汽车及其前纵梁的制作方法

本实用新型涉及汽车机舱结构技术领域，特别涉及一种汽车及其前纵梁。

背景技术：

近年来，对汽车安全性的要求提高。常见的汽车安全事故包括正面碰撞，其往往给乘员的生命和财产安全带来重大损失。车身作为汽车其他零部件和乘客的基本载体，其在受到撞击时的变形情况在很大程度上关系到乘员的安全性，而汽车的前纵梁作为正面碰撞时最主要的传力通道，其受到正面碰撞时的变形模式对乘员舱的完整性和乘员的受伤害程度具有重要影响。

汽车的前纵梁一般主要包括前纵梁外板、前纵梁内板和加强板，具有封闭的中空腔体形结构。通常，前纵梁都是直线状的，如图1所示，在受到正面碰撞时理想的变形模式是前段压溃变形吸能，后段刚性传力，如图2所示。目前车型中前纵梁的结构可以基本分为两类，一类是前纵梁内、外板厚度均匀一致，通过里面增加尺寸较大的加强件来应对正面碰撞；另一类是前纵梁内、外板是变厚度的，通过不同区域板厚变化来应对正面碰撞。

但是，在实际的碰撞试验中，根据变形模式和功能要求前纵梁从前向后一般分为三个区域，前段为压溃变形区，中段为折弯变形区，后段为刚性区，动力总成通常安装于中段。对应目前常见的前纵梁结构，在车辆受到正面碰撞时，都会存在折弯变形区，折弯变形是一种吸能效率较低的变形模式。在实际碰撞过程中，典型的前纵梁的变形模式如图3所示，中段折弯角度较大，不利于吸能和传递碰撞力流。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种在受到正面碰撞是变形模式较优化从而有利于减小对驾驶舱影响的汽车的前纵梁以及具有所述前纵梁的汽车。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种汽车的前纵梁，所述前纵梁具有封闭的中空内腔、位于所述汽车的发动机舱中并且大致沿所述汽车的纵向延伸，所述前纵梁包括朝向所述发动机舱外侧的外板和朝向所述发动机舱内侧的内板，所述前纵梁从前向后依次包括前段、中段和后段，所述外板在所述前段和所述中段交界的部分上形成有用于引导所述前纵梁朝向所述发动机舱内部弯折的第一刚度削弱预变形结构，所述前纵梁还包括设置于所述中空内腔内的用于对所述外板进行刚度加强的第一缓冲支架，所述第一缓冲支架主体的前端连接于所述第一刚度削弱预变形结构的尾端。

进一步的，所述第一刚度削弱预变形结构包括沿所述前纵梁的上下方向延伸的第一凹槽；并且所述第一缓冲支架包括连接于所述外板上的板件以与所述外板之间形成第一加强用中空腔体。

进一步的，所述内板在所述中段和所述后段交界的部分上形成有用于引导所述前纵梁朝向所述发动机舱外部弯折的第二刚度削弱预变形结构，所述前纵梁还包括设置于所述中空内腔内的用于对所述内板进行刚度加强的第二缓冲支架，所述第二缓冲支架主体的前端连接于所述第二刚度削弱预变形结构的尾端。

进一步的，所述第二刚度削弱预变形结构包括沿所述前纵梁的上下方向延伸的第二凹槽；并且所述第二缓冲支架包括连接于所述内板上的板件以与所述内板之间形成第二加强用中空腔体。

进一步的，在所述后段中，所述内板相对于外板朝向背离所述外板的方向偏离角度β。

进一步的，所述前段包括从所述前纵梁前端向后延伸的倾斜区段，在所述倾斜区段中，所述前纵梁的纵向轴线相对于所述汽车的纵向轴线朝向所述发动机舱的外侧偏离角度α。

进一步的，垂直于所述前纵梁的纵向轴线所截取的所述前段的中空内腔的断面具有工字型形状；并且，所述前段的板材厚度小于所述中段和所述后段的板材厚度。

进一步的，在所述中段中，所述内板上设置有朝向所述发动机舱内侧的动力总成安装支架，所述内板的厚度小于所述外板的厚度。

进一步的，沿所述前纵梁的纵向，所述动力总成安装支架上间隔设置有两个安装点，并且所述内板在位于所述两个安装点之间的部分上形成有第三刚度削弱预变形结构，所述第三刚度削弱预变形结构包括沿所述前纵梁的上下方向延伸的第三凹槽。

