前风挡横梁组件和车辆的制作方法

1.本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种前风挡横梁组件和车辆。


背景技术：

2.汽车趋于轻量化、低成本设计，需对车辆进行减重，但是用户对车辆舒适性需求在不断提升，nvh性能同时不能下降。其中，汽车车身钣金趋于轻量化设计，前风挡下横梁距离发动机、减震器安装点较近，车辆行驶过程中发动机、路面振动很容易传递到下横梁，在模态频率处振动放大引发车内噪声。尤其，加速过程中发动机激励通过车身骨架传递到前风挡下横梁处，在下横梁模态频率对应转速段容易引发车内轰鸣问题。
3.相关技术中，通过增加前风挡下横梁厚度或采用双层板结构，提高结构强度，但是横梁厚度变更需要本体及周边件模具进行相应设计变更，成本较高且周期长；有增加钣金支架支撑，但是增加支架需要空间和支撑点，有时为找到合适支撑点支架设计较大，成本重量增加较多且与安全性能行人保护互为矛盾。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种前风挡横梁组件，在前风挡横梁组件的长度方向设有多个台阶部，每个台阶部在长度方向上的尺寸或厚度不同，可利用每个台阶部的局部模态作为吸振器吸收振动。
5.本发明还提出了一种车辆。
6.根据本发明的第一方面实施例的前风挡横梁组件，所述前风挡横梁组件包括：前风挡下横梁和前风挡加强梁，所述前风挡下横梁设置于所述前风挡加强梁的上方，所述前风挡下横梁上设置有多个台阶部，多个所述台阶部在所述前风挡下横梁的长度方向和/或宽度方向上排布，每个所述台阶部的厚度不同和/或在所述前风挡下横梁的长度方向上的尺寸不同。
7.根据本发明的实施例的前风挡横梁组件，通过在前风挡下横梁的长度方向和宽度方向上设置多个台阶部，并且多个台阶部的厚度或在前风挡下横梁长度方向的尺寸不同，使得前风挡下横梁从一整块钣金分成了多个不同的台阶部，这样不仅可以提高前风挡横梁组件的结构强度，而且还能够利用每个台阶部的局部模态作为吸振器来吸收振动，有效衰减发动机激励振动传递能量，从而达到降低车内振动噪声的目的，改善了车内乘员的乘坐舒适性，同时满足车辆轻量化的设计要求。
8.根据本发明的一些实施例，所述前风挡下横梁在下表面上的投影形状为倒拱形且所述倒拱形的中部向后凸起。
9.根据本发明的一些实施例，相邻两个所述台阶部在所述前风挡下横梁的长度方向上的尺寸分别为d
大
和d
小
，d
大
和d
小
满足关系式：d
大-d
小
≥0.2d
小
。
10.根据本发明的一些实施例，每个所述台阶部在所述前风挡下横梁的长度方向上的尺寸为d1，所述d1满足关系式：20mm≤d1≤300mm；和/或，每个所述台阶部的厚度为b1，所述
b1满足关系式：0.5mm≤b1≤0.8mm。
11.根据本发明的一些实施例，所述前风挡下横梁包括：上板部、前板部和连接板部，连接板部连接于所述上板部和所述前板部之间，所述前板部上设置有多个所述台阶部。
12.根据本发明的一些实施例，所述前风挡加强梁在下表面上的投影形状为倒拱形且所述倒拱形的中部向后凸起，所述前风挡加强梁设置有多个凸起，多个所述凸起在所述前风挡加强梁的长度方向上间隔分布且在宽度方向上延伸设置。
13.根据本发明的一些实施例，两个所述凸起之间形成有连接部，相邻的两个所述连接部在所述前风挡加强梁的长度方向上的尺寸不同，且所述连接部在所述前风挡加强梁的长度方向上的尺寸与所述台阶部在所述前风挡下横梁的长度方向上的尺寸不同；和/或，相邻的两个所述连接部的厚度不同，且所述连接部的厚度与所述台阶部的厚度不同。
14.根据本发明的一些实施例，相邻的两个所述连接部在所述前风挡加强梁的长度方向上的尺寸分别为b
大
和b
小
，b
大
和b
小
满足关系式：b
大-b
小
≥0.2b
小
。
15.根据本发明的一些实施例，每个所述连接部在所述前风挡加强梁的长度方向上的尺寸为d2，所述d2满足关系式：90mm≤d2≤240mm；和/或，每个所述连接部的厚度为b2，所述b2满足关系式：0.5mm≤b2≤0.8mm。
16.根据本发明的一些实施例，所述凸起的厚度为h,所述h满足关系式：1mm≤h≤5mm；和/或，所述凸起在所述前风挡加强梁的长度方向上的尺寸为f，所述f满足关系式：5mm≤f≤15mm。
17.根据本发明的一些实施例，所述前风挡加强梁上设置有多个减重孔，所述减重孔内设置有减震缓冲件。
18.根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：上述所述的前风挡横梁组件。
19.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1是根据本发明实施例的前风挡横梁组件的立体图；
