一种具有双变形吸能效果的车架结构制造技术

本发明专利技术提供了一种具有双变形吸能效果的车架结构，包括前纵梁前部(2F)，所述前纵梁前部2F包括靠前的等截面部(11)，以及靠后的变截面部(12)，用于传递来自前方等截面部11的冲击载荷；其特征在于：在所述前纵梁前部(2F)的等截面部(11)对称的开设诱导槽(7)，并在所述诱导槽(7)顶部均跨接设置第一加强筋(8)，同时在所述前纵梁前部(2F)上对称的跨接设置第二加强筋(9)，第二加强筋9一端固定连接所述等截面部(11)，其另一端固定连接所述变截面部(12)；所述诱导槽(7)，用于引导前纵梁前部(2F)在碰撞时发生叠加收缩塑性变形，第一、第二加强筋(8，9)在碰撞时发生剪切变形破坏，吸收碰撞能量。

A frame structure with two deformed energy absorption effects

\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u4e86\u4e00\u79cd\u5177\u6709\u53cc\u53d8\u5f62\u5438\u80fd\u6548\u679c\u7684\u8f66\u67b6\u7ed3\u6784\uff0c\u5305\u62ec\u524d\u7eb5\u6881\u524d\u90e8(2F)\uff0c\u6240\u8ff0\u524d\u7eb5\u6881\u524d\u90e82F\u5305\u62ec\u9760\u524d\u7684\u7b49\u622a\u9762\u90e8(11)\uff0c\u4ee5\u53ca\u9760\u540e\u7684\u53d8\u622a\u9762\u90e8(12)\uff0c\u7528\u4e8e\u4f20\u9012\u6765\u81ea\u524d\u65b9\u7b49\u622a\u9762\u90e811\u7684\u51b2\u51fb\u8f7d\u8377\uff1b\u5176\u7279\u5f81\u5728\u4e8e\uff1a\u5728\u6240\u8ff0\u524d\u7eb5\u6881\u524d\u90e8(2F)\u7684\u7b49\u622a\u9762\u90e8(11)\u5bf9\u79f0\u7684\u5f00\u8bbe\u8bf1\u5bfc\u69fd(7)\uff0c\u5e76\u5728\u6240\u8ff0\u8bf1\u5bfc\u69fd(7)\u9876\u90e8\u5747\u8de8\u63a5\u8bbe\u7f6e\u7b2c\u4e00\u52a0\u5f3a\u7b4b(8)\uff0c\u540c\u65f6\u5728\u6240\u8ff0\u524d\u7eb5\u6881\u524d\u90e8(2F)\u4e0a\u5bf9\u79f0\u7684\u8de8\u63a5\u8bbe\u7f6e\u7b2c\u4e8c\u52a0\u5f3a\u7b4b(9)\uff0c\u7b2c\u4e8c\u52a0\u5f3a\u7b4b9\u4e00\u7aef\u56fa\u5b9a\u8fde\u63a5\u6240\u8ff0\u7b49\u622a\u9762\u90e8(11)\uff0c\u5176\u53e6\u4e00\u7aef\u56fa\u5b9a\u8fde\u63a5\u6240\u8ff0\u53d8\u622a\u9762\u90e8(12)\uff1b\u6240\u8ff0\u8bf1\u5bfc\u69fd(7)\uff0c\u7528\u4e8e\u5f15\u5bfc\u524d\u7eb5\u6881\u524d\u90e8(2F)\u5728\u78b0\u649e\u65f6\u53d1\u751f\u53e0\u52a0\u6536\u7f29\u5851\u6027\u53d8\u5f62\uff0c\u7b2c\u4e00\u3001\u7b2c\u4e8c\u52a0\u5f3a\u7b4b(8\uff0c9)\u5728\u78b0\u649e\u65f6\u53d1\u751f\u526a\u5207\u53d8 Form damage, absorb collision energy.

