專利名稱：車身結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及具有被構(gòu)造成吸收在碰撞過程中被施加的輸入能量的側(cè)梁構(gòu)件和懸架支撐構(gòu)件的車身結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在前端碰撞過程中，車身的前端將在車輛的縱向方向上塌陷。為了提高車身框架在前端碰撞過程中的能量吸收效率，傳統(tǒng)已知發(fā)動機支撐結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成使得在前端碰撞過程中側(cè)梁構(gòu)件經(jīng)受軸向塌陷并且懸架支撐構(gòu)件經(jīng)受彎曲。例如，日本特開2006-290111號公報中公開了一種包括該傳統(tǒng)的發(fā)動機支撐結(jié)構(gòu)的車身結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
在諸如以上討論的傳統(tǒng)的發(fā)動機支撐結(jié)構(gòu)中，懸架支撐構(gòu)件的每個都總體上成形為在車輛的縱向方向上延伸的直桿。由于此直桿構(gòu)造，懸架支撐構(gòu)件不構(gòu)造成在前端碰撞過程中被引發(fā)彎曲。因此，在前端碰撞過程中當力沿平面之外(out-of-plane)的方向(側(cè)向)作用在側(cè)梁構(gòu)件上時，側(cè)梁構(gòu)件的軸向塌陷不能平穩(wěn)地進行，并且甚至在懸架支撐構(gòu)件已經(jīng)經(jīng)受彎曲之后，側(cè)梁構(gòu)件的軸向塌陷不會必要地持續(xù)。因此，在這種傳統(tǒng)的發(fā)動機支撐結(jié)構(gòu)的前端碰撞中，不總是可以通過側(cè)梁構(gòu)件的軸向塌陷來控制車身的減速率 (deceleration rate)(即，反作用力)，因此,車輛壓潰量(crushing amount)將增加。就此問題設(shè)想了本發(fā)明的車身結(jié)構(gòu)。本公開中提出的一個目的是提供一種車身結(jié)構(gòu)，該車身結(jié)構(gòu)能夠在前端碰撞過程中如預(yù)期地控制車身的減速率，從而增加車身的減速率并將車輛壓潰量保持在小量。鑒于已知技術(shù)的狀態(tài)，本公開的一方面是提供一種車身結(jié)構(gòu)，該車身結(jié)構(gòu)大體上包括一對側(cè)梁構(gòu)件和一對懸架支撐構(gòu)件。側(cè)梁構(gòu)件在車身結(jié)構(gòu)的縱向方向上延伸并被構(gòu)造成通過經(jīng)受軸向塌陷而吸收在碰撞過程中在所述車身的縱向方向上施加的能量。懸架支撐構(gòu)件被配置成平行于側(cè)梁構(gòu)件。懸架支撐構(gòu)件起著支撐懸架連桿構(gòu)件的作用，并被構(gòu)造成在碰撞過程中彎曲。每個懸架支撐構(gòu)件包括轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成在碰撞過程中，當由碰撞施加的載荷輸入等于或大于預(yù)定值時，轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)引發(fā)懸架支撐構(gòu)件的彎曲轉(zhuǎn)動。


現(xiàn)在參考形成本原始公開的一部分的附圖圖1為根據(jù)一個示例性實施方式的具有前部車身結(jié)構(gòu)的電動車輛的示意性側(cè)向正視圖；圖2為根據(jù)示例性實施方式的圖1中示出的前部車身結(jié)構(gòu)的立體圖；圖3為根據(jù)示例性實施方式的圖1和圖2中示出的前部車身結(jié)構(gòu)的側(cè)向正視圖；圖4為根據(jù)第一實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)的構(gòu)成根據(jù)示例性實施方式的反作用力承受結(jié)構(gòu)的部分(例如，前側(cè)梁構(gòu)件和前懸架支撐構(gòu)件)的立體圖；圖5為根據(jù)示例性實施方式的圖1-4中示出的前部車身結(jié)構(gòu)的前側(cè)梁構(gòu)件之一的立體圖；圖6為根據(jù)示例性實施方式的圖1-5中示出的前部車身結(jié)構(gòu)的橫梁和前懸架支撐構(gòu)件的截面形狀的立體圖；圖7為根據(jù)示例性實施方式的圖1-6中示出的前部車身結(jié)構(gòu)的前懸架支撐構(gòu)件的車身支撐部分的立體圖；圖8A為根據(jù)第一實施方式的圖1-7中示出的前部車身結(jié)構(gòu)的前懸架支撐構(gòu)件的局部俯視圖；圖8B為根據(jù)示例性實施方式的圖1-8A中示出的前部車身結(jié)構(gòu)的前懸架支撐構(gòu)件的局部側(cè)向正視圖；圖9為前部車身結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)向正視圖，圖中示出了響應(yīng)于在前端碰撞過程中初始輸入載荷被施加到示例性實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)所發(fā)生的初始反作用力承受動作；圖10為前部車身結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)向正視圖，圖中示出了響應(yīng)于在前端碰撞過程中圖9的輸入載荷被進一步施加到示例性實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)所發(fā)生的前懸架支撐構(gòu)件的彎曲動作；圖11為前部車身結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)向正視圖，