本实用新型的另一目的在于提出一种汽车，设置有根据本实用新型所述的汽车的前纵梁，在所述汽车的发动机舱内沿所述发动机舱的宽度方向的两侧分别形成有一根所述前纵梁。

本实用新型的汽车的前纵梁设计为从前向后依次包括前段、中段和后段，在汽车受到正面碰撞时，前段主要起压溃变形吸能的作用；中段通过局部压溃变形外加折弯变形来吸收一部分能量，同时将前段传递过来的力流传递给后段。其中，所述外板在所述前段和所述中段交界的部分上形成有用于引导所述前纵梁朝向所述发动机舱内部弯折的第一刚度削弱预变形结构，同时还增设第一缓冲支架来将碰撞力流向中段传递，第一缓冲支架能够对从前段传递过来的碰撞力流起到缓冲和导向的作用，有利于在一定程度上平衡内板和外板的刚度，抵抗弯折变形(控制弯折角度大小)并吸收部分碰撞能量，由此，减小前纵梁的弯折变形幅度，有利于避免发动机舱中刚度较大的零件侵入驾驶舱，提高前段和中段压溃吸能效果，减小向后传递的力流大小，同样有利于避免驾驶舱变形。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为根据现有常见的前纵梁的俯视图；

图2为汽车的前纵梁在受到正面碰撞时理想的变形模式；

图3为图1中的前纵梁在受到正面碰撞时的常见实际变形模式；

图4为根据本实用新型的前纵梁由斜上方观察的分解图，其中外板和内板分离开以更好地示出前纵梁内部的结构；

图5为根据本实用新型的前纵梁的顶视图；

图6为图5中前纵梁的从外板侧观察的侧视图，其中图6中前纵梁的左端为该前纵梁的前端；

图7为图5中前纵梁的从内板侧观察的侧视图，其中图7中前纵梁的左端为该前纵梁的后端；

图8为图5中前纵梁的前段沿垂直于前纵梁纵向轴线所截取的截面图；

图9为图5中前纵梁的中段沿垂直于前纵梁纵向轴线所截取的截面图；

图10为前纵梁沿图7中的线J-J所截取的截面图；

图11为前纵梁沿图6中的线G-G所截取的截面图，其中图11中的左侧朝向前纵梁的前侧；

图12为前纵梁沿图6中的线F-F所截取的截面图，其中图12中的左侧朝向前纵梁的前侧；

图13为前纵梁沿图7中的线H-H所截取的截面图，其中图13中的左侧朝向前纵梁的后侧；

图14为本实施方式的前纵梁在正面碰撞试验中的变形模式；

图15为根据本实用新型的汽车中沿宽度方向分别位于两侧的前纵梁的示意图，其中图15的左侧为汽车的前侧，并且位于汽车左侧的前纵梁的前端受到来自移动避障的正面撞击，其中箭头表示移动避障的运动方向。

附图标记说明：

1前段 1’倾斜区段

2中段 3后段

4外板 5内板

6中空内腔 7动力总成安装支架

71安装点 8第一缓冲支架

81第一加强用中空腔体 9第二缓冲支架

91第二加强用中空腔体 10第二凹槽

11移动避障 12第一凹槽

13第三凹槽

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在本实用新型中，需要理解的是，术语“背离”、“朝向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系与实际使用的方位或位置关系相对应；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外；仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

本申请的发明人对现有汽车的前纵梁的变形模式进行研究发现，主要问题在于，折弯区的具体位置和折弯角度不易控制，由此导致前纵梁吸能不足而使得后段传递能量较大，容易造成驾驶舱的损坏从而导致乘员受到伤害；另外，受到轮距和动力总成等约束，左右前纵梁的间距受到限制，在正面小重叠偏置碰撞试验中，壁障与前纵梁的重叠区域较小，前纵梁无法充分的吸收和传递碰撞能量，由此也容易造成乘员舱变形较大，乘员的生命安全受到损害，基于上述研究发现，本申请的发明人对汽车前纵梁进行改进。

