CN115352530A - 一种汽车前端梁系传力结构及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车前端梁系传力结构，利用车辆前端Z向空间形成前碰撞横梁和前副车架横梁双层吸能结构吸收碰撞初期能量，利用车辆Z向空间、Y向空间形成倒“L”型的三条传力结构，以舱边梁前端板为初始位置，Y向由纵梁前端连接件和边梁连接件形成的腔体结构将碰撞力通过路径Ⅰ和Ⅱ向车后传递，Z向由前副车架安装板和前副车架纵梁形成传力路径，将路径Ⅱ的分力向路径Ⅲ传递，有效分解路径Ⅱ承载力，通过前碰撞横梁、前副车架横梁、发动机舱边梁前段、发动机舱边梁后段、翼子板安装板及翼子板安装板前段等加强横梁及连接件形成的Y向、Z向双重吸能、传力的倒“L”型结构。有效避免碰撞力直接传递到乘员舱，导致乘员受伤，有效保护乘员安全。

Description

一种汽车前端梁系传力结构及汽车

技术领域

本发明涉及汽车车身，具体涉及一种汽车前端梁系传力结构及汽车。

背景技术

近年来，人们对车辆碰撞安全意识不断提高，碰撞法规、C-NCAP评价指标不断加严，伴随着2021版C-NCAP评价体系升级优化，乘用车碰撞安全要求更加严格， 车身正面碰撞由50%重叠移动渐进变形壁障碰撞试验代替了40%重叠可变形壁障碰撞试验及评价方法,碰撞中能量增大。同时由于人们对车辆美观性需求的提升，车辆前悬长度进一步压缩，导致X方向的吸能空间变小，为了同时满足用户对碰撞性能、外观的需求，需要进一步设计优化车身前端梁系能量吸收及转化方式，使其在X方向吸能空间较小的情况下，降低前壁板区域能量冲击，保护乘员舱人员安全。

以往车型，前悬长度为920mm且碰撞模式为固定壁障，可以通过发动机舱边梁单一的梁系结构吸收、分解碰撞能量。主要方式为碰撞前期由前碰撞横梁吸能盒折叠式压溃吸能，后期通过梁系分支将力由发动机舱左边梁前段沿着发动机舱左边梁后段外衬板和发动机左托架后安装板分别向发动机舱边梁后段及门槛边梁向车后传递分解。由于2021版C-NCAP碰撞工况将由固定壁障更改为速度50KM/h的移动壁障导致碰撞时能量增大，同时为了满足用户对外观的需求，前悬长度由920mm减短到880mm，导致车辆X方向的吸能空间变小，沿用目前这种梁系承力、传力结构无法满足乘员舱加速度和侵入量要求，不能保护乘员安全性。为同时满足2021版C-NCAP碰撞要求、客户对外观的需求，也有车型采用增大发动机舱纵梁前端结构腔体、梁系内部增加结构嵌件、增加吸能泡沫、使用变料厚激光拼焊板等方式吸收更多的能量，以保护乘员。但此类优化方式不仅会增加工艺难度，而且重量成本增加较多。因此，需要另辟蹊径。

CN 113771955A 公开了“一种汽车前端碰撞传力结构”，包括前端框架、冷却***散热器、主纵梁、前轮胎胎面、主吸能盒固定支座、副吸能盒、副防撞横梁、主吸能盒、主防撞横梁、横梁连接板、副车架连接支架和主纵梁前端固定支座；主吸能盒、主防撞横梁、副吸能盒、副防撞横梁与横梁连接板可连成全覆盖一级碰撞吸能防护笼式结构；前端框架、冷却***散热器、主纵梁、前轮胎胎面、主吸能盒固定支座、副车架连接支架与主纵梁前端固定支座可连成全覆盖二级碰撞吸能防护笼式结构。其上中下多路径传力设计，实现MPDB工况评价区域传力结构有效覆盖，壁障碰撞接触载荷合理分布，从而降低MPDB工况壁障兼容性罚分，大幅提升汽车碰撞兼容性防护能力。

