CN112606909A - 一种纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁及使用方法和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁及使用方法和制造方法，针对本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁来说，包括上纵梁壳体(1)；填充材料；结构胶(2)，填充材料由多段吸能材料(3)和刚性结构材料(4)组成。针对本发明使用方法来说，由前端的吸能材料吸收能量，中间段的刚性结构材料保持着上纵梁的结构强度，中间段吸能材料继续吸收碰撞能量，后端的刚性结构材料对剩余的碰撞力进行阻拦。针对本发明制造方法来说，具体包括如下步骤：S1：制造上纵梁壳体；S2：涂覆结构胶；S3：在上纵梁壳体内填充吸能材料和刚性结构材料。本发明通过内部填充的吸能和刚性结构材料更好地诱导上纵梁产生渐变的压溃变形。

Description

一种纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁及使用方法和制 造方法

技术领域

本发明涉及纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁。

本发明还涉及上述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的使用方法。

本发明又涉及上述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的制造方法。

背景技术

汽车上纵梁是车身结构吸收碰撞冲击的重要部件，其前端部通过螺栓与大灯横梁连接，后端部通过焊接与车身A柱相连。它是车身重要的承载单元，传力部件和吸能结构，其设计对于汽车前碰撞安全性影响很大。

随着正面25％偏置碰撞测试的提出与实施，目前的大部分的车身结构设计明显不能满足该碰撞测试的要求。而在正面25％小区域重叠碰撞测试中车身的上纵梁的作为主要受力的结构件，其重要性不言而喻。然而现在的大部分上纵梁都简单设计为冲压成型的空心的壳体，其结构强度不高，在高速碰撞过程中容易发生折弯，吸能效果也不太理想，不能得到预期压溃折皱变形效果，不能很好地保证车内人员的安全性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁，能使上纵梁在碰撞中，依然保持着局部的结构强度或刚度，能使吸能材料充分发挥作用，使上纵梁达到预期的压溃折皱变形效果。

本发明的另一个目的是提供一种纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的使用方法，使上纵梁能对碰撞进行多次吸收、抵抗和削减作用，以保障车辆室内安全。

本发明的再一个目的是提供上述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的制造方法，便于制造上述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁。

针对本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁来说，其包括上纵梁壳体；上纵梁壳体内部的多段填充材料；位于上纵梁壳体与填充材料间及相邻段填充材料间的结构胶，填充材料由多段吸能材料和刚性结构材料组成，受碰撞的前端排列吸能材料，需要承载的后端排列刚性结构材料，前端与后端间的连续段的吸能材料相邻有刚性结构材料排列，前端与后端间的单个段的吸能材料也相邻有刚性结构材料排列。

由于上纵梁壳体前端设置吸能材料，可以在受碰撞时先一步吸收能量，刚性结构材料相邻于吸能材料排列，可以增强局部的刚度，使刚性结构材料所处位置变形更小，而使整体上纵梁沿纵向压溃折皱变形，使吸能材料能够充分发挥吸能效果，刚性结构材料维持整体刚度，减小最大变形量，保障乘用车室内安全。

作为本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁进一步的改进，上纵梁壳体沿其纵向排列有段填充材料，从前端至后端分别为第1～9段，第1～4段按照吸能材料和刚性结构材料以3:1的比例排列，吸能材料排列在第1～3段；刚性结构材料排列在第4段；第5～7段按照吸能材料和刚性结构材料以2:1的比例排列，吸能材料排列在第5、6段，刚性结构材料排列在第7段；第8、9段按照吸能材料和刚性结构材料以1:1的比例排列，吸能材料排列在第8段，刚性结构材料排列在第9段。

