CN108248533A - 一种应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构，包括前防撞横梁总成、机舱纵梁总成和定位连接在所述机舱纵梁总成上并与前防撞横梁总成对应的传力部件，所述前防撞横梁总成包括防撞横梁和吸能盒，其特征是：所述传力部件由受力构件、支撑构件和主传力构件连接构成，整体呈三角形结构。本发明能够在汽车发生小偏置碰撞时，使机舱纵梁充分参与变形和吸能，降低车体动能；并且迫使动力总成向碰撞侧的反方向移动，将撞击侧的碰撞冲击力及时有效的通过动力总成转移到非撞击侧，使得车体纵向上的碰撞冲击力大大减小，降低了乘员舱的变形量，保障乘员的生命安全。

Description

一种应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构

技术领域

本发明涉及汽车车身，尤其涉及一种应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构。

背景技术

汽车与碰撞物发生正面碰撞时，需要由车辆前部主要承力结构的变形来充分吸收碰撞所产生的能量，以对车上的乘员进行最大程度的保护。传统车体结构中的防撞横梁总成以及机舱纵梁经过合理的强度设计足以应对车辆与碰撞物重叠面积较大时的碰撞情形。然而，当车辆与碰撞物重叠面积的宽度小于车体宽度的25%时，防撞横梁总成和机舱纵梁不能充分参与这样的碰撞过程，无法起到足够的吸能缓冲效果，很可能导致乘员舱受到巨大碰撞力而产生不可接受的变形，威胁乘客的生命安全。

为此，美国公路安全保险协会制定了车体速度为64Km/h，车体与刚性壁障重叠面积为25%的正面偏置碰撞安全评价项目(以下简称 “小偏置碰撞”)，图1为该评价项目的示意图。进行上述评价项目测试的车辆往往因为防撞横梁和机舱纵梁未充分参与碰撞吸能，巨大的碰撞冲击力未受到有效削弱的情况下通过底盘和机舱边梁作用到了乘员舱上，导致了乘员舱的巨大变形。这种情况下，车体和假人会得到一个较差的评价结果，小偏置碰撞的总评价结果也会让消费者难以接受，对该车型的安全性能产生质疑。因此，需要开发一种适用于汽车小偏置碰撞的传力结构。

CN204713210U公开的“一种小偏置碰撞载荷控制系统”，包括前车轮和轮胎以及车辆框架，车辆框架具有第一侧框架纵梁和第二侧框架纵梁以及位于前车轮和轮胎后面并远离前车轮和轮胎的横向框架构件。小偏置碰撞载荷控制系统包括：前阻挡器结构、第一后阻挡器结构以及加强阻挡器结构，以通过将来自前车轮和轮胎的碰撞力传递至车辆框架的横向框架构件来限制前车轮和轮胎朝向车辆的车身的移动。其能够减少小偏置碰撞期间前部结构对车身的侵入。 CN107000664A 公开的“ 用于吸收小偏置碰撞力的车辆前部结构”，该前部结构包括一对侧纵梁、前部构件和内支架。每个前部构件均联接至一个侧纵梁的前端部并且至少部分地横向向外延伸到车辆的相应的外四分之一的总宽度上。在一方面中，每个内支架均包括横向壁和基部。横向壁具有沿着侧纵梁中的相应的侧纵梁纵向地延伸的侧边缘以及从该纵梁横向向外延伸的前边缘。基部在相应的前部构件与纵梁之间对角地延伸并且联接至相应的前部构件和纵梁。基部的前边缘在相应的外四分之一内联接至前部构件。在一方面中，前部结构包括包围内支架的外支架。毫无疑问，上述现有技术都是所属技术领域的一种有益的尝试。

发明内容

本发明的目的是提供一种应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构,其能够在汽车发生小偏置碰撞时，使机舱纵梁充分参与变形和吸能，降低车体动能；并且迫使动力总成向碰撞侧的反方向移动，将撞击侧的碰撞冲击力及时有效的通过动力总成转移到非撞击侧，使得车体纵向上的碰撞冲击力大大减小，降低了乘员舱的变形量，保障乘员的生命安全。

本发明所述的一种应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构，包括前防撞横梁总成、机舱纵梁总成和定位连接在所述机舱纵梁总成上并与前防撞横梁总成对应的传力部件，所述前防撞横梁总成包括防撞横梁和吸能盒，其特征是：所述传力部件由受力构件、支撑构件和主传力构件连接构成，整体呈三角形结构。

进一步，所述机舱纵梁总成包括机舱纵梁内板、机舱纵梁外板和定位连接在所述机舱纵梁内板里侧上的盒状冲压件。

进一步，所述受力构件为钣金件，呈“L”形，其平直部分通过多颗螺栓固定连接在所述机舱纵梁外板上、竖直部分与所述前防撞横梁总成相对；

所述支撑构件为钣金件，呈头部指向车体后端的箭头形，其尾部与所述受力构件竖直部分固定连接并通过两颗螺栓与所述机舱纵梁外板固定连接，其头部通过一颗螺栓与所述机舱纵梁外板及盒状冲压件固定连接；

