CN110282017A - 一种车身前舱结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车身前舱结构，属于汽车技术领域。它解决了现有汽车碰撞时安全性差的问题。本车身前舱结构包括设置在车身一侧的前纵梁和位于前纵梁外侧的上纵梁，车身前舱结构还包括呈长条状的斜向支撑梁，斜向支撑梁与前纵梁呈倾斜设置且一端朝前另一端朝后，斜向支撑梁前端与前纵梁相固连且后端与上纵梁相固连。本车身前舱结构具有提高汽车碰撞时安全性的优点。

Description

一种车身前舱结构

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种车身前舱结构。

背景技术

前舱骨架结构是汽车碰撞的主要承载结构，其中，汽车前纵梁结构是汽车碰撞过程中重要的吸能结构，其吸能特性及变形模式直接决定着碰撞过程中车辆的力和加速度响应及乘员生存空间的完整性，对乘员保护而言有着至关重要的作用。汽车碰撞过程是高度非线性及复杂的过程，因此在碰撞过程中，保证前纵梁稳定理想的轴向压溃变形模式，减少纵梁前期碰撞过程中的弯曲变形模式，提高变形吸能效率，可以使其在碰撞中吸收足够的能量，减小对乘员舱的冲击，保护乘员安全。

现有技术中的车身吸能结构，例如中国专利文献资料公开了电动汽车的车身碰撞吸能结构[专利号：201610606649.7；申请公布号：CN106240508B]，包括前防撞梁总成、前纵梁和上纵梁，前纵梁的前部与防撞梁总成相连，前纵梁前部为等截面梁结构，上纵梁为纵向平直梁结构，上纵梁通过轮罩与前纵梁相连。

当汽车前部发生100％正面碰撞时，前纵梁成为最主要的溃缩吸能结构，上述车身碰撞吸能结构起到溃缩吸能的作用。但当小车受到25％的偏执碰撞时由于汽车与碰撞物的接触面积较小导致压强更大受力更为集中，且碰撞角度非正面撞击导致该区域的抗冲击能力弱更容易受到冲击伤害，即防撞梁总成和前纵梁未充分起到溃缩吸能的作用，冲击能量大部分载荷直接作用于上纵梁、底盘、轮胎及其后部的车身A柱和门槛，造成后部A柱和门槛变形大，导致乘员生存空间减小。换句话说冲击力就直接作用在上纵梁上，进而碰撞时的能量几乎不受阻隔地传向乘员舱，造成汽车安全性大幅降低。现有技术中为提高汽车碰撞时的安全性常规容易想到的方式是在车身侧部内侧设置更多安全气囊以增加乘车人员收到撞击时的缓冲，但对车体的损伤依旧较大。亦或者加强上纵梁的结构强度例如采用强度更高的金属材料来制造，但相对来说制造成本或大幅度提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种车身前舱结构，解决的技术问题是如何提高汽车碰撞时的安全性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种车身前舱结构，包括设置在车身一侧的前纵梁和位于前纵梁外侧的上纵梁，车身前舱结构还包括呈长条状的斜向支撑梁，所述斜向支撑梁一端朝前另一端朝后设置，所述斜向支撑梁前端与前纵梁相固连且后端与上纵梁相固连。

本案在前纵梁与上纵梁之间设置斜向支撑梁，以填补汽车前部25％的危险区域，增强汽车前部的抗冲击能力，减小前部25％偏置碰撞中乘员舱变形，提高汽车碰撞时的安全性；具体来说，因呈长条状的斜向支撑梁一端朝前、另一端朝后，且前后两端分别与前纵梁、上纵梁相固连，由于上纵梁相对于前纵梁更靠近车身外侧，使得斜向支撑梁的后端逐渐向外倾斜。一方面，当汽车发生25％偏置碰撞时，外力传递到斜向支撑梁处，由于斜向支撑梁相对前纵梁向外倾斜设置即相对于车身向外倾斜设置，此时斜向支撑梁能将力分别沿横向和纵向分解，即能够产生Y向(车宽方向)的推力，推动车辆产生侧滑或者甩尾，由此减小乘员舱所受的冲击载荷，进而降低乘员舱的变形量，提高乘员生存空间，从而提高汽车碰撞时的安全性。另一方面，斜向支撑梁还能将冲击载荷向两端分散开，使得前纵梁也能同时参与受力帮助吸能溃缩进一步减小乘员舱收到的伤害并提高安全性。除此之外，在正面撞击小车的过程中当前纵梁受冲击载荷时，斜向支撑梁可以辅助前纵梁对纵向力进行分担并且进一步加强前纵梁与上纵梁的各自强度使得更加不易产生变形和发生断裂，而是弯曲产生溃缩以缓冲载荷力，也能提高安全性。

