CN107922015B - 车辆的框架结构 - Google Patents

Abstract

具备：前纵梁2，配设于封闭截面内的加强构件30、和在前纵梁2的侧壁部23由在上下方向上延伸的多个脊线部26b、27b、28b形成且向封闭截面内侧突出的内筋部23c，侧壁部23具有：包含连结中间脊线部28b的上端部和前侧脊线部27b的中段部的线的前侧倾斜平面部23d、以及包含连结中间脊线部28b的上端部和后侧脊线部26b的中段部的线的后侧倾斜平面部23e，加强构件30与作为前侧倾斜平面部23d和后侧倾斜平面部23e的中间脊线部28b的前侧接近部和后侧接近部接合。

Description

车辆的框架结构

技术领域

本发明涉及车辆的框架结构，尤其是涉及具备配设于封闭截面内的加强构件和向封闭截面内侧突出的筋（bead）部的车辆的框架结构。

背景技术

以往，设置于车辆的前部车身的左右一对前纵梁与前围板（dash panel）的前表面侧连接，其后端部分沿着前围板的倾斜部向后方延伸至底板的前端附近，与前围板和底板从车室外侧接合。而且，前突时，为了降低对乘客的冲撞载荷，在前围板的前方使前纵梁的途中部位向车宽方向弯曲变形，通过使前纵梁变形吸收冲撞载荷的冲撞能量。

专利文献1中记载的车辆的前部车身结构具备构成在车身前后方向上延伸的封闭截面的前纵梁和加强该前纵梁的内侧侧壁部的加强构件，在前纵梁的外侧侧壁部设置向封闭截面内突出的、在上下方向上延伸的前后一对外筋（outer bead），在与一对外筋的中间位置对应的位置，在前纵梁的内侧侧壁部设置向封闭截面内突出的、在上下方向上延伸的内筋（inner bead），俯视来看各筋形成左右千鸟状；

由此，前突时，通过使一对外筋变形为分别向内弯曲的节且内筋变形为向外弯曲的节，提高前纵梁的冲撞能量吸收性能。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1 ：特开2011-088597号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

专利文献1中记载的车辆的前部车身结构在前突时，前端侧部分在轴压缩方向上损坏变形，借由未被该损坏变形吸收的冲撞载荷使前纵梁呈之字（zigzag）状纵向弯曲变形，从而可以防止前围板的后退；

近年，汽车等车辆中，为了改善耗油性而追求进一步的轻量化，对占据了相对较大重量的前纵梁也追求更为轻量化。因此，期待在纵向弯曲变形过程中进一步的能量吸收性能的改善。

本发明的目的在于提供一种能提高冲撞能量吸收性能的车辆的框架结构。

解决问题的手段：

作为本发明一形态的第一发明的车辆的框架结构特征在于，在具备构成在车身前后方向上延伸的封闭截面的纵梁、配设于所述封闭截面内的加强构件和在所述纵梁的侧壁部由在上下方向上延伸的多个脊线部形成且向所述封闭截面内侧突出的筋部的车辆的框架结构中；所述加强构件与所述多个脊线部的至少一个脊线部的前后两侧的平面部中的该脊线部的前侧接近部和后侧接近部接合。

该框架结构中，加强构件与多个脊线部的至少一个脊线部的前后两侧的平面部中的该脊线部的前侧接近部和后侧接近部接合，因此能借由加强构件的强度来降低作用于脊线部的压缩应力以及拉伸应力，通过增加针对脊线部的弯曲变形的耐力，无需将纵梁变长即可提高冲撞能量吸收性能。

第二发明特征在于，在第一发明中，所述筋部由在所述封闭截面内侧形成的内脊线部、在所述内脊线部的前侧形成且在比所述内脊线部更靠近封闭截面外侧形成的前侧外脊线部、和在所述内脊线部的后侧形成且在比所述内脊线部更靠近封闭截面外侧形成的后侧外脊线部构成；所述加强构件与所述内脊线部的前侧接近部和后侧接近部接合；