由于设置了前3段吸能材料，可以尽可能先一步吸收大部分能量，再由第4段刚性结构材料维持结构局部刚度，传递碰撞力，第5～6段的吸能材料进行第二次碰撞能量的吸收，第7段刚性结构材料进一步维持该段结构的局部刚度，保障第二次吸能材料的充分压缩，以及继续传递碰撞力，第8段吸能材料进行第三次碰撞能量的吸收，第9段刚性结构材料抵抗最后的碰撞力，以及保障结构整体刚度，减小最大变形量，使上纵梁能保持沿纵向上的压溃折皱变形效果。

作为本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁进一步的改进，吸能材料为铝合金制作成型，包括多个晶胞，相邻晶胞间为结构胶，晶胞轴线方向垂直于上纵梁横截面。

由于晶胞轴线方向垂直于上纵梁横截面方向，使晶胞能充分压缩，吸收更多的能量。

作为本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁进一步的改进，晶胞的横截面形状为六边形或梯形或三角形或圆形。

由于使用了合适的受压形状，使压缩吸能效果变得更好。

作为本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁进一步的改进，上纵梁包括第一本体和第二本体，并由第一本体和第二本体电焊拼接而成，第一本体上侧和后侧皆作折边处理，上侧折边形成与第二本体焊接的部位，后侧折边形成与A柱外板搭接的部位；第二本体前、后端具有与第一本体前、后端螺栓连接的螺栓孔，螺栓孔设置在第二本体前、后端的安装槽上，第二本体上侧表面前端设有安装前大灯横梁的螺栓孔，后端设有安装发动机舱铰链支架的螺栓孔，第二本体后侧设有多个梯形搭接边。

由于将上纵梁分成第一本体和第二本体，便于安装、做折边和开设螺栓孔处理，便于与乘用车的其他部件相连接。

针对本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的使用方法来说，在遭遇正面碰撞时，由受碰撞的上纵梁壳体前端填充的吸能材料充分吸收产生的冲击能量，接着相邻于前端吸能材料的中间段的刚性结构材料保持着上纵梁的结构强度或刚度，然后相邻于中间段的刚性结构材料的中间段吸能材料又继续吸收剩余的碰撞能量，最后位于后端的刚性结构材料对剩余的碰撞力进行阻拦。

由于正面碰撞会导致上纵梁的压溃折皱变形，在上纵梁受撞击的前端设置吸能材料，使受撞击部位先吸收大部分的撞击能量，再用中间段的刚性结构材料保持上纵梁整体刚度，维持上纵梁整体性，防止中间断裂，发生破坏，以继续维持后续变形，使中间段的吸能材料能充分吸能，最后，后端的刚性结构材料对剩余的碰撞力进行阻拦，以保障乘用车的室内安全。

作为本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的使用方法进一步的改进，受碰撞的上纵梁壳体前端填充的吸能材料排列有3段，接着相邻于前端吸能材料的中间段的刚性结构材料和相邻于中间段的刚性结构材料的中间段吸能材料的排列方式为，紧接着前3段吸能材料再排列1段刚性结构材料，再排列2段吸能材料，再排列1段刚性结构材料，再排列1段吸能材料，后端排列1段刚性结构材料，第1至3段吸能材料3充分吸收产生的冲击能量，接着第4段刚性结构材料维持着上纵梁的结构强度或刚度，第5、6段吸能材料继续吸收剩余的碰撞能量，第7段刚性结构材料继续支撑上纵梁，维持局部结构刚度，最后第8段吸能材料继续吸收剩余的碰撞力，第9段刚性结构材料对剩余的碰撞力进行阻拦。

由于前3段吸能材料吸收更多的碰撞能量，第4段刚性结构材料增强局部刚度，保障第一次碰撞力的传递，使第5～6段吸能材料能充分使用，以吸收碰撞能量，进行第二次碰撞力的削弱，第7段刚性结构材料增强第7段部位的局部刚度，保障第二次碰撞力的传递，使后续第8段吸能材料能充分压缩吸能，第9段刚性结构材料对剩余的碰撞力进行阻拦，便于传递给乘用车的其他受力结构。

