CN104843080B

CN104843080B - 一种汽车顶盖结构

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Publication number: CN104843080B
Application number: CN201510195649.8A
Authority: CN
Inventors: 华林; 李奕慈; 苏卓宇
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2035-04-22
Also published as: CN104843080A

Abstract

本发明公开了一种汽车顶盖结构，包括顶盖、第一横梁、第二横梁、第三横梁和第四横梁；所述第一横梁、第二横梁、第三横梁和第四横梁均包括第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽的凹槽宽度为公比等于p的等比数列，所述第三凹槽包括第一圆孔、以及对称分布在所述第一圆孔两侧的第二圆孔、第三圆孔和第四圆孔，所述第四圆孔、第三圆孔、第二圆孔和第一圆孔的直径为公比等于q的等比数列。本发明不仅质量轻，而且能有效避免共振，较大地提高了车身安全性能及NVH性能。

Description

一种汽车顶盖结构

技术领域

本发明属于汽车技术领域，尤其涉及一种汽车顶盖结构。

背景技术

现有技术中，汽车顶盖一般包括5-7根横梁，主要是受汽车支撑安全柱的个数约束。往往除了汽车前端A柱与末端D柱设置1根横梁外，中间安全柱(B柱，C柱)往往设置3-5根横梁，以满足整车结构安全性要求。但是，横梁过多增加整车质量，不利于汽车轻量化的目标实现。并且，在现有技术中，横梁的截面凹槽宽度相等，导致设计后整个横梁结构频率固定，发生共振时，整个横梁开始振动，导致车身NVH性能下降。如果依靠增加横梁数量来提高局部刚度，虽易于实现，但是由于横梁数量的增加，导致车身重量增加，降低燃油效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效解决上述技术问题的汽车顶盖结构，它不仅质量轻，而且能有效避免共振，较大地提高了车身安全性能及NVH性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种汽车顶盖结构，包括顶盖、第一横梁、第二横梁、第三横梁和第四横梁；所述第一横梁布置在车身A柱上方，所述第二横梁布置在车身B柱上方，所述第三横梁布置在车身C柱上方，所述第四横梁布置在车身D柱上方，所述第一横梁、第二横梁、第三横梁和第四横梁均包括第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽的凹槽宽度为公比等于p的等比数列，所述第三凹槽包括第一圆孔、以及对称分布在所述第一圆孔两侧的第二圆孔、第三圆孔和第四圆孔，所述第四圆孔、第三圆孔、第二圆孔和第一圆孔的直径为公比等于q的等比数列。

按上述技术方案，所述p满足1.4<p<1.6。

按上述技术方案，p＝1.5。

按上述技术方案，所述q满足1.1<q<1.4。

按上述技术方案，所述q＝1.25。

按上述技术方案，所述第四凹槽包括第五圆孔、以及对称分布在所述第五圆孔两侧的第六圆孔、第七圆孔、第八圆孔和第九圆孔，所述第九圆孔、第八圆孔、第七圆孔、第六圆孔和第五圆孔的直径为公比等于m的等比数列，且1.1<m<1.4。

按上述技术方案，所述m＝1.25。

按上述技术方案，所述第五凹槽包括第十圆孔、以及对称分布在所述第十圆孔两侧的第十一圆孔、第十二圆孔、第十三圆孔、第十四圆孔、第十五圆孔和第十六圆孔，所述第十六圆、第十五圆孔、第十四圆孔、第十三圆孔、第十二圆孔、第十一圆孔和第十圆孔的直径为公比等于n的等比数列，且1.1<n<1.4。

按上述技术方案，所述n＝1.25。

本发明产生的有益效果是：本发明只在车身A柱、B柱、C柱和D柱的上方设置横梁，每根横梁上开设多个凹槽，且凹槽槽宽呈等比数列，当该顶盖结构受到外界激励时，横梁共振区域减小或不会产生共振，减小结构声在车内声腔的传递，进而提高了车身安全性能和NVH性能；另外，在凹槽槽面开设多个圆孔，且圆孔尺寸呈等比数列，可以减轻横梁质量，实现轻量化要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为现有技术顶盖结构示意图；

