TWI257359B - Automotive side sill reinforcement structure - Google Patents

Description

1257359 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種汽車側梁增強結構，其較佳爲利用一 種簡單構造增加側梁之彎曲勁度及扭轉勁度。 【先前技術】 配置在車輛左右側以在縱向伸延之側梁，爲構成車輛側 體之構件。提供前支柱及中央支柱自各別側梁升高，以便 將一頂板安裝在各別支柱上，從而形成一供乘客隔間之框 架。因此，側梁構成一構件，其形成一供乘客隔間之框架 之基座，並確定車體之勁度。 例如，在另一車輛碰撞一車輛之側面時所發生之乘客隔 間之框架之變形，需限制至最低水準，並且側粱之增強扮 演關鍵性角色。 以下將說明自車輛側面碰撞所產生之側梁變形狀況。 圖5 A，5 B爲一種習知側梁之解釋圖。 圖5A爲透視圖，示一車輛之車體框架構造，其中使一 前支柱1 〇 1自一側梁1 〇 〇之前端升高，使一中央支柱1 〇 2 自側梁之中間部份升高，將一頂側軌條1 〇 3附著至前支柱 1 〇 1及中央支柱1 〇 2之上端，使一頂軌條1 0 4在左右頂側 軌條1 03之間伸延，並使一前底橫越構件1 05在左右側梁 1 〇 〇之間伸延，以便形成一乘客隔間框架。 圖5B爲沿圖5A中之線V-V所取之剖面圖，並且如自其 所見，側梁1 〇 〇包括一外構件1 〇 8及一附著至外構件1 〇 8 之乘客隔間側之內構件Π 1。 6 326\專利說明書(補件)\92-06\92107497 1257359 以下將說明側粱1 Ο 0之變形，其將會在一對應於在車輛 側面碰撞所將施加之負載之負載Ρ，在一箭頭所指示之方 向，施加至側梁1 0 0上面之中央支柱1 02時產生。 圖6爲透視圖，用以說明一種習知側梁之變形，並爲圖 5 A，5 Β中所示側梁及中央支柱之約略模型。 亦即，側梁1 00之端部由功能如一支點之支承構件1 1 2， 1 1 3所支承，及中央支柱1 〇2之一上端部由一功能如一支 點之支承構件1 1 4所支承。 然後，在箭頭所指示之方向，施加負載P至側梁1 〇 〇上 面之中央支柱102。 圖7 A ’ 7 B爲第一解釋圖，解釋所施加之負載ρ如何使 習知側梁變形，其中圖7A爲如在圖6中在箭頭VII所指 示之方向所見之圖，及圖7B爲如在圖6中在箭頭VII，所 指示之方向所見之圖。 在圖7A中，假設一在中央支柱102之負載施加點爲A， 側梁1 0 0之剖面中心爲B，及負載施加點A與剖面中心B 間之距離爲L，在側梁1 〇〇便產生一扭矩pl。 另外，在圖7 B中，在側梁1 〇 〇在支承構件丨〗2，1 1 3之 間，在與產生扭矩PL之相同時間產生一彎矩PM。 圖8 A，8 B爲第二解釋圖，解釋習知側梁被負載ρ之變 形，其中側梁100及中央支柱102之主要部份之放大圖係 供解釋使用。 在圖8A中，在產生扭矩PL之側梁1〇〇產生一剪力，並 且假設側梁1 0 〇係例如由一上壁1 0 0 a，一下壁1 〇 〇 b，一左 7 3如\專利說明書(補件)\92-06\92107497 1257359 壁100c及一右壁100d所構成，例如，在上壁100a及右壁 10 〇d便分別產生相對於側梁100之軸線傾斜之拉力TE及 垂直於拉力TE之壓縮力CM。 在圖8B中，在產生彎矩PM之側梁1〇〇，在一 J-J線（其 水平伸延與側梁1 〇 〇之軸線相交成直角），在剖面中心B 之左壁100c側面整體產生一拉力（其由” Tens”及表示， 並且其在其沿厂；ί線自剖面中心B移開時會增加），及在其 右壁l〇〇d側面整體產生一壓縮力（其由”Comp”及” + ”表 示，並且其在其沿J - J線自剖面中心B移開時會增加）。 