CN112172720A - 汽车前防撞梁系统 - Google Patents

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Abstract

一种汽车前防撞梁系统，包括前防撞横梁、两个吸能盒及连接前防撞横梁与吸能盒的弹性连接组件；前防撞横梁的一侧的两端分别设置有若干连接凸块，连接凸块的中部开设有第一连接孔；吸能盒的一端开设有开口，开口的上部及下部形成突出部，突出部上开设有第二连接孔；弹性连接组件位于开口处，弹性连接组件包括弹性连接片、两个第一连接销及第二连接销；弹性连接片的内凹面的两端分别连接有第一连接勾环，弹性连接片的外凸面的中部连接有第二连接勾环；第一连接销穿过第一连接勾环及连接凸块的第一连接孔；第二连接销穿过第二连接勾环及吸能盒的第二连接孔。如此在较轻碰撞时能产生可逆的弹性变形，在修理时便于更换弹性连接组件，减少维修成本；在中高速碰撞时，可有效分解峰值应力，避免接头开裂失效，保持力分散传递系统完整性。

Description

汽车前防撞梁系统
技术领域
本发明涉及汽车部件领域，特别是一种汽车前防撞梁系统。
背景技术
车辆前防撞梁系统需要保证低速15km/h及以下不伤害自身，不维修，减少保险费用，15～40km/h速度下可以有效保护行人，当>40km/h速度下，可以有效保护车辆和车内乘客的安全。在车型发生碰撞事故的前期(一般15ms以内)，主要依靠前防撞梁吸能盒的溃缩来吸收整车动能的损失。如果前防撞横梁与吸能盒的连接开裂，容易发生吸能盒失稳，横梁侧翻，影响溃缩吸能效果，从而影响整车碰撞安全。特别是针对25％小偏置碰和中心柱碰工况。
目前新能源汽车从轻量化的角度考虑，多使用铝合金材质的防撞梁结构。而铝合金材料延伸率较软钢小，横梁折弯吸能工况容易开裂。防撞梁结构的吸能盒与防撞横横梁的连接主要有焊接和螺栓连接两种形式。焊接主要有MIG焊或CMT焊接。但是目前由于弧焊产生的热量，导致T6态处理后的铝合金型材再次受热(类似于再时效)，晶粒和析出强化相长大，导致焊缝附近的热影响区机械强度只有母材的60～70％，减弱了连接强度。在高速碰撞过程中，铝合金焊缝区域容易开裂，导致碰撞过程的力的传递路径失稳，降低安全性。在25％小偏置碰时，车身纵梁无法承担主要的碰撞吸能作用，一般策略把前防撞横梁长度加长，但是加长之后，在碰撞过程中防撞横梁左右倾斜角度过渡，导致一侧压缩，另一侧拉扯，容易发生吸能盒与横梁的焊缝开裂，对于前防撞梁如何进行结构设计可以完美避免这类情况发生，减轻A柱的碰撞压力，又在低速碰撞下降低维修成本，是目前车身设计的重点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有特殊结构的弹性连接组件，在较轻碰撞时能产生可逆的弹性变形；在稍剧烈的碰撞时弹性连接组件达到弹性极限后开始吸能盒溃坏，弹性连接组件和吸能盒组成的仿生结构能够优先溃坏而避免或减少前防撞横梁损坏，在修理时便于更换弹性连接组件，减少维修成本；在剧烈碰撞时弹性连接组件、吸能盒及前防撞横梁均溃坏从而保护汽车核心部件及乘客的汽车前防撞梁系统，以解决上述问题。
