CN1095772C - 车体框架的铝合金空心框架构件 - Google Patents

Abstract

一种车体框架的铝合金空心框架构件包括一前管部分。该前管部分在其前端具有作为接受碰撞载荷表面的管状端面。在前管部分中截面积从基端朝接受表面逐渐增大，厚度则逐渐减小。因此，该前管部分在车辆碰撞时可从接受表面早期并稳定地破坏，因而增强了碰撞能量吸收效率。

Description

车体框架的铝合金空心框架构件

本发明关于车体框架的铝合金空心框架构件，尤其是具有碰撞能量吸收能力的铝合金空心框架构件。

人们已经知道，为了满足减轻汽车重量的要求，采用空心的铝合金制造的框架构件和连接件来制造车体框架。在这种情况下，车体框架装有铝合金的空心构件，它们安置在车体前部的左右侧部分上，从而沿车体的纵向伸展，并通过破坏显示其碰撞能量吸收能力。

为了增强这些空心框架构件的碰撞能量吸收效率，要求这些空心框架构件在车辆碰撞时从其顶端稳定地破坏，在空心框架构件上的峰值载荷小，在峰值载荷产生以后产生的稳定载荷具有较小的载荷幅度，接受碰撞载荷的表面宽到足以可靠地接受碰撞载荷。

然而，现有的空心框架构件在其整个长度及固定的横截面区域做成具有较大的厚度，这是因为从铝合金的特性的观点看，它的耐久性较差。为此，现有的空心框架构件具有下列问题：在车辆碰撞时的可破坏性是不稳定的，峰值载荷较大。另外峰值载荷产生后的载荷幅度较大，不能产生固定的载荷。接受碰撞载荷的表面比较窄，因此，在采用这种现有的空心框架构件制成的车体中，非常难于有效地增强碰撞吸收率。

有一种已知的汽车车体框架，在左右前轮附近构成一向上弯曲的部分，它是通过将具有圆形截面的挤压铝合金管弯成弧形而制成的。

在车辆前端遭碰撞时，碰撞载荷加到空心框架的前端，在空心框架构件的大致长度方向的中心部分产生弯曲变形，为了吸收碰撞载荷增加了框架构件的弯曲程度。在这种情况下，在弯曲部分外部的外周向表面部分会产生较大的变形，会出现破裂，这是由于从铝合金的特性的观点看，它的延伸率较小造成的。这些破裂必须尽量避免，因为它们会大大降低碰撞能量的吸收效率。

因此，本发明的目的在于提供一种车体框架用的上述类型的铝合金空心框架构件，它做通过采用空心框架构件的特殊结构而能足够增强碰撞能量的吸收效率。

为了达到上述目的，按照本发明，提供一种车体框架用的铝合金实心侧部框架构件，它构成车体框架的一部分并且具有碰撞能量吸收能力，其中空心侧部框架构件包括一前管部分和一个后管部分，上述前管部分在其前端上具有作为碰撞载荷的接受表面的管形端面；和在其后端的基端部分，上述前管部分具有扩张的形状，并具有从其基端到接受表面逐渐增大的横截面，从基端到接受表面的厚度逐渐减小。

这里，横截面是指在垂直于框架构件的轴的平面上，在空心框架构件在此平面上切开时，空心框架构件外形所包围的整个部分的面积。

如果在横截面积和厚度之间的关系按上述方法规定，在车辆碰撞时，空心框架构件会从其顶端稳定地破坏，空心框架构件上的峰值载荷较小。另外，在峰值载荷产生以后产生的稳定载荷的幅度也较小。另外空心框架构件做成扩张形状并具有宽的接受表面，因此，它能可靠地接受碰撞载荷。采用这种空心的框架构件，能够有效地增强碰撞能量吸收效率。

本发明的另一个目的在于提供一种上述类型的空心框架构件，做成使它的上述的延伸通过采用一种空心框架构件的特殊结构而受到限制。

为了达到上述目的，按照本发明提供一种车体框架的铝合金空心框架构件，它包括一根挤压管，该挤压管具有连续地垂直弯曲的弧形形状，其一端连到车体框架的地板构件上，第二端连到碰撞载荷接受表面上，它形成车体框架的向上弯曲部分，该挤压管包括一带状上壁、一个与上壁相对的带状下壁，一对侧壁，该侧壁分别将上壁的相对的侧边缘和下壁的相对的侧边缘连接在一起，从而形成V形截面。