针对本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的制造方法来说，具体包括如下步骤：

S1：制造上纵梁壳体；

S2：在上纵梁壳体内表面涂覆结构胶；

S3：在上纵梁壳体内填充吸能材料和刚性结构材料，保持上纵梁壳体前端填充的是吸能材料，上纵梁壳体后端填充的是刚性结构材料，前端与后端间的连续段的吸能材料填充时需相邻有刚性结构材料，前端与后端间的单个段的吸能材料填充时也相邻有刚性结构材料，每填充一段吸能材料或刚性结构材料则涂覆一层结构胶。

使用结构胶，将吸能材料和刚性结构材料及上纵梁壳体形成整体，分段填充吸能材料和刚性结构材料，有利于成型上述汽车变截面上纵梁。

作为本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的制造方法进一步的改进，步骤S1包括：

将上纵梁壳体分为第一本体和第二本体分别制造，在第一本体上侧折边处理，使第二本体焊接在第一本体上侧折边上，焊接方式为电焊拼接，第一本体后侧也作折边处理，形成与A柱外板搭接的部位，第二本体前、后端开设与第一本体前、后端螺栓连接的螺栓孔，第二本体前、后端开设安装螺栓用的安装槽，第二本体上侧表面前端开设安装前大灯横梁的螺栓孔，后端开设安装发动机舱铰链支架的螺栓孔，第二本体后侧开设多个梯形搭接边，形成与A柱内板相连的紧固连接部。

第一本体和第二本体分别制造，有利于分开加工，形成搭接部位，焊接部位，便于组装和与乘用车其他部位连接。

作为本发明纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的制造方法进一步的改进，步骤S3包括：

将上纵梁壳体内部分成9段进行填充，先在上纵梁壳体前端填充3段吸能材料，再填充1段刚性结构材料，再填充2段吸能材料，再填充1段刚性结构材料，再填充1段吸能材料，最后填充1段刚性结构材料。

本发明的缓冲吸能效果更好，并通过内部填充的吸能和刚性结构材料更好地诱导上纵梁本体产生渐变的压溃变形，减少A柱的形变和驾驶舱被侵入的程度，保护驾驶员和乘员的安全。

附图说明

图1为本发明一个实施例的上纵梁的结构示意图。

图2为本发明一个实施例的上纵梁的纵向示意图。

图3为本发明一个实施例的上纵梁爆炸图。

图4为本发明一个实施例的上纵梁填充材料的纵向分布示意图。

图5为本发明一个实施例的上纵梁横向截面晶胞排列示意图。

附图标记：1、上纵梁壳体；2、结构胶；3、吸能材料；4、刚性结构材料；5、单个晶胞；11、第一本体；12、第二本体。

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做出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

图1-5示出了一种纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁，其包括上纵梁壳体1；上纵梁壳体1内部的多段填充材料；位于上纵梁壳体1与填充材料间及相邻段填充材料间的结构胶2，填充材料由多段吸能材料3和刚性结构材料4组成，受碰撞的前端排列吸能材料3，需要承载的后端排列刚性结构材料4，前端与后端间的连续段的吸能材料3相邻有刚性结构材料4排列，前端与后端间的单个段的吸能材料3也相邻有刚性结构材料4排列。

由于上纵梁壳体1前端设置吸能材料3，可以在受碰撞时先一步吸收能量，刚性结构材料4相邻于吸能材料3排列，可以增强局部的刚度，使刚性结构材料4所处位置变形更小，而使整体上纵梁沿纵向压溃折皱变形，使吸能材料3能够充分发挥吸能效果，刚性结构材料4维持整体刚度，减小最大变形量，保障乘用车室内安全。

