车辆前纵梁的制作方法

1.本发明涉及一种构成车身前方结构的车辆前纵梁。


背景技术：

2.通常，在车身前方结构中，前纵梁配置成平行于车身长度方向轴线。
3.在这种情况下，例如小重叠(small overlap)碰撞(车辆全宽中只有25％的驾驶座或副驾驶座侧以时速为64km的速度与障碍物碰撞)时，前纵梁无法发挥碰撞能量的吸收效果。
4.因此，需要提高前纵梁的冲击吸收能力。
5.相关的在先技术有韩国授权专利公报2129696b1中公开的发明。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本发明旨在提供一种车辆前纵梁，可以有效地支撑前方的碰撞载荷，并且可以提高车身的刚性。
8.技术方案
9.根据本发明的一个实施例的车辆前纵梁可以包括：外侧壁；内侧壁，其与所述外侧壁相对布置；外侧凹槽(bead)，其在所述外侧壁沿车身长度方向形成，并具有第一槽面；以及内侧凹槽，其在所述内侧壁沿车身长度方向形成，并具有第二槽面，所述外侧凹槽包括凹槽深度沿车身长度方向变化的区域，所述凹槽深度为所述外侧壁与所述第一槽面之间的距离，所述内侧凹槽包括凹槽深度沿车身长度方向变化的区域，所述凹槽深度为所述内侧壁与所述第二槽面之间的距离。
10.发明效果
11.根据本发明，在正面整体碰撞中，前纵梁的变形行为变得良好，从而可以有效地吸收碰撞能量。
12.另外，根据本发明，在小重叠碰撞中，最大限度地引导车辆的宽度方向行为，从而可以提高车身的碰撞性能。
附图说明
13.图1是示出应用根据本发明的车辆前纵梁的车身前方结构的仰视图。
14.图2是示出根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁对的立体图。
15.图3是示出根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁的俯视图。
16.图4是图2的a-a线剖视图。
17.图5是图2的b-b线剖视图。
18.图6是图2的c-c线剖视图。
19.图7是示出根据本发明的第二实施例的车辆前纵梁的俯视图。
20.图8是示出根据本发明的第三实施例的车辆前纵梁的剖视图，是对应于图5的部位的附图。
21.图9是示出根据本发明的第三实施例的车辆前纵梁的剖视图，是对应于图6的部位的附图。
22.图10是示出根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁对的立体图。
23.图11是根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁的分解立体图。
24.图12是示出根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁的俯视图。
25.图13是图10的d-d线剖视图。
26.图14是图10的e-e线剖视图。
27.图15是图10的f-f线剖视图。
28.图16是示出根据本发明的第五实施例的车辆前纵梁的剖视图，是对应于图13的部位的附图。
29.图17是示出根据本发明的第六实施例的车辆前纵梁的剖视图，是对应于图13的部位的附图。
30.图18和图19是通过对正面整体碰撞时根据现有技术和本发明的车辆前纵梁的解析示出变形形态的曲线图。
31.图20和图21是通过对小重叠碰撞时根据现有技术和本发明的车辆前纵梁的解析示出变形形态的曲线图。
具体实施方式
32.在下文中，将通过示例性附图详细描述本发明。需要注意的是，对附图中的构件标号时，对于相同的构件，即使出现在不同的附图上也尽可能地采用相同的附图标记。另外，在本发明的描述中，当认为对相关公知结构或功能的具体描述混淆本发明的主旨时，省略其详细描述。
33.在下面的描述中，与方向有关的术语“前方”、“前面(front)”、“后方”、“后面(rear)”、“上”、“下”、“左右”、“内部(inner)”、“外部(outer)”、“内侧”、“外侧”等是基于车辆或车身进行界定的。
34.车辆前纵梁由前纵梁内板和前纵梁外板组成。在本说明书中，为了便于描述，将前纵梁外板称为纵梁外板，并将前纵梁内板称为纵梁内板。
35.在本说明书中，车辆是指将运输对象如人、动物或物件从起点移至目的地的各种装置。这种车辆不限于在道路或轨道上行驶的车辆。
36.另外，在道路或轨道上行驶的车辆可以随着至少一个车轮的转动在预定方向上移动，例如可以包括三轮或四轮车辆、建筑机械、两轮车辆、原动机装置、在轨道上行驶的火车等。
37.图1是示出应用本发明的车辆前纵梁的车身前方结构的仰视图。图2是示出根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁对的立体图，图3是示出根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁的俯视图。
38.车辆的骨架结构可由两个纵梁1和横梁2组成，所述纵梁1沿车身长度方向x延伸且构成车身侧面，所述横梁2沿车身宽度方向y延伸且结合于两侧纵梁上。
39.对于横梁2，多个横梁2可以从车身的前端至后端彼此隔开结合到纵梁1上。根据横梁的结合位置或底板的位置，纵梁可以被称为前纵梁10、后纵梁等。另一方面，车辆的侧面上可以具有侧面碰撞时保护乘客空间以及形成侧面外形的侧梁30。