22.图2是根据本发明实施例的前风挡横梁组件的俯视图；
23.图3是根据本发明实施例的前风挡横梁组件的侧视图；
24.图4是根据本发明实施例的前风挡横梁组件的仰视图；
25.图5是根据本发明实施例的前风挡下横梁的立体图；
26.图6是根据本发明实施例的前风挡下横梁的正视图；
27.图7是根据本发明实施例的前风挡加强梁的结构示意图。
28.附图标记：
29.100、前风挡横梁组件；
30.10、前风挡下横梁；11、台阶部；12、上板部；13、前板部；14、连接板部；
31.20、前风挡加强梁；21、凸起；22、减重孔；23、连接部；
32.30、支架。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
34.下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的前风挡横梁组件100。
35.如图1-图6所示，前风挡横梁组件100包括：前风挡下横梁10和前风挡加强梁20，前风挡下横梁10设置于前风挡加强梁20的的上方。如此设置，通过将前风挡下横梁10设置在前风挡加强梁20的上方，可以有效提高前风挡横梁组件100的结构强度，从而可以有效吸收车辆振动以及外力冲击能量，以保证车辆行驶平稳和降低车内噪声。其中，由于钣金梁具有重量轻、强度高的特点，可以使前风挡横梁组件100满足轻量化要求。
36.其中，前风挡下横梁10上设置有多个台阶部11，多个台阶部11在前风挡下横梁10的长度方向和/或宽度方向上排布，每个台阶部11的厚度不同和/或在前风挡下横梁10的长度方向上的尺寸不同。如此设置，每个台阶部11的厚度互不相同或者每个台阶部11在在前风挡下横梁10长度方向的尺寸不同，又或者，每个台阶部11的厚度互不相同，并且每个台阶部11在前风挡下横梁10长度方向的尺寸也互不相同，这样可以使每个台阶部11的模态频率互不相同，实现逼频设计，有效减少了车身共振，从而降低车内振动噪声能量，同时还可以有效增强前风挡横梁组件100的结构强度。
37.并且，多个台阶部11可以沿前风挡下横梁10的长度方向和宽度方向分布。如此设置，有效拓展了多个台阶部11的分布范围，可以衰减来自车身不同方位的振动能量。并结合多个台阶部11在在前风挡下横梁10长度方向的尺寸和厚度互不相同，可以有效拓展了多个台阶部11的振动频率范围，使每个台阶部11具有不同的模态频率，可以很好地吸收车身振动，提高前风挡下横梁100的振动衰减能力。其中，台阶部11在前风挡下横梁10的长度方向上的尺寸即为台阶部11的长度，以及台阶部11在前风挡下横梁10的宽度方向上的尺寸即为台阶部11的宽度。
38.由此，通过在前风挡下横梁10的长度方向和宽度方向上设置多个台阶部11，并且多个台阶部11在前风挡下横梁10长度方向的尺寸或厚度不同，使得前风挡下横梁10从一整块钣金分成了多个不同的台阶部11，这样不仅可以提高前风挡横梁组件100的结构强度，而且还能够利用每个台阶部11的局部模态作为吸振器来吸收振动，有效衰减发动机激励振动传递能量，从而达到降低车内振动噪声的目的，改善了车内乘员的乘坐舒适性，同时满足车辆轻量化设计的要求。
39.如图5和图6所示，前风挡下横梁10在下表面上的投影形状为倒拱形，并且倒拱形的中部向后凸起。如此设置，从前风挡下横梁10的下表面投影来看，使得前风挡下横梁10形成中间低两端高的倒拱形结构，进一步增强了结构强度，从而提高车辆行驶安全。此外，下表面投影的倒拱形结构的厚度均匀，从而可以很好地保证前风挡横梁组件100的整体厚度较为均匀。
40.结合图2所示，相邻的两个台阶部11在前风挡下横梁10的长度方向上的尺寸分别为d
大
和d
小
，d
大
和d
小
满足关系式：d
大-d
小
≥0.2d
小
。也就是说，沿前风挡下横梁10长度方向，相邻的两个台阶部11的长度差距控制在两个台阶部11的长度相差五分之一以上，如此设置，多个台阶部11的长度可以互不相同，即多个台阶部11在前风挡下横梁10的长度方向上的尺寸可以互不相同，进而使多个台阶部11的模态频率互不相同，实现了逼频设计，有效减少车身
共振，从而降低车内振动噪声能量。
41.具体地，多个台阶部11的长度可以从前风挡下横梁10的长度方向的中部向两端呈递增或递减趋势，或者多个台阶部11的长度可以从前风挡下横梁10长度方向的一端向另一端呈递增趋势。当然，并不局限于上述所述，参考图2所示，还可以根据前风挡横梁组件100与车身仪表台的布置要求进行匹配设计。因此，满足相邻的两个台阶部11的长度差距控制在两个台阶部11长度相差五分之一以上的要求即可，从而可以利用每个台阶部11的局部模态作为吸振器来吸收振动能量。