在本实施例中，上纵梁壳体1沿其纵向排列有9段填充材料，从前端至后端分别为第1～9段，第1～4段按照吸能材料3和刚性结构材料4以3:1的比例排列，吸能材料3排列在第1～3段；刚性结构材料4排列在第4段；第5～7段按照吸能材料3和刚性结构材料4以2:1的比例排列，吸能材料3排列在第5、6段，刚性结构材料4排列在第7段；第8、9段按照吸能材料3和刚性结构材料4以1:1的比例排列，吸能材料3排列在第8段，刚性结构材料4排列在第9段。

由于设置了前3段吸能材料3，可以尽可能先一步吸收大部分能量，再由第4段刚性结构材料4维持结构局部刚度，传递碰撞力，第5～6段的吸能材料3进行第二次碰撞能量的吸收，第7段刚性结构材料4进一步维持该段结构的局部刚度，保障第二次吸能材料3的充分压缩，以及继续传递碰撞力，第8段吸能材料3进行第三次碰撞能量的吸收，第9段刚性结构材料4抵抗最后的碰撞力，以及保障结构整体刚度，减小最大变形量，使上纵梁能保持沿纵向上的压溃折皱变形效果。

在本实施例中，吸能材料3为铝合金制作成型，包括多个晶胞5，相邻晶胞5间为结构胶2，晶胞5轴线方向垂直于上纵梁横截面。

由于晶胞5轴线方向垂直于上纵梁横截面方向，使晶胞5能充分压缩，吸收更多的能量。

在本实施例中，晶胞的横截面形状为六边形或梯形或三角形或圆形。

由于使用了合适的受压形状，使压缩吸能效果变得更好。

在本实施例中，上纵梁包括第一本体11和第二本体12，并由第一本体11和第二本体12电焊拼接而成，第一本体11上侧和后侧皆作折边处理，上侧折边形成与第二本体12焊接的部位，后侧折边形成与A柱外板搭接的部位；第二本体12前、后端具有与第一本体11前、后端螺栓连接的螺栓孔，螺栓孔设置在第二本体12前、后端的安装槽上，第二本体12上侧表面前端设有安装前大灯横梁的螺栓孔，后端设有安装发动机舱铰链支架的螺栓孔，第二本体12后侧设有多个梯形搭接边。

由于将上纵梁分成第一本体11和第二本体12，便于安装、做折边和开设螺栓孔处理，便于与乘用车的其他部件相连接。

实施例2

本发明还涉及一种纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的使用方法，在遭遇正面碰撞时，由受碰撞的上纵梁壳体1前端填充的吸能材料3充分吸收产生的冲击能量，接着相邻于前端吸能材料3的中间段的刚性结构材料4保持着上纵梁的结构强度或刚度，然后相邻于中间段的刚性结构材料4的中间段吸能材料3又继续吸收剩余的碰撞能量，最后位于后端的刚性结构材料4对剩余的碰撞力进行阻拦。

由于正面碰撞会导致上纵梁的压溃折皱变形，在上纵梁受撞击的前端设置吸能材料3，使受撞击部位先吸收大部分的撞击能量，再用中间段的刚性结构材料4保持上纵梁整体刚度，维持上纵梁整体性，防止中间断裂，发生破坏，以继续维持后续变形，使中间段的吸能材料3能充分吸能，最后，后端的刚性结构材料4对剩余的碰撞力进行阻拦，以保障乘用车的室内安全。

在本实施例中，受碰撞的上纵梁壳体1前端填充的吸能材料3排列有3段，接着相邻于前端吸能材料3的中间段的刚性结构材料4和相邻于中间段的刚性结构材料4的中间段吸能材料3的排列方式为，紧接着前3段吸能材料3再排列1段刚性结构材料4，再排列2段吸能材料3，再排列1段刚性结构材料4，再排列1段吸能材料3，后端排列1段刚性结构材料4，第1至3段吸能材料3充分吸收产生的冲击能量，接着第4段刚性结构材料4维持着上纵梁的结构强度或刚度，第5、6段吸能材料3继续吸收剩余的碰撞能量，第7段刚性结构材料4继续支撑上纵梁，维持局部结构刚度，最后第8段吸能材料3继续吸收剩余的碰撞力，第9段刚性结构材料4对剩余的碰撞力进行阻拦。

