一种车身机舱碰撞吸能结构的制作方法

本实用新型涉及汽车车身结构技术领域，尤其是涉及一种车身机舱碰撞吸能结构。

背景技术：

为了吸收碰撞时的能量，现有的,汽车车身通常采用承载式车身结构，以便使汽车车身在遭到碰撞时可通过使车身构件的折叠和破裂来吸收冲击能量。承载式车身结构由金属薄板冲压成形后焊接而成。在车辆发生碰撞时，车身前部的保险杠、发动机罩以及前翼子板总成等构成的车身机舱结构中的各部件会产生弯曲、溃缩、挤压等，从而可吸收碰撞时的冲击能量，避免对驾驶室内的驾车人以及副驾驶位置的乘员造成伤害。

然而现有的汽车车身机舱结构在碰撞吸能方面仍然存在如下缺陷：由于在车身机舱前部竖直地设置用于冷却的大致呈矩形的水箱，而为了方便安装水箱，通常先在水箱的外围设置一个矩形的水箱固定框，然后将水箱固定框的左右两侧分别通过螺钉固定连接在左右两根汽车机舱纵梁的前端。这样，当汽车发生碰撞事故时，位于车身机舱前部的水箱以及水箱固定框在受到强烈碰撞后会将碰撞能量刚性地传递给汽车机舱纵梁，进而容易引起汽车纵梁的弯曲变形和损坏，甚至造成对乘员的伤害。也就是说，现有技术的机舱结构在发生碰撞时，水箱以及水箱固定框的碰撞吸能效果差，不利于提高车辆安全性。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术的机舱结构所存在的水箱以及水箱固定框的碰撞吸能效果差，影响整车安全性的问题，提供一种车身机舱碰撞吸能结构，可充分地吸收碰撞时作用在水箱以及水箱固定框上的冲击力和碰撞能量，有利于减小或避免对机舱纵梁的破坏，进而提高整车的安全性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种车身机舱碰撞吸能结构，包括左右两根机舱纵梁、用以固定水箱的水箱固定框，所述水箱固定框的左右两侧分别设有至少二个沿上下方向间隔布置的安装螺孔，两根机舱纵梁的前端分别设有缓冲连接件，所述缓冲连接件包括与机舱纵梁连接的固定连接部以及和水箱固定框连接的缓冲连接部，缓冲连接部上设有与所述安装螺孔对应的长圆形的缓冲固定通孔，缓冲固定通孔内设有和对应的安装螺孔螺纹连接的固定螺栓，所述固定螺栓靠近缓冲固定通孔的前侧。

本实用新型的水箱固定框通过一个缓冲连接件与机舱纵梁相连接，并且在缓冲连接件的缓冲连接部上设置长圆形的缓冲固定通孔，这样，安装有水箱的水箱固定框即可通过固定螺栓安装在缓冲连接部的缓冲固定通孔上。当汽车发生碰撞事故时，水箱以及水箱固定框受到冲击后会向汽车的后侧移动，由于本实用新型的缓冲固定通孔长长圆形，并且安装时的固定螺栓靠近缓冲固定通孔的前侧，因此，受到碰撞冲击的水箱固定框会首先带动固定螺栓在长圆形的缓冲固定通孔内滑动，直至固定螺栓滑动至缓冲固定通孔的后侧，滑动时的摩擦力可极大地消耗汽车碰撞的冲击能量，从而显著地降低对机舱纵梁的冲击力，避免因刚性连接使机舱纵梁弯曲变形和损坏。另外，在水箱固定框受到碰撞时，缓冲连接件的缓冲连接部与固定连接部之间会首先产生弯曲变形，从而形成类似弹簧的效果，进一步消耗碰撞时的冲击能量，同时降低对机舱纵梁的冲击力，以提高车辆在碰撞时的安全性能。

作为优选，所述缓冲固定通孔的轴线水平布置，并且缓冲固定通孔的宽度从前至后逐渐减小。

当发生碰撞事故时，固定螺栓会沿着缓冲固定通孔从前向后移动，由于长圆形的缓冲固定通孔的宽度从前至后逐渐减小，因此，在固定螺栓的移动过程中，缓冲固定通孔与固定螺栓之间会产生一个逐步增加的挤压力，从而将缓冲固定通孔撑开，固定螺栓移动时的摩擦力逐步增大，以有效地消耗碰撞时的能量有效地缓冲对机舱纵梁的冲击力，进一步改善吸能效果。

