CN107187500A - 一种立体多路径承载式机舱结构 - Google Patents

一种立体多路径承载式机舱结构 Download PDF

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刘科志
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Abstract

本发明公开了一种立体多路径承载式机舱结构，包括前围板，前围板侧面上部固定连接有加强板，加强板的另一端与上横梁连接，上横梁、加强板及前围板形成机舱的上层封闭结构；前围板侧面中部固定连接有前纵梁，前纵梁的另一端与防撞梁固定连接，防撞梁、前纵梁及前围板形成机舱的中层封闭结构；前围板的下部固定连接有前副车架，下横梁通过前副纵梁与前副车架固定连接，下横梁、前副纵梁、前副车架及前围板形成机舱的下层封闭结构。本发明的一种立体多路径承载式机舱结构同时通过三层不同路径的形式完成碰撞能量的立体式传递，有效的减小驾驶室的变形，保证成乘员的安全，还可以降低对方车辆的损伤。

Description

一种立体多路径承载式机舱结构
技术领域
本发明属于汽车车身结构技术领域，尤其涉及一种立体多路径承载式机舱结构。
背景技术
汽车的机舱在发生碰撞时能够高效的吸收能量和传递能量，从而保证驾驶室人员的安全性。现有的汽车机舱结构设计主要是依靠吸能盒吸收碰撞能量，吸能盒安装在防撞梁上，与汽车的前纵梁连接，汽车发生碰撞时，防撞梁将碰撞能量传递给吸能盒，吸能盒吸收一部分能量，并将剩余的能量经前纵梁传递给车身，以达到防撞和吸能的目的。但是现在汽车机舱结构设计传递能量的方式少、路径单一，主要是依靠前纵梁将能量传递给车身，为了保证前纵梁的吸能效果，就需要采用具有较大截面或较厚结构的前纵梁，但是并不能从根本上解决汽车机舱稳定性的问题。
汽车的撞击安全性，随着关键技术的不断进步，通过宣传和进一步普及，越来越多的国内外汽车消费者也已经意识到“钢板厚度”并不是判断撞击安全性高低的主要参考因素，起决定性作用的是车身结构设计，使发生碰撞的能量能够有效的被吸收和传递。
发明内容
本发明的目的是提供一种立体多路径承载式机舱结构,解决汽车机舱传递能量路径少、能量吸收效率低、结构稳定性差的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种立体多路径承载式机舱结构，包括前围板，所述前围板侧面上部固定连接有加强板，所述加强板的另一端与上横梁连接，所述上横梁、所述加强板及所述前围板形成机舱的上层封闭结构；所述前围板侧面中部固定连接有前纵梁，所述前纵梁的另一端与防撞梁固定连接，所述防撞梁、所述前纵梁及所述前围板形成机舱的中层封闭结构；所述前围板的下部固定连接有前副车架，下横梁通过前副纵梁与所述前副车架固定连接，所述下横梁、所述前副纵梁、所述前副车架及所述前围板形成机舱的下层封闭结构。
优选的，所述前纵梁包括前纵梁本体和立柱加强板，所述前纵梁本体的一端设置有所述立柱加强板，所述立柱加强板与所述前副纵梁通过螺栓连接。
优选的，所述前副纵梁包括前副纵梁本体、前副纵梁连接板和前副纵梁支撑板，所述前副纵梁连接板固定在所述前副纵梁本体的两端，所述前副纵梁支撑板设置在所述前副纵梁连接板上，所述前副纵梁连接板的两端分别与所述下横梁和所述前副车架通过螺栓连接，所述前副纵梁支撑板与所述立柱加强板通过螺栓连接。
优选的，所述前副车架上设置有支撑架，所述前副车架通过所述支撑架与所述前纵梁通过螺栓连接。
优选的，所述上横梁包括上横梁本体、上横梁支撑板和上横梁连接板，所述上横梁连接板位于所述上横梁本体的两端，所述上横梁支撑板设置于所述上横梁连接板的下方，所述上横梁连接板与所述加强板的一端通过螺栓连接，所述上横梁支撑板位于所述防撞梁的上方，所述上横梁支撑板通过连接件固定连接在所述前纵梁上。
优选的，所述防撞梁包括防撞梁本体和吸能盒，所述吸能盒设置在所述防撞梁本体的两端，所述吸能盒与所述前纵梁的一端通过螺栓连接。
优选的，所述下横梁包括下横梁本体和下横梁支撑板，所述下横梁支撑板位于所述下横梁本体的两端，所述下横梁支撑板与所述防撞梁通过螺栓连接。
优选的，所述上层封闭结构、所述中层封闭结构及所述下层封闭结构通过所述立柱加强板、所述下横梁支撑板、所述上横梁支撑板及所述支撑架连接形成立体框架结构。
