專利名稱：抗側(cè)面沖擊性加強(qiáng)的車身結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車車身結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種抗側(cè)面沖擊性加強(qiáng)的汽車車身結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在汽車車身通常配備有門，每扇門都與由焊接鋼管或沖壓成型鋼板構(gòu)件制成的門梁裝配在一起以強(qiáng)化車身的抗側(cè)面沖擊性。在日本專利特許公開(kāi)文獻(xiàn)No.2002-225561中能夠找到這樣的例子。與門梁裝配在一起的門具有更大的機(jī)械強(qiáng)度和剛性，從而在側(cè)面沖擊時(shí)，不僅能夠避免門出現(xiàn)明顯變形，還能夠令人滿意地將沖擊能量傳遞給車身。
為了充分利用這種加強(qiáng)門的優(yōu)點(diǎn)，希望進(jìn)一步增大車身的機(jī)械強(qiáng)度和剛性，從而傳遞給車身的沖擊可以令人滿意地分布到整個(gè)車身上。為此，例如從日本專利No.3500626中已知，將通過(guò)液壓成型等方法形成的具有封閉橫截面的加強(qiáng)構(gòu)件安裝在中柱、車頂和地板的每一個(gè)上，并且將這些加強(qiáng)構(gòu)件相互連接在一起，以便限定出從車輛前端看的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
根據(jù)在日本專利No.3500626中所披露的車身結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)增加了車身包圍著中柱的那部分的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，但是仍然留下一些問(wèn)題未解決。例如，因?yàn)橹兄哂斜惹爸秃笾蟮枚嗟臋C(jī)械強(qiáng)度和剛度，所以在側(cè)面沖擊時(shí)，在每個(gè)立柱的端部處產(chǎn)生出相對(duì)較大的應(yīng)力，并且這些端部容易造成在周圍部分的明顯彎曲變形。因此，車身產(chǎn)生相對(duì)較大的變形，并且導(dǎo)致整個(gè)車身剛度降低，妨礙了有效吸收沖擊能量。
而且，因?yàn)橛糜诃h(huán)形結(jié)構(gòu)的不同部分的加強(qiáng)構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度和剛性相互不同，所以在側(cè)面沖擊時(shí)應(yīng)力集中在位于加強(qiáng)構(gòu)件之間的連接部分中。這也造成在這些連接部分處的明顯彎曲變形，并且導(dǎo)致整個(gè)車身剛度降低，妨礙了有效吸收沖擊能量。通過(guò)局部加強(qiáng)每個(gè)立柱的這些端部和在加強(qiáng)構(gòu)件之間的連接部分能夠避免這種明顯彎曲變形，但是它增加了車身重量，并且損害了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和性能。
門梁通常由高拉伸強(qiáng)度鋼管或高拉伸強(qiáng)度鋼板制成。這種高拉伸強(qiáng)度鋼材料已知具有高彎曲強(qiáng)度，但是延伸性能較差(或較脆)。根據(jù)側(cè)面沖擊的模式，這種性能會(huì)妨礙沖擊能量從門令人滿意地傳遞給車身。例如，在具有剛性保險(xiǎn)杠和車架的車輛撞到門的中央部分時(shí)，這種局部沖擊會(huì)使門梁斷裂，并且它妨礙了沖擊能量從門梁傳遞給前柱和中柱。通過(guò)增加門梁的壁厚和直徑能夠緩解這個(gè)問(wèn)題，但是它又增加了車身重量，并且損害了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和性能。