发动机舱结构及车辆的制作方法

本发明涉及汽车车身结构领域，具体涉及一种发动机舱结构及车辆。

背景技术：

碰撞安全性和轻量化设计是目前车身设计的重要课题，也是未来的发展的必然趋势，但是，两者之间存在着很大的矛盾，若想提高车身的碰撞安全性能，则必然会使得车身结构过于笨重，如何平衡两者之间的矛盾，是我们急需解决的问题。

目前，发动机舱结构主要根据底盘、发动机、各种电器件的结构及布局来设计结构和布置空间，很少能够兼顾到发动机舱的力的传递路径和载荷传递的合理性，重点区域划分也不明确，为了达到比较好的碰撞效果，很多发动机舱的结构设计过于冗余，轻量化效果不明显。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种力的传递路径和载荷传递布局合理、重点区域划分明确且结构轻量化较好的发动机舱结构。

为了解决上述问题，本发明提供了一种发动机舱结构，包括纵梁总成、防火墙总成、支撑框架总成及风窗横梁，其中，所述纵梁总成包括底框以及分别相对地设置在所述底框上的左、右纵梁上的侧翼，所述风窗横梁设置在两个侧翼之间，并位于所述侧翼的顶部的前端，所述风窗横梁的两端分别与两个侧翼固定连接；所述防火墙总成设置在两个侧翼之间，所述防火墙总成的顶部分别与所述风窗横梁的两端固定连接，底部分别与所述底框的左、右纵梁的后部固定连接；所述支撑框架总成设置在所述纵梁总成的后端，所述支撑框架总成的两端分别与所述底框的左、右纵梁的后端固定连接，中部与所述防火墙总成的下端的中部固定连接。

作为优选方案，所述底框包括防撞横梁，所述左、右纵梁分别通过缓冲段固定连接在所述防撞横梁的两端，所述缓冲段向外倾斜设置，所述左、右纵梁均包括从前往后依次连接的主纵梁前段、主纵梁中一段、主纵梁中二段及主纵梁后段。

作为优选方案，所述侧翼包括前上边梁、前上边梁连接梁上前段、前上边梁连接梁上后段、纵梁后支撑梁上段及纵梁后支撑梁下段；所述前上边梁、前上边梁连接梁上前段、前上边梁连接梁上后段、纵梁后支撑梁上段、纵梁后支撑梁下段、主纵梁中一段、主纵梁中二段及主纵梁后段首尾依次固定连接构成一个形状大致为三角形的框架结构；其中，所述主纵梁中一段、主纵梁中二段及主纵梁后段构成三角形的框架结构的底边，前上边梁、前上边梁连接梁上前段、前上边梁连接梁上后段构成三角形的框架结构的一个腰边，纵梁后支撑梁上段及纵梁后支撑梁下段构成三角形的框架结构的另一个腰边。

作为优选方案，所述风窗横梁包括两条横臂，两条所述横臂交叉设置构成x型结构的所述风窗横梁。

作为优选方案，所述所述侧翼还包括后上边梁、前上边梁连接梁下前段、前上边梁连接梁下后段、后上边梁连接梁上段及后上边梁连接梁下段；所述前上边梁连接梁下前段及前上边梁连接梁下后段相邻的端部固定连接，所述前上边梁连接梁下前段的另一端固定连接在所述连接梁上前段的中部，所述前上边梁连接梁下后段的另一端固定连接在支撑梁上端与支撑梁下段的连接处；所述后上边梁的一端固定连接在所述前上边梁连接梁下前段及前上边梁连接梁下后段的连接处，另一端固定连接在主纵梁中一段与主纵梁中二段的连接处；所述后上边梁连接梁前段的一端固定连接在前上边梁上前段与前上边梁连接梁上后段的连接处，另一端固定连接在前上边梁连接梁下前段及前上边梁连接梁下后段的连接处；所述后上边梁连接梁的一端固定连接在前上边梁连接梁下前段及前上边梁连接梁下后段的连接处，另一端固定连接在主纵梁中二段与主纵梁后段的连接处。

