CN107380265B - 可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其包括前端框架本体、前防撞梁和上支撑杆；前端框架本体的两侧立柱上设置有避让槽；前防撞梁上下两端分别设置有Y形支架和L形支架；Y形支架上端通过水平连接架与前端框架本体上横梁固接，Y形支架下端与前防撞梁固接；L形支架下端与前端框架本体下横梁固接，L形支架上端与防撞梁固接；前端框架本体可拆卸地连接有散热器安装支架，前端框架本体的下横梁上设置有位置可调的用于固定散热器的连接孔。本发明结构简单、制造方便、通用性高，其很好地保证车辆前端整体刚性和强度、保证前端框架有效定位的同时降低了前端框架安装对车身的精度要求。

Description

可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架

技术领域

本发明涉及一种汽车前端框架，属于汽车部件技术领域，具体涉及一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架。

背景技术

目前，汽车产销规模在逐年扩大，汽车越来越普及，已经成为人们日产生活不可或缺的交通工具。但随着汽车的推广给环境也带来了很大压力，雾霾已经为各大城市带来严重困扰。汽车的轻量化技术为减少汽车排放做出了很大贡献，使用增强型塑料的前端框架技术作为轻量化技术的有效途径，近年来得到了广泛的关注和深入的研究。但目前已经公开的前端框架专利基本均是使用增强型塑料部分替代原有车型水箱上、下横梁及水箱左、右立柱的钣金结构，以轻量化为目的，所以对前端框架的强度和刚性有所降低，同时也无法有效保证前端框架总成安装在车身上的位置精度要求。

在中国发明专利CN 106184404A中公开了一种汽车前端框架结构，其包括平行于汽车y向的水箱上、下横梁，竖向布置的水箱左、右立柱，两端分别与水箱左、右立柱固定的前保横梁总成，水箱上、下横梁和水箱左、右立柱构成一体式塑料框架结构，前保横梁总成通过安装高度可调的调整端板与水箱左、右立柱固定，调整端板平行于汽车的zy面。该发明的汽车前端框架结构是通过针对不同车型差异前保横梁总成的调整端板，更改调整端板与一体式塑料框架结构安装点的位置，来整体抬高或者降低前端结构，以实现同平台多车型塑料框架的沿用。但是，首先，该发明的结构只适用由于前保横梁变化引起的对前保横梁不同需求的情况，通用型结构体现在上横梁。对由于散热器零件增多，X向厚度增加引起的X向布置位置不同的情况不适用。因散热器X向位置不同会导致对下横梁的安装孔位置要求不同。上述通用型前端框架结构不适用。该情况主要体现在以传统燃油车为基础开发的PHEV车型上，PHEV车型由于增加电池冷却，经常会在冷凝器与散热器之间增加电池冷却系统，进而导致X向占位空间较传统车大，出现布置位置不同的情况。其次，该发明的下横梁中部与车体无连接，为开口结构，该结构的在车辆前方受到冲击，尤其是前下部收到冲击时对散热器保护有限，无法有效地保证散热器在受到冲击时不被损坏。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，提供了针对不同类型散热器安装需求的通用型前端框架结构，同时其克服了现有技术中汽车前端框架整体刚性和强度不够的技术问题，同时能够保证汽车前端框架定位有效定位的同时可以降低前端框架安装对车身的精度要求。

为解决上述技术问题，本发明采用了这样可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其包括前端框架本体，前端框架本体上设置有前防撞梁和上支撑杆；前端框架本体的两侧立柱上设置有用于安装时避让散热器的避让槽；前防撞梁上下两端分别设置有沿竖直方向同轴布置的Y形支架和L形支架；Y形支架上端通过水平连接架与前端框架本体上横梁固接，Y形支架下端与前防撞梁固接；L形支架下端与前端框架本体下横梁固接，L形支架上端与防撞梁固接；前端框架本体可拆卸地连接有散热器安装支架，前端框架本体的下横梁上设置有位置可调的用于固定散热器的连接孔。