作为优选，缓冲连接部的至少一个缓冲固定通孔的轴线从前至后向上倾斜，缓冲连接部的至少一个缓冲固定通孔的轴线从前至后向下倾斜。

由于至少有二个缓冲固定通孔是倾斜布置的，并且倾斜的方向相反而呈八字形，因此，当发生碰撞事故时，固定螺栓会沿着缓冲固定通孔从前向后移动，此时倾斜的缓冲固定通孔的一个侧边与固定螺栓之间会产生一个逐步增加的挤压力，固定螺栓将缓冲固定通孔撑开，固定螺栓移动时的摩擦力逐步增大，以有效地消耗碰撞时的能量有效地缓冲对机舱纵梁的冲击力，进一步改善吸能效果。

作为优选，在缓冲连接部位于缓冲固定通孔的旁侧设有与缓冲固定通孔的侧边平行的溃缩长孔。

由于在缓冲固定通孔的旁侧设有与缓冲固定通孔的侧边平行的溃缩长孔，因此，缓冲固定通孔的侧边的宽度显著减小。当车辆发生碰撞、固定螺栓对缓冲固定通孔的侧边产生挤压作用时，侧边可形成一个良好的弹性形变而使缓冲固定通孔撑开，从而可进一步提高碰撞时的吸能效果和整车的安全性能。

作为优选，所述缓冲连接部沿左右方向延伸，固定连接部沿前后方向延伸，从而使缓冲连接件的横截面呈L形，所述缓冲固定通孔在缓冲连接部上水平延伸。

由于缓冲连接件的横截面呈L形，因此，当车辆发生碰撞时，水箱固定框受到冲击而向后侧移动，从而使沿左右方向延伸的缓冲连接部向后侧弯折变形，此时水箱固定框上的固定螺栓则沿着水平的缓冲固定通孔移动。也就是说，固定螺栓移动时的阻力以及缓冲连接部的弯曲变形同时形成吸收碰撞能量的效果，因而有利于改善和提高缓冲吸能效果以及整车的安全性。

作为优选，所述缓冲连接部上设有竖直地间隔布置的若干形变长孔。

由于缓冲连接部上设有竖直地间隔布置的若干形变长孔，从而形成一个形变长孔串，因此缓冲连接部在该形变长孔串处会比较容易产生弯曲变形。当车辆发生碰撞时，水箱固定框首先使缓冲连接部向后侧弯曲变形，与此同时，固定螺栓沿着水平的缓冲固定通孔由外端向内端移动；当固定螺栓移动到缓冲固定通孔的内端而止位时，缓冲连接部自身在形变长孔串处产生弯曲变形，以充分地吸收碰撞能量，当然，形变长孔串应设置在靠近缓冲固定通孔内端的位置。

因此，本实用新型具有如下有益效果：可充分地吸收碰撞时作用在水箱以及水箱固定框上的冲击力和碰撞能量，有利于减小或避免对机舱纵梁的破坏，进而提高整车的安全性能。

附图说明

图1是实施例1的一种结构示意图。

图2是缓冲连接件的一种结构示意图。

图3是缓冲连接件的另一种结构示意图。

图4是实施例2的一种结构示意图。

图5是实施例2中的缓冲连接件的一种结构示意图。

图中：1、机舱纵梁 2、水箱固定框 3、缓冲连接件 31、固定连接部 32、缓冲连接部 321、缓冲固定通孔 322、溃缩长孔 323、形变长孔 4、固定螺栓。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例1：如图1所示，一种车身机舱碰撞吸能结构，包括左右两根机舱纵梁1、用以固定水箱的水箱固定框2，水箱固定框大致呈矩形并竖直布置，水箱则竖直地固定在水箱固定框内。水箱固定框的左右两侧边框的外侧面上分别设置上下两个间隔布置的安装螺孔，以便固定连接到机舱纵梁上。为了便与描述，我们将车辆的前后方向定义为前后方向，将车辆的左右方向定义为左右方向，相应地，将靠近车辆左侧或有侧的一侧称为外侧，而将靠近车辆中间的一侧称为内侧。

此外，在左右两根机舱纵梁的前端分别设置一个缓冲连接件3，缓冲连接件为冲压成型的钣金件。如图2所示，该缓冲连接件包括用于和机舱纵梁连接的固定连接部31以及和水箱固定框连接的缓冲连接部32，缓冲连接部和固定连接部相交成90度，从而使缓冲连接件的横截面呈L形。固定连接部通过螺栓与机舱纵梁的前端面相连接，从而使固定连接部呈左右方向布置，相应地，缓冲连接部则呈前后方向布置。缓冲连接部上设置与安装螺孔对应的上下两个长圆形的缓冲固定通孔321，从而使缓冲固定通孔呈前后方向布置。缓冲固定通孔内设置和对应的安装螺孔螺纹连接的固定螺栓4，从而使左右两侧的缓冲连接件中的缓冲连接部分别贴靠并固定在水箱固定框的左右两侧面上，同时固定螺栓应靠近缓冲固定通孔的前侧。

