CN115214776A - 一种前副车架总成及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种前副车架总成及汽车，其中的前副车架主体包括前安装部和后安装部；连接件包括相互连接的固定部和撕裂部，固定部连接于前安装部上；撕裂部的中部设有连接位，边缘开设有撕裂口；下摆臂包括脱离端、旋转端和摆动端，脱离端连接于连接位上，旋转端可转动式地连接于后安装部上，摆动端从脱离端向外侧延伸并用于连接车轮；副车架前纵梁的后端连接于撕裂部上，副车架前纵梁的中部具有拐角；当副车架前纵梁受到大于预设阈值的外力作用时，副车架前纵梁能够以拐角为拐角发生弯折，并能够带动撕裂部从撕裂口裂开，以使脱离端与连接件分离。这种前副车架总成及汽车可以在受到小偏置碰撞时，避免车轮过多入侵乘员舱，有利于保障驾乘人员的安全。

Description

一种前副车架总成及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种前副车架总成及汽车。

背景技术

随着经济的快速发展，人民生活水平已经得到了很大的提高，对于生活质量明显有了更高的要求，现如今，汽车已经成为千家万户难以缺少的交通工具，汽车安全的性能要求也成为客户的核心要求之一。

汽车在行驶过程中会受到来自各个方向的碰撞力，其中车身前部受到碰撞时，碰撞力一般可由前防撞梁承受，再由副车架前纵梁向后传导至门槛部位，其能够较好地起到保护驾乘人员安全的作用。而在发生正面25％左右的小偏置碰撞时，传统的副车架前纵梁在该工况下发挥的作用有限，车轮会在碰撞力的作用下整体后移侵入A柱下部，造成乘员舱变形，危及乘员舱下部的空间，造成驾乘人员腿部和膝部受伤。

发明内容

为了克服现有技术的一些不足，本发明的目的在于提供一种前副车架总成及汽车，其可以在受到小偏置碰撞时，避免车轮过多入侵乘员舱，有利于保障驾乘人员的安全。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种前副车架总成，包括：

前副车架主体，所述前副车架主体包括前安装部和后安装部；

连接件，所述连接件包括相互连接的固定部和撕裂部，所述固定部连接于所述前安装部上；所述撕裂部的中部设有连接位，边缘开设有撕裂口；

下摆臂，所述下摆臂包括脱离端、旋转端和摆动端，所述脱离端连接于所述连接位上，所述旋转端可转动式地连接于所述后安装部上，所述摆动端从脱离端向外侧延伸并用于连接车轮；

副车架前纵梁，所述副车架前纵梁的后端连接于所述撕裂部上，所述副车架前纵梁的前端弯折从而形成拐角；当所述副车架前纵梁受到大于预设阈值的外力作用时，所述副车架前纵梁能够在所述拐角处发生弯折，并能够带动所述撕裂部从所述撕裂口裂开，以使所述脱离端与所述连接件分离。

进一步地，所述撕裂口包括主撕裂口，所述主撕裂口从边缘向内部延伸的方向为主撕裂方向，所述主撕裂方向经过所述连接位或位于所述连接位的外侧；所述副车架前纵梁弯折的方向与所述主撕裂口开口方向一致。

进一步地，所述主撕裂口内边缘为圆弧状或锐角状。

进一步地，所述主撕裂口在所述主撕裂方向上的长度大于其裂口宽度。

进一步地，所述主撕裂口开设于所述撕裂部的上边缘，所述副车架前纵梁的前端向上弯折形成所述拐角。

进一步地，主撕裂方向位于所述连接位的外侧。

进一步地，所述拐角形成的面与所述主撕裂方向之间的夹角小于90度。

进一步地，所述拐角包括内拐角和外拐角，所述内拐角和外拐角分别位于所述拐角形成的夹角的内外两侧，所述内拐角的最大拐角处比所述外拐角的最大弯折处更靠近所述副车架前纵梁的后端。

进一步地，所述副车架前纵梁的后端面呈“C”型，其从外侧将所述连接位半包围在内；所述连接位为连接孔，所述下摆臂通过轴组件与所述连接位连接。

一种汽车，包括所述的前副车架总成。

本发明中的一种前副车架总成和汽车，其上增设了特殊的连接件与下摆臂相连接，连接件上的固定部用于与前副车架主体相连固定，从而将与连接件相连的下摆臂和副车架前纵梁也连接在前副车架上，当汽车在正常使用时，下摆臂和副车架前纵梁都能处于正常工作状态。