在本发明的一种优选实施方案中，前防撞梁的两端通过容差肋板与前端框架本体的两侧立柱连接；前防撞梁与前端框架本体异面。

在本发明的一种优选实施方案中，容差肋板为L形；容差肋板上设置有用于与前端框架本体的立柱连接的X向容差孔和用于与车体纵梁连接的YZ向容差孔。

在本发明的一种优选实施方案中，X向容差孔为腰型孔。

在本发明的一种优选实施方案中，水平连接架包括两个；每个水平连接架的一端与前端框架本体的上横梁连接诶，另一端与Y形支架连接。

在本发明的一种优选实施方案中，散热器安装支架包括用于与前端框架本体连接的连接部和用于安装散热器的安装部；安装部上设置有插接散热器的圆孔。

在本发明的一种优选实施方案中，前端框架本体的下横梁上可拆卸地连接有散热器连接板；散热器连接板上设置有用于固定散热器的连接孔。

在本发明的一种优选实施方案中，连接部的中间设置有与前端框架本体端面垂直的安装孔，安装孔内设置有锁紧块；连接部的两侧设置有卡接块。

在本发明的一种优选实施方案中，前端框架本体上设置有米字型同心圆加强结构。

在本发明的一种优选实施方案中，前端框架本体上设置有C形防转动结构。

在本发明的一种优选实施方案中，前端框架本体上设置有锁区加强板。

本发明的有益效果是：本发明结构简单、安装使用方便，其通过在现有的塑料前端框架上设置避让槽配合Y形支架和L形支架的田字形闭合回路结构设计，同时能够使得机罩关闭时的冲击力通过Y形支架合成在一起在防撞梁上支撑，进一步传递到车身主题架构上，最大限度地发挥了结构的支撑特点，受力更加合理，重量更轻；同时前端框架下部连接有L形支架，该L形支架将前端框架下端与防撞梁连接，有效提高前舱横摆模态，同时对整车振动模态也有一定贡献。使用本发明的新型车辆保证了C-NCAP(中国新车评价规程)多得分，L形支架能有效地将行人与车辆碰撞时行人保护下支架所受的力传递到防撞梁上，减少框架下部直接承受过大的冲击力而损坏，进一步损坏散热器，L形支架能保护散热系统零件在行人保护碰撞过程中不受损坏，进一步降低车辆的维修费用。

1、本前端框架方案考虑了不同类型动力总成对塑料前端框架的不同安装需求，尤其是基于现有散热系统开发的新能源车型。并且将前端框架本体做到模具通用化，降低了模具投资。

2、本发明在保证前端框架本体通用同时，开发不同安装支架满足不同动力总成位置需求，安装支架可在不同车型上间通用。

3、本发明在前端框架整体布置上采用了“田”字形布置形式，很好地保证车辆前端整体刚性和强度，同时零部件各区域的支撑强度和刚度也有结构性保障，该方案布置思路具有较强的推广性。

4、本发明在前端框架整体定位设计上，框架内部有容差结构设计，在工业化实施过程中，保证前端框架有效定位的同时可以降低前端框架安装对车身的精度要求。

附图说明

图1是本发明实施例一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架的轴测视图；

图2是本发明实施例一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架的背部轴测视图；

图3是本发明实施例一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架的散热器安装孔断面图(下横梁部分)；

图4是本发明实施例一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架的散热器安装支架放大图；

图5是本发明实施例一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架的米字型同心圆加强结构局部放大图；

