CN115649098B - 一种提升小偏置碰撞性能的车身***及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提升小偏置碰撞性能的车身***及车辆，包括前防撞梁总成、前纵梁总成、前指梁总成和转接构件，前防撞梁总成包括前防撞横梁、固定于前防撞横梁左右部后侧的第一吸能盒以及连接于第一吸能盒外侧的第二吸能盒，前防撞横梁左、右端部朝外延伸形成延长部，该延长部位于第二吸能盒前方；前纵梁总成前端与第一吸能盒后端连接，前纵梁总成后部内侧通过托架与前地板纵梁连接，前纵梁总成后部内侧通过衬板与门槛边梁连接；前指梁总成前端与第二吸能盒连接，前指梁总成前端内侧通过转接构件与前纵梁总成外侧固定连接为一体，前指梁总成后端与A柱总成连接，A柱总成下端与门槛边梁连接。其能够减小乘员舱变形，满足正面小偏置碰撞性能需求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车车身领域，具体涉及一种提升小偏置碰撞性能的车身***及车辆。
背景技术
汽车的车身既是整车重要的功能载体，同时也是保护乘员和行人的安全堡垒。随着全球各种安全标准的不断升级，以及保险业推出的各种基于保险业自身利益考虑的安全评测标准的实施，给传统汽车车身的安全评价带来不利影响。在汽车的安全碰撞测试中，尤其以正面25%小偏置碰撞对车身的安全性能挑战最严峻，通俗来讲，就是将整车的撞击载荷能量加载在25%的车身结构上，受撞击的区域承载着相当于正常工况4倍的能量，对车身结构性能是巨大的挑战。
目前，各汽车厂为了应对越来越严苛的偏置碰撞要求，主要采用在原有车身设计方案的基础上进行“打补丁”局部加强的方式，后期增加一些加强或者缓冲支架改善局部受力形式，进行应试式的碰撞试验应对，缺乏***性的安全设计，并不能从基本上提升偏置碰撞的安全性能，进而对整车的安全非常不利。
因此，本发明提出了一种汽车正面小偏置碰撞安全车身***，***性的提升整车的安全碰撞性能，并良好的适配目前汽车厂的主流制造实施方式，有效解决碰撞安全的难题，并大幅度减低实现成本和提升技术水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种提升小偏置碰撞性能的车身***及车辆，其能够减小乘员舱变形，满足正面小偏置碰撞性能需求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种提升小偏置碰撞性能的车身***，包括前防撞梁总成、前纵梁总成、前指梁总成和转接构件，所述前防撞梁总成包括前防撞横梁、固定于前防撞横梁左右部后侧的第一吸能盒以及连接于第一吸能盒外侧的第二吸能盒，所述前防撞横梁左、右端部朝外延伸形成延长部，该延长部位于第二吸能盒前方；所述前纵梁总成前端与第一吸能盒后端连接，所述前纵梁总成后部内侧通过托架与前地板纵梁连接，前纵梁总成后部内侧通过衬板与门槛边梁连接；所述前指梁总成前端与第二吸能盒连接，前指梁总成前端内侧通过转接构件与前纵梁总成外侧固定连接为一体，所述前指梁总成后端与A柱总成连接，所述A柱总成下端与门槛边梁连接。
进一步，所述前防撞横梁采用铝合金挤压型材、钢板冲压焊接、超高强度钢辊压或热成型钢制得；所述第一吸能盒采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~600MPa的钢板冲压制得；所述第二吸能盒采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~600MPa的双相钢制得。
进一步，所述前纵梁总成包括前纵梁前段和与前纵梁后段，所述前纵梁前段采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~1000MPa的钢板冲压制得，表面包覆有纯锌或锌铁防腐镀层；所述前纵梁后段采用厚度为2.0~3.0mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得，表面包覆有Al-Si保护镀层；
