CN111003067A - 一种汽车的上边梁加强结构 - Google Patents

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丁智
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Abstract

本发明提供了一种汽车的上边梁加强结构，属于机械技术领域。它解决了现有的上边梁顶部抗压力差的问题。本汽车的上边梁包括上边梁内板和上边梁外板，上边梁内板和上边梁外板之间合围形成腔体，本加强结构包括加强件，加强件设置在腔体内，加强件与上边梁内板和/或上边梁外板相固连，且加强件将腔体分隔为至少两个加强腔。加强件在起到本身所带来的加强作用的同时又起到了一个分隔件的作用，从而形成多个加强腔，使得整个上边梁结构的抗弯和抗压能力得到了质的提升，能够在顶部抗压中起着关键的载荷传递作用，从而能够将抗压力分散到A柱、顶盖前横梁、B柱传递到车身各个位置极大的提高了车顶的抗压能力和强度等级。

Description

一种汽车的上边梁加强结构
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种汽车的上边梁加强结构。
背景技术
随着社会的发展和人民生活水平的提高，汽车也逐渐成为了人们日常出行常用的代步工具。而由于汽车的越来越普及，人们对汽车的安全性能的要求也越来越高。
现有的汽车生产制造中，其对汽车的安全性能的研发主要集中在正面碰撞和侧碰上，其对车顶的强度要求往往容易忽略。但是车顶的强度又与车内乘员的安全息息相关。而车顶强度等级基于试验过程中在压板位移量127mm范围内测得的峰值载荷与车重(整备质量状态)之比(SWR)进行评价。
而上边梁是决定车顶强度等级的重要因素，如果上边梁的抗弯能力不足，抗压力无法有效的传递到A柱、顶盖前横梁、B柱，那么将会有很大一部分能量被上边梁的变形消耗掉，抗压力在初期就会比较低，且压板位移会比较大，车顶强度等级较差。
现有的汽车的上边梁结构，如中国专利申请(申请号：201620788748.7)公开了一种Z型折弯式吸能的发动机舱上边梁，包括外板和内板，所述内板和外板连接并形成两端开口的中空柱形体，其特征在于，所述外板的中段上设置有两条与所述柱形体的轴向方向垂直的压溃诱导槽，第一压溃诱导槽在中段的前侧，第二压溃诱导槽在中段的后侧，外板的后段上有与所述柱形体的轴向方向平行的至少一条的第一加强筋，第一加强筋的前部与第二压溃诱导槽相连通；所述的内板的前段上有多个第三压溃诱导槽；所述柱形体能够在所述第一压溃诱导槽、第二压溃诱导槽处发生形变。
现有的汽车上边梁结构中，为了提高上边梁的强度，均是如上述在上边梁外板和上边梁内板上设置加强筋结构。或在上边梁内板或上边梁外板上设置加强板结构，甚至为了提高加强效果，加强板采用Patch加强板，即加强板与上边梁外板或上边梁内板先点焊连接，再同时进行炉内热成型，成型后与上边梁外板或上边梁内板一起和周边部件连接。与普通加强板的差别是可以与上边梁外板或上边梁内板做到全贴合，可以有效的提升加强板的加强效果。但无论是设置加强筋和结构还是加强板的结构，其顶部抗压力还是无法满足安全等级需求。