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的這些問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種汽車車身結(jié)構(gòu)，它能夠使車身在側(cè)面沖擊時(shí)的變形最小。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于在不明顯增加車身的整體重量的情況下增加車身抵抗側(cè)面沖擊的機(jī)械強(qiáng)度和剛性。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)提供一種汽車車身結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目的，該汽車車身結(jié)構(gòu)包括前柱、中柱和在車身結(jié)構(gòu)每一側(cè)上裝配在前柱和中柱之間的前門，該汽車車身結(jié)構(gòu)還包括在每個(gè)前門中沿著前后方向延伸的前門梁；通過(guò)將前柱的上部和下部相互連接形成的第一環(huán)形框架；以及通過(guò)將后柱的上部和下部相互連接形成的第二環(huán)形框架，其中前門梁從側(cè)面看與第一環(huán)形框架和第二環(huán)形框架重疊，并且前門梁包括一門梁主體，它由開(kāi)口側(cè)面向內(nèi)的槽鋼構(gòu)件和沿著門梁主體的內(nèi)側(cè)延伸的拉線構(gòu)成。
由此，在另一輛車輛從側(cè)面撞到前門時(shí)，由于從側(cè)面看前門梁與第一環(huán)形框架和第二環(huán)形框架重疊，所以能夠有效地將沖擊能量傳遞給車身。另外，因?yàn)殚T梁主體支撐著壓縮負(fù)載同時(shí)拉線支撐著拉伸負(fù)載，所以使門梁的變形最小。
優(yōu)選的是，前門梁包括垂直擴(kuò)大的前端，它例如由垂直分叉前端構(gòu)成。由此，沖擊在相對(duì)較大的區(qū)域上傳遞給前柱，從而與沖擊在相對(duì)較小的區(qū)域上從門梁傳遞給前柱的情況相比降低了前柱的變形。
還優(yōu)選的是，如果前門梁在中央設(shè)有具有相對(duì)較大面積的壓力接收板，則即使在沖擊在相對(duì)較小區(qū)域上施加時(shí)，施加在前門上的沖擊可以令人滿意地由整個(gè)前門梁承受。壓力接收板分散了沖擊能量并且防止了前門梁斷裂。在這方面，優(yōu)選的是，壓力接收板例如通過(guò)具有封閉橫截面而具有足夠的機(jī)械剛度。
第一環(huán)形框架在包括由裝納在前柱的中空內(nèi)部中并且在適當(dāng)位置處焊接在前柱上的管構(gòu)件構(gòu)成的第一環(huán)形構(gòu)件的情況下，可以具有令人滿意的機(jī)械性能，第一環(huán)形構(gòu)件是通過(guò)將鋼管彎曲并且將其兩個(gè)端部焊接在其下中部中來(lái)形成的。第二環(huán)形框架也可以按照類似的方式構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，車身結(jié)構(gòu)還包括由一對(duì)橫梁構(gòu)件和一對(duì)側(cè)梁構(gòu)件形成的第三環(huán)形框架，所述橫梁構(gòu)件和側(cè)梁構(gòu)件相互連接，形成環(huán)形框架；裝配在中柱和第三環(huán)形框架之間的第二門；以及在第二門中沿著前后方向延伸的第二門梁，其中第二門梁從側(cè)面看與第二環(huán)形框架和第三環(huán)形框架重疊。由此，在車門在第二門處受到另一輛車撞擊時(shí)也防止了車身過(guò)度變形。
根據(jù)權(quán)利要求6的汽車車身結(jié)構(gòu)，其中第二門梁包括垂直分叉的后端。
第二門梁還可以包括垂直分叉的后端。另外，第二門梁可以在中央設(shè)有具有相對(duì)較大面積并且具有封閉橫截面的壓力接收板。由此，可以實(shí)現(xiàn)與前門梁類似的優(yōu)點(diǎn)。


