CN113492782A - 车身前端结构及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车身前端结构及汽车，所述车身前端结构包括前防撞梁、前吸能部件、第一纵梁和第二纵梁，所述前吸能部件设于所述前防撞梁的两端与所述第一纵梁的前端之间，所述第二纵梁前端设有导轨，所述导轨的前端设有能够在碰撞力作用下沿所述导轨向外侧滑动的延伸滑块，所述延伸滑块在Y方向上与所述前防撞梁留有间隙，所述延伸滑块在X方向上位于所述前防撞梁的后侧。该结构在不影响造型与进风的前提下，可以显著提高车体前端与壁障的接触面积，从而改善车辆在正面对碰工况下的相容性，提升正面碰撞性能。

Description

车身前端结构及汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是汽车车身的前端结构。本发明还涉及设有所述前端结构的汽车。
背景技术
MPDB正面对碰工况是EURO NCAP(欧盟新车安全评鉴协会)计划于2020年开始实施的新被动安全测试，以替代现行的ODB碰撞工况，其工况为：将蜂窝铝壁障安装在台车上，使被测试车辆与壁障车相向碰撞，两者重合量为50％的被测车辆车宽，两者速度均为50kph(千米/小时)。
这种新工况是为了模拟日益增加的Car to Car碰撞事故。在这类事故中，车身结构较强的车辆往往会对车身结构较弱的车辆造成相当大的伤害，造成不必要的伤亡。因此，EURO NCAP为了避免新车型一味将车身结构做强来获得NCAP(新车碰撞测试)好成绩，在正面碰撞工况下，除了考察车体本身的侵入量及假人伤害，还对壁障表面均匀性和壁障加速度进行评估，增加了相容性罚分。
相容性罚分中重要的一项是壁障表面的SD值。SD值反映的是壁障表面扫描得到的大约1400个点的侵入深度的离散程度，即壁障表面的均匀性。碰撞后壁障表面越均匀，SD值越低，罚分越少。
目前，不少研究表明，若要提高相容性罚分，需要增加车辆前端结构与壁障的接触面积，特别是增加前防撞梁的尺寸。最先保护Car to Car工况的日本车企的小部分车型已经将防撞梁y向宽度设计至1400mm以上。然而，对大部分车型而言，受造型与前端模块布置的限制，前防撞梁y向尺寸与造型面息息相关，z向尺寸与进风面积有直接关联，优化空间小，实现困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种车身前端结构。该结构在不影响造型与进风的前提下，可以显著提高车体前端与壁障的接触面积，从而改善车辆在正面对碰工况下的相容性，提升正面碰撞性能。
本发明的另一目的是提供一种设有所述车身前端结构的汽车。
为实现上述目的，本发明提供一种车身前端结构，包括前防撞梁、前吸能部件、第一纵梁和第二纵梁，所述前吸能部件设于所述前防撞梁的两端与所述第一纵梁的前端之间，所述第二纵梁前端设有导轨，所述导轨的前端设有能够在碰撞力作用下沿所述导轨向外侧滑动的延伸滑块；所述延伸滑块在Y方向上与所述前防撞梁留有间隙。
优选地，所述延伸滑块在X方向上位于所述前防撞梁的后侧。
优选地，所述第一纵梁为前纵梁，所述第二纵梁为上纵梁，所述上纵梁位于所述前纵梁的外侧并从所述前纵梁的前端向后上方延伸。
优选地，所述上纵梁前端具有弯曲部位，所述导轨位于所述弯曲部位的外侧。
优选地，所述导轨具有向外侧和后侧转向的引导轨迹，所述延伸滑块在向外侧滑动的同时能够进行转动。
优选地，所述导轨沿滑动方向依次包括横向部分、斜向部分和纵向部分，或者，所述导轨沿滑动方向呈弧形。
优选地，所述延伸滑块通过连接部与所述前吸能部件、前纵梁或上纵梁相连接，
优选地，所述延伸滑块的连接部包括与之相连接的延伸背板，所述延伸背板通过连接件连接在所述吸能部件与前纵梁之间。
优选地，所述延伸背板的后部设有导轨卡槽，并通过所述导轨卡槽与所述导轨过盈配合。
优选地，在初始位置，所述导轨卡槽偏向于内侧的部分与所述导轨的前端部分相配合，所述导轨卡槽偏向于外侧的部分处于悬空状态。