为了提高顶部抗压力，现有的常规做法主要有以下几种：增加Patch加强板的厚度或者增加加强筋的数量或厚度亦或者增加上边梁外板或上边梁内板的厚度，但无论是何种方式，由于增加厚度的同时其本身重量也增加了，从而导致抗压力的提升比较有限，还是无法满足安全等级需求，同时还增加了车辆的整体重量，与车辆轻量化和节能减排的要求又相违背。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种汽车的上边梁加强结构，本发明所要解决的技术问题是：如何解决现有的汽车上边梁顶部抗压力差的问题。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车的上边梁加强结构，上边梁包括上边梁内板和上边梁外板，所述上边梁内板和上边梁外板之间合围形成腔体，本加强结构包括加强件，所述加强件设置在所述腔体内，所述加强件与所述上边梁内板和/或上边梁外板相固连，且所述加强件将所述腔体分隔为至少两个加强腔。
本上边梁加强结构采用不同于常规的设计，通过对加强件的位置进行了改进设计，使得加强件在起到本身所带来的加强作用的同时又起到了一个分隔件的作用，从而能够将上边梁内板与上边梁外边合围形成的腔体分隔为多个腔室的结构，即形成多个加强腔，通过多个加强腔的作用，使得整个上边梁结构的抗弯和抗压能力得到了质的提升，能够在顶部抗压中起着关键的载荷传递作用，从而能够将抗压力分散到A柱、顶盖前横梁、B柱传递到车身各个位置极大的提高了车顶的抗压能力和强度等级。而且通过上述的设计又能够保证整个结构的重量较轻，满足车辆轻量化和节能减排的要求。
在上述的汽车的上边梁加强结构中，所述加强件为加强板，所述加强板沿上边梁外板的长度方向延伸且将所述腔体分隔成两个加强腔。加强板沿上边梁外板的长度方向延伸且将腔体分隔成两个加强腔结构，使得整个上边梁结构的抗弯和抗压能力得到了质的提升，能够在顶部抗压中起着关键的载荷传递作用，从而能够将抗压力分散到A柱、顶盖前横梁、B柱传递到车身各个位置极大的提高了车顶的抗压能力和强度等级。
在上述的汽车的上边梁加强结构中，所述加强板包括均呈长条状的板一和板二，所述板一和板二的一端相互叠靠并焊接固定，所述板一和板二均焊接在所述上边梁外板上。将加强板的结构设置为板体一和板体二的分体式结构，便于制造成型，极大的降低了加工的难度，同时也提升材料利用率及成型精度，从而能够更好的实现与上边梁外板的配合焊接，能够更好的提升抗弯和抗压能力。
在上述的汽车的上边梁加强结构中，所述上边梁外板包括底板和分别位于底板两侧的侧板一和侧板二，所述上边梁内板的两侧分别具有焊接边一和焊接边二，所述焊接边一焊接在侧板一上，所述侧板二上具有向外翻折形成的焊接边三，所述焊接边二焊接在所述焊接边三上，所述板一的一侧翻折形成焊接边四，所述焊接边四焊接在侧板二上，所述板一的另一侧翻折形成焊接边五，所述焊接边五穿出腔体位于焊接边一和侧板一之间，所述焊接边五的两侧分别与所述焊接边一和侧板一焊接固定。现有的上边梁外板和上边梁内板之间形成的腔体均呈一侧宽一侧窄的梯形状结构，通过上述设置，在腔体尺寸较小位置，为保留腔体，将焊接边五设置在焊接边一和侧板一之间，在腔体尺寸较大位置，可直接将板一的焊接边四沉到腔体内，与上边梁外板点焊连接，与周边其他零部件无焊接关系，从而减少了腔体焊接缝的存在，进一步提升抗弯和抗压能力。
在上述的汽车的上边梁加强结构中，所述焊接边一上具有若干内凹的焊接槽，所述焊接边五包括若干沿板一长度方向间隔分布的焊接片，所述焊接片与所述焊接槽一一对应且嵌入焊接槽内，所述焊接片的一侧与所述侧板一相焊接，另一侧与所述焊接槽的底壁相焊接。焊接边五包括若干个间隔分布的焊接片，相当于将整个焊接边五做成了锯齿状结构，同时配合焊接边一上的焊接槽的作用，使得焊接边五和焊接边一均能够与上边梁外板进行焊接，且焊点相互错开，避免产生过多层焊接，从而减少了焊缝的数量以及焊缝的延伸位置，进一步提升了抗弯和抗压能力。
