前防撞梁结构及连接细节解析!

安全,一直是各大主机厂需要重点考虑的问题,而前防撞梁,作为重要的安全件,是每辆汽车设计的一部分,本文将重点介绍目前市场前防撞梁结构及连接细节。

前防撞梁,根据加工方式可划分为:冷冲压、辊压、热冲压、铝型材四种,不同的加工方式对应的断面形式,也有一定差别。

而随着轻量化及技术的发展,目前市场上多以铝型材为主。

功能概述

前防撞梁总成,是车身第一次承受正面及侧面撞击力的装置,其主要功能有:

  • 低速碰撞(10±0.5km/h)中,保证前保险杠尽量不要破裂或者发生永久变形;

  • 保护车身骨架前端纵梁在行人保护或者可维修碰撞时不发生永久变形或者破裂;

  • 100%正面碰撞中通过吸能盒起到第一次吸能作用;

  • 偏置碰撞中不仅起到第一次吸能作用,并且在碰撞过程中均衡传递受力,防止左右两侧受力不均。

车身骨架,其实就由许多不规则结构所组成,用以抵御来自四面方冲击,但汽车骨架,并不是所有地方承受力都一样,因为这关系到力传导、溃缩等等。

从图中我们可以看到,不同颜色代表材料、屈服强度不同,红色为超高强度钢,黄色材质屈服强度则稍弱些,而粉色部位屈服强度最低,它主要起到溃缩吸能作用,在设计过程中,要保证前防撞梁强度大于吸能盒强度,这样才可以实现有序变形。

前防撞梁结构及连接细节解析!-有驾

前防撞梁概况图

前后防撞梁的意义,就车辆第一次承受撞击力的装置,在车身被动安全方面有着个重要理念就是一点受力全身受力。就是汽车车体某位置受到了撞击,如果仅仅让这部位去承受力,那么保护效果会很差。

如果在某点受到力,让整个骨架结构去承受力,则可以最大限度降低个点所受到力及强度,前防撞钢梁在这里就起到很明显作用。

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前防撞梁细节图

在这个结构中,我们可以看到,防撞梁两端连接的是,屈服强度很低的低速吸能盒,然后通过螺栓的形式连接在车体纵梁上。

吸能盒可以在车辆发生低速碰撞时有效吸收碰撞能量,尽可能减小撞击力对车身纵梁损害,这样可以降维修成本,而螺栓连接方式可以方便对防撞梁进行更换。

在高速偏置碰撞中,防撞梁可以有效将撞击力从车身一侧传递到一侧,尽可能让整个车体去吸收碰撞能量。在发生低速碰撞时(一般为15km/h以下),防撞梁可以避免撞击力对车身前后纵梁损害,降低维修成本。

其实车身被动安全涉及到车身整体结构,防撞梁样式与薄厚以及材质会关系到它最终的强度。而防撞梁的强度既不能太大,也不能太小,需要与整车相配,只有配合完美的车身结构才最安全。所以很难单纯从防撞梁样式、薄厚去判断整车安全性。

标准防撞梁结构应该什么样?

下图,是一个比较标准的防撞梁结构,低速吸能盒通过溃缩有效吸收低速撞击时的能量,防撞梁通过螺栓连接到车身,方便拆卸更换。

现在很多车型的防撞梁上,都加装有一层泡沫缓冲区,它主要作用还在在4km/h以下碰撞时,对外部塑料保险杠起到一个支撑,缓解碰撞力作用,减小碰撞对塑料保险杠的损伤,降低维修成本。

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标准防撞梁结构图

车型应用

广汽丰田雷凌 的前部防护结构设计为:弓形铝合金主防撞梁+缓冲泡沫+双宽度吸能盒+行人防卷入钢梁,如此设计超越了很多同价位产品。铝合金成本高,吸能效果好,而超宽的吸能盒更是增强了前部碰撞时的溃缩能力,保护行人降低伤亡。

吸能盒上方带有压溃诱导槽,而侧面并无此设计。主杠体和行人钢梁都是螺栓固定,碰撞后便于维修更换。

同时吸能盒与前防撞梁也采用螺栓连接,但是也带来了一个问题,就是头部区域占用空间大且重量略微增加,且影响周边线束布局,不过还是利大于弊。

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广汽丰田雷凌防撞梁细节图

领克03 前防撞梁为铝合金材质且侧面呈口字型,吸能效果好。吸能泡沫层位于杠皮蒙皮内,前部没有设计行人腿部防护梁。

铝合金吸能盒呈类蜂窝状,提升了吸能效果,但没有设计压溃诱导槽仅有溃缩点。采用防撞梁焊接、吸能盒连接板与车身纵梁螺接连接形式,同时在吸能盒配有3个螺柱为线束系统安装起辅助作用。

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领克03前防撞梁细节图

宝骏510 的前防撞杠是没有吸能盒的,也就是只有一个金属杠体用螺栓拧在纵梁上(左右各2个),碰撞时的吸能效果比较差劲。

前杠上有三个金属支架,是作为前杠外皮的支撑架,设计位置突出在杠体之前,碰撞时支架先受损,而后才撞击到杠体上。因为成本的原因,也是众多车型最简陋的一个。

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宝骏510前防撞梁细节图

连接结构

前防撞梁在设计过程主安装面与YZ面平行,防撞梁总成主、辅定位孔位于主安装面两端上部,前防撞梁总成采用6-10个M8或M10的六角法兰面螺栓连接(一些铝车身会采用压铆螺栓或螺母的结构),其有2中连接形式,分别是螺栓在外或螺栓在内的结构形式,主要根据主机厂的生产现状有关。螺栓表面处理方式为达克罗。

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螺接断面图(螺栓在内) 螺接断面图(螺栓在外)

总 结

本文主要对防撞梁的结构及连接形式,进行了简单的介绍说明,目前在大部分成本较低的车型还采用冲压式防撞梁,铝合金防撞梁已经应用较为广泛,为方便拆卸以螺接为主要连接工艺,作为车身重要的安全件,也是用户在购买过程中重点的关注项,随着研究和开发的不断发展,在不久的将来铝合金防撞梁将会普遍应用。

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