CN102328690B - 车身补强装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车身补强装置，其可在未产生负载的状态下安装，安装后可以产生与车速对应的施力。在悬架横梁(8)的左右下部形成的下杆(16)的杆主体(16a)上固设有承受行驶风的受风板(17)，该下杆连接于支承悬架下臂(10)的托架(9a)之间。受风板(17)承受行驶风压而对杆主体(16a)施力产生弯曲应力，由于该弯曲应力在左右托架(9a)间产生负载。负载因行驶风压而产生，所以车速为0(Km/h)时，负载为0(Km/h)，车速越向高速侧推移，越具有高的负载特性。因此，高速行驶时，操纵响应性提高，低中速行驶时，负载降低，因此能够得到良好的乘坐感觉。

Description

车身补强装置

技术领域

本发明涉及一种为了提高车身的刚性而负载设置的车身补强装置。

背景技术

众所周知，在汽车等车辆中，高速地转弯行驶及蛇形行驶等时，支承悬架的支承部的上下方向的按压力不能完全由悬架自身吸收，而传递到车身侧，使车身产生挠曲变形。这种情况下，在车身刚性低时，显著地表现出挠曲变形的相位延迟(车身滞后)，给驾驶者带来的印象是：转向操作和车辆运动没有整体感，转向响应性(车辆随动性)差。

通过提高车身整体的刚性可以抑制车身滞后现象(ヒステリシス)，但制品价格提高，且由于车重增加，不仅导致燃料消耗的增加，而且增加了行驶时的生硬感，使乘坐的感觉不舒适。

因此，通常多采用通过用补强部件补强车身的重要部分、局部地提高车身必要部位的刚性的技术。例如，在日本专利文献1(特开2008-290552号公报)公开有车身补强装置，其设置于悬架横梁的车宽方向两侧、支承悬臂的底部的轴之间，利用可伸缩的补强部件(连接部件)连接，从而提高悬架横梁的刚性，并且具有持续利用弹簧压力向轴间变窄的方向施加负载(kg/mm)的施力(付勢力)装置。

另外，在专利文献2(日本特开2006-182133号公报)中公开有车身补强装置，其支承于车宽度方向左右设置的支柱式悬架的上部的支柱支承部之间，通过用补强部件(支座杆)连接，局部地提高车身刚性，并且通过在杆主体的中途设置利用气压向伸缩方向施力的施力装置，持续对支柱支承部间施加负载。另外，在该文献中公开有在施力装置中设置油阻尼器，利用该油阻尼器使补强部件伸缩动作衰减的技术。

根据以上各专利文献公开的车身补强装置，在间隔的部件间利用施力装置持续施加负载，所以可以有效地抑制车身滞后现象。

日本专利文献1：特开2008-290552号公报

日本专利文献2：特开2006-182133号公报

然而，在上述各专利文献中公开的具备施力装置的车身补强装置，需要在抑制因施力装置而产生的负载的状态下、或在安装了抑制负载的导杆(ジグ)的状态下安装于部件间，前者安装时的作业耗费时间，后者安装后需要进行摘下导杆的作业，总之，具有作业复杂化的问题。另外，因施力装置产生的负载经过一段时间后容易衰减，在耐久性方面存在问题。

另外，车身滞后在停车时维持初始状态，大致为0(％)，但随车速的增加而一起增大。然而，上述各专利文献所公开的技术中，由于一定的负载通过施力装置被设定，例如，将该负载的特性设定在高速侧、欲使高速行驶中的转向响应性良好的情形，则在低中速行驶时，对车身会施加超出需要的负载，因此具有低中速行驶时乘坐的感觉不好的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述事实而发明的，其目的在于，提供一种车身保护装置，其在不产生负载的状态下可安装，不仅装配作业容易，而且能产生与车速对应的施力。

为了实现上述目的，本发明的车身补强装置其特征在于，具有补强部件，其连接车身的间隔的部位；受风板，其固设于所述补强部件上承受行驶风压，并且利用该行驶风压对所述补强部件施力，使所述间隔的部位间产生负载。