根据该结构，能高精度地设定纵梁的弯曲变形部位。

第三发明特征在于，在第二发明中，所述侧壁部具有：包含连结所述内脊线部的上下方向一端侧顶部和所述前侧外脊线部的上下方向中段部的线的前侧倾斜平面部、以及包含连结所述内脊线部的上下方向一端侧顶部和所述后侧外脊线部的上下方向中段部的线的后侧倾斜平面部；所述加强构件与所述前侧倾斜平面部和后侧倾斜平面部接合；

根据该结构，能借由加强构件的强度准确地降低作用于脊线部的压缩应力以及拉伸应力。

第四发明特征在于，在第一发明至第三发明的任一项中，所述筋部形成于所述侧壁部的上半部或下半部；

根据该结构，能通过在车高较低的情况下使筋部形成于侧壁部的上半部，在车高较高的情况下使筋部形成于侧壁部的下半部而使纵梁有效率地弯曲变形。

第五发明特征在于，在第三发明中，所述加强构件具有：能与所述前侧倾斜平面部和后侧倾斜平面部面接触的前侧倾斜部以及后侧倾斜部，和使所述前侧倾斜部的后端部和后侧倾斜部的前端部在从所述内脊线部隔离的状态下大致弯曲状地连结的连结部；

根据该结构，能提高加强构件的弯曲强度，能进一步增加针对脊线部的弯曲变形的耐力。

第六发明特征在于，在第一发明至第五发明的任一项中，所述纵梁具有上壁部或下壁部；所述加强构件在所述筋部附近的所述上壁部或下壁部接合；

根据该结构，加强构件不仅与纵梁的倾斜平面部，也与上壁部或下壁部接合，因此能改善纵梁的剖面二次力矩，能在输入使纵梁弯曲变形的载荷时改善针对脊线部的弯曲变形的耐力。

发明效果：

根据本发明，不论纵梁长如何都能增加针对脊线部的弯曲变形的耐力，因此能够在确保车辆设计的自由度的同时提高冲撞能量吸收性能。

附图说明

图1是具备根据本发明实施例1的框架结构的车辆的前部车身的立体图；

图2是右侧前纵梁的立体图；

图3是右侧前纵梁的主要部位分解立体图；

图4是图2的IV-IV线剖视图；

图5是图2的V-V线剖视图；

图6是图2的VI-VI线剖视图；

图7是前突时的右侧前纵梁的行为的说明图，示出（a）是冲撞前状态，（b）是冲撞初期状态，（c）是冲撞后期状态的图；

图8是示出根据实施例1以及以往技术的前纵梁的内筋部的FS特性的坐标图。

具体实施方式

以下说明是举例示出将本发明应用于车辆的前纵梁的说明，本发明不限于其应用物或其用途。

实施例 1

以下基于图1~图8说明本发明的实施例；

如图1所示，车辆V设置有将车室和发动机室前后间隔开的前围板1、从该前围板1向前方延伸设置的左右一对前纵梁2、配设于该一对前纵梁2的车宽方向外侧上方的一对挡板加强件3以及在前纵梁2和挡板加强件3之间靠近前围板1配置的一对筒状的悬挂塔架（suspension tower）4等。另，以下，以箭头F方向为前方，箭头L方向为左方，箭头U方向为上方进行说明。

此外，车辆V设置有：配设于发动机室的下方的悬架横梁5、配置于悬架横梁5的左右两侧的一对悬吊臂6、前后延伸的左右一对发动机支撑件7以及架设于该一对发动机支撑件7的前端部的前横梁8等。

如图1所示，前围板1由相比于前纵梁2等，板厚较薄且相对刚性较低的钢板构成。前围板1具备在车室的前端部上下延伸的纵壁部1a和从纵壁部1a的下端缘朝向后方呈后方下降倾斜状延伸的倾斜部1b。纵壁部1a的下端部与倾斜部1b的上端部通过点焊接合。倾斜部1b的后端部分与底板（图示略）的前端部分接合。纵壁部1a的上端部与左右延伸的整流罩部（图示略）接合，前围板1的左右两端部与前铰链柱（front hinge pillar）（图示略）接合。

