车架碰撞安全性的优化方法以及车架、车辆.pdf

本发明公开了一种车架碰撞安全性的优化方法以及车架、车辆，该方法尤其适用于对相同模具开发出的多个车架进行的不同碰撞安全性的优化，其中包括在车架的纵梁靠近前端的区域设计加工溃缩诱导孔，以能够使得前端车架较快的溃缩并快速吸收撞击能量，调节车辆的碰撞后的加速度，另外，该方法还包括在可能发生弯折的区域附接加强件以控制车架的弯曲变形量。其中由于无论溃缩诱导孔的加工还是加强板的附接均只需要对车架进行较小的改动，因此工艺简单、成本低廉，并且无需重新对车架再次开模，通过设计溃缩诱导孔和加强件的不同的数量、规格、结构和/或布置方式等参数，能够可以实现对相同模具制造的车架进行不同的碰撞安全性优化，积极效益巨大。

权利要求书
1.  一种车架碰撞安全性的优化方法，其特征在于，该方法包括在车架的纵梁(1)靠近前端的区域加工溃缩诱导孔(2)，并使得该溃缩诱导孔(2)加工在所述纵梁(1)的截面棱角处且贯穿所述纵梁(1)的侧壁，以控制所述车架在碰撞过程中的加速度。

2.  根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，该方法还包括在确定碰撞过程中所述纵梁(1)可能发生弯折的区域，然后在该区域上附接加强件(4)，以控制所述车架在碰撞过程中的弯曲变形量。

3.  根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，在附接所述加强件(4)的步骤中，包括将作为所述加强件的加强板贴合于所述纵梁(1)并连续焊接在该纵梁的外表面上。

4.  根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述纵梁(1)的可能发生弯折的区域为该纵梁(1)与驾驶员座椅相对应的区域。

5.  根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，该优化方法用于对相同模具生产的车架进行不同碰撞安全性的优化，其中不同的碰撞安全性通过所加工的所述溃缩诱导孔(2)的不同数量、规格、结构和/或布置方式实现。

6.  根据权利要求2-4中任意一项所述的优化方法，其特征在于，该优化方法用于对相同模具生产的车架进行不同碰撞安全性的优化，其中不同的碰撞安全性通过所附接的所述加强件的数量、规格、结构和/或布置方式实现。

7.  一种车架，包括纵梁(1)，其特征在于，所述纵梁(1)接近前端的 区域加工有溃缩诱导孔(2)，该溃缩诱导孔(2)加工在所述纵梁(1)的截面棱角处并贯穿所述纵梁(1)的侧壁。