更重要的是，本发明将副车架前纵梁设计为碰撞承力部件，并优化结构使得副车架前纵梁中部设有拐角，拐角的存在能使得副车架前纵梁在受到外力作用时存在应力集中点，主要在拐角所在的这一特定位置发生“V”型弯折，避免了现有技术中副车架前纵梁在受到外力时变形角度和方向不确定的情况。

在将副车架前纵梁的变形角度和方向确定的前提下，本发明还设置了与之匹配的撕裂部。撕裂部的边缘具有撕裂口，当与撕裂部连接的副车架前纵梁在受力变形的时候，将在撕裂部上施加与其弯折方向相同的撕扯力，连接件受到撕扯力之后，由于撕裂口的存在，将从结构上最薄弱的撕裂口开始被撕开，撕开位置能经过连接位或者将整个连接位所在的撕裂部完全撕掉脱离连接件，从而使得连接位失效，无法继续与连接件连接。那么，与连接位连接的脱离端也将与连接件分离，进而使得下摆臂与连接件脱离，剩下旋转端与前副车架主体连接，此时在碰撞力的作用下，下摆臂将以旋转端为旋转中心，外侧的摆动端以及与之相连的车轮向汽车外侧后方摆动偏转，避开了乘员舱，避免车轮侵入乘员舱中造成驾乘人员受伤。在实际使用中，通过改变撕裂口的位置、形状和大小，就能控制脱离时间，以满足不同的设计需求。

此外，在下摆臂摆动的过程中，下摆臂成为杠杆结构，使得撞击能量被横向分担，纵向需要承受的能力变少，纵向方向上的结构受到破坏的可能性变低。而且下摆臂在摆动的过程中，为汽车提供了汽车宽度方向上的速度，车辆开始斜向撞击的另一侧偏移，避免在整个撞击过程中均正面与障碍物对撞，具有强制自动转向效果，实验中，可以将25％的撞击面逐渐降低为20％至10％左右，避免驾驶员受到碰撞惊吓后反应不及造成的伤害。再者，这种破坏式的部分车身溃散方案相较于刚性对碰方案而言，能够吸收更多的能量，传递至后方的撞击力更少，伤害性也更低。

附图说明

图1为本发明的一种前副车架总成的立体示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本发明的一种前副车架主体的立体示意图；

图4为本发明的一种副车架前纵梁的立体示意图；

图5为本发明的一种下摆臂的立体示意图；

图6为本发明的连接件第一种实施方式的立体示意图；

图7为本发明的连接件第二种实施方式的立体示意图；

图8为本发明的连接件第三种实施方式的立体示意图；

图中，1－前副车架主体，11－前安装部，12－后安装部，2－连接件，21－固定部，22－撕裂部，221－撕裂口，221a－主撕裂口，221b－次撕裂口，222－连接位，3－下摆臂，31－脱离端，32－旋转端，33－摆动端，4－副车架前纵梁，41－拐角，411－内拐角，412－外拐角，X－主撕裂方向。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1示出了本发明的一种前副车架总成，包括前副车架主体1，连接件2，下摆臂3和副车架前纵梁4，

所述前副车架主体1包括前安装部11和后安装部12；

所述连接件2包括相互连接的固定部21和撕裂部22，所述固定部21连接于所述前安装部11上；所述撕裂部22的中部设有连接位222，边缘开设有撕裂口221；连接件2上的固定部21用于与前副车架主体1相连固定，从而将与连接件2相连的下摆臂3和副车架前纵梁4也固定在前副车架上，当汽车在正常使用时，下摆臂3和副车架前纵梁4都能处于正常工作状态；撕裂部22用于与下摆臂3和副车架前纵梁4相连；

所述下摆臂3包括脱离端31、旋转端32和摆动端33，所述脱离端31连接于所述连接位222上，所述旋转端32可转动式地连接于所述后安装部12上，所述摆动端33从脱离端31向外侧延伸并用于连接车轮；其中，在几个端部的连接方式上，脱离端31可选为焊接或其它连接，但在旋转端32的连接上，优选采用轴组件与孔连接的结构，以便实现转动。

