CN115384624A - 发动机舱纵梁前端连接结构及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机舱纵梁前端连接结构，包括发动机舱纵梁外板、发动机舱纵梁内板，所述发动机舱纵梁外板与发动机舱纵梁内板对合形成封闭腔体结构；还包括与所述封闭腔体结构前端连接的内外板连接件；所述内外板连接件为冲压成型的钣金件，呈盒体状，盒体的口部设有法兰面，所述内外板连接件侧壁的外表面和发动机舱纵梁外板与发动机舱纵梁内板对合形成封闭腔体结构的内壁固定连接；所述法兰面的后侧面与封闭腔体结构的口部紧靠，所述法兰面的前侧面与前碰撞横梁总成定位连接。其既能够解决碰撞的高强度可靠连接需求问题，又能够保证发动机舱纵梁系统吸能和传力路径的稳定性，并且制造工艺简单，成本较低。

Description

发动机舱纵梁前端连接结构及车辆

技术领域

本发明涉及一种汽车车身结构，具体涉及一种发动机舱纵梁前端连接结构，特别是一种发动机舱纵梁内外板前端的连接结构。

背景技术

汽车发动机舱纵梁系统作为车辆在发生碰撞后影响被动安全的非常关键的一环。常规的汽车发动机舱纵梁系统采用冲压钣金件内外板扣合结构，然后通过点焊工艺焊接而成，致使汽车发动机舱纵梁系统前端的结构成为薄弱环节。当车辆发生碰撞时，前碰撞横梁会将来自外部的受力传递作用于汽车发动机舱纵梁系统上，发动机纵梁的构件结构会受到强烈的挤压力，可能会出现部分构件或者焊点的撕裂，从而导致车身发动机舱纵梁的吸能及传力路径失去稳定性，大大增加碰撞事故发生后车身被动安全的不确定性因素风险。随着中国的汽车产业的高速增长，一方面，相关的汽车碰撞安全法规也越来越严格，法规涉及到的汽车前部碰撞等事项；另一方面，汽车短前悬的造型发展趋势，会进一步压缩发动机舱纵梁的吸能空间。以上两方面的原因，都对发动机舱纵梁的整体结构设计，提出了严苛的要求。工程师在设计发动机舱纵梁系统结构时，有两种思路可供选择：

第一种，将发动机舱纵梁系统前端的连接结构设计得非常牢固，避免在碰撞发生时，发动机舱纵梁系统前端可能会出现部分零件或者焊点的撕裂问题，保证发动机舱纵梁系统吸能及传力路径的稳定性，达到预期的被动安全结果；

第二种，通过车身其他区域的强化设计，来解决纵梁系统内部出现的构件或者焊点撕裂带来的吸能和传力路径不稳定性问题。

很明显，第二种思路会带来大量的成本和重量的增加，只能作为备选设计思路。

第一种设计思路，以往的设计方案，如图1和图2所示，原发动机舱纵梁外板10与原发动机舱纵梁内板20扣合，工程师往往会采用原口字形连接构件30（钢质型材）与原前端面板40采用CO₂保护焊连接或者采用激光拼焊连接，原前端面板30直接与原前端面板40垂直对接形成原焊接部位50，以增加发动机舱纵梁系统前端的连接可靠性。由于该端头涉及前端框架等精度要求较高的零件安装，CO₂保护焊存在变形的不可控问题，不易控制构件精度，且长尺寸的CO₂保护焊也会增加一定的成本；另外涉及到激光烧焊工艺，该设计方案的成本会大大提高，而且需要价格昂贵的激光烧焊焊接设备，供应商一般不会购买该种焊接设备，这又会导致此种焊接工艺方案的构件成本进一步提高，增加公司的降本压力。因此，需要另辟蹊径。

CN 216153859U公开了“一种机舱纵梁前端连接结构”。该机舱纵梁前端连接结构包括结构主体，并在结构主体后侧的下部设有机舱纵梁连接部和吸能部。吸能部位于机舱纵梁连接部的外侧，并向结构主体后方凸出设置；同时，吸能部上设置有机舱纵梁安装部，结构主体分别通过机舱纵梁连接部和机舱纵梁安装部与机舱纵梁连接。其所述的机舱纵梁前端连接结构，安装在机舱纵梁的前端，与车辆的前保险杠连接，通过在结构主体的外侧设计吸能部，当前保险杠受到来自侧前方的小偏置碰撞时，冲击力传递到结构主体上后，吸能部会溃缩变形，以吸收部分的冲击能量，之后，才会把剩余的冲击力传递给机舱纵梁，有助于改善车身前部在遭受小偏置碰撞时的缓冲和吸能效果。

