CN111572642A - 一种机舱前纵梁结构及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机舱前纵梁结构，包括焊接连接的前纵梁中前段和前纵梁后段；前纵梁中前段包括第一区、第二区、第三区和连接其的过渡分区；前纵梁后段包括第四区、第五区、第六区、第七区、第八区和连接其的过渡分区；第一区料厚为1.3‑1.5mm；第二区料厚为1.6‑1.8mm；第三区料厚为1.3‑1.5mm；第四区料厚为1.3‑1.5mm；第五区料厚为1.7‑1.9mm；第六区料厚为2.1‑2.3mm；第七区的料厚1.7‑1.9mm；第八区料厚为1.1‑1.3mm。本发明还公开了一种汽车，应用了上述前纵梁结构。本发明将前纵梁中前段和后段进行分区设计，为各区域设计差异化的料厚，起到不同区域具有不同强度的效果。

Description

一种机舱前纵梁结构及汽车

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种机舱前纵梁结构及汽车。

背景技术

目前，汽车工业面临能源短缺、环保压力越来越大等问题，实现汽车轻量化、节约资源以及提高能源利用率从而保护环境是未来汽车行业的主流发展方向。机舱前纵梁作为车身结构的重要组成之一，既构成了机舱主体框架，也为动力总成等部件提供安装功能，承载了动力总成等传递的各种载荷。然而，设计出同时满足安全性、耐久性等性能要求以及轻量化需求的机舱前纵梁结构一直是汽车厂商的重要难题之一。

现有轻量化机舱前纵梁结构多为等厚度的冷轧高强钢板点焊总成结构。为保证足够的强度并满足安全碰撞吸能的要求，现有结构中，一种机舱前纵梁结构通常包括纵梁本体和内加强板，内加强板通常为冷成型内加强板，焊接于纵梁本体后部位置(未焊接内加强板的纵梁本体前部区域作为安全碰撞吸能区域)，如图1为现有技术中的一种机舱前纵梁结构，该结构中包括前纵梁中前段61，冷成型冲压而成，料厚为1.8mm；前纵梁内加强梁62，冷成型冲压而成，料厚为1.0mm、长度为307.5mm(整车前后方向为长度方向，下同)；前纵梁后段63，冷成型冲压而成，料厚为1.6mm；前纵梁后段加强梁64，冷成型冲压而成，料厚为1.8mm，长度为734mm；这种结构中，各部分冲压工艺工序多，冷成型内加强板尺寸都较大，需要设计多套大型模具来实现冲压成型；前纵梁中前段61、前纵梁内加强梁62、前纵梁后段63和前纵梁后段加强梁64通过点焊连接，焊接工艺复杂，既需要增加焊接工装又消耗大量人力，增大了控制零件尺寸公差的难度；焊接后的重量较重，无法满足轻量化需求。

另一种机舱前纵梁结构以TWB(激光拼焊)的形式将前部薄板和后部厚板焊接在一起；采用TWB虽然能够实现轻量化目的，却需要增加剪裁、焊接等一系列工序，致使TWB在成本上大幅上升；并且激光焊缝会影响冲压的表面质量和性能均匀性，厚度的突变也会影响力流的传递，导致机舱前纵梁的疲劳性能下降。

发明内容

针对背景技术中的技术问题，本发明提供了一种既能满足安全性、耐久性等性能要求，又能够实现轻量化的机舱前纵梁结构及汽车。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种机舱前纵梁结构，包括前纵梁中前段和前纵梁后段，所述前纵梁中前段和所述前纵梁后段焊接连接；所述前纵梁中前段包括第一区、第二区、第三区、过渡一区和过渡二区；所述过渡一区连接所述第一区和所述第二区，所述过渡二区连接所述第二区和所述第三区；

所述前纵梁后段包括第四区、第五区、第六区、第七区、第八区、过渡三区、过渡四区、过渡五区和过渡六区；所述过渡三区连接所述第四区和所述第五区，所述过渡四区连接所述第五区和所述第六区；所述过渡五区连接所述第六区和所述第七区，所述过渡六区连接所述第七区和所述第八区；

所述第一区(111)、第二区(112)、第三区(113)、第四区(124)、第五区(125)、第六区(126)、第七区(127)和第八区(128)中，每相邻两个分区的料厚不同。

进一步地，所述第一区料厚为1.3mm-1.5mm；所述第二区料厚为1.6mm-1.8mm；所述第三区料厚为1.3mm-1.5mm；所述第四区料厚为1.3mm-1.5mm；所述第五区料厚为1.7mm-1.9mm；所述第六区料厚为2.1mm-2.3mm；所述第七区的料厚1.7mm-1.9mm；所述第八区料厚为1.1mm-1.3mm。

