一种用于车辆的前保险杠装置、车架及汽车的制作方法

本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种用于车辆的前保险杠装置、车架及汽车。

背景技术：

随着车企间的激烈竞争和人们对车辆品质要求的不断提高，各个主机厂都在推出自己的中高端品质车型。在此背景下，吉利汽车也开始了其高端品牌建设，CX11作为吉利的第一款高端SUV，开发目标高，同时考虑了中国、欧洲和美国市场。欧洲和美国市场的法规和NCAP要求非常苛刻，就碰撞性能方向来说，车体结构设计必须合理，车体加速度和车身侵入量要得到有效的控制，尽可能增大车体结构的吸能能力，给约束系统匹配留有足够空间，才能达到满意的碰撞性能要求。这就要求我们CX11的前吸能盒和纵梁等结构具有足够的吸能能力。为此，我们使用了大尺寸的吸能盒，以提高碰撞初期的压溃力水平。

在提倡节能环保的大环境下，轻量化也是大势所趋，因为重量对燃油经济性有很大关系。轻量化是设计中不可不考虑的重要因素。对于大尺寸的吸能盒来说，运用铝材较钢材有较为可观的重量降低；为了降低前保防撞横梁的重量，我们采用了高度方向尺寸较低的铝制设计方案。铝板的焊接强度较钢板有很大劣势，容易撕裂失效。大尺寸的吸能盒与小尺寸的前保防撞横梁的连接问题是一个极为挑战的问题。

现阶段吸能盒的主流设计材料主要有钢材和铝材两种，截面形状多为方形和多边形；吸能盒与横梁的传统连接关系主要是吸能盒前端面与横梁后端面在同一接触面内焊接(如图3所示)。钢材吸能盒焊接牢固，工艺简单，但是吸能少，重量大；铝制吸能盒吸能多，易于设计，轻量化好，但是焊接工艺难度大，容易焊接失效，且容易发生断裂。

本实用新型将大尺寸铝制吸能盒前端设计一个U型开口槽，U型槽尺寸与前防撞横梁的截面尺寸一致，将所述前防撞横梁卡在吸能盒U槽并进行焊接。本实用新型的U型结构对前保横梁起到很好地固定作用，碰撞中它们脱开的风险大大降低。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种用于车辆的前保险杠装置、车架及汽车；具体地，

第一方面提供了一种用于车辆的前保险杠装置，所述前保险杠装置包括前防撞横梁和吸能盒；

所述吸能盒包括上部盒体、中间盒体和下部盒体；所述上部盒体、中间盒体和下部盒体在远离所述前防撞横梁的端部位于同一竖直平面上；所述中间盒体在靠近所述前防撞横梁的端部开设有U形槽，所述中间盒体的盒体长度小于所述上部盒体和所述下部盒体的盒体长度；

所述吸能盒卡在所述前防撞横梁上；使所述上部盒体中组成所述U形槽的结构，固定在所述前防撞横梁的上侧；使所述下部盒体中组成所述U形槽的结构，固定在所述前防撞横梁的下侧；使所述中间盒体中组成所述U形槽的结构，与所述前防撞横梁的内侧面固定接触；所述吸能盒为中空结构，所述中空结构内设置有多个加强筋，所述加强筋包括水平加强筋和竖直加强筋。

进一步地，所述吸能盒与所述前防撞横梁固定后，所述上部盒体和下部盒体在靠近所述前防撞横梁的端部，均与所述前防撞横梁的前端位于同一竖直平面上。

进一步地，所述中空结构内设置有两个水平加强筋和一个竖直加强筋；

两个水平加强筋均匀且水平地安装在所述中空结构内；所述竖直加强筋与两个水平加强筋均垂直，且垂直安装在两个水平加强筋的中间位置。

进一步地，所述中空结构内的加强筋与加强筋之间具有填充物，所述填充物为蜂窝夹心或者泡沫铝。

进一步地，所述吸能盒通过CO2焊接或螺栓连接的方式，使所述吸能盒固定卡在所述前防撞横梁上。

进一步地，在所述吸能盒的下端，且在远离所述前防撞横梁的部位设置有支撑连接件。

进一步地，所述吸能盒的材质为铝合金。

进一步地，所述吸能盒的壁厚范围为1.4-2.0mm。

第二方面提供了一种车架，包括上述的装置，还包括溃缩引导槽、车身前纵梁和连接板；

所述溃缩引导槽设置在所述吸能盒的侧面，所述车身前纵梁通过所述连接板与所述吸能盒远离所述前防撞横梁的端部相连。

第三方面提供了一种汽车，包括上述的车架。

本实用新型提供的用于车辆的前保险杠装置，前保险杠装置的吸能盒在端面上开设有U形槽，其中U形槽(中间盒体)部分结合上部盒体和下部盒体，卡在所述前防撞横梁上，从而实现前保险杠装置与所述前防撞横梁的固定连接。本实用新型上部盒体、下部盒体，以及具有U形槽的中间盒体的这种结构使得吸能盒长度达到最大化。