圖9A，9B爲第三解釋圖，解釋習知側梁被所加之負載 之變形，其中圖9A爲透視圖，示在側粱1〇〇所產生之拉 力及壓縮力，以及圖9B爲示相同力之剖面圖。 在圖9A中，在上壁100a及右壁l〇〇d產生一壓縮力CC， 並在左壁100c及底壁100b產生一拉力TT。 壓縮力CC及拉力TT各爲圖8A中所示壓縮力CM及拉 力TE之合力，並且壓縮力CC在其接近上壁l〇〇a與右壁 100d相交處之角部l〇〇e時增加，而拉力ττ在其接近左壁 100c與下壁l〇〇b相交處之角部i〇〇f時增加。 亦即，在圖9 B中，在側梁1 〇 〇之剖面，在一作爲邊界 之K-K線之一側產生壓縮力（其由”c〇mp”及，，+，，表示）而在 其另一側產生拉力（其由”Tens”及，，-“表示）。 因此，在產生上述二種力矩，亦即扭矩PL(請參照圖7A) 及彎矩P Μ (請參照圖7 B )之側粱1 〇 〇，扭矩p l及彎矩p Μ 之組合產生一繞Κ - Κ線之彎矩或一彎矩f F，其試圖使側 8 326\專利說明書(補件)\92-06\92107497 1257359 梁1 Ο 0在一與Κ - K線相交成直角之N - N線伸延之方向彎 曲。 因此，壓縮力施加在側梁1 00之剖面之AA側（作爲邊界 之K-K線之一側），及拉力施加在側梁i 00之剖面之BB側 (作爲邊界之K-K線之另一側）。因之，爲增加側梁1〇〇之 勁度，需增強在N-N線之勁度。 圖1 0A ’ 1 0B爲第四解釋圖，解釋習知側梁被所加之負 載之變形，其中圖10A爲實際側梁1〇〇之剖面圖，及圖10B 爲一剖面，示圖9 A，9B中所解釋之彎矩FF施加至側梁 100之一種狀況。 在圖10A中所示之實際側梁100，在外構件108之上部 1 1 5提供一階梯形部份丨丨6，以供防止雨水滲入乘客隔間， 並且如圖1 0B中所示，在彎矩FF如壓縮力作用在外構件 1 〇 8之上部時，強制外構件丨〇 8之上部丨丨5在階梯形部份 1 1 6之附近大爲變形.，自虛線所示之初始狀況至實線所示 之狀況。 因之，即使側粱1 0 0在N -N線伸延之方向予以增強，也 可增強側梁1 0 0之彎曲勁度。 圖1 1爲曲線圖，示習知側梁之勁度，並且縱座標之軸表 示如圖5 B中所示施加至中央支柱之水平負載p，而橫座標 之軸表示藉水平負載P側梁在水平方向之位移5。 在該圖中，元件符號1 2 0標示一側梁，包括外構件1 〇 8， 內構件1 1 1及一插置在外構件1 〇 8與內構件1 1 1間之增強 構件121。側梁120幾乎描繪一與圖5A，5B中所示側梁 9 326\專利說明書(補件)\92-06\92107497 1257359 1 ο 0者之相似負載位移曲線。亦即，在負載側向輸入 央支柱之情形，提供形狀如該圖中所示之增強構件1 可提供很少優點。 此係因爲增強構件1 2 1不提供一種可限制側梁1 20 構件1 0 8變形之構造，由於增強構件爲縱向提供，而 梁100所導致之彎矩FF爲在對角方向產生，從而施 大幅度之負載，特別是至外構件1 0 8之上部1 1 5，而 使側梁100之外構件108變形。 另外，稱作側梁增強構造者，爲JP-A-2 00 0 -2 3 8 6 66 所揭示之一種”汽車側梁構造”。 如圖12中所示，相同之日本未審查專利公告，爲 側梁構造，其中一側梁2 03包括一提供在一車體外側 梁外部204, 一提供在側梁外部204之內側之側梁內部 一提供在側梁外部2 0 4與側梁內部2 0 6之間，並適合 上及下部連接側梁外部2 04及側梁內部之側粱強 2 1 3，及一增強板2 3 0附著爲以便關閉提供在側梁強 2 1 3上之突起部份2 1 8之後部。