CN113306629B - 一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构 - Google Patents

Abstract

发明一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构，多传力路径纵梁结构包括纵梁主体和第二路径传力结构，所述第二路径传力结构包括前纵梁中段、横梁、扭杆弹簧前支座、扭杆弹簧、扭杆弹簧安装套筒、扭杆弹簧后支座和燃油箱挡板，所述横梁位于前纵梁中段与扭杆弹簧前支座之间，所述扭杆弹簧前支座设置于前纵梁后段顶端，前纵梁后段尾端设置有扭杆弹簧后支座，所述扭杆弹簧两端分别与扭杆弹簧前支座和扭杆弹簧后支座相连，所述燃油箱挡板设置于扭杆弹簧后支座与燃油箱之间，对燃油箱进行防护。本发明通过对汽车燃油箱周边纵梁和燃油箱挡板的结构设计，能够避免在恶劣碰撞下其他尖锐部件接触到燃油箱，避免燃油箱形变过大而导致破裂损坏。

Description

一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构

技术领域

本发明涉及汽车燃油箱及周边结构设计技术领域，具体是一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构。

背景技术

随着汽车工业的不断发展，特别是近几年电动车续航里程的增加对传统燃油车续航里程的冲击，许多燃油车型对燃油箱的容量提出了新的要求，需要更大的燃油箱。

汽车原有的燃油箱大部分是金属油箱，随着技术的进步，虽然大部分卡车还使用铁制、钢制或者铝合金燃油箱，但是目前大部分乘用车或皮卡车的燃油箱已经换成了塑料材质燃油箱。

随着技术的发展和布置紧凑型要求，燃油箱距离周边物体的距离越来越小，同时，更大的塑料燃油箱在碰撞中容易晃动的液体撑大、壮大、变形；且变形后极易和周边零部件接触，这样碰撞后的燃油箱非常容易被刺破。

传统的做法是给燃油箱增加护板，全部或者部分包围燃油箱，使得碰撞中燃油箱直接和护板接触，不和周边其他零部件接触。这些护板绝大部分是靠阻止燃油箱变形来保护油箱。这样做首先需要较大面积的燃油箱护板，成本很高；同时这种护板是被动保护燃油箱，不能主动阻止其他零部件在碰撞中侵入燃油箱护板，进而破坏燃油箱，最终导致燃油箱破裂。

纵梁是汽车正面碰撞中的主要传力部件和路径，A柱正下方部位很多纵梁设计成S型（X向和Z向）弯曲结构，这种结构在碰撞中容易弯折，导致前围板的侵入了过大，影响整车碰撞安全性能。

燃油箱破裂、或者A柱正下方纵梁弯折变形在正常的国家法规规定工况下一般不会出现，即使出现也是较轻微的。但一些特殊的恶劣工况下可能会表现出来，导致较大的人员物质损害。

发明内容

本发明的目的是为了针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构，主要用于带车架、塑料燃油箱车型，使汽车在发生严重碰撞时，能够通过多条传力路径进行卸力，保障驾驶员及乘客的生命安全，并且本发明还在燃油箱前端设置挡板，挡板能够在汽车发生剧烈碰撞时引导燃油箱的变形方向，避免燃油箱变形过大导致破裂，同时也能阻挡燃油箱前端的尖锐零部件如扭杆弹簧刺入燃油箱中导致燃油箱泄漏，使汽车在极端恶劣的碰撞工况下燃油箱也能得到有效的保护。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构，包括多传力路径纵梁结构和燃油箱挡板，所述多传力路径纵梁结构包括纵梁主体和第二路径传力结构，所述纵梁主体记为第一路径传力结构，它包括前纵梁中段、前纵梁后段和中纵梁前段，所述第二路径传力结构包括前纵梁中段、横梁、扭杆弹簧前支座、扭杆弹簧、扭杆弹簧安装套筒、扭杆弹簧后支座和燃油箱挡板，所述横梁位于前纵梁中段与扭杆弹簧前支座之间，所述扭杆弹簧前支座设置于前纵梁后段顶端，前纵梁后段尾端设置有扭杆弹簧后支座，所述扭杆弹簧两端分别与扭杆弹簧前支座和扭杆弹簧后支座相连，所述燃油箱挡板设置于扭杆弹簧后支座与燃油箱之间构成所述第二路径传力结构，对燃油箱进行保护。

所述燃油箱挡板四向边缘沿远离燃油箱的方向翻边，分别记为第一翻边、第二翻边、第三翻边和第四翻边，所述第一翻边、第二翻边和第三翻边上分别开设有第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔。