根据本发明，由于在连接车身间隔的部位的补强部件上固设受风板，所以该受风板承受行驶风压对补强部件施力时，经由补强部件，在间隔的部位间产生负载。该负载因行驶风压而产生，所以在安装时分开的零件间无负载产生即可安装补强部件，装配作业变得容易。

另外，负载因按照行驶时产生的行驶风压相应地变化，所以在高速侧变为高的负载特性，能够得到良好的转向响应性，在低中速侧变为低的负载特性，可以确保良好的乘车感。

附图说明

图1是表示在第一实施方式中将下杆安装于悬架横梁上的状态的主视图；

图2是表示第一实施方式中的下杆的安装状态的分解斜视图；

图3是表示在第二实施方式中将受风板设置于发动机车身底罩的状态的底面斜视图；

图4(a)是图3的底面图，(b)是由受风板承受的行驶风压而产生的负载的说明图，(c)是另外方式的由受风板承受的行驶风压而产生负载的说明图；

图5是表示第三实施方式中利用下杆补强底板通道的状态的斜视图；

图6是图5的主视图；

图7是表示第四实施方式中利用支座杆连接支座间的状态的主视图；

图8(a)是第四实施方式中的支座杆的平面图，(b)是支座杆的主视图；

图9是表示第四实施方式中将行驶风引导至设置在支座杆上的受风板的状态的概略侧剖图；

图10是用第四实施方式中的支座杆产生的负载的说明图。

符号说明

1...车身前部、2...发动机室、5...前侧架、6...支座、8...横梁、9...臂支承部、16...下杆、16a...杆主体、17，23，35，44...受风板、17a...挡板部、21...车身底罩、22...补强组件、31...底板、31a...底板通道、33...底板通道杆、34...杆体、41...支座杆、42...座杆主体、51a...行驶风道

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

图1、图2表示本发明的第一实施方式。本实施方式中，使用作为补强部件的下杆补强悬架横梁。

图中符号1表示车身前部，在该车身前部1设置有发动机室2。该发动机室2的左右由车身架的构成要素即前轮挡板(フロントホイ一ルエプロン)3隔开，该前轮挡板3与向车身的前后方延伸的左右一对前侧架5接合。另外，在该前轮挡板3的后部形成有支座6。该支座6内收容有支柱式悬架(以下，简称为“悬架”)7，该悬架7的上部通过支柱上支架7a由形成于支座6的上部的支柱支承部6a支承。

在发动机室2的下部、车宽度方向和悬架7大体一致的位置配设有悬架横梁(以下，简称为“横梁”)8。如图2所示，横梁8是将周边向下方折弯形成的、并且从中央向车宽度方向两侧略上方倾斜的板金加工品，具有特有的滞后特性。

该横梁8的车宽度方向两端的上侧的面经由螺栓、螺母等联接件固设在前侧架5上。另外，发动机的后部通过发动机支架(均未图示)搭载在该横梁8的上侧的面上。

另外，该横梁8的车宽度方向两端部的下侧的面突设有臂支承部9。左右各臂支承部9由隔开规定间隔的前后方向对置的一对托座9a，9b构成，各托座9a、9b上穿设有螺栓插通孔9c。另外，在该托座9a，9b间，设置固设在悬架下臂(以下，简称为“下臂”)10的基部的外筒部10a。下臂10经由轮毂外壳(ハブハウジング)(未图示)支承悬架7的下部，并且旋转自如地支承固定前轮11的车轮轮毂(未图示)。

在下臂10的外筒部10a内压入衬套(未图示)，在该衬套内贯通有从外方插通穿设于托座9a，9b的螺栓插通孔9c的螺栓12的轴部(以下，总称为“螺栓轴12”)，该螺栓轴12由螺母13联接。