40.例如，在电动汽车的情况下，车身上可以安装电池(图中未示出)。为此，可以设置安装电池的电池空间40。电池空间40的上方可以设置规划乘客乘坐的乘客空间的底板(图中未示出)。
41.根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁10可以成对设置，沿车身长度方向x延伸，并分别配置在车身宽度方向y的左右两侧。
42.例如，如图1和图2所示，前纵梁10可以倾斜配置，以形成斜向角度，而不是平行于沿车身长度方向x延伸的轴线o。更具体地，两个前纵梁10可以配置成越往后方彼此越靠近。
43.前纵梁10的倾斜配置是因为缓冲梁50的两端朝后方具有曲率导致施加于前纵梁的碰撞载荷斜向进入，如此将前纵梁的角度设置成几乎平行于碰撞载荷的方向，从而可以尽可能承受碰撞载荷。
44.另外，前纵梁10可以与缓冲梁连接成连接在缓冲梁50的一端(即前端部的中心点)位于从整个车宽w的外侧向内侧20％以上且小于30％之间的位置上。
45.例如，在相当于从整个车宽w的外侧向内侧25％的位置上前纵梁10连接到缓冲梁50，则小重叠碰撞时前纵梁可以发挥抵抗碰撞载荷的作用。
46.前纵梁10可以将从缓冲梁50进入前纵梁的碰撞载荷经由前横梁20等有效地传递到车身。
47.另外，在小重叠碰撞中，前纵梁10可以发挥引导车辆的宽度方向行为等作用。
48.另一方面，在40％偏置碰撞或正面整体碰撞中，相对于平行配置的前纵梁，倾斜配置的前纵梁10的碰撞性能可能会变弱。这是因为，在40％偏置碰撞或正面整体碰撞的条件下，倾斜配置的前纵梁只是单纯的屈曲变形，而无法变形为最大限度地吸收碰撞能量。
49.为方便起见，下面只描述两个前纵梁10中的一个。需要说明的是，两个前纵梁中的另一个对称地包括所描述的前纵梁的结构，并且可以对称配置。
50.如图2和图3所示，根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁10可以包括外侧壁11、内侧壁12、外侧凹槽110和内侧凹槽120。
51.外侧壁11和内侧壁12组成前纵梁10，可以沿车身长度方向x线性延伸，优选直线状延伸。外侧壁和内侧壁的一端(即前端部)可以连接于缓冲梁50，另一端(即后端部)可以连接于沿车身宽度方向y延伸的车身前横梁20的前面或前围板21的前面等。
52.外侧壁11和内侧壁12可以组成具有多边形(如方形)截面形状的管状部件。管状部件的截面形状不一定受限于此。另外，管状部件可以用单一板材形成或者通过接合两个以上板材来形成。
53.当管状部件是通过接合两个以上板材来形成时，管状部件可以包括纵梁外板13和纵梁内板14。纵梁外板和纵梁内板的上方和下方的端部上分别可以设置折曲形成的凸缘f。
54.通过在纵梁外板13的一侧上焊接结合纵梁内板14，可以制成具有闭合截面的管状部件。对于纵梁外板和纵梁内板之间，可以通过对包括凸缘f在内的可应用部位应用焊接如点焊、激光焊进行结合。
55.因此，外侧壁11可以设置在纵梁外板13上，内侧壁12可以设置在纵梁内板14上。
56.在根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁10中，由于前纵梁的倾斜配置，外侧壁11和内侧壁12可以配置成相对于车身长度方向轴线o倾斜第一角度a。第一角度具有大约5～10度的范围。
57.外侧凹槽110可以在外侧壁11沿车身长度方向x延伸形成。例如，外侧凹槽可以具有从外侧壁的前端部向后端部延伸外侧壁的一半长度以上的长度。
58.内侧凹槽120可以在内侧壁12沿车身长度方向x延伸形成。例如，内侧凹槽可以具有从内侧壁的前端部向后端部延伸内侧壁的一半长度以上的长度。
59.图4是图2的a-a线剖视图，图5是图2的b-b线剖视图，图6是图2的c-c线剖视图。
60.参照图4至图6，外侧凹槽110可以包括连接在槽壁111之间的第一槽面112。另外，外侧凹槽可以具有第一凹槽深度d1，所述第一凹槽深度d1为外侧壁11与第一槽面之间的距离。
61.内侧凹槽120可以包括连接在槽壁121之间的第二槽面122。另外，内侧凹槽可以具有第二凹槽深度d2，所述第二凹槽深度d2为内侧壁12与第二槽面之间的距离。
62.参照图3和图4至图6，在根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁10中，外侧凹槽110可以包括第一凹槽深度d1沿车身长度方向x变化的区域。
63.在根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁10中，内侧凹槽120可以包括第二凹槽深度d2沿车身长度方向x变化的区域。
64.因此，外侧凹槽110的第一槽面112可以包括第一倾斜面113，所述第一倾斜面113配置成相对于车身长度方向轴线o倾斜第二角度b。此外，外侧凹槽的第一槽面可以包括第二倾斜面114，所述第二倾斜面114配置成相对于车身长度方向轴线倾斜第三角度c。其中，第三角度c可以大于第二角度b和第一角度a。
65.内侧凹槽120的第二槽面122可以包括第三倾斜面123，所述第三倾斜面123配置成相对于车身长度方向轴线o倾斜第二角度b。此外，内侧凹槽的第二槽面可以包括第四倾斜面124，所述第四倾斜面124配置成相对于车身长度方向轴线倾斜第四角度d。其中，第四角度d可以大于第二角度b和第一角度a。
66.外侧凹槽110的第一倾斜面113和内侧凹槽120的第三倾斜面123所具有的第二角度b具有大约0～3度的范围。由此，外侧凹槽的第一倾斜面和内侧凹槽的第三倾斜面可以配置成平行或几乎平行于车身长度方向轴线o。