下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，其中圖1是實(shí)施了本發(fā)明的汽車車身的透視圖；圖2為汽車車身的側(cè)面透視圖；圖3a和3b為第一環(huán)形框架的剖視圖；圖3c為第二環(huán)形框架的剖視圖；圖3d為第一環(huán)形框架的剖視圖；圖4為前門梁的透視圖；圖5為前門梁的后視圖；圖6為前門梁的分解透視圖；圖7為分解透視圖，顯示出在側(cè)面沖擊時(shí)通過(guò)門梁進(jìn)行沖擊傳遞的模式；圖8為示意平面圖，顯示出在側(cè)面沖擊時(shí)通過(guò)門梁進(jìn)行沖擊傳遞的模式；圖9為環(huán)形構(gòu)件的示意前視圖，顯示出在側(cè)面沖擊時(shí)其變形模式；以及圖10為與圖1類似的視圖，顯示出本發(fā)明的修改的實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
圖1和2顯示出實(shí)施了本發(fā)明的四門轎車的車身。該車身1由一承載式車身構(gòu)成，并且包括通過(guò)點(diǎn)焊相互連接的前車身2、頂板3、前板4以及側(cè)面構(gòu)件5和6。在車身1的每一側(cè)上形成有通過(guò)設(shè)在前門7的前緣上的鉸鏈與前門7裝配在一起的前門開(kāi)口8、以及通過(guò)設(shè)在后門9的前緣上的鉸鏈與后門9裝配在一起的后門開(kāi)口10。車身1還包括一對(duì)前柱11和12，每個(gè)都沿著相應(yīng)前門開(kāi)口8的前端垂直延伸；以及一對(duì)中柱13和14，每個(gè)都在相應(yīng)側(cè)的前門開(kāi)口8和后門開(kāi)口10之間垂直延伸。車身1的在地板4的后端后面的一部分車身設(shè)有形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的地板加強(qiáng)框架15。地板加強(qiáng)框架15由多個(gè)槽鋼構(gòu)件構(gòu)成，每個(gè)槽鋼構(gòu)件與地板4配合形成封閉橫截面。
第一環(huán)形框架在前車身2的下后部上安裝有沖擊加強(qiáng)構(gòu)件21，它包括水平底部和從任一側(cè)端向上延伸并且焊接在相應(yīng)前柱11和12上的一對(duì)豎直部分。在所示實(shí)施方式中，如在圖3a中清楚地顯示出的一樣，每個(gè)前柱11、12由通過(guò)將內(nèi)板22和外板23相互焊接在一起而形成的中空構(gòu)件構(gòu)成。如圖3b所示，盤形加強(qiáng)構(gòu)件21也由通過(guò)將內(nèi)板24和外板25相互焊接在一起形成的中空構(gòu)件構(gòu)成。第一環(huán)形構(gòu)件28通過(guò)使鋼管彎曲并且將其兩個(gè)端部焊接在其下中部中而形成。第一環(huán)形構(gòu)件28裝納在前柱11和12以及沖擊加強(qiáng)構(gòu)件21的中空內(nèi)部中，并且在適當(dāng)?shù)奈恢锰幒附釉谇爸?1和12以及盤形加強(qiáng)構(gòu)件21上。因此，前柱11和12以及盤形加強(qiáng)構(gòu)件21與第一環(huán)形構(gòu)件28結(jié)合形成第一環(huán)形框架29。
第二環(huán)形框架如圖3c所示，每個(gè)中柱13、14由通過(guò)將內(nèi)板31和外板32相互焊接在一起形成的中空構(gòu)件構(gòu)成，并且與裝納在中柱13和14中的第二環(huán)形構(gòu)件34結(jié)合形成第二環(huán)形框架35。第二環(huán)形構(gòu)件34通過(guò)使鋼管彎曲并且將其兩個(gè)端部焊接在其下中部中而形成，焊接在中柱13和14上并且焊接在頂板3和底板4的下表面上。
