一種變厚度汽車前縱梁后端加強結構的制作方法

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結構。

背景技術：

汽車發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動機艙前端的吸能盒、前縱梁前端等結構吸收能量以外，還需要通過前圍板下的前縱梁后端延伸結構來抵抗變形，減少前圍板侵入量。因此，前縱梁后端加強結構的研究對汽車碰撞安全性十分重要。

一般來說，前縱梁后端結構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生大的變形，以避免前圍板產生大的侵入量。因此，前縱梁后端本身需要有很好的抗彎曲性能。

隨著汽車行業的發展，汽車行業對于汽車安全性和輕量化的要求已經成為當前重點，而汽車前縱梁后端結構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，實現汽車前縱梁后端結構的輕量化是一大挑戰。

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

中國專利公告號202320502U公開的一種汽車前縱梁的后部結構，采用多個前縱梁本體、本體加強板、上蓋板、上蓋板加強板等結構，通過這些結構組成多個腔體結構，增強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結構及汽車，則是通過在左右前縱梁的根部之間設置一個第一橫梁，使得第一橫梁位于碰撞力傳遞區域，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構采用“L”型的外板本體和內板本體，并通過焊接在一起形成“U”型結構的前縱梁后部結構本體，同時在后部結構本體中設置有“U”型內加強板。通過合理設計其幾何結構，優化焊點結構，有效消除汽車前縱梁后部結構彎曲部位的應力集中現象。

以上已公開的前縱梁后端結構中均是采用多個等厚度結構焊接在一起，加強件數量較多，加工工藝復雜，附加的加工成本較高。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于設計一種變厚度汽車前縱梁后端結構，通過對前縱梁后端的彎曲部位應力集中位置進行局部厚度增加，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制成的板材制作前縱梁后端本體及其加強板，這樣前縱梁后端結構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，同時減少加強件數量，并實現輕量化設計。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是：

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

優選的，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；本體中段的厚度在1.5～3.0m范圍之內。

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

優選的，所述前縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強件的前、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。

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

優選的，所述縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強板通過點焊連接。

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，在應力不集中的區域可以考慮降低材料厚度，實現重量降低，因此前縱梁后端結構的剛度應該滿足前段軟、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板在碰撞方向上設計成前部薄，中部厚，后部薄的結構。

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

前縱梁后端本體和前縱梁后端本體加強板可設計成三個等厚度段和兩個連續厚度過渡段的結構形式，即在三個等厚度段之間設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板在不同區域就因為厚度的不同能實現前縱梁后端結構從前到后的方向上的抗彎曲強度從弱到強再到弱的變化。

本實用新型汽車前縱梁結構用于汽車縱梁后端，能減小前圍板的變形，減少前圍板的侵入梁，增加縱梁后端結構抵抗變形的能力，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構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計要求，在碰撞過程中彎曲應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輕量化設計。同時采用本實用新型的前縱梁結構，采用了變厚度結構設計，實現了對材料的最大利用，可以減少結構加強件數量，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構示意圖。

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構示意圖。

圖4為本實用新型實施例前縱梁后端本體加強板的結構示意圖。

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構，其包括前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強板2，通過焊接連接在一起；其中，

前縱梁后端本體1為帽形結構，前縱梁本體后端加強板2為U形結構；

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

前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強板2設計成三個等厚度段和兩個連續厚度過渡段的結構形式，即在三個等厚度段之間設計有兩個厚度過渡段；

前縱梁后端本體1為金屬薄壁結構，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變厚度；

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

優選的，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；本體中段的厚度在1.5～3.0m范圍之內。

優選的，所述前縱梁后端本體加強件2前段和后段的厚度為1.0～2.5mm，加強件中段的厚度為1.5～3.5mm。

優選的，所述前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強件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。

優選的，所述前縱梁后端本體加強板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構的一個實例，由汽車前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強板2組成，縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強板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構的中部剖面示意圖。圖中可見，由前縱梁后端本體1和前縱梁后端本體加強板2組成，可以有效提升前縱梁后端結構的抗彎曲特性。

為實現本設計的變厚度結構，本實用新型通過柔性軋制工藝方法來是實現，即采用一個等厚度的卷料，通過柔性軋制生產獲得沿著軋制方向有不同板厚的連續變厚度卷料，通過落料得到具有設計的不同厚度區域的金屬板料，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方向設計有不同的厚度，該方案通過在前縱梁后端彎曲部位的應力集中位置進行局部增厚，達到減少結構加強件的目的，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，實現輕量化和節省綜合成本，滿足汽車技術發展的需求。

汽車安全與輕量化成為汽車發展的重要趨勢。變厚度汽車前縱梁后端結構是在前縱梁后端的不同部位設計有不同厚度，并采用經過柔性軋制的連續變厚度板料制作而成。這種變厚度結構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，實現輕量化設計。

本實用新型采用變厚板結合汽車設計要求來實現變厚度零件設計及制作的方法，還可以繼續用于其他汽車關鍵結構件的設計中，如汽車地板橫梁、門檻梁、B柱等。