提供了一种汽车的前纵梁，所述前纵梁具有封闭的中空内腔6、位于所述汽车的发动机舱中并且大致沿所述汽车的纵向延伸，所述前纵梁包括朝向所述发动机舱外侧的外板4和朝向所述发动机舱内侧的内板5，其中，所述前纵梁从前向后依次包括前段1、中段2和后段3，所述外板4在所述前段1 和所述中段2交界的部分上形成有用于引导所述前纵梁朝向所述发动机舱内部弯折的第一刚度削弱预变形结构，所述前纵梁还包括设置于所述中空内腔 6内的用于对所述外板4进行刚度加强的第一缓冲支架8，所述第一缓冲支架8主体的前端连接于所述第一刚度削弱预变形结构的尾端。

本实用新型的汽车的前纵梁设计为从前向后依次包括前段1、中段2和后段3，在汽车受到正面碰撞时，前段1主要起压溃变形吸能的作用；中段 2通过局部压溃变形外加折弯变形来吸收一部分能量，同时将前段1传递过来的力流传递给后段3。其中，所述外板4在所述前段1和所述中段2交界的部分上形成有用于引导所述前纵梁朝向所述发动机舱内部弯折的第一刚度削弱预变形结构，同时还增设第一缓冲支架8来将碰撞力流向中段2传递，第一缓冲支架8能够对从前段1传递过来的碰撞力流起到缓冲和导向的作用，有利于在一定程度上平衡内板5和外板4的刚度，抵抗弯折变形(控制弯折角度大小)并吸收部分碰撞能量，由此，减小前纵梁的弯折变形幅度，有利于避免发动机舱中刚度较大的零件侵入驾驶舱，提高前段1和中段2压溃吸能效果，减小向后传递的力流大小，同样有利于避免驾驶舱变形。

本领域技术人员可以理解的是，其中所述第一刚度削弱预变形结构可以设置为任意适合的形式，例如，参见图，本实施方式中，所述第一刚度削弱预变形结构包括沿所述前纵梁的上下方向延伸的第一凹槽12。

并且，本实施方式中的第一缓冲支架8包括连接于所述外板4上的板件以与所述外板4之间形成第一加强用中空腔体81，由此，第一缓冲支架8 和外板4的内壁之间形成一封闭的中空结构，即第一加强用中空腔体81，对外板4起到加强作用，缓冲从前面传递来的力流，减小此处外板4的弯折角度。具体地，参见图，本实施方式中，第一缓冲支架8包括两个板件，该两个板件通过弯折成一定形状并且相互焊接连接以及与内板5和外板4进行焊接而构成所述第一缓冲支架8，并且所述两个板件与外板4一起包围形成所述第一加强用中空腔体81。

优选地，所述前段1包括从所述前纵梁前端向后延伸的倾斜区段1’，在所述倾斜区段1’中，所述前纵梁的纵向轴线相对于所述汽车的纵向轴线朝向所述发动机舱的外侧偏离角度α。参见图，可以容易地理解，当前纵梁具有所述倾斜区段1’后，加宽了发动机舱的左侧前纵梁和右侧前纵梁之间的间距，并且当前纵梁在受到正面小重叠偏置碰撞时，相当于增大了小重叠偏置碰撞时移动避障11与前纵梁之间的重叠区域，减小压强，以提高整车碰撞安全性能。另外，所述倾斜区段1’可以仅为前段1的一部分，也可以为前段1的全部，并且当所述倾斜区段1’为所述前段1的全部时，所述倾斜区段1’与中段2之间会存在以折痕，此时，所述折痕可以作为所述第一刚度削弱预变形结构，即可以不需要另外设置所述第一凹槽12，当然，本领域技术人员还可以理解的是，所述第一刚度削弱预变形结构除去所述折痕的形式，还可以设置为其它任意适合的方式。

进一步优选地，所述内板5在所述中段2和所述后段3交界的部分上形成有用于引导所述前纵梁朝向所述发动机舱外部弯折的第二刚度削弱预变形结构，所述前纵梁还包括设置于所述中空内腔6内的用于对所述内板5进行刚度加强的第二缓冲支架9，所述第二缓冲支架9主体的前端连接于所述第二刚度削弱预变形结构的尾端。