作为优选方案，所述防火墙总成包括上斜梁、中斜梁、中斜梁支撑梁、下横梁及下横梁连接梁；所述下横梁通过所述下横梁连接梁固定连接，所述中斜梁分别对应设置在所述下横梁连接梁的两端且相互对称，所述中斜梁支撑梁设置在中斜梁之间且相互对称，中斜梁支撑梁与下横梁连接梁围成一个等腰三角形框架，所述中斜梁及所述中斜梁支撑梁共同构成一个“w”形框架结构，所述上斜梁构成一个“v”形框架结构，该“v”形框架结构的底角与所述等腰三角形框架结构的顶角固定连接；所述上斜梁及中斜梁的顶端均与所述风窗横梁固定量连接，所述下横梁的外端与所述底框的左、右纵梁的后部固定连接。

作为优选方案，所述防火墙总成还包括两条上斜梁支撑梁及两条下横梁支撑梁，其中一条上斜梁支撑梁连接在一组上斜梁和中斜梁之间的上部，另一条上斜梁支撑梁连接在另一组上斜梁和中斜梁之间的上部；其中的一条下横梁支撑梁的一端连接在所述下横梁连接梁的一端上，另一端连接在所述底框的左纵梁的后端部上；另一条下横梁支撑梁的一端连接在所述下横梁连接梁的另一端上，另一端连接在所述底框的右纵梁的后端部上。

作为优选方案，所述支撑框架总成包括两组左右对称设置的骨架结构，每组骨架结构均包括主纵梁连接梁、框架后横梁、框架中间纵梁及框架前横梁；每组骨架结构中，所述主纵梁连接梁及框架中间纵梁并行顶连接在所述框架后横梁的两端，所述框架前横梁跨接在所述主纵梁连接梁及框架中间纵梁之间并与所述框架后横梁平行；所述主纵梁连接梁的伸出端固定连接在所述侧翼的后端的中部，所述框架中间纵梁的伸出端固定连接在所述防火墙总成的下端的中部。

作为优选方案，所述骨架结构还包括框架前横梁第一支撑梁、框架前横梁第二支撑梁、框架前横梁第三支撑梁及框架前横梁第四支撑梁；其中，所述框架前横梁第一支撑梁及框架前横梁第二支撑梁并行且倾斜地设置在所述框架前横梁的前侧，所述框架前横梁第一支撑梁及框架前横梁第二支撑梁的一端与所述框架前横梁固定连接，另一端与防火墙总成的下端固定连接；所述框架前横梁第三支撑梁倾斜地设置在所述框架前横梁的后侧，所述框架前横梁第三支撑梁的一端与所述框架前横梁固定连接，另一端与所述框架后横梁固定连接；所述框架前横梁第四支撑梁竖直地设置在所述框架中间纵梁的底部，所述框架前横梁通过所述框架前横梁第四支撑梁与所述框架中间纵梁固定连接；所述框架前横梁、框架前横梁第一支撑梁、框架前横梁第二支撑梁、框架前横梁第三支撑梁构成一个头部朝外尾部朝里的鱼骨形结构。

为了解决相同的问题，本发明还提供了一种车辆，包括上述任一方案的发动机舱结构。

本发明的发动机舱结构，纵梁总成可以分三条路径从前到后、从上到下、从里到外进行载荷传递，防火墙主要承受机舱中部大质量冲击载荷，支撑框架总成主要承受下部载荷；从而明确地划分了重点载荷承受区域，在保证发动机舱结构的力的传递路径及载荷传递路径的布局比较合理的前提下，使得发动机舱的轻量化设计更加明显。

附图说明

图1是本发明一优选实施例的发动机舱机构的立体结构示意图；

图2是图1所示发动机舱结构的纵梁总成的结构示意图；

图3是图1所示发动机舱结构的风窗横梁的结构示意图；

图4是图1所示发动机舱结构的防火墙总成的结构示意图；

图5是图1所示发动机舱结构的支撑框架总成的结构示意图。

其中，1、纵梁总成；11、底框；111、防撞横梁；112、缓冲段；113、主纵梁前段；114、主纵梁中一段；115、主纵梁中二段；116、主纵梁后段；12、侧翼；120、前上边梁；121、后上边梁；122、前上边梁连接梁上前段；123、前上边梁连接梁上后段；124、前上边梁连接梁下前段；125、前上边梁连接梁下后段；126、后上边梁连接梁上段；127、后上边梁连接梁下段；128、纵梁后支撑梁上段；129、纵梁后支撑梁下段；2、风窗横梁；21、横臂；3、防火墙总成；31、上斜梁；32、上斜梁支撑梁；33、中斜梁；34、中斜梁支撑梁；35、下横梁；36、下横梁支撑梁；37、下横梁连接梁；4、支撑框架总成；41、主纵梁连接梁；42、框架后横梁；43、框架中间纵梁；44、框架前横梁；45、框架前横梁第一支撑梁；46、框架前横梁第二支撑梁；47、框架前横梁第三支撑梁；48、框架前横梁第四支撑梁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