42.进一步地，每个台阶部11在前风挡下横梁10的长度方向上的尺寸为d1，d1满足关系式：20mm≤d1≤300mm。如此设置，根据车辆的宽度范围以及相邻两个台阶部11的差距要求，将每个台阶部11的长度设置在20mm～300mm，可以很好地保证多个台阶部11的长度互不相同，并且可根据不同的车辆宽度设置不同数量的台阶部11。具体地，参照图2所示，前风挡下横梁10上可以设置17个不同长度的台阶部11，既能有效地增强结构强度，又可以作为吸振器来衰减振动激励。当然，还可以将前风挡下横梁10分为其它不同数量的台阶部11。
43.此外，每个台阶部11的厚度为b1，b1满足关系式：0.5mm≤b1≤0.8mm。如此，将每个台阶部11的厚度设置为0.5mm～0.8mm，一方面，在不增加重量的情况下，可以很好地保证前风挡横梁组件100的结构强度，另一方面，可以很好地保证多个台阶部11的厚度不同，并结合多个台阶部11的长度不同，可以使每个台阶部11具有不同的模态频率，当车辆行驶过程中，发动机振动激励以及路面振动通过车身骨架传递至前风挡横梁组件100处时，可利用多个台阶部11吸收振动，有效衰减振动能量，从而降低车内噪声振动，提高乘员的舒适体验感。
44.进一步地，前风挡下横梁10包括：上板部12、前板部13和连接板部14，连接板部14连接于上板部12和前板部13之间，前板部13上设置有多个台阶部11。如此设置，结合图2所示，前板部13位于前风挡下横梁10靠近车辆驾驶室的一侧，上板部12位于前风挡下横梁10靠近车辆发动机室的一侧，连接板部14连接于上板部12和前板部13之间，这样可以很好地保证前风挡下横梁10与车身骨架之间的固定连接，并且在前板部13上设置有多个台阶部11，在车辆加速过程中，发动机激励通过车身骨架传递到前风挡下横梁10处，通过前板部13的不同模态频率可有效衰减传递至车内的振动噪声，避免驾驶室仪表内产生异响现象，从而有效提升车辆质量品质。
45.此外，还可以在上板部12和连接板部14上设置有多个台阶部11，使得前风挡下横梁10形成模态频率涵盖范围较宽的吸振器，以有效衰减车辆不同加速段的振动频率，进一步有效降低车内的振动噪声。以及，还可以在上板部12和连接板部14设置多个开孔，在保证结构强度的条件下可以有效减轻前风挡下横梁10的重量。
46.以及，前风挡加强梁20在下表面上的投影形状为倒拱形，并且倒拱形的中部向后凸起，前风挡加强梁20设置有多个凸起21，多个凸起21在前风挡加强梁20的长度方向上间隔分布，并且在宽度方向上延伸设置。如此设置，从前风挡加强梁20下表面上的投影来看，前风挡加强梁20也形成了中部低两端高的倒拱形结构，并且前风挡加强梁20与前风挡下横梁10组合形成了闭合双拱形结构，如图3所示，利用闭合结构强度大和双拱形结构强度大的特点，既能提升前风挡横梁组件100的整体结构强度，还可以有效降低车辆振动灵敏度。
47.并且，在前风挡加强梁20的长度方向上设置有多个凸起21，使得前风挡加强梁20
分成了多段“竹节”结构，结合其倒拱形结构，可以有效提升前风挡加强梁20的结构强度。其中，前风挡加强梁20的凸起21结构与倒拱形结构相配合，在保证前风挡加强梁20具有较强的结构强度的同时还具有一定的刚度，可有效缓冲外力的冲击变形，以及“竹节”结构之间的连接角度使得前风挡加强梁20的受力更加均匀,从而有效提高车辆的舒适度。
48.其中，两个凸起21之间形成有连接部23，相邻的两个连接部23在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸不同，并且连接部23在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸与台阶部11在前风挡下横梁10的长度方向上的尺寸不同。也就是说，多个连接部23的长度互不相同，并且多个连接部23与多个台阶部11的长度也不相同。如此设置，连接部23和台阶部11具有不同的的模态频率，进而可以使前风挡加强梁20作为吸振器来吸收车身振动，有效拓展了前风挡横梁组件100的模态频率范围，更好地衰减车辆不同加速段以及不同振动位置的振动频率。
49.或者，至少两个连接部23的厚度不同，并且连接部23的厚度与台阶部11的厚度不同。也就是说，多个连接部23的厚度互不相同，多个连接部23与多个台阶部11的厚度互不相同，如此设置，也可以使每个连接部23具有不同的模态频率，以实现逼频设计。当然，还可以结合多个连接部23的不同长度设计，这样可以拓宽模态频率的范围，利用多个连接部23和多个台阶部11的模态频率范围，可以尽可能地覆盖到车辆行驶过程中的不同振动频率，从而有效衰减振动能量，有效降低车内噪声振动。
50.进一步地，相邻的两个连接部在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸分别为b
