CN106143636B - 车辆的上部车体构造 - Google Patents

Abstract

提供一种能够确保生产性且提高车体刚性的车辆的上部车体构造。该车辆的上部车体构造具备：中立柱(1)、与该中立柱(1)的上端部相连且构成沿前后方向延伸的闭合截面(C2)的上边梁(2)、以及配设在中立柱(1)的上端部附近位置处的上边梁(2)内的合成树脂制的加强部件(3)，上边梁(2)由具有鼓起部(22a)的上边梁内侧件(22)和与上边梁内侧件(22)共同构成闭合截面(C2)的上边梁加强件(23)形成，加强部件(3)与上边梁加强件(23)之间具有间隙，通过投锚作用而与加大了表面粗糙度的上边梁内侧件(22)的车宽方向外侧面一体地接合。

Description

车辆的上部车体构造

技术领域

本发明涉及车辆的上部车体构造，尤其涉及在上边梁内具备合成树脂制的加强部件的车辆的上部车体构造。

背景技术

对于车辆要求碰撞安全性和操控稳定性、安静性，所以在车辆用框架的闭合截面内设置用于提高车体刚性的加强部件。

专利文献1的上部车体构造，公开了如下的构造：为了增强对于侧面碰撞的强度，具备设置于中立柱内部的硬质合成树脂制的第1加强部件和设置于顶棚侧部的内部的硬质合成树脂制的第2加强部件。

专利文献1：日本特开2001-191947号公报

专利文献1的上部车体构造，通过填充发泡性树脂而成为实心状，将第1加强部件和第2加强部件固定在框架内部的规定位置。

但是，该构造存在如下的问题。第一，在制造时无法确认加强部件和框架内面是否被发泡性树脂无间隙地结合。第二，框架因外力而变形时，由发泡性树脂形成的粘接部迅速破坏而允许框架和加强部件各自移动，结果无法如期待的那样得到由加强部件抑制框架截面的变形的功能。第三，发泡剂阻碍框架内部的电解液的流通，结果引发框架内面生锈。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够确保品质且提高车体强度的车辆的上部车体构造等。

本发明是一种车辆的上部车体构造，具备沿上下方向延伸的立柱部件、与该立柱部件的上端部相连且构成沿车体前后方向延伸的闭合截面的上边梁、以及配设在所述立柱部件的上端部附近位置处的所述上边梁内的合成树脂制的加强部件，所述上边梁由金属制的内侧部件和金属制的外侧部件形成，该内侧部件具有向车厢侧鼓起的部分，该外侧部件与所述内侧部件共同构成所述闭合截面，所述加强部件通过投锚作用与所述内侧部件的车宽方向外侧面一体地接合。

在该车辆的上部车体构造中，具备配设在立柱部件的上端部附近位置处的上边梁内的合成树脂制的加强部件，所以能够在提高车体刚性的同时实现轻量化。加强部件通过投锚作用一体地接合到上边梁的内侧部件的车宽方向外侧面，所以在允许制造公差的范围内，能够将加强部件高精度地机械固定到上边梁内。而且，限制了内侧部件相对于加强部件的相对滑动，所以能够抑制以内侧部件向车厢侧鼓起的部分为起点的压曲。

优选为，所述上边梁具有比将所述内侧部件的上端侧部分和下端侧部分连结的线更向车厢方向伸出的鼓起部。

由此，能够增大框架截面积，提高金属制框架本身的弯曲强度，并且防止鼓起部所导致的压曲现象。

优选为，所述内侧部件的所述鼓起部由沿前后方向延伸的棱线部和其上下的平面部分构成。

由此，通过棱线部，能够有效提高顶棚侧梁的强度，能够防止该棱线部引起的压曲现象。由于其上下是平板部，与整体为鼓起形状的情况相比，能够在车内侧创造出设置气帘和布线等的空间。