在上述的一种车身前舱结构中，所述斜向支撑梁具有位于前侧的主导向面，所述主导向面为平直面且朝向远离前纵梁的方向倾斜设置。当斜向支撑梁受冲击载荷时，载荷力最先施加在位于斜向支撑梁前侧的主导向面上，平直的主导向面避免斜向支撑梁传递载荷力的过程中发生局部应力集中，因主导向面朝向远离前纵梁的方向倾斜设置,故当纵向力被分解成Y向推力时，推动车辆向远离载荷力的一侧发生侧滑或者甩尾，以避免载荷力正面冲击乘员舱，由此提高汽车碰撞时的安全性。

在上述的一种车身前舱结构中，所述斜向支撑梁包括底板和分别位于底板前后两侧的前导板和后导板，所述前导板和后导板均与底板的侧边相固连，所述前导板、底板和后导板之间围合形成有形变腔一，所述前导板的前侧面为上述主导向面。形变腔一是由底板和分别位于底板前后两侧的前导板和后导板围合形成，因前导板的前侧面为主导向面，主导向面是斜向支撑梁最先承受冲击载荷的面，而初始载荷力最大，通过形变腔一作为主导向面的溃缩空间，避免主导向面发生断裂，而是发生倾斜弯曲，使得斜向支撑梁能够持续将冲击载荷力分解成Y向推力，由此提高汽车碰撞时的安全性，此处，前导板、底板和后导板可以一体成型或者由一块板弯折形成。

在上述的一种车身前舱结构中，车身前舱结构还包括设置在斜向支撑梁与上纵梁相连处且与上纵梁相固连的侧滑导向支架，所述侧滑导向支架的前侧具有辅导向面，所述辅导向面朝向远离前纵梁的方向倾斜设置。在上纵梁上固连侧滑导向支架，使得上纵梁的强度提高，因侧滑导向支架位于斜向支撑梁与上纵梁的相连处，一方面使得斜向支撑梁与上纵梁之间的连接稳定性提高，使得Y向推力能够持续施加在上纵梁上，在一定程度内增大侧滑幅度，降低车身实际所需承受的冲击载荷，由此提高汽车碰撞时的安全性，另一方面辅导向面与主导向面的朝向相同，使得辅导向面能进一步对Y向推力进行引导，引导车辆向远离载荷力的一侧发生侧滑或者甩尾，以避免载荷力正面冲击乘员舱，由此进一步提高汽车碰撞时的安全性。

在上述的一种车身前舱结构中，所述侧滑导向支架包括一端朝前另一端朝后设置的延伸导板和一端朝前另一端朝后设置的背板，所述延伸导板的后端与背板的前端相连且延伸导板和背板形成一个开口朝向车身内侧的V字形结构，所述延伸导板的前侧面为上述辅导向面。延伸导板的前侧面为上述辅导向面，且延伸导板朝向车身前侧，即延伸导板是侧滑导向支架最先承受载荷力的面，因延伸导板与背板之间形成有开口朝内的V字形，当延伸导板受载荷力时，延伸导板朝车身方向弯折，弯折过程中能够削弱上纵梁实际承受的载荷力，且进一步将纵向力分解成Y向推力，由此进一步提高汽车碰撞时的安全性。

在上述的一种车身前舱结构中，所述上纵梁包括位于外侧的外半梁和位于内侧的内半梁，所述外半梁和内半梁相互连接扣合形成有形变腔二，所述侧滑导向支架和上纵梁之间形成有位于形变腔二外侧的形变腔三。结合侧滑导向支架的设置位置可知形变腔二与形变腔三在斜向支撑梁与上纵梁相连处交叠，当作用力由斜向支撑梁向上纵梁传递时，形变腔三和形变腔二依次溃缩，使得载荷力进行逐级削弱，最大程度提高斜向支撑梁与上纵梁之间的连接稳定性，使得斜向支撑梁能够持续将冲击载荷力分解成Y向推力，由此提高汽车碰撞时的安全性。

在上述的一种车身前舱结构中，所述延伸导板朝车身前侧翻折形成有前翻边，所述背板朝车身后侧翻折形成有后翻边，所述侧滑导向支架还包括有用于连接延伸导板和背板的上连接板，所述上连接板和后翻边均与外半梁外表面相固连，所述前翻边与内半梁相固连。上连接板使得延伸导板和背板相连，使得侧滑导向支架自身的强度提高，通过将上连接板、后翻边均与外半梁外表面相固连，所述前翻边与内半梁相固连，增大侧滑导向支架与上纵梁之间的连接面积，使得上纵梁与斜向支撑梁连接处的结构强度提高，由此提高汽车碰撞时的安全性。

