一种双中央支腿管梁及其成型方法

摘要

本发明提供一种双中央支腿管梁，包括空心梁，所述空心梁由两条长边及两条短边围成的横截面呈四边形的梁，其中一条长边的中部向空心梁内部凹陷形成一面开口，一面凸起的凹陷部位，凹陷部位的凸起端与另一条长边固定连接，凹陷部位的两侧壁在空心梁内形成支撑且将空心梁分隔成两个独立的腔室，凹陷部位开口端的长边上设置有封闭开口的搭接壁。本发明采用整体式的结构，结构更加轻量化、稳固化；对连接固定点进行保护，防止直接造成的冲击引起的损坏；同时公开一种双中央支腿管梁的成型方法，保证该双中央支腿管梁的连续成型。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种用于汽车防撞梁的双中央支腿双中央支腿管梁及其成型方法。

背景技术

现代的汽车防撞梁系统包括的加固梁通常是为了其强度和抗冲击特征而设计的，以符合政府和保险业界对特定车辆的标准，但亦是为了将整车重量减到最低、将强度重量比提到最高、适合置于有限的汽车安装空间内并满足汽车在车辆前后两端的美观和功能需求而设计的。与此同时，制造该些梁的工艺和方法优选地将不想要的产品维度和质量变化减到最少，并同时将制造成本降到最低、优化可制造性和将废料减至最少。已证实，辊轧成型工艺和方法在具竞争力的价格和高维度一致性以大批量生产的防撞梁加固梁特别有效。然而，行业竞争激烈，使得即使是小改进亦可为重要的。

此外，许多上述理想特点是相互矛盾的，使得如何改进某一特定防撞梁加固梁，或如何改进用于制造该梁的辊轧成型工艺并不清楚。举例来说，较重的梁可能会更强，但会导致不可接受的车重增加。高强度物料较昂贵、难以成形并导致模具高度磨损。在辊轧成型过程期间对于金属板材边缘的定位控制精确以便梁有精确的横截面形状，以减少沿边的公差，以将梁的重量减到最低，并便于在焊接期间的对接准确性。然而，这需要额外的辊轧成型步骤，以及额外的模具和软硬件控制，以上各项均须加大投入资金，并令辊轧成型过程更加复杂。

公开号为CN103221266B的中国专利文献中公开一种带有单一中央支腿的管梁，记载了“一种加固梁，包括从单一金属板材形成的梁，并包括第一管和第二管，其共用一共同的壁，并带有共面对齐的前壁和共面对齐的后壁，各前壁在其中包括槽形肋条”，通过共同的壁形成一个单独的支腿对对应的前壁和后壁进行支撑。这种结构在受到冲击时，两侧的第一管和第二管是没有受到支撑保护的，可能发生形变导致焊缝撕裂，使管梁发生变形失去效果。

公开号为CN206436960U的中国发明专利中公开了一种用于车辆的前碰撞横梁，“由辊压成型构造成一体件，其中前部件的一个面上具有两个用于安装加强筋的凹入部。由于辊压成型，横截面的中部是该封闭结构的焊接处。而在所述横截面的另一侧具有三个腔体。第三个腔体位于第一个腔体和第二个腔体之间并连接这两者，并且第二个腔体的纵向延伸件正好接触或靠近所述焊接处，因此第二个腔体能够加强焊接处的结构强度”，“B字型的前壁朝向车辆前方设置，并且将由第三纵向延伸件形成的开口朝向车辆后方，这样的设置增加了前碰撞横梁结构在碰撞中与碰撞对象的接触面积，因此增强了其抗弯性能”，而实际使用过程中，由于焊缝位于前方，没有任何保护措施，发生冲击时会对焊缝直接造成冲击，对焊缝的损坏较大；另外第三个腔体，即B字形结构中间的开口是个半封闭结构，需要与车体连接才能形成封闭结构，当冲击发生在中心时，会导致该开口向两侧拉伸，导致焊缝失效，并拉坏车体连接部。

针对上述问题，需要设计一种整体式的双中央支腿管梁用于汽车防撞梁，在满足轻量化要求的同时保持稳固性。

发明内容

本发明针对现有技术中的问题，提出了一种双中央支腿管梁，采用整体式的结构，结构更加轻量化、稳固化；在用于汽车防撞梁时，对连接固定点进行保护，防止直接造成的冲击引起的损坏；同时公开一种双中央支腿管梁的成型方法，保证该双中央支腿管梁的连续成型。

