CN111409697A - 一种汽车前端结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车前端结构，包括：前横梁，其为平直结构；第一前纵梁，其前端向上弯折并与所述前横梁两端连接，中部为平直结构，后端向上弯折；第一支撑梁，其与所述第一前纵梁前端向上弯折处竖直连接；第二支撑梁，其与所述第一前纵梁后端向内倾斜连接；第二前纵梁，其为平直结构且两端与所述第一支撑梁和第二支撑梁连接；后横梁，其为平直结构且两端与所述第一前纵梁后端向上弯折处连接，提高了汽车抗撞性能。本发明还提供了汽车前端结构的制造方法，能够根据不同车型确定前端结构须满足的弯曲刚度，同时还确定了第一支撑梁和第二支撑梁侧面弯曲刚度以及第二前纵梁的正面弯曲刚度，进一步提高汽车的碰撞性能。

Description

一种汽车前端结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及汽车零件技术领域，更具体的是，本发明涉及一种汽车前端结构及其制造方法。
背景技术
随着我国汽车安全强制性法规的逐步完善以及消费者对汽车安全性认识的提高，各大汽车企业与研究机构投入大量人力、物力提高汽车安全性能。其中结构抗撞性是评价汽车安全性的基本标准，主要分为正面抗撞性能和侧面抗撞性能。作为正面碰撞主要吸能部件的前端结构直接影响汽车正面抗撞性能。
保险杠的主要作用是在汽车发生正面低速碰撞时，防止或减少前端其它部件的损坏，降低维修成本；在发生正面高速偏置碰撞时，保险杆横梁能够将碰撞能量传递到左右吸能盒与前纵梁等主要吸能部件。碰撞吸能盒的作用是在低速碰撞中以自身变形吸能来保证车身结构的完整性，使车辆的维修成本最小化；在高速碰撞中以自身结构的完全变形来吸收碰撞能量，使吸收能量最大化，降低车体前期碰撞减速度峰值。前端结构是正面碰撞载荷的主要传递路径和吸能部件，前端结构合理压溃变形吸收足够的碰撞能量对乘员保护至关重要。因此，在汽车设计开发阶段，需要从这些吸能部件着手来改善整车的正面抗撞性能。同时，现有的汽车前端框架存在零件成型工艺复杂、重量重、制造成本高、零件集成度低、总装生产效率低的问题。
发明内容
本发明的一个目的是设计开发了一种汽车前端结构，增设了第一支撑梁、第二支撑梁和第二前纵梁，提高汽车的抗撞性能。
本发明的另一个目的是设计开发了一种汽车前端结构的制造方法，根据不同车型确定前端结构须满足的弯曲刚度，以保护驾驶员的人身安全。
本发明提供的技术方案为：
一种汽车前端结构，包括：
前横梁，其为平直结构；
第一前纵梁，其前端向上弯折并与所述前横梁两端连接，中部为平直结构，后端向上弯折；
第一支撑梁，其与所述第一前纵梁前端向上弯折处竖直连接；
第二支撑梁，其与所述第一前纵梁后端向内倾斜连接；
第二前纵梁，其为平直结构且两端与所述第一支撑梁和第二支撑梁连接；
后横梁，其为平直结构且两端与所述第一前纵梁后端向上弯折处连接。
优选的是，所述第一前纵梁前端向上弯折的高度大于等于后端向上弯折的高度。
优选的是，所述第二支撑梁与第一前纵梁的轴向向前方向夹角为钝角。
优选的是，所述第一前纵梁与第一支撑梁连接处和前横梁顶面中部设置有第一安装点，用于安装动力总成。
优选的是，所述前横梁正面两端设置有第二安装点，用于安装防撞梁。
优选的是，所述前横梁顶面两端分别设置有固定点和安装孔，用于固定前舱线束和安装温度传感器。
优选的是，所述汽车前端结构后方与承载式车身侧围连接。
相应地，本发明还提供一种汽车前端结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤1：将上述的汽车前端结构的各零件焊接连接形成汽车前端结构并与承载式车身侧围连接。
步骤2：对汽车前端结构进行弯曲刚度测试，所述汽车前端结构弯曲刚度须满足：
Figure BDA0002450078160000021
其中，k为汽车前端结构的弯曲刚度，
Figure BDA0002450078160000022
为汽车前车轮轴载荷占比，G 为汽车的总重量，Δs为车身中部位置的最大变形量，L1为车身中部与汽车前车轮轴的距离，L2为汽车前端结构最前端与汽车前车轮轴的距离。
优选的是，所述步骤2中还包括对第一支撑梁和第二支撑梁进行侧面弯曲刚度测试，所述第一支撑梁和第二支撑梁的侧面弯曲刚度满足：
Figure BDA0002450078160000031
其中，δ为第一支撑梁和第二支撑梁的侧面弯曲刚度，d1为第一前纵梁的长度，d2为第二前纵梁的长度，h为第一支撑梁的长度，χ为汽车前轮轴距，ΔA1为车头位置侧面的最大变形量，M1为车头重量，θ为第二支撑梁与第一前纵梁的轴向向前方向夹角，Γ1为第一支撑梁的抗剪强度，σ1为第一支撑梁的许用应力，Γ2为第二支撑梁的抗剪强度，σ2为第二支撑梁的许用应力。