CN 111907448A 公开了“一种车辆传力路径前端结构及车辆”，传力路径前端结构包括：车身横梁，设在车架前端；至少一个车身吸能件，设在车身横梁上，且朝向车架布置，以在车辆碰撞时，通过车身吸能件吸收至少一部分能量；LLP横梁，与车身横梁间隔开布置，LLP横梁设在副车架前端；至少一个LLP吸能件，设在LLP横梁上，且朝向副车架布置，LLP横梁与LLP吸能件形成LLP传力通道，以在车辆碰撞时，通过LLP吸能件进一步吸收碰撞能量。该车辆传力路径前端结构，优化了碰撞载荷分配，使车辆碰撞时可以通过这两个传力通道同时接触壁障，平衡壁障考核区域上下两部分的受力压强差，减少单传力路径造成的击穿风险，提升车辆碰撞安全性能。

上述两份专利文献公开的技术方案都不失为所属技术领域的一种有益的尝试。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车前端梁系传力结构，其能够有效吸收、分解碰撞中的能量，避免碰撞力直接传递到乘员舱，保护乘员安全，达到2021版C-NCAP碰撞试验的要求；本发明还提供一种具有汽车前端梁系传力结构的汽车。

本发明所述的一种汽车前端梁系传力结构，包括连接在汽车前端模块下面的发动机舱左边梁总成和右边梁总成、连接在发动机舱左边梁总成和右边梁总成前端的前碰撞横梁总成、连接在汽车前端模块左右两侧的左翼子板总成和右翼子板总成、连接在发动机舱左边梁总成和右边梁总成下方的前副车架总成，其特征是：所述前碰撞横梁总成，包括前碰撞横梁（1）、两个连接在前碰撞横梁左右端部后面的前碰撞吸能盒、分别与两个前碰撞吸能盒连接的前碰撞横梁左安装板和前碰撞横梁右安装板；所述发动机舱左边梁总成，包括左边梁前段、左边梁后段、左边梁前部外板、左边梁前端板；所述左边梁前段与左边梁前部外板焊接形成“口”字型腔体结构，该“口”字型腔体结构的前端与前碰撞横梁左安装板焊接连接构成第Ⅰ传力路径。

进一步，还包括连接在左翼子板总成和右翼子板总成后端的左门槛边梁和右门槛边梁，连接在左门槛边梁和右门槛边梁之间的前地板中段，连接在左门槛边梁上的左A立柱下加强件和左侧围外板上部加强件。

进一步，所述左翼子板总成，包括左翼子板安装板、左翼子板安装内板前段、左翼子板安装外板前段和左翼子板安装板外板；所述左翼子板安装内板前段和左翼子板安装外板前段焊接后形成前端腔体结构，该前端腔体结构与左翼子板安装板、左翼子板安装板外板焊接构成构成第Ⅱ传力路径。

进一步，所述前副车架总成，包括前副车架、前副车架纵梁、前副车架横梁和前副车架安装板，所述前副车架和前副车架纵梁连接构成第Ⅲ传力路径；所述前副车架纵梁的前端与前副车架横梁连接，所述前副车架的后端通过螺栓与前副车架安装板连接。

进一步，所述发动机舱左边梁总成还包括左边梁前端连接件、左边梁连接件、左边梁后段外衬板和左托架后安装板；所述左边梁前端连接件和左边梁连接件与左边梁前部外板和左翼子板安装内板前段焊接形成的腔体结构。

进一步，所述左翼子板安装内板前段和左翼子板安装外板前段焊接后形成前端腔体结构，形成从碰撞横梁前端面到A柱的贯通式腔体结构，能够有效将前端碰撞力通过腔体连接件形成的传递路径将左边梁前端板上的力传递到左A立柱下加强件、左侧围外板上部加强件。

进一步，所述左边梁前端板的前边与左边梁前段连接、后边与前副车架安装板连接，能够将碰撞力传递到左A立柱加强件和左侧围外板上部加强件。

进一步，所述左翼子板安装内板前段和左翼子板安装外板前段形成前端腔体结构与所述左边梁前端连接件和左边梁连接件形成的腔体结构相连，所述左边梁前端连接件和左边梁连接件形成的腔体结构与所述左边梁前段和左边梁前部外板形成的腔体结构相连，所述前副车架安装板和前副车架纵梁连接与所述左边梁前段和左边梁前部外板形成的腔体结构相连，构成倒“L”形的腔体传力结构。