优选为，在所述加强部件的与所述鼓起部对应的区域，在所述加强部件内在前后方向上设置有沿上下方向延伸的多个纵壁部。

由此，纵壁部抵抗金属制内侧部件试图压曲的力，从而能够有效地抑制压曲。

优选为，在所述加强部件内还设置有横壁部，该横壁部与所述多个纵壁部交叉地连结，并且沿前后延伸。

由此，横壁部对抵抗内侧部件的压曲的纵壁部进行加强，能够抑制纵壁部的压曲。

优选为，所述加强部件相对于所述外侧部件的内面分离。

由此，能够确保框架内的电解液通路，并且防止因行驶中的车体变形而微小的间隙接触所产生的噪音。

优选为，所述加强部件在所述上边梁组装之前通过投锚作用一体地接合到所述内侧部件的车宽方向外侧面。

由此，能够在通过目视直接确认加强部件与内侧部件的结合是否有缺陷之后将顶棚侧梁组装，所以能够大大减少顶棚侧梁的不良率。

优选为，通过实施加大所述内侧部件的车宽方向外侧面的表面粗糙度的处理来得到所述投锚作用。

由此，能够通过简单的构造来提高加强部件和内侧部件的投锚作用。

优选为，所述加强部件通过在所述内侧部件上注射成型而一体地成形。

由此，能够通过简单的构造将加强部件内侧部件一体地接合。

发明的效果：

根据本发明的车辆的上部车体构造，能够在确保生产性的同时，提高车体刚性。

附图说明

图1是实施例1的车辆的侧面图。

图2是图1的II-II线截面图。

图3是从车厢内观察图1的II-II线截面部分的立体图。

图4是从左侧观察加强部件的立体图。

图5是从右侧观察加强部件的立体图。

图6是加强部件的制造工序的说明图，(a)是表面处理前的上边梁内侧件的纵截面图，(b)是表面处理后的上边梁内侧件的纵截面图，(c) 是注射成型后的加强部件和上边梁内侧件的主要部分纵截面图。

图7是使用了粘接剂的接合力和使用了投锚作用的接合力的比较图。

图8是变形前的模型M1的说明图。

图9是变形前的模型M2的说明图。

图10是变形后的模型M1的说明图。

图11是变形后的模型M2的说明图。

图12是表示模型M1、M2的弯曲力矩的推移的图表。

符号的说明：

1中立柱；2上边梁；3加强部件；22上边梁内侧件；22a鼓起部； 23上边梁加强件；V车辆

具体实施方式

以下基于附图详细说明本发明的实施方式。

在以下的说明中，以本发明应用于车辆V为例，但是并非限定本发明的应用范围及其用途。

另外，在图中，箭头F方向表示前方，箭头L方向表示左方，箭头U 方向表示上方。

【实施例1】

以下，基于图1～图12说明本发明的实施例1。

如图1～图3所示，车辆V具备：沿着上下方向延伸的左右1对中立柱 1(立柱部件)、分别与这1对中立柱1的上端部相连并沿着前后方向延伸的左右1对上边梁2、分别配设于这1对上边梁2内的左右1对合成树脂制加强部件3等。

另外，车辆V是左右对称的构造，因此以下主要说明左侧部分的构造。

首先说明中立柱1。

如图1～图3所示，中立柱1沿前后划分出前部车门开口4和后部车门开口5，并且从沿着前后方向延伸的闭合截面状的边梁6的中间部分直到上边梁2的中间部分，越朝向上方越向右侧(车厢侧)偏移。

该中立柱1具备立柱外侧板11、立柱内侧板12、立柱加强件13等。

立柱外侧板11形成为截面大致帽状，与边梁外侧板6a的上端部相连。该立柱外侧板11与立柱内侧板12共同构成沿上下延伸的闭合截面C1。立柱内侧板12形成为截面大致帽状，与边梁内侧板6b的上端部相连。

立柱加强件13将闭合截面C1左右划分。

该立柱加强件13向下方延长，被边梁外侧板6a的下端部和边梁内侧板6b的下端部夹持。

接下来说明上边梁2。

如图1～图3所示，上边梁2从前部车门开口4的前端部分上端直到后部车门开口5的前端部分上端形成为大致直线状。

该上边梁2具备上边梁外侧板21、上边梁内侧板22(内侧部件)、上边梁加强件23(外侧部件)等。

在以下的说明中，将上边梁外侧板21称为上边梁外侧件21、将上边梁内侧板22称为上边梁内侧件22。

上边梁外侧件21通过对钢板进行冲压加工而与边梁外侧板6a及立柱外侧板11等一体地形成。

上边梁外侧件21形成为，在正面观察时朝向左侧上方以截面大致扇形状突出。在上边梁外侧件21的上侧端部分形成有沿前后延伸的突缘部，在该突缘部的上面接合着顶棚面板7的左端部分。