一种汽车前防撞梁系统，包括前防撞横梁、分别位于前防撞横梁两端的两个吸能盒及连接前防撞横梁与吸能盒的弹性连接组件；前防撞横梁的一侧的两端分别设置有若干连接凸块，连接凸块的中部开设有第一连接孔，第一连接孔是两端为弧形的长条孔；吸能盒的一端沿水平方向开设有开口，吸能盒于开口的上部及下部形成突出部，突出部上开设有第二连接孔；弹性连接组件位于开口处，弹性连接组件包括弹性连接片、两个第一连接销及第二连接销，弹性连接片为弧形弯曲的板簧，其内凹面朝向前防撞横梁；弹性连接片的内凹面的两端分别连接有第一连接勾环，弹性连接片的外凸面的中部连接有第二连接勾环；第一连接销穿过第一连接勾环及连接凸块的第一连接孔；第二连接销穿过第二连接勾环及吸能盒的第二连接孔。
进一步地，所述前防撞横梁本体弧形弯曲，若干连接凸块设置于前防撞横梁本体的内凹面的两端。
进一步地，所述前防撞横梁本体的截面形状为“品”字形，包括两个并列设置的后侧方格及设置于两个后侧方格远离连接凸块的一侧的中部的前侧方格，前侧方格与两个后侧方格均连接。
进一步地，所述前侧方格的内侧壁上还突出设置有加强凸筋。
进一步地，所述两个后侧方格于朝向前侧方格的一侧的转角处设置有加厚壁。
进一步地，所述吸能盒的中部沿水平方向设置有隔板，隔板朝向开口的一端的中部开设有弧形的避让槽，第二连接勾环位于避让槽中。
进一步地，所述第一连接勾环或第二连接勾环为封闭环。
进一步地，所述第一连接勾环或第二连接勾环为具有开口的勾部，第一连接勾环或第二连接勾环的弯曲角度大于或等于270度。
与现有技术相比，本发明的汽车前防撞梁系统包括前防撞横梁、分别位于前防撞横梁两端的两个吸能盒及连接前防撞横梁与吸能盒的弹性连接组件；前防撞横梁的一侧的两端分别设置有若干连接凸块，连接凸块的中部开设有第一连接孔；吸能盒的一端沿水平方向开设有开口，吸能盒于开口的上部及下部形成突出部，突出部上开设有第二连接孔；弹性连接组件位于开口处，弹性连接组件包括弹性连接片、两个第一连接销及第二连接销，弹性连接片为弧形弯曲的板簧，其内凹面朝向前防撞横梁；弹性连接片的内凹面的两端分别连接有第一连接勾环，弹性连接片的外凸面的中部连接有第二连接勾环；第一连接销穿过第一连接勾环及连接凸块的第一连接孔；第二连接销穿过第二连接勾环及吸能盒的第二连接孔。如此在较轻碰撞时能产生可逆的弹性变形，在稍剧烈的碰撞时弹性连接组件能够优先溃坏而避免或减少前防撞横梁损坏，在修理时便于更换弹性连接组件，减少维修成本，在剧烈碰撞时弹性连接组件、吸能盒及前防撞横梁均溃坏从而保护汽车核心部件及乘客；在中高速碰撞时，可有效分解峰值应力，避免接头开裂失效，保持力分散传递系统完整性。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为本发明提供的汽车前防撞梁系统的立体示意图。
图2为本发明提供的汽车前防撞梁系统移除一个吸能盒后的侧面示意图。
图3为图1中的前防撞横梁的立体示意图。
图4为图3中的A部分的放大示意图。
图5为图1中的吸能盒与弹性连接组件的连接示意图。
图6为图5中的吸能盒的立体示意图。
图7为图5中的弹性连接组件的立体示意图。
图8为图7中的弹性连接片的立体示意图。
图9为吸能盒与弹性连接组件连接的另一视角的示意图。
图10为弹性连接片的其他实施例的截面示意图。
图11为弹性连接组件的另一实施方式的示意图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
请参考图1及图2，本发明提供的汽车前防撞梁系统包括前防撞横梁10、分别位于前防撞横梁10两端的两个吸能盒20及连接前防撞横梁10与吸能盒20的弹性连接组件30。
