CN108583689B - 具有传力结构的纵梁和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有传力结构的纵梁和汽车，该传力结构分布于纵梁中段和后段，其中位于纵梁后段的传力结构后段部分主要起到提高纵梁后段的强度的作用；其中位于纵梁中段的传力结构前段部分通过设置下凹结构、内凹结构和缺口结构，用于将冲击力保持沿纵梁向后传力且冲击力向纵梁外壁一侧转移，并在纵梁前段完全压溃变形后，纵梁中段与后段交接的位置处能够充分向车身左右方向的外部变形，使得碰撞力向位于该处的前减震塔处传力，增加了前减震塔的变形，从而吸收碰撞能力，避免前围板出现较大的入侵变形，进而提高乘员保护效果。

Description

具有传力结构的纵梁和汽车

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是一种具有传力结构的汽车。

背景技术

车架是汽车中最重要的承载部件，而车架纵梁又是其中的关键零件之一，所以纵梁在汽车上起到重要的承载作用。汽车纵梁在车身横向方向的断面通常为槽型或箱型，具体由内板和外板组成，其中外板为在车身横向方向靠近车辆外侧的面板，其与内板共同组成汽车纵梁。

车辆前部碰撞是现代交通事故的主要形式之一，在交通事故中乘员受伤害比率较大。各国均把汽车的前部碰撞性能作为汽车安全性能评价指标之一。而在前部碰撞过程中，前机舱能否有效吸收及传递碰撞能量显得尤为关键。尤其是在新能源汽车增加动力电池之后，整车重量大为增加的情况下，单纯依靠汽车纵梁内外板的结构来传递和吸收碰撞能量显得不足。

普通车型在纵梁设计时，重点考虑纵梁本身内外板的形状设计来进行碰撞吸能设计。如单纯地增加纵梁的截面积或者通过改变纵梁内外板的前后形状，例如原欧宝车型的驯鹿角车身纵梁结构设计有利于碰撞过程中纵梁的变形吸能。

申请号为20161026119.1的专利申请，利用在外板边缘和轮胎包络之间的位置前端设置诱导槽，使得外板前端诱导槽和轮胎包络的连接线弯曲变形，同时位于动力总成包络和顶板的后边缘之间的位置设置后安装孔，使得内板沿后安装孔和动力总成包络的连接线弯曲变形，提高利用纵梁的弯曲变形吸收的碰撞能量，有效减少碰撞传递到乘员舱的压力，保证乘员舱的完整性，减少碰撞过程中对乘员的伤害。

还有一些方案是在纵梁内部设置加强结构，例如申请号为201410648464.5的发明专利，通过在纵梁内部设置纵梁加强板，并且纵梁加强板和悬置加强板形成一个整体，将纵梁结构缺陷处焊接到一起，提高纵梁的抗弯能力，使得纵梁的结构缺陷处不再提前变形，能够很好地向后传递，提升了正面碰撞性能。

上述设计的设计思路有的是从增加纵梁的弯曲进行吸能，有的是将纵梁的缺陷处进行加强从而抗弯能力得到提升，均从不同的角度实现了对汽车纵梁吸收能力提升的目的。

但现有的设计中尚未存在将汽车纵梁上的传力路径进行改变从而减少沿着车辆前后方向即X方向的冲击力的大小的设计思路。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有传力结构的纵梁和汽车，从改变车辆前后方向冲击力方向的角度解决汽车纵梁吸收碰撞能量不足的技术问题。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：

具有传力结构的纵梁，包括纵梁前段、纵梁中段和纵梁后段，其中纵梁中段与纵梁后段交接的位置处的纵梁外侧连接有前减震塔，所述传力结构固定于纵梁内部，所述传力结构覆盖纵梁中段和纵梁后段；

所述传力结构的边缘设置有固定面，所述传力结构通过固定面与纵梁内板固定；

所述传力结构包括固定连接的传力结构前段和传力结构后段；其中传力结构前段与纵梁中段对应、传力结构后段与纵梁后段对应；

以当前位置的纵梁的中心线为参照，纵梁上相对中心线靠近车身左右方向外侧的区域定义为中心线外侧，纵梁上相对中心线靠近车身左右方向内侧的区域定义为中心线内侧；以沿车头向车尾的中心轴线方向为从前向后方向；

所述传力结构前段在从前向后方向上依次包括第一前段和第二前段，所述第一前段覆盖纵梁的中心线外侧和内侧，所述第二前段仅覆盖纵梁的中心线外侧，所述第二前段相对第一前段形成内凹结构；