但是，车辆在转弯行驶及蛇形行驶等行驶弯路时，在该车辆上产生伴随离心力的横加速度。其结果是，在回转外侧的悬架7上施加有压缩负荷，在回转内侧的悬架7上施加有拉伸负荷。蛇形行驶中每次转动方向盘，在左右悬架7上交替作用压缩负荷和拉伸负荷，这些负荷不能由悬架7自身完全吸收，经由支座6和下臂10在车身侧上施加向车宽度方内侧或外侧挠曲的负荷。该情况下，车身刚性(本实施方式中，与横梁8的刚性相当)低时，显著地表现出车身的挠曲变形的相位延迟(车身滞后)，转向响应性(车辆随动性)恶化。另一方面，提高车身刚性时，在行驶中生硬感增加而恶化了乘坐的感觉。

为了解决这些问题，在本实施方式中用作为补强部件的下杆16的杆主体16a将横梁8上间隔的二点间连接，由此，通过补强车身，使转向响应性和乘坐感双方都得以满足。

该杆主体16a是由铝合金制、钢制等的剖面为圆形或椭圆形等构成的中空管，在本实施方式中大体形成直线状。该杆主体16a的两端固设有环状的连接部16b。另外，穿设于该连接部16b的插通孔16c内插通有穿设于托座9b的螺栓插通孔9c的螺栓轴12，使连接部16b联接于车身后方侧的托座9b的外侧的面。另外，在图2中表示有直线状的杆主体16a，但杆主体16a不限于此，也可以是中央向车身前方凸出弯曲或向车身后方凸出弯曲的拱状或台状。

穿设于该下杆16的两端固设的连接部16b的插通孔16c间的节距与固设于横梁8的两端的托座9a，9b的螺栓插通孔9c间的节距相同，因此，该下杆16不施加负载(kg/mm)，能够以自由状态固设于横梁8。

另外，在该下杆16的杆主体16a上相对于车宽度方向以规定宽度固设有受风板17。该受风板17从杆主体16a向下方垂下，在受风板17的自由端侧即下端形成有挡板部17a。该挡板部17a向车身前方斜下方弯曲形成，由与该挡板部17a抵接的行驶风对杆主体16a施加向下方作用的张力。

下面，对这种构成的车身补强装置的作用进行说明。车辆行驶时，来自车身前方的行驶风从车身前部的前格栅及开设于前减震器的导风孔导入发动机室2内，其一部分通过车身和路面之间，沿底板向车身后方流过。另一方面，从形成于前减震器下部的空气档板的下方流入车身的底部和路面之间的行驶风也导向车身后方，通过底板和路面之间向后方流过。

在本实施方式中形成于横梁8的两侧的臂支承部9间用下杆16连接，在该下杆16的杆主体16a上垂设有受风板17。因此，行驶时，流经车身底面和路面之间的行驶风的一部分作用在受风板17上。受风板17承受的风压(N/m²)与车速(风速)(m/s)的平方成比例增加。另外，即使是一定风速，风压也与空气密度成比例变化，因此，越热越小，越冷变得越大。

在本实施方式中直线状地形成杆主体16a，所以利用受风板17、及挡板部17a承受的行驶风压对杆主体16a施力，产生向车身后方、及下方向的弯曲应力。固设于杆主体16a的两端的连接部16b由对下臂10的外筒部10a进行支撑的螺栓轴12支承，在施加于杆主体16a的弯曲应力作用下，在横梁8的下侧产生向车宽度方向内侧拉伸的负载(拉伸负荷)。

如上所述，受风板17承受的风压与车速(m/s)的平方成比例增加，因此，在车身滞后现象增加的高速行驶中，在杆主体16a上产生更高的负载，抑制横梁8向车宽度方向的弯曲变形，特别是可以有效地抑制高速转弯行驶及蛇形行驶等时的车身滞后现象，提高转向响应性，能够得到良好的操控稳定性。