圖中示出了當懸架支撐構(gòu)件彎曲時所發(fā)生的車身支撐部分的變形動作；圖12為前部車身結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)向正視圖，圖中示出了由在前端碰撞過程中輸入載荷輸入到示例性實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的車輛壓潰動作；圖13為前部車身結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)向正視圖，圖中示出了由在前端碰撞過程中輸入載荷輸入到根據(jù)示例性實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的儀表橫梁的變形動作；圖14為比較示例性實施方式的結(jié)構(gòu)和根據(jù)比較例的結(jié)構(gòu)的車輛壓潰量與車身減速率特性的特性比較圖表。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖解釋所選的實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將從本公開清楚地認識到，提供以下對實施方式的描述僅僅用于說明，而非用于限制由所附的權(quán)利要求書和它們的等同方案所限定的本發(fā)明的目的。首先參考圖1，圖示了根據(jù)一個示例性實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)。前部車身結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成在碰撞過程中如預(yù)期地控制車身減速率，使得車身減速率增加并且車輛壓潰量保持在小量?；旧希瑘D1圖示了使用了前部車身結(jié)構(gòu)的電動車輛IWM-EV的示意性側(cè)向正視圖。在示例性實施方式中，電動車輛IWM-EV具有前輪1，前輪1設(shè)有輪轂2，輪轂2具有安裝在輪轂2內(nèi)的輪內(nèi)馬達3。對于該電動車輛IWM-EV，儀表板4將電動車輛IWM-EV的內(nèi)部
5分隔為車室5和馬達室6。馬達室6典型地包括在馬達室6內(nèi)部的發(fā)動機和/或馬達。然而，不必以發(fā)動機或馬達被布置在馬達室6的內(nèi)部的方式配置傳動系。因此，在這種情況下，前懸突(Overhang)FOH能夠制造成比在前置發(fā)動機驅(qū)動的車輛或電動馬達安裝在發(fā)動機室中的電動車輛的情況中短很多。術(shù)語車輛的“懸突”是指車身向外突出超過車輪接觸地面的接觸中心點的部分。尤其地，術(shù)語前懸突是指車身的前端在向前方向上突出超過前輪的軸向中心線的量。另一方面，術(shù)語后懸突是指車身的后端在向后方向上突出超過后輪的軸向中心線的量。因此，這里公開的車身結(jié)構(gòu)可以用于諸如后置發(fā)電機驅(qū)動車輛等車輛的后端。如圖1和2所示，基本上，在示例性實施方式中，電動車輛IWM-EV的前部車身結(jié)構(gòu)包括一對前側(cè)梁構(gòu)件7和一對前懸架支撐構(gòu)件8。前側(cè)梁構(gòu)件7在馬達室6的左側(cè)和右側(cè)被配置在車身的左側(cè)位置和右側(cè)位置。前側(cè)梁構(gòu)件7形成在車輛的縱向方向上延伸的車身框架的左側(cè)部分和右側(cè)部分。前側(cè)梁構(gòu)件7被構(gòu)造并配置以通過經(jīng)受軸向塌陷而在前端碰撞過程中起吸收被施加的能量的作用。如圖1所示，該電動車輛IWM-EV具有框架部分，斜傾部分(diagonal or slanted portion)和水平部分?？蚣懿糠衷趯?yīng)于車室5的區(qū)域中被配置在車身的下部的位置，并形成車身框架的在車輛的縱向方向上從儀表板4向后延伸的一部分。斜傾部分從位于儀表板4處的框架部分的位置朝著車輛的內(nèi)部傾斜地向上和向前延伸。水平部分從斜傾部分水平地向前延伸。本文所使用的術(shù)語“前側(cè)梁構(gòu)件”是指通過經(jīng)受軸向塌陷而在前端碰撞過程中起吸收被施加的輸入能量的作用的水平部分(即，前側(cè)梁構(gòu)件7)。如以下所討論的那樣，斜傾部分被稱為起著在軸線方向上支撐前懸架支撐構(gòu)件8的作用的側(cè)梁延伸部。如圖1中圖解性地圖示，前懸架支撐構(gòu)件8在側(cè)向正視圖中大體上平行于前側(cè)梁構(gòu)件7。每個前懸架支撐構(gòu)件8都起著支撐下連桿9的作用，同時每個前側(cè)梁構(gòu)件7都起著支撐上連桿10的作用。因此，將前輪1支撐在車身上的懸架是一種具有下連桿9和上連桿 10的雙連桿型懸架，下連桿9和上連桿10是起懸架連接構(gòu)件的作用。更具體地說，每個下連桿9都被支撐在一個相應(yīng)的前懸架支撐構(gòu)件8上，這形成了梯形框架的一部分，并且每個上連桿10被支撐在橫向懸架構(gòu)件11上，橫向懸架構(gòu)件11包括被固定于前懸架支撐構(gòu)件8 并橫跨前懸架支撐構(gòu)件8的梁構(gòu)件。前懸架支撐構(gòu)件8被構(gòu)造成在車身結(jié)構(gòu)的縱向方向上施加載荷輸入的前端碰撞過程中向下彎曲。由于電動車輛IWM-EV具有輪內(nèi)馬達3，所以懸架的不支撐在彈簧上的重量(unsprung weight)比電動馬達配置在馬達室6內(nèi)的電動車輛稍高。現(xiàn)在將參考圖2-8B解釋根據(jù)第一實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)的更多細節(jié)。如圖2 所示，儀表板4分隔車室5和馬達室6。前側(cè)梁構(gòu)件7沿著馬達室6的上部位置朝著車輛的前方延伸。前懸架支撐構(gòu)件8像前側(cè)梁構(gòu)件7 —樣從相同的基部但是是在比前側(cè)梁構(gòu)件7 低的位置朝著車輛的前方延伸。