并且，本实用新型的U形槽的尺寸与所述前防撞横梁的截面尺寸一致，再结合上部盒体和下部盒体将前防撞横梁卡住，使得吸能盒与所述前防撞横梁在以焊接方式连接时，其焊接面积分布更加均匀合理，焊接面积更大；从而加强了吸能盒与所述前防撞横梁的连接强度。还有，本实用新型的吸能盒的最前端面与所述前防撞横梁的最前端面平齐，使得吸能盒在有限的空间布置中达到最大轴向长度，与传统吸能盒相比，本实用新型相当于向前延长了吸能盒的长度，同样增强了它的吸能能力。

进一步地，本实用新型的吸能盒采用大尺寸矩形截面形状的结构，在中空的矩形腔体内，分布有两层水平加强筋和一层竖直加强筋；且该结构可以一体挤压成型，这也是通过CAE优化设计和实验验证得到的截面形状。该结构具有很好的抗弯和抗压能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是传统前保险杠装置的结构示意图；

图2是本实用新型中一种前保险杠装置的吸能盒的轴视图；

图3是本实用新型中一种前保险杠装置的吸能盒的俯视图；

图4是本实用新型中一种前保险杠装置的吸能盒的侧视图；

图5是本实用新型中一种前保险杠装置的吸能盒的左视图；

图6是本实用新型中一种前保险杠装置中吸能盒在车身上的连接结构示意图。

图中：吸能盒1，上部盒体11，中间盒体12，下部盒体13，水平加强筋14，竖直加强筋15，车身前纵梁16，连接板17，支撑连接件18，前防撞横梁2。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

下面的描述中，为描述的清楚和简明，并没有对图中所示的所有多个部件进行描述。附图中示出了多个部件为本领域普通技术人员提供本实用新型的完全能够实现的公开内容。对于本领域技术人员来说，许多部件的操作都是熟悉而且明显的。

本文中，“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”的方位术语是相对于在车辆上实际安装所述前保险杠装置的方位或者相对附图中所示的方位来定义的，并且，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据车辆后备箱自动开启控制系统的方位的变化而相应地发生变化。

现有技术中，吸能盒与前防撞横梁的连接关系一般为，将吸能盒前端与前防撞横梁的后端面平齐进行焊接或螺栓固定(如图1所示)；其中，为满足碰撞中它们的连接强度要求，吸能盒和横梁在高度尺寸上相差不能过大，造成：吸能盒高度尺寸不能过大，吸能能力不够强；保险横梁高度尺寸不能过小，横梁很难进行轻量化。还有，由于铝材焊接不够牢固，而且传统吸能盒连接仅在吸能盒与横梁后端面交界的垂直平面内焊接，对于高度较小的横梁来说，焊接面积会很小，结构件的连接关系在碰撞中很容易发生失效。本实用新型为了解决上述技术问题，提出了一种用于车辆的前保险杠装置、车架及汽车。

实施例一：

如图2-6所示，本实施例提供了一种用于车辆的前保险杠装置，所述前保险杠装置包括前防撞横梁2和吸能盒1；具体地：

如图2-5所示，所述吸能盒包括上部盒体11、中间盒体12和下部盒体13；所述上部盒体11、中间盒体12和下部盒体13在远离所述前防撞横梁的端部位于同一竖直平面上；所述中间盒体12在靠近所述前防撞横梁的端部开设有U形槽(所述U形槽的开口方向面向所述前防撞横梁)，所述中间盒体12的盒体长度小于所述上部盒体11和所述下部盒体13的盒体长度；所述吸能盒卡在所述前防撞横梁上；所述上部盒体11中的组成所述U形槽的部分结构，固定在所述前防撞横梁的上侧，所述下部盒体13中的组成所述U形槽的部分结构固定在所述前防撞横梁的下侧，所述中间盒体12中的组成所述U形槽的部分结构与所述前防撞横梁的内侧面固定接触；所述吸能盒为中空结构，所述中空结构内设置有多个加强筋，所述加强筋包括水平加强筋14和竖直加强筋15。其中，前面所述前防撞横梁的内侧面是指，从车身整体结构看，该面位于前防撞横梁内部的那一面。

详细地，所述吸能盒与所述前防撞横梁固定后，所述上部盒体11和下部盒体13在靠近所述前防撞横梁的端部，均与所述前防撞横梁的前端位于同一竖直平面上。

作为一种优选的实施方式，所述中空结构内设置有两个水平加强筋14和一个竖直加强筋15；两个水平加强筋14均匀且水平地安装在所述中空结构内；所述竖直加强筋15与两个水平加强筋14均垂直，且垂直安装在两个水平加强筋14的中间位置；使得该结构具有很好的抗弯和抗压能力。

吸能盒的截面形状与碰撞吸能特性有着直接的关系，不同截面形状下其吸能效果、碰撞力大小以及压缩变形效果都有着很大的区别，如图2-5所示，例如从本实用新型的吸能盒的侧视图中，所述吸能盒为矩形形状；其中的内部空间为多腔结构；这样结构的吸能盒具有较大的吸能力，较好的吸能效果。