在上述结构中，如果一碰撞载荷加到车体前部附近的空心框架构件的前端，由于车子前部碰撞，加到下壁上的压力而产生的将下壁向上推向到上壁的力在空心框架构件的大致为长度方向中心部分上产生，从而吸收碰撞载荷。结果两个侧壁的弯曲部分受压变形，从而减小弯曲角度，因而上壁的延伸将随着压缩和变形量受到限制。

因此就能将上壁的延伸量限制在制造上壁材料的铝合金具有的限定值之内，因此避免了上壁的破裂，从而大大增加了碰撞吸收效率。

本发明的上述和其它目的、特征及优点，通过下面参照附图进行的描述而会更加清楚。

图1是车体框架一个示例的基本部分的透视图，

图2是空心侧框架构件第一示例的透视图，

图3是沿图2中3-3线的放大剖视图，

图4是基本部分的透视图，示出挤压管状元件和空心侧框架构件的第一示例之间的关系，

图5是一图表，示出时间和载荷之间的关系，

图6是基本部分的透视图，示出挤压管状元件和空心侧框架构件的第二示例之间的关系，

图7A是表示加到空心侧框架构件或类似件的第二个示例上的力的作用方向的示图，

图7B是表示空心侧框架构件第二个示例的受压和变形的示图，

图8是基本部分的透视图，示出挤压管状元件和空心侧框架构件第三个示例之间的关系，

图9是车体框架另一示例的基本部分的透视图，

图10是空心侧框架构件的第四个示例的透视图，和

图11是空心侧框架构件的第五个示例的截面图。

第一个实施例

参见图1，汽车车体框架1用各种铝合金框架构件和连接件组装而成。一对向上弯曲的部分3处于车体框架1的前部，与左右前轮的轴保持离开状态。每个向上弯曲部分3包括空心的侧框架构件5，作为一弧形的空心框架构件其后端固定到底板构件4上，并朝前延伸，前部横向构件6支撑空心侧框架构件5的前端。在图示的实施例中，左右向上弯曲部分3通常采用单根前部横向构件6。

每根空心侧框架构件5由铝合金制成，正如图2和3所示，它具有碰撞能量的吸收能力。尤其是空心的侧框架构件5包括一扩张形的前管部分7，它位于车体长度方向的前部并具有圆形截面，后管部分8连接到前管部分7上的后端即基端，它在整个长度上的直径是相同的。前管部分7包括位于其一端即前端的用作碰撞载荷接受表面9的管状端表面。在前管部分7中，横截面积S从其另一端即基端朝接受表面9逐渐增大，厚度t从基端朝接受表面9逐渐减小。后管部分8的厚度在整个长度上均等于前管部分7基端的厚度。前管部分7的横截面积S为前管部分7的外形O包括的整个部分的面积，即用垂直于前管部分的轴a的平面P去切前管部分7时的面积。

在生产这种空心侧框架构件5时，先生产出铝合金的具有圆形截面的挤压管10，它与后管部分8类似，如图4所示。然后将挤压管10在预定的长度上进行膨胀处理，以形成前管部分7，然后再弯成弧形。

如果前管部分7的横截面S和厚度t制成如上述那样的关系，该前管部分7就会在车辆碰撞时从其顶端稳定地破坏，在图5所示的时间-载荷曲线中，前管部分上的峰值载荷减小了，而在峰值载荷之后产生的固定载荷具有较小的载荷幅度。另外前管部分7做成扩张形状，接受表面9变宽，因此能可靠地接受碰撞载荷。采用具有这种前管部分7的空心侧框架构件5，能有效地增强碰撞能量吸收效率。

参见图6，由铝合金制成的空心侧框架构件5，包括扩张形状的前管部分7，它装在车体长度方向前部并具有六角形截面，六角形截面的后管部分8连到前管部分7的基端，它在其整个长度上具有相同的横截面积。在生产这种空心侧框架构件5₁中，采用类似上述的工序。挤压管10₁类似于后管部分8，但它具有六角形截面，