进一步，所述前副车架总成还包括设在前副车架横梁端部后面的前副车架吸能盒，所述前副车架吸能盒与所述前碰撞横梁总成的前碰撞吸能盒的前端在X方向一致。

本发明所述的一种汽车，具有上述的汽车前端梁系传力结构。

本发明的有益效果：由于利用了车辆前端Z向空间，通过前碰撞横梁左安装板、左边梁前端板、左边梁前端连接件、左机舱边梁连接件、前副车架安装板、左翼子板安装内板前段、左翼子板安装板外板前段、左翼子板安装板、左翼子板安装板外板、左边梁前段、左边梁前部外板、前副车架、左边梁后段、左边梁后段外衬板、左托架后安装板、前地板中段、左门槛边梁、左立柱下加强件、左侧围外板上部加强件、前副车架横梁、前副车架纵梁、前副车架形成Y向、Z向的双重吸能结构和三条传力路径，在碰撞过程中能够有效吸收、合理分解碰撞中能量，有效保证乘员安全。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图之一；

图3是图1的俯视图之二；

图4是本发明的传力路径结构断面图；

图5是本发明的传力路径结构示意图；

图6是图5的俯视图。

图中（标记指代的技术特征）：

1—前碰撞横梁，10—前碰撞吸能盒，11—前碰撞横梁左安装板；

2—左边梁前段，21—左边梁后段，22—左边梁前端板，23—左边梁前部外板；24—左边梁前端连接件，25—左边梁连接件，26—左边梁后段外衬板，27—左托架后安装板；

3—左翼子板安装板，31—左翼子板安装内板前段，32—左翼子板安装外板前段，33—左翼子板安装板外板；

4—前副车架，41—前副车架安装板，42—前副车架纵梁，43—前副车架横梁；

5—左门槛边梁，

6—前地板中段，

7—左A立柱下加强件，

8—左侧围外板上部加强件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作详细阐述。

参见图1至图6所示的一种汽车前端梁系传力结构，包括连接在汽车前端模块下面的发动机舱左边梁总成和右边梁总成、连接在发动机舱左边梁总成和右边梁总成前端的前碰撞横梁总成、连接在汽车前端模块左右两侧的左翼子板总成和右翼子板总成、连接在发动机舱左边梁总成和右边梁总成下方的前副车架总成，其特征是：前碰撞横梁总成包括前碰撞横梁1、两个连接在前碰撞横梁左右端部后面的前碰撞吸能盒10、分别与两个前碰撞吸能盒连接的前碰撞横梁左安装板11和前碰撞横梁右安装板；发动机舱左边梁总成包括左边梁前段2、左边梁后段21、左边梁前部外板22、左边梁前端板23；左边梁前段2与左边梁前部外板22焊接形成“口”字型腔体结构，该“口”字型腔体结构的前端与前碰撞横梁左安装板11焊接连接构成第Ⅰ传力路径。第Ⅰ传力路径，是碰撞过程中主要承力、传力结构。

汽车前端梁系传力结构还包括连接在左翼子板总成和右翼子板总成后端的左门槛边梁5和右门槛边梁，连接在左门槛边梁5和右门槛边梁之间的前地板中段6，连接在左门槛边梁5上的左A立柱下加强件7和左侧围外板上部加强件8。

左翼子板总成包括左翼子板安装板3、左翼子板安装内板前段31、左翼子板安装外板前段32和左翼子板安装板外板33；所述左翼子板安装内板前段31和左翼子板安装外板前段32焊接后形成前端腔体结构，该前端腔体结构与左翼子板安装板3、左翼子板安装板外板33焊接构成构成第Ⅱ传力路径。

由左翼子板安装板和左翼子板安装外板构成的第Ⅱ传力路径将碰撞能量从X方向传递至前地板中段、左门槛边梁等地板横梁区域和A立柱下加强件、侧围外板上部加强件等A柱区域；由发动机舱边梁前段、前副车架安装板和发动机舱边梁前端板形成的腔体结构及前副车架纵梁从Z方向将能量传递到前地板中段、门槛边梁等地板横梁区域；从而有效分解了发动机舱边梁前段和发动机舱边梁后端承载的碰撞能量，进而减小了乘员舱的加速度和侵入量，有效保护成员安全。