67.由于前纵梁10的倾斜配置，外侧凹槽110和内侧凹槽120相对于车身长度方向轴线o所具有的第二角度b可以小于外侧壁11和内侧壁12相对于车身长度方向轴线o所具有的第一角度a。
68.由于如此配置，根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁10，例如在后端部，外侧壁11和内侧壁12可以形成没有凹槽的闭合截面，如图4所示。
69.接着，例如，前纵梁10可以形成为在其中内侧凹槽120的第二凹槽深度d2与外侧凹槽110的第一凹槽深度d1相同或者第二凹槽深度深于第一凹槽深度，如图5所示。
70.接着，例如，前纵梁10可以形成为越往前端部内侧凹槽120是第二凹槽深度d2逐渐变浅且外侧凹槽110是第一凹槽深度d1逐渐变深，如图6所示。
71.换言之，外侧凹槽110可以是第一凹槽深度d1越往车身前方逐渐变深。相反地，内侧凹槽120可以是第二凹槽深度d2从第三倾斜面123越往车身前方逐渐变浅。
72.在根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁10中，外侧凹槽110的第一槽面112与内侧凹槽120的第二槽面122可以相接。具体地，外侧凹槽的第一倾斜面113与内侧凹槽的第三倾斜面123可以相接。
73.相接的第一槽面112和第二槽面122之间可以形成焊接部或粘合层。焊接部可以通过焊接如点焊、激光焊等形成。粘合层可以通过粘合剂如结构用粘合剂等形成。
74.然而，不一定受限于此。例如，第一槽面112与第二槽面122也可以简单地相互对接或用铆钉等结合，而没有焊接部或粘合层。
75.管状部件、或纵梁外板13和纵梁内板14例如可以用金属材料如钢材等制成，并且可以通过利用冲压机的成型(forming)或弯曲(bending)、辊压成型(roll forming)或它们的组合等与外侧凹槽110和内侧凹槽120一起成型。
76.更具体地，例如，纵梁外板13和纵梁内板14可以用本技术人生产的厚度为约1.2mm～2.0mm的980dp(dual phase)钢、980xf(extra formability)钢或1180trip(transformation induced plasticity，相变诱发塑性)钢等板材制成。
77.980dp钢具有980mpa以上的拉伸强度以及低屈服比，因此容易加工，并且表现出高延伸率。980xf钢具有980mpa以上的拉伸强度以及600mpa以上的屈服强度，并且表现出高延伸率。1180trip钢保证1180mpa以上的拉伸强度以及850mpa以上的屈服强度，并且延伸率提高至45％以上。
78.例如，纵梁外板13和纵梁内板14中可以单独或混合使用980dp钢、980xf钢或1180trip钢中的任何一种。如此，通过形成前纵梁10的板材的强度组合，可以使前纵梁的冲击吸收能力最大化。
79.通过辊压成型制作纵梁外板13和纵梁内板14时，拉伸强度为约590mpa以上的超过强度的钢材也可以毫无困难地成型。进一步地，相较于冲压成型，具有辊压成型中容易矫正回弹、可以减小纵梁外板和纵梁内板的边角半径的优点。
80.另一方面，当管状部件用单一板材形成时，前纵梁10可以通过液压成型或任何机械加工等与外侧凹槽110和内侧凹槽120一起成型。
81.当通过液压成型形成前纵梁10时，拉伸强度为约590mpa以上的超高强度钢材也可以毫无困难地成型。进一步地，通过应用超高强度钢材，可以确保进一步轻量化。
82.另外，当液压成型应用于钢材时，由于生产部件时焊接工数等缩小，可以减少制造成本，同时通过使用钢材，与铝相比，可以大大降低材料成本。
83.根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁10，首先形成有外侧壁11的外侧凹槽110和内侧壁12的内侧凹槽120，从而提高对车身或前纵梁的长度方向x的刚性，可以增加能够吸收的载荷量。
84.另外，根据本发明的第一实施例的车辆前纵梁10，由于倾斜配置，不仅在车辆的正面整体碰撞，而且在小重叠碰撞中，也可以将碰撞载荷传递到车身的后方，并且小重叠碰撞时可以引导车辆的宽度方向行为，从而可以提高车身的碰撞性能。
85.例如，在电动汽车的情况下，尽管安装电池导致车辆的重量增加以及车身的空间缩小，也具有可以确保碰撞性能和安全性的优点。这可以提高车辆的商品性。
86.图7是示出根据本发明的第二实施例的车辆前纵梁的俯视图。
87.对于图7所示的本发明的第二实施例，仅在外侧凹槽110的第一槽面112和内侧凹
槽120的第二槽面122的形状上有所不同，其余构件与前述的第一实施例的构件相同。因此，在描述根据本发明的第二实施例的车辆前纵梁10时，与前述的根据第一实施例的车辆前纵梁相同的构件标注相同的附图标记，并省略对结构和功能的详细描述。
88.在根据本发明的第二实施例的车辆前纵梁10中，外侧凹槽110可以包括第一凹槽深度d1沿车身长度方向x变化的区域。
89.在根据本发明的第二实施例的车辆前纵梁10中，内侧凹槽120可以包括第二凹槽深度d2沿车身长度方向变化的区域。
90.因此，外侧凹槽110的第一槽面112可以包括第一倾斜面113，所述第一倾斜面113配置成相对于车身长度方向轴线o倾斜第二角度b。此外，外侧凹槽的第一槽面可以包括第二倾斜面114，所述第二倾斜面114配置成相对于车身长度方向轴线倾斜第三角度c。其中，第三角度c可以大于第二角度b和第一角度a。