由于前3段吸能材料吸收更多的碰撞能量，第4段刚性结构材料增强局部刚度，保障第一次碰撞力的传递，使第5～6段吸能材料能充分使用，以吸收碰撞能量，进行第二次碰撞力的削弱，第7段刚性结构材料增强第7段部位的局部刚度，保障第二次碰撞力的传递，使后续第8段吸能材料能充分压缩吸能，第9段刚性结构材料4对剩余的碰撞力进行阻拦，便于传递给乘用车的其他受力结构。

实施例3

本发明涉及上述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的制造方法，具体包括如下步骤：

S1：制造上纵梁壳体1；

S2：在上纵梁壳体1内表面涂覆结构胶2；

S3：在上纵梁壳体1内填充吸能材料3和刚性结构材料4，保持上纵梁壳体1前端填充的是吸能材料3，上纵梁壳体1后端填充的是刚性结构材料4，前端与后端间的连续段的吸能材料3填充时需相邻有刚性结构材料4，前端与后端间的单个段的吸能材料3填充时也相邻有刚性结构材料4，每填充一段吸能材料3或刚性结构材料4则涂覆一层结构胶2。

使用结构胶，将吸能材料3和刚性结构材料4及上纵梁壳体1形成整体，分段填充吸能材料3和刚性结构材料4，有利于成型上述汽车变截面上纵梁。

在本实施例中，步骤S1包括：

将上纵梁壳体1分为第一本体11和第二本体12分别制造，在第一本体11上侧折边处理，使第二本体12焊接在第一本体11上侧折边上，焊接方式为电焊拼接，第一本体11后侧也作折边处理，形成与A柱外板搭接的部位，第二本体12前、后端开设与第一本体11前、后端螺栓连接的螺栓孔，第二本体12前、后端开设安装螺栓用的安装槽，第二本体12上侧表面前端开设安装前大灯横梁的螺栓孔，后端开设安装发动机舱铰链支架的螺栓孔，第二本体12后侧开设多个梯形搭接边，形成与A柱内板相连的紧固连接部。

第一本体11和第二本体12分别制造，有利于分开加工，形成搭接部位，焊接部位，便于组装和与乘用车其他部位连接。

在本实施例中，步骤S3包括：

将上纵梁壳体1内部分成9段进行填充，先在上纵梁壳体1前端填充3段吸能材料3，再填充1段刚性结构材料4，再填充2段吸能材料3，再填充1段刚性结构材料4，再填充1段吸能材料3，最后填充1段刚性结构材料4。

实施例4

如图1至图5所示，本发明的一种纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁，包括上纵梁壳体1，结构胶2，上纵梁壳体内部空腔的吸能材料3、刚性结构材料4以及组成吸能结构的单个晶胞5。

上纵梁的空间位置一般是在前纵梁上方偏外，前风挡下横梁下方，且连接紧密，其后端紧贴侧围，A柱，内侧与前轮罩相连。

上纵梁为图3中左边第一本体11和右边第二本体12两个零部件点焊拼接而成的结构，这两个零件都是冲压成型，如图3所示的左边的第一本体11经冲压成型后，其上部和后部进行了折边处理，上部折边主要是为了预留出与右侧的第二本体12焊接的位置，后侧的折边则是形成与A柱外板的搭接边。右侧的第二本体12外表面有凹槽，上部的前方和后方都开有螺栓孔，上部的最前方的螺栓孔是前大灯横梁的安装点位，上部的后方的两螺栓孔则是用于安装发动机舱铰链支架的，右侧的第二本体12后部还留有若干梯形搭接边，也是用于和A柱内板紧固连接的。