结合图1至图5所示，示意性地显示了本发明实施例的一种发动机舱，包括纵梁总成1、防火墙总成3、支撑框架总4成及风窗横梁2，其中，纵梁总成1包括呈“u”形的底框11以及分别相对地设置在底框11上的左、右纵梁上的侧翼12，风窗横梁2设置在两个侧翼12之间，并位于侧翼12的顶部的前端，风窗横梁2的两端分别与两个侧翼12固定连接；防火墙总成3设置在两个侧翼12之间，防火墙总成3的顶部分别与风窗横梁2的两端固定连接，底部分别与底框2的左、右纵梁的后部固定连接；支撑框架总成4设置在纵梁总成1的后端，支撑框架总成4的两端分别与底框11的左、右纵梁的后端固定连接，中部与防火墙总成3的下端的中部固定连接。

本发明实施例的发动机舱结构，纵梁总成1可以分三条路径从前到后、从上到下、从里到外进行载荷传递，防火墙总成3主要承受机舱中部大质量冲击载荷，支撑框架总成4主要承受下部载荷；这样的布局结构明确地划分了重点载荷承受区域，在保证发动机舱结构的力的传递路径及载荷传递路径的布局比较合理的前提下，使得发动机舱的轻量化设计更加明显。

请结合图1及图2所示，在纵梁总成1中，底框11包括防撞横梁111及左纵梁(未标号)和右纵梁(未标号)，左、右纵梁分别通过缓冲段112固定连接在防撞横梁111的两端，缓冲段112向外倾斜设置，左、右纵梁均包括从前往后依次连接的主纵梁前段113、主纵梁中一段114、主纵梁中二段115及主纵梁后段116，这些部件之间可以采用焊接、铆接或螺钉连接的方式连接为一体，形成层次分明、结构强弱合理的整体。

其中，防撞横梁111为薄壁梁结构，在低速正面碰撞时，可以抵抗冲击变形，而在高速正面碰撞时，发生溃缩以吸收冲击释放的能量，从而形成第一道吸能区；缓冲段112及主纵梁前段113可以是任意截面形状、尺寸的薄壁梁结构，可以适当地在两者上开设诱导缺口，缓冲段112及主纵梁前段113主要用于传递和分散发生碰撞冲击时释放的能量，形成第二道吸能区；主纵梁中一段114、主纵梁中二段115及主纵梁后段116可以是任意截面形状、尺寸的薄壁梁结构，可以适当地在三者上开设诱导缺口，主纵梁中一段114、主纵梁中二段115及主纵梁后段116主要用于传递和分散发生碰撞冲击时释放的能量，形成第三道吸能区，此外，主纵梁后段116用于承接机舱和乘员舱，因此主纵梁后段116的截面和厚度大于底框11其它部件的截面和厚度，防止主纵梁后段116发生变形。

当发生正面碰撞时，由防撞横梁111将较大的载荷经缓冲段112及主纵梁前段113顺序地传递至主纵梁中一段114、主纵梁中二段115及主纵梁后段116，进而传递至支撑框架总成4的主纵梁连接梁41，再经主纵梁连接梁41在支撑框架总成4分散，从而形成从前到后的第一道主传力路径。

请继续结合图1及图2所示，侧翼12包括前上边梁120、前上边梁连接梁上前段122、前上边梁连接梁上后段123、纵梁后支撑梁上段128及纵梁后支撑梁下段129，这些部件均为任意截面形状、尺寸的薄壁梁结构，前上边梁120的中部设有拐角，因此，可以在该拐角处设置诱导缺槽，以便在发生高速碰撞时能够迅速折弯，诱导发动机等大质量件向下冲击；其中，前上边梁120、前上边梁连接梁上前段122、前上边梁连接梁上后段123、纵梁后支撑梁上段128、纵梁后支撑梁下段129、主纵梁中一段114、主纵梁中二段115及主纵梁后段116首尾依次固定连接构成一个略微向外倾斜、形状大致为三角形的框架结构；其中，主纵梁中一段114、主纵梁中二段115及主纵梁后段116构成三角形的框架结构的底边，前上边梁120、前上边梁连接梁上前段122、前上边梁连接梁上后段123构成三角形的框架结构的一个腰边，纵梁后支撑梁上段128及纵梁后支撑梁下段129构成三角形的框架结构的另一个腰边。