91.外侧凹槽110的第一槽面112还可以包括连接第一倾斜面113和第二倾斜面114的第一连接面115。第一连接面在外侧凹槽内沿车身长度方向x与外侧壁平行延伸。
92.内侧凹槽120的第二槽面122可以包括第三倾斜面123，所述第三倾斜面123配置成相对于车身长度方向轴线o倾斜第二角度b。此外，内侧凹槽的第二槽面可以包括第四倾斜面124，所述第四倾斜面124配置成相对于车身长度方向轴线倾斜第四角度d。其中，第四角度d可以大于第二角度b和第一角度a。
93.内侧凹槽120的第二槽面122还可以包括连接第三倾斜面123和第四倾斜面124的第二连接面125。第二连接面在内侧凹槽内沿车身长度方向x与内侧壁平行延伸。
94.外侧凹槽110的第一倾斜面113和内侧凹槽120的第三倾斜面123所具有的第二角度b具有大约0～3度的范围。图7中省略了第二角度b，因为它几乎是0度。由此，外侧凹槽的第一倾斜面和内侧凹槽的第三倾斜面可以配置成平行或几乎平行于车身长度方向轴线o。
95.由于前纵梁10的倾斜配置，外侧凹槽110和内侧凹槽120相对于车身长度方向轴线o所具有的第二角度b可以小于外侧壁11和内侧壁12相对于车身长度方向轴线所具有的第一角度a。
96.如上所述，外侧凹槽110和内侧凹槽120分别包括凹槽深度沿车身长度方向x变化的区域，因此根据本发明的第二实施例的车辆前纵梁10可以是外侧凹槽的第一凹槽深度d1从第一连接面115和第一倾斜面113的连接点处越往车身的前方越深，而内侧凹槽的第二凹槽深度d2从第二连接面125和第三倾斜面123的连接点处越往车身的前方越浅。
97.在根据本发明的第二实施例的车辆前纵梁10中，外侧凹槽110的第一槽面112与内侧凹槽120的第二槽面122可以相接。具体地，外侧凹槽的第一倾斜面113和内侧凹槽的第三倾斜面123可以相接，外侧凹槽的第一连接面115和内侧凹槽的第二连接面125可以相接。
98.相接的第一槽面112和第二槽面122之间可以形成焊接部或粘合层。焊接部可以通过焊接如点焊、激光焊等形成。粘合层可以通过粘合剂如结构用粘合剂等形成。
99.然而，不一定受限于此。例如，第一槽面112与第二槽面122也可以简单地相互对接或用铆钉等结合，而没有焊接部或粘合层。
100.图8是示出根据本发明的第三实施例的车辆前纵梁的剖视图，是对应于图5的部位的附图。图9是示出根据本发明的第三实施例的车辆前纵梁的剖视图，是对应于图6的部位的附图。
101.对于图8和图9所示的本发明的第三实施例，不同点只是外侧凹槽110的第一槽面112与内侧凹槽120的第二槽面122彼此隔开，其余构件与前述的第一实施例或第二实施例的构件相同。因此，在描述根据本发明的第三实施例的车辆前纵梁10时，与前述的根据第一实施例或第二实施例的车辆前纵梁相同的构件标注相同的附图标记，并省略对结构和功能的详细描述。
102.在根据本发明的第三实施例的车辆前纵梁10中，外侧凹槽110的第一槽面112与内侧凹槽120的第二槽面122可以彼此隔开。具体地，可以配置成外侧凹槽的第一倾斜面113和内侧凹槽的第三倾斜面123形成为彼此隔开一定间隔。
103.亦或，可以配置成外侧凹槽110的第一连接面115和内侧凹槽120的第二连接面125形成为彼此隔开一定间隔。
104.由于如此隔开的外侧凹槽110的第一槽面112和内侧凹槽120的第二槽面122，可以不必加深成型外侧凹槽和内侧凹槽。因此，外侧凹槽和内侧凹槽的成型更加容易，可以降低用于结合槽面的焊接或粘合、铆接等的工数和成本。
105.当然，即使如此隔开外侧凹槽110的第一槽面112和内侧凹槽120的第二槽面122，外侧凹槽和内侧凹槽也可以在前纵梁10中用作加强手段，使得前纵梁能够有效地抵抗从外部施加的正面碰撞。
106.图10是示出根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁对的立体图，图11是根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁的分解立体图。图12是示出根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁的俯视图。
107.如图10至图12所示，根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10可以包括外侧壁11、内侧壁12、外侧凹槽110、内侧凹槽120、外侧后部15、内侧后部16、加强件17。
108.外侧壁11和内侧壁12组成前纵梁10，可以沿车身长度方向x线性延伸，优选直线状延伸。外侧壁和内侧壁的一端(即前端部)可以连接于缓冲梁50(参照图1)，另一端(即后端部)可以连接于外侧后部15或内侧后部16、或外侧后部和内侧后部。
109.外侧壁11和内侧壁12可以组成具有多边形(如方形)截面形状的管状部件。管状部件的截面形状不一定受限于此。另外，管状部件可以用单一板材形成或者通过接合两个以上板材来形成。
110.在下文中，为了便于描述和图示，主要以通过接合两个以上板材形成管状部件为例描述根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10。当用单一板材形成管状部件时，也可以采用相同的结构和结合关系。