所述传力结构前段上还设置有下凹结构；所述下凹结构设置于纵梁传力结构前段的固定面上并呈凹陷状态，且沿从前向后方向延伸一段距离，下凹结构对应的纵梁传力结构前段与纵梁内板之间间隔一定距离；

所述传力结构前段上还设置有缺口结构，所述缺口结构临近纵梁中段与纵梁后段交接的位置处，所述缺口结构设置在传力结构前段的边缘并相对两侧的传力结构前段的面形成缺口；

所述传力结构后段在从前向后方向上逐渐向中心线内侧靠近。

进一步的，在本发明中，所述传力结构后段上设置有开口结构，所述开口结构贯穿传力结构后段且开口的孔向在车身左右方向。

进一步的，在本发明中，所述传力结构后段上与固定面交接的区域设置有弱化槽。

进一步的，在本发明中，所述固定面与纵梁内板通过点焊固定。

进一步的，在本发明中，所述传力结构的材料屈服强度大于280MPa，且传力结构前段的料厚为1.4mm～1.6mm，所述传力结构后段的料厚为2mm～2.5mm。

有益效果：

由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供了一种在纵梁内部的传力结构，该传力结构分布于纵梁中段和纵梁后段，其中位于纵梁后段的传力结构后段部分主要起到提高纵梁后段的强度的作用；其中位于纵梁中段的传力结构前段部分通过设置下凹结构，将冲击力保持沿纵梁向后传力，同时还设置有内凹结构，内凹结构偏向纵梁外壁一侧，使得冲击力向纵梁外壁一侧转移；传力结构前段部分上还设置有缺口结构，该结构处强度与前减震塔位置对应且强度薄弱；上述在纵梁传递结构前段部分的设置以及在纵梁后段部分强度足够强大的条件下，纵梁在前段完全压溃变形后，纵梁中段与纵梁后段交接的位置处能够充分向车身左右方向的外部变形，使得碰撞力向位于该处的前减震塔处传力，增加了前减震塔的变形，从而吸收碰撞能力，避免前围板出现较大的入侵变形，进而提高乘员保护效果。

本发明通过设置诱导结构，将冲击力经过纵梁前段进行一次吸收后，逐渐引向纵梁外侧并在前减震塔位置处进行纵梁的折弯，将冲击部分地转移到车身的左右方向上，使得整个碰撞过程中纵梁变形的模式发生改变且模式固定，上述设计区别于传统的纵梁加强设计，有效地提高了碰撞安全性能。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为车架上左侧纵梁区域的俯视图；

图2为左侧纵梁的内部的结构示意图；

图3为左侧纵梁的内部的结构示意图；

图4为传力结构的结构示意图；

图5为图4的俯视图。

图中，各附图标记的含义为：

纵梁1、纵梁前段1-1、纵梁中段1-2、纵梁后段1-3、纵梁内板2、纵梁外板3、前围板4、传力结构前段5、下凹结构51、缺口结构52、内凹结构53、传力结构后段6、开口结构61、弱化槽62、点焊位置7、前减震塔8，折弯区9，纵梁根部10。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

如图1所示，以车架上左侧纵梁为示意进行说明。

传统的纵梁1包括纵梁前段1-1、纵梁中段1-2和纵梁后段1-3，纵梁前段1-1、纵梁中段1-2在图1中左侧的圈内，纵梁后段1-3位于图1中右侧的圈内、靠近纵梁根部10的位置。纵梁前段1-1、纵梁中段1-2基本位于同一中心线上，纵梁后段1-3向车身内部偏置，因此纵梁前段1-1的中心线与纵梁后段1-3根部的中心线之间存在错位。图1中，以虚线表示上述两个中心线。

同时，汽车车架上在纵梁中段1-2与纵梁后段1-3交接的位置处的纵梁1的外侧连接有前减震塔8。

当前部碰撞力通过箭头所示向纵梁1传递碰撞力，在图1中纵梁中段1-2与纵梁后段1-3之间形成折弯区9，但该处折弯时刻一般纵梁前段1-1压溃吸能之后，所以纵梁前段1-1、纵梁中段1-2、纵梁后段1-3通常会在料厚设计时考虑变料厚，例如纵梁前段1-1料厚为1.5mm、中段为1.8mm、后段为2.0mm。

