CN112623034B - 一种分区填充材料的汽车前纵梁及一种车辆和该前纵梁的制造方法 - Google Patents

一种分区填充材料的汽车前纵梁及一种车辆和该前纵梁的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分区填充材料的汽车前纵梁及一种车辆和该前纵梁的制造方法，针对本发明分区填充材料的汽车前纵梁来说，其为一体挤压成型的中空的型腔结构，包括前纵梁壳体，刚性段填充材料和吸能段填充材料，吸能段填充材料、刚性段填充材料交替排列。针对本发明车辆来说，包括上述的前纵梁。针对本发明制造方法来说，S1：将挤压模具连接在挤压设备上；S2：将铝合金铸锭加热；S3：挤压装置向挤压模具行进；S4：牵引挤压件；S5：挤压筒内部的铝合金铸锭被全部被转化成挤压件。S6：将所述汽车前纵梁沿纵向分区，并交替填充刚性段填充材料和吸能段填充材料。本发明能够使前纵梁获得良好的压溃折皱变形效果，以保护车内乘客的安全。

Description

一种分区填充材料的汽车前纵梁及一种车辆和该前纵梁的制 造方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件设计的技术领域，尤其涉及一种分区材料填充的汽车前纵梁。
本发明还涉及一种车辆，包括上述前纵梁。
本发明又涉及上述前纵梁的制造方法。
背景技术
随着电动汽车的快速发展，为了提高电动汽车的续航里程，降低能源消耗，轻量化成为车辆设计越来越重要的一环，但实现轻量化的同时，还要注重汽车零部件结构的强度，这也是当今研究设计的主题之一。
汽车前纵梁是车身结构吸收碰撞能量的重要部件，它的前端部通过螺栓与保险杠***的吸能盒相连，后端部通过焊接与车身地板相连。它是车身重要的承载单元，传力部件和吸能器之一，它的设计对于汽车前碰撞安全性影响很大。
理想的汽车前纵梁设计，不能将前纵梁设计的过于柔软，否则将无法有效地保护乘客的生存空间；也不能将前纵梁设计得过于刚硬，使得车辆加速度响应过大，对乘员造成二次伤害，理想的汽车前纵梁设计应该在这两点之中找到平衡。
目前汽车的前纵梁结构大多采用钢板冲压成型技术，通过钢板冲压成型，使前纵梁结构大多为薄壁梁，其缺点在于在高速碰撞过程中容易发生折弯，不能得到良好的压溃折皱变形效果，吸能效率较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种分区填充材料的汽车前纵梁，其能够使前纵梁获得良好的压溃折皱变形效果，能更好地诱导前纵梁本体产生压溃式的折皱变形，以保护车内乘客的安全。
本发明的另一个目的是提供包括上述前纵梁的车辆，有利于降低撞击对该车辆室内的影响，保障车内乘客的安全。
本发明的再一个目的是提供上述前纵梁的制造方法，有利于制造上述前纵梁。
针对本发明分区填充材料的汽车前纵梁来说，其为一体挤压成型的中空的型腔结构，包括前纵梁壳体，沿前纵梁壳体纵向进行多个分区，各分区内为填充材料，填充材料包括刚性段填充材料和吸能段填充材料，吸能段填充材料、刚性段填充材料交替排列，各填充材料之间，填充材料与前纵梁壳体之间皆以结构胶连接。
一体挤压成型的中空的型腔结构整体性好，变形时不易散架，有利
于沿纵向上的变形，以得到预期的压溃，吸能段填充材料、刚性段填充材料交替排列有利于诱导变形。
作为本发明汽车前纵梁进一步的改进，吸能段填充材料为蜂窝材料，蜂窝材料包括多个胞元。
吸能段填充材料可以是蜂窝铝，刚性段填充材料，如铝管，铝型材等，蜂窝材料即可以作为吸能使用，也可以作为诱导变形使用。
作为本发明汽车前纵梁进一步的改进，胞元形状为圆形或多边形。圆形或多边形为合适的受压形状，使压缩吸能效果变得更好。