111.管状部件可以包括纵梁外板13和纵梁内板14。纵梁外板和纵梁内板的上方和下方的端部上分别可以设置折曲形成的凸缘f。
112.通过在纵梁外板13的一侧上焊接结合纵梁内板14，可以制成具有闭合截面的管状部件。对于纵梁外板和纵梁内板之间，可以通过对包括凸缘f在内的可应用部位应用焊接如点焊、激光焊进行结合。
113.因此，外侧壁11可以设置在纵梁外板13上，内侧壁12可以设置在纵梁内板14上。
114.外侧后部15可以结合成从纵梁外板13的后端部朝与纵梁外板的延伸方向不同的方向分支延伸。外侧后部的前方部分可以平行于纵梁外板延伸一定长度，后方部分可以相对于前方部分折曲或弯曲预定角度。
115.因此，对于外侧后部15的前端部，通过焊接如点焊、激光焊等，一侧面可以固定于纵梁外板13的侧面或者外侧后部的凸缘f可以固定于纵梁外板的凸缘。但是，不一定受限于此，例如，外侧后部也可以与纵梁外板连续一体成型，从而接续纵梁外板线性延伸。
116.外侧后部15可以利用机械加工如冲压、辊压成型等单独成型或者可以在纵梁外板13成型时一体成型。
117.外侧后部15的前方部分上可以形成辅助凹槽19，其形状与外侧壁11的部分外侧凹槽110对应。辅助凹槽可以加强外侧后部以及纵梁外板13的刚性，可以使外侧后部稳定地结合于外侧壁或纵梁外板。
118.外侧后部15的后端部可以连接于沿车身长度方向x延伸的侧梁30(参照图1)和前横梁20(参照图1)。由此，前纵梁10可以通过外侧后部确保碰撞载荷传递到侧梁(side sill)和前横梁。
119.内侧后部16可以从纵梁内板14的后端部延伸。内侧后部可以具有折曲或弯曲成具有开放截面的截面形状。
120.因此，对于内侧后部16的前端部，通过焊接如点焊、激光焊等，一侧面可以固定于纵梁内板14的侧面。但是，不一定受限于此，例如，内侧后部也可以与纵梁内板连续一体成型，从而接续纵梁内板线性延伸。
121.内侧后部16可以利用机械加工如冲压、辊压成型等单独成型或者可以在纵梁内板14成型时一体成型。
122.内侧后部16的后端部可以连接于沿车身宽度方向y延伸的前横梁20(参照图1)的前面和前围板21的前面。
123.另外，内侧后部16的后方部分可以向下弯曲，从而可以形成弯曲部18。例如，弯曲部与前围板21的前面接触，弯曲部的端部是一侧面与前横梁20的前面接触，例如可以通过焊接等进行固定。由此，前纵梁10可以经由内侧后部至少确保碰撞载荷传递到前横梁。
124.在根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10中，通过组成外侧后部15和内侧后部16的板材材料以及调整该材料所具有的强度，可以确保前纵梁的碰撞性能。例如，通过采用980mpa级以上的超高强度钢，可以实现利于前纵梁的刚性和轻量化的最佳组合。
125.更具体地，外侧后部15和内侧后部16可以用本技术人生产的1470hpf(热压成型，hot press forming)钢等板材制成。1470hpf钢是一种可以获得1470mpa以上的拉伸强度，同时可以自由形成部件形状的钢种。
126.外侧后部15可以用强度高于外侧壁11强度的材料形成。内侧后部16可以用强度高于内侧壁12强度的材料形成。
127.如此，通过形成前纵梁10的板材的强度组合，可以使前纵梁的冲击吸收能力最大化。
128.另外，外侧后部15可以形成为比外侧壁11的厚度更厚。内侧后部16可以形成为比内侧壁12的厚度更厚。
129.如上所述，比外侧壁11和内侧壁12相对厚的外侧后部15和内侧后部16在车辆正面碰撞时可以强化前纵梁10本身的支撑刚性。因此，外侧后部和内侧后部可以使前纵梁的冲击吸收能力最大化。
130.另一方面，由于前纵梁10的前端部上可能连接悬架副车架(图中未示出)，前纵梁
的前端部可能容易受到垂直载荷的影响。因此，任选地，可以在外侧壁11的前端部上安装加强件17。
131.加强件17可以与外侧壁一起连接到缓冲梁50上。加强件可以形成至少一个焊接用通孔17a。例如，点焊机等通过焊接用通孔贯穿后，可以完成下述的外侧凹槽110的第一槽面112和内侧凹槽120的第二槽面122之间基于焊接的接合。
132.图13是图10的d-d线剖视图，图14是图10的e-e线剖视图，图15是图10的f-f线剖视图。
133.参照图13至图15，外侧凹槽110可以包括连接在槽壁111之间的第一槽面112。另外，外侧凹槽可以具有第一凹槽深度d1，所述第一凹槽深度d1为外侧壁11与第一槽面之间的距离。
134.内侧凹槽120可以包括连接在槽壁121之间的第二槽面122。另外，内侧凹槽可以具有第二凹槽深度d2，所述第二凹槽深度d2为内侧壁12与第二槽面之间的距离。
135.参照图12和图13至图15，在根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10中，外侧凹槽110可以包括第一凹槽深度d1沿车身长度方向x变化的区域。
136.在根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10中，内侧凹槽120可以包括第二凹槽深度d2沿车身长度方向x变化的区域。
137.因此，外侧凹槽110的第一槽面112可以包括第一倾斜面113，所述第一倾斜面113配置成相对于车身长度方向轴线o倾斜第二角度b。此外，外侧凹槽的第一槽面可以包括第二倾斜面114，所述第二倾斜面114配置成相对于车身长度方向轴线倾斜第三角度c。其中，第三角度c可以大于第二角度b和第一角度a。