图6是本发明实施例一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架的散热器安装支架的结构示意图

图7是本发明实施例一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架的散热器安装支架剖视图。

图中：1-前端框架本体、2-前防撞梁、3-散热器安装支架、4-上支撑杆、5-Y形支架、6-L形支架、7-容差肋板、8-水平连接架、9-散热器连接板、13-锁区加强板、4-金属弹片、15-加强结构、16-C形防转动结构、71-X向容差孔、72-YZ向容差孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由图1至图2所示的可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架的结构示意图可知，本发明包括前端框架本体1，前端框架本体1上设置有前防撞梁2和上支撑杆4；前端框架本体1的两侧立柱上设置有用于安装时避让散热器的避让槽1.1(该避让结构可以保证散热器安装在前端框架上之后，与之连接的管路的安装路径和空间)；前防撞梁2上下两端分别设置有沿竖直方向同轴布置的Y形支架5和L形支架6；Y形支架5上端通过水平连接架8与前端框架本体1上横梁固接，Y形支架5下端与前防撞梁2固接；L形支架6下端与前端框架本体1下横梁固接，L形支架6上端与防撞梁2固接；前端框架本体1可拆卸地连接有散热器安装支架3，前端框架本体1的下横梁上设置有位置可调的用于固定散热器的连接孔1.2(需要指出，该连接孔1.2与散热器安装支架3上的安装孔32.1共同作用用于固定散热器，同时连接孔1.2的位置可以根据各种类型的散热器的需求进行加工——即每一个类型的散热器适配一个连接孔1.2位置不同前端框架本体1，同样，也可以将连接孔1.2设计成一个标准件，如散热器连接板9，通过安装该标准件在前端框架本体1下横梁上的位置来适配各种类型的散热器，需要指出，该散热器连接板9与前端框架本体1可以采用卡扣连接、焊接、铰接各种形式，只要位置可调即可)；该种连接方式使得前端框架本体1与前防撞梁2之间存在一很大的安装空腔，该空腔内可以用以安装散热器。前防撞梁2的两端通过容差肋板7与前端框架本体1的两侧立柱连接；前防撞梁2与前端框架本体1异面。容差肋板7为L形；容差肋板7上设置有用于与前端框架本体1的立柱连接的X向容差孔71和用于与车体纵梁连接的YZ向容差孔72。X向容差孔71为腰型孔。水平连接架8包括两个；每个水平连接架8的一端与前端框架本体1的上横梁连接诶，另一端与Y形支架5连接。散热器安装支架3包括用于与前端框架本体1连接的连接部32和用于安装散热器的安装部33；安装部33上设置有插接散热器的圆孔33.1。连接部32中间设置有与前端框架本体1端面垂直的安装孔32.1，安装孔32.1内设置有锁紧块32.2(可以是螺母)，连接部32的两侧设置有可与前端框架本体1连接的卡接块32.3，卡接块32.3其预安装作用，卡接后再使用螺栓与锁紧块32.2进行紧固，与螺栓配合散热器支架内部嵌有螺母，该结构可以反复拆卸多次使用而不失效；根据不同类型的散热器，可以选择不痛快孔距(即圆孔33.1的中心轴线至连接部32端面的距离)的散热器安装支架3，从而实现了本发明的通用性。前端框架本体1整体上形成了“田”字形结构布置，形成了受力的闭环结构形式，保证整体结构强度和刚性的同时，内部结构的呼应也形成了较好的局部强度和刚度。

针对不同散热系统安装需求，前端框架本体1上设置有多个用于安装散热器安装支架3的安装孔，不同类型的散热器安装支架3设置形式如图3断面所示，传统车孔位置11与新能源车孔位置12前后位置在空间上有部分重叠，导致按任何一个孔的位置进行设计均无法满足散热器的不同安装需求，本发明的通用型前端框架通过设计不同长度的散热器安装支架3。散热器安装支架2单独设计2种方案，一种与前端框架上使用11位置孔的散热器位置匹配，另一种与前端框架上使用12位置孔的散热器位置匹配。这样，增加一套散热器安装支架的小模具即可实现前端框架本体开发一套模具满足不同动力总成位置的安装需求，而不是前端框架本体大模具要增加一套。本方案尤其适用基于现有散热系统开发的新能源车型。

