CN206358221U - 一种变厚度汽车前纵梁后端加强结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变厚度汽车前纵梁后端加强结构，包括前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板，通过焊接连接在一起；前纵梁后端本体为帽形结构，前纵梁本体后端加强板为U形结构；前纵梁后端本体为金属薄壁结构，依次包括本体前段、本体前过渡段、本体中段、本体后过渡段以及本体后段；本体前、后段、中段的厚度为等厚度，本体前、后段的厚度较本体中段的厚度小；本体前、后过渡段的厚度为连续变厚度；前纵梁后端本体加强件为金属薄壁结构，依次包括加强件前段、加强件前过渡段、加强件中段、加强件后过渡段以及加强件后段；加强件前段、后段、中段的厚度为等厚度，加强件前、后段的厚度较加强件中段的厚度小；加强件前、后过渡段的厚度为连续变厚度。

Description

一种变厚度汽车前纵梁后端加强结构

技术领域

本实用新型属于汽车零部件，特别涉及一种变厚度汽车前纵梁后端加强结构。

背景技术

汽车发生正面碰撞或偏置碰撞时，前纵梁总成对其碰撞安全性的有着十分重要的影响。汽车碰撞安全性除了通过发动机舱前端的吸能盒、前纵梁前端等结构吸收能量以外，还需要通过前围板下的前纵梁后端延伸结构来抵抗变形，减少前围板侵入量。因此，前纵梁后端加强结构的研究对汽车碰撞安全性十分重要。

一般来说，前纵梁后端结构可以有效将前纵梁前端传递过来的碰撞力，有效地传递到前围板及后围总成上，在传递碰撞力的同时，要求前纵梁后端本身不能产生大的变形，以避免前围板产生大的侵入量。因此，前纵梁后端本身需要有很好的抗弯曲性能。

随着汽车行业的发展，汽车行业对于汽车安全性和轻量化的要求已经成为当前重点，而汽车前纵梁后端结构是汽车车身的重要组成部分，在保证汽车碰撞安全性的前提下，实现汽车前纵梁后端结构的轻量化是一大挑战。

目前汽车前纵梁后端结构均采用不变厚度的板料进行加工成前后不同截面的前纵梁后端结构，通过前纵梁后端本体及其内部的加强板形成多个腔体，加强前纵梁后部的结构刚度，从而达到降低碰撞过程中撞击力的目的，有效减少前围板的侵入。而这种形式的结构在力学上并没有达到材料利用的最优，无法实现材料的合理利用，而通过本方案中的前纵梁结构，通过采用变厚度分布结构，达到结构最佳轻量化效果。

中国专利公告号202320502U公开的一种汽车前纵梁的后部结构，采用多个前纵梁本体、本体加强板、上盖板、上盖板加强板等结构，通过这些结构组成多个腔体结构，增强了前纵梁后部和副车架后安装点的刚度，减少前挡板的侵入量，保护乘客安全。

中国专利公告号为203402259U公开的一种前纵梁后部加强结构及汽车，则是通过在左右前纵梁的根部之间设置一个第一横梁，使得第一横梁位于碰撞力传递区域，可以有效抗击和分散碰撞力，减小前围板侵入量。

中国专利公告号为203739992U公开的一种汽车的前纵梁后部结构采用“L”型的外板本体和内板本体，并通过焊接在一起形成“U”型结构的前纵梁后部结构本体，同时在后部结构本体中设置有“U”型内加强板。通过合理设计其几何结构，优化焊点结构，有效消除汽车前纵梁后部结构弯曲部位的应力集中现象。

以上已公开的前纵梁后端结构中均是采用多个等厚度结构焊接在一起，加强件数量较多，加工工艺复杂，附加的加工成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种变厚度汽车前纵梁后端结构，通过对前纵梁后端的弯曲部位应力集中位置进行局部厚度增加，提升前纵梁后端的抗弯曲变形特性，减少正面或偏置碰撞中前围板侵入量。通过借助柔性轧制技术制成的板材制作前纵梁后端本体及其加强板，这样前纵梁后端结构可以在车身纵向上不同位置具备不同的厚度分布，可以很好地满足汽车碰撞的要求，同时减少加强件数量，并实现轻量化设计。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种变厚度汽车前纵梁后端结构，其包括前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板，通过焊接连接在一起；其中，前纵梁后端本体为帽形结构，前纵梁本体后端加强板为U形结构；前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板采用从前到后厚度依次变化的连续变厚度钢板；前纵梁后端本体为金属薄壁结构，依次包括本体前段、本体前过渡段、本体中段、本体后过渡段以及本体后段；本体前、后段、中段的厚度为等厚度，且本体前、后段的厚度较本体中段的厚度小；本体前、后过渡段的厚度为连续变厚度；前纵梁后端本体加强件为金属薄壁结构，依次包括加强件前段、加强件前过渡段、加强件中段、加强件后过渡段以及加强件后段；加强件前段、后段、中段的厚度为等厚度，且加强件前、后段的厚度较加强件中段的厚度小；加强件前、后过渡段的厚度为连续变厚度。