在上述的汽车的上边梁加强结构中，所述焊接边四上具有若干向外凸出的凸台部一，若干凸台部一沿板一的长度方向间隔分布，若干凸台部一均与所述侧板二相焊接。通过上述的设置，可将贴合面只在焊点位置通过凸台部一实现“点贴合”，降低了面贴和公差控制的难度，同时也提升了两者之间的连接强度，进一步提升了抗弯和抗压能力。
在上述的汽车的上边梁加强结构中，所述板二的两侧分布翻折形成有焊接边六和焊接边七，所述焊接边六位于腔体内且焊接在侧板一上，所述焊接边七焊接在侧板二上。通过上述的设置，使得板体一和板体二与上边梁外板之间的焊接位置相互错开，消除的焊接位置的应力集中，连接强度更好，进一步提升了抗弯和抗压能力。
在上述的汽车的上边梁加强结构中，所述焊接边六上具有若干向外凸出的凸台部二，所述焊接边七上具有上具有若干向外凸出的凸台部三，若干凸台部二和若干凸台部三均沿板二的长度方向间隔分布，若干凸台部二均与所述侧板一相焊接，若干凸台部三均与所述侧板二相焊接。通过上述的设置，可将贴合面只在焊点位置通过凸台部二和凸台部三实现“点贴合”，降低了面贴和公差控制的难度，同时也提升了两者之间的连接强度，进一步提升了抗弯和抗压能力。
在上述的汽车的上边梁加强结构中，所述板一上开设有若干沿长度方向分布的漏液孔。通过开漏液孔，便于在汽车侧围外板上涂装工艺漆膜，起到防腐的作用。
在上述的汽车的上边梁加强结构中，所述板二上开设有若干沿长度方向分布的焊接过孔。通过开焊接过孔，更加便于满足焊装工艺的实现，制作更加方便。
作为替换方案，所述加强件为蜂窝板，所述蜂窝板设置在腔体内且与所述上边梁外板相焊接，所述蜂窝板将所述腔体分隔为若干个呈蜂窝状的加强腔。当然，加强件还可以为铝挤压型材、辊压型材、管材子等。
与现有技术相比，本汽车的上边梁加强结构具有以下优点：
1、加强件在起到本身所带来的加强作用的同时又起到了一个分隔件的作用，从而形成多个加强腔，使得整个上边梁结构的抗弯和抗压能力得到了质的提升，能够在顶部抗压中起着关键的载荷传递作用，从而能够将抗压力分散到A柱、顶盖前横梁、B柱传递到车身各个位置极大的提高了车顶的抗压能力和强度等级。
2、整个结构的重量较轻，满足车辆轻量化和节能减排的要求，降低了所需的成本。
3、焊接边五做成了锯齿状结构，同时配合焊接边一上的焊接槽的作用，使得焊接边五和焊接边一均能够与上边梁外板进行焊接，且焊点相互错开，避免产生过多层焊接，从而减少了焊缝的数量以及焊缝的延伸位置，进一步提升了抗弯和抗压能力。
4、凸台部一、凸台部二和凸台部三的设计，可将贴合面只在焊点位置实现“点贴合”，降低了面贴和公差控制的难度，同时也提升了两者之间的连接强度，进一步提升了抗弯和抗压能力。
附图说明
图1是本汽车的上边梁加强结构的立体图。
图2是本汽车的上边梁加强结构的仰视图。
图3是图2中A-A方向的剖视图。
图4是图2中B-B方向的剖视图。
图5是上边梁内板的结构图。
图6是加强板的结构图。
图中，1、上边梁内板；1a、焊接边一；1a1、焊接槽；1b、焊接边二；2、上边梁外板；2a、底板；2b、侧板一；2c、侧板二；2c1、焊接边三；3、加强板；3a、板一；3a1、焊接边四；3a1a、凸台部一；3a2、焊接边五；3a2a、焊接片；3a3、漏液孔；3b、板二；3b1、焊接边六；3b1a、凸台部二；3b2、焊接边七；3b2a、凸台部三；3b3、焊接过孔；4、加强腔。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1-6所示，汽车的上边梁包括上边梁内板1和上边梁外板2，上边梁外板2包括底板2a和分别位于底板2a两侧的侧板一2b和侧板二2c，上边梁内板1的两侧分别具有焊接边一1a和焊接边二1b，焊接边一1a焊接在侧板一2b上，侧板二2c上具有向外翻折形成的焊接边三2c1，焊接边二1b焊接在所述焊接边三2c1上，上边梁内板1和上边梁外板2之间合围形成腔体。
