一种车辆的前舱横梁结构及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆车身技术领域，特别是涉及一种车辆的前舱横梁结构及车辆。


背景技术：

2.现有技术中汽车的前舱结构及扭转传递路径不完整，对车身的扭转刚度以及安装点动刚度贡献有限，且由于前舱区域受外力作用最直接，容易造成应变能集中，产生很多耐久性问题以及nvh问题，因此前舱区域对车身的扭转刚度和nvh性能至关重要。
3.传统的提升车身扭转刚度以及车辆上控制臂安装点动刚度的方案主要集中在车身截面的更改、提升截面抗扭常数、提高接头刚度、关键区域增加斜支撑及局部材料加厚等方式来提升。使用上述方法来提升车身扭转刚度及动刚度的效果不佳，且大幅增加了汽车的重量，而且有可能对车辆的nvh(噪声、振动与声振粗糙度，noise、vibration、harshness)和安全以及制造工艺产生不利的影响。


技术实现要素：

4.本实用新型第一方面的目的是要提供一种车辆的前舱横梁结构，解决现有技术中车辆前舱的扭转刚度和动刚度较差的技术问题。
5.本实用新型第一方面的进一步目的是要实现车辆的轻量化。
6.本实用新型第二方面的目的是要提供一种具有上述前舱横梁结构的车辆。
7.根据本实用新型第一方面的目的，本实用新型提供了一种车辆的前舱横梁结构，包括：
8.横梁，沿车辆的横向布置，且其两端分别与所述车辆的前减震器安装座连接；以及
9.两个斜梁，一端与所述横梁连接，另一端与所述车辆的前围结构连接，且所述两个斜梁与所述横梁之间呈三角形布置，所述两个斜梁呈朝向车顶拱起的拱形。
10.可选地，所述横梁包括：
11.平板；
12.弧形板，其宽度方向的两侧与所述平板的宽度方向的两侧搭接，以使得二者之间形成空腔。
13.可选地，所述两个斜梁均包括：
14.拱形板，朝向所述车顶拱起；
15.弧形拱板，朝向所述车顶拱起，所述弧形拱板的宽度方向的两侧与所述拱形板的宽度方向的两侧搭接，以使得两者之间形成空腔。
16.可选地，所述弧形板的横截面和所述弧形拱板的横截面均呈半圆状或半椭圆状。
17.可选地，所述横梁和所述两个斜梁分别还包括：
18.加强板，设置在所述横梁的空腔内的所述加强板的两端分别与所述平板和所述弧形板相连，设置在所述两个斜梁的空腔内的所述加强板的两端分别与所述拱形板和所述弧
形拱板连接。
19.可选地，所述加强板沿其所在的所述横梁或所述两个斜梁的长度方向延伸。
20.可选地，设置在所述横梁的空腔内的所述加强板垂直于所述平板布置，且该加强板位于所述平板的中心线上；
21.设置在所述两个斜梁的空腔内的所述加强板垂直于所述拱形板布置，且该加强板位于所述拱形板的中心线上。
22.可选地，所述前围结构包括铝板和流水槽板，所述铝板设置在所述流水槽板朝向车顶的一侧，所述两个斜梁的远离所述横梁的一端与所述铝板连接。
23.可选地，所述两个斜梁沿所述车辆的纵向中心平面对称布置。
24.根据本实用新型第二方面的目的，本实用新型还提供了一种车辆，所述车辆安装有上述的前舱横梁结构。
25.本实用新型的前舱横梁结构包括横梁和两个斜梁，其中，横梁沿车辆的横向布置，且其两端分别与车辆的前减震器安装座连接。两个斜梁的一端与横梁连接，另一端与车辆的前围结构连接，且两个斜梁与横梁之间呈三角形布置，两个斜梁呈朝向车顶拱起的拱形。本实用新型针对车身扭转应变能集中区域，摒弃了以往局部加厚的方式，通过设计横梁与两个斜梁形成一种封闭式的前舱横梁结构，将现有技术中前舱的u型结构补充为封闭式的长方形结构，将受力集中区域的力传递到前舱横梁结构的路径中，避免受力集中而产生的应变能集中问题发生。并且将两个斜梁设置成拱形，进一步提高了车辆前舱的扭转刚度。
26.进一步地，本实用新型中横梁包括平板和弧形板，弧形板的宽度方向的两侧与平板的宽度方向的两侧搭接，以使得二者之间形成空腔。两个斜梁均包括朝向车顶拱起的拱形板和朝向车顶拱起的弧形拱板，弧形拱板的宽度方向的两侧与拱形板的宽度方向的两侧搭接，以使得两者之间形成空腔。本实用新型通过将横梁和两个斜梁均设置成中空的，从而减轻了横梁和两个斜梁的重量，进一步减轻了车辆的重量。
27.根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
28.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
29.图1是根据本实用新型一个实施例的前舱横梁结构与车辆的示意性连接图；
30.图2是根据本实用新型一个实施例的前舱横梁结构的示意性结构图；
31.图3是图2所示前舱横梁结构中横梁的宽度方向的剖视图；
32.图4是图2所示前舱横梁结构中斜梁的示意性结构图。
33.附图标记：
34.100-前舱横梁结构，200-前减震器安装座，300-前围结构，10-横梁，20斜梁，11-平板，12弧形板，13-横梁的空腔，14-横梁的加强板，21-拱形板，22-弧形拱板，23-斜梁的空腔，24-斜梁的加强板，310-铝板。
具体实施方式
35.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