本发明的有益效果是：上横梁、加强板和前围板形成机舱的上层封闭结构，防撞梁、前纵梁和前围板形成机舱的中层封闭结构，下横梁。前副纵梁、前副车架和前围板形成机舱的下层封闭结构，当车辆发生碰撞时，可以同时通过三层不同路径高效的完成碰撞能量的吸收和传递。通过立柱加强板、下横梁支撑板、上横梁支撑板和支撑架将机舱结构的上层、中层和下层封闭结构连接成立体框架结构，该立体多路径承载式机舱结构可以实现撞击能量的立体式多路径传递，将撞击能量分散到车身不同位置，实现撞击能量的综合吸收和传递。此外，立体式多路径承载式机舱结构除了可以使驾驶室更加牢固、保护自身乘员的安全外，还能很大程度上降低对方车辆的损伤。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的结构示意图；
图2为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的俯视示意图；
图3为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的侧视示意图；
图4为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的防撞梁结构示意图；
图5为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的下横梁结构示意图；
图6为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的前副纵梁结构示意图；
图7为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的前纵梁结构示意图；
图8为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的加强板结构示意图；
图9为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的上横梁结构示意图；
附图标记
1、防撞梁；11、吸能盒；12、防撞梁本体；2、下横梁；21、下横梁本体；22、下横梁支撑板；3、前副纵梁；31、前副纵梁本体；32、前副纵梁连接板；33、前副纵梁支撑板；4、前副车架；5、前纵梁；51、前纵梁本体；52、立柱加强板；6、前围板；7、加强板；8、上横梁；81、上横梁本体；82、上横梁连接板；83、上横梁支撑板。
具体实施方式
实施例
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
图1为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的结构示意图，图3为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的侧视示意图。如图1、图3所示，一种立体多路径承载式机舱结构，包括前围板6，前围板6侧面上部固定焊接有加强板7，加强板7的另一端与上横梁8通过螺栓连接，上横梁8、加强板7及前围板6形成机舱的上层封闭结构；前围板6侧面中部固定焊接有前纵梁5，前纵梁5的前端与防撞梁1固定连接，防撞梁1、前纵梁5及前围板6形成机舱的中层封闭结构；前围板6的下部固定连接有前副车架4，下横梁2通过前副纵梁3与前副车架4固定连接，下横梁2、前副纵梁3、前副车架4及前围板6形成机舱的下层封闭结构。上、中、下层封闭结构形成三层不同的吸收和传递撞击能量的路径，车辆发生撞击时，经三条路径将撞击能量分散到车身不同位置，综合吸收并传递能量。
图7为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的前纵梁结构示意图。如图7所示，前纵梁5包括前纵梁本体51和立柱加强板52，前纵梁本体51的前端下部设置有立柱加强板52，立柱加强板52与前副纵梁3通过螺栓连接。前纵梁本体51的形状为L形，其末端向外翘曲，并且末端为分叉结构，上分叉与加强板7末端焊接连接，下分叉焊接在前围板6的下部。
图6为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的前副纵梁结构示意图。如图6所示，前副纵梁3包括前副纵梁本体31、前副纵梁连接板32和前副纵梁支撑板33，所述前副纵梁连接板32固定在所述前副纵梁本体31的两端，所述前副纵梁支撑板33设置在所述前副纵梁连接板32上。前副纵梁连接板32的前端通过螺栓固定连接在下横梁2的下表面上，前副纵梁连接板32的末端与前副车架4通过螺栓连接。前副纵梁支撑板33与立柱加强板52通过螺栓连接，通过前副纵梁支撑板33和立柱加强板52将前副纵梁3和前纵梁5连接在一起。