作为本发明汽车前纵梁进一步的改进，蜂窝材料的轴线方向和前纵梁轴线方向平行。使胞元能充分压缩，吸收更多的能量
作为本发明汽车前纵梁进一步的改进，前纵梁后端留有接口与车身接口连接。方便安装在车身上，便于装配成型，提升生产效率。
作为本发明汽车前纵梁进一步的改进，前纵梁前端应留有接口与吸能盒或保险杠连接。方便连接吸能盒或保险杠，有利于装配生产。
作为本发明汽车前纵梁进一步的改进，填充材料径向上与前纵梁壳体可以采取过盈配合。过盈配合使填充材料稳固在前纵梁壳体中，防止滑移，影响预期压溃效果。
作为本发明汽车前纵梁进一步的改进，分区有5个，沿前纵梁纵向分布为刚性段填充材料-吸能段填充材料-刚性段填充材料-吸能段填充材料-刚性段填充材料。吸能段填充材料受压，诱导前纵梁沿纵向上的压溃变形。
针对本发明一种车辆来说，其包括上述的前纵梁。具备上述前纵梁的车辆，能诱导碰撞时，吸能所需的压溃变形发生，有利于保障乘用车室内安全。
针对本发明分区填充材料的汽车前纵梁的制造方法来说，具体包括如下步骤：
S1：将挤压模具通过螺栓连接在挤压设备的端口上；
S2：将铝合金铸锭加热到360℃至380℃，并放入挤压设备的挤压筒中；
S3：挤压设备内的挤压装置以一定的挤压速度向挤压模具行进，对所述的铝合金铸锭进行挤压，将铝合金铸锭从所述的挤压模具的模孔中挤出，形成挤压件；
S4：通过牵引设备将形成的挤压件一端固定，伴随着挤压设备的工作完成牵引；
S5：挤压筒内部的铝合金铸锭被全部被转化成挤压件，通过切断设备对挤压件按照预设的尺寸进行切割，制得所述汽车前纵梁。
S6：将所述汽车前纵梁沿纵向分区，并交替填充刚性段填充材料和吸能段填充材料。
挤压成型的前纵梁，整体性好，受撞击不易散架，便于诱导变形，在前纵梁中交替填充刚性段填充材料和吸能段填充材料，能诱导前纵梁在受碰撞时发生沿纵向上的压溃变形，得到预期的压缩效果，充分使用吸能段填充材料，保障乘用车室内安全。
当汽车受正面碰撞时，前纵梁受冲击力，本发明表现出更强的能量吸收能力，并通过内部填充结构的合理设计和排布更好地诱导前纵梁本体产生压溃式的褶皱变形，以保护车内乘客的安全。
附图说明
图1为本发明一个实施例的前纵梁的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的前纵梁的横向剖视图。
图3为本发明一个实施例的前纵梁的纵向剖视图。
附图标记：1、前纵梁壳体；2、填充材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
图1-3示出了一种分区填充材料的汽车前纵梁，其为一体挤压成型的中空的型腔结构，包括前纵梁壳体1，沿前纵梁壳体1纵向进行多个分区，各分区内为填充材料2，填充材料2包括刚性段填充材料和吸能段填充材料，吸能段填充材料、刚性段填充材料交替排列，各填充材料2之间，填充材料2与前纵梁壳体1之间皆以结构胶连接。
一体挤压成型的中空的型腔结构整体性好，变形时不易散架，有利于沿纵向上的变形，以得到预期的压溃效果，吸能段填充材料、刚性段填充材料交替排列有利于诱导变形。
在本实施例中，吸能段填充材料为蜂窝材料，蜂窝材料包括多个胞元。
在本实施例中，胞元形状为圆形或多边形。圆形或多边形为合适的受压形状，使压缩吸能效果变得更好。
在本实施例中，蜂窝材料的轴线方向和前纵梁轴线方向平行。使胞元能充分压缩，吸收更多的能量。
在本实施例中，前纵梁后端留有接口与车身接口连接。方便安装在车身上，便于装配成型，提升生产效率。
在本实施例中，前纵梁前端应留有接口与吸能盒或保险杠连接。方便连接吸能盒或保险杠，有利于装配生产。