在前围板1的纵壁部1a与倾斜部1b的接合部分，发动机室侧的前表面设置有左右延伸的剖面呈帽状的隔板横梁（dash crossmember）9；

隔板横梁9与前围板1一起形成左右延伸的封闭截面且使前围板1的刚性提高。隔板横梁9的左右两侧端部与后述前纵梁2和前围板1的结合部L接合，使前纵梁2的支持刚性提高。

接着说明左右一对前纵梁2；

如图1所示，左右一对前纵梁2以在间隔开车室的前端的前围板1的前侧，在发动机室的左部和右部前后延伸的形式配设。该一对前纵梁2从车辆V的前端侧位置向后方大致水平状延伸且后端侧途中部与前围板1的纵壁部1a接合，后端侧部分与倾斜部1b沿着底板的下表面呈后方下降倾斜状延伸地接合。前纵梁2的后端侧部分与前围板1通过结合部L接合；

一对前纵梁2为左侧前纵梁2与右侧前纵梁2大致左右对称的结构，因此以下主要就右侧前纵梁2进行说明。

如图1~图4所示，前纵梁2具备形成右半部（车宽方向外侧）的外板10和形成左半部（车宽方向内侧）的内板20；

外板10通过将钢板加压成形，剖面大致形成为帽状。该外板10具备上下延伸的上凸缘部11、从该上凸缘部11向右方延伸的上壁部12、从该上壁部12的右端部向下方延伸的侧壁部13、从该侧壁部13的下端向左方延伸的下壁部14以及从该下壁部14的左端向下方延伸的下凸缘部15等。

如图1所示，侧壁部13上形成外板凸部13a、第一外筋部13b和第二外筋部13c等；

外板凸部13a在侧壁部13的上下方向中段部分以从前端部跨越至前后方向中间部分并前后延伸的形式设置。该外板凸部13a向右侧形成为凸状，凸部的突出高度以越向后方越小的形式形成。

第一外筋部13b在外板凸部13a的后侧部分以在从侧壁部13的上端部跨越至上下方向中段部分的上半部上下延伸的形式设置。该第一外筋部13b向左侧形成为凸状，横剖面大致构成为V形；

第二外筋部13c在前围板1的附近部分以从侧壁部13的上端部跨越至下端部并上下延伸的形式设置。该第二外筋部13c形成为向左侧突出，横剖面大致构成为V形。

接着说明内板20；

内板20通过将钢板加压成形，剖面大致形成为帽状。该内板20具备上下延伸的上凸缘部21、从该上凸缘部21向左方延伸的上壁部22、从该上壁部22的左端部向下方延伸的侧壁部23、从该侧壁部23的下端向右方延伸的下壁部24以及从该下壁部24的右端向下方延伸的下凸缘部25等。

如图2~图4所示，侧壁部23上形成内板凸部23a、内板凹部23b、内筋部23c和前后一对倾斜平面部23d、23e等；

内板凸部23a在侧壁部23的上下方向中段部分以从前端部跨越至前后方向中间部分并前后延伸的形式设置。该内板凸部23a向左侧形成为凸状，凸部的突出高度以越向后方越小的形式形成。

内板凹部23b在比内板凸部23a更后方且在侧壁部23的上下方向中段部分以从前后方向中间部分跨越至后端侧部分并前后延伸的形式设置；

该内板凹部23b具备：形成上侧弯曲部的上侧脊线部26a、与上侧脊线部26a大致平行地配设且形成下侧弯曲部的下侧脊线部27a和在上侧脊线部26a与下侧脊线部27a之间且比脊线部26a、27a更靠近右侧配设的中间脊线部28a，纵剖面大致构成为V形；

内板凹部23b的前端部以在与第一外筋部13b和第二外筋部13c之间对应的位置上的形式配设。

内筋部23c在内板凸部23a的后侧部分以在从侧壁部23的上端部跨越至内板凹部23b的前端部的上半部上下延伸的形式设置；

该内筋部23c具备：形成前侧弯曲部并与下侧脊线部27a的前端部相连的前侧脊线部27b（前侧外脊线部）、与前侧脊线部27b大致平行地配设且形成后侧弯曲部并与上侧脊线部26a的前端部相连的后侧脊线部26b（后侧外脊线部）和在前侧脊线部27b与后侧脊线部26b之间且比脊线部26b、27b更靠近右侧配设并与中间脊线部28a的前端部相连的中间脊线部28b（内脊线部），横剖面大致构成为V形。