进一步地，所述前纵梁中前段和所述前纵梁后段的焊接连接方式为点焊。

进一步地，所述第二区的硬度、所述第三区的硬度、所述第四区的硬度、所述第五区的硬度、所述第六区的硬度、所述第七区的硬度和所述第八区的硬度均大于所述第一区的硬度。

进一步地，所述过渡一区、所述过渡二区、所述过渡三区、所述过渡四区、所述过渡五区和所述过渡六区均为厚度渐变的过渡区。

进一步地，所述过渡一区为软硬过渡区，所述过渡一区的两端具有不同的硬度。

进一步地，所述过渡一区与所述第一区连接的一端具有与所述第一区相等的厚度和硬度；所述过渡一区与所述第二区连接的一端具有与所述第二区相等的厚度和硬度。

进一步地，所述过渡二区与所述第二区连接的一端具有与所述第二区相等的厚度和硬度；所述过渡二区与所述第三区连接的一端具有与所述第三区相等的厚度和硬度；所述过渡三区与所述第四区连接的一端具有与所述第四区相等的厚度和硬度；所述过渡三区与所述第五区连接的一端具有与所述第五区相等的厚度和硬度；所述过渡四区与所述第五区连接的一端具有与所述第五区相等的厚度和硬度；所述过渡四区与所述第六区连接的一端具有与所述第六区相等的厚度和硬度；所述过渡五区与所述第六区连接的一端具有与所述第六区相等的厚度和硬度；所述过渡五区与所述第七区连接的一端具有与所述第七区相等的厚度和硬度；所述过渡六区与所述第七区连接的一端具有与所述第七区相等的厚度和硬度；所述过渡六区与所述第八区连接的一端也具有与所述第八区相等的厚度和硬度。

进一步地，所述前纵梁中前段和所述前纵梁后段均通过热成型制作而成。

本发明还公开了一种汽车，应用了上述的机舱前纵梁结构。

采用上述技术方案，本发明所述的机舱前纵梁结构具有如下有益效果：通过将前纵梁中前段和前纵梁后段分别进行分区设计，为前纵梁中前段和前纵梁后段的各个区域分别设计差异化且合理的材料厚度，起到不同区域具有不同强度的效果；通过料厚的合理分布，取消了内部加强板，在实现轻量化的同时，保证了良好的强度、刚度和耐久性能。

附图说明

图1为现有技术中包括内加强板的机舱前纵梁结构。；

图2为本发明实施例中机舱前纵梁结构的分解示意图；

图3为本发明实施例中机舱前纵梁结构的结构示意图。

其中，图中附图标记对应为：11-前纵梁中前段、12-所述前纵梁后段、111-第一区、112-第二区、113-第三区、124-第四区、125-第五区、126-第六区、127-第七区、128-第八区、1112-过渡一区、1123-过渡二区、1245-过渡三区、1256-过渡四区、1267-过渡五区、1278-过渡六区、61-前纵梁中前段、62-前纵梁内加强梁、63-前纵梁后段、64-前纵梁后段加强梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

如图2和图3所示，本发明实施例涉及的一种机舱前纵梁结构，包括前纵梁中前段11和前纵梁后段12。所述前纵梁中前段11和所述前纵梁后段12焊接连接；在本发明实施例中，所述前纵梁中前段11和所述前纵梁后段12的焊接方式为点焊，点焊的方式可以在短时间内完成焊接，效率高；不需使用螺栓、焊条等，不增加结构重量；只需局部加热，被焊接件变形量小，焊接质量好。在本发明其他实施例中，所述前纵梁中前段11和所述前纵梁后段12的焊接方式也可以采用使用螺栓或者焊条的方式。所述前纵梁中前段11包括第一区111、第二区112、第三区113、过渡一区1112和过渡二区1123；所述过渡一区1112连接所述第一区111和所述第二区112，所述过渡二区1123连接所述第二区112和所述第三区113；所述前纵梁后段12包括第四区124、第五区125、第六区126、第七区127、第八区128、过渡三区1245、过渡四区1256、过渡五区1267和过渡六区1278；所述过渡三区1245连接所述第四区124和所述第五区125，所述过渡四区1256连接所述第五区125和所述第六区126；所述过渡五区1267连接所述第六区126和所述第七区127，所述过渡六区1278连接所述第七区127和所述第八区128；所述第一区(111)、第二区(112)、第三区(113)、第四区(124)、第五区(125)、第六区(126)、第七区(127)和第八区(128)中，每相邻两个分区的料厚不同。