进一步，所述A柱总成包括A柱本体、连接于A柱本体上的加强件和与A柱本体上端搭接的A柱上边梁，所述A柱本体采用厚度为1.4~2.4mm、抗拉强度为800~1200MPa的高强度钢板冲压制得，或者采用厚度为1.4~2.4mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得，表面保护有Al-Si保护镀层；所述加强件采用厚度为1.2~2.0mm、抗拉强度为600~1000MPa的高强度钢板冲压制得，或者采用尼龙骨架与高强度填充胶体制得；所述A柱上边梁采用厚度为1.2~2.4mm、抗拉强度为1200MPa的超高强度钢板冲压制得，或者采用厚度为1.2~2.4mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得。
进一步，所述A柱上边梁前部向下弯折形成竖直段，该竖直段下端与A柱本体上端搭接固定。
进一步，所述前防撞横梁为朝前方凸起的弧形，该弧形半径为1000~3000mm。
进一步，所述转接构件后部外侧面为斜面，该斜面与前纵梁总成轴线之间的夹角为15°~85°。
进一步，所述门槛边梁采用厚度为1.2~2.0mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得，或者采用厚度为1.2~2.0mm、抗拉强度为1200MPa的双相钢辊压或辊压与冲压混合工艺制得；所述托架和衬板采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~600MPa的钢材制得。
进一步，所述前指梁总成采用厚度为1.6~3.0mm、抗拉强度为600~1000MPa的钢材制得，表面包覆有纯锌或锌铁防腐镀层；所述转接构件采用厚度为1.6~2.5mm、抗拉强度为400~800MPa的钢材制得。
一种车辆，包括本发明所述的提升小偏置碰撞性能的车身***。
本发明的有益效果：
1、本发明所述前防撞横梁左、右端部朝外延伸形成延长部，该延长部位于第二吸能盒前方，进而在小偏置碰撞时前防撞横梁会先与碰撞壁障接触，碰撞能量经第一吸能盒吸收后向前纵梁总成传递引导，并通过托架和衬板向前纵梁总成后部左、右两侧的前地板纵梁和门槛边梁分解，此路径主要承担第一吸能盒的残余能量，不对整车主体骨架造成影响。碰撞壁障经过与第一吸能盒撞击和吸收后，继续朝车身方向推进，主要的剩余碰撞能量与第二吸能盒接触，吸收部分能量。碰撞壁障经第二吸能盒后，继续与前指梁总成和转接构件碰撞，前指梁总成将撞击能量传递到A柱总成，转接构件将部分能量传递于前纵梁总成，有效降低了碰撞壁障的小偏置碰撞能量，避免了乘员舱变形，满足了正面小偏置碰撞性能需求。
2、本发明限定了各个部件的具体使用材料，在保证经济效益的前提下，降低成本投入，有效保证了车身***的小偏置碰撞性能。
3、本发明所述提升小偏置碰撞性能的车身***能够实现平台化应用并在各不同平台移植复制或仿制，适应各种不同复杂程度的汽车安全***，并可随着平台的升级不断迭代。
附图说明
图1是本发明所述提升小偏置碰撞性能的车身***的结构示意图；
图2是本发明所述提升小偏置碰撞性能的车身***的侧视图；
图3是本发明所述前防撞横梁的结构示意图；
图4是本发明所述转接构件的结构示意图；
图5是本发明所述转接构件的侧视图；
图6是本发明所述A柱总成的结构示意图。
图中，1—前防撞横梁，2—第一吸能盒，3—第二吸能盒，4—前纵梁前段，5—前纵梁后段，6—前指梁总成，7—转接构件，71—上构件，72—下构件，8—托架，9—前地板纵梁，10—衬板，11—门槛边梁，12—A柱总成，121—A柱本体，122—加强件，123—A柱上边梁，13—碰撞壁障，14—搭接线，15—现有搭接线。
具体实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
参见图1和图2，所示的提升小偏置碰撞性能的车身***，包括前防撞梁总成、前纵梁总成、前指梁总成6和转接构件7，所述前防撞梁总成包括前防撞横梁1、固定于前防撞横梁1左右部后侧的第一吸能盒2以及连接于第一吸能盒2外侧的第二吸能盒3，所述前防撞横梁1左、右端部朝外延伸形成延长部，该延长部位于第二吸能盒3前方。所述前纵梁总成前端与第一吸能盒2后端连接，所述前纵梁总成后部内侧通过托架8与前地板纵梁9连接，前纵梁总成后部内侧通过衬板10与门槛边梁11连接。所述前指梁总成6前端与第二吸能盒3连接，前指梁总成6前端内侧通过转接构件7与前纵梁总成外侧固定连接为一体，所述前指梁总成6后端与A柱总成12连接，所述A柱总成12下端与门槛边梁11连接。