当汽车发生碰撞事故时，位于前侧的水箱以及水箱固定框受到碰撞冲击后会向汽车的后侧移动，此时受到碰撞冲击的水箱固定框会首先带动固定螺栓在长圆形的缓冲固定通孔内滑动，直至固定螺栓滑动至缓冲固定通孔的后侧，滑动时的摩擦阻力可极大地消耗汽车碰撞的冲击能量，从而显著地降低对机舱纵梁的冲击力，避免因刚性连接使机舱纵梁弯曲变形和损坏。另外，在水箱固定框受到碰撞时，缓冲连接件的缓冲连接部与固定连接部之间的夹角会产生变化，从而形成类似弹簧的效果，进一步消耗碰撞时的冲击能量，同时降低对机舱纵梁的冲击力，可提高车辆在碰撞时的安全性能。可以理解的是，我们可通过控制固定螺栓安装时的扭矩，使缓冲连接部与水箱固定框之间的相对移动摩擦阻力小于机舱纵梁会产生形变的最小冲击作用力，即可确保在车辆发生碰撞时水箱固定框先产生滑移而形成溃缩吸能效果。

为了提高碰撞时的吸能效果，缓冲固定通孔的轴线水平布置，并且缓冲固定通孔的宽度从前至后逐渐减小，也就是说，缓冲固定通孔前侧的宽度与固定螺栓的外径适配，以便于固定螺栓的安装固定，而缓冲固定通孔后侧的宽度则小于固定螺栓的外径，优选地，缓冲固定通孔的上下两个侧边之间的夹角在10-15度之间。这样，当发生碰撞事故时，水箱固定框上的固定螺栓会沿着缓冲固定通孔从前向后移动，由于长圆形的缓冲固定通孔的宽度从前至后逐渐减小，因此，在固定螺栓的移动过程中，缓冲固定通孔与固定螺栓之间会产生一个逐步增加的挤压力，从而将缓冲固定通孔撑开，相应地，固定螺栓移动时的摩擦阻力逐步增大，因而可有效地消耗碰撞时的能量，缓冲对机舱纵梁的冲击力，进一步改善吸能效果。

当然，如图3所示，我们也可使缓冲连接部的上面一个缓冲固定通孔的轴线从前至后向上倾斜，而缓冲连接部的下面一个缓冲固定通孔的轴线从前至后向下倾斜，从而使两个缓冲固定通孔呈横放的八字形，优选地，二个缓冲固定通孔的轴线之间的夹角在10-15度之间，而每个缓冲固定通孔的宽度保持不变。这样，当发生碰撞事故固定螺栓沿着缓冲固定通孔从前向后移动时，二个倾斜的缓冲固定通孔中相互靠近的一个侧边与固定螺栓之间会产生一个逐步增加的挤压力，固定螺栓将缓冲固定通孔撑开，固定螺栓移动时的摩擦阻力逐步增大，从而消耗碰撞时的能量，缓冲对机舱纵梁的冲击力，改善吸能效果。

为了有利于固定螺栓将缓冲固定通孔撑开，我们可在缓冲连接部位于缓冲固定通孔的旁侧设置与缓冲固定通孔的侧边平行的溃缩长孔322，从而使缓冲固定通孔的侧边的宽度减小呈条状。当车辆发生碰撞、固定螺栓对缓冲固定通孔的侧边产生挤压作用时，侧边可形成一个良好的弹性形变而使缓冲固定通孔撑开，从而可进一步提高碰撞时的吸能效果和缓冲性能。

实施例2：如图4、图5所示，一种车身机舱碰撞吸能结构，包括左右两根机舱纵梁1、用以固定水箱的水箱固定框2，水箱固定框大致呈矩形并竖直布置，水箱则竖直地固定在水箱固定框内。水箱固定框左右两侧的边框的后侧面的上分别设置上下两个间隔布置的安装螺孔，以便固定连接到机舱纵梁上。此外，在左右两根机舱纵梁的前端分别设置一个缓冲连接件3，缓冲连接件包括用于和机舱纵梁连接的固定连接部31以及和水箱固定框连接的缓冲连接部32，缓冲连接部和固定连接部相交成90度，从而使缓冲连接件的横截面呈L形。固定连接部通过螺栓与机舱纵梁的前端的内侧面相连接，从而使固定连接部呈前后方向布置，相应地，缓冲连接部则呈左右方向布置。缓冲连接部上设置与安装螺孔对应的上下两个长圆形的缓冲固定通孔321，从而使缓冲固定通孔呈左右方向水平布置。缓冲固定通孔内设置和对应的安装螺孔螺纹连接的固定螺栓4，从而使左右两侧的缓冲连接件中的缓冲连接部分别贴靠并固定在水箱固定框的左右边框的后侧面上，同时固定螺栓应靠近缓冲固定通孔的外侧。