一对倾斜平面部23d、23e以相对于中间脊线部28b呈线对称的形式形成。前侧倾斜平面部23d包含连结中间脊线部28b的上端部与相比于该上端部高度位置更低的前侧脊线部27b的中段部的线，构成越向前侧越向左方移动的倾斜平面。后侧倾斜平面部23e包含连结中间脊线部28b的上端部与和前侧脊线部27b的中段部在同一高度位置的后侧脊线部26b的中段部的线，构成越向后侧越向左方移动的倾斜平面。

前纵梁2通过分别焊接上凸缘部11、21以及下凸缘部15、25而接合，构成前后延伸的剖面大致呈矩形状的封闭截面；

如图3~图6所示，前纵梁2的封闭截面内配设有用于提高内筋部23c的耐力的加强构件30；

加强构件30通过将钢板加压成形，剖面大致形成为コ形；

该加强构件30具备：大致水平状的上表面部31、从该上表面部31的左端部向下方延伸的侧面部32和从该侧面部32的下端部向右方大致呈水平状延伸的下表面部33等。

如图3、图5、图6所示，上表面部31形成为前端侧部分有一部分缺口，可紧贴上壁部22发生面接触；

下表面部33形成为从前后方向途中部跨越至后端部且大范围缺口，可紧贴下壁部24发生面接触；

如图3所示，上表面部31和下表面部33上设置有多个第一焊接部S1，与上壁部22和下壁部24通过焊接分别接合。

如图3~图6所示，侧面部32具备凹部32a、前后一对倾斜部32b、32c以及连结部32d等；

凹部32a在侧面部32的上下方向中段部分以从前端部跨越至后端部且前后延伸的形式设置。该凹部32a向右侧形成为凸状，纵剖面大致构成为コ形。

一对倾斜部32b、32c形成为可分别紧贴一对倾斜平面部23d、23e发生面接触，与一对倾斜平面部23d、23e大致相同地构成；

前侧倾斜部32b从侧面部32的上端部跨越至凹部32a的上端部地形成，构成越向前侧越向左方移动的倾斜平面。后侧倾斜部32c形成为从侧面部32的上端部跨越至凹部32a的上端部，构成越向后侧越向左方移动的倾斜平面。而且，分别设定于该一对倾斜部32b、32c的第二接合部S2与一对倾斜平面部23d、23e通过焊接分别接合。

如图3、图4、图6所示，连结部32d以从侧面观察，越向上侧前后长越短的形式构成，将前侧倾斜部32b的后端部与后侧倾斜部32c的前端部略弯曲状地连结。该连结部32d以通过向右方突出，在与中间脊线部28b相向的状态下从中间脊线部28b稍微隔离的形式形成；

因此，前后两处的第二接合部S2分别相当于中间脊线部28b的前侧接近部以及后侧接近部。

接着说明所述前部车身结构的作用、效果；

首先，基于图7说明前侧冲突（正面冲撞）时的前纵梁2的变形模式控制。图7示出冲撞时的前纵梁2的变形的行为，分别示出（a）为冲撞前状态，（b）为冲撞初期状态，（c）为冲撞后期状态。另，为方便说明，示出右侧的前纵梁2。

如图7（a）所示，前纵梁2上，俯视来看，相对前纵梁2的轴心成左右千鸟状地从前往后形成第一外筋部13b、内筋部23c和第二外筋部13c；

产生前侧冲突的情况下，首先，设置于前纵梁2的前端部的冲击罐（图示略）被冲撞载荷损坏。未被冲击罐的损坏变形吸收的冲撞载荷从前纵梁2的前端部输入，向后方传播。如图7（b）所示，输入前纵梁2的前端部的冲撞载荷使区域A损坏变形，几乎与该损坏变形同时，第一外筋部13b的弯折变形、内筋部23c的弯折变形和第二外筋部13c的弯折变形开始。

此时，第一外筋部13b由于在凹入状地形成于外板10的筋上，该部位的前纵梁2的截面系数比其前后部位的截面系数小，而且相比于外板10侧的刚性，内板20侧的刚性更大，所以压缩应力作用于第一外筋部13b的右侧部分且拉伸应力作用于左侧部分，从而内折变形。