优选地，所述上纵梁的前端通过三角斜撑结构连接于所述前纵梁的前端。
优选地，所述延伸滑块为内部中空的箱型结构，其具有前端面和外侧面，且所述前端面与外侧面之间设有过渡的斜面。
优选地，所述延伸滑块的前端面具有至少一道横向凹槽。
优选地，所述前防撞梁与所述延伸滑块在Y方向上的间隙小于等于20mm；和/或，所述延伸滑块的Z向尺寸小于等于所述吸能部件的Z向尺寸。
为实现上述另一目的，本发明提供一种汽车，包括动力部件、底盘、车身和电气设备，所述车身设有上述任一项所述的车身前端结构。
本发明所提供的车身前端结构在第二纵梁前端设有导轨以及与导轨相配合的延伸滑块，在未发生碰撞时，延伸滑块与导轨相对固定，发生碰撞时，碰撞力使得延伸滑块可沿导轨向外侧滑动，从而在MPDB中增加车辆前端结构与壁障的接触面积，同时，由于延伸滑块在碰撞力作用下能够沿导轨向外侧滑动，可以使接触面积进一步增加。从而可以在不影响造型与进风量的情况下尽可能增加车体前端与MPDB壁障的接触面积，对提高车辆在MPDB工况下的相容性具有明显作用，同时，能够兼顾造型可行性与不同车型的差异化设计，具有很高经济性和实用性。
本发明所提供的汽车设有所述车身前端结构，由于所述车身前端结构具有上述技术效果，则设有该车身前端结构的汽车也应具有相应的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例公开的一种车身前端结构的俯视图；
图2为图1所示车身前端结构的侧视图；
图3为图1所示车身前端结构在拆除延伸滑块之后的轴侧图；
图4为图1中所示延伸滑块的结构示意图；
图5为图4所示延伸滑块在另一视角下的结构示意图；
图6为MPDB工况下，第一阶段的碰撞变形示意图；
图7为MPDB工况下，第二阶段的碰撞变形示意图；
图8为MPDB工况下，第三阶段的碰撞变形示意图；
图9为未采用本发明前端结构时，其CAE计算的壁障表面云图；
图10为采用本发明前端结构之后，其CAE计算的壁障表面云图。
图中：
1.前防撞梁 2.前吸能盒 3.前纵梁 4.上纵梁 5.导轨 51.横向部分 52.斜向部分 53.纵向部分 6.延伸滑块 61.前端面 62.斜面 63.外侧面 64.凸起部位 65.横向凹槽7.三角斜撑结构 8.延伸背板 81.折弯部位 82.外翻边 83.连接孔 9.导轨卡槽 10.壁障
具体实施方式
本发明提出一种提升车辆在正面对碰工况下相容性的车身前端结构，此设计可以在不影响造型与进风量的情况下尽可能增加车体前端与MPDB壁障的接触面积，对提高车辆在MPDB工况下的相容性罚分具有明显作用。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在本文中，“上、下、左、右”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
请参考图1、图2、图3，图1为本发明实施例公开的一种车身前端结构的俯视图；图2为图1所示车身前端结构的侧视图；图3为图1所示车身前端结构在拆除延伸滑块之后的轴侧图。
如图所示，在一种具体实施方式中个，本发明所提供的车身前端结构，主要由前防撞梁1、前吸能盒2、第一纵梁和第二纵梁等部件组成，其中，前防撞梁1为横向梁，沿Y方向延伸，第一纵梁为前纵梁3，沿X方向延伸，第二纵梁为上纵梁4，上纵梁4位于前纵梁3的外侧并从前纵梁3的前端向后上方延伸，正常情况下，车身前端结构应具有一个前防撞梁1、两个前吸能盒2、两个前纵梁3和两个上纵梁4，前吸能盒2、前纵梁3和上纵梁4为左右对称结构，因此，图中仅示出了左边的局部结构，右边的结构与左边相对称。
前吸能盒2位于前防撞梁1两端与前纵梁3的前端之间，上纵梁4的前端设有导轨5，导轨5的前端设有延伸滑块6，此延伸滑块6能够在碰撞力作用下沿导轨5向外侧滑动，延伸滑块6在X方向上位于前防撞梁1的后侧，在Y方向上与前防撞梁1需要留有间隙，但间隙不大于20mm，同时，延伸滑块6的Z向尺寸不得超过前吸能盒2，以免影响低速碰撞工况下前吸能盒2的正常压溃。