所述燃油箱挡板高度记为a，燃油箱挡板与燃油箱之间的水平距离记为b，所述燃油箱顶端长度记为c，燃油箱顶端范围内垂直方向的最大高度记为d；所述燃油箱挡板共有两种设计尺寸：①a≥1.5d；②a＜1.5d，且a＞30mm；所述燃油箱顶端长度c的取值范围在100mm~150mm之间；所述燃油箱前端最大高度d的取值为100mm~150mm，且d大于燃油箱总长度的10%。

所述燃油箱挡板通过第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔与扭杆弹簧后支座定位连接，所述第二翻边与第四翻边翻边宽度相等，记为e，e＞10mm。

所述燃油箱挡板与第一翻边、第二翻边、第三翻边和第四翻边间的翻边半径分别记为R1、R2、R3和R4，R1=R2=R3=R4＞3mm。

所述第一翻边和第三翻边沿翻边方向有一定延伸，所述第一翻边延伸连接至扭杆弹簧后支座内侧面，所述第三翻边边缘延伸至中纵梁前段顶端，与中纵梁焊接固定。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过对汽车燃油箱周边S型纵梁结构的设计布置，使汽车在发生正面碰撞时，能够通过多条传力路径对碰撞力进行分解卸力，提高了这一区域的整体强度和抗碰撞破坏能力，提高了车辆整体的安全性，保障了驾驶员和乘客的生命安全；

2、本发明燃油箱挡板，通过挡板翻边对扭杆弹簧后支座进行连接，并将其中一侧翻边与纵梁固定，当汽车发生正面剧烈碰撞时，能够有效阻挡扭杆弹簧和扭杆弹簧后支座的尖锐部分，避免其接触到燃油箱，同时本发明通过对燃油箱挡板的尺寸设计，使挡板在燃油箱因碰撞导致变形时，能够引导燃油箱的形变方向，避免燃油箱因形变过大而导致破裂，极大地保障了燃油箱在碰撞工况下的安全，为燃油箱提供了有效的安全防护。

附图说明

图1为本发明一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构的整体示意图；

图2为本发明燃油箱与燃油箱挡板的结构尺寸示意图；

图3为本发明燃油箱挡板的结构尺寸示意图；

图4为本发明燃油箱挡板的侧视图；

图中的附图标记说明：1、前纵梁中段；2、横梁；3、扭杆弹簧前支座；4、扭杆弹簧；5、扭杆弹簧安装套筒；6、燃油箱挡板；61、第一翻边；62、第二翻边；63、第三翻边；64、第四翻板；601、第一定位孔；602、第二定位孔；603、第三定位孔；7、前纵梁后段；8、扭杆弹簧后支座；9、中纵梁前段；10、燃油箱。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

需要说明的是，本发明图1中F1是汽车发生碰撞时，前纵梁前段和中段承受的碰撞力，用F1表示，图中几个相同的标号F1只表示此处纵梁承受了碰撞力，仅仅作为一个碰撞力的负荷说明，不表示碰撞力大小，后的F2、F3、F4、F5同样只表示碰撞力符合，不表示碰撞力大小。F2表示第二传力路径传递的碰撞力F2，F3表示前纵梁后段承受的碰撞力，F4表示中纵梁前段承受的碰撞力，F5表示中纵梁中段、后部承受的碰撞力。

实施例：参见图1-图4。

如图1所示，一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构，包括多传力路径纵梁结构和燃油箱挡板6，所述多传力路径纵梁结构包括纵梁主体和第二路径传力结构，所述纵梁主体记为第一路径传力结构，它包括前纵梁中段1、前纵梁后段7和中纵梁前段9，所述第二路径传力结构包括前纵梁中段1、横梁2、扭杆弹簧前支座3、扭杆弹簧4、扭杆弹簧安装套筒5、扭杆弹簧后支座8和燃油箱挡板6，所述横梁2位于前纵梁中段1与扭杆弹簧前支座3之间，所述扭杆弹簧前支座3设置于前纵梁后段7顶端，前纵梁后段7尾端设置有扭杆弹簧后支座8，所述扭杆弹簧4两端分别与扭杆弹簧前支座3和扭杆弹簧后支座8相连，所述燃油箱挡板6设置于扭杆弹簧后支座8与燃油箱10之间构成所述第二路径传力结构，对燃油箱10进行保护。

如图3-4所示，所述燃油箱挡板6四向边缘沿远离燃油箱10的方向翻边，分别记为第一翻边61、第二翻边62、第三翻边63和第四翻边64，所述第一翻边61、第二翻边62和第三翻边63上分别开设有第一定位孔601、第二定位孔602和第三定位孔603。