前副车架总成包括前副车架4、前副车架纵梁41、前副车架横梁42和前副车架安装板43，前副车架4和前副车架纵梁41连接构成第Ⅲ传力路径；前副车架纵梁41的前端与前副车架横梁42连接，前副车架4的后端通过螺栓与前副车架安装板43连接。当发生碰撞时，能够有效的将前副车架横梁承载的碰撞力和第Ⅰ传力路径分解的碰撞力传递到前地板中段和左门槛边梁，从而有效避免乘员的伤害。

发动机舱左边梁总成还包括左边梁前端连接件24、左边梁连接件25、左边梁后段外衬板26和左托架后安装板27；左边梁前端连接件24和左边梁连接件25与左边梁前部外板22和左翼子板安装内板前段31焊接形成的腔体结构。车辆在碰撞过程中，由前碰撞横梁将碰撞能量通过第Ⅰ传力路径前端左侧通过左边梁前端连接件和左边梁连接件形成的腔体结构，从Y向传递到第Ⅱ传力路径上，将碰撞能量传递到A立柱下加强件上；碰撞力还通过左边梁前端板和前副车架安装板形成的腔体结构，从Z向（下方）传递到第Ⅲ传力路径上，由第Ⅲ传力路径将碰撞力传递到车底下方的纵梁上，从而减少第Ⅰ传力路径承载的碰撞力，有效减小乘员舱侵入量，从而保证乘员舱的安全。

左翼子板安装内板前段31和左翼子板安装外板前段32焊接后形成前端腔体结构，形成从碰撞横梁前端面到A柱的贯通式腔体结构，能够有效将前端碰撞力通过腔体连接件形成的传递路径将左边梁前端板上的力传递到左A立柱下加强件7、左侧围外板上部加强件8。

左边梁前端板23的前边与左边梁前段2连接、后边与前副车架安装板43连接，能够将碰撞力传递到左A立柱加强件7和左侧围外板上部加强件8。

左翼子板安装内板前段31和左翼子板安装外板前段32形成前端腔体结构与所述左边梁前端连接件24和左边梁连接件25形成的腔体结构相连，左边梁前端连接件24和左边梁连接件25形成的腔体结构与所述左边梁前段2和左边梁前部外板22形成的腔体结构相连，前副车架安装板43和前副车架纵梁41连接与左边梁前段2和左边梁前部外板22形成的腔体结构相连，构成倒“L”形的腔体传力结构。以左边梁前端板23为初始位置，Y方向由左边梁前端连接件24和左边梁连接件25形成的腔体结构将碰撞力通过第Ⅰ传力路径和第Ⅱ传力路径传递至前地板中段6、左门槛边梁5和左A立柱加强件7，Z方向由前副车架安装板43和前副车架纵梁41形成传力路径，将碰撞力从第Ⅰ传力路径分解，通过第Ⅲ路传力径传递到前地板中段6、左门槛边梁5，有效分解第Ⅰ传力路径的承载力，从而减小前壁板的侵入量，提高了乘员的安全性。

前副车架总成还包括设在前副车架横梁42端部后面的前副车架吸能盒（图中未画出标注），前副车架吸能盒与前碰撞横梁总成的前碰撞吸能盒10的前端在X方向一致。以便同时吸收碰撞中前期的能量。

本发明所述的一种汽车，具有所述的汽车前端梁系传力结构。

所述第Ⅱ传力路径为第Ⅰ传力路径的分支，位于第Ⅰ传力路径的之上，所述第Ⅲ路传力径位于第Ⅰ传力路径的之下。

本汽车前端梁系传力结构右侧与左侧对称，以上仅以左侧为例进行描述，右侧的传力结构与左侧的传力结构完全相同。

Claims (10)