在上述的一种车身前舱结构中，车身前舱结构还包括吸能盒和端板，所述吸能盒和前纵梁通过端板相固连，所述前纵梁在与端板相连的一端具有增强段，所述增强段的内腔横截面积自远离端板的方向至靠近端板的方向逐渐增大。因增强段的内腔横截面积自远离端板的方向至靠近端板的方向逐渐增大，即前纵梁前部为前大后小的结构，当汽车前部发生低速碰撞时，前纵梁的前部最先承受载荷力，该结构使得前纵梁前部不易受力溃缩，以最大程度降低前纵梁的损坏，减小车身纵梁的变形，由此提高汽车碰撞时的安全性。

在上述的一种车身前舱结构中，所述前纵梁包括内板和外板，所述内板和外板焊接相连且围合形成有形变腔四，所述外板在增强段处具有传力面，所述传力面自靠近端板方向至远离端板方向逐渐向车身内部倾斜，所述斜向支撑梁前端连接在外板的传力面处。形变腔四为前纵梁受力溃缩吸能提供让位空间，传力面自靠近端板方向至远离端板方向逐渐向车身内部倾斜，该结构通过传力面对载荷力进行导向，即载荷力倾斜传递，因该处的前纵梁横截面逐渐减小，使得外板易朝形变腔四溃缩，将斜向支撑梁前端连接在外板的传力面处，使得外板与斜向支撑梁之间形成折角，由斜向支撑梁对载荷力进行分解，削弱前纵梁实际所需承受的载荷力，以减小前纵梁的变形，由此提高汽车碰撞时的安全性。

在上述的一种车身前舱结构中，所述前导板、底板和后导板一体成型，所述斜向支撑梁具有焊接翻边且一端通过焊接翻边与前纵梁相焊接，另一端通过焊接翻边与上纵梁相焊接，所述斜向支撑梁与车身宽度方向呈倾斜设置且倾斜角度为30°-50°。一体成型使得斜向支撑梁自身具有相对较高的强度，通过设置焊接翻边增大斜向支撑梁两端与前纵梁、上纵梁之间的接触面积，提高斜向支撑梁的连接稳定性，由焊接固定进一步提高斜向支撑梁的在前纵梁与上纵梁之间的连接稳定性，同时，通过合理设置斜向支撑梁与车身宽度方向之间的倾斜角度，使得斜向支撑梁在一定程度内增大Y向推力，由此提高汽车碰撞时的安全性。

与现有技术相比，本发明提供的一种车身前舱结构具有以下优点：

1、斜向支撑梁填补汽车前部25％的危险区域，增强汽车前部的抗冲击能力，当汽车发生25％偏置碰撞时，斜向支撑梁倾斜承受纵向冲击载荷，且将冲击载荷向两端分散开，即纵向力分解，使得前纵梁和上纵梁同时参与受力，产生Y向推力，推动车辆产生侧滑或者甩尾，即车身产生侧滑的动作，侧滑过程中车身倾斜承受冲击载荷，使得车身实际应承受的冲击载荷被大幅削弱，由此减小乘员舱所受的冲击载荷，进而降低乘员舱的变形量，提高乘员生存空间，从而提高汽车碰撞时的安全性。

2、当载荷力由斜向支撑梁向上纵梁传递时，侧滑导向支架一方面使得载荷力进行逐级削弱，另一方面对载荷力进行导向，以进一步对Y向推力进行引导，引导车辆向远离载荷力的一侧发生侧滑或者甩尾，以避免载荷力正面冲击乘员舱，由此进一步提高汽车碰撞时的安全性。

3、通过前纵梁前部为前大后小的结构，使得前纵梁前部具有相对较高的强度，当汽车前部发生低速碰撞时，前纵梁前部不易受力溃缩，以最大程度降低前纵梁的损坏，减小车身纵梁的变形，由此提高汽车碰撞时的安全性。

附图说明

图1是本车身前舱结构的整体结构示意图。

图2是前纵梁、斜向支撑梁以及上纵梁之间的连接结构示意图。

图3是本车身前舱结构的俯视图。

图4是图3的A-A处的结构剖视图。

图5是本侧滑导向支架的整体结构示意图。

图6是本斜向支撑梁的整体结构示意图。

图中，1、前纵梁；11、内板；12、外板；121、传力面；13、变腔四；14、增强段；2、上纵梁；21、外半梁；22、内半梁；23、形变腔二；3、斜向支撑梁；31、底板；32、前导板；321、主导向面；33、后导板；34、形变腔一；35、焊接翻边；4、侧滑导向支架；41、延伸导板；411、辅导向面；412、前翻边；42、背板；421、后翻边；43、形变腔三；44、上连接板；5、吸能盒；6、端板；7、车身；8、前防撞横梁总成；9、轮罩。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本车身前舱结构包括前防撞横梁总成8、前纵梁1、上纵梁2以及斜向支撑梁3。

