[发明专利]汽车前纵梁结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种能有效增加碰撞吸能量而且不增大汽车碰撞加速度的汽车前纵梁结构。

背景技术

前纵梁是汽车前碰撞的主要吸能部件之一，它的设计对于汽车前碰撞安全性影响很大。对于汽车来说，由于考虑底盘、前置发动机的布置，前纵梁一般设计为S形形状。为了增加前纵梁的碰撞吸能能力，通常要合理匹配前纵梁各段的强度，控制纵梁的压溃顺序和纵梁的变形模式，主要通过对纵梁结构尺寸、加强板、加强筋、诱导槽的设计和材料的选择来实现。

汽车前碰撞（正面碰撞刚性墙或偏置碰撞蜂窝铝）时，一般碰撞加速度波形呈现双梯形形状，第一个梯形的加速度比第二个梯形的加速度值要小。在第一个梯形阶段，主要是左右两个前纵梁结构碰撞受力，而在第二个梯形阶段，承受碰撞力的汽车部件较多，包括前纵梁、轮胎-门槛、发动机-中通道、上边梁-A柱、副车架等。由于第一个阶段，碰撞受力吸能的部件少，只有前纵梁，因而碰撞加速度比第二阶段小，使碰撞加速度呈现前低后高的双梯形形状。汽车前碰撞安全性设计时，希望能把第一个梯形加速度值增大，第二个梯形加速度值减小，从而使整个碰撞加速度曲线更加接近理想的矩形波形。但是，增加第一个梯形的加速度值，需要增加整段前纵梁的强度，这又会使第二个梯形的加速度值增大，从而增大了整个加速度曲线的峰值，不利于乘员保护。

汽车前纵梁公知了多种实施形式。如专利200820238454.2公开了一种分段拼焊式的汽车前纵梁，包括分别冲压成型的纵梁前段、纵梁中段、纵梁后段，所述纵梁前段、纵梁中段和纵梁后段通过拼焊的形式连成一个整体，并且纵梁前段、纵梁中段到纵梁后段的材料厚度逐渐增厚。在满足车身安全的前提下，可降低制造难度、节约成本。在吸能区采用较薄的板材，有利于车身轻量化。

201020234587.X公开了一种阶梯式前纵梁，所述的前纵梁整体呈阶梯状有渐变式截面，前端截面尺寸较小，后端截面尺寸较大，从前端到后端截面的中间部分为光滑过渡区域。采用阶梯式结构，使前纵梁结构的刚度匹配难度大幅降低，提高前纵梁变形稳定性和碰撞能量吸收能力和汽车正面碰撞性能。

200910191263.4公开了一种汽车车身前纵梁结构，在前纵梁上段的槽内的前、中、后部分别焊接有前部加强板、中部加强板和后部加强板，前部加强板前侧和后侧的前纵梁为缓冲吸能区，中部加强板和后部加强板分别与前纵梁合围成型腔，中后部加强板之间留有间隙。前纵梁在整体上得到了强化，能够有效地吸收、衰减车辆碰撞时的冲击能量，而后部承力区的传力性能大大增强，并且在变形时能够吸收更多的冲击能量。

这些发明或实用新型提出的汽车前纵梁结构，各段之间的强度虽然经过了匹配，能够控制前纵梁的压溃顺序和前纵梁的变形模式，较好的吸收碰撞能量。但是这些前纵梁结构，是一种强度不随时间变化的结构，造成前纵梁后段的强度必然大于前段的强度。而纵梁的结构在汽车前碰撞时又设计为前段先变形，后段再变形这种由前往后变形的顺序，这种结构使得汽车前碰撞时，碰撞前期（发动机发生碰撞的时刻之前）的加速度小，碰撞后期（发动机发生碰撞的时刻之后）的加速度大，因而需要设计一种自适应前纵梁结构，进一步降低汽车碰撞加速度，提高汽车碰撞安全性。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种汽车前纵梁结构，这种前纵梁结构可以在碰撞前期保持整体较高的强度，而在碰撞后期适当的削弱前纵梁结构强度，起到提高碰撞前期加速度并减小碰撞后期加速度的作用，改善汽车前碰撞加速度波形的形状，可有效地提高汽车的结构碰撞安全性。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

汽车前纵梁结构，包括前纵梁以及与前纵梁相连的可破坏性填充材料。其中，所述前纵梁纵向布置在汽车发动机舱内，前端连接汽车的前保险杠横梁和吸能盒，后端延伸到汽车驾驶室下方的地板下，主要包括四段结构：第一段为纵梁最前段，为碰撞时纵梁最先发生变形的区域；第二段为不变形区域；第三段为强度可变区域，碰撞时可变形；第四段为不变形区域，纵梁各段通过激光拼焊接或通过相互材料的重叠搭接和点焊的方式连接成为一个整体。

前纵梁各段均采用薄壁金属、合金或复合材料制成，为闭合空腔薄壁材料结构，但各段采用不同的方式进行弱化、加强等处理。且各段可以使用不同厚度、不同强度的板材冲压成形，再焊接而成闭合空腔结构，中间选择性填充可破坏性填充材料，因而前纵梁各段强度各不相同，因而可以实现上述不同的效果。

在本发明中，可破坏性填充材料其填充方案为：

前纵梁第一段，通常为空心管状结构，也可在其中填充吸能材料；