本實用新型屬于汽車零部件，特別涉及一種變厚度汽車前縱梁后端加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

汽車發(fā)生正面碰撞或偏置碰撞時，前縱梁總成對其碰撞安全性的有著十分重要的影響。汽車碰撞安全性除了通過發(fā)動機(jī)艙前端的吸能盒、前縱梁前端等結(jié)構(gòu)吸收能量以外，還需要通過前圍板下的前縱梁后端延伸結(jié)構(gòu)來抵抗變形，減少前圍板侵入量。因此，前縱梁后端加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的研究對汽車碰撞安全性十分重要。

一般來說，前縱梁后端結(jié)構(gòu)可以有效將前縱梁前端傳遞過來的碰撞力，有效地傳遞到前圍板及后圍總成上，在傳遞碰撞力的同時，要求前縱梁后端本身不能產(chǎn)生大的變形，以避免前圍板產(chǎn)生大的侵入量。因此，前縱梁后端本身需要有很好的抗彎曲性能。

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車行業(yè)對于汽車安全性和輕量化的要求已經(jīng)成為當(dāng)前重點，而汽車前縱梁后端結(jié)構(gòu)是汽車車身的重要組成部分，在保證汽車碰撞安全性的前提下，實現(xiàn)汽車前縱梁后端結(jié)構(gòu)的輕量化是一大挑戰(zhàn)。

目前汽車前縱梁后端結(jié)構(gòu)均采用不變厚度的板料進(jìn)行加工成前后不同截面的前縱梁后端結(jié)構(gòu)，通過前縱梁后端本體及其內(nèi)部的加強(qiáng)板形成多個腔體，加強(qiáng)前縱梁后部的結(jié)構(gòu)剛度，從而達(dá)到降低碰撞過程中撞擊力的目的，有效減少前圍板的侵入。而這種形式的結(jié)構(gòu)在力學(xué)上并沒有達(dá)到材料利用的最優(yōu)，無法實現(xiàn)材料的合理利用，而通過本方案中的前縱梁結(jié)構(gòu)，通過采用變厚度分布結(jié)構(gòu)，達(dá)到結(jié)構(gòu)最佳輕量化效果。

中國專利公告號202320502U公開的一種汽車前縱梁的后部結(jié)構(gòu)，采用多個前縱梁本體、本體加強(qiáng)板、上蓋板、上蓋板加強(qiáng)板等結(jié)構(gòu)，通過這些結(jié)構(gòu)組成多個腔體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了前縱梁后部和副車架后安裝點的剛度，減少前擋板的侵入量，保護(hù)乘客安全。

中國專利公告號為203402259U公開的一種前縱梁后部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)及汽車，則是通過在左右前縱梁的根部之間設(shè)置一個第一橫梁，使得第一橫梁位于碰撞力傳遞區(qū)域，可以有效抗擊和分散碰撞力，減小前圍板侵入量。

中國專利公告號為203739992U公開的一種汽車的前縱梁后部結(jié)構(gòu)采用“L”型的外板本體和內(nèi)板本體，并通過焊接在一起形成“U”型結(jié)構(gòu)的前縱梁后部結(jié)構(gòu)本體，同時在后部結(jié)構(gòu)本體中設(shè)置有“U”型內(nèi)加強(qiáng)板。通過合理設(shè)計其幾何結(jié)構(gòu)，優(yōu)化焊點結(jié)構(gòu)，有效消除汽車前縱梁后部結(jié)構(gòu)彎曲部位的應(yīng)力集中現(xiàn)象。

以上已公開的前縱梁后端結(jié)構(gòu)中均是采用多個等厚度結(jié)構(gòu)焊接在一起，加強(qiáng)件數(shù)量較多，加工工藝復(fù)雜，附加的加工成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于設(shè)計一種變厚度汽車前縱梁后端結(jié)構(gòu)，通過對前縱梁后端的彎曲部位應(yīng)力集中位置進(jìn)行局部厚度增加，提升前縱梁后端的抗彎曲變形特性，減少正面或偏置碰撞中前圍板侵入量。通過借助柔性軋制技術(shù)制成的板材制作前縱梁后端本體及其加強(qiáng)板，這樣前縱梁后端結(jié)構(gòu)可以在車身縱向上不同位置具備不同的厚度分布，可以很好地滿足汽車碰撞的要求，同時減少加強(qiáng)件數(shù)量，并實現(xiàn)輕量化設(shè)計。