该空心侧框架构件5如图7A所示，包括带形上壁11，与上壁11相对的带形下壁12，一对侧壁13分别连接到上壁11的对侧边缘和下壁12的对侧边缘上，形成V形截面，在车辆碰撞时，前管部分7能以与上述相同的方式从其顶端稳定地破坏。如果有一个压力加到下壁12上，如图7A所示，从而在空心侧框架构件5₁的基本为长度方向的中心部分上、即弧形的大致的顶点T(如图2所示)产生一个将下壁12朝上壁11向上推的力来吸收碰撞载荷，两侧壁13的弯曲部分14受压并变形，正如图7B所示，从而弯曲角θ减小，因此上壁11的延伸将按压缩和变形量而受到限制。因此就能将上壁11的延伸量限制在构成上壁材料的铝合金具有限定值内，因此避免了上壁的破裂，大大地增强了碰撞能量吸收效率。

参见图8，铝合金制的空心侧框架构件5₂包括扩张形状的前管部分7，它装在车体长度方向的前部，具有矩形截面，后管部分8连到前管部分7的基端，它也具有矩形截面并在其整个长度上具有相同的截面。在生产这种空心侧框架构件5₂中，采取与上述两样的方法，使用的挤压管10₂类似于后管部分8，但它具有矩形截面。第二个实施例

参见图9，汽车车体框架1用铝合金的各种框架构件和连接件组装而成。一对向上弯曲部分7处于车体框架的前部，与左右前轮的轴2保持离开状态。每个向上弯曲部分3包括空心的侧框架构件5₃，它的后端固定到底板构件4上并朝前延伸，前部横向构件6支撑空心侧框架构件5₃的前端。在图示的实施例中，左右弯曲部分3通常采用单根前部横向构件6。

每根空心侧框架构件5₃均采用具有六角形截面的铝合金挤压管10₁弯成弧形制成，正如图10所示。因此，空心侧框架构件5₃包括一带形上壁11，与上壁11相对的带形下壁12，一对侧壁13分别连接到上壁11的相对侧边缘和下壁12的相对侧边缘上，它们构成V形截面。

在上述结构中，如果由于车辆前部碰撞，一碰撞载荷加到空心侧框架构件5₃的前端上，由于一压力加到下壁12上，会在空心侧框架构件5₃的基本为长度方向的中心部分、即弧形的大致的顶点T(如图10所示)产生一个将下壁12向上推向上壁11的力F，来吸收如图7A所示的碰撞载荷。结果两个侧壁13的弯曲部分14受压并变形，正如图7B所示，从而弯曲角θ减小，因此，上壁11的延伸将随着该压缩和变形量而受到限制。因此能将上壁11的延伸量限制在制造上壁11所用材料即铝合金具有的限定值之内，因此可避免上壁11的破裂，大大增强碰撞能量的吸收效率。

正如图11所示，一根挤压管，也是空心侧框架构件5₄可做成使其截面为手鼓形或漏砂形。在这种情况下，空心侧框架构件设计成不会产生弯曲部分14的碰撞，同时两侧壁13的弯曲部分14受压并变形，从而使弯曲角θ减小。

每种空心侧框架构件5，5₁～5₄也能用于后轮的向上弯曲部分上。

Claims (5)

1.一种车体框架的铝合金的空心侧部框架构件，构成车体框架的一部分并具有碰撞能量吸收能力，其特征在于：空心侧部框架构件包括一个前管部分和一个后管部分，上述前管部分在其前端上具有管状的端部表面，作为碰撞载荷接受表面；和在其后端的基端部分，上述前管部分具有扩张的形状，使它的横截面积从基端部分朝上述接受表面逐渐增大，而它的厚度从上述基端部朝上述接受表面逐渐减小。

2.按照权利要求1的车体框架的铝合金空心框架构件，其中上述空心框架构件弯成弧形，构成上述车体框架的向上弯曲的部分，并具有六角形截面，上述空心框架构件包括一带状上壁，与上述上壁相对的带状下壁，一对侧壁分别连接到上述上壁的相对的侧边缘和上述下壁相对的侧边缘上，形成V形截面。

3.一种车体框架的铝合金的空心框架构件，包括一根挤压管，该挤压管具有连续地弯曲的弧形形状，其一端连到车体框架的地板构件上，第二端连接到碰撞载荷接受表面上，构成车体框架的向上弯曲的部分，其特征在于：上述挤压管为垂直弯曲的弧形形状，上述挤压管包括一带形上壁，一与上述上壁相对的带形下壁，一对侧壁分别连接到上述上壁的相对侧边缘和上述下壁的相对侧边缘上，形成V形截面。

4.按照权利要求3的车体框架的铝合金空心框架构件，其中上述挤压管具有六角形截面。

5.按照权利要求3的车体框架的铝合金空心框架构件，其中上述挤压管具有手鼓形或漏砂形截面。

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