^ 側梁2 0 3予以構造爲致使藉側梁強度件2 1 3及增 2 3 0增強側梁外部204及側梁內部206,並且此構造增 件之數，並使側梁2 0 3之構造複雜。 再者’側梁強度件2 1 3僅予調適爲連接側梁之上 份，而不預期如圖1 1中所示之增強構件i 2丨，有助益 制側梁外部2 0 4之上部之變形。 【發明內容】 326\專利說明書(補件)\92-〇6\92107497 至中 21， 之外 在側 加一 藉以 號中 一種 之側 206, 在其 度件 度件 強板 加組 下部 於限 10 1257359 於是，本發明之一項目的爲改進汽車側梁增強結構，藉 以利用一種簡單構造有效率增加側梁之彎曲勁度及扭轉勁 度。 爲達成該目的，根據本發明之第一方面，提供一種供汽 車側梁之汽車側梁增強結構，其將各有一實際U-形剖面之 一外構件及一內構件分別結合至一配置在縱向之增強構件 之側面’而藉以構造爲具有一種閉合剖面構造，該汽車側 粱增強結構之特徵爲增強構件構造爲包括一使增強構件彎 曲俾依循外構件之上部之下表面，將所產生之彎曲部份結 合至外構件之上部，及使彎曲部份在其末端向下彎曲，藉 以所形成之V-形剖面部份。 將增強構件之彎曲部份結合至外構件之上部，藉以可增 強外構件之上部，並且將外構件之上部經由增強構件之V-形剖面部份與側梁之下部連接，藉以可將外構件之上部及 側梁之下部牢固連接在一起，從而可利用一種簡單構造有 效率增加側梁之彎曲勁度及扭轉勁度。 【實施方式】 以下將參照附圖說明本發明之實施例。請察知圖式爲在 元件符號所導向之方向所見。 圖1爲透視圖，示一採用根據本發明之側粱增強結構之 車輛之框架，其中使框架前支柱11，11分別自側粱1 0， 1 〇(—在相反側之側梁1 〇未示）之前端向上伸延，其在一乘 客隔間之兩側位於其底部，使中央支柱1 2，1 2(—在相反 側之中央支柱1 2未示）自側梁1 0，1 0之中間部份向上伸 11 326\專利說明書(補件)\92-〇6\92107497 1257359 延，將頂側軌條1 3，1 3附著至前支柱1 1，1 1及中央支柱 1 2，1 2，並藉頂軌條1 4，1 5，1 6將側軌條1 3，1 3連接在 一起。請察知元件符號1 8 ’ 1 8標示使自乘客隔間之下部伸 入引擎隔間之側框架，及元件符號21，22標示使自側梁 1 0，1 〇伸延至後部之後框架。 圖2A，2B爲本發明之一種側梁增強結構（根據第一實施 例）之剖面圖。 在圖2 A中，側梁1 0包括一外板3 1功能如一有一實際 U-形剖面之外構件，及一有一實際U-形剖面之內板33， 其經由一增強構件3 2結合至外板3 1之一乘客隔間側面。 外板3 1爲一有外凸緣3 5，3 6形成在其上下端部之構 件，及內板3 3爲一有內凸緣3 7，3 8形成在其上下端部之 構件，從而增強構件3 2之上部固持在外凸緣3 5與內凸緣 3 7之間，藉以結合至該等凸緣，及增強構件3 2之下部固 持在外凸緣36與內凸緣38之間，藉以結合至該等凸緣。 增強構件3 2包括一上凸緣部份4 1，其爲將其部份向上 彎曲俾插置在外凸緣3 5與內凸緣3 7之間所形成，一上附 著部份4 2功能如一彎曲部份，使其沿外板3 1之上部3 i a 之下表面31b伸延，並且然後附著至下表面31b，一傾斜 部份4 3，其自上附著部份4 2以一種V -形方式彎曲，而在 車體以一種傾斜方式向內及向下伸延，及一下伸延部份 44，使自傾斜部份43之下端向下伸延，俾固持在外凸緣 3 6與內凸緣3 8之間。請察知元件符號3 1 c標示一在外板 3 1之上部3 1 a向下所提供之階梯形部份。 