CN109927790A - 用于前车身碰撞的力传递系统和汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于前车身碰撞的力传递系统，所述力传递系统可承载第一传力路径，所述第一传力路径包括前纵梁、搁脚板、扭力盒、A柱以及门槛，所述A柱和所述门槛相连处设有过渡段，所述扭力盒布置在所述搁脚板与所述过渡段之间，所述扭力盒是由铝合金制成的铸件并且内部设有空腔。其中，所述前纵梁将碰撞冲击力传递至所述扭力盒，所述扭力盒将所述碰撞冲击力传递至所述搁脚板和/或所述门槛。本发明还提供了一种设置有用于前车身碰撞的力传递系统的汽车。根据本发明的用于前车身碰撞的力传递系统提高了车内空间以及可用传递路径的利用率。

Description

用于前车身碰撞的力传递系统和汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，更具体地，本发明涉及一种用于前车身碰撞的力传递系统和设置有该力传递系统的汽车。
背景技术
近年来在国内外汽车检测和第三方评价机构的大力推动下，车辆的整车安全性和舒适性得到了大幅度改善。随着用户安全意识的提高，对车辆耐撞性的要求也随之提高，因此有必要对前车身碰撞的力传递路径进行优化。
一般而言，合理的碰撞力传递路径的设计需要在牺牲空间的前提下提供上、中、下三条力传递路径，传递路径的承载能力和材料强度、重量和承力机构的截面设计有直接的关系。同时对于纯电动车而言，电池包的大小直接决定了车辆的行驶里程，如果布置过多的传递路径（占用多余的空间，影响电池包的体积），势必降低电动车的实用性。
因此如何设计出一种新型的力传递系统来提高空间和可用传递路径的利用率，是目前车辆、尤其电动车的重要课题。
发明内容
有鉴于此，根据本发明的第一方面，它提供了一种用于前车身碰撞的力传递系统，从而有效地解决了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题。在根据本发明的力传递系统中，所述力传递系统可承载第一传力路径，所述第一传力路径包括前纵梁、搁脚板、扭力盒、A柱以及门槛，在所述A柱和所述门槛相连处设有过渡段，所述扭力盒布置在所述搁脚板与所述过渡段之间，所述扭力盒是由铝合金制成的铸件并且内部设有空腔，其中，所述前纵梁将碰撞冲击力传递至所述扭力盒，所述扭力盒将所述碰撞冲击力传递至所述搁脚板和/或所述门槛。
在上述的力传递系统中，优选地，所述力传递系统还可承载第二传力路径和/或第三传力路径，其中，所述第二传力路径包括上纵梁、A柱及门腰部，第三传力路径包括副车架、中央通道及纵梁延伸段。
在上述的力传递系统中，优选地，所述A柱、所述搁脚板和所述门槛由铝合金制成。
在上述的力传递系统中，优选地，所述扭力盒包括本体和用于加强的支撑件，并且所述支撑件与所述本体一体成型。
在上述的力传递系统中，优选地，所述支撑件设置成多个隔板，并且所述隔板等间距地布置在所述扭力盒的本体上。
在上述的力传递系统中，优选地，所述隔板将所述扭力盒的空腔划分成横截面大小相同的隔室。
在上述的力传递系统中，优选地，所述搁脚板的背侧设置有用于安装电池冷却液的接插口。
在上述的力传递系统中，优选地，所述扭力盒和所述搁脚板通过L型支架固连。
在上述的力传递系统中，优选地，所述扭力盒和所述搁脚板通过紧固件连接。
在上述的力传递系统中，优选地，所述紧固件是螺栓。
此外，根据本发明的第二方面，它还提供了一种汽车，所述电动汽车设置有上述力传递系统。
在上述的汽车中，优选地，所述汽车为采用全铝合金车身的汽车。
在上述的汽车中，优选地，所述汽车是电动汽车。
可以了解，本发明的用于前车身碰撞的力传递系统不仅提高了主要传递路径的传力效率、即降低了传统车中通常使用的上下路径的传力比例，而且给电池包留出足够的空间以增加续航里程。
附图说明