本加强结构包括加强件，加强件设置在腔体内，加强件与上边梁内板1和/或上边梁外板2相固连，且加强件将腔体分隔为至少两个加强腔4。本实施例中，加强件为加强板3，加强板3沿上边梁外板2的长度方向延伸且将腔体分隔成两个加强腔4。
具体地说，加强板3包括均呈长条状的板一3a和板二3b，板一3a和板二3b的一端相互叠靠并焊接固定，便于制造成型，极大的降低了加工的难度，同时也提升材料利用率及成型精度。板一3a的一侧翻折形成焊接边四3a1，在腔体尺寸较大位置，可直接将板一3a的焊接边四3a1沉到腔体内，然后焊接边四3a1上具有若干向外凸出的凸台部一3a1a，若干凸台部一3a1a沿板一3a的长度方向间隔分布，若干凸台部一3a1a均与侧板二2c相焊接，可将贴合面只在焊点位置通过凸台部一3a1a实现“点贴合”，降低了面贴和公差控制的难度。板一3a的另一侧翻折形成焊接边五3a2，在腔体尺寸较小位置，为保留腔体，将焊接边五3a2穿出腔体位于焊接边一1a和侧板一2b之间。焊接边一1a上具有若干内凹的焊接槽1a1，焊接边五3a2包括若干沿板一3a长度方向间隔分布的焊接片3a2a，相当于将整个焊接边五3a2做成了锯齿状结构，焊接片3a2a与焊接槽1a1一一对应且嵌入焊接槽1a1内，焊接片3a2a的一侧与侧板一2b相焊接，另一侧与焊接槽1a1的底壁相焊接，避免产生过多层焊接，从而减少了焊缝的数量以及焊缝的延伸位置。
进一步地说，板二3b的两侧分布翻折形成有焊接边六3b1和焊接边七3b2，焊接边六3b1上具有若干向外凸出的凸台部二3b1a，焊接边七3b2上具有上具有若干向外凸出的凸台部三3b2a，若干凸台部二3b1a和若干凸台部三3b2a均沿板二3b的长度方向间隔分布，若干凸台部二3b1a均与侧板一2b相焊接，若干凸台部三3b2a均与侧板二2c相焊接。
此外，板一3a上开设有若干沿长度方向分布的漏液孔3a3，便于在汽车侧围外板上涂装工艺漆膜，起到防腐的作用。板二3b上开设有若干沿长度方向分布的焊接过孔3b3，更加便于满足焊装工艺的实现，制作更加方便。
本上边梁加强结构中，加强件在起到本身所带来的加强作用的同时又起到了一个分隔件的作用，从而能够将上边梁内板1与上边梁外边合围形成的腔体分隔为多个腔室的结构，即形成多个加强腔4，通过多个加强腔4的作用，使得整个上边梁结构的抗弯和抗压能力得到了质的提升，能够在顶部抗压中起着关键的载荷传递作用，从而能够将抗压力分散到A柱、顶盖前横梁、B柱传递到车身各个位置极大的提高了车顶的抗压能力和强度等级。而且通过上述的设计又能够保证整个结构的重量较轻，满足车辆轻量化和节能减排的要求。
实施例二
本实施例的结构与实施例一基本相同，其不同之处在于：加强件为蜂窝板，蜂窝板设置在腔体内且与上边梁外板2相焊接，蜂窝板将腔体分隔为若干个呈蜂窝状的加强腔4。当然，加强件还可以为铝挤压型材、辊压型材、管材子等。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1、上边梁内板；1a、焊接边一；1a1、焊接槽；1b、焊接边二；2、上边梁外板；2a、底板；2b、侧板一；2c、侧板二；2c1、焊接边三；3、加强板；3a、板一；3a1、焊接边四；3a1a、凸台部一；3a2、焊接边五；3a2a、焊接片；3a3、漏液孔；3b、板二；3b1、焊接边六；3b1a、凸台部二；3b2、焊接边七；3b2a、凸台部三；3b3、焊接过孔；4、加强腔等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种汽车的上边梁加强结构，上边梁包括上边梁内板(1)和上边梁外板(2)，所述上边梁内板(1)和上边梁外板(2)之间合围形成腔体，本加强结构包括加强件，其特征在于，所述加强件设置在所述腔体内，所述加强件与所述上边梁内板(1)和/或上边梁外板(2)相固连，且所述加强件将所述腔体分隔为至少两个加强腔(4)。