图2为现有技术顶盖结构第一横梁示意图；

图3为现有技术顶盖结构第一横梁截面示意图；

图4为现有技术顶盖结构第一横梁平面示意图；

图5为现有技术顶盖结构第二横梁示意图；

图6为现有技术顶盖结构第二横梁截面示意图；

图7为现有技术顶盖结构第二横梁平面示意图；

图8为本发明优化一顶盖结构示意图；

图9为本发明优化一顶盖结构横梁示意图；

图10为本发明优化一顶盖结构横梁截面示意图；

图11为本发明优化一顶盖结构横梁平面示意图；

图12为现有技术顶盖结构位移云图；

图13为本发明优化一顶盖结构位移云图；

图14为本发明优化二顶盖结构位移云图；

图15为本发明优化三顶盖结构位移云图；

图16为本发明优化四顶盖结构位移云图；

图17为本发明优化五顶盖结构位移云图。

图中：1-现有技术顶盖；2-现有技术第一横梁；3-现有技术第二横梁；4-现有技术第三横梁；5-现有技术第四横梁；6-现有技术第五横梁；7-现有技术第六横梁；8-现有技术第七横梁；11-第一横梁凹形槽；12-第一横梁凹形槽矩形孔；21-第二横梁凹形槽；22-第二横梁凹形槽跑道形孔；51-顶盖；52-第一横梁；53-第二横梁；54-第三横梁；55-第四横梁；61-第一凹槽；62-第二凹槽；63-第三凹槽；64-第四凹槽；65-第五凹槽；71-第四圆孔；72-第三圆孔；73-第二圆孔；74-第一圆孔；81-第九圆孔；82-第八圆孔；83-第七圆孔；84-第六圆孔；85-第五圆孔；91-第十六圆孔；92-第十五圆孔；93-第十四圆孔；94-第十三圆孔；95-第十二圆孔；96-第十一圆孔；97-第十圆孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和附图对现有技术顶盖结构及本发明顶盖结构作进一步详述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例选择的现有技术汽车顶盖结构，如图1所示，包括：现有技术顶盖1、现有技术第一横梁2、现有技术第二横梁3、现有技术第三横梁4、现有技术第四横梁5、现有技术第五横梁6、现有技术第六横梁7及现有技术第七横梁8，现有技术第一横梁2布置在车身A柱上方，现有技术第二横梁3布置在A柱与B柱之间上方，现有技术第三横梁4布置在车身B柱与C柱之间靠近B柱上方，现有技术第四横梁5布置在车身B柱与C柱之间靠近C柱上方，现有技术第五横梁6布置在车身C柱与D柱之间靠近C柱上方，现有技术第六横梁7布置在车身C柱与D柱之间靠近D柱上方，现有技术第七横梁8布置在车身D柱上方。

如图2～图4所示，现有技术第一横梁2及现有技术第七横梁8包括截面宽度相等的1个第一横梁凹形槽11，第一横梁凹形槽11平面上包括尺寸相等，间距相等的4个第一横梁凹形槽矩形孔12。

如图5～图7所示，现有技术第二横梁3、现有技术第三横梁4、现有技术第四横梁5、现有技术第五横梁6及现有技术第六横梁7包括截面宽度相等的1个第二横梁凹形槽21，第二横梁凹形槽21平面上包括尺寸相等，间距相等的4个第二横梁凹形槽跑道形孔22。