优选的是，所述步骤2中还包括对第一前纵梁进行正面弯曲刚度测试，所述第一前纵梁正面弯曲刚度满足：
Figure BDA0002450078160000032
其中，ε为第一前纵梁的正面弯曲刚度，G为汽车的总重量，d3为前横梁的长度，h为第一支撑梁的长度，L3为前横梁与汽车前车轮轴的距离，ΔA2为车头位置正面的最大变形量，d1为第一前纵梁的长度，Γ3为前横梁的抗剪强度，σ3为前横梁的许用应力。
本发明至少具备以下有益效果：
(1)本发明所述的汽车前端结构，额外增加了第一支撑梁、第二支撑梁和第二前纵梁，提高了汽车正面和侧面抗撞性能；前端结构还能提供动力总成，散热器，悬架及附属结构等部件的安装形成模块化结构，降低车辆组装难度，提高总装生产效率。
(2)本发明所述的汽车前端结构的制造方法，能够根据不同车型确定前端结构须满足的弯曲刚度，以在车辆发生碰撞时能够保护驾驶员的人身安全；同时还确定了第一支撑梁和第二支撑梁侧面弯曲刚度以及第二前纵梁的正面弯曲刚度，进一步提高汽车的碰撞性能。
附图说明
图1为本发明所述汽车前端结构与车身的连接示意图。
图2为本发明所述汽车前端结构的结构示意图。
图3为本发明所述汽车前端结构的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明可以有许多不同的形式实施，而不应该理解为限于在此阐述的实施例，相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的。在附图中，为了清晰起见，会夸大结构和区域的尺寸和相对尺寸。
如图1-3所示，本发明提供一种汽车前端结构100，包括：前横梁110，其为平直结构；第一前纵梁120，其前端向上弯折并与所述前横梁110两端连接，中部为平直结构，后端向上弯折；第一支撑梁130，其与所述第一前纵梁120前端向上弯折处竖直连接；第二支撑梁140，其与所述第一前纵梁 120后端向内倾斜连接；第二前纵梁150，其为平直结构且两端与所述第一支撑梁130和第二支撑梁140连接；后横梁160，其为平直结构且两端与所述第一前纵梁120后端向上弯折处连接，本实施例中，所述连接均为焊接固定，所述第一前纵梁120、前横梁110和后横梁160围城的结构相当于副车架；本发明所述的汽车前端结构，额外增加了第一支撑梁130、第二支撑梁140 和第二前纵梁150，提高了汽车正面和侧面抗撞性能。
作为本发明的另一实施例，所述第一前纵梁120前端向上弯折的高度大于等于后端向上弯折的高度；所述第二支撑梁140与第一前纵梁120的轴向向前方向夹角为钝角，使得结构更稳定，也提高了汽车前端结构的弯曲刚度。
作为本发明的另一实施例，所述第一前纵梁120与第一支撑梁130连接处和前横梁110顶面中部设置有第一安装点171，用于安装动力总成。所述前横梁110正面两端设置有第二安装点172，用于安装防撞梁。所述前横梁 110顶面两端分别设置有固定点173和安装孔174，用于固定前舱线束和安装温度传感器，使得动力总成，散热器，悬架及附属结构等部件安装在汽车前端结构上形成模块化结构，提高零件集成度，再与承载式车身侧围200连接，降低了车辆组装难度，提高了总装生产效率。
本发明所述的汽车前端结构，额外增加了第一支撑梁、第二支撑梁和第二前纵梁，提高了汽车正面和侧面抗撞性能；前端结构还能提供动力总成，散热器，悬架及附属结构等部件的安装形成模块化结构，提高零件集成度，降低车辆组装难度，提高总装生产效率，降低制造成本。
本发明还提供一种汽车前端结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤1：将上述的汽车前端结构的各零件焊接连接形成汽车前端结构并与承载式车身侧围连接。
步骤2：对汽车前端结构进行弯曲刚度测试，所述汽车前端结构弯曲刚度须满足：
Figure BDA0002450078160000051
其中，k为汽车前端结构的弯曲刚度，
Figure BDA0002450078160000052
为汽车前车轮轴载荷占比，G 为汽车的总重量，Δs为车身中部位置的最大变形量，L1为车身中部与汽车前车轮轴的距离，L2为汽车前端结构最前端与汽车前车轮轴的距离。
所述步骤2中还包括对第一支撑梁和第二支撑梁进行侧面弯曲刚度测试，所述第一支撑梁和第二支撑梁的侧面弯曲刚度满足：
Figure BDA0002450078160000053