為達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：

一種變厚度汽車前縱梁后端結(jié)構(gòu)，其包括前縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強(qiáng)板，通過焊接連接在一起；其中，前縱梁后端本體為帽形結(jié)構(gòu)，前縱梁本體后端加強(qiáng)板為U形結(jié)構(gòu)；前縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強(qiáng)板采用從前到后厚度依次變化的連續(xù)變厚度鋼板；前縱梁后端本體為金屬薄壁結(jié)構(gòu)，依次包括本體前段、本體前過渡段、本體中段、本體后過渡段以及本體后段；本體前、后段、中段的厚度為等厚度，且本體前、后段的厚度較本體中段的厚度??；本體前、后過渡段的厚度為連續(xù)變厚度；前縱梁后端本體加強(qiáng)件為金屬薄壁結(jié)構(gòu)，依次包括加強(qiáng)件前段、加強(qiáng)件前過渡段、加強(qiáng)件中段、加強(qiáng)件后過渡段以及加強(qiáng)件后段；加強(qiáng)件前段、后段、中段的厚度為等厚度，且加強(qiáng)件前、后段的厚度較加強(qiáng)件中段的厚度??；加強(qiáng)件前、后過渡段的厚度為連續(xù)變厚度。

優(yōu)選的，所述前縱梁后端本體前段和本體后段的厚度在0.8～2.0mm范圍之內(nèi)；本體中段的厚度在1.5～3.0m范圍之內(nèi)。

優(yōu)選的，所述前縱梁后端本體加強(qiáng)件前段和后段的厚度為1.0～2.5mm，加強(qiáng)件中段的厚度為1.5～3.5mm。

優(yōu)選的，所述前縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強(qiáng)件的前、后過渡段厚度變化梯度處于1:50～1:200之間，即厚度每變化1mm，前、后過渡段長度分別為50mm～200mm。

優(yōu)選的，所述前縱梁后端本體的前端截面為U形，截面高度為20-30mm，截面最大寬度為40-60mm；前縱梁后端本體的中端截面為帽形，截面高度大于40mm，截面最大寬度為40-60mm；前縱梁后端本體的后端為帽形，截面高度為20-30mm，截面最大寬度為50-70mm；前縱梁后端本體的中端到前后端之間的高度均勻過渡。

優(yōu)選的，所述前縱梁后端本體加強(qiáng)板的截面形狀為U形，截面高度為15-25mm，截面寬度和前縱梁后端本體相匹配。

優(yōu)選的，所述縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強(qiáng)板通過點焊連接。

汽車正面碰撞過程中，前縱梁后端的彎曲應(yīng)力主要集中在前縱梁后端的中部，為了滿足其在碰撞過程中對前圍板侵入量的要求，同時從輕量化的角度考慮，在應(yīng)力不集中的區(qū)域可以考慮降低材料厚度，實現(xiàn)重量降低，因此前縱梁后端結(jié)構(gòu)的剛度應(yīng)該滿足前段軟、中段硬、后端軟的特性，因此可以將前縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強(qiáng)板在碰撞方向上設(shè)計成前部薄，中部厚，后部薄的結(jié)構(gòu)。

本實用新型前縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強(qiáng)板采用從前到后厚度依次變化的連續(xù)變厚度鋼板。

前縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強(qiáng)板可設(shè)計成三個等厚度段和兩個連續(xù)厚度過渡段的結(jié)構(gòu)形式，即在三個等厚度段之間設(shè)計有兩個厚度過渡段。

由此，前縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強(qiáng)板在不同區(qū)域就因為厚度的不同能實現(xiàn)前縱梁后端結(jié)構(gòu)從前到后的方向上的抗彎曲強(qiáng)度從弱到強(qiáng)再到弱的變化。

本實用新型汽車前縱梁結(jié)構(gòu)用于汽車縱梁后端，能減小前圍板的變形，減少前圍板的侵入梁，增加縱梁后端結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，減少汽車正面碰撞對乘員腿部的傷害。

本實用新型的有益效果：

本實用新型的前縱梁后端結(jié)構(gòu)的薄壁厚度從前后部到中部逐漸增厚，符合前縱梁后端對于碰撞安全性的設(shè)計要求，在碰撞過程中彎曲應(yīng)力集中位置的厚度增加可以有效降低變形量，減少前圍板的侵入量，提升安全性能的同時實現(xiàn)輕量化設(shè)計。同時采用本實用新型的前縱梁結(jié)構(gòu)，采用了變厚度結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了對材料的最大利用，可以減少結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件數(shù)量，減少模具及焊接成本。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例的中部剖面示意圖。

圖3為本實用新型實施例前縱梁后端本體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型實施例前縱梁后端本體加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實用新型實施例局部厚度示意圖。

具體實施方式

參見圖1～圖5，本實用新型的一種變厚度汽車前縱梁后端結(jié)構(gòu)，其包括前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強(qiáng)板2，通過焊接連接在一起；其中，