如圖2所示，兩個前側(cè)梁構(gòu)件7通過儀表橫梁12、中央橫梁13和第一前端橫梁14 在車輛的寬度方向上聯(lián)接在一起。儀表橫梁12被固定于儀表板4。中央橫梁13在儀表橫梁12和第一前端橫梁14之間的中途位置被固定于前側(cè)梁構(gòu)件7。第一前端橫梁14被固定于前側(cè)梁構(gòu)件7的前自由端。如圖2所示，前懸架支撐構(gòu)件8還與懸架橫梁15和一對連接構(gòu)件16聯(lián)接。懸架橫梁15和連接構(gòu)件16配置在前懸架支撐構(gòu)件8的前端位置，以便形成梯形框架。懸架橫梁15具有固定于懸架橫梁15的一對壓潰盒(crush box) 17。壓潰盒17 從懸架橫梁15朝著車輛的前方延伸。第二前端橫梁18在車輛的寬度方向與壓潰盒17的末端部分交叉連接。第一前端橫梁14和第二前端橫梁18在前端碰撞過程中起沖擊力輸入構(gòu)件的作用。如圖3所示，當從側(cè)向正視圖觀察時，兩個橫梁14和18的前端面14a和18a 在車輛的縱向方向上被配置在相同的位置。如圖3所示，在前端碰撞過程中，儀表橫梁12起前側(cè)梁構(gòu)件7的主要反作用力承受結(jié)構(gòu)的作用。類似地，如圖4所示，每個前側(cè)梁構(gòu)件7都具有側(cè)梁延伸部7a。側(cè)梁延伸部7a從前側(cè)梁構(gòu)件7傾斜地延伸。每個側(cè)梁延伸部7a都具有被設(shè)置為強化板的托架板 (outrigger panel) 19。托架板19形成前側(cè)梁構(gòu)件7的延伸的水平部分。在前端碰撞過程中，托架板19起前懸架支撐構(gòu)件8的主要反作用力承受結(jié)構(gòu)的一部分的作用。如圖5所示，每個前側(cè)梁構(gòu)件7都具有多個壓潰珠(crushing beads) 20。壓潰珠 20被沿著每個前側(cè)梁構(gòu)件7的脊線設(shè)置，以便在前端碰撞過程中引發(fā)軸向塌陷。壓潰珠20 的定位和形狀被設(shè)置為適當?shù)?，以便實現(xiàn)根據(jù)預(yù)定的車輛減速率控制目標預(yù)先確定的車輛減速率。因此，壓潰珠20形成前側(cè)梁構(gòu)件7的軸向塌陷結(jié)構(gòu)。如圖2和圖6所示，中央橫梁13被設(shè)置為形狀強化構(gòu)件，其起著防止前側(cè)梁構(gòu)件 7由于沖擊力輸入到前側(cè)梁構(gòu)件7而經(jīng)受寬度方向上或側(cè)向上的彎曲的作用。因此中央橫梁13輔助以確保在前端碰撞過程中前側(cè)梁構(gòu)件7軸向塌陷。如圖6所示，中央橫梁13具有在底側(cè)敞開的截面形狀，使得它能夠強化前側(cè)梁構(gòu)件7的形狀而不阻礙前側(cè)梁構(gòu)件7的軸向塌陷變形。如圖3和圖9所示，每個前懸架支撐構(gòu)件8都具有形成在后面的基部內(nèi)的支撐孔。 銷構(gòu)件21以定向在車輛的豎直方向上的方式被插入到每個支撐孔中。以此方式，前懸架支撐構(gòu)件8在它們的后端被安裝到車身(例如，儀表板4，儀表橫梁12和托架板19)。銷構(gòu)件 21構(gòu)成將前懸架支撐構(gòu)件8支撐于車身的車身支撐結(jié)構(gòu)。如圖3和圖7所示，每個銷構(gòu)件 21都被配置成使得每個銷構(gòu)件21的上端都被支架22 (例如，上支撐表面)支撐并且每個銷構(gòu)件21的下端都被支柱23 (例如，下支撐表面)支撐。每個支架22具有封閉的截面形狀。 每個支柱23具有在底側(cè)敞開的敞開的截面形狀。如圖3和圖7所示，每個支架22在儀表板4被強化板M強化的位置處被固定于儀表板4。如圖3和圖7所示，每個支柱23都被固定于托架板19并且起著限制銷構(gòu)件21的運動的作用，銷構(gòu)件21起著將前懸架支撐構(gòu)件8 支撐在包括前側(cè)梁構(gòu)件7的車身框架上的作用。每個前懸架支撐構(gòu)件8都具有轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成在前端碰撞過程中，當前懸架支撐構(gòu)件8受到超過預(yù)定值的載荷時，該轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)引發(fā)前懸架支撐構(gòu)件8在向下的方向上的彎曲轉(zhuǎn)動。現(xiàn)在將解釋該轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)。參考圖8A和圖8B，每個前懸架支撐構(gòu)件8都具有輸入中心線Ll (輸入中心軸線) 和車身支撐中心線L2(支撐中心軸線)。每個前懸架支撐構(gòu)件8的中心線L 1和L2在車輛的豎直方向上以錯開量M彼此錯開。特別地，每個前懸架支撐構(gòu)件8的輸入中心線Ll都被定位在車身支撐中心線L2之上。然而，在從圖8A觀察的俯視圖中，中心線Ll和L2彼此重合。前懸架支撐構(gòu)件8的彎曲轉(zhuǎn)動由與施加到前懸架支撐構(gòu)件8的輸入載荷和錯開量M對應(yīng)的彎矩(moment)引發(fā)。本文所使用的術(shù)語“輸入中心線”或“輸入中心軸線”是指在車輛的縱向方向上施加到前懸架支撐構(gòu)件的沖擊力的水平合成矢量。另一方面，本文所使用的術(shù)語“車身支撐中心線”或“支撐中心軸線”是指在車輛的縱向方向上延伸并在到車身的后安裝點(例如，銷構(gòu)件21)處穿過懸架支撐構(gòu)件的中心的水平線。參考圖8A和圖8B，每個前懸架支撐構(gòu)件8都具有由壓潰珠形成的弱區(qū)25。弱區(qū) 25(例如，壓潰珠)被設(shè)置于每個前懸架支撐構(gòu)件8的上面的期望發(fā)生彎曲的規(guī)定位置處。 換言之，每個懸架支撐構(gòu)件的弱區(qū)25位于在規(guī)定位置引發(fā)彎曲的規(guī)定位置。