36.图1是根据本实用新型一个实施例的前舱横梁结构100与车辆的示意性连接图，图2是根据本实用新型一个实施例的前舱横梁结构100的示意性结构图。如图1和图2所示，在一个具体地实施例中，车辆的前舱横梁结构100包括横梁10和两个斜梁20，横梁10沿车辆的横向布置，且其两端分别与车辆的前减震器安装座200连接。两个斜梁20的一端与横梁10连接，另一端与车辆的前围结构300连接，且两个斜梁20与横梁10之间呈三角形布置，两个斜梁20呈朝向车顶拱起的拱形。这里，两个斜梁20均通过焊接的方式与横梁10连接，具体可以使用二保焊工艺进行连接。横梁10通过螺栓与前减震器安装座200连接，两个斜梁20均通过螺栓与车辆的前围结构300连接，螺栓的型号可以为m10。
37.本实施例针对车身扭转应变能集中区域，摒弃了以往局部加厚的方式，通过设计横梁10与两个斜梁20形成一种封闭式的前舱横梁结构100，将现有技术中前舱的u型结构补充为封闭式的长方形结构，将受力集中区域的力传递到前舱横梁结构100的路径中，避免受力集中而产生的应变能集中问题发生。并且将两个斜梁20设置成拱形，进一步提高了车辆前舱的扭转刚度。另外通过设置横梁10提高了车辆前悬上控制臂y向动刚度，提供了良好的车身结构，提升了整车nvh性能。
38.图3是图2所示前舱横梁结构中横梁的宽度方向的剖视图，图4是图2所示前舱横梁结构中斜梁的示意性结构图。如图3和图4所示，横梁10包括平板11和弧形板12，其中，弧形板12的宽度方向的两侧与平板11的宽度方向的两侧搭接，以使得二者之间形成空腔13。这里，平板11和弧形板12的厚度为范围在1.5mm～3mm之间的任一数值，例如，可以为1.5mm、2mm、2.5mm或3mm。在一个优选地实施例中，平板11和弧形板12的厚度为2mm。
39.在该实施例中，两个斜梁20均包括朝向车顶拱起的拱形板21和朝向车顶拱起的弧形拱板22，弧形拱板22的宽度方向的两侧与拱形板21的宽度方向的两侧搭接，以使得两者之间形成空腔23。这里，拱形板21和弧形拱板22的厚度为范围在1.5mm～3mm之间的任一数值，例如，可以为1.5mm、2mm、2.5mm或3mm。在一个优选地实施例中，拱形板21和弧形拱板22的厚度为2mm。
40.该实施例通过将横梁10和两个斜梁20均设置成中空的，从而减轻了横梁10和两个斜梁20的重量，进一步减轻了车辆的重量。
41.在一个实施例中，弧形板12的横截面和弧形拱板22的横截面均呈半圆状或半椭圆状。
42.在一个优选地实施例中，横梁10和两个斜梁20分别还包括加强板，设置在横梁10的空腔13内的加强板14的两端分别与平板11和弧形板12相连，设置在两个斜梁20的空腔23内的加强板24的两端分别与拱形板21和弧形拱板22连接。该实施例通过设置加强板可以加强横梁10和两个斜梁20的强度，提高车辆的抗弯抗扭矩性能。
43.具体地，加强板沿其所在的横梁10或两个斜梁20的长度方向延伸。在其他实施例中，加强板还可以设置成沿其所在的横梁10或两个斜梁20的宽度方向延伸，通过设置多个
间隔布置的加强板从而提升横梁10和两个斜梁20的抗扭矩性能。
44.在一个优选地实施例中，设置在横梁10的空腔13内的加强板14垂直于平板11布置，且该加强板14位于平板11的中心线上。设置在两个斜梁20的空腔23内的加强板24垂直于拱形板21布置，且该加强板24位于拱形板21的中心线上。
45.前围结构300包括铝板310和流水槽板(图中未示出)，铝板310设置在流水槽板朝向车顶的一侧，两个斜梁20的远离横梁10的一端与铝板310连接。具体地，两个斜梁20分别设有两个与铝板310连接的连接点，通过螺栓依次穿过斜梁20上的安装孔、铝板310上的安装孔和流水槽板上的安装孔，从而将两个斜梁20与前围结构300连接。
46.在一个优选地实施例中，两个斜梁20沿车辆的纵向中心平面对称布置，从而使得车辆前舱左右两侧的抗扭矩性能相同。
47.本实施例通过增加呈三角形状的前舱横梁结构100，横梁10将前舱扭转结构由u型变成长方形，使得扭矩传递路径更加完整，同时提升了前减震器安装座200及前悬上控制臂的动刚度。两根对称的斜梁20使得框架上表面成为三角稳定结构，进一步提升抗扭转能力。同时在传递路径的薄弱区增加了铝板310，铝板310强化了扭矩关键路径的刚度，保证每个路径刚度的均匀性，提升了扭转刚度及安装点动刚度。
48.在其他实施例中，车辆的前围结构300包括前围板(图中未示出)，两个斜梁20的远离横梁10的一端与前围板连接。
49.本实用新型还提供了一种车辆，车辆安装有上述的前舱横梁结构100。对于前舱横梁结构100，这里不一一赘述。
50.本实用新型在不改变车身原有结构的基础上，通过拓扑的方法，在前减震器安装座200外围区域找到一种可以明显提升扭转刚度的路径，并在此基础上进行结构开发，形成一种封闭的前舱横梁结构100，满足了车辆大幅提升扭转刚度的要求，同时还提高了前减震器安装座200及前悬上控制臂安装点的动刚度性能，保证了车身具有足够的抗扭能力。并且通过增加新的抗扭传递路径，降低了前舱扭转应变能，使得前舱应变能力分布更加均匀，提高了车身钣金和焊点的耐久性。
51.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。