CN105882750A - 一种汽车前纵梁 - Google Patents

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吕俊成
莫易敏
林智桂
王峰
罗覃月
贾丽刚
苏东
覃振尧
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车前纵梁的设计，一种汽车前纵梁，包括前纵梁主体，其特征在于：所述前纵梁主体内部设置有至少一个加强板，所述加强板将所述前纵梁主体内部分为至少两个腔体；较于传统双帽型纵梁结构形式，新结构无论是从平均压溃力以及内能吸收都得到极大改善，通过CAE分析和动态落锤试验的验证，采用多腔体截面设计，有效改善传统截面前纵梁变形形式不稳定的情况。

Description

一种汽车前纵梁
技术领域
本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车前纵梁的设计。
背景技术
前纵梁的变形模式好坏和吸能多少直接影响乘员舱的侵入量以及车身加速度，前纵梁是车身骨架结构的基本承载单元和结构中吸收碰撞能量的关键构件，一般用在车架前端吸能区，其吸能特性直接决定汽车碰撞保护性能。该部件不仅要具备足够的强度和刚度，还必须具备良好的塑性变形能力；既保证正面碰撞发生时能够将动能尽量多地转化为该区构建的变形能，又不会在非碰撞工况时变形过大。
图1是汽车行业常用来模拟汽车冲击对前纵梁影响的落锤实验的示意图。该实验可以较为真实的反应汽车发生碰撞是前纵梁能够承受的力以及受力后发生形变的情况。
图2是传统双帽型前纵梁的横截面结构，图3是传统双帽型前纵梁落锤实验的仿真结果，可以发现传统前纵梁结构在落锤实验后形变非常不规律且不可控。动态落锤试验表明，传统帽型截面设计的不合理极易造成吸能不足、弯曲、翻边内陷等不可控变形，这种截面的前纵梁会使得整车B柱加速度偏高，继而降低设计裕量。同时，加大约束系统匹配的难度。
为此，需要一种新的结构或设计来改变这一现状。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多腔体多层次截面设计的汽车前纵梁，旨在解决传统截面前纵梁变形形式不稳定的问题。改变前纵梁截面形式，在同等材料以及质量的情况下，有效满足前纵梁安全碰撞吸能要求，并有效提高压溃力以及吸能指标，使得在满足同样力学性能要求的情况下减少材料的使用量，达到轻量化的需求。
本发明是这样实现的：一种汽车前纵梁，包括前纵梁主体，其特征在于： 所述前纵梁主体内部设置有至少一个加强板，所述加强板将所述前纵梁主体内部分为至少两个腔体。汽车的前纵梁是一个矩形空心状结构，所述多个加强板平行的固定在前纵梁主体内部，对前纵梁起到加强的作用。所述加强板的厚度和宽度可以根据需要进行调节，加强板厚度和宽度越大，对前纵梁起到的支持作用就越大，在实际情况中可以根据需要对加强板进行设计。
本发明的进一步技术方案是：所述加强板为左右对称的弯角形，加强板的两端带有可以与前纵梁主体固定的固定端。加强板的两边作为固定的端点固定在前纵梁主体内部，中间的弯角形结构起到加强力学性能的作用。
本发明的进一步技术方案是：所述前纵梁主体内部设置有至少一层加强板。多层加强板之间沿着前纵梁主体内部纵向分布。
本发明的进一步技术方案是：所述加强板设置在所述前纵梁主体内部的角上，固定位置位于角的两边，将角分隔成为独立空腔。前纵梁主体内部一般为矩形，加强板分别设置在四个角的周围，两端分别固定在每个角的两个边上，把角包围起来，形成单独的空间。每个角的空间相互独立有利于提高结构整体的承受能力和形变的规律性。
本发明的进一步技术方案是：所述前纵梁主体的截面为矩形，所述加强板为直角形，4个所述加强板分别固定在所述前纵梁主体内部截面的四个角上，将所述前纵梁主体内部截面分成五个独立的空腔；所述直角形加强板的两端分别固定在角的两条边的对应位置，使得所述加强板与所述前纵梁主体内部的边所形成的空腔为正方形。
本发明的进一步技术方案是：所述加强板设置在所述前纵梁主体内部不相邻的两条边上。例如加强板可以与前纵梁主体的边相互平行。
本发明的进一步技术方案是：所述加强板设置在所述前纵梁主体内部的边上，固定于与所述边相连的两个角上，将该边分隔成为独立空腔。前纵梁主体内部一般为矩形，加强板分别设置在四条边的周围，两端分别固定在每个边的两个角上，把边包围起来，形成单独的空间。每个边的空间相互独立有利于提高结构整体的承受能力和形变的规律性。
本发明的进一步技术方案是：所述加强板与所述前纵梁主体之间焊接相连。这种方法方便快捷，大大减少了成本。
本发明的进一步技术方案是：所述加强板与所述前纵梁主体之间通过铆钉相连。这种方法方便快捷，大大减少了成本。
本发明的进一步技术方案是：所述前纵梁主体上设有诱导槽。前纵梁主体上可以设置或者不设置诱导槽，如果不设置诱导槽可以大大减少前纵梁主体的成本和工艺程序。