138.内侧凹槽120的第二槽面122可以包括第三倾斜面123，所述第三倾斜面123配置成相对于车身长度方向轴线o倾斜第二角度b。例如，第三倾斜面可以从内侧壁的前端部延伸至后端部。
139.外侧凹槽110的第一倾斜面113和内侧凹槽120的第三倾斜面123所具有的第二角度b具有大约0～3度的范围。由此，外侧凹槽的第一倾斜面和内侧凹槽的第三倾斜面可以配置成平行或几乎平行于车身长度方向轴线o。
140.由于前纵梁10的倾斜配置，外侧凹槽110和内侧凹槽120相对于车身长度方向轴线o所具有的第二角度b可以小于外侧壁11和内侧壁12相对于车身长度方向轴线所具有的第一角度a。
141.由于如此配置，根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10，例如在后端部内侧凹槽120的第二凹槽深度d2最深，而外侧壁11可以形成为没有凹槽，如图13所示。另外，内侧后部16可以与内侧壁12重叠配置，外侧后部15可以配置成远离外侧壁11。
142.接着，例如，前纵梁10可以形成为在其中内侧凹槽120的第二凹槽深度d2与外侧凹槽110的第一凹槽深度d1相同或者第二凹槽深度深于第一凹槽深度，如图14所示。另外，外侧后部15可以配置成在后端部更邻近外侧壁11或与外侧壁11重叠。
143.接着，例如，前纵梁10可以形成为越往前端部内侧凹槽120是第二凹槽深度d2逐渐变浅且外侧凹槽110是第一凹槽深度d1逐渐变深，如图15所示。另外，加强件17可以横跨外侧凹槽110设置在外侧壁11的前端部。
144.换言之，外侧凹槽110可以是第一凹槽深度d1越往车身前方逐渐变深。相反地，内
侧凹槽120可以是第二凹槽深度d2越往车身前方逐渐变浅。
145.在根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10中，如图13至图15所示，外侧凹槽110的第一槽面112与内侧凹槽120的第二槽面122可以相接。具体地，外侧凹槽的第一倾斜面113与内侧凹槽的第三倾斜面123可以相接。
146.相接的第一槽面112和第二槽面122之间可以形成焊接部或粘合层。焊接部可以通过焊接如点焊、激光焊等形成。粘合层可以通过粘合剂如结构用粘合剂等形成。
147.然而，不一定受限于此。例如，第一槽面112与第二槽面122也可以简单地相互对接或用铆钉等结合，而没有焊接部或粘合层。
148.亦或，如图8和图9所示的本发明的第三实施例，根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10中外侧凹槽110的第一槽面112与内侧凹槽120的第二槽面122可以彼此隔开。
149.根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10，首先形成有外侧壁11的外侧凹槽110和内侧壁12的内侧凹槽120，从而提高对车身或前纵梁的长度方向x的刚性，可以增加能够吸收的载荷量。
150.另外，根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10，由于倾斜配置，不仅在车辆的正面整体碰撞，而且在小重叠碰撞中，也可以将碰撞载荷传递到车身的后方，从而可以提高车身的碰撞性能。
151.例如，在电动汽车的情况下，尽管安装电池导致车辆的重量增加以及车身的空间缩小，也具有可以确保碰撞性能和安全性的优点。这可以提高车辆的商品性。
152.此外，在根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10中，外侧壁11上结合外侧后部15，内侧壁12上结合内侧后部16，从而提高前纵梁针对车身的组装性，至少可以确保碰撞载荷传递到前横梁20，并加强支撑刚性，以在车辆正面碰撞时能够使碰撞能量的吸收能力最大化。
153.因此，根据本发明的第四实施例的车辆前纵梁10，可以确保优异的碰撞性能，由于可以应用钢材，材料和工艺方面可以降低成本，轻量化方面可以提供结构上坚固的前纵梁。
154.图16是示出根据本发明的第五实施例的车辆前纵梁的剖视图，是对应于图13的部位的附图。
155.图16所示的本发明的第五实施例，其不同之处仅在于省略了外侧后部15，其余构件与前述的第四实施例的构件相同。
156.其中，外侧后部15可以完全去除，或者例如也可以与纵梁外板13连续一体成型，从而接续纵梁外板线性延伸。
157.图17是示出根据本发明的第六实施例的车辆前纵梁的剖视图，是对应于图13的部位的附图。
158.图17所示的本发明的第六实施例，其不同之处仅在于省略了内侧后部16，其余构件与前述的第四实施例的构件相同。
159.其中，内侧后部16可以完全去除，或者例如也可以与纵梁内板14连续一体成型，从而接续纵梁内板线性延伸。
160.图18和图19是通过对正面整体碰撞时根据现有技术和本发明的车辆前纵梁的解析示出变形形态的曲线图。
161.图18中示出了配置成平行于车身长度方向轴线的现有技术的第一前纵梁p1、配置
成相对于车身长度方向轴线倾斜预定角度的现有技术的第二前纵梁p2和根据本发明的第一实施例的前纵梁i随位移变化的截面载荷。
162.现有技术的第一前纵梁p1、第二前纵梁p2和本发明的前纵梁i均以安装有相同的缓冲梁的状态下正面整体碰撞的条件进行解析。