本发明实施例通过将前纵梁中前段11和前纵梁后段12分别进行分区设计，为前纵梁中前段11和前纵梁后段12的各个区域分别设计差异化且合理的材料厚度，起到不同区域具有不同强度的效果；通过料厚的合理分布，取消了内部加强板，在实现轻量化的同时，保证了良好的强度、刚度和耐久性能。

本发明实施例中，前纵梁中前段11和所述前纵梁后段12均通过热成型制作而成，所述前纵梁中前段11的第二区112和第三区113均为硬区，强度较高；所述前纵梁后段12的第四区124、第五区125、第六区126、第七区127和第八区128也均为硬区，强度也较高；所述前纵梁中前段11的第一区111为软区，其硬度比其他各分区低，在发生碰撞时，由于第一区111为接收碰撞的最前端，能够起到吸能的作用。各分区的软硬可以通过模具内不同的冷却速度来实现。

本发明实施例中，所述第一区111料厚为1.3mm-1.5mm；所述第二区112料厚为1.6mm-1.8mm；所述第三区113料厚为1.3mm-1.5mm；所述第四区124料厚为1.3mm-1.5mm；所述第五区125料厚为1.7mm-1.9mm；所述第六区126料厚为2.1mm-2.3mm；所述第七区127的料厚1.7mm-1.9mm；所述第八区128料厚为1.1mm-1.3mm。在一个具体地实施例中，为了实现更加合理的料厚分布，所述第一区111料厚可以设置为1.4mm；所述第二区112料厚可以设置为1.7mm；所述第三区113料厚可以设置为1.4mm；所述第四区124料厚可以设置为1.4mm；所述第五区125料厚可以设置为1.8mm；所述第六区126料厚可以设置为2.2mm；所述第七区127料厚可以设置为1.8mm；所述第八区128料厚可以设置为1.2mm。

本发明实施例中，为了避免产生应力集中，所述过渡一区1112、所述过渡二区1123、所述过渡三区1245、所述过渡四区1256、所述过渡五区1267和所述过渡六区1278均为厚度渐变的过渡区；其中，过渡一区1112还为软硬过渡区，其两端具有不同的硬度，连接第一区111的一端硬度较低，连接第二区112的一端硬度较低。具体地，所述过渡一区1112与所述第一区111连接的一端具有与所述第一区111相等的厚度和硬度；所述过渡一区1112与所述第二区112连接的一端具有与所述第二区112相等的厚度和硬度；所述过渡二区1123与所述第二区112连接的一端具有与所述第二区112相等的厚度和硬度；所述过渡二区1123与所述第三区113连接的一端具有与所述第三区113相等的厚度和硬度；所述过渡三区1245与所述第四区124连接的一端具有与所述第四区124相等的厚度和硬度；所述过渡三区1245与所述第五区125连接的一端具有与所述第五区125相等的厚度和硬度；所述过渡四区1256与所述第五区125连接的一端具有与所述第五区125相等的厚度和硬度；所述过渡四区1156与所述第六区126连接的一端具有与所述第六区126相等的厚度和硬度；所述过渡五区1167与所述第六区126连接的一端具有与所述第六区126相等的厚度和硬度；所述过渡五区1167与所述第七区127连接的一端具有与所述第七区(127)相等的厚度和硬度；所述过渡六区1278与所述第七区127连接的一端具有与所述第七区127相等的厚度和硬度；所述过渡六区1278与所述第八区128连接的一端也具有与所述第八区128相等的厚度和硬度。

本发明实施例通过将前纵梁中前段11和前纵梁后段12分别进行分区设计，为前纵梁中前段11和前纵梁后段12的各个区域分别设计差异化且合理的材料厚度和硬度。所述前纵梁中前段11和前纵梁后段12的硬区(除第一区111外)均具有较高的硬度和强度，用以实现碰撞的安全性，确保乘员舱有足够的安全空间，而前纵梁中前段11的软区(第一区111)用以实现碰撞的溃缩吸能。本发明实施例提供的机舱前纵梁总成结构实现重量的大幅降低，从而满足汽车的轻量化需求。本发明实施例提供的机舱前纵梁总成结构取代了现有技术中通过增设加强版来实现各个区域厚度及强度的差异，取消了内部加强板，在实现轻量化的同时，保证了良好的强度、刚度和耐久性能。

本发明实施例还公开了一种汽车，应用了上述实施例中所述的前机舱前纵梁结构。

以上所揭露的仅为本发明的其中的两种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机舱前纵梁结构，其特征在于，包括前纵梁中前段(11)和前纵梁后段(12)，所述前纵梁中前段(11)和所述前纵梁后段(12)焊接连接；