第三環(huán)形框架地板加強(qiáng)框架15具有矩形形狀，并且包括沿著前后方向相互間隔開(kāi)的一對(duì)橫梁構(gòu)件41和42以及分別將橫梁構(gòu)件41和42的相應(yīng)側(cè)端相互連接的一對(duì)側(cè)軌43和44。限定了地板加強(qiáng)框架15的構(gòu)件如圖3d所示具有矩形橫截面。地板加強(qiáng)構(gòu)件15與裝納在地板加強(qiáng)框架15的中空內(nèi)部中的第三環(huán)形構(gòu)件46結(jié)合形成第三環(huán)形框架47。第三環(huán)形構(gòu)件46通過(guò)使鋼管彎曲并且將其兩個(gè)端部焊接在其適當(dāng)部分處而形成，并且在適當(dāng)?shù)奈恢锰幒附釉诘匕寮訌?qiáng)框架15上。
門梁如圖1和2所示，每個(gè)前門7在內(nèi)部設(shè)有大體上沿著前后方向延伸的前門梁51，并且設(shè)有一對(duì)分叉的前端51a和51b以及單個(gè)后端51c。在前門7關(guān)閉時(shí)，從側(cè)面看前端51a和51b與第一環(huán)形框架29重疊，后端51c與第二環(huán)形框架35重疊。每個(gè)后門9同樣在內(nèi)部設(shè)有大體上沿著前后方向延伸的后門梁52，并且設(shè)有單個(gè)前端52a和一對(duì)分叉后端52b和52c。在后門9關(guān)閉時(shí)，從側(cè)面看前端52a與第二環(huán)形框架35重疊，后端52b和52c與第三環(huán)形框架47重疊。
參照?qǐng)D4至6，每個(gè)前門梁51包括通過(guò)將高拉伸強(qiáng)度板構(gòu)件焊接在一起而形成的門梁主體61和設(shè)在門梁主體61的后面(內(nèi)側(cè))上的拉線71。
門梁主體61包括箱形中央件62(具有封閉橫截面)、從中央件62的前端向前延伸的一對(duì)前部件63和64以及從中央件62的后端向后延伸的后部件65。前部件63、64和后部件65的每一個(gè)包括槽段和從槽段的任一側(cè)延伸出的一對(duì)凸緣，并且因此設(shè)有帽狀橫截面。
拉線71包括上拉線75和下拉線76。上下拉線75和76的前端分別通過(guò)安裝板72和73與門梁主體51的分叉前端51a和51b的前端連接，這些安裝板72和73由高拉伸強(qiáng)度鋼板制成并且牢固焊接在門梁主體51的相應(yīng)前端51a和51b上。上下拉線75和76的后端通常通過(guò)安裝板74與門梁主體51的后端51c連接，該安裝板74由高拉伸強(qiáng)度鋼板制成并且牢固焊接在門梁主體51的后端51c上。通過(guò)使拉線端部穿過(guò)形成在安裝板中的孔、在拉線端部形成孔眼并且圍繞著拉線孔眼底部壓接套筒，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)在每塊安裝板和拉線71的相應(yīng)端部之間的連接。
由于每個(gè)后門9在結(jié)構(gòu)和功能上與前門7類似，所以從說(shuō)明書中省略了對(duì)后門的說(shuō)明以避免重復(fù)。應(yīng)該注意的是，后門梁52在后端處分叉，并且設(shè)有整體式前端。
操作模式假設(shè)在車輛正在行駛或靜止不動(dòng)時(shí)車身在前門7處受到另一輛車的側(cè)面撞擊。如果另一輛車在中央撞擊前門7，則該沖擊由用作壓力接收板的中央件62令人滿意地接收。中央件62確保即使在沖擊施加在前門7的小局部區(qū)域上時(shí)也能夠在不斷裂的情況下分布到整個(gè)前門梁51上。所導(dǎo)致的沖擊(由圖7和8中的大箭頭所示)如圖7所示向內(nèi)推壓并且使前門梁51的中央件62彎曲，如圖8所示，這造成在前門梁51的外部(外側(cè))上產(chǎn)生壓縮負(fù)載和在前門梁51的內(nèi)部(內(nèi)側(cè))上產(chǎn)生拉伸負(fù)載。在所示實(shí)施方式的情況中，前門梁51的外側(cè)由門梁主體61令人滿意地支撐以抵抗壓縮負(fù)載，并且前門梁51的內(nèi)側(cè)由拉線71令人滿意地支撐以抵抗拉伸負(fù)載。因此，使得前門梁51能夠分別通過(guò)其前端51a和51b以及后端51c將沖擊負(fù)載傳遞給第一環(huán)形框架29和第二環(huán)形框架35，不會(huì)遭受任何過(guò)大的彎曲變形或破裂。