8.  根据权利要求7所述的车架，其特征在于，所述溃缩诱导孔(2)为多个并沿所述纵梁的延伸方向间隔设置。

9.  根据权利要求7所述的车架，其特征在于，所述纵梁的同一横截面上的棱角处均加工有所述溃缩诱导孔(2)。

10.  根据权利要求7所述的车架，其特征在于，所述纵梁上加工有凹坑结构(6)，所述溃缩诱导孔(2)加工在该凹坑结构(6)的底部。

11.  根据权利要求7-10中任意一项所述的车架，其特征在于，所述纵梁(1)为两条，该两条纵梁(1)分别对称地加工有所述溃缩诱导孔(2)。

12.  根据权利要求7所述的车架，其特征在于，所述纵梁(1)的在碰撞时可能发生弯折的区域附接有加强件(4)。

13.  根据权利要求12所述的车架，其特征在于，所述加强件(4)为贴合于所述纵梁(1)并连续焊接在该纵梁(1)外表面上的加强板。

14.  根据权利要求13所述的车架，其特征在于，所述加强板为多个且间隔设置，至少部分所述加强板上通过弯折形成有沿纵向延伸的加强筋(5)。

15.  根据权利要求12所述的车架，其特征在于，所述纵梁(1)可能发生弯折的区域为该纵梁(1)与驾驶员座椅相对应的区域。

16.  一种车辆，其特征在于，该车辆包括根据权利要求7-15中任意一项所述的车架。

说明书车架碰撞安全性的优化方法以及车架、车辆
技术领域
本发明设计车架碰撞安全性的优化领域，具体地，涉及一种优化车架碰撞安全性的方法，实现该方法的车架和具有该车架的车辆。
背景技术
在车辆工程高速发展的今天，采用平台化、模块化设计，有利于提高车辆零部件的质量，以及车辆的装配质量，同时可以增强产品之间的差异化特点和保持产品技术升级的便利性，并且可以缩短车辆的开发、生产周期。所谓模块化设计，就是在进行产品开发时，在产品功能分析的基础上，把整车按照功能分解为几大独立的模块，然后根据用户需求的不同，通过对功能模块的选择和组合，快速开发出不同系列、不同性能、不同用途的各种新产品，以满足不同国家、不同市场对产品多样性的需求。
为了保证重点市场客户需求，在确定产品开发批次时一般会考虑重点市场、重点需求，以保证产品可以快速重点市场，这样为了实现最大程度的模块化、通用化，某些零部件的设计就会出现过量设计，以满足不同车型的需要，例如车身和车架等通用性非常高的零部件。
周知，在车辆碰撞安全性开发过程中，车架的结构特性对整车碰撞安全性能起着至关重要的作用。如何实现相同模具件生产的车架，满足不同的碰撞安全性能要求，成为目前亟待解决的关键性技术难题。否则，为了满足不同的碰撞安全性的要求，将造成模具开发的时间和成本的巨大浪费，并与现阶段中模具共用常态化的趋势相违背。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种车架碰撞安全性的优化方法，该方法能够实现对车架进行碰撞安全性优化，并且优化效果好。
本发明的另一个目的是提供一种车架，该车架应用本发明提供的优化方法进行碰撞安全性的优化。
本发明的再一目的是提供一种车辆，该车辆使用本发明提供的车架。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种车架碰撞安全性的优化方法，该方法包括在车架的纵梁靠近前端的区域设计加工溃缩诱导孔，并使得该溃缩诱导孔加工在所述纵梁的截面棱角处且贯穿所述纵梁的侧壁，以控制所述车架在碰撞过程中的加速度。
优选地，该方法还包括在确定碰撞过程中所述纵梁可能发生弯折的区域，然后在该区域上附接加强件，以控制所述车架在碰撞过程中的弯曲变形量。
优选地，在附接所述加强件的步骤中，包括将作为所述加强件的加强板贴合于所述纵梁并连续焊接在该纵梁的外表面上。
优选地，所述纵梁的可能发生弯折的区域为该纵梁与驾驶员座椅相对应的区域。
优选地，该优化方法用于对相同模具生产的车架进行不同碰撞安全性的优化，其中不同的碰撞安全性通过所加工的所述溃缩诱导孔的不同数量、规格、结构和/或布置方式实现。
优选地，该优化方法用于对相同模具生产的车架进行不同碰撞安全性的优化，其中不同的碰撞安全性通过所附接的所述加强件的数量、规格、结构和/或布置方式实现。
根据本发明的另一方面，提供一种车架，包括纵梁，所述纵梁接近前端的区域加工有溃缩诱导孔，该溃缩诱导孔加工在所述纵梁的截面棱角处并贯穿所述纵梁的侧壁。
优选地，所述溃缩诱导孔为多个并沿所述纵梁的延伸方向间隔设置。