上边梁外侧件21与上边梁内侧件22共同构成沿前后方向延伸且与闭合截面C1相连的闭合截面。

上边梁内侧件22通过对钢板进行冲压加工而形成。

如图2、图3所示，在上边梁内侧件22的上端侧部分形成有沿前后延伸的突缘部，该突缘部经由上边梁加强件23的上端侧突缘部与上边梁外侧件21的突缘部的下面接合。在上边梁内侧件22的右侧(车宽方向内侧) 面接合着顶棚横梁8的左端侧部分。

在上边梁内侧件22的中段部形成有鼓起部22a，该鼓起部22a设置有沿前后方向延伸的棱线R，并且向右侧鼓起。该鼓起部22a形成为，在正面观察时，相对于上边梁内侧件22的上半部的沿着大致铅垂状延伸的延伸线，使上边梁内侧件22的下半部以棱线R为中心顺时针弯曲。

在上边梁内侧件22的下端侧部分形成有突缘部，该突缘部与形成在立柱内侧板12的上端侧部分的沿前后延伸的突缘部接合。

上边梁加强件23通过对钢板进行冲压加工而形成为正面观察时朝向左侧上方突出的截面大致帽状。

在上边梁加强件23的上端侧部分形成有沿前后延伸的突缘部，该突缘部夹在上边梁外侧件21及上边梁内侧件22的突缘部之间。

在上边梁加强件23的下端侧部分形成有沿前后延伸的突缘部，该突缘部经由立柱内侧板12的突缘部与上边梁内侧件22的下端侧突缘部接合。由此，上边梁加强件23与上边梁内侧件22共同构成沿前后延伸的截面大致梯形状的闭合截面C2。

在上边梁加强件23的左端侧壁部接合着立柱加强件13的上端侧部分。

接下来说明加强部件3。

加强部件3在闭合截面C2内固接到前后方向中间区域。

如图3～图5所示，加强部件3包括：上壁部31、下壁部32、前壁部 33、后壁部34、在中段部相对于上壁部31大致平行地延伸的横壁部35、将前壁部33和后壁部34之间分隔为多个的纵壁部36、以及分别与各个壁部31～36的右端部连结的底壁部37，该加强部件3形成为左方开放的有底蜂窝形状。

上壁部31形成为以大致水平状向左侧延伸，左右宽度比横壁部35更小。下壁部32形成为，越朝向右侧越向上方偏移，左右宽度比上壁部31 更小。

底壁部37在中段部与棱线R对应地形成有沿前后方向延伸的弯曲部 37a。该底壁部37与上边梁内侧件22的左侧面相互面抵接，通过投锚作用 (Anchor effect)与该左侧面接合。该底壁部37在棱线R两侧分别接合到上边梁内侧件22的上半部及下半部。

各个壁部31～36的左端部分别形成为，从上边梁加强件23离开规定距离。

基于图6说明加强部件3的制造工序。

如图6(a)所示，冲压加工出了外形形状及棱线R等的上边梁内侧件 22，以左侧面成为表面的方式设置到卡具台，在后续工序中，对底壁部37 所接合的接合区域实施规定的表面处理、例如蚀刻处理。

如图6(b)所示，在上边梁内侧件22的接合区域表面形成有微细的凹部P。

实施了表面处理后的上边梁内侧件22，以凹部P与腔室内侧对置的方式被安装到用于形成加强部件3的注射成型模具(省略图示)。然后，在模具固定后，通过射出溶融树脂材料而进行注射成型。如图6(c )所示，溶融树脂材料进入凹部P的内部而固化为投锚状，由此，加强部件3通过投锚作用而一体地接合到上边梁内侧件22的左侧面。