参见图3，所述前防撞横梁1为朝前方凸起的弧形，该弧形半径为1000~3000mm，通过调整弧形半径参数，实现延长部对撞击力的不同程度的引导功能。所述前防撞横梁1采用铝合金挤压型材、钢板冲压焊接、超高强度钢辊压或热成型钢制得。在本实施例中，前防撞横梁1采用成本和性能综合均衡的超高强度钢辊压方式，采用厚度为2.4mm、抗拉强度为1200MPa的双相钢，既保证了较高的强度，降低了重量和成本，同时具有优良的延展率，避免了马氏体钢或者热成型钢较低的延伸率带来的脆断风险，通过辊压后焊接的制造工艺，得到前防撞横梁1。
所述第一吸能盒2采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~600MPa的钢板冲压制得；所述第二吸能盒3采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~600MPa的双相钢制得，尺寸根据碰撞吸能CAE仿真分析确定。在本实施例中，第一吸能盒2采用厚度为2.5mm、抗拉强度为600MPa的高强度双相钢制得，具有一定强度和较强的溃缩变形性能，最大限度吸收碰撞能量。所述第一吸能盒2通过焊接工艺与前防撞横梁1左部或右部后侧固定连接。第二吸能盒3采用厚度为2.0mm、抗拉强度为600MPa的双相钢制得，外形尺寸宽×高×长=110mm×110mm×50mm，第二吸能盒3通过点焊工艺与第一吸能盒2固定连接。
所述前纵梁总成包括前纵梁前段4和与前纵梁后段5，所述前纵梁前段4采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~1000MPa的钢板冲压制得，表面包覆有纯锌或锌铁防腐镀层；所述前纵梁后段5采用厚度为2.0~3.0mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得，表面包覆有Al-Si保护镀层。本实施例中，前纵梁前段4采用厚度为2.5mm、抗拉强度为800MPa、50/50g热镀锌高强钢板冲压制得，前纵梁前段4通过八颗高强度螺栓与第一吸能盒2后端固定连接。前纵梁后段5采用厚度为2.2mm、抗拉强度为1500MPa的Al-Si保护镀层热成型钢制得。
参见图6，所述A柱总成12包括A柱本体121、连接于A柱本体121上的加强件122和与A柱本体121上端搭接的A柱上边梁123，所述A柱本体121采用厚度为1.4~2.4mm、抗拉强度为800~1200MPa的高强度钢板冲压制得，或者采用厚度为1.4~2.4mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得，表面保护有Al-Si保护镀层。所述加强件122采用厚度为1.2~2.0mm、抗拉强度为600~1000MPa的高强度钢板冲压制得，或者采用尼龙骨架与高强度填充胶体制得。所述A柱上边梁123采用厚度为1.2~2.4mm、抗拉强度为1200MPa的超高强度钢板冲压制得，或者采用厚度为1.2~2.4mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得。本实施例中，A柱上边梁123采用厚度为2.0mm、抗拉强度为1500MPa的热成型钢制得，并以Al-Si镀层进行防腐保护。所述前指梁总成6与A柱总成12通过点焊工艺连接组合为一体。
所述门槛边梁11采用厚度为1.2~2.0mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得，或者采用厚度为1.2~2.0mm、抗拉强度为1200MPa的双相钢辊压或辊压与冲压混合工艺制得；所述托架和衬板采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~600MPa的钢材制得。所述门槛边梁11通过点焊工艺与A柱总成12下端连接组合形成一体。