CN 111439304A公开了“一种前纵梁与前纵梁封板的连接结构”，包括水箱横梁支撑板和前纵梁封板，所述水箱横梁支撑板通过螺栓连接在前纵梁内板侧壁，所述前纵梁封板通过螺栓连接在前纵梁内板端部，所述水箱横梁支撑板另一侧通过螺栓与前纵梁封板连接，所述前纵梁内板前端卡接有前纵梁外板，所述前纵梁外板前端通过螺栓与前纵梁封板连接，所述前纵梁内板和前纵梁外板内侧开设有相匹配的凹槽结构，且所述前纵梁封板内侧焊接有连接环，该结构可以增加前纵梁与前纵梁封板区域的连接强度；该结构可以实现对前纵梁前端轴向压溃变形区域的引导和控制，提高前纵梁前端轴向压溃变形的稳定性；该结构制造工艺简单、安全、可靠。

毋庸置疑，两份专利文献公开的技术方案都是所属技术领域的一种有益的尝试。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机舱纵梁前端连接结构，其既能够解决碰撞的高强度可靠连接需求问题，又能够保证发动机舱纵梁系统吸能和传力路径的稳定性，并且制造工艺简单，成本较低。

本发明所述的一种发动机舱纵梁前端连接结构，包括发动机舱纵梁外板、发动机舱纵梁内板，所述发动机舱纵梁外板与发动机舱纵梁内板对合形成封闭腔体结构，其特征是：还包括与所述封闭腔体结构前端连接的内外板连接件；所述内外板连接件为冲压成型的钣金件，呈盒体状，盒体的口部设有法兰面，所述内外板连接件侧壁的外表面和发动机舱纵梁外板与发动机舱纵梁内板对合形成封闭腔体结构的内壁固定连接；所述法兰面的后侧面与封闭腔体结构的口部紧靠，所述法兰面的前侧面与前碰撞横梁总成定位连接。

进一步，所述发动机舱纵梁外板和发动机舱纵梁内板均为冲压成型的钣金件，断面均呈“几”字形，所述发动机舱纵梁外板的上边和下边分别设有外板翻边，所述发动机舱纵梁内板的上边和下边分别设有内板翻边；所述发动机舱纵梁外板上边和下边的外板翻边分别与发动机舱纵梁内板上边和下边的内板翻边对应贴合，并通过点焊固定连接形成封闭腔体结构。

进一步，所述内外板连接件至少具有四个侧壁，四个所述侧壁的外表面与发动机舱纵梁外板和发动机舱纵梁内板连接形成封闭腔体结构的内壁通过点焊固定连接；并且相邻的两个侧壁之间通过圆角过渡，所述至少四个侧壁形成为封闭的环状。

进一步，所述内外板连接件的底面上设有减重窗口，该减重窗口与底面的边缘有一定的距离，并且减重窗口具有圆滑的孔边线。

进一步，所述内外板连接件的法兰面上设有定位孔和多个螺栓过孔，所述法兰面的前侧面与前碰撞横梁总成贴合，并通过多颗螺栓定位连接。

进一步，所述内外板连接件的侧壁的外壁面的延长线与冲压拔模方向有一定拔模角α。

进一步，所述呈盒体状的内外板连接件的侧壁在X向的尺寸L1为焊接工艺所需的最小宽度尺寸。

进一步，所述内外板连接件的法兰面的外边缘具有光滑的切边。

进一步，所述内外板连接件的底面与至少四个侧壁形成封闭环状结构相连为一整体。

进一步，所述内外板连接件只需一道冲压工序，一道正切边工序即可完成。

本发明的有益效果：

由于采用常规的冲压成型和常规点焊连接，既解决了车身发动机舱纵梁内外板前端常规的结构连接不够牢靠的问题，也降低了汽车车身零件的成本和重量，同时构件精度也能有效控制；

