一種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架，該吸能結(jié)構(gòu)車架包括具有吸能結(jié)構(gòu)的車頭、頂架和底座，所述車頭包括第一吸能區(qū)、第二吸能區(qū)和第三吸能區(qū)，所述第一吸能區(qū)、所述第二吸能區(qū)和所述第三吸能區(qū)設(shè)置在所述底座的前端，所述第一吸能區(qū)與所述頂架連接，所述第二吸能區(qū)、所述第三吸能區(qū)與所述底座連接，所述第一吸能區(qū)、第二吸能區(qū)和第三吸能區(qū)相互配接形成具有高度差且交錯的塔狀結(jié)構(gòu)并且它們遞進(jìn)吸能。車輛在發(fā)生正面碰撞時，通過整個吸能區(qū)域的潰縮變形，吸收碰撞能量，減小了駕駛室變形，保證了乘員生存空間，從而提高了整車的碰撞安全性。
【專利說明】
一種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的汽車采用鋼結(jié)構(gòu)車身骨架是通過對鋼材沖壓成型，然后進(jìn)行焊接總成，得到用于承載汽車車身的骨架結(jié)構(gòu)。但是傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)車身骨架由于采用鋼材，自身重量較重，影響了整車整備質(zhì)量，燃油消耗大，同時沖壓成型工藝對模具有極高的要求，從而增加了生產(chǎn)成本；另一方面，焊接后焊縫附近的機(jī)械性能下降比較嚴(yán)重，導(dǎo)致車身骨架剛度不足，駕駛艙剛度不足，在碰撞時不能保證車內(nèi)人身安全。
[0003]當(dāng)前，節(jié)能環(huán)保與發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成為全球的主旋律。而在汽車領(lǐng)域，除了改進(jìn)動力系統(tǒng)和使用清潔能源，汽車的輕量化是節(jié)約能源與降低C02排放量較有效、較易實(shí)施的方法，而要減輕汽車重量就需要使用合適的輕質(zhì)材料來代替常用的笨重的鋼鐵材料，在眾多材料中，鋁及鋁合金型材具有質(zhì)量輕、成型性優(yōu)、強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)勢，使鋁型材在汽車領(lǐng)域能廣泛應(yīng)用。
[0004]目前，國內(nèi)法規(guī)在汽車碰撞領(lǐng)域?qū)Ψ雷擦禾岢鲆?，故國?nèi)汽車通常不設(shè)置防撞梁結(jié)構(gòu)，但是由于缺乏防撞梁，在汽車遇到正面碰撞時，很難保證車內(nèi)人員，尤其是駕駛員及前排乘坐人員的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出一種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架，在車輛遇到正面碰撞時可以最大限度地吸能，顯著提高了汽車車身的強(qiáng)度，提高了車內(nèi)人員的安全系數(shù)。
[0006]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架，包括具有吸能結(jié)構(gòu)的車頭、頂架和底座，所述車頭包括第一吸能區(qū)、第二吸能區(qū)和第三吸能區(qū)，所述第一吸能區(qū)、所述第二吸能區(qū)和所述第三吸能區(qū)設(shè)置在所述底座的前端，所述第一吸能區(qū)與所述頂架連接，所述第二吸能區(qū)、所述第三吸能區(qū)與所述底座連接，所述第一吸能區(qū)、第二吸能區(qū)和第三吸能區(qū)相互配接形成具有高度差且交錯的塔狀結(jié)構(gòu)并且它們遞進(jìn)吸能。
[0008]優(yōu)選地，所述第一吸能區(qū)包括第一前防撞梁，所述第一前防撞梁通過沿X軸方向的安裝梁連接到所述頂架上。
[0009]優(yōu)選地，所述第二吸能區(qū)包括第二前防撞梁，所述第二前防撞梁與第一吸能盒連接，所述第一吸能盒與連接在所述底座上的所述三角接頭連接。
[0010]優(yōu)選地，所述第三吸能區(qū)包括第三前防撞梁、第二吸能盒和前防撞梁安裝板，所述第三防撞梁與所述第二吸能盒連接，所述第二吸能盒與所述前防撞梁安裝板連接，所述前防撞梁安裝板與所述底座連接。