12 326\專利說明書(補件)\92-06\92107497 1257359 上附著部份42及傾斜部份43爲構成本發明之一 v_形剖 面部份46之部份。 將增強構件32之上附著部份42附著至外板3 1之上部 31a之下表面31b，藉以增加外板31之上部31a之勁度， 以及在箭頭⑤所指示使傾斜部份43伸延之方向，在箭頭© 所指不與傾斜部份4 3相交成直角之方向及在增強構件3 2 繞側梁1 〇之下側擺動之方向⑦，外板3 1之總勁度。因此， 在圖2B中，在負載P自車輛之側面在箭頭所指示之方向 施加至中央支柱1 2時，同時在側梁1 0產生扭矩p l (請參 考圖7A)及彎矩PM(請參考圖7B)時，便可整個限制外板 3 1之上部3 1 a之變形及外板3 1之變形，並因而可增強側 粱之總勁度。 圖3爲曲線圖，示作用在本發明之側梁（根據第一實施例） 負載P與其位移間之關係，其中縱座標之軸表示如圖5B 中所示施加至中央支柱之水平負載P，而橫座標之軸表示 藉如此所加之水平負載P，側梁之水平位移5。 在該曲線圖中，除了本發明之實施例外，並示一比較性 實例1 (圖1 1中所示之側梁1 2 0，其有增加之增強構件1 2 1) 及一比較性實例2(側梁100,其中未提供圖11中所示之增 強件）。 在該實施例，負載P相對於比較性實例1及2大爲增加。 這表示增強構件32所提供之明顯優點（請參照圖2)。 如圖2A及2B先前之說明，本發明提供汽車側粱增強構 造供一汽車側梁，其將各有一實際U-形剖面之一外板3 1 13 326\專利說明書(補件)\92·06\92107497 1257359 及一內板3 3分別結合至一配置在縱向之增強構件3 2之側 面，而藉以構造爲具有一種閉合剖面構造並且該汽車側梁 增強結構具有一項特色爲增強構件3 2構造爲包括一使增 強構件32彎曲之V-形剖面部46，其依循外板31之上部 3 1 a之下表面3 1 b，將功能如一所產生之彎曲部份之上附著 部份42結合至外板3 1之上部3 1 a，及使彎曲部份42在其 末端向下彎曲，藉以所形成而藉以構造爲有一閉合剖面構 造。 將增強構件3 2之上附著部份42結合至外板3 1之上部 3 1 a，藉以可增強外板3 1之上部3 1 a。將外板3 1之上部3 1 a 經由V-形剖面部份46與側梁之下部連接，藉以可將外板 3 1之上部3 1 a及側梁1 0之下部牢固連接在一起。因之可 利用一種簡單構造有效率增加側梁1 0之彎曲勁度及扭轉 勁度。 另外，由於側梁1 0構造簡單，故可減低側梁1 〇之生產 成本，再者，也可減低側梁1 0之重量。 圖4A至4C爲剖面圖，示根據本發明其他實施例之側梁 增強構造。請察知相同元件符號賦予圖2A，2B中所示第 一實施例者之相同構成組件，並且其說明在本文將予省略。 圖4A中所示之側梁50(根據第二實施例）爲一構件，其 中一內板3 3經由一增強構件5 1附著至一外板3 1。 增強構件5 1包括一上凸緣部份4 1，一功能如一彎曲部 份之上附著部份5 2，其使沿外板3 1之上部3 1 a之下表面 3 1 b，沿上部3 1 a之長度伸延至一中間位置，藉以附著至下 14 326\專利說明書(補件)\92-06\92107497 1257359 表面3 1 b，一短伸延部份5 3，其使自增強構件5 2之末端向 下伸延，一傾斜部份5 4，其使以一種傾斜方式，自短伸延 部份5 3之下端，在車體向內及向下伸延，及一下伸延部份 5 5，其使自傾斜部份5 4之下端向下伸延，俾固持在一外凸 緣3 6 a與一內凸緣3 8之間。 上附著部份5 2，短伸延部份5 3及傾斜部份5 4構成一部 份，其實際彎曲成V -形，並因而形成一 V -形剖面部份5 7。 