内筋部23c由于在凹入状地形成于内板20的筋上，该部位的前纵梁2的截面系数比其前后部位的截面系数小，而且相比于内板20的刚性，外板10的刚性更大，所以拉伸应力作用于内筋部23c（中间脊线部28b）的右侧部分且压缩应力作用于左侧部分，从而外折变形；

在此，加强构件30在邻接中间脊线部28b的状态下通过夹入的第二接合部S2与内板20接合，因此通过加强构件30的强度来降低作用于中间脊线部28b的压缩应力以及拉伸应力，增加针对中间脊线部28b的弯曲变形的耐力。

第二外筋部13c由于在凹入状地形成于外板10的筋上，该部位的前纵梁2的截面系数较小，而且相对于外板10侧的刚性，内板20侧的刚性更大，所以压缩应力作用于第二外筋部13c的右侧部分且拉伸应力作用于左侧部分，从而内折变形。

冲撞进一步进行时，如图7（c）所示，作为使第一外筋部13b、内筋部23c和第二外筋部13c分别弯折变形的节，前纵梁2变形为，与内筋部23c对应的部位向车宽方向外侧大幅移动，俯视来看在左右方向上呈之字状地纵向弯曲状态。通过像这样的前纵梁2的之字状的纵向弯曲变形，能吸收较大的冲撞能量，因此能确实地抑制前围板1的后退，将车室空间维持在与冲撞前一样。

图8示出根据前纵梁的内筋部的FS特性的坐标图；

以实线表示本实施例的前纵梁2的FS特性，以虚线表示以往技术的前纵梁的FS特性；

另，以往技术的前纵梁代替本实施例的加强构件30而准备横剖面大致呈帽状的加强构件，使该加强构件的前后两凸缘部与前侧脊线部27b的前侧位置和后侧脊线部26b的后侧位置分别接合；

如图8所示，根据以往技术的前纵梁的内筋部开始弯折变形时，产生急剧的载荷降低；

另一方面，根据本实施例的前纵梁2的内筋部相比于以往技术，弯折变形的开始载荷更高，即便弯折变形开始，载荷降低倾向也较缓和。

根据该前纵梁2，加强构件30与脊线部26b、27b、28b的至少一个脊线部28b的前后两侧的平面部中的该脊线部28b的前侧接近部和后侧接近部接合，因此能通过加强构件30的强度来降低作用于中间脊线部28b的压缩应力以及拉伸应力，能通过增加针对中间脊线部28b的弯曲变形的耐力，无需使前纵梁2变长即可提高冲撞能量吸收性能。

内筋部23c由形成于封闭截面内侧的中间脊线部28b和形成于中间脊线部28b的前侧以及后侧且形成于比中间脊线部28b更靠近封闭截面外侧的前后一对脊线部26b、27b构成，加强构件30与中间脊线部28b的前侧接近部和后侧接近部接合，因此能高精度地设定前纵梁2的弯曲变形部位。

侧壁部23具有：包含连结中间脊线部28b的上端部与前侧脊线部27b的中段部的线的前侧倾斜平面部23d、以及包含连结中间脊线部28b的上端部与后侧脊线部26b的中段部的线的后侧倾斜平面部23e，加强构件30与前侧倾斜平面部23d和后侧倾斜平面部23e接合，因此能通过加强构件30的强度确实地降低作用于中间脊线部28b的压缩应力以及拉伸应力。

内筋部23c形成于侧壁部23的上半部，因此即便是车高较低的车辆，也能使前纵梁2有效率地弯曲变形。

加强构件30具有：可与前侧倾斜平面部23d和后侧倾斜平面部23e面接触的前侧倾斜部32b以及后侧倾斜部32c、和使前侧倾斜部32b的后端部与后侧倾斜部32c的前端部在从中间脊线部28b隔离的状态下略弯曲状连结的连结部32d，因此能提高加强构件30的弯曲强度，能进一步增加针对中间脊线部28b的弯曲变形的耐力。

前纵梁2具有上壁部22和下壁部24，加强构件30与内筋部23c附近的上壁部22接合；

由此，加强构件30不仅与前纵梁2的倾斜平面部23d、23e，还与上壁部22接合，因此能改善前纵梁2的剖面二次力矩，能在输入使前纵梁2弯曲变形的载荷时，改善针对中间脊线部28b的弯曲变形的耐力。