而本发明提供的汽车顶盖结构，如图8～图11所示，包括：顶盖51、第一横梁52、第二横梁53、第三横梁54和第四横梁55，第一横梁52布置在车身A柱上方，第二横梁53布置在车身B柱上方，第三横梁54布置车身C柱上方，第四横梁55车身D柱上方，第一横梁52、第二横梁53、第三横梁54和第四横梁55均包括截面宽度不等的5个凹槽，即第一凹槽61、第二凹槽62、第三凹槽63、第四凹槽64和第五凹槽65，凹槽宽度由左至右按等比数列形式布置，公比p优选范围为1.4<p<1.6，最好是p＝1.5，位于中间的第三凹槽63包括直径不等的4个圆孔，即第一圆孔74、第二圆孔73、第三圆孔72和第四圆孔71，4个圆孔由中间至两侧按等比数列直径形式布置，公比q优选范围为1.1<q<1.4，最好是q＝1.25。

在本发明的优选实施例中，如图11所示，第四凹槽64包括直径不等的5个圆孔，即第五圆孔85、第六圆孔84、第七圆孔83、第八圆孔82和第九圆孔81，5个圆孔由中间至两侧按等比数列直径形式布置，公比m优选范围为1.1<m<1.4，最好是m＝1.25。

在本发明的优选实施例中，如图11所示，第五凹槽65包括直径不等的6个圆孔，即第十圆孔97、第十一圆孔96、第十二圆孔95、第十三圆孔94、第十四圆孔93、第十五圆孔92和第十六圆孔91，6个圆孔由中间至两侧按等比数列直径形式布置。公比n优选范围为1.1<n<1.4，最好是n＝1.25。

如图12-图17所示，将现有技术顶盖结构与本发明的五个优化顶盖结构进行静力学对比分析。

表1为现有技术顶盖与该五个优化顶盖结构的参数对比表。

表1

序号	结构名称	横梁截面公比	横梁平面孔径公比
				1	现有技术顶盖结构	无	无
2	本发明优化一顶盖结构	1.5	1.25
				3	本发明优化二顶盖结构	1.4	1.25
4	本发明优化三顶盖结构	1.6	1.25
				5	本发明优化四顶盖结构	1.5	1.1
6	本发明优化五顶盖结构	1.5	1.4

如表1所示，现有技术没有应用任何与公比有关的参数形式，本发明可以分成两组关系进行对比分析，第一组是横梁平面孔径公比保持不变，横梁截面公比发生变化，进行对比分析，如本发明优化一、优化二及优化三顶盖结构这三种情况；第二组是横梁截面公比保持不变，横梁平面孔径公比发生变化，进行对比分析，如本发明优化一、优化四及优化五顶盖结构这三种情况。

表2是现有技术顶盖与本发明五个优化顶盖结构的位于云图对比表。

表2

序号	结构名称	位移(×10^-1mm)
			1	现有技术顶盖结构	2.57
2	本发明优化一顶盖结构	1.358
			3	本发明优化二顶盖结构	1.737
4	本发明优化三顶盖结构	1.158
			5	本发明优化四顶盖结构	1.264
6	本发明优化五顶盖结构	2.475

如表2所示，现有技术顶盖结构，在其七根横梁左侧端面施加单位载荷，最大位移值为2.570×10^-1mm，位于节点228#，并且位移较大区域主要集中在顶盖中间位置附近。

本发明优化一，优化二，优化三，优化四及优化五顶盖结构，在其四根横梁左侧端面施加单位载荷，获知顶盖位移云图。对比第一组数据，可知在本发明优化一、优化二及优化三中，变形最小结构为本发明优化三顶盖结构，其最大位移值为1.158×10^-1mm，位于节点34487#，但是其横梁质量与本发明优化一相比，整体质量增加较多，综合评析，本发明优化一在第一组数据中效果最好。对比第二组数据，可知在本发明优化一、优化四及优化五中，变形最小结构为本发明优化四顶盖结构，其最大位移值为1.264×10^-1mm，位于节点36020#，但是其减重数值比本发明优化一少，综合评析，本发明优化一在第二组数据总效果最好。