在本实施例中，上纵梁本体为中空的壳体结构，其纵向截面为变截面的多边形，本发明专利中以一段纵向截面为例说明。

上纵梁结构上为不规则的几何体，其纵向截面为变截面，其各个分段截面的由于竖直方向上的高度不同导致面积不同，所能容纳排列的晶胞数是不同的，晶胞的具体排列方式也可以不同。

上纵梁纵向截面被划分为一定数量的分段区域，各个区域内填充不同性能的材料，如图4所示的一个实例，本发明将上纵梁由右至左分成9个区域，每个区域的宽度相同，每个区域内分别填充具有吸能效果或者刚性结构的材料。本发明具体的填充方式为由右至左的1至4段区域填充的吸能材料3和刚性结构材料4按照3:1的比例布置，5至7段区域按照吸能材料3和刚性结构材料4以2:1的比例填充，8至9段区域按照1:1的比例填充吸能和刚性结构材料。在相邻区域分界处填充结构胶2以达到紧固填充材料的目的，同时结构胶还兼具一定的缓冲作用。吸能材料3和刚性结构材料4按照3:1，2:1，1:1的排列方式，主要是为了在发生正面25％偏置碰撞时，上纵梁中填充的第1至3段吸能材料可以尽可能多的吸收产生的冲击能量，接着第4段填充的刚性结构材料使上纵梁保持一定的结构强度或刚度，变形小；然后第5，第6段区域填充的吸能结构材料又继续吸收剩余的碰撞能量，进一步削弱碰撞产生的冲击力；再然后第7段刚性结构材料继续支撑上纵梁，使其局部刚度增强，形变小；最后第8，第9段在进行对剩余的碰撞力的第3次吸收和拦阻。经过三次循环式的对碰撞能量的吸收、抵抗和削减，最后传到A柱和驾驶舱的能量也会将大大较小。

上纵梁最右边第一个分段区域填充吸能结构材料3，第二个区域填充刚性结构材料4。这样的目的是在发生正面25％偏置碰撞时上纵梁中的吸能结构材料3可以先吸收一部分能量，然后通过刚性结构材料4阻拦剩余的能量，使传到A柱和驾驶舱的能量减小。

更为详细地，单个晶胞5的横截面根据排布的位置的差异分为六边形，梯形和三角形。梯形晶胞5分布在上纵梁左右两侧壁，三角形晶胞5分布在上纵梁上下壁面，六边形晶胞5居中分布，三者具体的一种排列方式可参考图5。

填充材料与所述上纵梁壳体的上下壁面空间上是垂直关系。

填充材料与所述上纵梁壳体本体的材质都是铝合金。

本发明的一种纵向分段填充材料的汽车上纵梁，通过在上纵梁内填充不同强度的材料，可以提高正面25％偏置碰撞时上纵梁的能量吸收能力，减少A柱的形变和驾驶舱被侵入的程度。此外，通过在竖直方向上合理的布置不同强度和性能的填充材料可以引导上纵梁的变形方向和形式，在高速碰撞时更好地诱导上纵梁在受到冲击时的变形，得到较为理想的压溃折皱效果，使更少的碰撞能量传向驾驶舱，减小碰撞对车内乘客伤害。纵向分段填充材料的汽车上纵梁其材质采用铝合金，主要原因之一是铝合金具有吸能效果好的理化特性，可以尽可能地吸收碰撞产生的能量，而内部填充的材料从一定程度上可以提高上纵梁的刚度，抵抗变形，对于低速碰撞可能会有一定的效果，但对于高速碰撞，上纵梁既要兼顾刚度又要有吸能效果，否则只有刚度，上纵梁可能会直接折弯甚至折断。吸能材料的铝合金可以是蜂窝铝，刚性结构材料的铝合金可以是铝型材和铝管。

本发明的一种纵向分段填充材料的汽车上纵梁，填充材料和上纵梁本体材质为铝合金，可以实现车身减重，铝合金本身还有的吸能效果，碰撞发生有缓冲效果。吸能材料3和刚性结构材料4之间，上纵梁壳体1内壁与所述的填充材料之间都是通过结构胶2胶粘固定成一体结构。