弱區(qū)25構(gòu)成每個前懸架支撐構(gòu)件8的彎曲引發(fā)結(jié)構(gòu)。參考圖3，每個轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)限定上表面轉(zhuǎn)動軸線B。特別地，支架22關(guān)于施加于銷構(gòu)件21的載荷的支撐強度被設(shè)定為高強度，同時支柱23的支撐強度與每個支架22的支撐強度相比被設(shè)定成低強度。結(jié)果，上表面轉(zhuǎn)動軸線B被設(shè)定成位于銷構(gòu)件21和支架22 之間的連接點。以此方式，在前端碰撞過程中引發(fā)前懸架支撐構(gòu)件8的向下彎曲轉(zhuǎn)動(箭頭C方向)?，F(xiàn)在將根據(jù)第一實施方式就以下要點解釋車身結(jié)構(gòu)的操作效果在碰撞過程中引發(fā)懸架支撐構(gòu)件的彎曲的原因，在前端碰撞過程中輸入能量吸收作用，以及車身減速率特性的比較。首先，將討論在前端碰撞過程中在車身結(jié)構(gòu)中引發(fā)前懸架支撐構(gòu)件8的彎曲的原因。通過構(gòu)造在碰撞過程中側(cè)梁構(gòu)件7和懸架支撐構(gòu)件8中的一方經(jīng)受軸向塌陷，并且側(cè)梁構(gòu)件7和懸架支撐構(gòu)件8中的另一方經(jīng)受彎曲，經(jīng)受軸向塌陷的構(gòu)件即使在經(jīng)受彎曲的另一構(gòu)件完成彎曲之后還能夠持續(xù)控制反作用力。因此，理論上，側(cè)梁構(gòu)件和懸架支撐構(gòu)件哪個被指派為起軸向塌陷構(gòu)件的功能，哪個被指派為起彎曲構(gòu)件的功能，這都是沒有關(guān)系的。然而，為了減少在碰撞過程中施加到乘客的沖擊載荷，有效的做法是，將車輛構(gòu)造成使得在碰撞過程中輸入到彎曲構(gòu)件的初始輸入比輸入到軸向塌陷構(gòu)件的初始輸入大。因此， 通過將懸架支撐構(gòu)件構(gòu)造為彎曲構(gòu)件，能夠?qū)崿F(xiàn)比側(cè)梁構(gòu)件被設(shè)置為彎曲構(gòu)件的質(zhì)量輕的結(jié)構(gòu)，因為懸架支撐構(gòu)件由于它相對于車室的關(guān)系能夠被側(cè)梁延伸部沿軸向方向支撐。然而，如果側(cè)梁構(gòu)件被設(shè)置為彎曲構(gòu)件，則需要大程度地強化儀表板以抑制車室的變形，因為側(cè)梁構(gòu)件被儀表橫梁沿彎曲方向支撐。因此，將增加車輛的質(zhì)量。換言之，側(cè)梁構(gòu)件被支撐儀表板的結(jié)構(gòu)沿彎曲方向(梁彎曲方向)支撐。因此，必須強化整個儀表板以便減少當發(fā)生大的輸入被施加到側(cè)梁構(gòu)件時車室的變形量，因此質(zhì)量的大幅增加是不可避免的。反之，由于來自懸架支撐構(gòu)件的輸入能夠被車身框架(包括側(cè)梁構(gòu)件)沿軸線方向支撐，所以施加到懸架支撐構(gòu)件的大的輸入載荷能夠被比較輕的強化物支撐。如以上所解釋的，當在碰撞過程中載荷能夠通過兩個載荷路徑，即，側(cè)梁構(gòu)件和懸架支撐構(gòu)件傳遞時，將懸架支撐構(gòu)件選定為經(jīng)受彎曲的構(gòu)件的原因有以下兩個。首先，圍繞懸架支撐構(gòu)件的被固定至車身的部分的部分足夠強壯，使得初始的反作用力能夠增加而無需為車室增加大的強化物。其次，為了減少乘客的相對移動量，即，為了實現(xiàn)在較早的階段的乘客抑制力，使用具有較大初始反作用力的構(gòu)件作為彎曲構(gòu)件是有利的?，F(xiàn)在將討論在前端碰撞過程中車身結(jié)構(gòu)吸收輸入能量的吸收作用。由于以上給出的原因，在根據(jù)第一實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)中，前側(cè)梁構(gòu)件7被構(gòu)造成軸向塌陷構(gòu)件并且前懸架支撐構(gòu)件8被構(gòu)造成彎曲構(gòu)件?，F(xiàn)在將就以下階段解釋根據(jù)第一實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)吸收輸入能量的吸收作用初始輸入階段、彎曲引發(fā)階段、車輛壓潰結(jié)束階段和轉(zhuǎn)動引發(fā)階段。
如圖9所示，在前端碰撞的初始輸入階段過程中，當沖擊力猛然增加時，初始反作用力由在車輛縱向方向上延伸的構(gòu)件7和8承受，并且構(gòu)件7和8通過經(jīng)受軸向塌陷來吸收所施加的能量。這時，前側(cè)梁構(gòu)件7在比連接構(gòu)件16朝前的部分經(jīng)受主要的軸向塌陷， 并且前懸架支撐構(gòu)件8主要地在壓潰盒17處經(jīng)受軸向塌陷。因此，當施加到前懸架支撐構(gòu)件8的載荷輸入由于施加的能量的吸收而低于預(yù)定值時，前懸架支撐構(gòu)件8不彎曲并且能夠以小的車輛壓潰量實現(xiàn)大的車身減速率。然后，當傳遞到前懸架支撐構(gòu)件8的載荷輸入變得等于或大于預(yù)定值時，如圖10 所示，設(shè)置于前懸架支撐構(gòu)件8的轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)引發(fā)前懸架支撐構(gòu)件8的彎曲轉(zhuǎn)動。結(jié)果， 前懸架支撐構(gòu)件8可靠地開始經(jīng)受彎曲，并且阻止平面之外的過大的力被施加到前側(cè)梁構(gòu)件7。另外，由于即使在前懸架支撐構(gòu)件8的彎曲開始之后也引發(fā)彎曲轉(zhuǎn)動，所以前側(cè)梁構(gòu)件7在整個塌陷過程中、即使在前懸架支撐構(gòu)件8經(jīng)受彎曲之后也持續(xù)經(jīng)受軸向塌陷。