163.另外，前纵梁(p1、p2、i)的共同点是将用980dp钢制成的纵梁外板和纵梁内板通过焊接结合来形成。
164.对于现有技术的第一前纵梁p1和第二前纵梁p2，纵梁外板和纵梁内板具有1.6mm的厚度，并具有约4.8kg的重量。对于本发明的前纵梁i，纵梁外板和纵梁内板具有1.2mm的厚度，并具有约4.7kg的重量。
165.现有技术的第二前纵梁p2和本发明的前纵梁i配置成相对于车身长度方向轴线倾斜6.3度角。在本发明的前纵梁i中，外侧凹槽110的第一倾斜面113和内侧凹槽120的第三倾斜面123所具有的第二角度b为2度。
166.从图18可知，现有技术的第一前纵梁p1在碰撞初期截面垂直承受的载荷稍微占优势，但是本发明的前纵梁i在整体变形中截面垂直承受的载荷大很多。
167.现有技术的第一前纵梁p1和第二前纵梁p2是截面载荷最大为470kn，而本发明的前纵梁i是截面载荷最大为520kn。
168.进一步地，本发明的前纵梁i在位移大约380mm下停止整体行为，这表明，与超过110mm后停止整体行为的现有技术的第一前纵梁p1和第二前纵梁p2相比，在较短的位移内吸收更大的碰撞能量。
169.图19中示出了配置成平行于车身长度方向轴线的现有技术的第一前纵梁p1、配置成相对于车身长度方向轴线倾斜预定角度的现有技术的第二前纵梁p2和根据本发明的第一实施例的前纵梁i随时间变化的能量吸收能力。
170.参照图19，在最终状态下，总变形能量处于类似水平，但是本发明的前纵梁i中变形能量的增加最大。此外，在0.04～0.06秒区段，本发明的前纵梁i的变形能量高于现有技术的第一前纵梁p1和第二前纵梁p2，因此清楚地表明本发明的前纵梁i所具有的随变形变化的能量吸收能力具有相对优势。
171.图20和图21是通过对小重叠碰撞时根据现有技术和本发明的车辆前纵梁的解析示出变形形态的曲线图。
172.图20中示出了配置成平行于车身长度方向轴线的现有技术的第一前纵梁p1、配置成相对于车身长度方向轴线倾斜预定角度的现有技术的第二前纵梁p2和根据本发明的第一实施例的前纵梁i随时间变化的y方向(车辆的宽度方向)载荷。
173.现有技术的第一前纵梁p1、第二前纵梁p2和本发明的前纵梁i均以安装有相同的缓冲梁的状态下小重叠碰撞的条件进行解析。另外，这些前纵梁在结构上解析条件与前述的正面整体碰撞的条件相同。
174.在小重叠碰撞时，以时速64km行驶的车辆被障碍物阻挡，速度瞬间降到时速为0km而旋转，则存在乘客的行为变得不稳定的问题。另一方面，如果实现小重叠碰撞的初期时间点车辆沿y方向小幅移动且滑动的滑行(slide away)行为，则乘客的行为更稳定，可以减少受伤的可能性。
175.为了实现这种滑移行为，车身中碰撞能量的传递路径必须确保一定水平以上的强
度和刚性，各路径必须牢固连接。
176.参照图20，由于现有技术的第一前纵梁没有直接与障碍物接触，在碰撞初期y方向载荷的增加比其他前纵梁慢。因此，现有技术的第一前纵梁不利于滑移行为，车辆旋转(横摆，yawing)的可能性高。
177.图21中示出了配置成平行于车身长度方向轴线的现有技术的第一前纵梁p1、配置成相对于车身长度方向轴线倾斜预定角度的现有技术的第二前纵梁p2和根据本发明的第一实施例的前纵梁i随时间变化的质点的y方向(车辆的宽度方向)位移。
178.从图21可以确认，与配置成平行于车身长度方向轴线的现有技术的第一前纵梁p1相比，配置成相对于车身长度方向轴线倾斜预定角度的现有技术的第二前纵梁p2和本发明的前纵梁i在小重叠碰撞时可以使车辆在y方向上进一步移动。
179.因此，根据本发明，在正面整体碰撞中，前纵梁的变形行为变得良好，从而可以有效地吸收碰撞能量。
180.另外，根据本发明，在小重叠碰撞中，最大限度地引导车辆的宽度方向行为，从而提高车身的碰撞性能，可以安全地保护乘客。
181.进一步地，根据本发明，可以确保优异的碰撞性能，由于可以应用钢材，材料和工艺方面可以降低成本，轻量化方面可以提供结构上坚固的前纵梁。
182.上述描述只是示例性地描述了本发明的技术思想，对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的基本特性的范围内，可以做出各种修改和变更。
183.例如，本发明的前述图示的实施例可以相互组合，各实施例可以根据需要选择性地进一步采用其他实施例的一些构件。
184.另外，本说明书中以设于车身前面的纵梁为例进行了描述，但是不一定受限于此，当然设于车身后面的纵梁上也可以应用本发明的技术思想。
185.因此，本发明中公开的实施例旨在描述而不是限制本发明的技术思想，本发明的技术思想的范围不受这些实施例的限制。本发明的保护范围应根据权利要求书进行解释，应解释为等效范围内的所有技术思想落入本发明的权利范围内。
186.工业实用性
187.如上所述，本发明有利于例如要求车身刚性的车辆。

技术特征：