所述主传力构件与所述支撑构件通过多段保护焊固定连接。

所述受力构件、支撑构件和主传力构件连接构成的三角形，其受力构件与支撑构件之间的夹角为40度—60度。

进一步，所述主传力构件为两根平行的圆管，所述两根圆管通过多段保护焊与所述支撑构件固定连接。

本发明在小偏置碰撞过程中，当受力构件撞击到刚性壁障后，受力构件将作用力传递到支撑构件和主传力构件上。由于传力部件与机舱纵梁的高强度连接关系，支撑构件与主传力构件会挤压机舱纵梁向车体内侧弯折，在引起机舱纵梁变形和吸能的同时，迫使动力总成（发动机和变速器）产生较大程度的位移，从而将碰撞冲击力有效的传递到非碰撞侧。通过对主传力构件的材料强度等级和厚度进行合理的选择，使传力部件在主传力构件轴向上具备足够的支撑力，获得理想的传力效果。

由于传力部件通过螺栓安装在机舱纵梁的外侧，与机舱纵梁之间存在少数几颗螺栓连接关系，无需对车体进行大的改动，即可完成对传力部件的安装。在避开与轮胎包络干涉的前提下，安装位置尽量靠近乘员舱方向，争取与动力总成在车体纵向上产生较大程度的重叠，以获得更好的传力效果。

本发明的传力部件具备重量轻、可靠性高、安装便利等特点，安装在机舱纵梁外板上应对小偏置碰撞时，通过机舱纵梁的吸能和向非撞击侧的传力可以降低约30%的车体动能，大幅度的降低了碰撞力对乘员舱的冲击，对保证乘员舱结构完整性和乘员生命安全有着明显的效果。

附图说明

图1是汽车小偏置碰撞示意图；

图2是本发明的传力部件的轴测图之一；

图3是本发明的传力部件的轴测图之二；

图4是本发明的传力部件安装在机舱纵梁外板上的示意图（局部正视图）；

图5是本发明的传力部件布置在汽车车体前端的示意图（俯视图）；

图6是本发明在汽车发生小偏置碰撞后的变形情况示意图（俯视图）。

图中：1—防撞横梁，2—吸能盒，3—机舱纵梁内板，4—机舱纵梁外板，5—盒状冲压件；6a—受力构件，6b—支撑构件，6c—主传力构件，7—轮胎，8—发动机，9—变速器，10—刚性壁障。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明的技术方案作进一步具体的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1至图6，所述的一种应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构，包括前防撞横梁总成、机舱纵梁总成和定位连接在所述机舱纵梁总成上并与前防撞横梁总成相对的传力部件，所述前防撞横梁总成包括防撞横梁1和吸能盒2，其突出的实质性特点是：

所述传力部件由受力构件6a、支撑构件6b和主传力构件6c连接构成，整体呈三角形结构。传力部件的强度设计为可承受沿主传力构件轴向的碰撞冲击力。传力方式为通过机舱纵梁向车体内侧的弯折将碰撞冲击力通过动力总成传递到车体的另一侧。当受力构件6a撞击到刚性壁障10后，受力构件将作用力传递到支撑构件6b和主传力构件6c上。由于传力部件与机舱纵梁总成的高强度螺栓连接关系，支撑构件6b与主传力构件6c会挤压机舱纵梁向内侧弯折，使得机舱纵梁参与碰撞过程中的吸能，以降低车体动能。在机舱纵梁变形的同时，迫使动力总成（即发动机和变速器）产生较大程度的向碰撞侧反方向的位移，通过动力总成在机舱纵梁以及底盘上的悬置安装点，将碰撞力有效的传递到非碰撞侧。所传递出的碰撞力可以使车体产生较为明显的横向速度和位移，以进一步减轻刚性壁障对乘员舱的冲击。

所述机舱纵梁总成包括机舱纵梁内板3、机舱纵梁外板4和定位连接（焊接）在所述机舱纵梁内板3里侧上的盒状冲压件5。在机舱纵梁总成的腔体内增加抗压溃强度较高的盒状冲压件，不仅能够使纵梁的变形程度更加剧烈，而且能够使发动机8及变速器9的移动程度也更加剧烈，从而获得更好的机舱纵梁吸能效果和对非撞击侧的传力效果。

所述受力构件6a为钣金件，呈“L”形，其平直部分通过多颗（三颗）螺栓固定连接在所述机舱纵梁外板4上、竖直部分与所述前防撞横梁总成相对；受力构件的主要作用为：一方面增加传力部件与刚性壁障的有效接触面积，另一方面保证传力部件与机舱纵梁始终保持可靠的连接关系，以获得最佳的传力效果。