前副车架4为蝶形结构，其前端与前副纵梁连接板32螺接，末端与前围板6螺接，并通过前围板6与汽车底盘结构连接。前副车架4的上表面上设置有支撑架，支撑架通过螺栓固定连接在前纵梁本体51上，前副车架4通过支撑架与前纵梁5连接在一起。
图9为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的上横梁8结构示意图。如图9所示，上横梁8包括上横梁本体81、上横梁支撑板83和上横梁连接板82，上横梁连接板82位于上横梁本体81的两端，上横梁支撑板83设置于上横梁连接板82的下方，上横梁连接板82与加强板7的前端通过螺栓连接，上横梁支撑板83搭设在防撞梁1的上方，上横梁支撑板83通过连接件固定连接在前纵梁本体51上。
图4为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的防撞梁1结构示意图。如图4所示，防撞梁1包括防撞梁本体12和吸能盒11，吸能盒11设置在防撞梁本体12的两端。吸能盒11为棱台形的中空结构，吸能盒11与前纵梁5的前端通过螺栓连接。
图5为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的下横梁2结构示意图。如图5所示，下横梁2包括下横梁本体21和下横梁支撑板22，下横梁支撑板22位于下横梁本体21的两端，下横梁支撑板22通过螺栓与吸能盒11连接。
图8为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的加强板7结构示意图。加强板7的末端焊接在前围板6的上部，并通过前围板6与汽车驾驶室的A柱连接。
通过下横梁支撑板22、立柱加强板52和支撑架将机舱的下层封闭结构和上层封闭结构连接成一体结构。前纵梁5在中层路径撞击能量的传递和吸收中起到主要的作用，也在整个机舱结构撞击能量的吸收和传递过程中起到重要的作用，前纵梁5的长度较长，其强度难以得到保证，抗弯能力差，立柱加强板52和前副车架4上的支撑架对前纵梁5具有支撑作用，可以提高前纵梁5的抗弯强度。本发明设置有上横梁8和下横梁2，上横梁8和下横梁2比防撞梁1略靠近前围板6，当发生碰撞时，上横梁8和下横梁2也可以直接接受碰撞，以减轻对防撞梁1的撞击。上层封闭结构通过上横梁支撑板83和加强板7的末端与中层封闭结构连接在一起，从而使整个机舱结构形成一个立体多路径的结构。
此外，加强板7、前纵梁5、前围板6焊接形成的一体机舱焊接分总成结构，主要承受X轴方向的碰撞载荷；防撞梁1、上横梁8、下横梁2通过螺栓连接在机舱焊接分总成上形成机舱分总成结构，主要承受Y轴方向的碰撞载荷；前副纵梁3、前副车架4与机舱分总成结构连接成机舱总成结构，并将X轴、Y轴方向载荷传递的路径连接起来，同时建立起Z轴方向载荷路径结构，形成封闭的可相互多路径传递的结构。
本发明所述的立体多路径承载式机舱结构所述的各部件均选用高强度钢板材料，采用三层钣金结构焊接而成，具有较高的强度。
图2为本发明一种立体多路径承载式机舱结构实施例的俯视示意图。如图2所示，立体多路径承载式机舱结构的三层传输路径不在同一竖直平面内。下层左、右传输路径之间的间距最小，位于最内侧；中间层传输路径位于下层传输路径和上层传输路径的中间，上层传输路径位于最外侧。可以有效的将能量按照设计的传递路径，按照不同比例通过上、中、下三层将能量传递开来。根据CAE模拟分析以及实验验证，此种设计结构，可以将能量有效的传递到车身强度较高的位置，实现能量的不同比例分配以及有效传递。在机舱结构设计中，特别注重能量的不同传递比例设计，让高强度的结构传递高比例的能量，不是一味的追求所有位置都是高强度结构，要综合考虑车身制造成本。本发明所述的机舱结构在满足机舱强度要求的同时，还可以达到节省成本的目的。
本发明所述的多路径承载式机舱结构正面碰撞时的工作原理为：当发生正面碰撞时，防撞梁1首先接触碰撞，然后上横梁8和下横梁2接触碰撞。防撞梁1将撞击能量传递到吸能盒11，吸能盒11吸收一部分的能量，然后将能量传递给前纵梁5，在前纵梁5的末端将撞击能量分别传递至A柱和汽车底盘结构；防撞梁1上的撞击能量还可以通过吸能盒11、下横梁2支撑板22将一部分能量传递到下层路径。上横梁8上的撞击能量通过加强板7传递至A柱；下横梁2上的撞击能量通过前副纵梁3、前副车架4将撞击能量传递至汽车底盘结构。