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)如下變形模式輸入的能量在該模式中以與前側(cè)梁構(gòu)件7的軸向塌陷對應(yīng)的小的車輛壓潰量被高效地吸收，使得當前懸架支撐構(gòu)件8開始彎曲時導(dǎo)致的車身減速率的下降能夠被保持在小的下降量。在前懸架支撐構(gòu)件8由于增加的車輛壓潰量而彎曲并且變形模式被建立之后，車輛減速率再次增加，其中前側(cè)梁構(gòu)件7在該模式中經(jīng)受軸向塌陷并以小的車輛壓潰量高效地吸收輸入的能量。當輸入的能量被大體上吸收之后，車輛減速率再次減小。如圖12所示， 當輸入的能量被完全吸收之后，車輛的壓潰結(jié)束。儀表橫梁12通過以圖13中所示的彎曲模式沿彎曲方向支撐前側(cè)梁構(gòu)件7來抑制車室5的變形。側(cè)梁延伸部7a還通過沿圖13中箭頭D所示的彎曲方向支撐前側(cè)梁構(gòu)件7來抑制車室5的變形。在彎曲轉(zhuǎn)動引發(fā)階段，轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)引發(fā)前懸架支撐構(gòu)件8的彎曲轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)在將解釋關(guān)于前懸架支撐構(gòu)件8的彎曲轉(zhuǎn)動引發(fā)作用。由于轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)中的錯開量M，前懸架支撐構(gòu)件8對車身支撐結(jié)構(gòu)施加的彎矩的方向是確定的，并且能夠使前懸架支撐構(gòu)件8以穩(wěn)定的方式彎曲。轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)的弱區(qū)25使得能夠控制彎曲位置。因此，通過使用錯開量 M和弱區(qū)25兩者，前懸架支撐構(gòu)件8在前端碰撞中所展現(xiàn)的變形模式能夠以可靠的方式被控制，并且車身減速率能夠如預(yù)期地減少。還通過前懸架支撐構(gòu)件8的繞轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)的上表面轉(zhuǎn)動軸線B的轉(zhuǎn)動而引發(fā)前懸架支撐構(gòu)件8的彎曲。支架22的相對于施加到銷構(gòu)件21的載荷的支撐強度被設(shè)定為高， 并且支柱23的支撐強度與支架22的支撐強度相比被設(shè)定為低。結(jié)果，如圖11所示，支柱 23在底面?zhèn)仁紫茸冃尾⑺荩⑶仪皯壹苤螛?gòu)件8的后端部分撞擊托架板19。然后，如圖10所示，引發(fā)前懸架支撐構(gòu)件8的向下的彎曲轉(zhuǎn)動，使得前懸架支撐構(gòu)件8繞上表面轉(zhuǎn)動軸線B轉(zhuǎn)動，該上表面轉(zhuǎn)動軸線B位于銷構(gòu)件21和支架22連接的部分。此彎曲轉(zhuǎn)動由于至少以下三個原因是有用的。首先，前懸架支撐構(gòu)件8在前端碰撞過程中展現(xiàn)的變形模式能夠以可靠的方式控制，并且車身減速率能夠如預(yù)期地減少。第二，由于前懸架支撐構(gòu)件 8不容易穿透到車室5的內(nèi)部，所以能夠減少車室5在碰撞過程中經(jīng)受的變形量。第三，因為隨著前懸架支撐構(gòu)件8的彎曲，安裝于前懸架支撐構(gòu)件8上的部件被弓I到車輛下方，所以能夠減少車室5的變形量?，F(xiàn)在將根據(jù)第一實施方式的車身結(jié)構(gòu)的車身減速率特性和比較例的車身結(jié)構(gòu)的車身減速率特性進行比較，比較例中的前懸架支撐構(gòu)件不具有根據(jù)第一實施方式的轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)。類似于第一實施方式，比較例被構(gòu)造成在前端碰撞中，前側(cè)梁構(gòu)件起軸向塌陷構(gòu)件的作用并且前懸架支撐構(gòu)件起彎曲構(gòu)件的作用。在比較例中，前懸架支撐構(gòu)件的彎曲的開始和持續(xù)并不能可靠地進行，因為如果平面之外的力作用在前側(cè)梁構(gòu)件上，則前側(cè)梁構(gòu)件的軸向塌陷并不能平穩(wěn)地進行。此外，在前懸架支撐構(gòu)件完成彎曲之后，前側(cè)梁構(gòu)件不必持續(xù)地經(jīng)受軸向塌陷。因此，在前端碰撞過程中，車身反作用力不能被維持在規(guī)定值以上， 并且不能控制車身減速率(即，反作用力)。因此，車身減速率經(jīng)受快速下降，如圖14中的點A’所示。結(jié)果，如由圖14中的單點劃線圖示的特性所表示的那樣，車輛壓潰量大幅增加并且車輛壓潰量的增加使得必須使用更長的前懸突。反之，利用根據(jù)第一實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)，在前端碰撞中，前側(cè)梁構(gòu)件7起著軸向塌陷構(gòu)件的作用，前懸架支撐構(gòu)件8起著彎曲構(gòu)件的作用，前懸架支撐構(gòu)件8具有轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)。因此，根據(jù)實施方式的結(jié)構(gòu)能夠獲得如圖14所示的車輛減速率特性?，F(xiàn)在將就4個連續(xù)區(qū)間解釋通過利用實施方式的結(jié)構(gòu)而獲得的車輛減速率特性。 第一區(qū)間El—直持續(xù)到車身車減速率達到峰值并起著這樣的一個區(qū)間的作用，在此區(qū)間中乘客抑制力在較早的階段被增加。下一個區(qū)間E2 —直持續(xù)到車身減速率達到最小值并起著這樣的一個區(qū)間的作用，在此區(qū)間中所述結(jié)構(gòu)抑制了由于車輛和乘客之間的速度差引起的乘客的相對運動量。