所述支撑构件6b为钣金件，呈头部指向车体后端的箭头形，其尾部与所述受力构件6a竖直部分固定连接并通过两颗螺栓与所述机舱纵梁外板4固定连接，其头部通过一个螺栓与所述机舱纵梁外板4及盒状冲压件5固定连接；支撑构件的主要作用为克服主传力构件难以固定的缺陷，增加传力部件的美观性。

所述主传力构件6c与所述支撑构件6b通过多段保护焊固定连接。主传力构件的主要作用是提供轴向的支撑强度，以保证传力效果。

所述受力构件6a、支撑构件6b和主传力构件6c连接构成的三角形，其受力构件6a与支撑构件6b之间的夹角为40度—60度。

所述主传力构件6c为两根平行的圆管，所述两根圆管与所述支撑构件通过多段保护焊固定连接。主传力构件为两根高强度的空心圆管，圆管具备成本低、抗轴向压溃力强的特点。为了保证传力部件在圆管轴向上的强度连续性，主传力构件的圆管靠近受力构件的端面须与受力构件尽量贴合，主传力构件靠近支撑构件的端面须与支撑构件尽量贴合。

在小偏置碰撞过程中，需要避开与轮胎7包络（轮胎7在车辆转向时可能存在的所有空间）干涉的前提下，安装位置尽量靠近乘员舱方向，争取与动力总成（包括发动机8和变速器9）在车体纵向上产生较大程度的重叠，以获得更好的传力效果。

在小偏置碰撞时，首先发生的是前防撞横梁总成与刚性壁障10的碰撞，由于二者的有效重叠面积过小，前防撞横梁总成无法大量吸收碰撞产生的能量。随后，机舱纵梁的前端掠过刚性壁障10，未与其有效接触。

在小偏置碰撞过程中，当受力构件撞击到刚性壁障后，受力构件将作用力传递到支撑构件和主传力构件上。由于传力部件与机舱纵梁的高强度连接关系，支撑构件与主传力构件会挤压机舱纵梁向车体内侧弯折，在引起机舱纵梁变形和吸能的同时，迫使动力总成（发动机和变速器）产生较大程度的位移，从而将碰撞冲击力有效的传递到非碰撞侧。通过对主传力构件的材料强度等级和厚度进行合理的选择，使传力部件在主传力构件轴向上具备足够的支撑力，获得理想的传力效果。

当本发明的传力结构实施在车体右侧以应对右侧小偏置碰撞时，右侧机舱纵梁向车体内侧弯折时，先挤压到为实施例中动力总成的另一侧，但传力方式和传力效果与实施例并无本质区别。

需要说明的是：本发明既可安装在机舱左侧纵梁的外侧对车体左侧小偏置碰撞起到传力作用，同时也可以安装在机舱右侧纵梁的外侧，对车体右侧小偏置碰撞起到传力作用。本发明中的附图只举例了应对左侧小偏置碰撞的情况。

Claims (5)

1.一种应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构，包括前防撞横梁总成、机舱纵梁总成和定位连接在所述机舱纵梁总成上并与前防撞横梁总成对应的传力部件，所述前防撞横梁总成包括防撞横梁（1）和吸能盒（2），其特征是：

所述传力部件由受力构件（6a）、支撑构件（6b）和主传力构件（6c）连接构成，整体呈三角形结构。

2.根据权利要求1所述的应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构，其特征是：所述机舱纵梁总成包括机舱纵梁内板（3）、机舱纵梁外板（4）和定位连接（焊接）在所述机舱纵梁内板（3）里侧上的盒状冲压件（5）。

3.根据权利要求1或2所述的应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构，其特征是：

所述受力构件（6a）为钣金件，呈“L”形，其通过多颗螺栓固定连接在所述机舱纵梁外板（4）上、竖直部分与所述前防撞横梁总成对应；

所述支撑构件（6b）为钣金件，呈头部指向车体后端的箭头形，其尾部与所述受力构件（6a）竖直部分固定连接并通过两颗螺栓与所述机舱纵梁外板（4）固定连接，其头部通过一颗螺栓与所述机舱纵梁外板（4）及盒状冲压件（5）固定连接；

所述主传力构件（6c）与所述支撑构件（6b）通过多段保护焊固定连接。

4.根据权利要求1或2所述的应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构，其特征是：所述受力构件（6a）、支撑构件（6b）和主传力构件（6c）连接构成的三角形，其受力构件（6a）与支撑构件（6b）之间的夹角为40度—60度。

5.根据权利要求1或2所述的应对汽车小偏置碰撞的机舱传力结构，其特征是：所述主传力构件（6c）为两根平行的圆管，所述两根圆管与所述支撑构件（6b）通过多段保护焊固定连接。