[0011 ]本實(shí)用新型技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在:
[0012]1、車輛在發(fā)生正面碰撞時，通過整個吸能區(qū)域的潰縮變形，吸收碰撞能量，減小了駕駛室變形，保證了乘員生存空間，從而提高了整車的碰撞安全性。
[0013]2、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，本實(shí)用新型的A柱及頂蓋側(cè)邊梁集成了多個零件的功用于一身，且鋁型材基礎(chǔ)模具開發(fā)成本低，周期短。
[0014]3、自然環(huán)境中的鋁合金材料，由于在其表面能形成一層致密的氧化膜，該氧化膜能夠阻止氧氣及其它氣體、液體的侵入而侵蝕，一旦該氧化膜被損壞，在大多數(shù)環(huán)境中它能夠較快地進(jìn)行自我修復(fù)，即優(yōu)異的自防腐性能。
[0015]4、鋁的密度遠(yuǎn)低于鋼，強(qiáng)度高于鋼，在滿足車身要求的前提下，鋁車身的重量可以更輕，從而降低整車質(zhì)量，降低由于車輛在自重上的燃油消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，同時降低養(yǎng)車成本。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型三角接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型三角接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是本實(shí)用新型三角接頭的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0021 ]圖6是本實(shí)用新型吸能盒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是本實(shí)用新型吸能盒的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本實(shí)用新型的目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和解釋。這些實(shí)施例僅是應(yīng)用本實(shí)用新型技術(shù)方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
[0024]如圖1所示，一種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架，包括具有吸能結(jié)構(gòu)的車頭1、頂架2和底座
3。所述車頭I包括第一吸能區(qū)11、第二吸能區(qū)12和第三吸能區(qū)13，所述第一吸能區(qū)11設(shè)置在所述頂架2的前端;所述第二吸能區(qū)12、所述第三吸能區(qū)13設(shè)置在所述底座3的前端。所述第一吸能區(qū)11、所述第二吸能區(qū)12和所述第三吸能區(qū)13相互配接形成具有高度差且交錯的塔狀結(jié)構(gòu)并且它們遞進(jìn)吸能。所述第一吸能區(qū)11與所述第二吸能區(qū)12分別通過支撐柱4固接，所述第二吸能區(qū)12與第三吸能區(qū)13分別通過支撐柱5固接。
[0025]在實(shí)際使用過程中，如果汽車發(fā)生碰撞，首先由第二吸能區(qū)、第三吸能區(qū)中的前防撞梁吸收撞擊能量，前防撞梁變形后，再把能量傳遞到吸能盒，吸能盒通過潰縮變形，大幅度吸收撞擊能量;接著再由第一吸能區(qū)繼續(xù)吸收能量，它的作用是阻止在碰撞過程中，發(fā)動機(jī)侵入乘員艙。該吸能盒的設(shè)置在很大程度上減小了駕駛室變形，保證了乘員生存空間，從而提高整車碰撞安全性。
[0026]所述第一吸能區(qū)11包括第一前防撞梁111，所述第一前防撞梁111通過沿X軸方向的安裝梁112連接到所述頂架2上，車架的前縱梁設(shè)置在所述頂架2上。優(yōu)選的，所述第一前防撞梁111的后表面的左、右兩側(cè)分別通過沿X軸方向的安裝梁112與車架的前縱梁連接，所述第一前防撞梁111與安裝梁之間有多種連接方式，例如:螺接、C02保護(hù)焊焊接、固接，在本實(shí)施例中優(yōu)選為所述第一防撞梁與安裝梁通過C02保護(hù)焊焊接連接。