本发明是通过以下技术方案实现：

本发明的第一方面，提出一种双中央支腿管梁，包括空心梁，所述空心梁由两条长边及两条短边围成的横截面呈四边形的梁，其中一条长边的中部向空心梁内部凹陷形成一面开口，一面凸起的凹陷部位，凹陷部位的凸起端与另一条长边固定连接，凹陷部位的两侧壁在空心梁内形成支撑且将空心梁分隔成两个独立的腔室，凹陷部位开口端的长边上设置有封闭开口的搭接壁。

进一步地，该双中央支腿管梁具体结构如下，所述空心梁采用金属板材连续辊压成形,金属板材中部至一侧边缘辊压形成第一凸起，金属板材中部至另一侧形成直线段，金属板材直线段靠近边缘处辊压形成第二凸起，第二凸起在直线段上形成凹陷部位，第二凸起至金属板材中部的直线段上经辊压弯折形成两段弯折段，第一弯折段与直线段垂直形成一条短边，第二弯折段与第一弯折段垂直，使第二凸起的顶部与直线段贴合后固定连接在一起；第一凸起由竖直段与水平段构成，其中竖直段与直线段相垂直形成另一条短边，水平段封闭凹陷部位的开口后末端固定连接在第二弯折段上，第二凸起的水平段与第二弯折段形成一条长边；第一凸起的竖直段与第一弯折段之间的直线段形成另一条长边。

进一步地，所述第二凸起的底部与第二弯折段对称的位置形成支撑弯折段，支撑弯折段与第一凸起的水平段固定连接。

该双中央支腿管梁为使用金属板材连续成型的整体式结构，直线段作为冲击面受到的力会通过整个第二凸起形成的支撑结构承受，并分散到支撑结构各处，不会因局部的冲击出现形变；使冲击力得到良好的传递和缓冲，减小支撑结构对长边的直接冲击，从而规避连接部造成的损坏；金属板材一般采用高强度钢板或者新型高强度轻型合成材料，用于减小双中央支腿管梁的重量，实现汽车结构的轻量化。

进一步地，该双中央支腿管梁具体结构如下：包括空心梁，所述空心梁采用金属板材连续辊压成形,金属板材中部至一侧边缘辊压形成第一凸起，金属板材中部至另一侧形成直线段，金属板材直线段靠近边缘处辊压形成与第一凸起对称的第二凸起，第一凸起及第二凸起至金属板材中部的直线段上经辊压弯折形成四段弯折段，第一弯折段与直线段垂直形成一条短边，第二弯折段与第一弯折段垂直，第三弯折段与第二弯折段垂直，第四弯折段与第三弯折段垂直并与直线段贴合后固定连接在一起，使得两第三弯折段之间形成凹陷部位，两第四弯折段在直线段中部固定连接；两第二弯折段上估计接有用于封闭凹陷部位的另一金属板材，第一凸起及第二凸起之间的直线段形成一条长边，另一金属板材与两第二弯折段形成另一长边。该结构实现完美的对称，并将主要承载部的焊缝设置在双中央支腿管梁内部，对焊缝有一定保护作用，增强了防撞梁的抗冲击性能和安全性能。

本发明的第二方面，提供了一种双中央支腿管梁成型方法，金属板材开卷、整平；

辊压，金属板材中部至一侧边缘辊压形成第一凸起，金属板材中部至另一侧形成直线段，金属板材直线段靠近边缘处辊压形成第二凸起，第二凸起在直线段上形成凹面，第二凸起至金属板材中部的直线段上经辊压弯折形成两段弯折段，第一弯折段与直线段垂直，第二弯折段与第一弯折段垂直，使第二凸起的顶部与直线段贴合；第一凸起的由竖直段与水平段构成，其中竖直段与直线段相垂直，水平段末端紧贴的第二弯折段上；

焊接，将第二凸起的顶部与直线段贴合之处进行焊接；水平段与第二弯折段贴合之处进行焊接，以形成横截面呈四边形的连续梁；

切断，连续梁进入切断设备，根据所需长度进行切断形成双中央支腿管梁。

该方法实现了对双中央支腿管梁的连续成型，保证了双中央支腿管梁的强度。同时改辊轧成型工艺和方法适用于大批量的生产，成本低，生产出的产品具有的高维度一致性，价格具有优势。