一体地形成加强部件3和上边梁内侧件22之后，进行上边梁内侧件22、上边梁加强件23、上边梁外侧件21等各部件的组装工序。

另外，加强部件3的材料是含有玻璃纤维的合成树脂(GRP：Glass-re inforcedplastics)，例如复合了玻璃纤维的聚酰胺(尼龙)树脂等。

接下来说明本实施例的车辆V的上部车体构造的作用和效果。

首先，单独制作加强部件3和上边梁内侧件22之后，分别准备部件A 和部件B，部件A是使用普通粘接剂将加强部件3和上边梁内侧件22接合而成的部件，部件B是通过投锚作用将加强部件3和上边梁内侧件22一体地接合而成的部件，然后对于部件A、B进行了比较加强部件3和上边梁内侧件22之间的接合力的验证实验。

如图7所示，部件A的接合力为4MP，部件B的接合力为24MP。

由此可知，基于投锚作用的一体接合，除了避免应力集中且确保接合面积之外，与基于粘接剂的接合相比，能够大大地增加接合力。

接下来，基于图8～图12说明基于模拟的验证实验。

准备将加强部件3一体地接合到上边梁内侧件22的模型M1(参照图8) 和将加强部件3一体地接合到上边梁加强件23的模型M2(参照图9)，通过CAE(Computer AidedEngineering)解析了各个模型M1、M2的变形情况。在变形情况解析时，向模型M1、M2的中立柱1分别施加与向车厢方向作用的载荷相同的载荷，然后比较各个上边梁2被作用的弯曲力矩(kNm)。

另外，在模型M1、M2中，对于与实施例1相同的部件附加相同的符号。

在图10、图11中分别示出了施加规定载荷时的模型M1、M2的情况，图12示出了模型M1、M2的弯曲力矩的推移。

如图10所示，对于模型M1，上边梁内侧件22不发生压曲，中立柱1 以上边梁2为中心逆时针转动，伴随着该转动，加强部件3和上边梁加强件23的分隔距离变大。此外，包含棱线R的鼓起部22a几乎没有出现变形，而比鼓起部22a更靠下侧的部分产生较大的变形。

如图11所示，对于模型M2，上边梁内侧件22发生压曲，而中立柱1 以上边梁2为中心逆时针转动，伴随着该转动，加强部件3和上边梁内侧件22的分隔距离变大。此外，比鼓起部22a更靠下侧的部分几乎没有变形。

如图12所示，未发生压曲的模型M1的弯曲力矩(实线)与弯曲角的增加成比例地增加，但是发生了压曲的模型M2的弯曲力矩(虚线)在压曲发生时出现了弯曲力矩的急剧下降。

由以上可知，在模型M1中，加强部件3不受到中立柱1的变形所引起的上边梁加强件23的变形的影响，所以不会因为上边梁加强件23的变形而损害加强部件3的刚性，有利于防止上边梁内侧件22的压曲。

此外，上边梁内侧件22未发生压曲，所以应力不会集中到鼓起部22a 而分散，并且集中到比鼓起部22a更靠下侧的部分。

在模型M2中，加强部件3对于以鼓起部22a(棱线R)为起点的上边梁内侧件22的压曲防止没有贡献，所以应力集中在鼓起部22a，结果在上边梁内侧件22产生了压曲。

根据本车辆V的上部车体构造，具备配设于中立柱1的上端部附近位置的上边梁2内的合成树脂制的加强部件3，所以能够同时实现车体刚性的提高和轻量化。加强部件3通过投锚作用而一体地接合到上边梁2的上边梁内侧件22的车宽方向外侧面，所以能够在允许制造公差的范围内将加强部件3高精度地机械固定到上边梁2内。

而且，限制了上边梁内侧件22相对于加强部件3的相对滑动，所以能够抑制上边梁内侧件22以鼓起部22a为起点发生压曲。

在加强部件3和上边梁加强件23之间形成有间隙。

由此，在侧面碰撞时，作用于上边梁加强件23的冲击能量不会直接传递到加强部件3，所以能够使加强部件3的刚性主要贡献到上边梁内侧件 22的压曲发生防止。

通过增大上边梁内侧件22的车宽方向外侧面的表面粗糙度，能够得到投锚作用，能够通过简单的构造来提高加强部件3和上边梁内侧件22的投锚作用。

加强部件3在上边梁内侧件22上通过注射成型而一体成形，所以能够通过简单的构造来将加强部件3和上边梁内侧件22一体地接合。

接下来说明将所述实施方式部分变更的变形例。

1〕在所述实施方式中，作为立柱部件说明了中立柱的例子，但是至少是与上边梁相连的立柱部件即可，也可以是前立柱或后立柱。此外，说明了钢板制立柱部件的例子，但是至少是能够通过投锚作用与合成树脂一体接合的金属材料即可，也可以采用铝合金材料等通常在车体构造中使用的材料等。