上纵梁设计的强度应适中。在发生正面25％偏置碰撞时上纵梁偏柔软，则无法正面承受碰撞产生的冲击力；上纵梁偏硬，则对碰撞产生的加速度响应过大，对乘员造成二次伤害。所以吸能结构材料3和刚性结构材料4的排布顺序的设置也要合理，可以按照图4给出的方式，两者交替排列；也可以前面几个分段区域都填充吸能结构材料3，后面其余的分段区域填充刚性结构材料4。填充的方式有多种多样，本发明只是给出了一个实例。

通过安装上述纵向分段填充材料的汽车上纵梁，进而与车身构成整体。当汽车受正面25％偏置碰撞时，上纵梁受力，在碰撞速度较低时，由于内部有填充有吸能和刚性结构材料，填充材料的各个晶胞5发生变形，充分吸收产生的碰撞力，上纵梁变形表现为较为均匀，缓和的变形模式。

实施例5

本发明提出纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁，包括上纵梁壳体，上纵梁壳体内部空腔吸能和刚性填充材料，吸能和刚性填充材料与上纵梁壳体内壁贴合并胶粘连接，围设成多个晶胞。本发明结构的设置可以提高汽车上纵梁的机械性能，进而提高其吸能效果。在正面25％小区域重叠碰撞中能很好地适应高速与低速时的冲击，并能很好地诱导前纵梁在受到冲击时的变形，性能可靠。

当汽车受正面25％偏置碰撞且速度较高时，上纵梁的惯性效应增强，本发明专利的缓冲吸能效果更好，并通过内部填充的吸能和刚性结构材料更好地诱导上纵梁本体产生渐变的压溃变形，减少A柱的形变和驾驶舱被侵入的程度，保护驾驶员和乘员的安全。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁，包括上纵梁壳体(1)；上纵梁壳体(1)内部的多段填充材料；位于上纵梁壳体(1)与填充材料间及相邻段填充材料间的结构胶(2)，其特征在于：所述填充材料由多段吸能材料(3)和刚性结构材料(4)组成，受碰撞的前端排列吸能材料(3)，需要承载的后端排列刚性结构材料(4)，前端与后端间的连续段的吸能材料(3)相邻有刚性结构材料(4)排列，前端与后端间的单个段的吸能材料(3)也相邻有刚性结构材料(4)排列。

2.按照权利要求1所述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁，其中，所述上纵梁壳体(1)沿其纵向排列有9段填充材料，从前端至后端分别为第1～9段，第1～4段按照吸能材料(3)和刚性结构材料(4)以3:1的比例排列，吸能材料(3)排列在第1～3段；刚性结构材料(4)排列在第4段；第5～7段按照吸能材料(3)和刚性结构材料(4)以2:1的比例排列，吸能材料(3)排列在第5、6段，刚性结构材料(4)排列在第7段；第8、9段按照吸能材料(3)和刚性结构材料(4)以1:1的比例排列，吸能材料(3)排列在第8段，刚性结构材料(4)排列在第9段。

3.按照权利要求1所述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁，其中，所述吸能材料(3)为铝合金制作成型，包括多个晶胞(5)，相邻晶胞(5)间为结构胶(2)，所述晶胞(5)轴线方向垂直于上纵梁横截面。

4.按照权利要求3所述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁，其中，所述晶胞(5)的横截面形状为六边形或梯形或三角形或圆形。

