CN201432722Y - 车辆车架梁中的顺序碰撞转折点 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种形成机动车辆前端结构的下车架梁组件，结合有第一弯曲转折点和第二弯曲转折点，用于在前端或正面碰撞事故中提供下车架梁的顺序且交互的弯曲来控制碰撞力。第一弯曲转折点由位于发动机安装支架前方的下车架梁向外侧上的结构上变薄的袋状结构形成。第二弯曲转折点通过位于发动机安装支架后方的下车架梁向内侧的V形领形成。第一弯曲转折点在前端角状部分向后变形进入下车架梁后引起车架梁向外弯折来使其向内移动，而第二弯曲转折点引起车架梁向内弯折使其在发动机安装支架之后部分向外移动。

Description

车辆车架梁中的顺序碰撞转折点

技术领域

本发明涉及机动车辆的车架，且具体地涉及通过利用车架梁上的顺序的和交互的弯曲转折点来控制碰撞力的车架梁配置。

背景技术

机动车辆的前端结构设计用于为车辆所有者提供视觉外观同时在前端和正面碰撞(off-set crash)期间用作能量吸收结构。前端结构的大小、形状和构造确定了前端结构削弱撞击波的能力以及限制突进车辆驾驶舱的能力。设计一种通过车架部件吸收碰撞能量的前端结构十分重要。车辆工程师们作出大量的努力致力于设计车辆车架以受控方式变形同时吸收能量以达到这个程度。车辆车架结构设计的一个目的是在碰撞中提供更好的碰触与能量吸收。在前端以及尾部撞击中能量吸收的主要部件是车架梁。

车辆车架典型地包括上梁和总体上垂直间隔开的下梁。优选地，例如在车辆车架的最前端部分上梁连接下梁以形成一体化连接的机动车辆车架结构。常规上将上梁和下梁组件之间的结构连接点设计为在所有方向上能够提供很好的结构完整性的固定连接。控制碰撞能量的一种方法是减少上梁和下梁部件之间的连接处在前-后方向上的结构效率以允许在经历安全负载情况时能够“断裂”。同时有效的碰撞能量控制会在前端结构例如连接前保险杠和车架梁的角状结构处包含有触发器，以及通过适当地设计上梁和下梁之间的结构结合点。碰撞能量控制包括对碰撞能量沿其导向的负载路径的引导与调节。虽然优选地通过将上梁和下梁成型为管状部件的液压成型技术来成型上梁和下梁部件，上梁和下梁可由任何材料或任何构造技术成型，包括冲压和轧制成型的车辆车身结构。

前梁系统的布置和设计的封装约束会带来前端的能量控制功能方面的问题。在机动车辆车架配置中，封装约束使得梁向下弯曲以便使角状部件接触保险杠横梁，这将使机动车辆车架满足16-20英寸的保险杠高度要求，前部碰撞在保险杠重心和副车架附件重心之间施加正面偏移。该正面偏移可在前梁部分的重心处导致实质上外加的弯曲，其可为前梁部分弯曲能力的大多数。这样，由于下车架梁部件角状部分轴向压扁，外加的弯曲使该部分丧失控制正常弯曲折叠压力的能力。车架配置的偏移可导致在任何轴向碰撞开始时角状部分过早地朝下弯曲。

解决该封装与负载约束问题的一种方法是增强最接近副车架附件的角状部分梁的长度的后一半或三分之一，在该部分的较低侧弯曲应力最高，导致角状部分的弯曲能力相应增加。通常，这种加强是以垂直定向的、从角状部分向下延伸的凸缘形式实现的。利用适当的结构，可有效地实现角状部分的变形能力以将碰撞能量的负载路径引导至车架梁中。

由于各种部件通常在碰撞区域连接于下车架梁，中梁结构十分繁琐。副车架、减震器、发动机、某些动力系安装于车架情况下的变速器是制约中梁结构受控碰撞的一些部件。发动机安装在中梁上的结构在控制碰撞力上产生显著的困难。直的车辆梁，无论它们是在车辆纵向轴上平行或是略为向外和/或向下收缩因为较高的峰值负载引起轴向弯曲而均趋向于保持直的，因此通过支撑梁的上弯或下弯处弯曲将能量管理转移至支撑结构。这种车架梁设计没有充分利用中梁区域的能量控制能力。如果正确地触发，这些车架梁设计可以能够在使支撑结构倒塌之前形成单独的弯曲转折点。在中梁区域上采用发动机安装支架实际上消除了将能量控制在中梁区域的机会。