另外，停车中的车身滞后现象大体为0(％)，没有必要在杆主体16a上施加负载。在本实施方式，因通过行驶风压产生负载，所以停车时负载为0(kg/mm)，可以减轻车身承担的负荷。另外，停车时杆主体16a上产生的负载为0(％)，所以下杆16的安装、拆卸变得容易，并可容易地进行装配作业及更换作业。

同样，车身滞后现象和通过杆主体16a产生的负载同样因车速而变化，所以可以使杆主体16a产生与车身滞后现象对应的负载，可以使车身承担的负荷为最小限。因此，在行驶风压低的低中速行驶中，不需要的负载不会从杆主体16a施加在车身侧，可以确保良好的乘坐感。其结果是，可以实现确保低中速行驶的乘坐感、提高抑制高速行驶中的车身滞后现象的转向响应性。

另外，下杆16的杆主体16a向车身前方弯曲形成为凸出弯曲状或台状时，若因行驶风压在杆主体16a上产生弯曲应力，则该杆主体16a上产生使杆主体16a试图向车宽度方向外侧扩展的负载，支承在横梁8的两端的下臂10产生试图向车宽度方向两侧扩张(押し広げ)的负载(按压负荷)，以补强车身刚性。作为杆主体16a产生的负载，选择拉伸负荷和按压负荷的哪一种，是利用CAE等分析作为下杆16的安装对象的车辆的强度等而决定。

(第二实施方式)

图3、图4表示本发明的第二实施方式。在上述的第一实施方式中，用补强部件(下杆16)连接横梁8的下部侧的二点间，但在本实施方式中，在发动机车身底罩(以下，简称为“车身底罩”)21上设置受风板23，将车身底罩21作为补强部件发挥功能。因此，第二实施方式的补强组件22由车身底罩21和受风板23构成。另外，对与第一实施方式相同的构成部件附加相同的符号，省略说明。

车身底罩21覆盖发动机室2(参照图1)的前部下面，其前缘部固设于前保护板1a上，两侧固设于前侧架5上(参照图1)，后缘部固设于横梁8上。该车身底罩21是合成树脂制的，受到向车宽度方向的按压负荷或拉伸负荷产生挠曲变形。另外，两前侧架5之间相当于本发明的间隔的部位之间。

受风板23沿车宽度方向直线状地配设在车身底罩21的后部，该受风板23的两端经由台座部24固设于车身底罩21的底面。该台座部24配设在与车身底罩21和侧架5的固定点(螺栓紧固位置)接近的位置。

在这种结构中，如图4(a)所示，行驶时产生的来自车身前方的行驶风作用在受风板23上时，如该图(b)，由此时的行驶风压F在受风板23上产生向车身后方的弯曲应力。

如该图(b)所示，例如，假设行驶风压F集中在受风板23的中央时，在设置于受风板23的两端的台座部24侧产生分力F/2·(1/cosθ)。作用于台座部24的各分力F/2·(1/cosθ)是朝向车身宽度方向内侧的向量Fx和朝向车身后方的向量Fy的合力，该向量Fx经由台座部24对车身底罩21施力，该车身底罩21上产生向车身宽度方向内侧的负载(拉伸负荷)。

车身底罩21经由螺栓等固设在设置于车身左右的前侧架5上，在接近螺栓等固定点的位置设置有台座部24，所以由施加在车身底罩21上的负载(拉伸负荷)，尤其是补强了高速行驶时的车身刚性，抑制了车身滞后现象，能够提高转向响应性。另外，在本实施方式中车身底罩21作为补强部件发挥功能，所以可以实现零件数量的削减。

另外，该情况下，如图4(c)所示，受风板23也可以向车身前方凸出形成台状。受风板23在车身前方凸出形成的情况下，行驶风压F作用在受风板23上时，受风板23的两端经由台座部24对车身底罩21产生试图向车宽度方向外侧扩展的负载(按压负荷)。