本发明的第三方面，提供了汽车防撞梁，采用上述双中央支腿管梁。该防撞梁将焊缝设置到远离冲击面的一侧，避免了对焊缝的直接冲击，同时焊缝设置在非主要受力位置，使防撞梁的抗冲击性能进一步提高；同时针对车体的形状对防撞梁形状进行适应性调整，以适应车辆的使用。整体式结构使冲击力得到良好的传递和缓冲，从而规避对车体连接部造成的损坏。

本发明的第四方面，提出上述双中央支腿管梁成型方法在汽车防撞梁上的应用。

附图说明

图1为本发明第一实施例的截面结构示意图。

图2为本发明第二实施例的截面结构示意图。

图3为本发明第三实施例的截面结构示意图。

图4为本发明第四实施例的截面结构示意图。

图5为本发明针对第一实施例的一种双中央支腿管梁成型方法流程示意图。

附图标记如下：

101、第一壁；102、第二壁；103、第三壁；104、第四壁；201、第一侧壁；202、第二侧壁；203、支撑脚；301、第一支撑壁；302、第二支撑壁；303、第三支撑壁；401、第一管；402、第二管；403、第三管；404、支腿；501、肋条。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示，本发明提出一种双中央支腿管梁，包括空心梁，所述空心梁由两条长边及两条短边围成的横截面呈四边形的梁，其中一条长边的中部向空心梁内部凹陷形成一面开口，一面凸起的凹陷部位，凹陷部位的凸起端与另一条长边固定连接，凹陷部位的两侧壁在空心梁内形成支撑且将空心梁分隔成两个独立的腔室，凹陷部位开口端的长边上设置有封闭开口的搭接壁。其中两短边分别定义为第一侧壁201及第二侧壁202，凹陷部位的两侧壁分别定义为第一支撑壁301和第三支撑壁303，凸起端定义为第二支撑壁302；与凸起端固定连接的长边定义为第一壁101，封闭开口的搭接壁定义为第四壁104。

本发明的第一实施例中，如图1所示，一种双中央支腿管梁，可以用于汽车防撞梁，包括使用金属板材连续成型的空心梁，所述空心梁截面结构包括：由所述金属板材形成的第一壁101、所述第一壁101两端向第一壁101同一侧延伸形成的与第一壁101垂直的第一侧壁201及第二侧壁202，所述第一侧壁201向第一壁101中部延伸并弯折形成第二壁102及支撑结构，所述支撑结构包括连续的且相邻的相互垂直的第一支撑壁301、第二支撑壁302和第三支撑壁303，所述第二支撑壁302紧贴所述第一壁101；所述第二侧壁202向所述第二壁102弯折延伸形成第四壁104并与第二壁102焊接，所述第三支撑壁303与第四壁104焊接；使所述空心梁呈现三个相邻的管状结构，包括第一管401、与第一管401共用第一支撑壁301的第二管402及与第二管402共用第三支撑壁303的第三管403。一般情况下，第二支撑壁302的中线位置与第一壁101的中线位置对应。

该实施例内部形成一个U形结构的支撑结构，U形结构的各壁均相互垂直。一般来说，第一壁101作为冲击承受面；而U形结构的开口通过第四壁104固连起来，可以进一步保证支撑结构的稳定性，避免中央局部冲击引起的支撑结构变形。

该实施例中，所述第一壁101、第一侧壁201、第二侧壁202、第二壁102及第四壁104形成的截面呈四边形。一般来说整体外观结构来看是一个近似的矩形，但在用在车体上时，会根据车身外形结构形状对与车身连接的第四壁104及与第四壁104平行的第二壁102的结构进行调整，可以设置圆弧形或其他与车体轮廓相匹配的结构。

该实施例中，所述金属板材的弯折部均设置为圆角过渡。一方面可以便于辊压成型，另一方面可以起缓冲作用，另外还可以避免折弯部应力集中发生疲劳断裂。

该实施例中，所述第一管401和所述第三管403对应的所述第一壁101上设置有一根肋条501，两根肋条501相互平行。所述肋条501为陷入第一壁101的凹槽形状，并沿空心梁的轴向延伸。肋条501可以起到加强筋的作用，还可以在与车体连接时起定位作用。

本发明的第二实施例中，如图2所示，所述第三支撑壁303末端设置向第二侧壁202方向延伸的支撑脚203，所述支撑脚203紧贴所述第四壁104设置并与第四壁104固定连接。所述第四壁104覆盖部分第二壁102，覆盖长度与支撑脚203长度相当。该部分可以作为支撑结构的延伸段，使冲击力得到良好的传递和缓冲，减小第一支撑壁301和第三支撑壁303对第四壁104的直接冲击，从而规避对车体连接部造成的损坏。