于1974年2月26日授权的美国专利US.3,794,348公开了一种意图在碰撞事故中控制能量的机动车辆的车架结构。更为具体地，通过将四个边缘相接的纵向板组装在一起来制造车架结构，其包含扁平上板、扁平下板以及两个侧板。车架部件的端部区域在上板和下板焊接中具有断点来削弱焊接以使得在撞击中使端部区域弯曲。

于2005年4月19日授权的美国专利US6,880,663中的前端副车架结构用于在支撑点以削弱部分支撑动力单元以便于能够在前部碰撞中弯曲，该削弱部分形成于在支撑点的前侧朝向车辆前部。2005年9月6日授权的美国专利US6,938,948公开了一种车辆全车架，发动机装于副车架上，其车辆车架和副车架设计成具有允许发动机支架在前部撞击情况下向下和向后移动的可变形接合点。

需要提供一种车架梁配置，能够通过引起在安装发动机处外部结构削弱以及发动机安装端部的内部材料削弱来提升对碰撞力量的控制，从而在碰撞模式中影响车架梁上的第一碰撞转折点，以及通过车架梁的V领结构在碰撞模式中影响第二顺序弯曲转折点。

发明内容

本发明的一个目的是通过在机动车辆的前端车架梁中采用第一和第二弯曲转折点来控制碰撞能量从而克服已知现有技术中的上述不足。

本发明的另一个目的是通过在机动车辆的前端车架梁中采用顺序和交互的弯曲转折点来控制碰撞能量。

本发明的一个特点是第一弯曲转折点成型为位于发动机安装支架前方的下车架梁上的向外的结构上变薄的袋状结构。

本发明的一个优点在于当遇到前部或正面碰撞事故时第一弯曲转折点引起下车架梁的向外弯折。

本发明的另一个优点在于第一弯曲转折点的向外弯折引起下车架梁向内移动。

本发明的另一个特征在于角状部分向后变形进入下车架梁以引起下车架梁的向外弯折。

本发明的再一个特征在于第二弯曲转折点通过位于最贴近下车架梁中间的V领结构来削弱下车架梁而形成。

本发明的再一个优点在于第二弯曲转折点引起下车架梁向内朝向发动机安装后方弯折。

本发明的再一个优点在于第二弯曲转折点引起下车架梁向外移动。

本发明的再一个优点在于顺序激活第一弯曲转折点和第二弯曲转折点来导致下车架梁的选择性移动以有效地控制由于前部或正面碰撞事故引起的碰撞能量。

本发明的又一个优点在于虽然布置有各种部件连接于车架梁中间部分，中梁结构仍可以控制碰撞力量。

本发明的又一个优点在于中梁结构可以控制碰撞力量同时发动机可安装在下车架梁组件上。

本发明的再一个目的是提供一种将弯曲转折点结合于发动机安装支架周围的车架梁，其结构稳定、制造便宜、无需维修，易于组装、简单实用。

这些目的、特征和优点根据本发明得以实现，其提供了一种形成机动车辆前端结构一部分的下车架梁组件，并结合有第一弯曲转折点和第二弯曲转折点来在前部或正面碰撞事故中提供下车架梁的顺序且交互的弯曲从而控制碰撞力。第一弯曲转折点由位于发动机安装支架前方的下车架梁上的向外的结构性削弱的袋形结构形成。第二弯曲转折点通过位于发动机安装支架后方的下车架梁向内一侧的V领结构形成。第一弯曲转折点在前端角状部分向后变形进入下车架梁后引起车架梁向外弯曲来使其向内移动，而第二弯曲转折点引起车架梁向内弯折使其向外朝向发动机安装支架后方移动。

通过理解本发明的下述详细描述，特别是联系下列附图，本发明的优点将会显而易见。

附图说明

图1为机动车辆前端结构的部分平面仰视图，描绘了相应于车辆右侧的车架梁，其下车架梁结合了本发明的原理。

图2为图1中所示的机动车辆前端结构的部分平面俯视图。

图3为图1所示的下车架梁在经历前部碰撞事故之前的部分平面仰视图。

图4为图3中所示的下车架梁在经历过前部碰撞事故之后的部分平面仰视图，用于说明本发明控制碰撞力量的功能。

具体实施方式

参考附图，可最佳地观察到结合了本发明的原理的机动车辆前端的车架结构。附图仅描绘了相应于机动车辆一侧例如右侧的车架梁；然而本领域的技术人员将认识到机动车辆前端的相对侧也设有同样的镜面对称的车架梁结构。车架梁前端结构的更多细节可在2007年9月11日授权的美国专利7,267,394中找到，其内容以参考的方式并入本文中。本领域的技术人员理解到机动车辆前端通常包括发动机、变速器、动力传动系统以及悬架部件，所有这些最终支撑在前端车架梁上。而且，通常乘客厢位于紧邻前端结构之后，而且前端结构在遇到前部或正面碰撞时试图将力量从乘客厢引导开，可用作控制撞击力量。