优选的，所述前纵梁后端本体前段和本体后段的厚度在0.8～2.0mm范围之内；本体中段的厚度在1.5～3.0m范围之内。

优选的，所述前纵梁后端本体加强件前段和后段的厚度为1.0～2.5mm，加强件中段的厚度为1.5～3.5mm。

优选的，所述前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强件的前、后过渡段厚度变化梯度处于1:50～1:200之间，即厚度每变化1mm，前、后过渡段长度分别为50mm～200mm。

优选的，所述前纵梁后端本体的前端截面为U形，截面高度为20-30mm，截面最大宽度为40-60mm；前纵梁后端本体的中端截面为帽形，截面高度大于40mm，截面最大宽度为40-60mm；前纵梁后端本体的后端为帽形，截面高度为20-30mm，截面最大宽度为50-70mm；前纵梁后端本体的中端到前后端之间的高度均匀过渡。

优选的，所述前纵梁后端本体加强板的截面形状为U形，截面高度为15-25mm，截面宽度和前纵梁后端本体相匹配。

优选的，所述纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板通过点焊连接。

汽车正面碰撞过程中，前纵梁后端的弯曲应力主要集中在前纵梁后端的中部，为了满足其在碰撞过程中对前围板侵入量的要求，同时从轻量化的角度考虑，在应力不集中的区域可以考虑降低材料厚度，实现重量降低，因此前纵梁后端结构的刚度应该满足前段软、中段硬、后端软的特性，因此可以将前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板在碰撞方向上设计成前部薄，中部厚，后部薄的结构。

本实用新型前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板采用从前到后厚度依次变化的连续变厚度钢板。

前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板可设计成三个等厚度段和两个连续厚度过渡段的结构形式，即在三个等厚度段之间设计有两个厚度过渡段。

由此，前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板在不同区域就因为厚度的不同能实现前纵梁后端结构从前到后的方向上的抗弯曲强度从弱到强再到弱的变化。

本实用新型汽车前纵梁结构用于汽车纵梁后端，能减小前围板的变形，减少前围板的侵入梁，增加纵梁后端结构抵抗变形的能力，减少汽车正面碰撞对乘员腿部的伤害。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的前纵梁后端结构的薄壁厚度从前后部到中部逐渐增厚，符合前纵梁后端对于碰撞安全性的设计要求，在碰撞过程中弯曲应力集中位置的厚度增加可以有效降低变形量，减少前围板的侵入量，提升安全性能的同时实现轻量化设计。同时采用本实用新型的前纵梁结构，采用了变厚度结构设计，实现了对材料的最大利用，可以减少结构加强件数量，减少模具及焊接成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的中部剖面示意图。

图3为本实用新型实施例前纵梁后端本体的结构示意图。

图4为本实用新型实施例前纵梁后端本体加强板的结构示意图。

图5为本实用新型实施例局部厚度示意图。

具体实施方式

参见图1～图5，本实用新型的一种变厚度汽车前纵梁后端结构，其包括前纵梁后端本体1和前纵梁后端本体加强板2，通过焊接连接在一起；其中，

前纵梁后端本体1为帽形结构，前纵梁本体后端加强板2为U形结构；

前纵梁后端本体1和前纵梁后端本体加强板2采用从前到后厚度依次变化的连续变厚度钢板；

前纵梁后端本体1和前纵梁后端本体加强板2设计成三个等厚度段和两个连续厚度过渡段的结构形式，即在三个等厚度段之间设计有两个厚度过渡段；

前纵梁后端本体1为金属薄壁结构，依次包括本体前段11、本体前过渡段12、本体中段13、本体后过渡段14以及本体后段15；本体前、后段、中段的厚度为等厚度，且本体前、后段的厚度较本体中段的厚度小；本体前、后过渡段的厚度为连续变厚度；

前纵梁后端本体加强件2为金属薄壁结构，依次包括加强件前段21、加强件前过渡段22、加强件中段23、加强件后过渡段24以及加强件后段25；加强件前段、后段、中段的厚度为等厚度，且加强件前、后段的厚度较加强件中段的厚度小；加强件前、后过渡段的厚度为连续变厚度。

优选的，所述前纵梁后端本体1前段和本体后段的厚度在0.8～2.0mm范围之内；本体中段的厚度在1.5～3.0m范围之内。

优选的，所述前纵梁后端本体加强件2前段和后段的厚度为1.0～2.5mm，加强件中段的厚度为1.5～3.5mm。

优选的，所述前纵梁后端本体1和前纵梁后端本体加强件2的前、后过渡段厚度变化梯度处于1:50～1:200之间，即厚度每变化1mm，前、后过渡段长度分别为50mm～200mm。

优选的，所述前纵梁后端本体1的前段截面为U形，截面高度为20-30mm，截面最大宽度为40-60mm；前纵梁后端本体的中段截面为帽形，截面高度大于40mm，截面最大宽度为40-60mm；前纵梁后端本体的后段为帽形，截面高度为20-30mm，截面最大宽度为50-70mm；前纵梁后段本体的中段到前、后段之间的高度均匀过渡。