所述前纵梁中前段(11)包括第一区(111)、第二区(112)、第三区(113)、过渡一区(1112)和过渡二区(1123)；所述过渡一区(1112)连接所述第一区(111)和所述第二区(112)，所述过渡二区(1123)连接所述第二区(112)和所述第三区(113)；

所述前纵梁后段(12)包括第四区(124)、第五区(125)、第六区(126)、第七区(127)、第八区(128)、过渡三区(1245)、过渡四区(1256)、过渡五区(1267)和过渡六区(1278)；所述过渡三区(1245)连接所述第四区(124)和所述第五区(125)，所述过渡四区(1256)连接所述第五区(125)和所述第六区(126)；所述过渡五区(1267)连接所述第六区(126)和所述第七区(127)，所述过渡六区(1278)连接所述第七区(127)和所述第八区(128)；

所述第一区(111)、第二区(112)、第三区(113)、第四区(124)、第五区(125)、第六区(126)、第七区(127)和第八区(128)中，每相邻两个分区的料厚不同。

2.根据权利要求1所述的机舱前纵梁结构，其特征在于，所述第一区(111)料厚为1.3mm-1.5mm；所述第二区(112)料厚为1.6mm-1.8mm；所述第三区(113)料厚为1.3mm-1.5mm；所述第四区(124)料厚为1.3mm-1.5mm；所述第五区(125)料厚为1.7mm-1.9mm；所述第六区(126)料厚为2.1mm-2.3mm；所述第七区(127)的料厚1.7mm-1.9mm；所述第八区(128)料厚为1.1mm-1.3mm。

3.根据权利要求1所述的机舱前纵梁结构，其特征在于，所述前纵梁中前段(11)和所述前纵梁后段(12)的焊接连接方式为点焊。

4.根据权利要求1所述的机舱前纵梁结构，其特征在于，所述第二区(112)的硬度、所述第三区(113)的硬度、所述第四区(124)的硬度、所述第五区(125)的硬度、所述第六区(126)的硬度、所述第七区(127)的硬度和所述第八区(128)的硬度均大于所述第一区(111)的硬度。

5.根据权利要求1所述的机舱前纵梁结构，其特征在于，所述过渡一区(1112)、所述过渡二区(1123)、所述过渡三区(1245)、所述过渡四区(1256)、所述过渡五区(1267)和所述过渡六区(1278)均为厚度渐变的过渡区。

6.根据权利要求5所述的机舱前纵梁结构，其特征在于，所述过渡一区(1112)为软硬过渡区，所述过渡一区(1112)的两端具有不同的硬度。

7.根据权利要求6所述的机舱前纵梁结构，其特征在于，所述过渡一区(1112)与所述第一区(111)连接的一端具有与所述第一区(111)相等的厚度和硬度；所述过渡一区(1112)与所述第二区(112)连接的一端具有与所述第二区(112)相等的厚度和硬度。

8.根据权利要求7所述的机舱前纵梁结构，其特征在于，所述过渡二区(1123)与所述第二区(112)连接的一端具有与所述第二区(112)相等的厚度和硬度；所述过渡二区(1123)与所述第三区(113)连接的一端具有与所述第三区(113)相等的厚度和硬度；所述过渡三区(1245)与所述第四区(124)连接的一端具有与所述第四区(124)相等的厚度和硬度；所述过渡三区(1245)与所述第五区(125)连接的一端具有与所述第五区(125)相等的厚度和硬度；所述过渡四区(1256)与所述第五区(125)连接的一端具有与所述第五区(125)相等的厚度和硬度；所述过渡四区(1156)与所述第六区(126)连接的一端具有与所述第六区(126)相等的厚度和硬度；所述过渡五区(1167)与所述第六区(126)连接的一端具有与所述第六区(126)相等的厚度和硬度；所述过渡五区(1167)与所述第七区(127)连接的一端具有与所述第七区(127)相等的厚度和硬度；所述过渡六区(1278)与所述第七区(127)连接的一端具有与所述第七区(127)相等的厚度和硬度；所述过渡六区(1278)与所述第八区(128)连接的一端也具有与所述第八区(128)相等的厚度和硬度。

9.根据权利要求8所述的机舱前纵梁结构，其特征在于，所述前纵梁中前段(11)和所述前纵梁后段(12)均通过热成型制作而成。

10.一种汽车，其特征在于，应用了如权利要求1至9任一所述的机舱前纵梁结构。

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