一种变厚度汽车前纵梁结构的制作方法
【专利摘要】一种变厚度汽车前纵梁结构，其特征在于，包括沿前纵梁前后依次设置的第一等厚段、第一过渡段、第二等厚段；所述的第一等厚段的断面厚度小于第二等厚段的断面厚度；所述的第一过渡段为断面厚度连续过渡的变厚段；第一等厚段、第一过渡段、第二等厚段为一体式结构，其为一不同部位断面厚度连续过渡的钢板制作而成。本实用新型通过不同厚度的设计达到前纵梁结构对性能的要求，减少了局部的加强板数量及焊接工作量，使减轻车身重量，在满足车身安全的前提下，具有工艺性能好，制造成本低，轻量化效果好的优点。
【专利说明】一种变厚度汽车前纵梁结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种汽车部件，特别涉及一种变厚度汽车前纵梁结构。
【背景技术】
[0002]汽车前纵梁位于汽车车身前部两侧，是构建机舱和承力的主要部件，也是传递吸收碰撞冲击力的关键零件。前纵梁在汽车发生正面碰撞时吸收的能量大约占总吸收能量的50%，在正面偏置40%碰撞中是最主要的吸能构件。前纵梁在汽车碰撞时，其前部首先溃缩变形，大大吸收碰撞能，减少对其后部传递的能量；其后部强度大、抗弯性大，不易发生变形，从而保障前纵梁后部对应乘驾人员所需的安全空间。因此汽车前纵梁担负着吸收碰撞能量、抵御乘员空间变小、保护乘员的作用，合理设计汽车前纵梁、合理选择前纵梁材料模式显得非常重要。
[0003]汽车前纵梁公布了多种实施形式。常规的前纵梁采用等厚度的钢板经冲压焊接制成。由于等厚均一材料制作而成的前纵梁强度不能很好满足纵梁既吸收碰撞能量又能很好抵御乘员空间变形的矛盾要求，近年来人们做了许多改进。
[0004]一是通过结构设计优化的方式。如中国专利201020255047.X公布了一种加强式前纵梁，主要设计不同截面形状的前段、中段和后段，通过改变本体中段的截面底部的形状，导致截面面积增大，显著提高了前纵梁中段的抗弯性，保证了在车身前部受到撞击时合理的将撞击能量进行分散和传递，保障乘员的安全。这不仅对设计有很高的要求，在机舱空间有限情况下，往往限制了设计的实现，且复杂截面形式加大了成形制造的难度
[0005]二是增加局部加强件的方式。如中国专利200910191263.4公开了一种汽车车身前纵梁结构，在前纵梁上段槽内的前、中、后部分别焊接有前部加强板、中部加强板和后部加强板，从而使前纵梁在整体上得到强化，能够有效吸收衰减车辆碰撞时的冲击能量，增强后部承力区的传力性。由于零件数和焊接工作量增加，使得零件制造成本增加，不利于汽车轻量化的实现。
[0006]随着激光拼焊板技术的出现，将几块不同厚度、或者不同强度的钢板焊接成为一块整体板，再经过冲压成形制作前纵梁的零件成为第三种选择。如中国专利200820238454.2公开了一种分段拼焊式的汽车前纵梁，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，在吸能区采用较薄的板材，以满足车身安全的前提下，实现车身轻量化。尽管传承了前软后硬的设计思想，但由于激光拼焊板焊缝性能突变及板坯厚度或强度的阶梯跳跃突变特性，容易导致在某个部位出现强度由软变硬的跳跃，造成在碰撞时直接溃缩，来不及将能量分散而直接作用到车身，存在对车身的损坏程度大，对乘驾人员的安全产生威胁的可能性，需要进一步的优化和改进。
[0007]发明目的
[0008]本实用新型的目的在于设计一种变厚度汽车前纵梁结构，通过不同厚度的设计达到前纵梁结构对性能的要求，减少了局部的加强板数量及焊接工作量，使减轻车身重量，在满足车身安全的前提下，具有工艺性能好，制造成本低，轻量化效果好的优点。
[0009]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是:
[0010]本实用新型是利用连续变厚度钢板制作的汽车前纵梁结构，纵梁不同部位厚度设计不同，并采用一块在不同区域厚度不同的变厚度钢板制作，从而达到前纵梁对载荷、刚度以及碰撞性能的要求，能更好实现前纵梁的功能。
[0011]具体地，一种变厚度汽车前纵梁结构，其特征在于，包括沿前纵梁前后依次设置的第一等厚段、第一过渡段、第二等厚段；所述的第一等厚段的断面厚度小于第二等厚段的断面厚度；所述的第一过渡段为断面厚度连续过渡的变厚段；第一等厚段、第一过渡段、第二等厚段为一体式结构，其为一不同部位断面厚度连续过渡的钢板制作而成。
[0012]进一步，所述的第二等厚段后还设第二过渡段及第三等厚段；第三等厚段的断面厚度大于第二等厚段的断面厚度，第二过渡段的断面厚度为渐变；所述的第二过渡段及第三等厚段与第一等厚段、第一过渡段、第二等厚段为一体式结构，其为一不同部位断面厚度连续过渡的钢板制作而成。