本实施方式的前纵梁进步设计为所述内板5在所述中段2和所述后段3 交界的部分上形成有用于引导所述前纵梁朝向所述发动机舱外部弯折的第二刚度削弱预变形结构，同时还增设第二缓冲支架9来将碰撞力流向后段3 传递，第二缓冲支架9能够对从中段1传递过来的碰撞力流起到缓冲和导向的作用，有利于在一定程度上平衡内板5和外板4的刚度，抵抗弯折变形(控制弯折角度大小)并吸收部分碰撞能量，由此，减小前纵梁的弯折变形幅度，有利于避免发动机舱中刚度较大的零件侵入驾驶舱，提高中段2压溃吸能效果，减小向后传递的力流大小，同样有利于避免驾驶舱变形。在本实施方式中，后段3为刚性较大的结构，避免发动机舱中刚度较大的零部件侵入驾驶舱，同时能有效地将碰撞力流分散传递到门槛梁、地板纵梁和中央通道等零部件。

同样地，本领域技术人员可以理解的是，其中所述第二刚度削弱预变形结构可以设置为任意适合的形式，例如，参见图，本实施方式中，所述第二刚度削弱预变形结构包括沿所述前纵梁的上下方向延伸的第二凹槽10。

并且，本实施方式中的所述第二缓冲支架9包括连接于所述内板5上的板件以与所述内板5之间形成第二加强用中空腔体91，由此，第二缓冲支架 9和内板5的内壁之间形成一封闭的中空结构，即第二加强用中空腔体91，对内板5起到加强作用，缓冲从前面传递来的力流，减小此处内板5的弯折角度。具体地，参见图，本实施方式中，第二缓冲支架9包括两个板件，该两个板件通过弯折成一定形状并且相互焊接连接以及与内板5和外板4进行焊接而构成所述第二缓冲支架9，并且所述两个板件与内板5一起包围形成所述第二加强用中空腔体91。

需要说明的是，本实施方式中，所指的第一缓冲支架8和第二缓冲支架 9主体均是指它们各自起到主要支撑加强缓冲作用的部分，也就是第一加强用中空腔体81和第二加强用中空腔体91部分。

优选地，在所述后段3中，所述内板5相对于外板4朝向背离所述外板 4的方向偏离角度β，由此，使得在后段3中，前纵梁的重心朝向发动机舱内部偏移，在汽车的宽度方向上靠近动力总成安装点，有利于提高碰撞力流的传递效果。

参见图，显示出了本实施方式的前纵梁在受到正面碰撞时的变形模式，可以看出，本实施方式中，前纵梁的前段1压溃变形以吸收能量，中段2发生小角度弯折并且局部出现压溃变形来吸收碰撞能量，后段3刚度较大，相对变形较小，用来传递碰撞力流。由此，优化正面碰撞时前纵梁的变形模式，使之趋向于理想的变形模式，提高车辆正面碰撞的安全性能。

进一步优选地，垂直于所述前纵梁的纵向轴线所截取的所述前段1的中空内腔6的断面具有工字型形状，具体地，在所述前纵梁上，外板4和内板 5在位于前纵梁的从上到下的中间位置处较窄，而上部和下部均增宽，以形成所述工字型形状的断面，由此增大了前段1的截面，有利于提高碰撞力流的传递效率。另外，所述前段1的板材厚度可以小于所述中段2和所述后段 3的板材厚度，以优化前段1压溃变形吸能的作用，并有利于实现前纵梁的轻量化。

另外，在所述中段2中，所述内板5上设置有朝向所述发动机舱内侧的动力总成安装支架7，以用于安装动力总成，由于动力总成安装点处刚度较大，从而加强了内板5的纵向刚度，因此中段2中，所述内板5的厚度可以小于所述外板4的厚度，以有利于实现前纵梁的轻量化。

优选地，沿所述前纵梁的纵向，所述动力总成安装支架7上间隔设置有两个安装点71，并且所述内板5在位于所述两个安装点71之间的部分上形成有第三刚度削弱预变形结构，所述第三刚度削弱预变形结构包括沿所述前纵梁的上下方向延伸的第三凹槽13，由此通过第三刚度削弱预变形结构来平衡中段2的内板5和外板4的刚度，防止碰撞时前纵梁向外折弯角度过大。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种汽车，设置有本实用新型所述的汽车的前纵梁，在所述汽车的发动机舱内沿所述发动机舱的宽度方向的两侧分别形成有一根所述前纵梁。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。