所述副车架前纵梁4的后端连接于所述撕裂部22上，使得副车架前纵梁成为碰撞承力部件，且所述副车架前纵梁4的前端弯折从而形成拐角41；当所述副车架前纵梁4受到大于预设阈值的外力作用时，所述副车架前纵梁4能够在所述拐角41处发生“V”型弯折，并能够带动所述撕裂部22从所述撕裂口221裂开，以使所述脱离端31与所述连接件2分离。拐角41的存在能使得副车架前纵梁4在受到外力作用时，主要在拐角41所在的这一特定位置发生变形弯折，避免了现有技术中副车架前纵梁4在受到外力时变形角度和方向不确定的情况。本实施例中外力的预设阈值优选为正向40km/h以上的中高速时发生的小偏置碰撞产生的力，也可以根据试验和实际需求设置合适的阈值，以达到在正常使用时连接稳定，并兼顾在受到较为严重的小偏置碰撞时能够使得车轮偏移外摆的效果。

在将副车架前纵梁4的变形角度和方向确定的前提下，本发明还设置了与之匹配的撕裂部22。撕裂部22的边缘具有撕裂口221，当与撕裂部22连接的副车架前纵梁4在受力变形的时候，将在撕裂部22上施加与其弯折方向相同的撕扯力，连接件2受到撕扯力之后，由于撕裂口221的存在，将从结构上最薄弱的撕裂口221开始被撕开，撕开位置能经过连接位222或者将整个连接位222所在的撕裂部22完全撕掉脱离连接件2，从而使得连接位222失效，无法继续与连接件2连接。那么，与连接位222连接的脱离端31也将与连接件2分离，进而使得下摆臂3与连接件2脱离，剩下旋转端32与前副车架主体1连接，此时在碰撞力的作用下，下摆臂3将以旋转端32为旋转中心，外侧的摆动端33以及与之相连的车轮向汽车外侧后方摆动偏转，避开了乘员舱，避免车轮侵入乘员舱中造成驾乘人员受伤。

其中，连接件2上的撕裂口221与副车架前纵梁4的拐角41对于成功实现下摆臂3与连接件2脱离是不可缺少的，至于撕裂口221的具体形状、大小和位置，以及副车架前纵梁4的拐角41角度等可以根据实际需求设置，撕裂的方向也在此不做限制。在实际使用中，通过改变撕裂口的位置、形状和大小，就能控制脱离时间，以满足不同的设计需求。

可以看出，本发明中的前副车架总成，在受到小偏置碰撞时，可以表现出良好的安全性。在能量吸收方面，副车架前纵梁4的弯折、连接件2的撕裂和车轮的偏移外转，分多级吸收碰撞能量后，大幅减弱传到乘员舱和其它部位的碰撞力，能较好的保持车辆其余部分的完好性以及驾乘人员的安全性；在避免侵入乘员舱方面，能够很好地使得车轮偏移外转，为乘员舱提供更多的缓冲空间，能最大限度的减少乘员舱变形，保护乘员安全。此外，连接件2的结构简单，无需另外设置自动化控制或加强结构等部件，也非常有利于汽车的轻量化设计。

此外，在下摆臂摆动的过程中，下摆臂成为杠杆结构，使得撞击能量被横向分担，纵向需要承受的能力变少，纵向方向上的结构受到破坏的可能性变低。而且下摆臂在摆动的过程中，为汽车提供了汽车宽度方向上的速度，车辆开始斜向撞击的另一侧偏移，避免在整个撞击过程中均正面与障碍物对撞，具有强制自动转向效果，实验中，可以将25％的撞击面逐渐降低为20％至10％左右，避免驾驶员受到碰撞惊吓后反应不及造成的伤害。再者，这种破坏式的部分车身溃散方案相较于刚性对碰方案而言，能够吸收更多的能量，传递至后方的撞击力更少，伤害性也更低。

作为本实施例中撕裂口的优选实施例方案之一，仅具有一个主撕裂口221a。所述主撕裂口221a从边缘向内部延伸的方向为主撕裂方向X，所述主撕裂方向X经过所述连接位222或位于所述连接位222的内侧；所述副车架前纵梁弯折的方向与所述主撕裂口开口方向一致，当受到撞击时，副车架前纵梁在所述拐角处发生弯折，其变形弯折的方向与主撕裂口一致可以保证刚好顺着主撕裂方向撕开。主撕裂方向X为较为理想的实际撕裂方向，当撕裂部22受到的力方向不变且与之相同时，撕裂部22实际撕开的裂口方向与主撕裂方向X相同，就算其实际撕开的裂口方向有所偏差，也不会偏移过多，仍旧以主撕裂方向X为准。当主撕裂方向X经过连接位222时，可以保证裂口直接经过连接位222，这将直接破坏连接位222的可靠性，使得与连接位222连接的下摆臂3无法继续连接在其上，可以发生脱离现象；当主撕裂方向X位于连接位222的外侧时，虽然连接位未被直接毁坏，但是外侧的撕裂部已经被撕掉大部分，强度已大为降低，此时连接位处将受到来自下摆臂的拉力从而能够较为容易地完成脱离。因此，主撕裂方向X经过连接位222或位于连接位222的外侧能保证下摆臂3与连接件2的脱离。