[0027]所述第二吸能區(qū)12包括第二前防撞梁121，所述第二前防撞梁121與第一吸能盒122連接，所述第一吸能盒122與連接在所述底座3上的三角接頭31連接。優(yōu)選的，所述第二前防撞梁121的后表面的左、右兩側(cè)分別連接吸能盒122。所述第二防撞梁與第一吸能盒之間有多種連接方式，例如:螺接、C02保護(hù)焊焊接、固接，在本實(shí)施例中優(yōu)選為所述第二前防撞梁121與吸能盒122之間通過C02保護(hù)焊焊接;所述三角接頭31設(shè)置在所述底座3上，兩個所述吸能盒的后表面分別與三角接頭連接。所述三角接頭包括兩個對稱設(shè)置的三叉型的連接片，兩個連接片之間通過螺栓固定連接，兩個連接片相向的內(nèi)表面上設(shè)有筋，每個連接片的三叉上分別設(shè)有與前縱梁、上支撐梁和下支撐梁連接角度對應(yīng)的向外開口槽，槽口上設(shè)有多個連接孔，槽口內(nèi)分別套接于前縱梁、上支撐梁和下支撐梁的連接端的外表面，具體安裝和位置、連接關(guān)系如專利2012200549077所述，在此不再贅述。所述三角接頭的設(shè)計用于將車身駕駛艙與車頭吸能區(qū)進(jìn)行連接，避免了焊接給鋁合金汽車車身性能帶來的不利影響，保證了駕駛艙的剛度。在車輛發(fā)生碰撞時，由于該連接裝置自身具有足夠的剛度，將車身潰縮變形控制在此連接裝置之前的吸能區(qū)，防止駕駛艙變形，進(jìn)一步保證車內(nèi)駕乘人員的安全，且該連接裝置采用分體式的鑄造形式，降低了單個零件的成型難度，便于加工的同時也使整體的制造成本大幅下降。
[0028]所述第三吸能區(qū)13包括第三前防撞梁131、第二吸能盒132和前防撞梁安裝板133，所述第三防撞梁131與所述第二吸能盒132有多種連接方式，例如:螺接、C02保護(hù)焊焊接、固接，在本實(shí)施例中優(yōu)選為所述第三防撞梁與第二吸能盒之間通過C02保護(hù)焊焊接。所述第二吸能盒132與所述前防撞梁安裝板133連接，所述前防撞梁安裝板133與所述底座3連接，優(yōu)選的，所述第三防撞梁131的后表面的左、右兩側(cè)分別連接第二吸能盒132，兩個所述吸能盒的后表面分別與一個前防撞梁安裝板133的前表面連接。兩個所述前防撞梁安裝板33的后表面分別與兩個前縱梁的前端連接，在本實(shí)施例中，所述前防撞梁安裝板的后表面通過螺接的方式固定于車輛的前縱梁上。
[0029]所述第二吸能盒122包括吸能盒上板123和吸能盒下板124，所述吸能盒上板和所述吸能盒下板通過焊接連接，所述吸能盒上板設(shè)置有至少一個的第一壓潰筋125，在本實(shí)施例中，所述吸能盒上板設(shè)置有二個第一壓潰筋;所述吸能盒下板設(shè)置有至少一個的第二壓潰筋126，在本實(shí)施例中，所述吸能盒下板設(shè)置有二個第二壓潰筋。所述第一壓潰筋的位置與所述第二壓潰筋的位置匹配對應(yīng)，所述壓潰筋的深度為3_6mm，長度為8-16mm。該壓縮筋的設(shè)計使得在汽車在遇到強(qiáng)烈碰撞時，能夠顯著吸收能量且有效降低車身碰撞加速度，進(jìn)而減小乘員各部位的傷害值，所述壓潰筋設(shè)置于所述吸能盒的橫向和/或縱向方向上。
[0030]汽車的前防撞梁是汽車的重要部件，其必須具有一定的強(qiáng)度、韌性、剛度，還要具有一定的塑性，使汽車在受到撞擊時具有緩沖能力，使人和車少受損失，起到防護(hù)作用。在本實(shí)施例中，所述前防撞梁為一體成型，呈中間平直、兩端彎折的長條狀，所述前防撞梁采用高強(qiáng)度封閉截面鋁材設(shè)計，材料屈服強(qiáng)度超過300兆帕，厚度在2.2?2.6mm之間，盡管使用鋁合金成本提高了一些，但可以在保持強(qiáng)度一致的前提下，大幅度地降低車身重量，所述前防撞梁的橫斷面呈具有兩個中空腔體的“日”字形結(jié)構(gòu)，所述前防撞梁的邊緣設(shè)有倒角；防撞梁安裝板的前、后側(cè)面分別涂有結(jié)構(gòu)膠，所述吸能盒與防撞梁安裝板之間通過結(jié)構(gòu)膠粘接以及C02保護(hù)焊焊接固定，防撞梁安裝板與前縱梁之間通過結(jié)構(gòu)膠粘接以及C02保護(hù)焊焊接固定。