接着说明部分变更前述实施形态的变形例；

1〕前述实施形态中说明了应用于前纵梁的冲撞能量吸收机构的例子，但也可以应用于后纵梁的冲撞能量吸收机构，也可应用于其他车辆用框架。

2〕前述实施形态中说明了在内板的筋部设置加强构件的例子，但也可以在提高外板的筋部的耐力的情况下，在外板的筋部设置加强构件。

3〕前述实施形态中说明了将加强构件与中间脊线部的前侧附近位置和后侧附近位置接合的例子，但此外，也可以在提高内筋部的耐力的情况下，除上述之外，将加强构件与前侧脊线部和后侧脊线部各自的前侧附近位置和后侧附近位置接合；

又，说明了具备前侧脊线部和后侧脊线部和中间脊线部的筋部的例子，但也可以应用于具备连结前侧脊线部和后侧脊线部的弯曲部的筋部；

这种情况下，将加强构件与前侧脊线部和后侧脊线部中的至少一方的脊线部的前侧附近位置和后侧附近位置接合。

4〕前述实施形态中说明了使内筋部形成于前纵梁的上半部的例子，但也可以使筋部形成于下半部。由此，即便是车高较高的车辆，也能使前纵梁2有效率地弯曲变形。

5〕另外，本领域技术人员可不脱离本发明主旨，以将种种变更加入前述实施形态中的形态来实施，本发明也包含这样的变更形态。

符号说明：

V　　　车辆；

S2　　 第二接合部；

2　　　前纵梁；

23　　 侧壁部；

23c　 内筋部；

23d　 前侧倾斜平面部；

23e　 后侧倾斜平面部；

26b　 后侧脊线部；

27b　 前侧脊线部；

28b　 中间脊线部；

30　 加强构件；

32b　 前侧倾斜部；

32c　 后侧倾斜部；

32d　 连结部。

Claims (7)

1.一种车辆的框架结构，其特征在于，

在具备构成在车身前后方向上延伸的封闭截面的纵梁、配设于所述封闭截面内的加强构件和在所述纵梁的侧壁部由在上下方向上延伸的多个脊线部形成且向所述封闭截面内侧突出的筋部的车辆的框架结构中；

所述加强构件与所述多个脊线部的至少一个脊线部的前后两侧的平面部中的该脊线部的前侧接近部和后侧接近部接合。

2.根据权利要求1所述的车辆的框架结构，其特征在于，

所述筋部由在所述封闭截面内侧形成的内脊线部、在所述内脊线部的前侧形成且在比所述内脊线部更靠近封闭截面外侧形成的前侧外脊线部和在所述内脊线部的后侧形成且在比所述内脊线部更靠近封闭截面外侧形成的后侧外脊线部构成；

所述加强构件与所述内脊线部的前侧接近部和后侧接近部接合。

3.根据权利要求2所述的车辆的框架结构，其特征在于，

所述侧壁部具有：包含连结所述内脊线部的上下方向一端侧顶部和所述前侧外脊线部的上下方向中段部的线的前侧倾斜平面部，以及包含连结所述内脊线部的上下方向一端侧顶部和所述后侧外脊线部的上下方向中段部的线的后侧倾斜平面部；

所述加强构件与所述前侧倾斜平面部和后侧倾斜平面部接合。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的车辆的框架结构，其特征在于，

所述筋部形成于所述侧壁部的上半部或下半部。

5.根据权利要求3所述的车辆的框架结构，其特征在于，

所述加强构件具有：

能与所述前侧倾斜平面部和后侧倾斜平面部面接触的前侧倾斜部以及后侧倾斜部，和

使所述前侧倾斜部的后端部和后侧倾斜部的前端部在从所述内脊线部隔离的状态下大致弯曲状地连结的连结部。

6.根据权利要求1至3、5的任一项所述的车辆的框架结构，其特征在于，

所述纵梁具有上壁部或下壁部；

所述加强构件与接近所述筋部的所述上壁部或下壁部接合。

7.根据权利要求4所述的车辆的框架结构，其特征在于，

所述纵梁具有上壁部或下壁部；

所述加强构件与接近所述筋部的所述上壁部或下壁部接合。

Images