如图2所示，所述燃油箱挡板6高度记为a，燃油箱挡板6与燃油箱10之间的水平距离记为b，所述燃油箱10顶端长度记为c，燃油箱10顶端范围内垂直方向的最大高度记为d；所述燃油箱挡板6共有两种设计尺寸：①a≥1.5d；②a＜1.5d，且a＞30mm；所述燃油箱10顶端长度c的取值范围在100mm~150mm之间；所述燃油箱10前端最大高度d的取值为100mm~150mm，且d大于燃油箱10总长度的10%。

所述燃油箱挡板6通过第一定位孔601、第二定位孔602和第三定位孔603与扭杆弹簧后支座8定位连接，所述第二翻边62与第四翻边64翻边宽度相等，记为e，e＞10mm。

所述燃油箱挡板6与第一翻边61、第二翻边62、第三翻边63和第四翻边64间的翻边半径分别记为R1、R2、R3和R4，R1=R2=R3=R4＞3mm。

所述第一翻边61和第三翻边63沿翻边方向有一定延伸，所述第一翻边61延伸包裹扭杆弹簧后支座8内侧面，所述第三翻边63边缘延伸至中纵梁前段9顶端，与中纵梁焊接固定。

请参阅图1-图4，本发明一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构的工作原理为：

本发明一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构，其中汽车纵梁是汽车碰撞中的主要传力路径，即第一路径传力结构；而前纵梁中段1、扭杆弹簧前支座3、扭杆弹簧4、扭杆弹簧后支座8和燃油箱挡板6成了第二传力路径，同时利用燃油箱挡板6对燃油箱10做进一步的保护。

当发生碰撞时，汽车纵梁本身是一个传力路径，传递碰撞力，碰撞力在纵梁上的传递力表示为F1，F1通过前纵梁前段传递到横梁2和前纵梁中段1交汇处时，分解为碰撞力F2和F3继续向车后部传递，其中F2沿着前纵梁中段1、横梁2、扭杆弹簧前支座3、扭杆弹簧4、扭杆弹簧安装套筒5、燃油箱挡板6和扭杆弹簧后支座8，最后又传递回了中纵梁前段9；F3沿着前纵梁中段1、前纵梁后段7，然后传递到中纵梁前段9；这样就实现了碰撞力F1在纵梁弯曲分解为两条传力路径进行传递。而传统的扭杆弹簧前支座3和扭杆弹簧4前段在X向（车头方向）位置是不变的可以传递碰撞力，但是扭杆弹簧4后段和扭杆弹簧后支座8在X向（车头方向）是可以移动的，故不能承受碰撞力，本发明在弹簧扭杆后支座8后面增加一个燃油箱挡板6，阻挡住弹簧扭杆4通过扭杆弹簧后支座8断面的X向（车头方向）距离继续移动，这样就可以把碰撞力经纵梁、横梁2、扭杆弹簧前支座3、扭杆弹簧4、扭杆弹簧后支座8和燃油箱挡板6，传递到后纵梁前段了，这样就加强了纵梁中段承受碰撞力的能力，避免该处S型纵梁在碰撞中弯曲过大，提升了汽车碰撞能力水平。

此外，燃油箱挡板6除了限制扭杆弹簧4和扭杆弹簧后支座8的X向自由度，还起到保护后面燃油箱10的作用，其他传统形式的燃油箱护板主要是全包裹式、半包裹式的，通过包裹燃油箱，阻止燃油箱10变形，同时阻止其他外来飞溅物对燃油箱10的侵害，来达到保护燃油箱10的目的。本发明中的燃油箱挡板6，它的原理不同于包裹式燃油箱护板，本发明设计的燃油箱挡板6，在碰撞工况中，主要是通过引导燃油箱10变形模式、避免燃油箱10变形过大或者和周边其他固有零部件接触，从而实现保护燃油箱10的功能。

在极端恶劣碰撞工况下，塑料燃油箱10本身会膨胀变大，这种情况下正面碰撞时，燃油箱10会向车头方向变大，变大尺寸超过燃油箱10和燃油箱挡板6原来的静态间隙之后，燃油箱10接触燃油箱挡板6；而本发明根据布置空间的不同，对于该燃油箱挡板有两种尺寸设计：①a≥1.5d，则燃油箱10在极端恶劣碰撞过程中接触燃油箱挡板6，然后燃油箱10尺寸在X向不在增大（挡板阻挡燃油箱X向变大），增大的体积导致燃油箱10沿着Z向变大，这样燃油箱挡板6就阻止了燃油箱10和挡板前面的物体接触，保护了燃油箱；②a＜1.5d，且a＞30mm，则燃油箱10在恶劣碰撞过程中接触挡板，然后燃油箱挡板6挡住了挡板本身投影面积大小的燃油箱10，由于燃油箱挡板6的翻边是远离燃油箱10设计，其余燃油箱10可能越过挡板，顺着挡板外形X向继续变大，直至变形结束，从而避免燃油箱10因变形过大导致破裂。