因此，满足在纵梁前段1-1压溃吸能的要求下，纵梁后段1-3在X向(即车辆前后方向)的支撑力要大，这就要求在纵梁后段1-3内部增加支撑结构。在纵梁前段1-1完全压溃吸能的情况下，存在无法全部吸收碰撞能量的情况下，则要求纵梁后段1-3来吸收碰撞能量。通常的设计时纵梁后段1-3继续向车后挤压图1中所示的前围板4，以此来达到吸收剩余碰撞能量的目的。但该种设计存在缺陷，即容易导致前围板4的变形量在64km/h的40％可变形移动壁障碰撞中出现变形量超标的情形，从而会导致驾驶员脚部伤害变大，也同时会伴随驾驶员胸部伤害变大的可能性。

因此，本发明在设计中利用图1中位于纵梁内部的纵梁传力结构来实现在纵梁后段1-3加大挤压前减震塔8变形来增加碰撞能量的吸收，从而减少前围板4向车后的变形量。

原理如下：如图1所示，当碰撞力沿着纵梁前段1-1的中心线向后传递时，由于纵梁传力结构的设计，能够导致碰撞力在纵梁中段1-2时偏离纵梁中心线使得一部分碰撞力向车身外侧方向传递、还有一部分沿着纵梁后段1-3根部的中心线向前围板4方向继续传力，从而增加了纵梁前段1-1上的碰撞力与纵梁后段1-3根部上的碰撞力之间的错位量，有效增大了向车身外侧方向传力的碰撞力的弯矩，从而增加了前减震塔8的变形量，吸收剩余碰撞能量。

具体的，在本发明的实施例中，如图2所示，为从纵梁外板3一侧所观察到的拆除了纵梁外板3的纵梁内部的结构。所述传力结构固定于纵梁1的内部，所述传力结构覆盖纵梁中段1-2和后段。上述设置对于纵梁前段1-1几乎不产生影响，保持纵梁前段1-1压溃变形吸收能量的基本功能。

所述传力结构的边缘设置有固定面，所述传力结构通过固定面与纵梁内板2固定，固定方式为点焊。图2和图3中给出了本发明具体实施例的多个点焊位置7。

所述传力结构包括固定连接的传力结构前段5和传力结构后段6；其中传力结构前段5与纵梁中段1-2对应、传力结构后段6与纵梁后段1-3对应。传力结构前段5主要起到冲击力导向作用、传力结构后段6主要起到对纵梁后段1-3的加强作用。

具体的：

以当前位置的纵梁1的中心线为参照，纵梁1上相对中心线靠近车身左右方向外侧的区域定义为中心线外侧，纵梁1上相对中心线靠近车身左右方向内侧的区域定义为中心线内侧；以沿车头向车尾的中心轴线方向为从前向后方向。

所述传力结构前段5在从前向后方向上依次包括第一前段和第二前段，所述第一前段覆盖纵梁1的中心线外侧和内侧，所述第二前段仅覆盖纵梁1的中心线外侧，所述第二前段相对第一前段形成内凹结构53。

所述传力结构前段5上还设置有下凹结构51；所述下凹结构51设置于纵梁传力结构前段5的固定面上并呈凹陷状态，且沿从前向后方向延伸一段距离，下凹结构51对应的纵梁传力结构前段5与纵梁内板之间间隔一定距离。

所述传力结构前段5上还设置有缺口结构52，所述缺口结构52临近纵梁中段1-2与纵梁后段1-3交接的位置处，所述缺口结构52设置在传力结构前段5的边缘并相对两侧的传力结构前段5的面形成缺口。

所述传力结构后段6在从前向后方向上逐渐向中心线内侧靠近。

当纵梁前段1-1在接收碰撞力进行压溃变形时，碰撞力传递到传力结构前段5，在有下凹结构51的情况下，碰撞力沿着内部传力结构向后变形而不仅仅沿着纵梁内板2和纵梁外板3向后变形；而内凹结构53的设计，可以有效引导碰撞力向外侧错位，增加前减震塔8的受力。传力结构后段6增强了纵梁后段1-3的强度，使得向后传递的冲击力无法让纵梁后段1-3发生严重变形。

而传力结构后段6的强度不能过大，否则，会导致纵梁中段1-2与纵梁后段1-3之间的折弯无法发生。因此进一步的，在本发明的实施例中，所述传力结构后段6上设置有开口结构61，所述开口结构61贯穿传力结构后段6且开口的孔向在车身左右方向。