本发明的有益效果是：较于传统双帽型纵梁结构形式，新结构无论是从平均压溃力以及内能吸收都得到极大改善，通过CAE分析和动态落锤试验的验证，采用多腔体截面设计，有效改善传统截面前纵梁变形形式不稳定的情况。
附图说明
图1是落锤实验示意图。
图2是传统前纵梁的横截面示意图。
图3是传统前纵梁落锤实验的纵梁仿真结果。
图4是本发明实施例提供的纵梁的横截面示意图。
图5是本发明实施例提供的纵梁的落锤实验的纵梁仿真结果。
图6是传统前纵梁与本发明实施例提供的前纵梁的压溃力曲线。
附图标记：1-加强板；3-前纵梁主体。
具体实施方式
实施例一如图4所示。
图4示出了本发明提供的汽车前纵梁的横截面，包括前纵梁主体3，其特征在于： 所述前纵梁主体3内部设置有四个加强板1，所述加强板1将所述前纵梁主体3内部分为五个腔体。所述多个加强板1平行的固定在前纵梁主体3内部，对前纵梁起到支撑的作用。可以看到图3中的加强板1通过焊接的方式固定在前纵梁主体3的内部，
进一步的：所述加强板1与所述前纵梁主体3之间焊接相连。这种方法方便快捷，大大减少了成本。
进一步的：所述加强板1与所述前纵梁主体3之间也可以通过铆钉相连。在本实施例中虽然没有使用这种方法，但是这种固定方法依然可以使用在本发明上。这种方法方便快捷，大大减少了成本。
进一步的：所述前纵梁主体3上设有诱导槽。前纵梁主体3上可以设置或者不设置诱导槽，如果不设置诱导槽可以大大减少前纵梁主体的成本和工艺程序。
进一步的：所述加强板1设置在前纵梁主体3内部的角上，将角分隔成为独立空腔。每个角的空间相互独立有利于提高结构整体的承受能力和形变的规律性。本实施例中加强板1将前纵梁主体3的内部分成了5个空腔。
进一步的：本实施例中用到的所述加强板1的形状为左右对称的弯角形，弯角的两端带有固定端。加强板1的两端通过焊接与前纵梁主体3内部接触，其余部分悬空。加强板1的形状并不限于弯角形，也可以是圆弧形或者直角形等任意可以固定在前纵梁主体3内部的形状。
图5是本发明实施例中前纵梁结构落锤实验的仿真结果。与图3中传统双帽型前纵梁落锤实验的仿真结果相对比后可以发现传统前纵梁结构的形变非常不规律且不可控，而本发明实施例中前纵梁的形变则非常规律。
图6是传统前纵梁与本发明实施例提供的前纵梁的压溃力曲线。可以看到相较于传统双帽型纵梁结构形式，新结构无论是从平均压溃力以及内能吸收都得到极大改善，图6中新结构平均压溃力相比传统前纵梁结构提高将近2倍。
本发明实施例采用多腔体截面、多层焊接等工艺设计新型前纵梁结构，其好处在于：与传统结构相比，新结构纵梁所吸收内能提高接近1.8倍，纵梁质量接近于增加加强板的传统纵梁设计。以单位质量所吸收内能衡量，新结构的应用可在原有基础上提高62%以上；新结构变形较于传统双帽型纵梁变形有较大改善，无传统截面纵梁变形的内弯以及翻遍内陷等现象，结构变形控制的优良，可使得纵梁设计减少甚至不需要诱导槽结构，极大降低纵梁加工工艺，减少制造成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车前纵梁，包括前纵梁主体（3），其特征在于：所述前纵梁主体（3）内部设置有至少一个加强板（1），所述加强板（1）将所述前纵梁主体（3）内部截面分为至少两个腔体。
2.根据权利要求1所述的汽车前纵梁，其特征在于：所述加强板（1）为左右对称的弯角形，加强板的两端带有可以与前纵梁主体固定的固定端。
3.根据权利要求1所述的汽车前纵梁，其特征在于：所述前纵梁主体(3)内部设置有至少一层加强板（1）。
4.根据权利要求1至3中任一所述的汽车前纵梁，其特征在于：所述加强板（1）设置在所述前纵梁主体（3）内部的角上，固定位置位于角的两边，将角分隔成为独立空腔。
5.根据权利要求4所述的汽车前纵梁，其特征在于：所述前纵梁主体（3）的截面为矩形，所述加强板（1）为直角形，4个所述加强板（1）分别固定在所述前纵梁主体（3）内部截面的四个角上，将所述前纵梁主体（3）内部截面分成五个独立的空腔；所述直角形加强板（1）的两端分别固定在角的两条边的对应位置，使得所述加强板（1）与所述前纵梁主体（3）内部的边所形成的空腔为正方形。
6.根据权利要求1至3中任一所述的汽车前纵梁，其特征在于：所述加强板（1）设置在所述前纵梁主体（3）内部不相邻的两条边上。
7.根据权利要求1至3中任一所述的汽车前纵梁，其特征在于：所述加强板（1）设置在所述前纵梁主体（3）内部的边上，固定于与所述边相连的两个角上，将该边分隔成为独立空腔。
8.根据权利要求1至3所述的汽车前纵梁，其特征在于：所述加强板（1）与所述前纵梁主体（3）之间焊接相连。
9.根据权利要求1至3所述的汽车前纵梁，其特征在于：所述加强板（1）与所述前纵梁主体（3）之间通过铆钉相连。
10.根据权利要求1至3所述的汽车前纵梁，其特征在于：所述前纵梁主体（3）上设有诱导槽。
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