在控制脱离时间的方案上，本实施例优选所述主撕裂口内边缘为圆弧状或锐角状，圆弧状的形状应力集中效果较弱，因此撕裂时难度比锐角状的更大，脱落时间更长。当脱落时间需要设计地较长时，采用圆弧状更加合适；当脱落时间需要设计地较短时，采用锐角状更加合适。

此外，所述主撕裂口在所述主撕裂方向上的长度大于其裂口宽度使得主撕裂口呈长形，在撕裂时可以更加容易地从主撕裂口将其撕开。在位置上，所述主撕裂口开设于所述撕裂部的上边缘，所述副车架前纵梁的前端向上弯折形成所述拐角，那么，当受到撞击时，副车架前纵梁向上弯折，撕裂部从上端的主撕裂口撕开，下摆臂与连接件脱离。

本实施例优选将所述副车架前纵梁4连接于所述主撕裂方向X的内侧的撕裂部22上，此时的副车架前纵梁4作用在撕裂部22的力位于主撕裂方向的外侧，主撕裂方向距离所述连接位5mm至12mm，优选为8mm－10mm，即从主撕裂口撕开撕裂部之后，连接位的外侧只剩下5mm至12mm的宽度，凭借着下摆臂的拉力即可将连接位破坏，成功脱离。

为保证副车架前纵梁4弯折变形产生的撕扯力能与撕裂口221契合，从而产生更好的撕裂效果，本实施例中的所述副车架前纵梁4的拐角41形成的面与所述主撕裂方向X之间的夹角小于90度，优选为30度以下，最优为平行，这种设置也使得主撕裂方向X与实际产生的撕裂口221的方向更加贴合，实际撕裂效果更加可控，保证了在受到超过阈值的外力时，车轮能够成功偏移。

为了进一步规范撕裂方向，本实施例中的副车架前纵梁4上的拐角41包括内拐角411和外拐角412，所述内拐角411和外拐角412分别位于所述拐角41形成的夹角的内外两侧，所述内拐角411的最大拐角处比所述外拐角412的最大拐角处更靠近所述副车架前纵梁4的后端。副车架前纵梁4为具有横截面积近似方形的管状梁，并非是板状结构，因此尽管具有拐角41，在实际受力时也可能发生实际拐角41偏离其正常状态下拐角41夹角所形成的面不一致的情况。本实施例中内外两侧的最大拐角一前一后，其与拐角41的夹角形成的面重合，因此在副车架前纵梁4发生弯折的时候，其弯折的方向可以保证是落在原本的拐角41形成的面中的，确定性高。

除了主撕裂口221a之外，为了使得撕裂更加容易，本实施例优选所述撕裂口221还包括次撕裂口221b，所述次撕裂口221b开设于与所述主撕裂口221a所在边缘相对的另一边缘上，从而使得裂口能从两个相对的方向开始，撕裂的速度更加提升，车轮脱离更加迅速，在碰撞发生的紧急时刻，撕裂越快，对驾乘人员的伤害越小。连接件2优选为钣金件，呈半包围的L型，其中，撕裂部22呈板状，结构上更加容易撕开。

作为副车架前纵梁4和连接位222的优选连接方案，本实施例中的所述副车架前纵梁4的后端面呈“C”型，其从外侧将所述连接位222半包围在内；所述连接位222为连接孔，所述下摆臂3通过轴组件与所述连接位222连接。且副车架前纵梁4的后端优选直接采用焊接的方式连接，无需其它连接结构，结构更加简单，且能避免发生转动。当发生小偏置碰撞时，半包围的结构可以在连接位222的两侧都提供撕扯力，且连接位222两侧的撕扯力相反，能够迅速从连接位222的两端同时作用撕开，脱离动作更加迅速。当未发生小偏置碰撞时，这种连接结构受力更加平衡。副车架前纵梁4与连接件2之间的受力更加均衡可靠，兼顾了正常使用状态和碰撞保护状态的良好使用性能。