[0031]前防撞梁是用來減輕車輛受到震動力的一種裝置，它的兩端連接的是屈服強(qiáng)度很低的吸能盒，吸能盒可以在車輛發(fā)生低速碰撞時有效吸收碰撞能量盡可能較小撞擊力對車身縱梁的損害，這樣可以降低維修成本。在高速偏置碰撞中，前防撞梁可以有效的將撞擊力從車身左側(cè)(或右側(cè))傳遞到右側(cè)(或左側(cè))。盡可能讓整個車體去吸收碰撞能量。在發(fā)生低速碰撞時(一般為15km/h以下)，前防撞梁可以避免撞擊力對車身前后縱梁的損害，降低維修成本。
[0032]所述頂架2和底座3連接在一起構(gòu)成乘員保護(hù)區(qū)，所述乘員保護(hù)區(qū)以高強(qiáng)度和剛度使駕駛室變形最小，最終保證乘員的安全空間。如圖所示，所述頂架2包括鋁型材制備的頂蓋側(cè)邊、前風(fēng)窗下橫梁;所述底座3包括鋼型材制備的A柱32、B柱33、C柱34、前梁35、中梁36和后梁37。所述頂架和底座的具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系如專利2014104570790所述，在此不再贅述。
[0033]所述A柱、B柱、C柱不僅僅是撐起駕駛艙車頂?shù)慕饘僦?，而且對駕駛艙內(nèi)的成員有重要的保護(hù)作用，在車輛發(fā)生翻滾或傾覆的時候，A柱、B柱、C柱的強(qiáng)度對車內(nèi)的生命來說有重要意義，該設(shè)計使得汽車的安全性大大提高。另一方面，A柱、B柱、C柱也是照明音響裝置、安全氣囊等裝置的必經(jīng)之路。
[0034]在本實(shí)施例中，所述防撞梁、所述吸能盒、所述頂蓋側(cè)邊梁、所述前風(fēng)窗下橫梁的材質(zhì)均為鋁合金；自然環(huán)境中的鋁合金材料，由于在其表面能形成一層致密的氧化膜，該氧化膜能夠阻止氧氣及其它氣體、液體的侵入而侵蝕，一旦該氧化膜被損壞，在大多數(shù)環(huán)境中它能夠較快地進(jìn)行自我修復(fù)，即優(yōu)異的自防腐性能。鋁的密度遠(yuǎn)低于鋼為鋼的三分之一，強(qiáng)度高于鋼，在滿足車身要求的前提下，鋁車身的重量可以更輕，從而降低整車質(zhì)量，降低由于車輛在自重上的燃油消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，同時降低養(yǎng)車成本，且在保證強(qiáng)度的前提下，最大限度地提高行人保護(hù)性能。
[0035]在本實(shí)施例中，B柱外板用熱成型超高強(qiáng)度鋁，材料強(qiáng)度及延展性極高且有效減重，在降低B柱外板厚度的同時，提高B柱的強(qiáng)度和抗彎能力。在發(fā)生碰撞時，汽車的安全與否，主要是看它對乘員艙的保護(hù)程度如何，本實(shí)施中的汽車車身采用一體化車身結(jié)構(gòu)，由熱成型高強(qiáng)鋼制造的A、B、C柱和車門防撞梁所構(gòu)成的乘員艙，通過焊接形成穩(wěn)定的環(huán)形結(jié)構(gòu)，在B柱、門檻梁、地板橫梁等關(guān)鍵位置施加高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠，增大鏈接強(qiáng)度，以保障在碰撞中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時有助于提升隔音性能和密封性。
[0036]當(dāng)車輛正面發(fā)生碰撞時，前防撞梁所承受的碰撞里由吸能盒引導(dǎo)緩沖，從而消弱碰撞力，降低正面碰撞給車輛和乘員帶來的傷害?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了確保吸能盒的吸能性能，吸能盒的板材通常采用重量較大，厚度較厚且均勻的材料作為板材材料，因此，現(xiàn)有車輛的防撞梁吸能盒，重量較大，成本較高，無法達(dá)到輕量化的目的。
[0037]在本實(shí)施例中，所述吸能盒的板材厚度從固接于車輛前防撞梁的一端向固接于車輛前縱梁的另一端依次增加。所述吸能盒的板材厚度從左至右依次增加，吸能盒的最左端板材厚度為1.6mm，吸能盒的最右端板材厚度為3mm。在本實(shí)施例中吸能盒板材的最小厚度與最大厚度的厚度差在1-2_范圍內(nèi)即可，吸能盒材料的屈服強(qiáng)度大于等于200MPa，在這里不做具體限定。該設(shè)計保證吸能盒吸能性能的同時，降低了吸能盒的重量，達(dá)到了吸能盒輕量化和降低成本的目的。