其中，δ为第一支撑梁和第二支撑梁的侧面弯曲刚度，d1为第一前纵梁的长度，d2为第二前纵梁的长度，h为第一支撑梁的长度，χ为汽车前轮轴距，ΔA1为车头位置侧面的最大变形量，M1为车头重量，θ为第二支撑梁与第一前纵梁的轴向向前方向夹角，Γ1为第一支撑梁的抗剪强度，σ1为第一支撑梁的许用应力，Γ2为第二支撑梁的抗剪强度，σ2为第二支撑梁的许用应力。
所述步骤2中还包括对第一前纵梁进行正面弯曲刚度测试，所述第一前纵梁正面弯曲刚度满足：
Figure BDA0002450078160000054
其中，ε为第一前纵梁的正面弯曲刚度，G为汽车的总重量，d3为前横梁的长度，h为第一支撑梁的长度，L3为前横梁与汽车前车轮轴的距离，ΔA2为车头位置正面的最大变形量，d1为第一前纵梁的长度，Γ3为前横梁的抗剪强度，σ3为前横梁的许用应力。
当测试的汽车前端结构弯曲刚度、第一支撑梁和第二支撑梁的侧面弯曲刚度、第一前纵梁正面弯曲刚度有一项不满足上述要求，则此汽车前端结构质量不合格。
本发明所述的汽车前端结构的制造方法，能够根据不同车型确定前端结构须满足的弯曲刚度，以在车辆发生碰撞时能够保护驾驶员的人身安全；同时还确定了第一支撑梁和第二支撑梁侧面弯曲刚度以及第二前纵梁的正面弯曲刚度，进一步提高汽车的碰撞性能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种汽车前端结构，其特征在于，包括：
前横梁，其为平直结构；
第一前纵梁，其前端向上弯折并与所述前横梁两端连接，中部为平直结构，后端向上弯折；
第一支撑梁，其与所述第一前纵梁前端向上弯折处竖直连接；
第二支撑梁，其与所述第一前纵梁后端向内倾斜连接；
第二前纵梁，其为平直结构且两端与所述第一支撑梁和第二支撑梁连接；
后横梁，其为平直结构且两端与所述第一前纵梁后端向上弯折处连接。
2.如权利要求1所述的汽车前端结构，其特征在于，所述第一前纵梁前端向上弯折的高度大于等于后端向上弯折的高度。
3.如权利要求1所述的汽车前端结构，其特征在于，所述第二支撑梁与第一前纵梁的轴向向前方向夹角为钝角。
4.如权利要求1所述的汽车前端结构，其特征在于，所述第一前纵梁与第一支撑梁连接处和前横梁顶面中部设置有第一安装点，用于安装动力总成。
5.如权利要求1所述的汽车前端结构，其特征在于，所述前横梁正面两端设置有第二安装点，用于安装防撞梁。
6.如权利要求1所述的汽车前端结构，其特征在于，所述前横梁顶面两端分别设置有固定点和安装孔，用于固定前舱线束和安装温度传感器。
7.如权利要求1所述的汽车前端结构，其特征在于，所述汽车前端结构后方与承载式车身侧围连接。
8.一种汽车前端结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将权利要求1-7任意一项所述的汽车前端结构的各零件焊接连接形成汽车前端结构并与承载式车身侧围连接。
步骤2：对汽车前端结构进行弯曲刚度测试，所述汽车前端结构弯曲刚度须满足：
Figure FDA0002450078150000011
其中，k为汽车前端结构的弯曲刚度，
Figure FDA0002450078150000021
为汽车前车轮轴载荷占比，G为汽车的总重量，Δs为车身中部位置的最大变形量，L1为车身中部与汽车前车轮轴的距离，L2为汽车前端结构最前端与汽车前车轮轴的距离。
9.如权利要求8所述的汽车前端结构的制造方法，其特征在于，所述步骤2中还包括对第一支撑梁和第二支撑梁进行侧面弯曲刚度测试，所述第一支撑梁和第二支撑梁的侧面弯曲刚度满足：
Figure FDA0002450078150000022
其中，δ为第一支撑梁和第二支撑梁的侧面弯曲刚度，d1为第一前纵梁的长度，d2为第二前纵梁的长度，h为第一支撑梁的长度，χ为汽车前轮轴距，ΔA1为车头位置侧面的最大变形量，M1为车头重量，θ为第二支撑梁与第一前纵梁的轴向向前方向夹角，Γ1为第一支撑梁的抗剪强度，σ1为第一支撑梁的许用应力，Γ2为第二支撑梁的抗剪强度，σ2为第二支撑梁的许用应力。
10.如权利要求9所述的汽车前端结构的制造方法，其特征在于，所述步骤2中还包括对第一前纵梁进行正面弯曲刚度测试，所述第一前纵梁正面弯曲刚度满足：
Figure FDA0002450078150000023
其中，ε为第一前纵梁的正面弯曲刚度，G为汽车的总重量，d3为前横梁的长度，h为第一支撑梁的长度，L3为前横梁与汽车前车轮轴的距离，ΔA2为车头位置正面的最大变形量，d1为第一前纵梁的长度，Γ3为前横梁的抗剪强度，σ3为前横梁的许用应力。
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