以下将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细描述，其中：
图1是本发明的用于前车身碰撞的力传递系统的具体实施方式的结构示意图；
图2是图1的用于前车身碰撞的力传递系统在省去搁脚板的情形下的结构示意图；以及
图3是图1的用于前车身碰撞的力传递系统从背侧看的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。首先，需要说明的是，在本说明书中提到或可能提到的上、下、左、右、前、后、内侧、外侧、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
下述内容可能涉及的X向、Y向、Z向等方位词，X向、Y向和Z向为在汽车XYZ坐标系中分别表示汽车的长度方向、宽度方向和高度方向，各个部件的前端是指靠近车头的一端，后端是指靠近车尾的一端。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
图1中示出了本发明的用于前车身碰撞的力传递系统的一个具体实施方式。需要说明的是，力传递系统也可以表示为一种传力结构或者力传递路径等。从图1中可以清楚地看见，所述力传递系统可以承载第一传力路径，所述第一传力路径包括前纵梁（未示出）、搁脚板1、扭力盒2、车身前部的A柱3以及门槛4。在所述A柱3和所述门槛4相连处设有圆弧状的过渡段5。所述扭力盒2布置在所述搁脚板1与所述过渡段5之间，当前车身碰撞时，所述前纵梁将碰撞冲击力传递至所述扭力盒2，所述扭力盒2将所述碰撞冲击力传递至所述搁脚板1和/或所述门槛4。所述扭力盒2采用铝合金制成的铸件并且内部设有空腔以便保留一定的溃缩空间。需要说明的是，铝合金件通过挤压或者高压铸造等方式制成可以提高其整体的刚性，并且在设计合理时在同等质量条件下铝合金铸件的刚性甚至可以超过钢材冲压结构。由此，在Z向极限弯矩很高（全塑性弯矩很大）的情况下，本发明的扭力盒2可以承载较高的弯矩和压缩力。除所述扭力盒2之外，所述A柱3、所述搁脚板1和所述门槛4可选地由铝合金制成，并且与所述扭力盒2构成一个整体件。采用铝合金制成的车身结构零件具有重量轻、碰撞吸能效果好的优点，使力传递系统满足整车轻量化要求。
在上述的用于前车身碰撞的力传递系统中，所述力传递系统还可以设计有第二传力路径和/或第三传力路径，其中，所述第二传力路径包括上纵梁、A柱及门腰部，使得当前车身碰撞时所述上纵梁将碰撞冲击力传递至所述A柱，所述A柱随后将所述碰撞冲击力传递至所述门腰部，第三传力路径包括副车架、中央通道及纵梁延伸段，使得当前车身碰撞时所述副车架可以将碰撞冲击力传递至所述中央通道，所述中央通道随后将所述碰撞冲击力传递至所述纵梁延伸段。由此可见，上述传力路径充分利用车身的主要结构件，尤其借助于所述第一传力路径大幅提高了力传递系统的传力效率。本领域技术人员应当认识到，所述第二传力路径和第三传力路径是在所述第一传力路径的基础上进一步分散前车身碰撞时所产生碰撞力的优选方案，如根据实际需求取消所述第二传力路径或第三传力路径也是可行的。
结合上述实施例在其它优选的实施例中，所述扭力盒2具有本体21和用于加强的支撑件22，并且所述支撑件22与所述本体21一体成型。在如图2所示的实施例中，所述支撑件22可以设置成多个隔板，并且所述隔板等间距地布置在所述扭力盒2的本体21上。进一步，所述隔板可以将所述扭力盒2的空腔划分成横截面大小相同的若干个独立的隔室23。本领域技术人员容易理解地是，所述扭力盒中的隔室23的数量越多，那么整个扭力盒2的抗扭刚度就越大。在考虑成型可行性和整体重量的情况下，本领域技术人员可以综合各种安全设计的工况进行优化。作为举例，由各部分设计力传递的大小，算出所述扭力盒2沿各个方向理论所承受的弯矩和压缩力，按照碰撞力学经常使用的截面全塑性弯矩（或者截面极限弯矩）作为评价指标，算出各个方向实际所承受的弯矩与截面全塑性弯矩的比值作为判断依据。