所述前指梁总成6采用厚度为1.6~3.0mm、抗拉强度为600~1000MPa的钢材制得，表面包覆有纯锌或锌铁防腐镀层；所述转接构件采用厚度为1.6~2.5mm、抗拉强度为400~800MPa的钢材制得。本实施例中，所述前指梁总成6采用厚度为2.0mm、抗拉强度为600MPa、50/50g热镀锌高强钢板冲压成型得到内、外两个片件，成型后的内、外两个片件通过点焊组焊为一体，形成近似方形的空腔。
所述A柱上边梁123前部向下弯折形成竖直段，该竖直段下端与A柱本体121上端搭接固定，即将搭接线14设置于A柱本体121上，有效利用A柱本体121本身的截面尺寸优势，增大了搭接面积和焊点数量，改善了此区域的受力结构和变形形式，避免了传统搭接形式将现有搭接线15设置于细小的A柱上边梁123，现有搭接方式的搭接区会成为正面碰撞的最薄弱点，往往会造成正面碰撞试验的失败，不利于乘员舱安全性。
所述转接构件7为两片式钢板冲压焊接组合而成，包括上构件71和下构件72，转接构件7采用厚度为1.6~2.5mm、抗拉强度为400~800MPa的高强结构钢、低合金高强钢或双相钢。本实施例中，上构件71和下构件72均采用厚度为2.0mm、抗拉强度为600MPa的高强结构钢制得。转接构件7通过点焊工艺与前纵梁总成和前指梁总成6连接组合为一体
所述转接构件7后部外侧面为斜面，该斜面与前纵梁总成轴线之间的夹角α为15°~85°，形成稳固的三角形结构形式，并且能够通过调整夹角α，实现不同的传力水平和吸能效果。本实施例中，夹角α设置为40°。
小偏置碰撞时，碰撞壁障13位于整车25%偏置位置。碰撞壁障13以试验模拟或者实车工况向车身方向推进，首先与前防撞横梁1设计的向车辆侧面延伸的延长部接触，并将碰撞受力向第一吸能盒2传递，第一吸能盒2根据平台车型的重量以及速度等条件，以极低的成本设置不同的长度和截面大小，实现对不同撞击工况的适配。通过优化前纵梁前段4与试验碰撞壁障13的重叠比率，设置前纵梁总成需要传递的碰撞能量，本发明中二者的重叠比率设置为完全重叠，或者完全不重叠，再或者按比率重叠。部分能量经前纵梁前段4继续向前纵梁后段5传递，并经过传递引导与结构加强模块向两侧分解，即通过托架8和衬板10向前纵梁总成后部左、右两侧的前地板纵梁9和门槛边梁11分解，此受力路径主要承担小偏置碰撞中第一吸能盒2的残余能量，不对整车主体骨架造成影响。
前防撞横梁1设置一定弧度，引导碰撞能量和传力路径避开车身主体结构的前纵梁前段4，碰撞壁障13经过与第一吸能盒2撞击和吸收后，继续向车身方向推进，主要的剩余碰撞能量与第二吸能盒3接触，吸收部分能量，第二吸能盒3根据能量大小设计不同的结构和形式。碰撞壁障13经第二吸能盒3后，继续与前指梁总成6和转接构件7碰撞，前指梁总成6将撞击能量传递到A柱总成12，转接构件7将部分能量传递于前纵梁前段4。本发明中在A柱本体121内部设置加强件122，承接前车轮碰撞后移带来的冲击能，保护乘员舱结构完整与安全。参见图6，前指梁（106）变形吸收后的残余冲击能和前车轮传递的冲击能量经过A柱本体121和加强件122承接，并向A柱上边梁123和门槛边梁11传递，此时能量分解完成，乘员舱安全完整。
一种车辆，包括本发明所述的提升小偏置碰撞性能的车身***。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提升小偏置碰撞性能的车身***，其特征在于：包括前防撞梁总成、前纵梁总成、前指梁总成（6）和转接构件（7），所述前防撞梁总成包括前防撞横梁（1）、固定于前防撞横梁（1）左右部后侧的第一吸能盒（2）以及连接于第一吸能盒（2）外侧的第二吸能盒（3），所述前防撞横梁（1）左、右端部朝外延伸形成延长部，该延长部位于第二吸能盒（3）前方；所述前纵梁总成前端与第一吸能盒（2）后端连接，所述前纵梁总成后部内侧通过托架（8）与前地板纵梁（9）连接，前纵梁总成后部外侧通过衬板（10）与门槛边梁（11）连接；所述前指梁总成（6）前端与第二吸能盒（3）连接，前指梁总成（6）前端内侧通过转接构件（7）与前纵梁总成外侧固定连接为一体，所述前指梁总成（6）后端与A柱总成（12）连接，所述A柱总成（12）下端与门槛边梁（11）连接；