优选的，所述前纵梁后端本体加强板2的截面形状为U形，截面高度为15-25mm，截面宽度和前纵梁后端本体1相匹配。

图1所示本实用新型汽车前纵梁后端结构的一个实例，由汽车前纵梁后端本体1和前纵梁后端本体加强板2组成，纵梁后端本体1和前纵梁后端本体加强板2通过点焊连接。

图2所示为本实用新型实例汽车前纵梁后端结构的中部剖面示意图。图中可见，由前纵梁后端本体1和前纵梁后端本体加强板2组成，可以有效提升前纵梁后端结构的抗弯曲特性。

为实现本设计的变厚度结构，本实用新型通过柔性轧制工艺方法来是实现，即采用一个等厚度的卷料，通过柔性轧制生产获得沿着轧制方向有不同板厚的连续变厚度卷料，通过落料得到具有设计的不同厚度区域的金属板料，之后通过热冲压或冷冲压等工艺，分别获得具有不同厚度区域的金属件。板料的纵向剖切面的局部厚度示意图如图5所示。

本实用新型汽车前纵梁后端本体在车身Y方向设计有不同的厚度，该方案通过在前纵梁后端弯曲部位的应力集中位置进行局部增厚，达到减少结构加强件的目的，可以很好克服以上方案中的不足，在保证汽车碰撞安全性的同时，实现轻量化和节省综合成本，满足汽车技术发展的需求。

汽车安全与轻量化成为汽车发展的重要趋势。变厚度汽车前纵梁后端结构是在前纵梁后端的不同部位设计有不同厚度，并采用经过柔性轧制的连续变厚度板料制作而成。这种变厚度结构不仅能很好地满足前纵梁后端对于抵抗碰撞弯曲的要求，也能最大程度上减少材料使用，能在保证安全性的前提下，实现轻量化设计。

本实用新型采用变厚板结合汽车设计要求来实现变厚度零件设计及制作的方法，还可以继续用于其他汽车关键结构件的设计中，如汽车地板横梁、门槛梁、B柱等。

Claims (10)

1.一种变厚度汽车前纵梁后端结构，其特征在于，包括前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板，通过焊接连接在一起；其中，

前纵梁后端本体为帽形结构，前纵梁本体后端加强板为U形结构；

前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板采用从前到后厚度依次变化的连续变厚度钢板；

前纵梁后端本体为金属薄壁结构，依次包括本体前段、本体前过渡段、本体中段、本体后过渡段以及本体后段；本体前、后段、中段的厚度为等厚度，且本体前、后段的厚度较本体中段的厚度小；本体前、后过渡段的厚度为连续变厚度；

前纵梁后端本体加强件为金属薄壁结构，依次包括加强件前段、加强件前过渡段、加强件中段、加强件后过渡段以及加强件后段；加强件前段、后段、中段的厚度为等厚度，且加强件前、后段的厚度较加强件中段的厚度小；加强件前、后过渡段的厚度为连续变厚度。

2.如权利要求1所述的变厚度汽车前纵梁后端结构，其特征在于，所述前纵梁后端本体前段和本体后段的厚度在0.8～2.0mm范围之内；本体中段的厚度在1.5～3.0m范围之内。

3.如权利要求1所述的变厚度汽车前纵梁后端结构，其特征在于，所述前纵梁后端本体加强件前段和后段的厚度为1.0～2.5mm，加强件中段的厚度为1.5～3.5mm。

4.如权利要求1或2或3所述的变厚度汽车前纵梁后端结构，其特征在于，所述前纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强件的前、后过渡段厚度变化梯度处于1:50～1:200之间，即厚度每变化1mm，前、后过渡段长度分别为50mm～200mm。

5.如权利要求1或2所述的变厚度汽车前纵梁后端结构，其特征在于，所述前纵梁后端本体的前端截面为U形，截面高度为20-30mm，截面最大宽度为40-60mm；前纵梁后端本体的中端截面为帽形，截面高度大于40mm，截面最大宽度为40-60mm；前纵梁后端本体的后端为帽形，截面高度为20-30mm，截面最大宽度为50-70mm；前纵梁后端本体的中端到前后端之间的高度均匀过渡。

6.如权利要求1或3所述的变厚度汽车前纵梁后端结构，其特征在于，所述前纵梁后端本体加强板的截面形状为U形，截面高度为15-25mm，截面宽度和前纵梁后端本体相匹配。

7.如权利要求1或2或3所述的变厚度汽车前纵梁后端结构，其特征在于，所述纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板通过点焊连接。

8.如权利要求4所述的变厚度汽车前纵梁后端结构，其特征在于，所述纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板通过点焊连接。

9.如权利要求5所述的变厚度汽车前纵梁后端结构，其特征在于，所述纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板通过点焊连接。

10.如权利要求6所述的变厚度汽车前纵梁后端结构，其特征在于，所述纵梁后端本体和前纵梁后端本体加强板通过点焊连接。