当车辆发生碰撞时，位于前侧的水箱以及水箱固定框受到碰撞冲击后会向汽车的后侧移动，此时受到碰撞冲击的水箱固定框一方面会使缓冲连接部与固定连接部的连接处产生弯曲，缓冲连接部与固定连接部的夹角变小以吸收碰撞能量，另一方面，水箱固定框会带动左右两侧的固定螺栓在水平的长圆形的缓冲固定通孔内滑动，直至固定螺栓从缓冲固定通孔的外侧滑动至缓冲固定通孔的内侧，此时缓冲连接部自身会在对应水箱固定框的外侧边缘处产生弯折，滑动时的摩擦阻力以及缓冲连接部的弯曲变形同时形成吸收碰撞能量的效果，因而有利于改善和提高缓冲吸能效果以及整车的安全性。从而使沿左右方向延伸的缓冲连接部向后侧弯折变形。

为了有利于碰撞时缓冲连接部在对应水箱固定框的外侧边缘处产生弯折，我们可在缓冲连接部上靠近缓冲固定通孔内端的位置设置竖直地间隔布置的若干形变长孔，从而形成一个形变长孔串，因此缓冲连接部在该形变长孔串处强度减弱而比较容易产生弯曲变形。当车辆发生碰撞时，水箱固定框首先使缓冲连接部向后侧弯曲变形，与此同时，固定螺栓沿着水平的缓冲固定通孔由外向内移动；当固定螺栓移动到缓冲固定通孔的内端而止位时，缓冲连接部自身在形变长孔串处产生弯曲变形，以充分地吸收碰撞能量。

可以理解的是，我们可通过控制固定螺栓安装时的扭矩以及缓冲连接件的厚度等参数，使缓冲连接部与水箱固定框之间的相对移动摩擦阻力以及缓冲连接件会产生弯曲变形所需的力小于机舱纵梁会产生形变的最小冲击作用力，即可确保在车辆发生碰撞时水箱固定框先产生滑移而形成溃缩吸能效果。

和实施例1相类似地，缓冲固定通孔的轴线水平布置，并且缓冲固定通孔的宽度从外至内逐渐减小，也就是说，缓冲固定通孔外侧的宽度与固定螺栓的外径适配，以便于固定螺栓的安装固定，而缓冲固定通孔内侧的宽度则小于固定螺栓的外径，优选地，缓冲固定通孔的上下两个侧边之间的夹角在10-15度之间。这样，当发生碰撞事故时，水箱固定框上的固定螺栓会沿着缓冲固定通孔从外侧向内侧移动，由于长圆形的缓冲固定通孔的宽度从外至内逐渐减小，因此，在固定螺栓的移动过程中，缓冲固定通孔与固定螺栓之间会产生一个逐步增加的挤压力，从而将缓冲固定通孔撑开，相应地，固定螺栓移动时的摩擦阻力逐步增大，因而可有效地消耗碰撞时的能量，缓冲对机舱纵梁的冲击力，进一步改善吸能效果。

当然，我们也可使缓冲连接部的上面一个缓冲固定通孔的轴线从外至内向上倾斜，而缓冲连接部的下面一个缓冲固定通孔的轴线从外至内向下倾斜，从而使两个缓冲固定通孔呈横放的八字形，优选地，二个缓冲固定通孔的轴线之间的夹角在10-15度之间，而每个缓冲固定通孔的宽度保持不变。这样，当发生碰撞事故固定螺栓沿着缓冲固定通孔从外侧向内侧移动时，二个倾斜的缓冲固定通孔中相互靠近的一个侧边与固定螺栓之间会产生一个逐步增加的挤压力，固定螺栓将缓冲固定通孔撑开，固定螺栓移动时的摩擦阻力逐步增大，从而消耗碰撞时的能量，缓冲对机舱纵梁的冲击力，改善吸能效果。

为了有利于固定螺栓将缓冲固定通孔撑开，我们同样可在缓冲连接部位于缓冲固定通孔的旁侧设置与缓冲固定通孔的侧边平行的溃缩长孔322，从而使缓冲固定通孔的侧边的宽度减小呈条状。当车辆发生碰撞、固定螺栓对缓冲固定通孔的侧边产生挤压作用时，侧边可形成一个良好的弹性形变而使缓冲固定通孔撑开，从而可进一步提高碰撞时的吸能效果和缓冲性能。