其中，吸能盒与保险杠是连接在一起的，随着吸能盒壁厚的减小，保险杠吸收的总能量会逐渐增加，但安全距离则会变小，所以，应当综合权衡吸能盒壁厚和保险杠吸收能量之间的关系，本实用新型中的所述吸能盒的壁厚范围为1.4-2.0mm。

优选地，本实施例中所述吸能盒的正视图的矩形尺寸为102mm*125mm，厚度优选为1.9mm。对应地，其中中间盒体12的U形槽体的尺寸为36mm*60mm(其中，60mm为U形槽的开口大小)。

为了进一步提升吸能盒的结构轻量化和防撞击性的性能；所述中空结构内的加强筋与加强筋之间可以添加填充物，所述填充物为蜂窝夹心或者泡沫铝；这种设计能够提高吸能盒变形稳定性和吸能效果。

需要说明的是，所述吸能盒可以通过CO2焊接或螺栓连接的方式，使所述吸能盒固定卡在所述前防撞横梁上。其中，本实用新型的吸能盒的结构，使得在通过焊接连接时，吸能盒与前防撞横梁的焊接面积分布更加均匀合理，焊接面积更大；从而加强了吸能盒与所述前防撞横梁的连接强度。且本实用新型的吸能盒的结构，与前防撞横梁接触的面积增加，在增加螺孔数量的情况下，能够增加其与前防撞横梁螺接的部位数量，从而增强吸能盒与所述前防撞横梁的连接强度。

进一步地，所述吸能盒的材质为铝合金。其中，相比于低碳钢，铝合金能够降低一倍左右的重量，同时由于其良好的导热效果，能够保证其在吸收能量时能将能量以热能的形式迅速传导到外界，避免局部过热发生爆炸等危险。此外，铝的力学性能在低温状态下仍能保持不变，这能够有效地保证其在恶劣气候下还能够正常发挥吸能作用。并且，铝制吸能盒较碳钢吸能盒有着更好的溃缩吸能效果。

作为一种优选的实施方式，在所述吸能盒的下端，且在远离所述前防撞横梁的部位设置有支撑连接件18，如图4-5所示；且在所述支撑连接件18上开设有用于连接的螺栓孔。其中，优选地，所述支撑连接件的位置为：位于所述吸能盒的右侧、下端，且远离所述前防撞横梁。

实施例二：

本实施例提供了一种车架，如图6所示(部分结构)，包括上述的装置，还包括溃缩引导槽、车身前纵梁16和连接板17；

所述溃缩引导槽设置在所述吸能盒的侧面，所述车身前纵梁通过所述连接板17与所述吸能盒远离所述前防撞横梁的端部相连。

其中，前保险杠装置在撞击发生后，撞击产生的能量通过自身结构对能量进行一定的吸收，进而降低撞击应力；之后将自身吸收剩余的大部分撞击能量通过连接的其他吸能装置进行传递，比如传递到汽车纵梁、骨架等相容区，直到驾驶室前的保护区，通过这种方式保证汽车驾乘人员的安全。

实施例三：

本实施例提供了一种汽车，包括上述的车架。

本实用新型提供的用于车辆的前保险杠装置，前保险杠装置的吸能盒在端面上开设有U形槽，其中U形槽(中间盒体)部分结合上部盒体和下部盒体，卡在所述前防撞横梁上，从而实现前保险杠装置与所述前防撞横梁的固定连接。本实用新型上部盒体、下部盒体，以及具有U形槽的中间盒体的这种结构使得吸能盒长度达到最大化。

并且，本实用新型的U形槽的尺寸与所述前防撞横梁的截面尺寸一致，再结合上部盒体和下部盒体将前防撞横梁卡住，使得吸能盒与所述前防撞横梁在以焊接方式连接时，其焊接面积分布更加均匀合理，焊接面积更大；从而加强了吸能盒与所述前防撞横梁的连接强度。还有，本实用新型的吸能盒的最前端面与所述前防撞横梁的最前端面平齐，使得吸能盒在有限的空间布置中达到最大轴向长度，与传统吸能盒相比，本实用新型相当于向前延长了吸能盒的长度，同样增强了它的吸能能力。

进一步地，本实用新型的吸能盒采用大尺寸矩形截面形状的结构，在中空的矩形腔体内，分布有两层水平加强筋和一层竖直加强筋；且该结构可以一体挤压成型，这也是通过CAE优化设计和实验验证得到的截面形状。该结构具有很好的抗弯和抗压能力。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本实用新型中的技术方案中的各个模块均可通过计算机终端或其它设备实现。所述计算机终端包括处理器和存储器。所述存储器用于存储本实用新型中的程序指令/模块，所述处理器通过运行存储在存储器内的程序指令/模块，实现本实用新型相应功能。

本实用新型中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

本实用新型中所述模块/单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块/单元来达到实现本实用新型方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各模块/单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。