继续参阅图1或图2，所述扭力盒2和所述搁脚板1可以采用紧固件、例如高强度的螺栓连接。本领域技术人员还可以想到，所述扭力盒2和所述搁脚板1可以通过例如L型支架（未示出）等方式固连。当然，所述扭力盒2和所述搁脚板1的连接形式不限于前述的二种方式。
此外，本发明还提出了一种汽车，所述汽车包括上述的用于前车身碰撞的力传递系统。所述汽车优选为采用全铝合金车身的汽车。当然，除了铝合金车身之外，其它采用非传统车身材料的车身，也可采用根据本申请提供的力传递系统。可选地，所述汽车是电动汽车。
经试验证实，在几何尺寸较大的车型中，本发明的用于前车身碰撞的力传递系统特别在前纵梁根部后150mm的范围内具有与传统车等同的沿着Y向的全塑性弯矩（超过150000Nm），从而有利于传递轴向力并且抵抗沿着Y向的旋转，同时降低了乘员舱的侵入量。另外，本发明的力传递系统还具有很高的沿着Z向旋转的全塑性弯矩，并且随Y向全塑性弯矩等比例变化，前纵梁根部后150mm的范围内承载能力大幅度超过传统车。
综上所述，本发明的用于前车身碰撞的力传递系统确保获得比传统车更低的乘员舱侵入量以及优异的耐撞性。通过设置多传递路径、尤其增加中央路径的零件强度将碰撞力分散至车身多个结构件，从而提高前车身整体抗冲击能力。因此十分推荐将这种用于前车身碰撞的力传递系统在汽车、尤其是电动汽车中推广应用。
以上列举了若干具体实施方式来详细阐明本发明的用于前车身碰撞的力传递系统以及设置有该力传递系统的汽车，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。例如，在所述搁脚板1的背侧设置有用于安装电池冷却液的接插口6，如图3所示。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (13)

1.一种用于前车身碰撞的力传递系统，其特征在于，所述力传递系统可承载第一传力路径，所述第一传力路径包括前纵梁、搁脚板、扭力盒、A柱以及门槛，在所述A柱和所述门槛相连处设有过渡段，所述扭力盒固定在所述搁脚板与所述过渡段之间，所述扭力盒是由铝合金制成的铸件并且内部设有空腔，其中，所述前纵梁将碰撞冲击力传递至所述扭力盒，所述扭力盒将所述碰撞冲击力传递至所述搁脚板和/或所述门槛。
2.根据权利要求1所述的力传递系统，其特征在于，所述力传递系统还可承载第二传力路径和/或第三传力路径，其中，所述第二传力路径包括上纵梁、A柱及门腰部，第三传力路径包括副车架、中央通道及纵梁延伸段。
3.根据权利要求1所述的力传递系统，其特征在于，所述A柱、所述搁脚板和所述门槛由铝合金制成。
4.根据权利要求3所述的力传递系统，其特征在于，所述扭力盒包括本体和用于加强的支撑件，并且所述支撑件与所述本体一体成型。
5.根据权利要求4所述的力传递系统，其特征在于，所述支撑件设置成多个隔板，并且所述隔板等间距地布置在所述扭力盒的本体上。
6.根据权利要求5所述的力传递系统，其特征在于，所述隔板将所述扭力盒的空腔划分成横截面大小相同的隔室。
7.根据权利要求1或2所述的力传递系统，其特征在于，所述搁脚板的背侧设置有用于安装电池冷却液的接插口。
8.根据权利要求1或2所述的力传递系统，其特征在于，所述扭力盒和所述搁脚板通过L型支架固连。
9.根据权利要求1或2所述的力传递系统，其特征在于，所述扭力盒和所述搁脚板通过紧固件连接。
10.根据权利要求9所述的力传递系统，其特征在于，所述紧固件是螺栓。
11.一种汽车，其特征在于，所述汽车设置有前述任一项所述的力传递系统。
12.根据权利要求11所述的汽车，其特征在于，所述汽车是采用全铝合金车身的汽车。
13.根据权利要求12所述的汽车，其特征在于，所述汽车是电动汽车。
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