本实施例提供多种撕裂口221设置的位置实施方式，以下列举3种情况，其中，次撕裂口非必要存在：

如图6所示，主撕裂口221a开设于所述撕裂部22的上边缘，次撕裂口221b位于所述撕裂部22的下边缘，所述副车架前纵梁4向上弯折。

如图7所示，主撕裂口221a开设于所述撕裂部22的外边缘，次撕裂口221b位于所述撕裂部22的内侧下边缘，所述副车架前纵梁4向上弯折。

如图8所示，主撕裂口221a开设于所述撕裂部22的上边缘和外边缘的连接处，次撕裂口221b位于所述撕裂部22的内侧下边缘，所述副车架前纵梁4向上弯折。

当副车架前纵梁4受到碰撞时，以拐角41为拐角发生弯折，副车架前纵梁4的后端对连接件2的上边缘的产生向前的撕扯力，对连接件2的下边缘产生相反的、向后的撕扯力，使得主撕裂口221a和次撕裂口221b同时开裂，从而使得中部的连接位222迅速失效，脱离部能迅速与连接件2脱离。

本发明还提供了一种汽车，这种汽车包括所述的前副车架总成，其余结构采用本领域的常用结构，在此不做赘述。这种汽车在受到小偏置碰撞时，可以表现出良好的安全性。在能量吸收方面，副车架前纵梁4的弯折、连接件2的撕裂和车轮的偏移外转，分多级吸收碰撞能量后，大幅减弱传到乘员舱和其它部位的碰撞力，能较好的保持车辆其余部分的完好性以及驾乘人员的安全性；在避免侵入乘员舱方面，能够很好地使得车轮偏移外转，为乘员舱提供更多的缓冲空间，能最大限度的减少乘员舱变形，保护乘员安全。此外，连接件2的结构简单，无需另外设置自动化控制或加强结构等部件，也非常有利于汽车的轻量化设计。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种前副车架总成，其特征在于，包括：

前副车架主体，所述前副车架主体包括前安装部和后安装部；

连接件，所述连接件包括相互连接的固定部和撕裂部，所述固定部连接于所述前安装部上；所述撕裂部的中部设有连接位，边缘开设有撕裂口；

下摆臂，所述下摆臂包括脱离端、旋转端和摆动端，所述脱离端连接于所述连接位上，所述旋转端可转动式地连接于所述后安装部上，所述摆动端从脱离端向外侧延伸并用于连接车轮；

副车架前纵梁，所述副车架前纵梁的后端连接于所述撕裂部上，所述副车架前纵梁的前端弯折从而形成拐角；当所述副车架前纵梁受到大于预设阈值的外力作用时，所述副车架前纵梁能够在所述拐角处发生弯折，并能够带动所述撕裂部从所述撕裂口裂开，以使所述脱离端与所述连接件分离。

2.如权利要求1所述的前副车架总成，其特征在于，所述撕裂口包括主撕裂口，所述主撕裂口从边缘向内部延伸的方向为主撕裂方向，所述主撕裂方向经过所述连接位或位于所述连接位的外侧；所述副车架前纵梁弯折的方向与所述主撕裂口开口方向一致。

3.如权利要求2所述的前副车架总成，其特征在于，所述主撕裂口内边缘为圆弧状或锐角状。

4.如权利要求3所述的前副车架总成，其特征在于，所述主撕裂口在所述主撕裂方向上的长度大于其裂口宽度。

5.如权利要求2所述的前副车架总成，其特征在于，所述主撕裂口开设于所述撕裂部的上边缘，所述副车架前纵梁的前端向上弯折形成所述拐角。

6.如权利要求2所述的前副车架总成，其特征在于，所述主撕裂方向位于所述连接位的外侧。

7.如权利要求2所述的前副车架总成，其特征在于，所述拐角形成的面与所述主撕裂方向之间的夹角小于90度。

8.如权利要求1至7任一项所述的前副车架总成，其特征在于，所述拐角包括内拐角和外拐角，所述内拐角的最大拐角处比所述外拐角的最大弯折处更靠近所述副车架前纵梁的后端。

9.如权利要求1至7任一项所述的前副车架总成，其特征在于，所述副车架前纵梁的后端面呈“C”型，其从外侧将所述连接位半包围在内；所述连接位为连接孔，所述下摆臂通过轴组件与所述连接位连接。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的前副车架总成。

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