请参考图3及图4，前防撞横梁10包括略为弧形弯曲的前防撞横梁本体11及突出设置于前防撞横梁本体11的内凹面的两端的若干连接凸块12。
前防撞横梁本体11的截面形状为“品”字形，包括两个并列设置的后侧方格111及设置于两个后侧方格111远离连接凸块12的一侧的中部的前侧方格112，前侧方格112与两个后侧方格111均连接。
前侧方格112远离后侧方格111的内侧壁上还突出设置有加强凸筋1121，用于增强结构，提高弹性，实现重量和性能的平衡。连接凸块12的中部开设有第一连接孔121。第一连接孔121是两端为弧形的长条孔。
两个后侧方格111于朝向前侧方格112的一侧的转角处设置有加厚壁1111，以增强结构，达到最优抵抗y向受力。
请参考图5至图9，吸能盒20的一端沿水平方向开设有开口21，使得吸能盒20的一端的上部及下部形成突出部，突出部上开设有第二连接孔22。
本实施方式中，吸能盒20的中部沿水平方向设置有隔板23，隔板朝向开口21的一端的中部开设有弧形的避让槽231。
弹性连接组件30位于开口21处。
弹性连接组件30包括弹性连接片31、两个第一连接销32及第二连接销33。
弹性连接片31为弧形弯曲的板簧，其内凹面朝向前防撞横梁10。弹性连接片31的内凹面的两端分别连接有第一连接勾环311，弹性连接片31的外凸面的中部连接有第二连接勾环312。第一连接销32穿过第一连接勾环311及连接凸块12的第一连接孔121；第二连接销33穿过第二连接勾环312及吸能盒20的第二连接孔22。
第一连接勾环311及第二连接勾环312均可为封闭环或具有开口的勾部，若第一连接勾环311或第二连接勾环312为具有开口的勾部，则其弯曲角度大于或等于270度。
第二连接勾环312位于避让槽231中，如此能从中部支撑第二连接勾环312，增强安装强度。
第一连接销32及第二连接销33的一端具有限位凸环，另一端螺纹连接有螺母。
正常情况下，第一连接销32与第一连接孔121装配时存在预紧限力，起到固定作用，防止车辆行驶过程中发生NVH异响，在碰撞发生时突破摩擦限力后才可沿着连接孔121滑动。在发生较轻的碰撞时，弹性连接片31自身能发生可逆的弹性变形。在发生稍剧烈的碰撞时，弹性连接片31达到弹性极限后吸能盒20开始优先损坏，由于不采用焊接，损坏后便于弹性连接片31和吸能盒20的更换。
本方案采用仿生原理，猫科动物如美洲豹，在奔跑、跳跃运动过程中，依靠腿部健壮的肌肉和关节组成的软组织，具有优良的抗冲击缓冲能力。本发明的汽车前防撞梁系统采用类似的仿生结构，用于提升碰撞过程中的能量吸收，避免结构失效带来的意外伤害。
板簧受力可转换为垂直于板簧平面的单向载荷，故其工作可靠、成本低、维修方便。而且板簧为刚度大的弹性原件，有助于在碰撞初始阶段的弹性变形尽可能多的吸能和合理调控碰撞初期加速度值。
请参考图10，弹性连接片31可以为单片、双片或多片的结构形式，截面可以根据需求设计为不同的形状，如月牙形、六边形等。板簧的角度可以是圆弧，V字型，椭圆弧，或是其他弧形。为了使重量进一步降低，板簧截面还可以做成变截面的形式，平衡了重量和弹性性能。
请参考图11，弹性连接组件30的其他实施方式中包括上连接板34、下连接板35、连接于上连接板34与下连接板35之间的螺旋弹簧36。上连接板34上开设有上连接孔341，一螺栓穿过上连接孔341及第一连接孔121并与一螺母螺纹连接。下连接板35上开设有下连接孔351，一螺栓穿过下连接孔351及第二连接孔22并与一螺母螺纹连接。