当发生正面碰撞时，部分载荷经缓冲段112及主纵梁前段113传递至前上边梁120，进而传递至前上边梁连接梁上前段122和前上边梁连接梁上后段123，而后进一步将载荷传递至风窗横梁2及防火墙总成3将载荷向上分解；纵梁后支撑梁上段128及纵梁后支撑梁下段129则将载荷向下分解。

为了进一步有效合理的分散正面碰撞时发生的冲击载荷，侧翼12还包括后上边梁121、前上边梁连接梁下前段124、前上边梁连接梁下后段125、后上边梁连接梁上段126及后上边梁连接梁下段127，这些部件均可为任意截面形状、尺寸的薄壁梁结构，其中后上边梁121的中部设有拐角，因此，可以在该拐角处设置诱导缺槽，以便在发生高速碰撞时能够迅速折弯，诱导发动机等大质量件向下冲击；其中，前上边梁连接梁下前段124及前上边梁连接梁下后段125相邻的端部固定连接，前上边梁连接梁下前段124的另一端固定连接在前上边梁连接梁上前段的中部，前上边梁连接梁下后段125的另一端固定连接在纵梁后支撑梁上段128与纵梁后支撑梁下段129的连接处；后上边梁121的一端固定连接在前上边梁连接梁下前段124及前上边梁连接梁下后段125的连接处，另一端固定连接在主纵梁中一段114与主纵梁中二段115的连接处；后上边梁连接梁上段的一端固定连接在前上边梁上前段122与前上边梁连接梁上后段123的连接处，另一端固定连接在前上边梁连接梁下前段124及前上边梁连接梁下后段125的连接处；后上边梁连接梁下段127的一端固定连接在前上边梁连接梁下前段124及前上边梁连接梁下后段125的连接处，另一端固定连接在主纵梁中二段115与主纵梁后段116的连接处；其中，前上边梁连接梁上前段122、前上边梁连接梁上后段123、后上边梁121、前上边梁连接梁下前段124、前上边梁连接梁下后段125、后上边梁连接梁上段126及后上边梁连接梁下段127构成一个顶角朝外的类喇叭形框架结构。

当发生正面碰撞时，部分载荷经缓冲段112及主纵梁前段113传递至前上边梁120，进而传递至类喇叭形框架结构的前上边梁连接梁上前段122、前上边梁连接梁上后段123、前上边梁连接梁下前段124、前上边梁连接梁下后段125进行分解，而后而后进一步将载荷传递至风窗横梁2及防火墙总成3的上斜梁31、上斜梁支撑梁32及中斜梁33将载荷向上分解；前上边梁连接梁下前段124、前上边梁连接梁下后段125、后上边梁连接梁上段126及后上边梁连接梁下段127从中间进一步将载荷传递至纵梁后支撑梁上段128及纵梁后支撑梁下段129将载荷由内向外分解；再者，正面碰撞产生的部分载荷经缓冲段112及主纵梁前段113传递至上边梁121，进而传递至类喇叭形结构框架的后上边梁连接梁上段126及后上边梁连接梁下段127，之后经后上边梁连接梁上段126向上将载荷传递至前上边梁连接梁上后段112进行载荷分解，经后上边梁连接梁下段127向下将载荷传递至主纵梁后段116进行载荷分解。

请结合图1及图3所示，风窗横梁2包括两条横臂21，两条横臂21交叉设置构成x型结构的风窗横梁2；当发生侧面碰撞时，风窗横梁主要对发动机舱结构上部的载荷进行支撑和分解。

请结合图1及图4所示，防火墙总成3包括上斜梁31、中斜梁33、中斜梁支撑梁34、下横梁35及下横梁连接梁37，这些部件均可为任意截面形状、尺寸的薄壁梁结构，以利于抵抗变形和冲击力；本实施例中，上斜梁31、中斜梁33、中斜梁支撑梁34及下横梁35均设置为两条，两条下横梁35通过下横梁连接梁37固定连接，两条中斜梁33分别对应设置在下横梁连接梁37的两端且相互对称，两条中斜梁支撑梁34设置在两条中斜梁33之间且相互对称，两条中斜梁支撑梁34与下横梁连接梁37围成一个等腰三角形框架，两条中斜梁33及两条中斜梁支撑梁34共同构成一个“w”形框架结构，两条上斜梁31构成一个“v”形框架结构，该“v”形框架结构的底角与所述等腰三角形框架结构的顶角固定连接；上斜梁31及中斜梁33的顶端均与风窗横梁2固定连接，下横梁35的外端与底框11的左、右纵梁的后部固定连接。