由于内外板连接件采用冲压成型的整体结构，能够对发动机舱纵梁内板和发动机舱纵梁外板形成的封闭腔体在Y向和Z向都有很好的连接支撑加强作用，从而就显著增强了发动机舱纵梁系统前端部位的连接可靠性，也解决了发动机舱纵梁系统内部的因零件撕裂引起的焊点撕裂问题。具有连接可靠，车身发动机舱纵梁系统成本较低，工艺性好等优点。

附图说明

图1原发动机舱纵梁内外板连接结构示意图；

图2是原口字形连接构件与原前端面板对应连接的示意图；

图3是本发明的爆炸图；

图4是本发明的结构示意图（主视图）；

图5是图4的右视图；

图6是图5的A-A断面图；

图7是图5的B-B断面图；

图8是内外板连接件的结构示意图；

图9是前碰撞横梁总成装配在本发明上发生碰撞时零部件受力方向示意图。

10—原发动机舱纵梁外板，20—原发动机舱纵梁内板，30—原口字形连接构件（钢质型材），40—原前端面板，50—原焊接部位（原口字形连接构件与原前端面板的焊接部位）；

1—发动机舱纵梁外板，11—外板翻边；

2—发动机舱纵梁内板，21—内板翻边；

3—内外板连接件，31—法兰面，32—侧壁，33—底面，34—减重窗口；

4—前碰撞横梁总成；

L1—内外板连接件的侧壁面在X向的宽度；

L2—内外板连接件成型深度；

α—内外板连接件的侧壁拔模角；

F—发生碰撞时前碰撞横梁总成的受到的部分外部作用力（方向）；

F’—发生碰撞时发动机舱纵梁系统受撕裂的部分受力（方向）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做详细描述。

参照图3至图9所示的一种发动机舱纵梁前端连接结构，包括发动机舱纵梁外板1、发动机舱纵梁内板2，发动机舱纵梁外板1与发动机舱纵梁内板2对合形成封闭腔体结构，其特征是：还包括与封闭腔体结构前端连接的内外板连接件3；内外板连接件3为冲压成型的钣金件，呈盒体状，盒体的口部设有法兰面31，内外板连接件3侧壁32的外表面和发动机舱纵梁外板1与发动机舱纵梁内板2对合形成封闭腔体结构的内壁固定连接；法兰面31的后侧面与封闭腔体结构的口部紧靠，法兰面31的前侧面与前碰撞横梁总成4定位连接。

发动机舱纵梁外板1和发动机舱纵梁内板2均为冲压成型的钣金件，断面均呈“几”字形，发动机舱纵梁外板1的上边和下边分别设有外板翻边11，发动机舱纵梁内板2的上边和下边分别设有内板翻边21；发动机舱纵梁外板1上边和下边的外板翻边11分别与发动机舱纵梁内板2上边和下边的内板翻边21对应贴合，并通过点焊固定连接形成封闭腔体结构。

内外板连接件3至少具有四个侧壁32，四个侧壁32的外表面与发动机舱纵梁外板1和发动机舱纵梁内板2连接形成封闭腔体结构的内壁通过点焊固定连接；并且相邻的两个侧壁32之间通过圆角过渡，至少四个侧壁32形成为封闭的环状。以避免受挤压等外力作用时容易撕裂出现缺口。

内外板连接件3的底面33上设有减重窗口34，该减重窗口34与底面33的边缘有一定的距离，并且减重窗口34具有圆滑的孔边线。以避免受挤压等外力作用时容易撕裂出现缺口。

内外板连接件3的法兰面31上设有定位孔（图中为标注）和多个螺栓过孔（图中为标注），法兰面31的前侧面与前碰撞横梁总成4贴合，并通过多颗螺栓定位连接。

内外板连接件3的侧壁32的外壁面的延长线与冲压拔模方向（X方向）有一定拔模角α。

呈盒体状的内外板连接件3的侧壁32在X向的尺寸L1为焊接工艺所需的最小宽度尺寸。这样可以最大程度的减小盒体状的内外板连接件的深度L2，从而降低了零件的成型难度。

内外板连接件3的法兰面31的外边缘具有光滑的切边。以规避了容易导致应力集中的缺陷，使得内外板连接件自身不易在碰撞过程中出现撕裂。

内外板连接件3的底面33与至少四个侧壁32形成封闭环状结构相连为一整体。能够对发动机舱纵梁内板和发动机舱纵梁外板形成的封闭腔体在Y向和Z向都有很好的连接支撑加强作用，从而就显著增强了发动机舱纵梁系统前端部位的连接可靠性，也解决了发动机舱纵梁系统内部的因零件撕裂引起的焊点撕裂问题。