傳遞給第一環(huán)形框架29和第二環(huán)形框架35的沖擊負(fù)載造成前柱11和中柱13的每一個(gè)變形，并且該沖擊負(fù)載作用在第一環(huán)形構(gòu)件28和第二環(huán)形構(gòu)件34上。因?yàn)榈谝缓偷诙h(huán)形構(gòu)件28和34的環(huán)形結(jié)構(gòu)，所以側(cè)面沖擊有效地分布在環(huán)形構(gòu)件28和34的每一個(gè)的整個(gè)圓周上。因此，第一和第二環(huán)形構(gòu)件28和34的每一個(gè)如圖9所示一樣橫向壓縮并且垂直膨脹，并且能夠在不使車身1明顯變形的情況下吸收沖擊負(fù)載。在所示的實(shí)施方式中，第一環(huán)形框架29在前門梁51的上下前端51a和51b處接收沖擊，同時(shí)第二環(huán)形框架35只在前門梁51的單個(gè)后端51c處接收沖擊。因此，沖擊負(fù)載更有效地傳遞給前柱11(第一環(huán)形構(gòu)件28)，而不是中柱13(第二環(huán)形構(gòu)件34)，并且這能夠有效地使在坐有乘客的那部分車身附近的車身變形最小化。
修改的實(shí)施方式圖10為本發(fā)明的修改的實(shí)施方式的透視圖。該實(shí)施方式與前面實(shí)施方式類似，除了第一和第三環(huán)形框架29和47與前面實(shí)施方式的那些稍微不同。更具體地說(shuō)，在該修改的實(shí)施方式中，第一環(huán)形框架29沒(méi)有設(shè)置環(huán)形構(gòu)件，而是通過(guò)使左右前柱11和12的上端與具有相對(duì)較大直徑的橫管81連接而形成。第三環(huán)形框架47也沒(méi)有設(shè)置環(huán)形構(gòu)件，而是由地板加強(qiáng)框架15自身形成。同樣在該修改的實(shí)施方式中，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇各個(gè)構(gòu)件的厚度能夠?qū)崿F(xiàn)車身1承受預(yù)定側(cè)面沖擊所需的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。
雖然已經(jīng)根據(jù)其優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易想到的是，在不背離后附權(quán)利要求書所提出的本發(fā)明范圍的情況下可以有各種各樣的變化和變型。例如，本發(fā)明也可以適用于雙門轎車，二座汽車、微型汽車以及其它形式的機(jī)動(dòng)車。根據(jù)車輛類型，可以省略第三環(huán)形框架。
本申請(qǐng)要求了原始日本專利申請(qǐng)的巴黎公約優(yōu)先權(quán)，該原始日本專利申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。
權(quán)利要求
1.一種汽車車身結(jié)構(gòu)，包括前柱、中柱和在車身結(jié)構(gòu)的每一側(cè)上裝配在前柱和中柱之間的前門，該汽車車身結(jié)構(gòu)還包括在每個(gè)前門中沿著前后方向延伸的前門梁；通過(guò)將所述前柱的上部和下部相互連接形成的第一環(huán)形框架；以及通過(guò)將所述后柱的上部和下部相互連接形成的第二環(huán)形框架，其中，所述前門梁從側(cè)面看與第一環(huán)形框架和第二環(huán)形框架重疊，并且所述前門梁包括一門梁主體，該門梁主體由開(kāi)口側(cè)面向內(nèi)的槽鋼構(gòu)件和沿著門梁主體的內(nèi)側(cè)延伸的拉線構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車車身結(jié)構(gòu)，其特征為，所述前門梁包括垂直擴(kuò)大的前端。