图1和图2中所描绘的机动车辆的前端10包括上车架梁12，减震器支撑梁14以及下车架梁15，它们均总体上从通常称之为A柱的车辆车架组件纵向延伸并终止于前保险杠。在图1和图2所描绘的前端配置中，上车架梁12和减震器支撑梁14位于下车架梁15之外。优选地，车架梁部件12、14和15中的每一个均通过液压成型工艺成型，在液压成型工艺中，将标准管材部件放入模壳，其具有相应于要被成型的具体车架组件并相应于车架设计所需的具体部分的形状。随后将液体引入管材内部并加压直至管材膨胀呈现出配置的模壳所限定的形状。此时，膨胀并再成形的管材具有完全不同的形状。通过在再成形的管状部件中成型切口和其它通路开口，点焊电极能够进入相对的相邻侧面以使并列组件生成焊接熔合。这样，作为一个例子，可使用大部分由液压成型的管状部件制作例如用于机动车辆的车架，特别是类似车架梁组件的部件。

下车架梁15终止于角状部分17，其纵向延伸支撑前保险杠(未显示)。角状部分17优选地成型有碰撞触发器，其在保险杠遭遇撞击力时根据在碰撞触发器处的变形或倒塌形成扭曲的形状。这样，角状部分17在遇到前部或正面碰撞事故时随着将保险杠被撞击力向后推动时通过以预定的方式被压扁来控制碰撞力。如前述美国专利7,267,394所描述和所显示，下车架梁15定位较上车架梁12和减震器支撑梁14结构的主要部分更低，虽然上车架梁12和减震器支撑梁14均在其前向端部向下弯曲以连接下车架梁。下车架梁15也支撑减震器板18和发动机安装支架19。将发动机安装支架19置于下车架梁15之上用于加强下车架梁15，并限制下车架梁15弯曲、压扁或其他控制碰撞力的能力。

为了使下车梁15能够控制冲击碰撞力，下车架梁15分别设有第一弯曲转折点20和第二弯曲转折点25用于当遇到冲击碰撞力时引起下车架梁15以预定方式弯曲。第一弯曲转折点20成型为下车架梁15的部分的结构上变薄的袋状结构22。该结构上变薄的袋状结构22可在图1、3中更好地观察到，其由下车架梁15上的弯曲和下车架梁15的横截面减小构成。第一弯曲转折点20的目的是引起下车架梁15在结构上变薄的袋状结构22处以向外的方向弯曲，其依次导致下车架梁15的中部16以如图4所示的向内方向弯曲。

在发动机安装支架19后面的第二弯曲转折点25成型为使下车架梁15的向内侧材料变薄的V领结构26以在下车架梁15的向内侧形成削弱位置。下车架梁15被削弱引起下车架梁15的中部16以向内的方向弯折，其导致下车架梁15的中梁部分16横向向外移动。如同图1和图3可见，第一弯曲转折点20的位置就在发动机安装支架19前方来引起在所连接的发动机安装支架19提供的加强结构的前方弯曲进入下车架梁。第二弯曲转折点25位于发动机安装支架19的后方下车架梁的中部。下车架梁部件15通常带有后备加强结构11。第二弯曲转折点25的优选位置处于后备加强部件11的前方以便于使引起的下车架梁15的弯曲处于用作加强下车架梁15结构的支架11和19之间。

引入下车架梁15的碰撞控制系统的运行可在图4中更好地观察到，其中下车架梁15已经经历了前部碰撞事故，如箭头29所示。冲击碰撞力20的施加结果是角状部分17首先在总体上向后的方向上压扁进入下车架梁15。由于下车架梁15的结构上变薄的袋状结构22在下车架梁15的总体物理形状上形成了偏移，向后压扁的角状部分17沿着从中梁部分16的中心线偏移的线将碰撞力引导进入下车架梁组件15。该第一弯曲转折点20导致下车架梁15以向外的方向弯曲引起下车架梁15向内偏转。第一弯曲转折点20引起下车架梁15在发动机安装支架19提供的加强结构前方弯曲。