1.一种车辆前纵梁，其包括：外侧壁；内侧壁，其与所述外侧壁相对布置；外侧凹槽，其在所述外侧壁沿车身长度方向形成，并具有第一槽面；以及内侧凹槽，其在所述内侧壁沿所述车身长度方向形成，并具有第二槽面，所述外侧凹槽包括第一凹槽深度沿所述车身长度方向变化的区域，所述第一凹槽深度为所述外侧壁与所述第一槽面之间的距离，所述内侧凹槽包括第二凹槽深度沿所述车身长度方向变化的区域，所述第二凹槽深度为所述内侧壁与所述第二槽面之间的距离。2.根据权利要求1所述的车辆前纵梁，其中，所述外侧壁和所述内侧壁配置成相对于所述车身长度方向轴线倾斜第一角度。3.根据权利要求2所述的车辆前纵梁，其中，所述第一槽面包括第一倾斜面，其连接在所述外侧凹槽的槽壁之间，并配置成相对于所述车身长度方向轴线倾斜第二角度，所述第二槽面包括第三倾斜面，其连接在所述内侧凹槽的槽壁之间，并配置成相对于所述车身长度方向轴线倾斜所述第二角度。4.根据权利要求3所述的车辆前纵梁，其中，所述第二角度小于所述第一角度。5.根据权利要求3所述的车辆前纵梁，其中，所述第一槽面包括第二倾斜面，其配置成相对于所述车身长度方向轴线倾斜第三角度，所述第三角度大于所述第一角度。6.根据权利要求5所述的车辆前纵梁，其中，所述第一槽面还包括第一连接面，其连接所述第一倾斜面和所述第二倾斜面，所述第一连接面在所述外侧凹槽内沿所述车身长度方向与所述外侧壁平行延伸，所述外侧凹槽的所述第一凹槽深度从所述第一连接面和所述第一倾斜面的连接点开始变化。7.根据权利要求3所述的车辆前纵梁，其中，所述第二槽面包括第四倾斜面，其配置成相对于所述车身长度方向轴线倾斜第四角度，所述第四角度大于所述第一角度。8.根据权利要求7所述的车辆前纵梁，其中，所述第二槽面还包括第二连接面，其连接所述第三倾斜面和所述第四倾斜面，所述第二连接面在所述内侧凹槽内沿所述车身长度方向与所述内侧壁平行延伸，所述内侧凹槽的所述第二凹槽深度从所述第二连接面和所述第三倾斜面的连接点开始变化。9.根据权利要求3所述的车辆前纵梁，其中，在所述前纵梁的一侧端部，所述外侧壁上没有形成所述外侧凹槽，所述内侧壁上没有形成所述内侧凹槽。
10.根据权利要求9所述的车辆前纵梁，其中，所述外侧凹槽的所述第一凹槽深度越往所述前纵梁的另一侧端部逐渐变深，所述内侧凹槽的所述第二凹槽深度从所述第三倾斜面越往所述另一侧端部逐渐变浅。11.根据权利要求10所述的车辆前纵梁，其中，在所述前纵梁的所述一侧端部和所述另一侧端部之间，形成为所述第二凹槽深度与所述第一凹槽深度相同或者所述第二凹槽深度深于所述第一凹槽深度。12.根据权利要求3所述的车辆前纵梁，其中，所述外侧凹槽的所述第一倾斜面与所述内侧凹槽的所述第三倾斜面相接。13.根据权利要求3所述的车辆前纵梁，其中，所述外侧凹槽的所述第一倾斜面和所述内侧凹槽的所述第三倾斜面配置成彼此隔开一定间隔。14.根据权利要求3所述的车辆前纵梁，其中，所述外侧壁设置在纵梁外板上，所述内侧壁设置在纵梁内板上，所述纵梁外板的一侧上结合所述纵梁内板，从而形成具有闭合截面的管状部件。15.根据权利要求14所述的车辆前纵梁，还包括：外侧后部，其一侧结合成从所述纵梁外板的端部朝与所述纵梁外板的延伸方向不同的方向分支延伸，所述外侧后部的另一侧端部连接于所述车身的侧梁或前横梁。16.根据权利要求15所述的车辆前纵梁，其中，所述外侧后部的所述一侧上形成有辅助凹槽，其形状对应于所述外侧凹槽的一部分。17.根据权利要求15所述的车辆前纵梁，其中，所述外侧后部具有高于所述外侧壁的强度或者形成为比所述外侧壁的厚度更厚。18.根据权利要求14所述的车辆前纵梁，还包括：内侧后部，其一侧结合成从所述纵梁内板的端部延伸，所述内侧后部的另一侧端部连接于所述车身的前横梁或前围板。19.根据权利要求18所述的车辆前纵梁，其中，所述内侧后部具有高于所述内侧壁的强度或者形成为比所述内侧壁的厚度更厚。20.根据权利要求18所述的车辆前纵梁，其中，所述第二槽面的所述第三倾斜面从所述内侧壁的一侧端部延伸至另一侧端部。21.根据权利要求20所述的车辆前纵梁，其中，在所述前纵梁的一侧端部，所述外侧壁上没有形成所述外侧凹槽，所述内侧凹槽的所述第二凹槽深度最深。22.根据权利要求21所述的车辆前纵梁，其中，所述外侧凹槽的所述第一凹槽深度越往所述前纵梁的另一侧端部逐渐变深，所述内侧凹槽的所述第二凹槽深度越往所述另一侧端部逐渐变浅。23.根据权利要求22所述的车辆前纵梁，其中，在所述前纵梁的所述一侧端部和所述另一侧端部之间，形成为所述第二凹槽深度与所述第一凹槽深度相同或者所述第二凹槽深度深于所述第一凹槽深度。
24.根据权利要求3至23中任何一项所述的车辆前纵梁，其中，所述前纵梁配置成相对于所述车身长度方向轴线倾斜所述第一角度。25.根据权利要求24所述的车辆前纵梁，其中，所述前纵梁分别配置在所述车身宽度方向的左右两侧，两个所述前纵梁配置成越往所述车身的后方彼此越靠近。26.根据权利要求25所述的车辆前纵梁，其中，所述外侧凹槽的所述第一凹槽深度越往所述车身的前方逐渐变深，所述内侧凹槽的所述第二凹槽深度从所述第三倾斜面越往所述车身的前方逐渐变浅。27.根据权利要求1至23中任何一项所述的车辆前纵梁，其中，所述外侧壁上还包括横跨所述外侧凹槽安装的加强件。

技术总结
本发明涉及一种车辆前纵梁，可以有效地支撑前方的碰撞载荷，并且可以提高车身的刚性，车辆前纵梁可以包括：外侧壁；内侧壁，其与所述外侧壁相对布置；外侧凹槽，其在所述外侧壁沿车身长度方向形成，并具有第一槽面；以及内侧凹槽，其在所述内侧壁沿车身长度方向形成，并具有第二槽面，所述外侧凹槽包括凹槽深度沿车身长度方向变化的区域，所述凹槽深度为所述外侧壁与所述第一槽面之间的距离，所述内侧凹槽包括凹槽深度沿车身长度方向变化的区域，所述凹槽深度为所述内侧壁与所述第二槽面之间的距离。距离。距离。


技术研发人员：金宰贤 李洪雨 石东润
受保护的技术使用者：浦项股份有限公司
技术研发日：2021.07.06
技术公布日：2023/8/4