換言之，在此區(qū)間中，減速率因為前懸架支撐構(gòu)件8彎曲而減少。 下一個區(qū)間E3 —直持續(xù)到車身減速率達到另一個峰值并起著這樣的一個區(qū)間的作用，在此區(qū)間中，所述結(jié)構(gòu)在已經(jīng)減小車輛和乘客之間的相對速度之后抑制乘客的相對運動量。 最后的區(qū)間E4從車身的減速率在峰值時跨越到減速率為零，并起著這樣的一個區(qū)間的作用，在此區(qū)間中由前端碰撞弓I起的車輛壓潰終止。此車身減速率控制的目的是在早期抑制乘客并且減少乘客和車輛之間的相對運動量。利用根據(jù)第一實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)，在前端碰撞過程中，因為前側(cè)梁構(gòu)件7持續(xù)經(jīng)受軸向塌陷，所以能夠維持等于或大于規(guī)定值的車身反作用力。因此，如圖14中的點A所示，在車輛被壓潰的過程中所達到的最小的車身減速率能夠被控制成比比較例的高。結(jié)果， 在碰撞過程中，和比較例相比，由于控制了車身減速率(即，反作用力)，車輛以大的減速率被壓潰，并且能夠(以車輛壓潰量的減少量ΔΕ)減少車輛壓潰量。利用第一實施方式，配備有輪內(nèi)馬達的電動車輛IWM-EV能夠被設(shè)計成具有非常短的前懸突，因為此電動車輛不需要在發(fā)動機室或馬達室內(nèi)配置傳動系。因為根據(jù)實施方式1的前部車身結(jié)構(gòu)能夠減少車輛壓潰量，因此它非常適合于在這種電動車輛IWM-EV中使用?，F(xiàn)在將解釋第一實施方式的前部車身結(jié)構(gòu)的效果。根據(jù)第一方面，車身結(jié)構(gòu)包括一對側(cè)梁構(gòu)件和具有轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)的一對懸架支撐構(gòu)件，側(cè)梁構(gòu)件(例如，前側(cè)梁構(gòu)件7)被配置在車身的左側(cè)位置和右側(cè)位置并形成車身框架的在車輛的縱向方向上延伸的一部分，以通過經(jīng)受軸向塌陷而吸收在碰撞過程中施加的能量。懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)被配置成平行于側(cè)梁構(gòu)件(例如，前側(cè)梁構(gòu)件7)。懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)起著支撐懸架連桿構(gòu)件(例如下連桿9和上連桿10)的作用，并被構(gòu)造成在碰撞過程中彎曲。轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)(例如，錯開量M，銷構(gòu)件 21，弱區(qū)25和上表面轉(zhuǎn)動軸線B)被設(shè)置于懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)，并且起著在碰撞過程中如果所施加的載荷輸入等于或大于預(yù)定值則引發(fā)懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)的彎曲轉(zhuǎn)動的作用。結(jié)果，車身減速率(反作用力)在碰撞過程中能夠被如預(yù)期地控制，使得車身減速率增加并且車輛壓潰量被保持在小量。根據(jù)第二方面，在前述轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)中，懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8) 的輸入中心線Ll和相同的懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)的車身支撐中心線L2 在車輛的豎直方向上彼此錯開，使得懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)的彎曲轉(zhuǎn)動由與錯開量M和施加到懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)的輸入載荷對應(yīng)的彎矩引發(fā)。除以上所述的效果之外，該結(jié)構(gòu)設(shè)定懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)對車身支撐結(jié)構(gòu)施加的彎矩的方向，并使得懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)能夠以穩(wěn)定的方式彎曲。根據(jù)第三方面，弱區(qū)25設(shè)置于每個懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)上期望發(fā)生彎曲的規(guī)定位置處。結(jié)果，除了以上解釋的效果外，懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)的彎曲位置能夠被控制在期望發(fā)生彎曲的規(guī)定位置。根據(jù)第四方面，在前述轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)中，每個懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)被支撐在沿著車輛的豎直方向配置的銷構(gòu)件21上，并且銷構(gòu)件21被保持在固定于車身的上支撐表面(例如，支架22)和固定于車身的下支撐表面(例如，支柱23)之間。轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)通過在銷構(gòu)件21的銷構(gòu)件21連接至上支撐表面(例如，支架22)處的部分處建立轉(zhuǎn)動軸線(例如，上表面轉(zhuǎn)動軸線B)，而引發(fā)懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)的沿車輛的向下方向的彎曲轉(zhuǎn)動。因此，除以上所述的效果之外，懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)被引發(fā)繞上表面轉(zhuǎn)動軸線B的向下的彎曲。結(jié)果，懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)的變形模式能夠被可靠地控制，并且能夠減少車室5的變形量。根據(jù)第五方面，上支撐表面包括具有封閉的截面形狀的支架22，并且下支撐表面包括具有在底側(cè)敞開的截面形狀的支柱23。因此，除以上所述的效果外，在支架22和支柱 23之間能夠建立支撐強度差。結(jié)果，能夠以可靠地方式預(yù)先設(shè)定懸架支撐構(gòu)件(例如，前懸架支撐構(gòu)件8)將在向下方向上經(jīng)受彎曲轉(zhuǎn)動所圍繞的轉(zhuǎn)動軸線(例如，上表面轉(zhuǎn)動軸線 B)。盡管到此為止基于第一實施方式解釋了車身結(jié)構(gòu)，但是具體的構(gòu)造特征并不限于第一實施方式的那些特征。在不脫離由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，能夠進行各種設(shè)計改變和添加。在第一實施方式中，偏離量M、弱區(qū)25和上表面轉(zhuǎn)動軸線B被設(shè)置為用于引發(fā)前懸架支撐構(gòu)件的彎曲轉(zhuǎn)動的三個轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)的實施例。然而，只使用三個結(jié)構(gòu)中的兩個或者只使用三個結(jié)構(gòu)中的一個都是可以接受的。使用除以上解釋的三個結(jié)構(gòu)之外的結(jié)構(gòu)也是可以接受的，只要這些結(jié)構(gòu)可用于引發(fā)彎曲轉(zhuǎn)動即可。簡而言之，車身結(jié)構(gòu)并不限于第一實施方式表示的結(jié)構(gòu)，只要當在碰撞過程中發(fā)生載荷輸入超過預(yù)定值時轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)引發(fā)懸架支撐構(gòu)件的彎曲轉(zhuǎn)動即可。第一實施方式介紹了車身結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于構(gòu)造成在前端碰撞過程中吸收輸入能量的前部車身結(jié)構(gòu)的實施例。然而，車身結(jié)構(gòu)也能夠被應(yīng)用于構(gòu)造成在后端碰撞過程中吸收輸入能量的后部車身結(jié)構(gòu)。當如此應(yīng)用時，車身結(jié)構(gòu)使得后懸突能夠被縮短。盡管第一實施方式介紹了車身結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于配備有輪內(nèi)馬達的電動車輛的實施例，車身結(jié)構(gòu)也能夠被應(yīng)用于燃料電池車輛、混合動力車輛和在馬達室內(nèi)配有電動馬達的電動車輛、或其它類型的電動車輛。車身結(jié)構(gòu)還能夠被用于具有汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機或作為驅(qū)動源的其它發(fā)動機的車輛。在理解車身結(jié)構(gòu)的范圍時，以單數(shù)使用的“零件”、“部件”、“區(qū)”、“構(gòu)件”或“元件”能夠具有單件或多件的兩層意思。本文中還被用于描述上述實施方式的以下方向術(shù)語 “前”、“后”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“下方”和“橫向”以及其它任何類似的方向術(shù)語均是指配備有車身結(jié)構(gòu)的車輛的那些方向。因此，這些術(shù)語，當被用于描述本發(fā)明時，應(yīng)當參照配備有車身結(jié)構(gòu)的車輛來理解。本文使用的諸如“大體上”、“約”和“近似”等程度術(shù)語的意思是所修飾的術(shù)語的偏差的合理量，使得最終結(jié)果沒有顯著變化。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的前述描述僅僅用于說明，而非用于限制由所附的權(quán)利要求書和他們的等同方案所限定的本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種車身結(jié)構(gòu)，其包括一對側(cè)梁構(gòu)件，其在所述車身結(jié)構(gòu)的縱向方向上延伸并被構(gòu)造成通過經(jīng)受軸向塌陷而吸收在碰撞過程中在所述車身結(jié)構(gòu)的縱向方向上施加的能量；以及一對懸架支撐構(gòu)件，其被配置成平行于所述側(cè)梁構(gòu)件，所述懸架支撐構(gòu)件起著支撐懸架連桿構(gòu)件的作用，并被構(gòu)造成在碰撞過程中彎曲；以及每個所述懸架支撐構(gòu)件均包括轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成在碰撞過程中，當由所述碰撞施加的載荷輸入等于或大于預(yù)定值時，所述轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)引發(fā)所述懸架支撐構(gòu)件的彎曲轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