优选地，所述纵梁的同一横截面上的棱角处均加工有所述溃缩诱导孔。
优选地，所述纵梁上加工有凹坑结构，所述溃缩诱导孔加工在该凹坑结构的底部。
优选地，所述纵梁为两条，该两条纵梁分别对称地加工有所述溃缩诱导孔。
优选地，所述纵梁的在碰撞时可能发生弯折的区域附接有加强件。
优选地，所述加强件为贴合于所述纵梁并连续焊接在该纵梁外表面上的加强板。
优选地，所述加强板为多个且间隔设置，至少部分所述加强板上通过弯折形成有沿纵向延伸的加强筋。
优选地，所述纵梁可能发生弯折的区域为与驾驶员座椅相对应的区域。
根据本发明的再一方面，提供一种车辆，该车辆包括本发明提供的车架。
通过上述技术方案，由于在车架的纵梁靠近前端的区域的加工溃缩诱导孔，在车辆发生前方碰撞时，能够使得前端车架较快的溃缩并快速吸收撞击能量，调节车辆的碰撞后的加速度，并且使得驾乘人员所在的较后位置受到较小冲击，保护人员安全，优化效果显著。另外，由于设计溃缩诱导孔只需要对车架局部结构进行削弱，既可以显著改善整车的碰撞吸能特性，达到碰撞安全结构耐撞性设计需要，并且工艺简单、成本低廉，无需重新对车架再次开模，通过设计溃缩诱导孔和加强件的不同的数量、规格、结构和/或布置方式等参数，可以实现对相同模具制造的车架进行不同的碰撞安全性优化。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与 下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明优选实施方式提供的车架靠近前端区域的部分结构俯视图；
图2是本发明优选实施方式提供的车架与驾驶员座椅相对应区域的立体结构图。
附图标记说明
1  纵梁    2  溃缩诱导孔
3  横梁    4  加强板
5  加强筋  6  凹坑结构
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“前、后”通常是以车辆正常行驶的方向为基准定义的，即车辆向前正常行驶，另外“纵向”指纵梁的前后延伸方向。
首先，作为本发明的发明构思，本发明提供一种车架碰撞安全性的优化方法，尤其是对相同模具生产的车架进行不同碰撞安全性能的优化方法。其中该方法包括在车架的纵梁1靠近前端的区域设计加工溃缩诱导孔2，并使得该溃缩诱导孔2加工在纵梁1的截面棱角处且贯穿纵梁1的侧壁，以控制车架在碰撞过程中的加速度。并且通过应用该方法能够得到本发明提供的车架，即，该车架包括纵梁1和横梁3，纵梁1接近前端的区域加工有溃缩诱 导孔2，该溃缩诱导孔2加工在纵梁1的截面棱角处并贯穿纵梁1的侧壁。
因此，通过在车架的纵梁1靠近前端的区域的加工溃缩诱导孔2，并且由于该溃缩诱导孔2加工在纵梁1强度较大的截面棱角处并贯穿侧壁，因此能够弱化该棱角区域的强度，从而在车辆发生前方碰撞时，该溃缩诱导孔2能够使得车架的前方区域首先发生溃缩并借此快速吸收撞击能量，以调节车辆的碰撞后的加速度，并且使得驾乘人员所在的较后位置受到较小侵入，保护人员安全，优化效果显著。另外，由于设计溃缩诱导孔只需要对车架局部细微结构进行削弱，既可以显著改善整车的碰撞吸能特性，达到碰撞安全结构耐撞性设计需要，并且工艺简单、成本低廉，无需重新对车架再次开模，通过所加工的溃缩诱导孔2的不同数量、规格、结构和/或布置方式等参数，可以实现对相同模具制造的车架进行不同的碰撞安全性优化，从而产生巨大的经济效益。
需要说明的是，能够实现本发明上述技术构思的实施方式有多种，尤其是根据不同的碰撞安全性加工的溃缩诱导孔2的数量、规格、结构、具体位置、排布方式等等参数，为了方便说明本发明在此只重点介绍其中的优选实施方式，该优选实施方式只用于说明本发明并不用于限制本发明。
在本发明的优选实施方式中，溃缩诱导孔2为多个并沿纵梁的延伸方向间隔设置。这样在发生碰撞后，使得靠近前端的纵梁1区域可以在溃缩诱导孔2的诱导下在前后方向上发生多点溃缩，吸能效果更好。另外，纵梁1的同一横截面的棱角处均加工有上述溃缩诱导孔2，即溃缩诱导孔2为多个以增加溃缩效果，例如通常纵梁1的横截面大致为矩形结构，即矩形结构的棱角多设计为弧形过渡，此时，为了保证溃缩诱导孔2产生的溃缩效果，优选地，可以设计溃缩诱导孔2为多个并分别加工在该矩形结构的四角上，更优选地，该多个溃缩诱导孔2的尺寸相同，以使得纵梁1在能够发生较为充分的溃缩，更有效的吸能。在其他实施方式中，纵梁1的截面还可以为其他结 构，只要在棱角部位加工上述溃缩诱导孔2的变形方式均落在本发明的保护范围中。