如图3所示，前防撞横梁总成8采用热成型工艺成型，车身前舱结构还包括吸能盒5和端板6，吸能盒5和前纵梁1通过端板6相固连，前防撞横梁总成的两端超出吸能盒5的长度为60mm-80mm，且与吸能盒5、端板6之间均通过焊接相连，前纵梁1在与端板6相连的一端具有增强段14，增强段14的内腔横截面积自远离端板6的方向至靠近端板6的方向逐渐增大，前纵梁1和上纵梁2均设于车身7一侧，如图2、图4所示，上纵梁2位于前纵梁1外侧，前纵梁1包括内板11和外板12，内板11和外板12焊接相连且围合形成有形变腔四13，外板12在增强段14处具有传力面121，传力面121自靠近端板6方向至远离端板6方向逐渐向车身7内部倾斜，斜向支撑梁3前端连接在外板12的传力面121处，斜向支撑梁3与前纵梁1呈倾斜设置且一端朝前另一端朝后，斜向支撑梁3具有焊接翻边35且前端通过焊接翻边35与前纵梁1相焊接，后端通过焊接翻边35与上纵梁2相焊接。斜向支撑梁3的上方为轮罩9且其与轮罩9相连。斜向支撑梁3与车身7宽度方向呈倾斜设置且倾斜角度为30°-50°，如图6所示，斜向支撑梁3包括底板31和分别位于底板31前后两侧的前导板32和后导板33，前导板32和后导板33均与底板31的侧边相固连，前导板32、底板31和后导板33一体成型，前导板32、底板31和后导板33之间围合形成有形变腔一34，前导板32的前侧面为主导向面321，主导向面321为平直面且朝向远离前纵梁1的方向倾斜设置。

如图5所示，车身前舱结构还包括设置在斜向支撑梁3与上纵梁2相连处且与上纵梁2相固连的侧滑导向支架4，上纵梁2包括位于外侧的外半梁21和位于内侧的内半梁22，外半梁21和内半梁22相互连接扣合形成有形变腔二23，侧滑导向支架4和上纵梁2之间形成有位于形变腔二23外侧的形变腔三43，侧滑导向支架4包括一端朝前另一端朝后设置的延伸导板41和一端朝前另一端朝后设置的背板42，延伸导板41的后端与背板42相连且延伸导板41和背板42形成一个开口朝内的V字形结构，延伸导板41的前侧面为上述辅导向面411，辅导向面411朝向远离前纵梁1的方向倾斜设置，延伸导板41朝车身7前侧翻折形成有前翻边412，背板42朝车身7后侧翻折形成有后翻边421，侧滑导向支架4还包括有用于连接延伸导板41和背板42的上连接板44，上连接板44和后翻边421均与外半梁21外表面相固连，前翻边412与内半梁22相固连。

当汽车前部发生低速碰撞时，前防撞横梁总成最先受到冲击载荷，对载荷力进行缓冲，继而前纵梁1受到由前防撞横梁总成传递来的载荷力，前纵梁1前部为前大后小的结构，使得前纵梁1前部具有相对较高的强度，当汽车前部发生低速碰撞时，前纵梁1前部不易受力溃缩，形变腔四13为外板12提供溃缩吸能的空间，同时，传力面121将部分载荷力通过斜向支撑梁3传递至上纵梁2，受到上纵梁2和前纵梁1同时参与受力，该过程中载荷力的方向多次发生变化，受到载荷力被大幅削弱，由此最大程度降低前纵梁1的损坏，减小车身7纵梁的变形，由此提高汽车碰撞时的安全性。