所述第二吸能盒（3）通过点焊工艺与第一吸能盒（2）固定连接，小偏置碰撞时，碰撞壁障（13）先与前防撞横梁（1）左、右端部朝外延伸形成的延长部接触，并将碰撞受力向第一吸能盒（2）传递，碰撞壁障（13）经过与第一吸能盒（2）撞击和吸收后，继续向车身方向推进，主要的剩余碰撞能量与第二吸能盒（3）接触，吸收部分能量。
2.根据权利要求1所述的提升小偏置碰撞性能的车身***，其特征在于：所述前防撞横梁（1）采用铝合金挤压型材、钢板冲压焊接、超高强度钢辊压或热成型钢制得；
所述第一吸能盒（2）采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~600MPa的钢板冲压制得；
所述第二吸能盒（3）采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~600MPa的双相钢制得。
3.根据权利要求1或2所述的提升小偏置碰撞性能的车身***，其特征在于：所述前纵梁总成包括前纵梁前段（4）和与前纵梁后段（5），所述前纵梁前段（4）采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~1000MPa的钢板冲压制得，表面包覆有纯锌或锌铁防腐镀层；所述前纵梁后段（5）采用厚度为2.0~3.0mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得，表面包覆有Al-Si保护镀层。
4.根据权利要求1或2所述的提升小偏置碰撞性能的车身***，其特征在于：所述A柱总成（12）包括A柱本体（121）、连接于A柱本体（121）上的加强件（122）和与A柱本体（121）上端搭接的A柱上边梁（123），所述A柱本体（121）采用厚度为1.4~2.4mm、抗拉强度为800~1200MPa的高强度钢板冲压制得，或者采用厚度为1.4~2.4mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得，表面保护有Al-Si保护镀层；
所述加强件（122）采用厚度为1.2~2.0mm、抗拉强度为600~1000MPa的高强度钢板冲压制得，或者采用尼龙骨架与高强度填充胶体制得；
所述A柱上边梁（123）采用厚度为1.2~2.4mm、抗拉强度为1200MPa的超高强度钢板冲压制得，或者采用厚度为1.2~2.4mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得。
5.根据权利要求4所述的提升小偏置碰撞性能的车身***，其特征在于：所述A柱上边梁前部向下弯折形成竖直段，该竖直段下端与A柱本体上端搭接固定。
6.根据权利要求1或2所述的提升小偏置碰撞性能的车身***，其特征在于：所述前防撞横梁为朝前方凸起的弧形，该弧形半径为1000~3000mm。
7.根据权利要求1或2所述的提升小偏置碰撞性能的车身***，其特征在于：所述转接构件后部外侧面为斜面，该斜面与前纵梁总成轴线之间的夹角为15°~85°。
8.根据权利要求1或2所述的提升小偏置碰撞性能的车身***，其特征在于：所述门槛边梁（11）采用厚度为1.2~2.0mm、抗拉强度为1500~2000MPa的热成型钢制得，或者采用厚度为1.2~2.0mm、抗拉强度为1200MPa的双相钢辊压或辊压与冲压混合工艺制得；
所述托架（8）和衬板（10）采用厚度为1.5~3.0mm、抗拉强度为400~600MPa的钢材制得。
9.根据权利要求1或2所述的提升小偏置碰撞性能的车身***，其特征在于：所述前指梁总成（6）采用厚度为1.6~3.0mm、抗拉强度为600~1000MPa的钢材制得，表面包覆有纯锌或锌铁防腐镀层；所述转接构件采用厚度为1.6~2.5mm、抗拉强度为400~800MPa的钢材制得。
10.一种车辆，其特征在于：包括权利要求1~9任一项所述的提升小偏置碰撞性能的车身***。
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