3.如權(quán)利要求2所述的汽車車身結(jié)構(gòu)，其特征為，所述擴(kuò)大的前端包括分叉前端。
4.如權(quán)利要求1所述的汽車車身結(jié)構(gòu)，其特征為，所述前門梁在中央設(shè)有較大面積的壓力接收板。
5.如權(quán)利要求4所述的汽車車身結(jié)構(gòu)，其特征為，所述壓力接收板具有封閉橫截面。
6.如權(quán)利要求1所述的汽車車身結(jié)構(gòu)，還包括由一對(duì)橫梁構(gòu)件和一對(duì)側(cè)梁構(gòu)件形成的第三環(huán)形框架，所述橫梁構(gòu)件和側(cè)梁構(gòu)件相互連接以形成一環(huán)形框架；裝配在中柱和第三環(huán)形框架之間的第二門；以及在第二門中沿著前后方向延伸的第二門梁，其中，第二門梁從側(cè)面看與第二環(huán)形框架和第三環(huán)形框架重疊。
7.如權(quán)利要求6所述的汽車車身結(jié)構(gòu)，其特征為，所述第二門梁包括垂直分叉的后端。
8.如權(quán)利要求7所述的汽車車身結(jié)構(gòu)，其特征為，所述第二門梁在中央設(shè)有較大面積的壓力接收板。
9.如權(quán)利要求8所述的汽車車身結(jié)構(gòu)，其特征為，所述壓力接收板具有封閉橫截面。
10.如權(quán)利要求1所述的汽車車身結(jié)構(gòu)，其特征為，所述第一環(huán)形框架包括由管構(gòu)件構(gòu)成的第一環(huán)形構(gòu)件，該管構(gòu)件裝納在前柱的中空內(nèi)部中并且在適當(dāng)位置處焊接在前柱上，該第一環(huán)形構(gòu)件是通過(guò)將鋼管彎曲并且將其兩個(gè)端部焊接在其下中部而形成的。
11.如權(quán)利要求1所述的汽車車身結(jié)構(gòu)，其特征為，所述第二環(huán)形框架包括由管構(gòu)件構(gòu)成的第二環(huán)形構(gòu)件，該管構(gòu)件裝納在中柱的中空內(nèi)部中并且在適當(dāng)位置處焊接在中柱上，該第二環(huán)形構(gòu)件是通過(guò)將鋼管彎曲并且將其兩個(gè)端部焊接在其下中部而形成的。
全文摘要
一種汽車車身結(jié)構(gòu)，包括由前柱(11，12)形成的第一環(huán)形框架(29)、由中柱(13，14)形成的第二環(huán)形框架(34)以及在內(nèi)部設(shè)有前門梁(51)并且在車身的每一側(cè)上裝配在前柱和中柱之間的前門(7)，前門梁從側(cè)面看與第一環(huán)形框架和第二環(huán)形框架重疊，并且包括一門梁主體(61)，它由具有面向內(nèi)的開(kāi)口側(cè)的槽構(gòu)件和沿著門梁主體的內(nèi)側(cè)延伸的拉線(71)構(gòu)成。由此，在另一輛車從側(cè)面撞擊前門時(shí)，因?yàn)閺膫?cè)面看前門梁與第一環(huán)形框架和第二環(huán)形框架重疊，所以能夠有效地將沖擊能量傳遞給車身。另外，因?yàn)樵诶€承受拉伸負(fù)載的同時(shí)門梁主體支撐著壓縮負(fù)載，所以減小了門梁的變形。
文檔編號(hào)B62D25/02GK1958347SQ200610135548
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者吉本毅, 加藤仁, 友澤幸作, 荒井和夫 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社