进一步的，在某些优选实施例中，所述传力结构后段6上与固定面交接的区域设置有弱化槽62。

上述开口结构61和弱化槽62能够促使纵梁中段1-2和纵梁后段1-3交接的位置处折弯变形明显，增加前减震塔8的变形量，从而吸收更多的碰撞能。

进一步的，在某些优选的实施例中，参照传统的纵梁变料厚的设计思路对传力结构的材料加以选择：所述传力结构的材料屈服强度大于280MPa，且传力结构前段5的料厚为1.4mm～1.6mm，所述传力结构后段6的料厚为2mm～2.5mm。

进一步的，在某些优选的实施例中，所述传力结构前段5与传力结构后段6之间为一体式结构或分体式结构。其中一体式结构可以通过激光拼焊的方式进行，分体式结构可以通过点焊的方式进行。焊接点参见图2和图3。

本发明的具体实施例，还公开了一种汽车，其包含上述具有传力结构的纵梁1，左右纵梁1均参照上述方案进行设计。该汽车在证明碰撞时，左右纵梁1在纵梁中段1-2和纵梁后段1-3交接的位置处分别向左右两侧的前减震塔8处发生折弯并传递碰撞能量，而削弱了向前围板4方向传递的能量，最终达到减小前围板4变形量的目的，降低乘员脚部和胸部伤害，使得乘员保护效果好。

该汽车在整个碰撞过程中，纵梁1变形的模式发生改变且模式固定，上述设计区别于传统的纵梁加强设计，有效地提高了碰撞安全性能并且上述碰撞变形模式稳定，具有良好的应用前景。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.具有传力结构的纵梁，包括纵梁前段、纵梁中段和纵梁后段，其中纵梁中段与纵梁后段交接的位置处的纵梁外侧连接有前减震塔，其特征在于：所述传力结构固定于纵梁内部，所述传力结构覆盖纵梁中段和纵梁后段；

所述传力结构的边缘设置有固定面，所述传力结构通过固定面与纵梁内板固定；

所述传力结构包括固定连接的传力结构前段和传力结构后段；其中传力结构前段与纵梁中段对应、传力结构后段与纵梁后段对应；

以当前位置的纵梁的中心线为参照，纵梁上相对中心线靠近车身左右方向外侧的区域定义为中心线外侧，纵梁上相对中心线靠近车身左右方向内侧的区域定义为中心线内侧；以沿车头向车尾的中心轴线方向为从前向后方向；

所述传力结构前段在从前向后方向上依次包括第一前段和第二前段，所述第一前段覆盖纵梁的中心线外侧和内侧，所述第二前段仅覆盖纵梁的中心线外侧，所述第二前段相对第一前段形成内凹结构；

所述传力结构前段上还设置有下凹结构；所述下凹结构设置于纵梁传力结构前段的固定面上并呈凹陷状态，且沿从前向后方向延伸一段距离，下凹结构对应的纵梁传力结构前段与纵梁内板之间间隔一定距离；

所述传力结构前段上还设置有缺口结构，所述缺口结构临近纵梁中段与纵梁后段交接的位置处，所述缺口结构设置在传力结构前段的边缘并相对两侧的传力结构前段的面形成缺口；

所述传力结构后段在从前向后方向上逐渐向中心线内侧靠近；

所述传力结构后段上设置有开口结构，所述开口结构贯穿传力结构后段且开口的孔向在车身左右方向；

所述传力结构的材料屈服强度大于280MPa，且传力结构前段的料厚为1.4mm~1.6mm，所述传力结构后段的料厚为2mm~2.5mm。

2.根据权利要求1所述的具有传力结构的纵梁，其特征在于：所述传力结构后段上与固定面交接的区域设置有弱化槽。

3.根据权利要求2所述的具有传力结构的纵梁，其特征在于：所述固定面与纵梁内板通过点焊固定。

4.根据权利要求1至3中任意一条所述的具有传力结构的纵梁，其特征在于：所述传力结构前段与传力结构后段之间为一体式结构。

5.根据权利要求1至3中任意一条所述的具有传力结构的纵梁，其特征在于：所述传力结构前段与传力结构后段之间为分体式结构。

6.根据权利要求4所述的具有传力结构的纵梁，其特征在于：所述传力结构前段与传力结构后段之间通过激光拼焊拼接。

7.根据权利要求5所述的具有传力结构的纵梁，其特征在于：所述传力结构前段与传力结构后段之间为点焊连接。

8.汽车，其特征在于：包含上述权利要求1~3以及5~6中任意一条所述的纵梁。