当发生侧面碰撞时，发动机舱结构的中部由纵梁总成1的类喇叭形结构框架、“w”形框架结构及“v”形框架结构框架进行主承力及载荷分解，其中，类喇叭形结构框架、“w”形框架结构及“v”形框架结构框架在有助于载荷分解和力传递的同时，极大地满足了发动机舱结构轻量化设计的需求。

为了进一步合理分解侧面碰撞产生的载荷和合理布局力的传递路径，防火墙总成3还包括两条上斜梁支撑梁32及两条下横梁支撑梁36，其中一条上斜梁支撑梁32连接在一组上斜梁31和中斜梁33之间的上部，另一条上斜梁支撑梁32连接在另一组上斜梁31和中斜梁33之间的上部；其中的一条下横梁支撑梁36的一端连接在下横梁连接梁37的一端上，另一端连接在底框11的左纵梁的后端部上；另一条下横梁支撑梁37的一端连接在下横梁连接梁37的另一端上，另一端连接在底框11的右纵梁的后端部上。

请结合图1及图5所示，支撑框架总成4包括两组左右对称设置的骨架结构(未标号)，每组骨架结构均包括主纵梁连接梁41、框架后横梁42、框架中间纵梁43及框架前横梁44；每组骨架结构中，主纵梁连接梁41及框架中间纵梁43并行地连接在框架后横梁42的两端，框架前横梁44跨接在主纵梁连接梁41及框架中间纵梁43之间并与框架后横梁42平行；主纵梁连接梁41的伸出端固定连接在侧翼12的后端的中部，框架中间纵梁43的伸出端固定连接在防火墙总成3的下端的中部。

当发生侧面碰撞时，发动机舱结构的下部由主纵梁连接梁41、框架后横梁42、框架中间纵梁43及框架前横梁44构成的骨架结构进行主承力和载荷分解，从而能有效对侧面冲击，并且极大地满足了发动机舱结构轻量化设计的需求。

为了合理分解侧面碰撞产生的载荷和合理布局力的传递路径，骨架结构还包括框架前横梁第一支撑梁45、框架前横梁第二支撑梁46、框架前横梁第三支撑梁47及框架前横梁第四支撑梁48；其中，框架前横梁第一支撑梁45及框架前横梁第二支撑梁46并行且倾斜地设置在框架前横梁44的前侧，框架前横梁第一支撑梁45及框架前横梁第二支撑梁46的一端与框架前横梁44固定连接，另一端与防火墙总成3的下端固定连接；框架前横梁第三支撑梁47倾斜地设置在框架前横梁44的后侧，框架前横梁第三支撑梁47的一端与框架前横梁44固定连接，另一端与框架后横梁42固定连接；框架前横梁第四支撑梁48竖直地设置在框架中间纵梁43的底部，框架前横梁44通过框架前横梁第四支撑梁48与框架中间纵梁43固定连接；框架前横梁44、框架前横梁第一支撑梁45、框架前横梁第二支撑梁46、框架前横梁第三支撑梁47构成一个头部朝外尾部朝里的鱼骨形结构；鱼骨形结构能够更合理分解侧面碰撞产生的载荷和合理布局力的传递路径，并且可进一步满足了发动机舱结构轻量化设计的需求。

综上所述，本发明实施例的发动机舱结构，在发生正面碰撞时，纵梁总成1可以可以分三条路径从前到后、从上到下、从里到外进行载荷分解和力的传递，主纵梁总成1的侧翼进行了向下延伸及向外扩展的类喇叭结构设计，有效地将载荷传递至外围；纵梁总成侧翼的类喇叭形结构、风窗横梁2的x型结构、防火墙总成3的“w”形框架结构及“v”形框架结构框架以及支撑框架总成的鱼骨形框架结构在有助于载荷分解和力传递的同时，极大地满足了发动机舱结构轻量化设计的需求。

为了解决相同的问题，本发明还提供了一种车辆，包括上述任一方案的发动机舱结构。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。