综合第一组与第二组数据，与现有技术顶盖结构对比，本发明优化一顶盖结构强度有较大提升，从而提高了整个顶盖结构安全性能。

表3为现有技术顶盖结构与本发明五个优化顶盖结构的模态对比分析表。

表3

序号	结构名称	1	2	3
					1	整车噪声频响峰值频率点(Hz)	35	47	58
2	现有技术结构模态频率点(Hz)	34.57305	47.35521	57.50299
					3	优化一模态频率点(Hz)	36.50497	48.68848	59.69102
4	优化二模态频率点(Hz)	35.03592	47.76863	58.51726
					5	优化三模态频率点(Hz)	36.19781	48.29404	59.09246
6	优化四模态频率点(Hz)	35.16376	48.85627	59.53873
					7	优化五模态频率点(Hz)	34.71955	46.04431	57.80227

如表3所示，整车或局部结构模态与整车噪声频响有直接的关系，如果整车或局部结构模态频率点与整车噪声频响峰值频率点相等或接近，会造成整车噪声频响声压升高，因此应避免模态频率点与整车噪声频响峰值频率点相接近或重合。

由表3数据可知：针对整车噪声频响峰值频率点，本发明顶盖结构模态频率点比现有技术结构模态频率点都有不同程度的提高，有利于降低对整车噪声频响峰值的影响。

综合比较分析结果，本发明优化一顶盖结构的效果最优。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种汽车顶盖结构，包括顶盖、第一横梁、第二横梁、第三横梁和第四横梁；所述第一横梁布置在车身A柱上方，所述第二横梁布置在车身B柱上方，所述第三横梁布置在车身C柱上方，所述第四横梁布置在车身D柱上方，其特征在于，所述第一横梁、第二横梁、第三横梁和第四横梁均包括第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽和第五凹槽的凹槽宽度为公比等于p的等比数列，所述第三凹槽包括第一圆孔、以及对称分布在所述第一圆孔两侧的第二圆孔、第三圆孔和第四圆孔，所述第四圆孔、第三圆孔、第二圆孔和第一圆孔的直径为公比等于q的等比数列。

2.根据权利要求1所述的汽车顶盖结构，其特征在于，所述p满足1.4<p<1.6。

3.根据权利要求1或2所述的汽车顶盖结构，其特征在于，p=1.5。

4.根据权利要求1所述的汽车顶盖结构，其特征在于，所述q满足1.1<q<1.4。

5.根据权利要求1或4所述的汽车顶盖结构，其特征在于，所述q=1.25。

6.根据权利要求1所述的汽车顶盖结构，其特征在于，所述第四凹槽包括第五圆孔、分布在所述第五圆孔一侧的第六圆孔、第七圆孔、第八圆孔和第九圆孔以及对称分布在所述第五圆孔另一侧的第六圆孔、第七圆孔、第八圆孔和第九圆孔，所述第九圆孔、第八圆孔、第七圆孔、第六圆孔和第五圆孔的直径为公比等于m的等比数列，且1.1<m<1.4。

7.根据权利要求6所述的汽车顶盖结构，其特征在于，所述m=1.25。

8.根据权利要求1所述的汽车顶盖结构，其特征在于，所述第五凹槽包括第十圆孔、分布在所述第十圆孔一侧的第十一圆孔、第十二圆孔、第十三圆孔、第十四圆孔、第十五圆孔和第十六圆孔以及对称分布在所述第十圆孔另一侧的第十一圆孔、第十二圆孔、第十三圆孔、第十四圆孔、第十五圆孔和第十六圆孔，所述第十六圆、第十五圆孔、第十四圆孔、第十三圆孔、第十二圆孔、第十一圆孔和第十圆孔的直径为公比等于n的等比数列，且1.1<n<1.4。

9.根据权利要求8所述的汽车顶盖结构，其特征在于，所述n=1.25。