【技术实现步骤摘要】
一种具有双变形吸能效果的车架结构
本专利技术涉及车辆车架结构领域，尤其涉及一种增强碰撞吸能效果的车架结构。
技术介绍
车辆车架碰撞吸能结构中，最基本最重要的结构之一就是纵向金属梁结构。图1为车辆车架布置示意图。在碰撞发生时，金属梁被设计为易于通过塑性变形来吸收能量，降低车身冲击载荷，保护乘员安全。在碰撞冲击中，纵梁的变形大概有两种，一种是叠加收缩塑性变形，能较好的吸收碰撞能量，一种是弯曲变形，吸能效率不高。因此，在设计中倾向使纵梁更容易发生吸能效果好的叠加收缩塑性变形。现有技术中，通常使用诱导梁结构来促使纵梁发生叠加收缩变形。如图2所示，通过精密计算，在金属梁的合适尺寸部位，纵向对称位置的开设诱导槽。通过诱导槽的设置，保证车架前端的纵梁在碰撞时发生叠加收缩塑性变形。然而，诱导槽的设置虽然在计算中强调既要起到变形引导作用，保证在碰撞中整体结构发生有效变形，又要保证车架整体结构强度，不能引起结构失效。然而在应用中发现，诱导槽还是成为车架整体结构强度的薄弱点，在不发生碰撞的情况时，经过车辆长期行驶条件下，金属梁受到交变应力冲击载荷、车身固定载荷作用下，承受弯矩的能力较差，容易发生疲劳损伤或者变形，影响车架和车辆整体力学性能。同时，本领域技术人员公知，理想的车辆或车架碰撞吸能效果为，乘员室的结构刚度大于车架前部变形区域的刚度，车架前部碰撞变形区域尽可能多地吸收撞击能量，同时满足，低速碰撞时，车辆的变形以及变形力值都较小；当发生中等速度的碰撞时，变形力应尽量均匀，避免产生加速度峰值；高速碰撞时，充分阻止碰撞力传导入驾驶室，变形力值应急剧上升。现有技术中，多利用变截面梁更优良的抗冲击载荷能力和可变应力特性，来接近该技术效果，如梯形金属梁或者锥形金属梁。然而，分析和试验表明，单一使用变截面梁还是不能完全符合上述理想碰撞特性。此外，现有技术中对于车辆或者车架碰撞吸能解决方案要么采用上述塑性变形吸能，要么采用螺钉螺纹配合或者结构薄弱点的剪切变形/破坏吸能，导致车架单位吸能区域的吸能效率并不高，也成为车辆被动安全领域需要解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有双变形吸能效果的车架结构，包括前纵梁前部，所述前纵梁前部包括靠前的等截面部，以及靠后的变截面部，用于传递来自前方等截面部的冲击载荷；其特征在于：在所述前纵梁前部的等截面部对称的开设诱导槽，并在所述诱导槽顶部均跨接设置第一加强筋，同时在所述前纵梁前部上对称的跨接设置第二加强筋，第二加强筋一端固定连接所述等截面部，其另一端固定连接所述变截面部；所述诱导槽，用于引导前纵梁前部在碰撞时发生叠加收缩塑性变形，第一、第二加强筋在碰撞时发生剪切变形破坏，吸收碰撞能量。优选的，所述变截面部设置为梯形梁或者锥形梁。优选的，第一、二加强筋在纵梁上的设置方式通过螺钉连接或者焊接实现。上述车架结构中，第一、第二加强筋的设置，在不破坏纵梁碰撞吸能特性的前提下，确保了纵梁及车架整体的结构强度，弥补了诱导槽和截面过渡部位的结构薄弱点，能够承受车辆正常行驶过程中的各种交变应力载荷的冲击，更能够承受作用于车架纵梁上的弯矩；同时，在碰撞发生时，第一、第二加强筋在较大冲击载荷下，其与纵梁固定连接部位会承受剪切变形破坏，进一步吸收了碰撞的冲击载荷。因此，车架结构在碰撞时，既会发生塑性变形，也会发生剪切变形，通过双重变形效果提高了单位区域的吸能效率，也保证了车架整体的结构强度不会失效。本专利技术还提供了第二种具有双变形吸能效果的车架结构，包括前纵梁前部，前纵梁前部采用内外分段结构，该内外分段结构包括纵向设置的内梁和外梁，内梁为实心结构，部分的伸入前部为空心内筒结构的外梁内部，并和外梁配合紧固连接，其特征在于：所述外梁内筒的底壁上开设内部诱导槽，内梁在其一端，相应的设置有与外梁的所述内部诱导槽形状配合的端部；所述内梁和外梁的紧固配合连接的部位，在碰撞时发生剪切变形破坏；所述内部诱导槽，用来引导内、外梁继续发生塑性变形，进一步吸收碰撞能量。优选的，内梁和外梁配合紧固连接的方式为类似内外螺纹连接，或者齿和齿槽连接方式。优选的，内梁伸入外梁空心内筒的一端，与内部诱导槽的底部，留有一定间隙。进一步的，所述内梁和外梁的紧固配合连接的部位材料强度设为最小；所述内梁和外梁其余主体结构的材料强度设为最大；所述内梁伸入外梁空心内筒、与内部诱导槽配合的端部的材料强度，设为上述最大最小材料强度之间。进一步优选的，内梁13配合部角13J或齿的强度大于与外梁14的配合部；进一步优选的，内梁13配合部角13J的面积占整个环形面积为30％-80％。进一步优选的，内梁13配合部角13J的面积占整个环形面积为50％-60％。上述车架结构，通过在纵梁内部设置诱导槽，引导纵梁发生叠加收缩变形，又通过剪切变形和塑性变形的双重吸能效果，提高了纵梁和车架单位区域的吸能效率。同样的，由于车架和纵梁结构截面上没有明显的部件收缩区域，也保证了整体的结构抗疲劳强度高，不会由于周期性应力失效，降低车辆安全性。同时，将内梁和外梁配合连接处的材料强度设为最小，使得剪切变形优先发生；将内梁和外梁主体结构的材料强度设为最大；最后将内梁13伸入外梁、与内部诱导槽配合的端部的材料强度设为上述最大最小强度之间，使得内梁的所述端部在于外梁作用过程中，随着冲击载荷的增大结构也将被破坏，避免了“穿刺效应”的产生。本专利技术还提供了一种车架结构，其为本专利技术前两种车架结构的组合，纵梁前部2F的前部区域，采用本专利技术第二种内梁、外梁配合紧固连接的结构；在纵梁前部2F的后部区域，即与所述前部区域相接的纵梁区域，采用本专利技术第一种变截面梁设置外部诱导槽配合加强筋的结构。附图说明图1是本专利技术的车辆车架布置示意图。图2是现有技术的车架纵梁碰撞吸能效果图。图3是本专利技术的第一实施方式的车架纵梁结构示意图。图4是本专利技术的第二实施方式的车架纵梁结构示意图。图5是本专利技术的第二实施方式的车架纵梁结构A区域的示意图。图6是本专利技术的第二实施方式的车架纵梁内梁截面的示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术做进一步的详细描述。图1为根据本专利技术的车辆车架结构1的示意图。前纵梁2被设置在车架结构1前部的左右侧，该对前纵梁2位于车体前部的前车厢两侧，并在车辆纵向方向上延伸。前纵梁2的后端分别接续中间纵梁3，中间纵梁3位于车厢中车辆横向方向的两侧并且它的末端接续后纵梁4。横梁5被连接在左右前纵梁2的末端之间，一对左右斜加强筋6连接到横梁5的中部，并在两侧连接到前纵梁2上。前部保险杠构件7连接左右前纵梁2的前端。其中，左右中间纵梁3的距离L2大于左右前纵梁2的前部2F之间的距离L1，左右前纵梁2的后部2R向车辆的后部横向向外倾斜。本专利技术的主旨，就在于对车架前纵梁2中的前纵梁前部2F的碰撞吸能结构改进，具体如下。具体实施方式1如图3所示，前纵梁的前部2F包括两部分，靠前的等截面部11，最先受到碰撞载荷的冲击；以及靠后的变截面部12，传递来自前方等截面部11的冲击载荷。等截面部11和变截面部12组成的纵梁前部2F，在低速、中速、高速碰撞下，比使用单独种类的纵梁更加接近车架理想碰撞特性。变截面部12例如可以设置为梯形梁或者锥形梁。同时，为了保证纵梁更易于发生叠加收缩塑性变形，在纵梁前部2F的等截面部上下对称的开设诱导槽7。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双变形吸能效果的车架结构，包括前纵梁前部(2F)，所述前纵梁前部(2F)包括靠前的等截面部(11)，以及靠后的变截面部(12)，用于传递来自前方等截面部(11)的冲击载荷；其特征在于：在所述前纵梁前部(2F)的等截面部(11)对称的开设诱导槽(7)，并在所述诱导槽(7)顶部均跨接设置第一加强筋(8)，同时在所述前纵梁前部(2F)上对称的跨接设置第二加强筋(9)，第二加强筋(9)一端固定连接所述等截面部(11)，其另一端固定连接所述变截面部(12)；所述诱导槽(7)，用于引导前纵梁前部(2F)在碰撞时发生叠加收缩塑性变形，第一、第二加强筋(8，9)在碰撞时发生剪切变形破坏，吸收碰撞能量。