車身結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述懸架支撐構(gòu)件均包括支撐中心線和輸入中心線，所述輸入中心線與對應(yīng)的所述懸架支撐構(gòu)件的所述支撐中心線錯開一錯開量，以及所述轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)相對于所述懸架支撐構(gòu)件被構(gòu)造成通過與所述錯開量和施加到所述懸架支撐構(gòu)件的輸入載荷對應(yīng)的彎矩在每個所述懸架支撐構(gòu)件中引發(fā)彎曲轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車身結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述懸架支撐構(gòu)件均包括處于規(guī)定位置的弱區(qū)，所述弱區(qū)在所述規(guī)定位置處引發(fā)彎曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車身結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)均包括銷構(gòu)件，所述銷構(gòu)件在所述車輛的豎直方向上延伸并被保持在固定于所述車身的上支撐表面和固定于所述車身的下支撐表面之間，每個所述銷構(gòu)件均在該銷構(gòu)件連接至所述上支撐表面的位置處建立轉(zhuǎn)動軸線，以引發(fā)所述懸架支撐構(gòu)件的在所述車輛的向下方向上的彎曲轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車身結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上支撐表面包括具有封閉的截面形狀的支架構(gòu)件，以及所述下支撐表面包括具有在底側(cè)敞開的截面形狀的支柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車身結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述懸架支撐構(gòu)件均包括處于規(guī)定位置的弱區(qū)，所述弱區(qū)在所述規(guī)定位置處弓I發(fā)彎曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車身結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)均包括銷構(gòu)件，該銷構(gòu)件在所述車輛的豎直方向上延伸并被保持在固定于所述車身的上支撐表面和固定于所述車身的下支撐表面之間，每個所述銷構(gòu)件均在該銷構(gòu)件連接至所述上支撐表面的位置處建立轉(zhuǎn)動軸線，以引發(fā)所述懸架支撐構(gòu)件的在所述車輛的向下方向上的彎曲轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車身結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上支撐表面包括具有封閉的截面形狀的支架構(gòu)件，以及所述下支撐表面包括具有在底側(cè)敞開的截面形狀的支柱。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車身結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)均包括銷構(gòu)件，該銷構(gòu)件在所述車輛的豎直方向上延伸并被保持在固定于所述車身的上支撐表面和固定于所述車身的下支撐表面之間，每個所述銷構(gòu)件均在該銷構(gòu)件連接至所述上支撐表面的位置處建立轉(zhuǎn)動軸線，以引發(fā)所述懸架支撐構(gòu)件的在所述車輛的向下方向上的彎曲轉(zhuǎn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車身結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述上支撐表面包括具有封閉的截面形狀的支架構(gòu)件，以及所述下支撐表面包括具有在底側(cè)敞開的截面形狀的支柱。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種車身結(jié)構(gòu)，其大體上包括一對側(cè)梁構(gòu)件和一對懸架支撐構(gòu)件。側(cè)梁構(gòu)件在車身結(jié)構(gòu)的縱向方向上延伸并被構(gòu)造成通過經(jīng)受軸向塌陷而吸收在碰撞過程中在所述車身結(jié)構(gòu)的縱向方向上施加的能量。懸架支撐構(gòu)件被配置成平行于側(cè)梁構(gòu)件。懸架支撐構(gòu)件起著支撐懸架連桿構(gòu)件的作用，并被構(gòu)造成在碰撞過程中彎曲。每個懸架支撐構(gòu)件包括轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成在碰撞過程中，當由碰撞施加的載荷輸入等于或大于預(yù)定值時，轉(zhuǎn)動引發(fā)結(jié)構(gòu)引發(fā)懸架支撐構(gòu)件的彎曲轉(zhuǎn)動。
文檔編號B62D21/15GK102381357SQ20111022618
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者加藤隆造, 國島真一, 菊池貴弘 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社