大
和b
小
，b
大
和b
小
满足关系式：b
大-b
小
≥0.2b
小
。如此设置，相邻的两个连接部23的长度差距控制在两个连接部长度相差五分之一以上，如此设置，可以很好地保证多个连接部23的长度互不相同，即多个连接部23的模态频率互不相同，实现了逼频设计，有效减少车身共振。
51.进一步地，每个连接部23在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸为d2，d2满足关系式：90mm≤d2≤240mm，以及每个连接部23的厚度为b2，b2满足关系式：0.5mm≤b2≤0.8mm。如此设置，每个连接部23在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸设置在90mm～240mm，使连接部24在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸范围比台阶部11在前风挡下横梁10的长度方向上的尺寸范围设置较窄，在保证多个连接部23在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸互不相同的同时，还保证了连接部23的模态频率不同于台阶部11的模态频率，使多个连接部23和多个台阶部11覆盖的模态频率较广，并有利于更好地吸收车身的不同振动。
52.此外，凸起21的厚度为h,h满足关系式：1mm≤h≤5mm。如此设置，不仅可以增强前风挡加强梁20的结构强度，还不会使凸起21过分突出于前风挡加强梁20的表面，以保证前风挡加强梁20的整体厚度较为均匀，方便制作与运输。
53.以及，凸起21在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸为f，f满足关系式：5mm≤f≤15mm。如此设置，可以保证前风挡加强梁20分成多个不同长度的连接部23，从而提高前风挡加强梁20的整体结构强度，并且多个凸起21之间不容易发生断裂，同时符合了轻量化的设计要求。若凸起21在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸小于5mm，则会使相邻两个连接部23之间的连接强度偏弱，从而不能有效提高前风挡加强梁20的整体结构强度；若凸起21在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸大于15mm，则会影响连接部23的设置数量以及每个连接部23在前风挡加强梁20的长度方向上的尺寸约束，从而不能有效的形成吸振器来吸收车
身振动能量，产生共振现象。
54.在本发明的实施例中，前风挡下横梁10与前风挡加强梁20可以为焊接连接。如此设置，使得前风挡下横梁10与前风挡加强梁20的闭合性较好，进而提高前风挡横梁组件100的结构强度，并且可以有效减轻结构重量，以及节省零部件数量。当然，前风挡下横梁10与前风挡加强梁20的连接包括并不限定所述的焊接连接。此外，前风挡加强梁20与前风挡下横梁10相连接的位置设置有翻边，以使前风挡加强梁20很好地固定贴合在前风挡下横梁10上，并且与前风挡下横梁10形成闭合结构。
55.而且，前风挡加强梁20上设置有多个减重孔22，减重孔22内设置有减震缓冲件。如此设置，可以有效减轻前风挡加强梁20的整体重量，使车辆实现轻量化设计，还可以在减重孔22位置设置减震缓冲件，进一步提升前风挡加强梁20对特定频率能量有效衰减。
56.具体地，可以在减重孔22位置硫化橡胶片体结构，橡胶片体可以设计为中间厚，周围薄的结构，这使得周围薄的橡胶形成吸振器阻尼和刚度，中间厚的橡胶形成质量，从而形成具有吸振器结构的减震缓冲件，以实现对特定频率能量进行衰减。
57.根据第二方面实施例的车辆，包括：上述所述实施例的前风挡横梁组件100。其中，前风挡横梁组件100长度方向上的两端均设置有支架30，以保证前风挡横梁组件100牢牢固定在车身骨架上。
58.因此，通过在前风挡下横梁10的长度方向上设置多个台阶部11，并且多个台阶部11的厚度不同或者多个台阶部11在前风挡下横梁的长度方向上的尺寸，使得前风挡下横梁10从一整块钣金分成了多个不同的台阶部11，这样不仅可以提高前风挡横梁组件100的结构强度，而且还能够利用每个台阶部11的局部模态作为吸振器来吸收振动，有效衰减发动机激励振动传递能量，从而达到降低车内振动噪声的目的，改善了车内乘员的乘坐舒适性，同时符合车辆轻量化设计的要求。
59.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
61.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。