如果有更多的碰撞力向后传导，第二弯曲转折点25导致下车架梁15在与第一弯曲转折点20的相反方向上第二次弯折来引起在向内方向上的弯折移动，导致下车架梁15的中梁部分16向外偏转。在发动机安装支架19所提供的加强后面的第二弯曲转折点25位置允许下车架梁15以相反的方向弯折以在由前部或正面碰撞事故所导致的碰撞力到达下车架梁15的后端的后备加强装置11之前有效地控制该碰撞力。虽然存在有发动机安装支架19连接至下车架梁15的加强结构，顺序且交互的弯曲转折点为下车架梁15生成了一种Z型弯曲模式。

如上所述成型第一和第二弯曲转折点特别适合通过液压成型工艺成型于下车架梁15中。通过设定模具的形状以在袋状结构22处提供较小的结构横截面并设定确定第一弯曲转折点20偏移性质的弯曲形状，以及沿着中梁部分16的垂直侧面确定V领形切口，随着液压成型下车架梁15将成型第一弯曲转折点20和第二弯曲转折点25。

本领域的技术人员将认识到在用于说明和图示本发明的性质的细节、材料、步骤和零件的设置中在本发明的原理和范围之内将会发生一些变化，且可能由本领域的技术人员通过阅读本发明而作出。前述的描述说明了本发明的优选实施例，然而，基于本描述的概念可用于其他实施例中而不背离本发明的范围。

Claims (12)

1、用于机动车辆的管状下车架梁组件，包含：

前端部分；

后端部分；

在所述前端部分和所述后端部分之间延伸的中梁部分；

位于所述前端部分和所述中梁部分之间的用于当所述下车架梁遇到方向向后的碰撞力时引起所述中梁部分在第一方向上横向移动的第一碰撞转折点；以及

位于所述中梁部分上的用于当遇到方向向后的碰撞力时引起所述中梁部分在与所述第一方向相对的第二方向上横向移动的第二碰撞转折点。

2、根据权利要求1所述的下车架梁组件，其特征在于所述第一碰撞转折点成型为所述下车架梁的结构横截面的减小以及所述下车架梁结构上弯曲为所述前端部分中心横向偏移离开所述中梁部分的中心。

3、根据权利要求2所述的下车架梁组件，其特征在于发动机安装支架连接于所述第一碰撞转折点和所述第二碰撞转折点之间的所述中梁部分上。

4、根据权利要求3所述的下车架梁组件，其特征在于所述第二碰撞转折点成型为所述中梁部分的材料减少。

5、根据权利要求4所述的下车架梁组件，其特征所述第一碰撞转折点导致所述下车架梁的向外部分弯折以导致所述中梁部分向内偏转，所述第二碰撞转折点导致所述下车架梁的向内部分弯折以导致所述中梁部分向外偏转。

6、一种机动车辆前端结构，包含：

一对总体上纵向延伸、横向间隔开的上车架梁；以及

一对总体上纵向延伸、横向间隔开的下车架梁，每个下车架梁具有前端部分、后端部分以及在所述前端部分和所述后端部分之间延伸的中梁部分，每个下车架梁成型有位于所述前端部分和所述中梁部分之间的、用于当所述下车架梁遇到方向向后的碰撞力时引起所述中梁部分在第一方向上横向移动的第一碰撞转折点，以及位于所述中梁部分上的、用于当遇到方向向后的碰撞力时引起所述中梁部分在与所述第一方向相对的第二方向上横向移动的第二碰撞转折点。

7、根据权利要求6所述的前端结构，其特征在于所述第一碰撞转折点成型为所述下车架梁的结构横截面的减小。

8、根据权利要求7所述的前端结构，其特征在于所述第一碰撞转折点还包含在所述前端部分和所述中梁部分之间的所述下车架梁结构上弯曲为所述后端部分的中心横向偏移离开所述中梁部分的中心。

9、根据权利要求8所述的前端结构，其特征在于所述第二碰撞转折点成型为所述中梁部分的材料减少。

10、根据权利要求9所述的前端结构，其特征在于发动机安装支架连接于所述中梁部分上，所述第一碰撞转折点位于所述发动机安装支架的前方，所述第二碰撞转折点位于所述发动机安装支架的后方。

11、根据权利要求10所述的前端结构，其特征在于所述第一碰撞转折点导致所述下车架梁的向外部分弯折以引起所述中梁部分向内偏转，所述第二碰撞转折点导致所述下车架梁的向内部分弯折以导致所述中梁部分向外偏转。

12、根据权利要求11所述的前端结构，其特征在于进一步包含与所述后端部分相关联的后备加强组件，所述第一碰撞转折点和所述第二碰撞转折点位于所述后备加强组件的前方。

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