当汽车前部发生小偏置碰撞时，主导向面321最先受到冲击载荷，主导向面321对纵向载荷力沿Y向分解，该过程中，形变腔一34为斜向支撑梁3提供溃缩吸能的空间，形变腔三43和形变腔二23依次溃缩对斜向支撑梁3与上纵梁2连接处提供溃缩吸能的空间，形变腔四13对前纵梁1提供溃缩吸能的空间，使得纵向载荷力持续转变为Y向推力，推动车辆向远离载荷力的一侧发生侧滑或者甩尾，以避免载荷力正面冲击乘员舱，由此提高汽车碰撞时的安全性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了前纵梁1、内板11、外板12、传力面121、形变腔四13、上纵梁2、外半梁21、内半梁22、形变腔二23、增强段14、斜向支撑梁3、底板31、前导板32、主导向面321、后导板33、形变腔一34、焊接翻边35、侧滑导向支架4、延伸导板41、辅导向面411、前翻边412、背板42、后翻边421、形变腔三43、上连接板44、吸能盒5、端板6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种车身前舱结构，包括设置在车身(7)一侧的前纵梁(1)和位于前纵梁(1)外侧的上纵梁(2)，其特征在于，车身前舱结构还包括呈长条状的斜向支撑梁(3)，所述斜向支撑梁(3)一端朝前另一端朝后设置，所述斜向支撑梁(3)前端与前纵梁(1)相固连且后端与上纵梁(2)相固连。

2.根据权利要求1所述的一种车身前舱结构，其特征在于，所述斜向支撑梁(3)具有位于前侧的主导向面(321)，所述主导向面(321)为平直面且朝向远离前纵梁(1)的方向倾斜设置。

3.根据权利要求2所述的一种车身前舱结构，其特征在于，所述斜向支撑梁(3)包括底板(31)和分别位于底板(31)前后两侧的前导板(32)和后导板(33)，所述前导板(32)和后导板(33)均与底板(31)的侧边相固连，所述前导板(32)、底板(31)和后导板(33)之间围合形成有形变腔一(34)，所述前导板(32)的前侧面为上述主导向面(321)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种车身前舱结构，其特征在于，车身前舱结构还包括设置在斜向支撑梁(3)与上纵梁(2)相连处且与上纵梁(2)相固连的侧滑导向支架(4)，所述侧滑导向支架(4)的前侧具有辅导向面(411)，所述辅导向面(411)朝向远离前纵梁(1)的方向倾斜设置。

5.根据权利要求4所述的一种车身前舱结构，其特征在于，所述侧滑导向支架(4)包括一端朝前另一端朝后设置的延伸导板(41)和一端朝前另一端朝后设置的背板(42)，所述延伸导板(41)的后端与背板(42)的前端相连且延伸导板(41)和背板(42)形成一个开口朝向车身(7)内侧的V字形结构，所述延伸导板(41)的前侧面为上述辅导向面(411)。

6.根据权利要求5所述的一种车身前舱结构，其特征在于，所述上纵梁(2)包括位于外侧的外半梁(21)和位于内侧的内半梁(22)，所述外半梁(21)和内半梁(22)相互连接扣合形成有形变腔二(23)，所述侧滑导向支架(4)和上纵梁(2)之间形成有位于形变腔二(23)外侧的形变腔三(43)。

7.根据权利要求6所述的一种车身前舱结构，其特征在于，所述延伸导板(41)朝车身(7)前侧翻折形成有前翻边(412)，所述背板(42)朝车身(7)后侧翻折形成有后翻边(421)，所述侧滑导向支架(4)还包括有用于连接延伸导板(41)和背板(42)的上连接板(44)，所述上连接板(44)和后翻边(421)均与外半梁(21)外表面相固连，所述前翻边(412)与内半梁(22)相固连。

8.根据权利要求1至3任一项所述的一种车身前舱结构，其特征在于，车身前舱结构还包括吸能盒(5)和端板(6)，所述吸能盒(5)和前纵梁(1)通过端板(6)相固连，所述前纵梁(1)在与端板(6)相连的一端具有增强段(14)，所述增强段(14)的内腔横截面积自远离端板(6)的方向至靠近端板(6)的方向逐渐增大。

9.根据权利要求8所述的一种车身前舱结构，其特征在于，所述前纵梁(1)包括内板(11)和外板(12)，所述内板(11)和外板(12)焊接相连且围合形成有形变腔四(13)，所述外板(12)在增强段(14)处具有传力面(121)，所述传力面(121)自靠近端板(6)方向至远离端板(6)方向逐渐向车身(7)内部倾斜，所述斜向支撑梁(3)前端连接在外板(12)的传力面(121)处。

10.根据权利要求3所述的一种车身前舱结构，其特征在于，所述前导板(32)、底板(31)和后导板(33)一体成型，所述斜向支撑梁(3)具有焊接翻边(35)且前端通过焊接翻边(35)与前纵梁(1)相焊接，后端通过焊接翻边(35)与上纵梁(2)相焊接，所述斜向支撑梁(3)与车身(7)宽度方向呈倾斜设置且倾斜角度为30°-50°。