[0013]本实用新型的变厚度汽车前纵梁结构，按照前纵梁前软后硬的功能要求，把前纵梁分成不少于两段的结构形式，包括厚度不同的纵梁前段和纵梁后段即第一、第二等厚段，不同厚度的纵梁前段与纵梁后段之间是材料厚度过渡段，过渡段可以是连续过渡段，也可以是包含部分均一厚度的过渡段。纵梁前段、纵梁后段以及两者之间的过渡段是一个整体而非焊接体，这个整体的不同部位厚度不同，厚度不同部位之间是材料的厚度连续过渡段。从纵梁前段到纵梁后段的材料厚度是逐渐增厚的。采用不同部位不同厚度、不同厚度部位间连续厚度过渡的同一块变厚度钢板制作而成该前纵梁。
[0014]前纵梁不同部位厚度不同，其前部厚度薄，后部厚度厚，符合前纵梁前软后硬的结构特点，实现碰撞时前部吸收碰撞能，后部强度大不易发生变形，能保障乘驾人员所需的安全空间。在满足车身安全的前提下，这种前纵梁还可实现整件单个模具冲压制作，降低模具数量和成本，减少局部加强零件数，减少了焊接工作量，实现车身轻量化的同时节约成本。
[0015]本实用新型的有益效果:
[0016]其一，用户通过对该技术的应用，在保证和满足了对前纵梁承载和碰撞性能的要求时，减少了焊接加强件等，实现了轻量化效果，市场应用具有可观的前景。
[0017]其二，就汽车零部件成形和轻量化技术发展趋势来看，变厚板零件将会取代激光拼焊板在类似前纵梁这种形状和应用特性的零件中的应用，不仅提升了零件性能，而且减少了剪切焊接的工作流程，降低了成本，将成为技术发展的新方向。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例1的立体图。
[0019]图2为本实用新型实施例1前纵梁纵向剖切面的示意图。
[0020]图3为本实用新型实施例2的纵向剖切面的示意图。
【具体实施方式】
[0021]参见图1、图2，本实用新型的一种变厚度汽车前纵梁结构，包括沿前纵梁前后依次设置的第一等厚段1、第一过渡段3、第二等厚段2 ;所述的第一等厚段I的断面厚度小于第二等厚段2的断面厚度；所述的第一过渡段3为断面厚度连续过渡的变厚段；第一等厚段1、第一过渡段3、第二等厚段2为一体式结构，其为一不同部位断面厚度连续过渡的钢板制作而成。
[0022]参见图3，本实用新型所述的第二等厚段2后还设第二过渡段4及第三等厚段5 ；第三等厚段5的断面厚度大于第二等厚段2的断面厚度，第二过渡段4的断面厚度为渐变；所述的第二过渡段4及第三等厚段5与第一等厚段1、第一过渡段3、第二等厚段2为一体式结构，其为一不同部位断面厚度连续过渡的钢板制作而成。
[0023]两个等厚段之间的过渡段可以是长度较长的变厚段，也可以是较短的变厚段。这种过渡段的长度取决于轧钢机轧辊直径、轧辊压下调整速度以及板料轧制速度等影响因素，较短的过渡段其减薄斜率一般不大于1:100。
[0024]Hl为基本厚度，通过轧钢机的柔性轧制，可实现最小的H2的厚度段。
[0025]通常最小的H2厚度段可以设计在前纵梁零件前段，个别情况下，根据碰撞性能要求和碰撞后前纵梁的变形要求，也可以布置在零件的其他区域。最大的Hl厚度段设计在前纵梁的后段。
[0026]这种变厚度前纵梁零件，适用于钢材、铝材等适宜制作汽车前纵梁零件的材料。
[0027]汽车轻量化成为汽车发展的主要方向，汽车前纵梁是汽车车身重的一个重要零件。变厚度汽车前纵梁，是采用不同部位不同厚度、不过厚度部位间连续厚度过渡的同一块变厚度钢板制作而成的。在满足车身安全的前提下，这种前纵梁还可实现整件单个模具冲压制作，降低模具成本，减少局部加强零件数，减少焊接工作量，实现车身轻量化的同时节约成本。
[0028]本实用新型这种采用不同部位不同厚度、不同厚度部位间连续厚度过渡的同一块变厚度钢板制作汽车前纵梁类零件的方法，也可以在汽车其他结构件，如车顶横梁、B柱等车身结构件上应用，更可以应用到其他机械结构中。
【权利要求】
1.一种变厚度汽车前纵梁结构，其特征在于，包括沿前纵梁前后依次设置的第一等厚段、第一过渡段、第二等厚段；所述的第一等厚段的断面厚度小于第二等厚段的断面厚度；所述的第一过渡段为断面厚度连续过渡的变厚段；第一等厚段、第一过渡段、第二等厚段为一体式结构，其为一不同部位断面厚度连续过渡的钢板制作而成。
2.如权利要求1所述的变厚度汽车前纵梁结构，其特征在于，所述的第二等厚段后还设第二过渡段及第三等厚段；第三等厚段的断面厚度大于第二等厚段的断面厚度，第二过渡段的断面厚度为渐变；所述的第二过渡段及第三等厚段与第一等厚段、第一过渡段、第二等厚段为一体式结构，其为一不同部位断面厚度连续过渡的钢板制作而成。
【文档编号】B62D21/04GK203727470SQ201320849799
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】高永生, 杨兵, 张文, 吕超, 涂艳丰 申请人:宝山钢铁股份有限公司