进一步，前防撞梁2与前端框架本体1装配到车身前需预先装配形成前端框架总成，前端框架总成与车身通过工装进行整体定位，工装定位保证前端框架本体的X向前后位置，Y向居中及Z向高度。而与前防撞梁2匹配的前纵梁由于焊接工位多，且焊接工位靠后，累积误差较大，若前防撞梁不设计容差结构，将出现干涉甚至无法装配的情况。本方案前防撞2与前端框架1固定的安装孔71为X向长圆孔，螺栓通过Y向预紧将防撞梁2固定前端框架1上，防撞梁的位置可以通过孔71进行X向微调。防撞梁2在纵梁上的开孔72为Y、Z向过孔，可以吸收Y向纵梁开档间距较大的散差及Z向误差。前端框架整体与车身定位，防撞梁两侧与防撞梁固定点设计有X向容差结构，前防撞梁与车身定位点设计有YZ向容差结构，两者结合使用可以很好地吸收车身纵梁焊接过程中较大的离散公差，具有很好的容差性，在工业化实施过程中，保证定位有效定位的同时可以降低前端框架总成安装对车身的精度要求。

进一步，由于锁区较高的耐冲击要求，单纯的塑料结构方案一般很难满足要求，在性能达成有风险时可通过设计锁区加强板13增强锁区局部刚度和强度，该加强板可以通过模内注塑或模后组装的形式实现。

进一步，前端框架上支撑杆4连接前端框架Y向两端刚性较弱的位置到车体上，有效提高前端框架锁安装位置的X向支撑刚度，该上支撑杆4在布置空间允许的情况下可以设计成冲压钣金，具体可以根据成本及零件重量进行综合考量。

进一步，锁区下部设计Y形支架5与防撞梁进行连接，将锁区的冲击能量一部分传递到前防撞梁上，有效抵消部分机罩锁冲击，避免因机罩锁区域刚性不足导致机罩过关时与大灯等环境件的干涉。Y向支架5宽度在50-60mm效果较好，Y形支架5可以设计翻遍、凸包、凹坑等增加刚度的结构。

进一步，前端框架下部设计L形支架6与防撞梁连接，有效保证前端框架下部中间Z向模态，同时提高了车辆前部的整体模态，有益于整车动态异响等问题的规避。

进一步，散热器安装支架3与前端框架本体1为螺栓连接，散热器拆卸和维修具有很好的方便性，维修性好于自攻螺钉。

进一步，散热器安装支架3上设计有非对称结构31，有效防止左右安装支架错装。

进一步，前端框架本体1上设计有金属弹片14，有效保护框架本体1在耐久后螺栓松脱的情况下不被螺纹损坏。金属弹片可以是安装方式也可以是嵌件注塑方式注塑到前端框架本体1上。

进一步，前端框架本体1安装点处设计“米”字形结合同心圆的结构15，保证塑料件与车体的可靠连接。

进一步，前端框架本体1上喇叭安装点设计有“C”形防转动结构16，该结构一体注塑成型。

综上，本发明主要公开了一种通用型前端框架，该通用型前端框架由前端框架本体，前防撞梁，散热器上安装支架，上支撑杆，Y形支架及L形支架组成。前端框架整体上形成了“田”字形结构布置，形成了受力的闭环结构形式，保证整体结构强度和刚性的同时，内部结构的呼应也形成了较好的局部强度和刚度。

新能源汽车一般基于现有燃油汽车进行开发，针对散热器的不同安装需求，通常体现在X方向位置的不同，本发明在设计前端框架本体时考虑两种结构形式满足散热器不同位置安装需求。根据注塑工艺要求，塑料前端框架下横梁区域，散热器安装点安装结构模具成型特点为Z向脱模，模具上通过设计抽芯结构实现，X向2个不同位置安装孔可以通过设计2套抽芯机构进行实现。该前端框架本体整体结构均相同，只有开孔位置差异，实现了前端框架绝大部分本体结构的通用。在前端框架本体上横梁区域，设计散热器安装支架，通过螺栓与前端框架本体紧固，散热器安装支架根据散热器安装布置需求不同，可以设计2套进行匹配，前端框架本体结构接口相同。

基于传统车型冷却系统进行开发的新能源车型，其安装空间一般无法根据前端框架最优结构进行布置，而前端框架在开发时经常出现局部强度或刚度不足问题，本发明在锁区安装区域增加金属加强板，保证锁区在机罩过关时因冲击力过大而损坏，该加强板不局限于模后组装或模内注塑。