在本实施例中，填充材料2径向上与前纵梁壳体1可以采取过盈配合。过盈配合使填充材料2稳固在前纵梁壳体1中，防止滑移，影响预期压溃效果。
在本实施例中，分区有5个，沿前纵梁纵向分布为刚性段填充材料-吸能段填充材料-刚性段填充材料-吸能段填充材料-刚性段填充材料。吸能段填充材料受压，诱导前纵梁沿纵向上的压溃变形。
实施例2
本发明还涉及一种车辆，其包括上述的前纵梁。具备上述前纵梁的车辆，能诱导碰撞时吸能所需的压溃变形发生，有利于保障乘用车室内安全。
实施例3
本发明又涉及分区填充材料的汽车前纵梁的制造方法，具体包括如下步骤：
S1：将挤压模具通过螺栓连接在挤压设备的端口上；
S2：将铝合金铸锭加热到360℃至380℃，并放入挤压设备的挤压筒中；
S3：挤压设备内的挤压装置以一定的挤压速度向挤压模具行进，对所述的铝合金铸锭进行挤压，将铝合金铸锭从所述的挤压模具的模孔中挤出，形成挤压件；
S4：通过牵引设备将形成的挤压件一端固定，伴随着挤压设备的工作完成牵引；
S5：挤压筒内部的铝合金铸锭被全部被转化成挤压件，通过切断设备对挤压件按照预设的尺寸进行切割，制得所述汽车前纵梁。
S6：将所述汽车前纵梁沿纵向分区，并交替填充刚性段填充材料和吸能段填充材料。
挤压成型的前纵梁，整体性好，受撞击不易散架，便于诱导变形，在前纵梁中交替填充刚性段填充材料和吸能段填充材料，能诱导前纵梁在受碰撞时发生沿纵向上的压溃变形，得到预期的压缩效果，充分使用吸能段填充材料，保障乘用车室内安全。
本发明提出一种分区填充材料的汽车前纵梁，包括前纵梁壳体，梁内空腔中不同强度的吸能材料填充物。填充材料与前纵梁壳体涂结构胶连接。本发明结构的设置可以提高汽车前纵梁的机械性能，进而提高其吸能效果，能很好地适应高速与低速时的冲击，并能很好地诱导前纵梁在受到冲击时的变形，性能可靠。
实施例4
一种分区填充材料的汽车前纵梁，包括前纵梁壳体1，前纵梁壳体内部空腔内的填充材料2。前纵梁填充材料2沿前纵梁1轴向不同。
填充材料2轴向尺寸应不大于前纵梁壳体1。
填充材料2径向上与前纵梁壳体1可以采取过盈配合。
前纵梁轴向不同分区所填充构材料与前纵梁壳体通过结构胶连接，焊接，或机械连接。
前纵梁轴向不同分区所填充构材料之间通过结构胶连接，焊接或机械连接。
分区填充材料的汽车前纵梁填充的材料可以为蜂窝材料，则蜂窝材料与前纵梁壳体连接，围设成多个胞元，且不同蜂窝材料的轴线方向和前纵梁轴线方向平行。
前纵梁后端应留有接口与车身接口连接。
前纵梁前端应留有接口与吸能盒或保险杠连接。
本实施例还涉及一种车辆，包括上述的前纵梁。
实施例5
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中存在的问题，提供一种在空腔内分区填充不同强度材料的汽车前纵梁，通过填充不同强度的材料，实现更好的机械性能，更强的碰撞能量吸收能力以及更好的变形诱导效果。
本发明采用的技术方案是：前纵梁壳体内部空腔分区填充不同强度的材料，所述填充物与前纵梁壳体以结构胶，焊接或机械连接。
按上述方案，不同填充材料之间通过结构胶，焊接或机械连接。
本发明提供一种分区填充不同强度材料的汽车前纵梁，通过在前纵梁内填充不同强度的材料，可以提高前纵梁的能量吸收能力，此外，通过对填充材料的合理设计和布置可以在撞击时更好地诱导前纵梁在受到冲击时的变形，性能可靠，很好地保护了车身，并能更好地减小碰撞对车内乘客伤害，性能可靠。
实施例6
如图1-3所示，一种分区填充材料的汽车前纵梁，包括前纵梁壳体1，前纵梁壳体内部空腔填充材料2，填充材料之间，填充材料与前纵梁壳体之间以结构胶连接。
前纵梁壳体为中空的型腔结构，一体挤压成型，步骤如下
步骤一、将挤压模具通过螺栓连接在挤压设备的端口上；