综上所述，本发明通过对汽车燃油箱10周边S型纵梁结构的设计布置，使汽车在发生正面碰撞时，能够通过多条传力路径对碰撞力进行分解卸力，提高了这一区域的整体强度和抗碰撞破坏能力，提高了车辆整体的安全性，保障了驾驶员和乘客的生命安全；

同时本发明利用燃油箱挡板6的翻边对扭杆弹簧后支座8进行连接，并将其中一侧翻边与纵梁固定，当汽车发生正面剧烈碰撞时，能够有效阻挡扭杆弹簧4和扭杆弹簧后支座8的尖锐部分，避免其接触到燃油箱10，并且本发明通过对燃油箱挡板6的尺寸设计，使挡板在燃油箱10因碰撞导致变形时，能够引导燃油箱10的形变方向，避免燃油箱10因形变过大而导致破裂，极大地保障了燃油箱10在碰撞工况下的安全，为燃油箱10提供了有效的安全防护。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构，其特征在于，包括多传力路径纵梁结构和燃油箱挡板（6），所述多传力路径纵梁结构包括纵梁主体和第二路径传力结构，所述纵梁主体记为第一路径传力结构，它包括前纵梁中段（1）、前纵梁后段（7）和中纵梁前段（9），所述第二路径传力结构包括前纵梁中段（1）、横梁（2）、扭杆弹簧前支座（3）、扭杆弹簧（4）、扭杆弹簧安装套筒（5）、扭杆弹簧后支座（8）和燃油箱挡板（6），所述横梁（2）位于前纵梁中段（1）与扭杆弹簧前支座（3）之间，所述扭杆弹簧前支座（3）设置于前纵梁后段（7）顶端，前纵梁后段（7）尾端设置有扭杆弹簧后支座（8），所述扭杆弹簧（4）两端分别与扭杆弹簧前支座（3）和扭杆弹簧后支座（8）相连，所述燃油箱挡板（6）设置于扭杆弹簧后支座（8）与燃油箱（10）之间构成所述第二路径传力结构，对燃油箱（10）进行保护；

所述燃油箱挡板（6）四向边缘沿远离燃油箱（10）的方向翻边，分别记为第一翻边（61）、第二翻边（62）、第三翻边（63）和第四翻边（64），所述第一翻边（61）、第二翻边（62）和第三翻边（63）上分别开设有第一定位孔（601）、第二定位孔（602）和第三定位孔（603）；

所述燃油箱挡板（6）高度记为a，燃油箱挡板（6）与燃油箱（10）之间的水平距离记为b，所述燃油箱（10）顶端长度记为c，燃油箱（10）顶端范围内垂直方向的最大高度记为d；所述燃油箱挡板（6）共有两种设计尺寸：①a≥1.5d；②a＜1.5d，且a＞30mm；所述燃油箱（10）顶端长度c的取值范围在100mm~150mm之间；所述燃油箱（10）前端最大高度d的取值为100mm~150mm，且d大于燃油箱（10）总长度的10%。

2.根据权利要求1所述的一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构，其特征在于，所述燃油箱挡板（6）通过第一定位孔（601）、第二定位孔（602）和第三定位孔（603）与扭杆弹簧后支座（8）定位连接，所述第二翻边（62）与第四翻边（64）翻边宽度相等，记为e，e＞10mm。

3.根据权利要求1所述的一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构，其特征在于，所述燃油箱挡板（6）与第一翻边（61）、第二翻边（62）、第三翻边（63）和第四翻边（64）间的翻边半径分别记为R1、R2、R3和R4，R1=R2=R3=R4＞3mm。

4.根据权利要求1所述的一种多传力路径纵梁及燃油箱保护结构，其特征在于，所述第一翻边（61）和第三翻边（63）沿翻边方向有一定延伸，所述第一翻边（61）延伸连接至扭杆弹簧后支座（8）内侧面，所述第三翻边（63）边缘延伸至中纵梁前段（9）顶端，与中纵梁焊接固定。

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