1.一种汽车前端梁系传力结构，包括连接在汽车前端模块下面的发动机舱左边梁总成和右边梁总成、连接在发动机舱左边梁总成和右边梁总成前端的前碰撞横梁总成、连接在汽车前端模块左右两侧的左翼子板总成和右翼子板总成、连接在发动机舱左边梁总成和右边梁总成下方的前副车架总成，其特征是：所述前碰撞横梁总成，包括前碰撞横梁（1）、两个连接在前碰撞横梁左右端部后面的前碰撞吸能盒（10）、分别与两个前碰撞吸能盒连接的前碰撞横梁左安装板（11）和前碰撞横梁右安装板；所述发动机舱左边梁总成，包括左边梁前段（2）、左边梁后段（21）、左边梁前部外板（22）、左边梁前端板（23）；所述左边梁前段（2）与左边梁前部外板（22）焊接形成“口”字型腔体结构，该“口”字型腔体结构的前端与前碰撞横梁左安装板（11）焊接连接构成第Ⅰ传力路径。

2.根据权利要求1所述的汽车前端梁系传力结构，其特征是：还包括连接在左翼子板总成和右翼子板总成后端的左门槛边梁（5）和右门槛边梁，连接在左门槛边梁（5）和右门槛边梁之间的前地板中段（6），连接在左门槛边梁（5）上的左A立柱下加强件（7）和左侧围外板上部加强件（8）。

3.根据权利要求1或2所述的汽车前端梁系传力结构，其特征是：所述左翼子板总成，包括左翼子板安装板（3）、左翼子板安装内板前段（31）、左翼子板安装外板前段（32）和左翼子板安装板外板（33）；所述左翼子板安装内板前段（31）和左翼子板安装外板前段（32）焊接后形成前端腔体结构，该前端腔体结构与左翼子板安装板（3）、左翼子板安装板外板(33)焊接构成构成第Ⅱ传力路径。

4.根据权利要求3所述的汽车前端梁系传力结构，其特征是：所述前副车架总成，包括前副车架（4）、前副车架纵梁（41）、前副车架横梁（42）和前副车架安装板（43），所述前副车架（4）和前副车架纵梁（41）连接构成第Ⅲ传力路径；所述前副车架纵梁（41）的前端与前副车架横梁（42）连接，所述前副车架（4）的后端通过螺栓与前副车架安装板（43）连接。

5.根据权利要求3所述的汽车前端梁系传力结构，其特征是：所述发动机舱左边梁总成还包括左边梁前端连接件（24）、左边梁连接件（25）、左边梁后段外衬板（26）和左托架后安装板（27）；所述左边梁前端连接件（24）和左边梁连接件（25）与左边梁前部外板（22）和左翼子板安装内板前段（31）焊接形成的腔体结构。

6.根据权利要求3所述的汽车前端梁系传力结构，其特征是：所述左翼子板安装内板前段（31）和左翼子板安装外板前段（32）焊接后形成前端腔体结构，形成从碰撞横梁前端面到A柱的贯通式腔体结构，能够有效将前端碰撞力通过腔体连接件形成的传递路径将左边梁前端板上的力传递到左A立柱下加强件（7）、左侧围外板上部加强件（8）。

7.根据权利要求1所述的汽车前端梁系传力结构，其特征是：所述左边梁前端板（23）的前边与左边梁前段（2）连接、后边与前副车架安装板（43）连接，能够将碰撞力传递到左A立柱加强件（7）和左侧围外板上部加强件（8）。

8.根据权利要求4所述的汽车前端梁系传力结构，其特征是：所述左翼子板安装内板前段（31）和左翼子板安装外板前段（32）形成前端腔体结构与所述左边梁前端连接件（24）和左边梁连接件（25）形成的腔体结构相连，所述左边梁前端连接件（24）和左边梁连接件（25）形成的腔体结构与所述左边梁前段（2）和左边梁前部外板（22）形成的腔体结构相连，所述前副车架安装板（43）和前副车架纵梁（41）连接与所述左边梁前段（2）和左边梁前部外板（22）形成的腔体结构相连，构成倒“L”形的腔体传力结构。

9.根据权利要求4所述的汽车前端梁系传力结构，其特征是：所述前副车架总成还包括设在前副车架横梁（42）端部后面的前副车架吸能盒，所述前副车架吸能盒与所述前碰撞横梁总成的前碰撞吸能盒（10）的前端在X方向一致。

10.一种汽车，其特征是：具有权利要求4所述的汽车前端梁系传力结构。

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