上纵梁4前端具有弯曲部位，其前端通过三角斜撑结构7连接到前纵梁3的前端，导轨5位于上纵梁4弯曲部位的外侧，导轨5具有向外侧和后侧转向的引导轨迹，以使得延伸滑块6在向外侧滑动的同时还能够向后进行转动。
具体地，导轨5沿滑动方向依次包括横向部分51、斜向部分52和纵向部分53，三部分依次相联形成向外滑动和向后转动的引导轨迹，延伸滑块6焊接在一块延伸背板8上，延伸背板8通过螺钉连接在前吸能盒2与前纵梁3之间，延伸背板8后有一道冲压形成的导轨卡槽9，导轨卡槽9与导轨5过盈配合，在初始位置，导轨卡槽9偏向于内侧的部分与导轨5的前端部分相配合，导轨卡槽9偏向于外侧的部分处于悬空状态，不与导轨5相配合。这样，可以限制延伸滑块6只能沿导轨5滑动和转动，并且未发生碰撞时，两者相对固定；发生碰撞时，碰撞力使得延伸滑块6可沿导轨5向外侧滑动和转动，并在转动过程中，使悬空的导轨卡槽9逐渐与导轨5相配合。
图中所示的导轨5带有一支架，并通过支架焊接或通过螺钉连接在上纵梁4的前端，与上纵梁4为分体组装式结构。当然，导轨5也可以与上纵梁4的前端为一体式结构，在生产过程中一次性加工成型。
请一并参考图4、图5，图4为图1中所示延伸滑块的结构示意图；图5为图4所示延伸滑块在另一视角下的结构示意图。
如图所示，延伸滑块6为内部中空的箱型结构，由冲压成型的板材拼焊而成，其具有前端面61和外侧面63，且前端面61与外侧面63之间设有过渡的斜面62，顶部和底部设有凸起部位64，前端面61形成有至少一道横向凹槽65，其延伸背板8大体呈矩形形状，中部具有一道纵向的Z字形折弯部位81，使其左半部分和右半部分处于大体平行的两个平面，其中右半部分的周边部位形成有外翻边82，以提高其结构强度，且右半部分开设有若干连接孔83，以通过螺栓或螺钉进行连接。
在具体实施时，首先加工延伸滑块6的延伸背板8，并冲压导轨卡槽9，然后加工导轨5，将冲压导轨卡槽9与之匹配，调整型面，保证过盈配合后拆开；再将延伸滑块6焊接在延伸背板8上，并通过螺钉连接到前吸能盒2与前纵梁3之间；同时，将导轨5焊接或通过螺钉连接到上纵梁4的前端，将延伸滑块6安装到导轨5上。
请参考图6、图7、图8，图6为MPDB工况下，第一阶段的碰撞变形示意图；图7为MPDB工况下，第二阶段的碰撞变形示意图；图8为MPDB工况下，第三阶段的碰撞变形示意图。
如图所示，上述车身前端结构的工作原理如下：
第一阶段：在MPDB碰撞初期，前防撞梁1接触壁障10，前吸能盒2开始压溃。此时车身前端结构与壁障10接触的面积仅为前防撞梁1所覆盖的面积。
第二阶段：前吸能盒2持续压溃，直到前防撞梁1与延伸滑块6前端位置持平。此时延伸滑块6开始接触壁障10，车辆前端结构与壁障10接触的面积为前防撞梁1与延伸滑块6前端的共同覆盖面积。
第三阶段：延伸滑块6接触壁障10后在冲击力的作用下沿导轨开始向外滑动并旋转，与壁障10的接触面积逐渐增加。其碰撞效果与采用加宽加长的防撞梁一致，车辆前端结构与壁障10的接触面积明显提升，得到更好的碰撞兼容性评分。同时，由于延伸滑块6向外滑动，其本身与前吸能盒2的间隙会进一步增加，因此不会影响前吸能盒2的正常压溃。
请参考图9、图10，图9为未采用本发明前端结构时，其CAE计算的壁障表面云图；图10为采用本发明前端结构之后，其CAE计算的壁障表面云图。
如图示，某车型在未采用本发明前端结构时，其CAE计算的MPDB正面碰撞工况罚分为4.2分(满分16分)，采用本发明前端结构后，其CAE计算的MPDB正面碰撞工况罚分为2.0分(满分16分)，得分提升13.75％。且从壁障表面云图来看，其接触区域更加均匀，避免局部刺穿壁障造成额外的击穿罚分。
该结构具有以下有益效果：
1)无需延伸前防撞梁1，通过安装延伸滑块6即可在碰撞过程中达到相同的碰撞效果。