针对本发明的上述两个实施例，还提出一个衍生实施例，为第三实施例。

第三实施例中，如图3所示，所述支撑结构设置有多个，在所述第一侧壁201及第二侧壁202之间连续地呈线性阵列分布，上一支撑结构形成的第三管403为下一个支撑结构的第一管401，相邻支撑结构形成的第二管402大小相同，每个第一管401和每个第三管403对应的第一壁101上设置至少有一根肋条501。该实施例可以应用于冲击面较大的防护装置，比如防撞护栏等等。

本发明的第四实施例中，如图4所示，一种用于汽车防撞梁的双中央支腿管梁，包括使用金属板材成型的空心梁，所述空心梁截面结构包括：由所述金属板材形成的第一壁101、所述第一壁101两端向第一壁101同一侧延伸形成的与第一壁101垂直的第一侧壁201及第二侧壁202，所述第一侧壁201向第一壁101中部延伸并弯折形成第二壁102及一个支撑结构，所述第二侧壁202向第一壁101中部延伸并弯折形成第三壁103及另一个支撑结构，两个支撑机构结构相同且相互对称；所述支撑结构包括与第二壁102/第三壁103垂直的第一支撑壁301/第三支撑壁303，第一支持壁和第三支撑壁303靠近第一壁101的一端均设置有紧贴第一壁101设置的支腿404，两个支腿404在第一壁101的中部焊接；第二壁102和第三壁103之间搭接有第四壁104，第四壁104两端分别焊接在第二壁102和第三壁103上。该实施例结构实现完美的对称，并将主要承载部的焊缝设置在双中央支腿管梁内部，对焊缝有一定保护作用，增强了防撞梁的抗冲击性能和安全性能。

针对本发明的第一实施例，提出一种双中央支腿管梁成型方法，主要采用辊压成型的方法加工第一实施例中的一种双中央支腿管梁，包括如下步骤，如图5所示：

选用合适的钢板结构，一般要求为厚度为0.8mm至3.0mm，而抗拉强度约为400至2000MPa，该钢板为矩形结构并有足够长度，沿着矩形的长边在钢板上划线将钢板划分为第一段至第八段，其中第六段为中央段，矩形的两短边作为第一边缘和第二边缘；

利用辊压机先将第一段至第三段分别沿分段点弯曲，然后逐渐形成支撑结构的形状，该步骤各段的弯曲是同时进行的；分别对应关系为第一段对应第三支撑壁303，第二段对应第二支撑壁302，第三段对应第一支撑壁301；如图5中步骤1-6；

然后将第四段及第五段依次弯曲至分别形成第二壁102及第一侧壁201，并使支撑结构的第二支撑壁302紧贴中央段；见图中步骤7-31；

在第六段上形成向内凹陷的肋条501，所述肋条501沿着第六段纵向延伸；可以实现根据计算尺寸在第六段上预先画出肋条501的位置，一般为两条且与分段线相互平行；

将第二支撑壁302焊接在中央段上；一般在步骤31后进行，采用点焊定型。

利用另一辊压机将第七段及第八段弯曲至分别对应形成第二侧壁202及第四壁104，并使第四壁104紧贴第二壁102及第三支撑壁303末端；如图5中步骤7-40；该步骤的前半部分即步骤7-31与将凹陷结构贴向第一壁101的部分可以同时进行；

将第一边缘和第二边缘分别于对应的第二壁102及第四壁104焊接；此处一般采用激光焊接，用两束激光同时发射焊接平面。激光焊焊接根据产品需求可以选择为连续式或者断续式。

其中，各弯曲点弯折时形成圆角，焊接时维持梁的基本形状，防止焊接引起的形变。

该方法中，可以在将第一段至第三段弯曲形成支撑结构的形状之前，将所述第六段形成圆弧状或者车体外轮廓相匹配的形状，将第四段及第八段形成与第四段相应的结构形状。

针对本发明的第二实施例，该方法需要所选的钢板材料还需要还包括第九段，第九段位于第一段靠近矩形短边的边缘，在将第一段至第四段弯曲对应形成支撑结构时同时将所述第九段弯折形成与第一段垂直的部分，以形成U型结构的支撑脚203。

针对本发明的第三实施例，该方法所选用的钢板材料位于第一段的边缘还包括备用段，所述备用段用于形成连续的呈线性阵列分布的支撑结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。