允許增強構件5 1之上附著部份5 2沿外板3 i之長度伸 延遠如中間位置，藉以可減低自上凸緣部份4 1至增強構件 5 1之下伸延部份5 5之距離，從而可減低增強構件5 1之重 量，並可增強側梁5 0之勁度，同時減低其生產成本。 圖4B中所示之側梁60(根據第三實施例）爲一構件，其 中一內板3 3經由一增強構件3 2附著至一外板3 1，一增強 板6 1附著至此增強構件。 增強板6 1爲一構件，其在其上端附著至增強構件3 2之 上附著部份42之一端部，並在其下端附著至下伸延部份 4 4之上側。 因此，將增強板6 1附著至增強構件32，增強板6 1藉以 可限制增強構件3 2之變形，並可另增強外板3 1及因而增 強側梁60之勁度。 圖4C中所示之側梁70(根據第四實施例）爲一構件，其 中一內板3 3經由一增強構件7 1附著至一外板3 1。 增強構件7 1包括一第一增強材料7 2及一連接至第一增 強材料7 2之第二增強材料7 3。 326\專利說明書(補件)\92-06\92107497 !, 1257359 第一增強材料7 2包括一上凸緣部份4 1，一上附著部份 5 2其依循外板3 1之上部3 1 a之下表面3 1 b伸延，沿上部 31a之長度至一中間位置，藉以附著至下表面31b，及一短 伸延部份5 3，其使自上附著部份5 2之末端向下伸延。 第二增強材料73包括一上連接部份76，其結合至第一 增強材料7 2之短伸延部份5 3，一傾斜部份7 7，其使自上 連接部份76之下端，在車體以一種傾斜方式向內及向下伸 延，及一下伸延部份5 5，其使自傾斜部份7 7之下端向下 伸延，俾固持在外凸緣3 6與內凸緣3 8之間。 第一增強材料72之上附著部份52，第二增強材料73 之短伸延部份53及上連接部份76構成一實際彎成V-形， 並因而形成一 V-形剖面部份78之部份。 例如將增強構件7 1分成第一增強材料72及第二增強材 料7 3，僅第一增強材料7 2可予以附著，而不附著第二增 強材料7 3。亦即，依車輛而定，僅藉具有外板3 1，內板 3 3及第一增強材料7 2之側粱增強外板3丨之上部3 1 a，便 可獲得足夠勁度。 請察知根據本發明之側梁增強結構可應用於側梁之全 縱向長度，或可在縱向應用於側梁之一部份，特別是，在 中央支柱之附近，僅應用於其一部份。 雖然在此僅特別說明本發明之某些實施例，但將會明白 其之多數修改，並不偏離本發明之精神及範圍。 經由上述說明之結構本發明可提供下列優點。 根據本發明之第一方面之側梁增強結構，予以構造爲包 16 326\專利說明書(補件)\92-06\92107497 1257359 括使增強構件彎曲，俾依循外構件之上部之下表面之V _ 形剖面部’藉以允許所產生之彎曲部份結合至外構件之上 部，及使彎曲部份之末端向下彎曲，從而將增強構件之彎 曲部份結合至外構件之上部，不僅可增強外構件之上部， 並且將外構件之上部經由增強構件之V -形剖面部份與側 粱之下部連接，藉以可將外構件之上部及側粱之下部牢固 連接在一起，藉以可利用一種簡單構造有效率增加側梁之 彎曲勁度及扭轉勁度。 【圖式簡單說明】 圖1爲透視圖，示一應用一根據本發明之側梁增強結構 之車輛之框架構造； 圖2 A及2 B爲剖面圖，示本發明之一種側梁增強結構（根 據第一實施例）； 圖3爲曲線圖，示在一作用在本發明之一種側梁（根據第 一實施例）之負載與其位移間之關係； 圖4A至4C爲剖面圖，示根據本發明之其他實施例之側 梁增強結構； 圖5 A及5B爲解釋圖，解釋一種習知側梁； 圖6爲透視圖，解釋該習知側梁之變形； 圖7A及7B爲第一解釋圖，解釋該習知側梁之變形； 圖8A及8B爲第二解釋圖，示該習知側梁之變形； 圖9A及9B爲第三解釋圖，示該習知側梁之變形； 圖10A及10B爲第四解釋圖，示該習知側梁之變形； 圖1 1爲曲線圖，示該習知側梁之勁度；以及 17 326\專利說明書(補件)\92-06\92107497 1257359 圖1 2爲另一習知側梁增強結構之剖面圖。 (元件符號說明） 10 側梁 11 前支柱 12 中央支柱 13 頂側軌條 14 頂軌條 15 頂軌條 16 頂軌條 18 側框架 2 1 後框架 22 後框架 3 1 外板 3 1a 上部 3 1b 下表面 3 1c 階梯形部份 32 增強構件 3 3 內板 3 5 外凸緣 36 外凸緣 3 7 內凸緣 3 8 內凸緣 4 1 上凸緣部份 42 上附著部份 326\專利說明書(補件)\92-06\92107497

18 1257359 43 傾 斜 部 份 44 下 伸 延 部 份 46 V- .形 剖 面 部 份 50 側 梁 5 1 增 強 構 件 52 上 附 著 部 份 5 3 短 伸 延 部 份 54 傾 斜 部 份 5 5 下 伸 延 部 份 5 7 V- .形 剖 面 部 份 60 側 梁 6 1 增 強 板 70 側 梁 7 1 增 強 構 件 72 第 一 增 強 材 料 73 第 二 增 強 材 料 76 上 連 接 部 份 7 7 傾 斜 部 份 7 8 V- •形 剖 面 部 份 1 00 側 梁 100a 上 壁 1 00b 下 壁 100c 左 壁 1 00d 右 壁 326\專利說明書(補件)\92-06\92107497

19 1257359 1 00e 角部 1 00f 角部 10 1 前支柱 102 中央支柱 103 頂側軌條 104 頂軌條 1 05 前底橫越構件 1 08 外構件 111 內構件 112 支承構件 113 支承構件 114 支承構件 115 上部 116 階梯形部份 120 側梁 12 1 增強構件 203 側梁 204 側梁外部 206 側梁內部 2 13 側梁強度件 2 18 突起部份 23 0 增強板

3%\專利說明書(補件)\92-06\92107497 20

Claims (1)

1257359 拾V申請專利範圍 1 · 一種汽車側梁，包含： 一外構件及一內構件，各有一實際U-形剖面；以及 一增強構件，配置在縱向，並且分別在其兩側表面結合 至該外構件及內構件，藉以至一閉合剖面構造， 其中該增強構件包括一使該增強構件彎曲，俾依循該外 構件之上部之下表面，將所產生之彎曲部份結合至該外構 件之該上部，並使該彎曲部份在其末端向下彎曲，藉以所 形成之一實際V-形剖面部份。 2 ·如申請專利範圍第1項之汽車側梁，其中該增強構件 分別在其上及下端結合至該外構件及內構件， 其中該實際V-形剖面部份之一部份自其下端傾斜伸延 至該彎曲部份之末端。 3 . —種汽車側梁，包含： 一外構件及一內構件，各有一實際U-形剖面；以及 丨 一增強構件，配置在縱向，並且分別在其兩側表面結合 ^至該外構件及內構件，藉以至一閉合剖面構造，該增強構 f 件包括一實際V-形剖面部份， 韋. 其中該實際V-形剖面部份予以部份結合至該外構件之 去該上部，俾依循該外構件之上部之下表面。 \ 4.一種汽車側梁，包含： 一外構件及一內構件，各有一實際U-形剖面，以及 一增強構件，配置在縱向，並且分別在該增強構件之內 側及外側表面結合至該外構件及內構件，該增強構件在該 21 止

326\總檔\92\92107497\92107497(替換)-1 1257359 增強構件與該內構件之間，建立一閉合剖面構造，該增強 構件包括一實際V-形剖面部份，包含： 第1腳部，依循該外構件之上部之下表面；及 第2腳部，連接至該第1腳部，與第1腳部形成一銳角。 22 326\總檔\92\92107497\92107497(替換)-1