2.根据权利要求1所述的汽车的上边梁加强结构，其特征在于，所述加强件为加强板(3)，所述加强板(3)沿上边梁外板(2)的长度方向延伸且将所述腔体分隔成两个加强腔(4)。
3.根据权利要求2所述的汽车的上边梁加强结构，其特征在于，所述加强板(3)包括均呈长条状的板一(3a)和板二(3b)，所述板一(3a)和板二(3b)的一端相互叠靠并焊接固定，所述板一(3a)和板二(3b)均焊接在所述上边梁外板(2)上。
4.根据权利要求3所述的汽车的上边梁加强结构，其特征在于，所述上边梁外板(2)包括底板(2a)和分别位于底板(2a)两侧的侧板一(2b)和侧板二(2c)，所述上边梁内板(1)的两侧分别具有焊接边一(1a)和焊接边二(1b)，所述焊接边一(1a)焊接在侧板一(2b)上，所述侧板二(2c)上具有向外翻折形成的焊接边三(2c1)，所述焊接边二(1b)焊接在所述焊接边三(2c1)上，所述板一(3a)的一侧翻折形成焊接边四(3a1)，所述焊接边四(3a1)焊接在侧板二(2c)上，所述板一(3a)的另一侧翻折形成焊接边五(3a2)，所述焊接边五(3a2)穿出腔体位于焊接边一(1a)和侧板一(2b)之间，所述焊接边五(3a2)的两侧分别与所述焊接边一(1a)和侧板一(2b)焊接固定。
5.根据权利要求4所述的汽车的上边梁加强结构，其特征在于，所述焊接边一(1a)上具有若干内凹的焊接槽(1a1)，所述焊接边五(3a2)包括若干沿板一(3a)长度方向间隔分布的焊接片(3a2a)，所述焊接片(3a2a)与所述焊接槽(1a1)一一对应且嵌入焊接槽(1a1)内，所述焊接片(3a2a)的一侧与所述侧板一(2b)相焊接，另一侧与所述焊接槽(1a1)的底壁相焊接。
6.根据权利要求4所述的汽车的上边梁加强结构，其特征在于，所述焊接边四(3a1)上具有若干向外凸出的凸台部一(3a1a)，若干凸台部一(3a1a)沿板一(3a)的长度方向间隔分布，若干凸台部一(3a1a)均与所述侧板二(2c)相焊接。
7.根据权利要求4或5或6所述的汽车的上边梁加强结构，其特征在于，所述板二(3b)的两侧分布翻折形成有焊接边六(3b1)和焊接边七(3b2)，所述焊接边六(3b1)位于腔体内且焊接在侧板一(2b)上，所述焊接边七(3b2)焊接在侧板二(2c)上。
8.根据权利要求7所述的汽车的上边梁加强结构，其特征在于，所述焊接边六(3b1)上具有若干向外凸出的凸台部二(3b1a)，所述焊接边七(3b2)上具有上具有若干向外凸出的凸台部三(3b2a)，若干凸台部二(3b1a)和若干凸台部三(3b2a)均沿板二(3b)的长度方向间隔分布，若干凸台部二(3b1a)均与所述侧板一(2b)相焊接，若干凸台部三(3b2a)均与所述侧板二(2c)相焊接。
9.根据权利要求3或4或5或6所述的汽车的上边梁加强结构，其特征在于，所述板一(3a)上开设有若干沿长度方向分布的漏液孔(3a3)。
10.根据权利要求3或4或5或6所述的汽车的上边梁加强结构，其特征在于，所述板二(3b)上开设有若干沿长度方向分布的焊接过孔(3b3)。
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