2)延伸滑块6在碰撞过程中沿导轨5向外侧滑动，可进一步有效增加车辆前端结构与MPDB壁障的接触面积；
3)延伸滑块6为活装件，可根据不同车型的前防撞梁1尺寸进行差异化设计，制造成本低，通用性高。
4)延伸滑块6与前防撞梁1错开，且相对距离可根据造型需要进行调整。相比于直接延伸前防撞梁1，该方案对造型限制更小。
5)延伸滑块6在其他工况下(例如25％小偏置碰撞)也可以发挥变形吸能的作用。
上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，导轨5沿滑动方向可以呈弧形，或者，延伸滑块6的延伸背板8与上纵梁4相连接，又或者，将延伸滑块6设计成其他适宜的形状，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
除了上述车身前端结构，本发明还提供一种汽车，该汽车可以是由发动机提供动力的汽车，也可以是由电机提供动力的汽车，或者是混合动力汽车，其动力部件包括发动机和/或电机，还包括底盘、车身和电气设备等其他构件，其中，车身设有上文所描述的车身前端结构，关于汽车的其他结构，请参考现有技术，本文不再赘述。
以上对本发明所提供的车身前端结构和汽车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.车身前端结构，包括前防撞梁、前吸能部件、第一纵梁和第二纵梁，所述前吸能部件设于所述前防撞梁的两端与所述第一纵梁的前端之间，其特征在于，所述第二纵梁前端设有导轨，所述导轨的前端设有能够在碰撞力作用下沿所述导轨向外侧滑动的延伸滑块，所述延伸滑块在Y方向上与所述前防撞梁留有间隙，所述延伸滑块在X方向上位于所述前防撞梁的后侧。
2.根据权利要求1所述的车身前端结构，其特征在于，所述第一纵梁为前纵梁，所述第二纵梁为上纵梁，所述上纵梁位于所述前纵梁的外侧并从所述前纵梁的前端向后上方延伸。
3.根据权利要求2所述的车身前端结构，其特征在于，所述上纵梁前端具有弯曲部位，所述导轨位于所述弯曲部位的外侧，所述导轨具有向外侧和后侧转向的引导轨迹，所述延伸滑块在向外侧滑动的同时能够进行转动。
4.根据权利要求3所述的车身前端结构，其特征在于，所述导轨沿滑动方向依次包括横向部分、斜向部分和纵向部分，或者，所述导轨沿滑动方向呈弧形。
5.根据权利要求2所述的车身前端结构，其特征在于，所述延伸滑块通过连接部与所述前吸能部件、前纵梁或上纵梁相连接。
6.根据权利要求5所述的车身前端结构，其特征在于，所述延伸滑块的连接部包括与之相连接的延伸背板，所述延伸背板通过连接件连接在所述吸能部件与前纵梁之间。
7.根据权利要求6所述的车身前端结构，其特征在于，所述延伸背板的后部设有导轨卡槽，并通过所述导轨卡槽与所述导轨过盈配合。
8.根据权利要求7所述的车身前端结构，其特征在于，在初始位置，所述导轨卡槽偏向于内侧的部分与所述导轨的前端部分相配合，所述导轨卡槽偏向于外侧的部分处于悬空状态。
9.根据权利要求2所述的车身前端结构，其特征在于，所述上纵梁的前端通过三角斜撑结构连接于所述前纵梁的前端。
10.根据权利要求1所述的车身前端结构，其特征在于，所述延伸滑块为内部中空的箱型结构，其具有前端面和外侧面，且所述前端面与外侧面之间设有过渡的斜面。
11.根据权利要求10所述的车身前端结构，其特征在于，所述延伸滑块的前端面具有至少一道横向凹槽。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的车身前端结构，其特征在于，所述前防撞梁与所述延伸滑块在Y方向上的间隙小于等于20mm；和/或，所述延伸滑块的Z向尺寸小于等于所述吸能部件的Z向尺寸。
13.汽车，包括动力部件、底盘、车身和电气设备，其特征在于，所述车身设有上述权利要求1至12中任一项所述的车身前端结构。
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