前端框架本体与防撞梁首先与安装成前端框架总成，前端框架总成与车身整体定位，由于防撞梁的相对位置精度要求较低，在防撞梁与前端框架本体安装处采用X向容差孔设计，前防撞梁与纵梁安装处采用Y向容差孔设计，两者结合使用可以很好地吸收车身纵梁焊接过程中较大的离散公差。该方案具有很好的容差性，在工业化实施过程中，保证定位有效定位的同时又降低了前端框架总成安装对车身的精度要求。

前端框架中上支撑杆前端与前端框架本体固定，后端与车体固定，对前端框架X向刚度具有很好的提升作用，该撑杆布置方向尽量与X轴成较小角度，若空间允许，也可布置为钣金冲压件，具体选择可结合成本及零件重量综合考量。

前端框架中Y形支架与前端框架本体匹配设计，保证对机罩锁的支撑刚性和支撑强度，避免因机罩锁区域刚性不足导致机罩过关时机罩与大灯等环境件的干涉。Y向支架宽度在50-60mm效果较好。

前端框架本体下横梁中部区域通过L型钣金支架与前防撞梁连接，有效保证前端框架下部中间Z向模态，同时提高了车辆前部的整体模态，有益于整车动态异响等问题的规避。

应当理解的是，以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，包括前端框架本体（1），所述前端框架本体（1）上设置有前防撞梁（2）和上支撑杆（4）；其特征在于：所述前端框架本体（1）的两侧立柱上设置有用于安装时避让散热器的避让槽（1.1）；所述前防撞梁（2）上下两端分别设置有沿竖直方向同轴布置的Y形支架（5）和L形支架（6）；所述Y形支架（5）上端通过水平连接架（8）与所述前端框架本体（1）上横梁固接，所述Y形支架（5）下端与所述前防撞梁（2）固接；所述L形支架（6）下端与所述前端框架本体（1）下横梁固接，所述L形支架（6）上端与所述防撞梁（2）固接；所述前端框架本体（1）的上横梁可拆卸地连接有散热器安装支架（3），所述前端框架本体（1）的下横梁上设置有位置可调的用于固定散热器的连接孔（1.2）。

2.根据权利要求1所述的可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其特征在于：所述前防撞梁（2）的两端通过容差肋板（7）与所述前端框架本体（1）的两侧立柱连接；所述前防撞梁（2）与所述前端框架本体（1）异面。

3.根据权利要求2所述的可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其特征在于：所述容差肋板（7）为L形；所述容差肋板（7）上设置有用于与所述前端框架本体（1）的立柱连接的X向容差孔（71）和用于与车体纵梁连接的YZ向容差孔（72）。

4.根据权利要求3所述的一种可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其特征在于：所述X向容差孔（71）为腰型孔。

5.根据权利要求1所述的可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其特征在于：所述水平连接架（8）包括两个；所述每个水平连接架（8）的一端与所述前端框架本体（1）的上横梁连接，另一端与所述Y形支架（5）连接。

6.根据权利要求1所述的可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其特征在于：所述散热器安装支架（3）包括用于与前端框架本体（1）连接的连接部（32）和用于安装散热器的安装部（33）；所述安装部（33）上设置有插接散热器的圆孔（33.1）。

7.根据权利要求6所述的可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其特征在于：所述连接部（32）的中间设置有与前端框架本体（1）端面垂直的安装孔（32.1），所述安装孔（32.1）内设置有锁紧块（32.2）；所述连接部（32）的两侧设置有卡接块（32.3）。

8.根据权利要求1所述的可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其特征在于：所述前端框架本体（1）的下横梁上可拆卸地连接有散热器连接板（9）；所述散热器连接板（9）上设置有用于固定散热器的连接孔（1.2）。

9.根据权利要求1所述的可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其特征在于：所述前端框架本体（1）上设置有C形防转动结构（16）。

10.根据权利要求1所述的可适配多类散热器且具有容差功能的通用型前端框架，其特征在于：所述前端框架本体（1）上设置有锁区加强板（13）。