中，内板100a为U形构件，加强部20连接内板100a的内侧部、顶部、底部，应当理解，加强部20的目的是将碰撞力从外板100b向内传递，故加强部20只要同时连接外板100b和外板100b以外的其他任意位置，都能够起到向内传递碰撞力的作用。所以，加强部20可以连接内板100a的内侧部、顶部、底部中的至少一者，当然，全部连接为更优的方案，尤其是连接到内侧部。另外，内板100a也不限于是完整的U形构件，内板100a的内侧部、顶部、底部可以是分体式结构，前纵梁100本身也不限于截面为矩形，也可以是其他形状，前纵梁100也不限于是分体或者整体，只要在其朝向外侧的外板100b(不限于与外板100b以外的其他部分分体)设置碰撞阻挡块10，并设置加强部20将碰撞力向内传递，便可实现本发明的目的。
此外，上述实施例中，可以根据需要设置多个碰撞阻挡块10，沿前后排列在前纵梁100外板100b的外侧。相应地，也设置多个加强部20。设置多个碰撞阻挡块10，在发生小偏置碰撞时，且碰撞力较大时，可以起到更好的吸能作用。另外，如图5所示，为了减轻重量，碰撞阻挡块10可以设置减重孔105，减重孔105的大小和数量可以根据碰撞分析结果进行设计。当然，碰撞阻挡块10可以设置为钣金腔体结构，通过焊接与前纵梁100的外板100b连接，例如通过电阻焊的方式。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.前纵梁，其特征在于，所述前纵梁(100)固定有碰撞阻挡块(10)和加强部(20)，所述碰撞阻挡块(10)设于所述前纵梁(100)的外板(100b)的外侧，所述加强部(20)设于所述前纵梁(100)的内腔，且与所述碰撞阻挡块(10)的位置对应，所述加强部(20)连接所述前纵梁(100)的外板(100b)，且至少连接一处所述外板(100b)以外的位置。
2.如权利要求1所述的前纵梁，其特征在于，所述碰撞阻挡块(10)设有朝向前方的碰撞接触面(102)，所述碰撞接触面(102)自根部向后方倾斜。
3.如权利要求2所述的前纵梁，其特征在于，所述碰撞接触面(102)的至少部分为凹凸面。
4.如权利要求2所述的前纵梁，其特征在于，所述碰撞阻挡块(10)还设有朝向后方的传力支撑面(103)，所述传力支撑面(103)自根部向前方倾斜。
5.如权利要求4所述的前纵梁，其特征在于，所述碰撞阻挡块(10)的所述碰撞接触面(102)向后方倾斜的角度处于0～10°，和/或所述传力支撑面(103)向前方倾斜的角度处于45～60°。
6.如权利要求1所述的前纵梁，其特征在于，所述碰撞阻挡块(10)设有减重孔(105)。
7.如权利要求1-6任一项所述的前纵梁，其特征在于，所述前纵梁(100)包括截面呈U形的内板(100a)，其U形的开口朝向外侧；所述外板(100b)封住所述内板(100a)朝向外侧的开口；所述加强部(20)同时连接所述外板(100b)以及所述内板(100a)。
8.如权利要求7所述的前纵梁，其特征在于，所述加强部(20)包括内端板(203)和位于所述内端板(203)两侧的第一侧板(201)、第二侧板(202)，所述第一侧板(201)和所述第二侧板(202)具有外侧边，所述外侧边朝向所述碰撞阻挡块(10)，所述第一侧板(201)的外侧边具有向前延伸的第一侧翻边(201c)，所述第二侧板(202)的外侧边具有向后延伸的第二侧翻边(202c)；所述第一侧翻边(201c)和所述第二侧翻边(202c)焊接固定于所述外板(100b)的内表面，所述内端板(203)连接所述内板(100a)内侧部的内表面。
9.如权利要求8所述的前纵梁，其特征在于，所述第一侧板(201)的两端具有向前延伸的第一上翻边(201a)、第一下翻边(201b)，所述第二侧板(202)的两端具有向后延伸的第二上翻边(202a)、第二下翻边(202b)；所述第一上翻边(201a)和所述第二上翻边(202a)，均连接于所述内板(100a)顶部的内表面，所述第一下翻边(201b)，所述第二下翻边(202b)均连接于所述内板(100a)底部的内表面。
10.如权利要求9所述的前纵梁，其特征在于，所述内端板(203)、所述第一上翻边(201a)、所述第二上翻边(202a)、所述第一下翻边(201b)，以及所述第二下翻边(202b)，均通过结构胶粘结所述内板(100a)的内表面，或均通过开口塞焊焊接于所述内板(100a)的内表面。
11.如权利要求9所述的前纵梁，其特征在于，所述加强部(20)为冲压形成的一体式结构。
12.车辆，包括前纵梁(100)，其特征在于，所述前纵梁(100)为权利要求1-11任一项所述的前纵梁(100)。
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- 2019-05-22 CN CN201910429908.7A patent/CN111976834A/zh active Pending
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