更进一步地，由于车架的纵梁1为两条，在本发明的优选实施例中，为了使得车架在碰撞后整体均匀的完成溃缩吸能，该两条纵梁1分别对称地加工有溃缩诱导孔2。这样，车架两侧的溃缩变形基本一致，从而更好地控制车架对后方的驾驶室的侵入，降低驾乘人员的危险。
此外，为了方便加工该溃缩诱导孔2，优选地，可首先在纵梁1上加工有凹坑结构6，并且溃缩诱导孔2加工在该凹坑结构6的底部。这样，在采用例如冲孔设备完成溃缩诱导孔2的加工时方便孔的定位，加工方便并且凹坑结构6还能够为溃缩的发生进一步起到引导作用。
为了完成对不同碰撞安全性的实现，溃缩诱导孔2的大小不是恒定的，可以根据车架材料属性和几何属性的不同，以及所需的碰撞安全性能的不同确定溃缩诱导孔2的孔径，即使在相同车架上，多个溃缩诱导孔2的大小也可以不相同。由于在纵梁1上开孔可能会影响到纵梁1的强度，因此还需考虑该孔径的大小不会影响车架所需的强度，在本发明中，可采用例如M12-M16的孔作为溃缩诱导孔2。另外，同一纵梁2上多个溃缩诱导孔2的间距、排布方式等布置方式也同样可以根据所需的碰撞安全性能进行设置，对于根据本发明的构思作出的各种能够实现本发明目的的孔径和孔位排布的变形方式均应落在本发明的保护范围中。
上述介绍了通过溃缩诱导孔2对碰撞过程中的车架加速度环境进行控制以保护后方驾驶室的安全的技术方案，在本发明的构思下，为了更加充分优化车架的安全性能，本发明提供的优化方法还包括确定碰撞过程中纵梁1可能发生弯折的区域，然后在该区域上附接加强件4。在本发明的优选方式中，该加强件4为加强板形式，具体地，将作为加强件4的加强板贴合于纵梁1并连续焊接在该纵梁的外表面上，通过该连续焊接式的附接方式，不仅可以 使得该加强板4贴合于纵梁1的表面，使得加强板4可以与纵梁1结合为一体保证加强效果显著，从而控制车架在碰撞过程中的弯曲变形量并且不会对原有车架进行较大改进，几乎对原有车架不造成影响，尤其适用于相同模具生产出的不同车架。在其他实施方式中，还可以使用其他能够附接到车架上并且不对原有车架造成较大影响的加强件，对于此类变形方式也应落在本发明的保护范围中。其中不同的碰撞安全性可以通过所附接的所述加强件4的数量、规格、结构和/或布置方式等参数实现
具体地，关于纵梁1可能发生弯折的区域，可以根据碰撞试验或经验得出。优选地，该区域为与驾驶员座椅相对应的纵梁1的区域，这样，通过控制纵梁1此部分在碰撞时的弯曲变形，防止变形的车架侵入驾驶室对驾乘人员造成危害。从而进一步优化车架的碰撞安全性。
其中在本发明的优选实施方式中，优选地，该加强板可以附接在纵梁1的侧表面上，从而更好地避免纵梁1方式上下方向的弯曲。其中该加强板可以为特制加强板，其厚度一般为3mm-5mm左右并且选择强度较大的材料制成，从而控制纵梁1在碰撞的弯曲变形量，具体地可以通过选择加强板的结构、材质和设置位置等控制。此外，更优选地，在加强板中，加强板可以为多个且间隔设置，例如相邻加强板之间可以由横梁3和纵梁1的连接处间隔，并且至少部分加强板上通过弯折形成有沿纵向延伸的加强筋5，以更有效地防止纵梁1发生变形，安全性得到显著优化。其中将加强板通过弯折形成加强筋5能够使得该加强板兼具加强板和加强筋的作用，装配方便实用性强。
其中，加强板的形状和大小可以由可能发生折弯处的纵梁尺寸的和弯曲变形的大小来确定，并且加强板的数量，则可以根据要控制折弯处的数量来确定。更具体地，纵梁可能发生弯折的区域和数量可以通过试验得到，即在本发明提供的优化方法中，可以首先进行车辆的碰撞试验，从而得到纵梁可能发生弯折的部位从而对齐加以加强。
综上，本发明所采用的优化方法尤其适用于对相同模具开发出的多个车架进行的不同碰撞安全性的优化，其中通过合理设计车架前端的溃缩诱导孔2的大小和间距以及加强件的结构和位置等参数，可以控制车架在高速碰撞过程中的车架加速度环境以及弯曲变形模式，控制整车在碰撞后的侵入量，达到对乘员的最佳保护效果。并且重要地，在碰撞安全性优化效果好的同时，不论溃缩诱导孔2的加工还是加强件4的附接均不需对已开发出的车架造成较大改进，整车重量基本不会升高，并且工艺简单、成本低廉能够应用于相同模具加工的车架。通过应用该优化方法，能够节约巨大的车架模具开放成本，经济效益可观，因此具有较高的实用性和推广价值。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。