与现有技术相比，本发明的汽车前防撞梁系统包括前防撞横梁10、分别位于前防撞横梁10两端的两个吸能盒20及连接前防撞横梁10与吸能盒20的弹性连接组件30；前防撞横梁10的一侧的两端分别设置有若干连接凸块12，连接凸块12的中部开设有第一连接孔121；吸能盒20的一端沿水平方向开设有开口21，吸能盒20于开口21的上部及下部形成突出部，突出部上开设有第二连接孔22；弹性连接组件30位于开口21处，弹性连接组件30包括弹性连接片31、两个第一连接销32及第二连接销33，弹性连接片31为弧形弯曲的板簧，其内凹面朝向前防撞横梁10；弹性连接片31的内凹面的两端分别连接有第一连接勾环311，弹性连接片31的外凸面的中部连接有第二连接勾环312；第一连接销32穿过第一连接勾环311及连接凸块12的第一连接孔121；第二连接销33穿过第二连接勾环312及吸能盒20的第二连接孔22。如此在较轻碰撞时能产生可逆的弹性变形，在稍剧烈的碰撞时弹性连接组件能够优先溃坏而避免或减少前防撞横梁损坏，在修理时便于更换弹性连接组件，减少维修成本，在剧烈碰撞时弹性连接组件、吸能盒及前防撞横梁均溃坏从而保护汽车核心部件及乘客；在中高速碰撞时，可有效分解峰值应力，避免接头开裂失效，保持力分散传递系统完整性。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种汽车前防撞梁系统，其特征在于：包括前防撞横梁、分别位于前防撞横梁两端的两个吸能盒及连接前防撞横梁与吸能盒的弹性连接组件；前防撞横梁的一侧的两端分别设置有若干连接凸块，连接凸块的中部开设有第一连接孔，第一连接孔是两端为弧形的长条孔；吸能盒的一端沿水平方向开设有开口，吸能盒于开口的上部及下部形成突出部，突出部上开设有第二连接孔；弹性连接组件位于开口处，弹性连接组件包括弹性连接片、两个第一连接销及第二连接销，弹性连接片为弧形弯曲的板簧，其内凹面朝向前防撞横梁；弹性连接片的内凹面的两端分别连接有第一连接勾环，弹性连接片的外凸面的中部连接有第二连接勾环；第一连接销穿过第一连接勾环及连接凸块的第一连接孔；第二连接销穿过第二连接勾环及吸能盒的第二连接孔。
2.如权利要求1所述的汽车前防撞梁系统，其特征在于：所述前防撞横梁本体弧形弯曲，若干连接凸块设置于前防撞横梁本体的内凹面的两端。
3.如权利要求2所述的汽车前防撞梁系统，其特征在于：所述前防撞横梁本体的截面形状为“品”字形，包括两个并列设置的后侧方格及设置于两个后侧方格远离连接凸块的一侧的中部的前侧方格，前侧方格与两个后侧方格均连接。
4.如权利要求3所述的汽车前防撞梁系统，其特征在于：所述前侧方格的内侧壁上还突出设置有加强凸筋。
5.如权利要求3所述的汽车前防撞梁系统，其特征在于：所述两个后侧方格于朝向前侧方格的一侧的转角处设置有加厚壁。
6.如权利要求1所述的汽车前防撞梁系统，其特征在于：所述吸能盒的中部沿水平方向设置有隔板，隔板朝向开口的一端的中部开设有弧形的避让槽，第二连接勾环位于避让槽中。
7.如权利要求1所述的汽车前防撞梁系统，其特征在于：所述第一连接勾环或第二连接勾环为封闭环。
8.如权利要求1所述的汽车前防撞梁系统，其特征在于：所述第一连接勾环或第二连接勾环为具有开口的勾部，第一连接勾环或第二连接勾环的弯曲角度大于或等于270度。
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