【技术特征摘要】
1.一种具有双变形吸能效果的车架结构，包括前纵梁前部(2F)，所述前纵梁前部(2F)包括靠前的等截面部(11)，以及靠后的变截面部(12)，用于传递来自前方等截面部(11)的冲击载荷；其特征在于：在所述前纵梁前部(2F)的等截面部(11)对称的开设诱导槽(7)，并在所述诱导槽(7)顶部均跨接设置第一加强筋(8)，同时在所述前纵梁前部(2F)上对称的跨接设置第二加强筋(9)，第二加强筋(9)一端固定连接所述等截面部(11)，其另一端固定连接所述变截面部(12)；所述诱导槽(7)，用于引导前纵梁前部(2F)在碰撞时发生叠加收缩塑性变形，第一、第二加强筋(8，9)在碰撞时发生剪切变形破坏，吸收碰撞能量。2.如权利要求1所述的具有双变形吸能效果的车架结构，所述变截面部(12)设置为梯形梁或者锥形梁。3.一种具有双变形吸能效果的车架结构，包括前纵梁前部(2F)，所述前纵梁前部(2F)采用内外分段结构，包括纵向设置的内梁(13)和外梁(14)，其特征在于：内梁(13)部分的伸入前部为空心内筒结构的外梁(14)内部，并和外梁(14)配合紧固连接，所述内梁(13)和外梁(14)的紧固配合连接的部位，在碰撞时发生剪切变形破坏；所述外梁(14)内筒的底壁上开设内部诱导槽(10)，内梁(13)在其一端，相应的设置有与外梁(14)的所述内部诱导槽(10)形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠义，臧宏运，邹广太，
申请(专利权)人：长沙义和车桥有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43