[0038]在低速碰撞事故中，前防撞梁通過吸能盒完全吸收能力，保護(hù)汽車中重要且昂貴的零部件不受損害，降低財產(chǎn)損失。在高速碰撞中，前防撞梁通過吸能盒有效吸收和分散能量，最大程度減少對乘員艙的傷害，其整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。
[0039]通過碰撞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計算機(jī)輔助工程CAE分析碰撞能量在吸能盒上的能量衰減過程，確定吸能盒在碰撞過程中易發(fā)生嚴(yán)重變形的區(qū)域，并在吸能盒上板和吸能盒下板上的所述易發(fā)生嚴(yán)重變形區(qū)域分別設(shè)置第一壓潰筋和第二壓潰筋，并使得吸能盒上板和吸能盒下板相應(yīng)位置上的第一壓潰筋和第二壓潰筋一一匹配對應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到有效引導(dǎo)力傳遞的目的，第一壓潰筋和第二壓潰筋為吸能盒盒壁向吸能盒內(nèi)部沖壓形成的。
[0040]本實(shí)用新型通過增加防撞梁結(jié)構(gòu)后，與傳統(tǒng)汽車相比，在車輛遇到正面碰撞時，防撞梁結(jié)構(gòu)可以最大限度的吸能，顯著提高了車身骨架尤其是底部骨架的強(qiáng)度，從而保障車內(nèi)人員的安全，同時，由于防撞梁與吸能縱梁的材料均為鋁合金，該材料強(qiáng)度高、重量輕，對車輛自身重量產(chǎn)生的影響很小。
[0041]本實(shí)用新型的鋁合金汽車車身連接裝置采用螺栓連接的接合方法，用于將車身駕駛艙與車頭吸能區(qū)進(jìn)行連接，避免了焊接給鋁合金汽車車身性能帶來的不利影響，保證了駕駛艙的剛度。在車輛發(fā)生碰撞時，由于該連接裝置自身具有足夠的剛度，將車身潰縮變形控制在此連接裝置之前的吸能區(qū)，防止駕駛艙變形，進(jìn)一步保證車內(nèi)駕駛員、乘坐員的安全，同時，該連接采用分體式的鑄造形式，雖然增加了零件數(shù)量，但是降低了單個零件的成型難度，便于加工，使整體的制造成本大幅下降。
[0042]本實(shí)用新型尚有多種實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架，包括具有吸能結(jié)構(gòu)的車頭(I)、頂架(2)和底座(3)，其特征在于:所述車頭(I)包括第一吸能區(qū)(11)、第二吸能區(qū)(12)和第三吸能區(qū)(13)，所述第一吸能區(qū)(11)、所述第二吸能區(qū)(12)和所述第三吸能區(qū)(13)設(shè)置在所述底座(3)的前端，所述第一吸能區(qū)(11)與所述頂架(2)連接，所述第二吸能區(qū)(12)、所述第三吸能區(qū)(13)與所述底座(3)連接，所述第一吸能區(qū)(11)、第二吸能區(qū)(12)和第三吸能區(qū)(13)相互配接形成具有高度差且交錯的塔狀結(jié)構(gòu)并且它們遞進(jìn)吸能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架，其特征在于:所述第一吸能區(qū)(11)包括第一前防撞梁(111)，所述第一前防撞梁(111)通過沿X軸方向的安裝梁(112)連接到所述頂架(2)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架，其特征在于:所述第二吸能區(qū)(12)包括第二前防撞梁(121)所述第二前防撞梁(121)與第一吸能盒(122)連接，所述第一吸能盒(122)與連接在所述底座(3)上的三角接頭(31)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有吸能結(jié)構(gòu)的車架，其特征在于:所述第三吸能區(qū)(13)包括第三前防撞梁(131)、第二吸能盒(132)和前防撞梁安裝板(133)，所述第三前防撞梁(131)與所述第二吸能盒(132)連接，所述第二吸能盒(132)與所述前防撞梁安裝板(133)連接，所述前防撞梁安裝板(133)與所述底座(3)連接。
【文檔編號】B60R19/04GK205440240SQ201521092941
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月25日
【發(fā)明人】宿佳敏, 孫營, 李明, 田永義, 舒增聰, 藺瑞蘭
【申請人】蘇州奧杰汽車技術(shù)股份有限公司