前縱梁后端本體1為帽形結(jié)構(gòu)，前縱梁本體后端加強(qiáng)板2為U形結(jié)構(gòu)；

前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強(qiáng)板2采用從前到后厚度依次變化的連續(xù)變厚度鋼板；

前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強(qiáng)板2設(shè)計成三個等厚度段和兩個連續(xù)厚度過渡段的結(jié)構(gòu)形式，即在三個等厚度段之間設(shè)計有兩個厚度過渡段；

前縱梁后端本體1為金屬薄壁結(jié)構(gòu)，依次包括本體前段11、本體前過渡段12、本體中段13、本體后過渡段14以及本體后段15；本體前、后段、中段的厚度為等厚度，且本體前、后段的厚度較本體中段的厚度小；本體前、后過渡段的厚度為連續(xù)變厚度；

前縱梁后端本體加強(qiáng)件2為金屬薄壁結(jié)構(gòu)，依次包括加強(qiáng)件前段21、加強(qiáng)件前過渡段22、加強(qiáng)件中段23、加強(qiáng)件后過渡段24以及加強(qiáng)件后段25；加強(qiáng)件前段、后段、中段的厚度為等厚度，且加強(qiáng)件前、后段的厚度較加強(qiáng)件中段的厚度小；加強(qiáng)件前、后過渡段的厚度為連續(xù)變厚度。

優(yōu)選的，所述前縱梁后端本體1前段和本體后段的厚度在0.8～2.0mm范圍之內(nèi)；本體中段的厚度在1.5～3.0m范圍之內(nèi)。

優(yōu)選的，所述前縱梁后端本體加強(qiáng)件2前段和后段的厚度為1.0～2.5mm，加強(qiáng)件中段的厚度為1.5～3.5mm。

優(yōu)選的，所述前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強(qiáng)件2的前、后過渡段厚度變化梯度處于1:50～1:200之間，即厚度每變化1mm，前、后過渡段長度分別為50mm～200mm。

優(yōu)選的，所述前縱梁后端本體1的前段截面為U形，截面高度為20-30mm，截面最大寬度為40-60mm；前縱梁后端本體的中段截面為帽形，截面高度大于40mm，截面最大寬度為40-60mm；前縱梁后端本體的后段為帽形，截面高度為20-30mm，截面最大寬度為50-70mm；前縱梁后段本體的中段到前、后段之間的高度均勻過渡。

優(yōu)選的，所述前縱梁后端本體加強(qiáng)板2的截面形狀為U形，截面高度為15-25mm，截面寬度和前縱梁后端本體1相匹配。

圖1所示本實用新型汽車前縱梁后端結(jié)構(gòu)的一個實例，由汽車前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強(qiáng)板2組成，縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強(qiáng)板2通過點焊連接。

圖2所示為本實用新型實例汽車前縱梁后端結(jié)構(gòu)的中部剖面示意圖。圖中可見，由前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強(qiáng)板2組成，可以有效提升前縱梁后端結(jié)構(gòu)的抗彎曲特性。

為實現(xiàn)本設(shè)計的變厚度結(jié)構(gòu)，本實用新型通過柔性軋制工藝方法來是實現(xiàn)，即采用一個等厚度的卷料，通過柔性軋制生產(chǎn)獲得沿著軋制方向有不同板厚的連續(xù)變厚度卷料，通過落料得到具有設(shè)計的不同厚度區(qū)域的金屬板料，之后通過熱沖壓或冷沖壓等工藝，分別獲得具有不同厚度區(qū)域的金屬件。板料的縱向剖切面的局部厚度示意圖如圖5所示。

本實用新型汽車前縱梁后端本體在車身Y方向設(shè)計有不同的厚度，該方案通過在前縱梁后端彎曲部位的應(yīng)力集中位置進(jìn)行局部增厚，達(dá)到減少結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件的目的，可以很好克服以上方案中的不足，在保證汽車碰撞安全性的同時，實現(xiàn)輕量化和節(jié)省綜合成本，滿足汽車技術(shù)發(fā)展的需求。

汽車安全與輕量化成為汽車發(fā)展的重要趨勢。變厚度汽車前縱梁后端結(jié)構(gòu)是在前縱梁后端的不同部位設(shè)計有不同厚度，并采用經(jīng)過柔性軋制的連續(xù)變厚度板料制作而成。這種變厚度結(jié)構(gòu)不僅能很好地滿足前縱梁后端對于抵抗碰撞彎曲的要求，也能最大程度上減少材料使用，能在保證安全性的前提下，實現(xiàn)輕量化設(shè)計。

本實用新型采用變厚板結(jié)合汽車設(shè)計要求來實現(xiàn)變厚度零件設(shè)計及制作的方法，還可以繼續(xù)用于其他汽車關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的設(shè)計中，如汽車地板橫梁、門檻梁、B柱等。