步骤二、将铝合金铸锭加热到360℃至380℃，并放入挤压设备的挤压筒中；
步骤三、挤压设备内的挤压装置以一定的挤压速度向挤压模具行进，对所述的铝合金铸锭进行挤压，将铝合金铸锭从所述的挤压模具的模孔中挤出，形成挤压件；
步骤四、通过牵引设备将形成的挤压件一端固定，伴随着挤压设备的工作完成牵引；
步骤五、挤压筒内部的铝合金铸锭被全部被转化成挤压件，通过切断设备对挤压件按照预设的尺寸进行切割。
其内部空间可以是多种形状，其中填充物横截面形状可以是圆形或其它多边形，也可用蜂窝材料围成胞元，本专利中以横截面为六边形胞元为例。
单个胞元的横截面六边形，胞元紧靠前纵梁左右两侧壁设置。
填充的蜂窝结构材料与前纵梁壳体的上下壁面垂直设置，使得其横截面的所在平面与前纵梁的上下壁面平行。
不同分区可选用不同材料，不同截面形状，本发明中以不同材料的蜂窝结构为例。
填充材料与前纵梁壳体通过结构胶连接成一体结构。
填充材料的分区数量可根据具体车型不同而不同，此处采用5个分区，在填充方式上，可采用但不限于以下两种方式。
从靠近吸能盒的一段起的三个分区填充抗压强度较低的吸能材料，且材料抗压强度逐渐增大，后面的分区填充抗压强度大的材料。这种填充方式可以有效增强吸能段的吸能效果和刚性段的强度并引导前纵梁合理压匮变形。
抗压强度较大和较小的材料在所有分区内间隔填充，最终效果为整个前纵梁轴向填充强度为强弱强弱强。这种填充方式也可有效增强前纵梁的吸能效果，保证变形量并引导前纵梁合理压匮变形。
通过安装上述结构的汽车前纵梁，进而与车架构成整体。当汽车受正面碰撞时，前纵梁受冲击力，本发明表现出更强的能量吸收能力，并通过内部填充结构的合理设计和排布更好地诱导前纵梁本体产生压溃式的褶皱变形，以保护车内乘客的安全。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种分区填充材料的汽车前纵梁的制造方法，其特征在于：分区填充材料的汽车前纵梁为一体挤压成型的中空的型腔结构，包括前纵梁壳体(1)，沿前纵梁壳体(1)纵向进行多个分区，各分区内为填充材料(2)，所述填充材料(2)包括刚性段填充材料和吸能段填充材料，所述吸能段填充材料、刚性段填充材料交替排列，各填充材料(2)之间，填充材料(2)与前纵梁壳体(1)之间皆以结构胶连接；
所述吸能段填充材料为蜂窝材料，所述蜂窝材料包括多个胞元；所述刚性段填充材料为铝管或铝型材；
胞元形状为圆形或多边形；胞元紧靠前纵梁左右两侧壁设置；填充的蜂窝材料与前纵梁壳体的上下壁面垂直设置；
蜂窝材料的轴线方向和前纵梁轴线方向平行；
所述前纵梁后端留有接口与车身接口连接；
前纵梁前端应留有接口与吸能盒或保险杠连接；
所述填充材料(2)径向上与前纵梁壳体(1)采取过盈配合；
所述分区有5个，沿前纵梁纵向分布为刚性段填充材料-吸能段填充材料-刚性段填充材料-吸能段填充材料-刚性段填充材料；
制造方法，具体包括如下步骤：
S1：将挤压模具通过螺栓连接在挤压设备的端口上；
S2：将铝合金铸锭加热到360℃至380℃，并放入挤压设备的挤压筒中；
S3：挤压设备内的挤压装置以一定的挤压速度向挤压模具行进，对所述的铝合金铸锭进行挤压，将铝合金铸锭从所述的挤压模具的模孔中挤出，形成挤压件；
S4：通过牵引设备将形成的挤压件一端固定，伴随着挤压设备的工作完成牵引；
S5：挤压筒内部的铝合金铸锭被全部被转化成挤压件，通过切断设备对挤压件按照预设的尺寸进行切割，制得所述汽车前纵梁；
S6：将所述汽车前纵梁沿纵向分区，并交替填充刚性段填充材料和吸能段填充材料。
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