5.按照权利要求1-4任一项所述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁，其中，所述上纵梁包括第一本体(11)和第二本体(12)，并由第一本体(11)和第二本体(12)电焊拼接而成，所述第一本体(11)上侧和后侧皆作折边处理，上侧折边形成与第二本体(12)焊接的部位，后侧折边形成与A柱外板搭接的部位；所述第二本体(12)前、后端具有与第一本体(11)前、后端螺栓连接的螺栓孔，螺栓孔设置在第二本体(12)前、后端的安装槽上，所述第二本体(12)上侧表面前端设有安装前大灯横梁的螺栓孔，后端设有安装发动机舱铰链支架的螺栓孔，所述第二本体(12)后侧设有多个梯形搭接边。

6.一种纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的使用方法，其特征在于，在遭遇正面碰撞时，由受碰撞的上纵梁壳体(1)前端填充的吸能材料(3)充分吸收产生的冲击能量，接着相邻于前端吸能材料(3)的中间段的刚性结构材料(4)保持着上纵梁的结构强度或刚度，然后相邻于中间段的刚性结构材料(4)的中间段吸能材料(3)又继续吸收剩余的碰撞能量，最后位于后端的刚性结构材料(4)对剩余的碰撞力进行阻拦。

7.按照权利要求6所述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的使用方法，其中，受碰撞的上纵梁壳体(1)前端填充的吸能材料(3)排列有3段，接着相邻于前端吸能材料(3)的中间段的刚性结构材料(4)和相邻于中间段的刚性结构材料(4)的中间段吸能材料(3)的排列方式为，紧接着前3段吸能材料(3)再排列1段刚性结构材料(4)，再排列2段吸能材料(3)，再排列1段刚性结构材料(4)，再排列1段吸能材料(3)，后端排列1段刚性结构材料(4)，第1至3段吸能材料(3)充分吸收产生的冲击能量，接着第4段刚性结构材料(4)维持着上纵梁的结构强度或刚度，第5、6段吸能材料(3)继续吸收剩余的碰撞能量，第7段刚性结构材料(4)继续支撑上纵梁，维持局部结构刚度，最后第8段吸能材料(3)继续吸收剩余的碰撞力，第9段刚性结构材料(4)对剩余的碰撞力进行阻拦。

8.一种权利要求1所述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的制造方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：制造上纵梁壳体(1)；

S2：在上纵梁壳体(1)内表面涂覆结构胶(2)；

S3：在上纵梁壳体(1)内填充吸能材料(3)和刚性结构材料(4)，保持上纵梁壳体(1)前端填充的是吸能材料(3)，上纵梁壳体(1)后端填充的是刚性结构材料(4)，前端与后端间的连续段的吸能材料(3)填充时需相邻有刚性结构材料(4)，前端与后端间的单个段的吸能材料(3)填充时也相邻有刚性结构材料(4)，每填充一段吸能材料(3)或刚性结构材料(4)则涂覆一层结构胶(2)。

9.按照权利要求8所述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的制造方法，其中，步骤S1包括：

将上纵梁壳体(1)分为第一本体(11)和第二本体(12)分别制造，在所述第一本体(11)上侧折边处理，使第二本体(12)焊接在所述第一本体(11)上侧折边上，焊接方式为电焊拼接，第一本体(11)后侧也作折边处理，形成与A柱外板搭接的部位，所述第二本体(12)前、后端开设与第一本体(11)前、后端螺栓连接的螺栓孔，所述第二本体(12)前、后端开设安装螺栓用的安装槽，所述第二本体(12)上侧表面前端开设安装前大灯横梁的螺栓孔，后端开设安装发动机舱铰链支架的螺栓孔，第二本体(12)后侧开设多个梯形搭接边，形成与A柱内板相连的紧固连接部。

10.按照权利要求8所述纵向分段填充材料的汽车变截面上纵梁的制造方法，其中，步骤S3包括：

将上纵梁壳体(1)内部分成9段进行填充，先在上纵梁壳体(1)前端填充3段吸能材料(3)，再填充1段刚性结构材料(4)，再填充2段吸能材料(3)，再填充1段刚性结构材料(4)，再填充1段吸能材料(3)，最后填充1段刚性结构材料(4)。

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