2〕在所述实施方式中，说明了在上边梁内侧件形成具备棱线的弯曲状的鼓起部的例子，但是鼓起部至少包含在立柱部件被作用朝向车厢方向的力时应力集中而成为压曲的起点的加工部位即可。

具体地说，在正面观察时，比将上边梁内侧件的上端侧部分和下端侧部分连结的线更向车厢方向伸出的部分相当于鼓起部，该伸出的部分可以是弯曲状或或折曲状等任何形状。

3〕在所述实施方式中，作为表面处理说明了蚀刻处理的例子，但是至少在上边梁内侧件的接合区域表面形成微细的凹凸即可，也可以采用浸渍处理(T处理)、激光加工、喷丸、喷砂等。

此外，也可以在上边梁内侧件的接合区域表面形成具有微细孔的电皮膜。

4〕在所述实施方式中，说明了用热可塑性聚酰胺树脂形成加强部件的例子，但是也可以采用聚碳酸酯、PBT等聚酯树脂等。此外，也可以使用环氧树脂、不饱和聚酯树脂等的热固化性树脂。

在所述实施方式中，说明了复合有玻璃纤维的合成树脂的例子，但是作为强化部件也可以任意地选择碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维等。

5〕其他，本领域技术人员能够在不脱离发明主旨的范围内将所述实施方式以附加了各种变更的形态来实施，本发明也包含这样的变更形态。

Claims (8)

1.一种车辆的上部车体构造，具备沿上下方向延伸的立柱部件、与该立柱部件的上端部相连且构成沿车体前后方向延伸的闭合截面的上边梁、以及配设在所述立柱部件的上端部附近位置处的所述上边梁内的合成树脂制的加强部件，

所述上边梁由金属制的内侧部件和金属制的外侧部件形成，该内侧部件具有以棱线部为中心弯曲而向车厢侧鼓起的鼓起部，该外侧部件与所述内侧部件共同构成所述闭合截面，

所述外侧部件形成为朝向车宽方向外侧上方突出的截面大致帽状，

所述内侧部件的上端侧部分与所述外侧部件的上端侧部分接合，

所述内侧部件的下端侧部分经由所述立柱部件的上端侧部分与所述外侧部件的下端侧部分接合，

所述加强部件通过投锚作用与所述鼓起部的隔着所述棱线部的上半部和下半部的车宽方向外侧面一体地接合，

在所述加强部件和所述外侧部件之间形成有间隙，

所述加强部件具有底壁部，该底壁部形成为与所述内侧部件对应的形状。

2.如权利要求1所述的车辆的上部车体构造，

所述鼓起部比将所述内侧部件的上端侧部分和下端侧部分连结的线更向车厢方向伸出。

3.如权利要求2所述的车辆的上部车体构造，

所述内侧部件的所述鼓起部由沿前后方向延伸的所述棱线部和其上下的平面部分构成。

4.如权利要求2或3所述的车辆的上部车体构造，

在所述加强部件的与所述鼓起部对应的区域，在所述加强部件内在前后方向上设置有沿上下方向延伸的多个纵壁部。

5.如权利要求4所述的车辆的上部车体构造，

在所述加强部件内还设置有横壁部，该横壁部与所述多个纵壁部交叉地连结，并且沿前后延伸。

6.如权利要求1～3中任一项所述的车辆的上部车体构造，

所述加强部件在所述上边梁组装之前通过投锚作用一体地接合到所述内侧部件的车宽方向外侧面。

7.如权利要求1～3中任一项所述的车辆的上部车体构造，

通过实施加大所述内侧部件的车宽方向外侧面的表面粗糙度的处理来得到所述投锚作用。

8.如权利要求1～3中任一项所述的车辆的上部车体构造，

所述加强部件通过在所述内侧部件上注射成型而一体地成形。