当发生偏置碰撞时，防撞梁1单侧首先接触碰撞，然后上横梁8单侧和下横梁2单侧接触碰撞。防撞梁1将撞击能量传递到吸能盒11单侧，吸能盒11单侧吸收一部分的能量，然后将能量传递给前纵梁5单侧，在前纵梁5单侧的末端将撞击能量分别传递至单侧A柱和汽车底盘结构；防撞梁1单侧上的撞击能量还可以通过吸能盒11、下横梁2支撑板22将一部分能量传递到下层路径。上横梁8上的撞击能量通过加强板7传递至A柱；下横梁2上的撞击能量通过前副纵梁3、前副车架4将撞击能量传递至汽车底盘结构。在偏置碰撞过程中，虽然单侧碰撞受力，但是立体多路径承载式机舱结构中的中层和下层传递路径结构中设计有纵梁结构立柱加强板52，同时下层传递路径中设计有横梁结构前副纵梁本体31，可以有效的将单侧碰撞能量传递到另一侧，将撞击能量分散到整个车身上。
本发明一种立体多路径承载式机舱结构的上横梁、加强板和前围板形成机舱的上层封闭结构，防撞梁、前纵梁和前围板形成机舱的中层封闭结构，下横梁。前副纵梁、前副车架和前围板形成机舱的下层封闭结构，当车辆发生碰撞时，可以同时通过三层不同路径高效的完成碰撞能量的吸收和传递。通过立柱加强板、下横梁支撑板、上横梁支撑板和支撑架将机舱结构的上层、中层和下层封闭结构连接成立体框架结构，该立体多路径承载式机舱结构可以实现撞击能量的立体式多路径传递，将撞击能量分散到车身不同位置，实现撞击能量的综合吸收和传递。此外，立体式多路径承载式机舱结构除了可以使驾驶室更加牢固、保护自身乘员的安全外，还能很大程度上降低对方车辆的损伤。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种立体多路径承载式机舱结构，其特征在于：包括前围板(6)，所述前围板(6)侧面上部固定连接有加强板(7)，所述加强板(7)的另一端与上横梁(8)连接，所述上横梁(8)、所述加强板(7)及所述前围板(6)形成机舱的上层封闭结构；所述前围板(6)侧面中部固定连接有前纵梁(5)，所述前纵梁(5)的另一端与防撞梁(1)固定连接，所述防撞梁(1)、所述前纵梁(5)及所述前围板(6)形成机舱的中层封闭结构；所述前围板(6)的下部固定连接有前副车架(4)，下横梁(2)通过前副纵梁(3)与所述前副车架(4)固定连接，所述下横梁(2)、所述前副纵梁(3)、所述前副车架(4)及所述前围板(6)形成机舱的下层封闭结构。
2.根据权利要求1所述的一种立体多路径承载式机舱结构，其特征在于：所述前纵梁(5)包括前纵梁本体(51)和立柱加强板(52)，所述前纵梁本体(51)的一端设置有所述立柱加强板(52)，所述立柱加强板52)与所述前副纵梁(3)通过螺栓连接。
3.根据权利要求2所述的一种立体多路径承载式机舱结构，其特征在于：所述前副纵梁(3)包括前副纵梁本体(31)、前副纵梁连接板(32)和前副纵梁支撑板(33)，所述前副纵梁连接板(32)固定在所述前副纵梁本体(31)的两端，所述前副纵梁支撑板(33)设置在所述前副纵梁连接板(32)上，所述前副纵梁连接板(32)的两端分别与所述下横梁和所述前副车架(4)通过螺栓连接，所述前副纵梁支撑板(33)与所述立柱加强板(52)通过螺栓连接。
4.根据权利要求3所述的一种立体多路径承载式机舱结构，其特征在于：所述前副车架(4)上设置有支撑架，所述前副车架(4)通过所述支撑架与所述前纵梁(5)通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种立体多路径承载式机舱结构，其特征在于：所述上横梁(8)包括上横梁本体(81)、上横梁支撑板(83)和上横梁连接板(82)，所述上横梁连接板(82)位于所述上横梁本体(81)的两端，所述上横梁支撑板(83)设置于所述上横梁连接板(82)的下方，所述上横梁连接板(82)与所述加强板(7)的一端通过螺栓连接，所述上横梁支撑板(83)位于所述防撞梁(1)的上方，所述上横梁支撑板(83)通过连接件固定连接在所述前纵梁(5)上。
6.根据权利要求1所述的一种立体多路径承载式机舱结构，其特征在于：所述防撞梁(1)包括防撞梁本体(12)和吸能盒(11)，所述吸能盒(11)设置在所述防撞梁本体(12)的两端，所述吸能盒(11)与所述前纵梁(5)的一端通过螺栓连接。
7.根据权利要求1所述的一种立体多路径承载式机舱结构，其特征在于：所述下横梁(2)包括下横梁本体(21)和下横梁支撑板(22)，所述下横梁支撑板(22)位于所述下横梁本体(21)的两端，所述下横梁支撑板(22)与所述防撞梁(1)通过螺栓连接。
8.根据权利要求1-7所述的一种立体多路径承载式机舱结构，其特征在于：所述上层封闭结构、所述中层封闭结构及所述下层封闭结构通过所述立柱加强板(52)、所述下横梁支撑板(22)、所述上横梁支撑板(83)及所述支撑架连接形成立体框架结构。
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