内外板连接件3只需一道冲压工序，一道正切边工序即可完成。从而降低了自身的加工成本，同时也解决了原有技术方案中的CO₂保护焊或者激光焊引起的变形而导致的精度不好控制问题和成本增加问题。

Claims (11)

1.一种发动机舱纵梁前端连接结构，包括发动机舱纵梁外板（1）、发动机舱纵梁内板（2），所述发动机舱纵梁外板（1）与发动机舱纵梁内板（2）对合形成封闭腔体结构，其特征是：还包括与所述封闭腔体结构前端连接的内外板连接件（3）；所述内外板连接件（3）为冲压成型的钣金件，呈盒体状，盒体的口部设有法兰面（31），所述内外板连接件（3）侧壁（32）的外表面和发动机舱纵梁外板（1）与发动机舱纵梁内板（2）对合形成封闭腔体结构的内壁固定连接；所述法兰面（31）的后侧面与封闭腔体结构的口部紧靠，所述法兰面（31）的前侧面与前碰撞横梁总成（4）定位连接。

2.根据权利要求1所述的发动机舱纵梁前端连接结构，其特征是：所述发动机舱纵梁外板（1）和发动机舱纵梁内板（2）均为冲压成型的钣金件，断面均呈“几”字形，所述发动机舱纵梁外板（1）的上边和下边分别设有外板翻边（11），所述发动机舱纵梁内板（2）的上边和下边分别设有内板翻边（21）；所述发动机舱纵梁外板（1）上边和下边的外板翻边（11）分别与发动机舱纵梁内板（2）上边和下边的内板翻边（21）对应贴合，并通过点焊固定连接形成封闭腔体结构。

3.根据权利要求1或2所述的发动机舱纵梁前端连接结构，其特征是：所述内外板连接件（3）至少具有四个侧壁（32），四个所述侧壁（32）的外表面与发动机舱纵梁外板（1）和发动机舱纵梁内板（2）连接形成封闭腔体结构的内壁通过点焊固定连接；并且相邻的两个侧壁（32）之间通过圆角过渡，所述至少四个侧壁（32）形成为封闭的环状。

4.根据权利要求1或2所述的发动机舱纵梁前端连接结构，其特征是：所述内外板连接件（3）的底面（33）上设有减重窗口（34），该减重窗口（34）与底面（33）的边缘有一定的距离，并且减重窗口（34）具有圆滑的孔边线。

5.根据权利要求1所述的发动机舱纵梁前端连接结构，其特征是：所述内外板连接件（3）的法兰面（31）上设有定位孔和多个螺栓过孔，所述法兰面（31）的前侧面与前碰撞横梁总成（4）贴合，并通过多颗螺栓定位连接。

6.根据权利要求1所述的发动机舱纵梁前端连接结构，其特征是：所述内外板连接件（3）的侧壁（32）的外壁面的延长线与冲压拔模方向有一定拔模角α。

7.根据权利要求1所述的发动机舱纵梁前端连接结构，其特征是：所述呈盒体状的内外板连接件（3）的侧壁（32）在X向的尺寸L1为焊接工艺所需的最小宽度尺寸。

8.根据权利要求1所述的发动机舱纵梁前端连接结构，其特征是：所述内外板连接件（3）的法兰面（31）的外边缘具有光滑的切边。

9.根据权利要求3所述的发动机舱纵梁前端连接结构，其特征是：所述内外板连接件（3）的底面（33）与至少四个侧壁（32）形成封闭环状结构相连为一整体。

10.根据权利要求1所述的发动机舱纵梁前端连接结构，其特征是：所述内外板连接件（3）只需一道冲压工序，一道正切边工序即可完成。

11.一种车辆，其特征在于：包括权利要求1~10任一项所述的发动机舱纵梁前端连接结构。

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