在车身底罩21上设置有狭缝等容许向车宽度方向移动的部位，所以试图向车宽度方向外侧扩展的该负载，经由车身底罩21补强两侧架5间的车身刚性。该情况下，在受风板23的下部也可以形成有与上述的第一实施例一样的挡板部(17a)。另外，无论车身底罩21和受风板23非一体地形成，还是在车身底罩21的底面上一体地形成受风板23，甚至是将受风板23经由托座等其它部件固定在车身底罩21上也可以。另外，在分体形成车身底罩21和受风板23的情况下，也可利用共用紧固等手段将车身底罩21和受风板23一体地固设在前侧架5和横梁8等车身骨架部件上。

(第三实施方式)

图5、图6表示本发明的第三实施方式。在本实施方式中，补强将形成于车身的底板31的底板通道31a的车宽度方向两侧的二点间，用作为补强部件的底板通道杆33来补强，抑制因该底板通道31a的挠曲变形产生的车身滞后现象。

底板通道31a是容纳向后轮传递发动机驱动力的螺旋桨轴(プロペラシヤフト)32的部件，是底板31的底面侧，其车宽度方向的大体中央部分沿车身前后方向凹状地变形。另外，底板通道31a的前部、即与配设于车室的中央控制台对应的位置容纳有将发动机驱动力变速传递给驱动轴的变速器，该驱动轴设置成与螺旋桨轴32连接。另外，有时在底板通道31a内也容纳有排气部件(排气管等)。

补强底板通道31a的底板通道杆33具有：跨过底板通道31a配设于车宽度方向的作为补强部件的杆主体34、和垂设于该杆主体34的受风板35。杆主体34为由铝合金制、钢制等的、截面为圆形或椭圆形等构成的中空管，在本实施方式中大体形成直线状，其两端形成有固定部34a。

在夹持底板通道31a并与车宽度方向对设的位置固设有杆支座36。该杆支座36形成为帽形，形成于安装面36a的两侧的座面固定于底板31。在杆支座36的安装面36a上使用铆接等手段固设有形成于杆主体34的两端的固定部34a。

在这种构成中，随着车速的增加，受风板35承受的行驶风压F增加，对杆主体34施力，使该杆主体34产生向车身后方的弯曲应力。于是，在杆主体34上经由杆支座36，产生夹持底板通道31a的侧壁间方向的负载(拉伸负荷)。其结果，尤其是增强高速行驶时的车身刚性，抑制因底板通道31a的挠曲变形产生的车身滞后现象，从而提高转向响应性。

另外，上述的底板通道杆33也可以相对于底板通道31a向车身前后方向以设定间隔配设多个。另外，在受风板35的下部也可以形成与上述的第一实施例同样的挡板部(17a)。

(第四实施方式)

图7～图9表示本发明的第四实施方式。本实施方式表示在作为补强部件的支座杆41的座杆主体42上固设受风板44的方式。支座杆41的座杆主体42两端固设有环状托座43。

座杆主体42是由铝合金制、钢制等剖面为圆形、椭圆形等构成的中空的管，在本实施方式中，形成向车身后方的斜上方突出的台状。

环状托座43在形成于支座6上面的支柱支承部6a上与支柱上支架7a一同紧固。如图8所示，受风板44垂设在弯曲形成为台状的座杆主体42的顶边42a的两端附近的对称位置。

如图9所示，设置于支座杆41的座杆主体42的顶边42a位于配设在发动机室2上的发动机4的后部斜上方，并配设于闭塞发动机室2的上部的前罩51的内面较近的位置。在该前罩51上形成有将行驶风导向受风板44的行驶风通道51a。

在这种结构中，因车辆行驶产生的行驶风的一部由行驶风通道51a导入并喷向受风板44。于是，利用受风板44承受的行驶风压对座杆主体42的顶边42a施力，使该座杆主体42产生向车身后方弯曲的应力。

其结果是，通过该弯曲应力，利用座杆主体42在两侧的支座6间产生向车宽度方向内侧的负载(拉伸负荷)，特别补强高速行驶时的车身刚性，抑制因支座6、及与该支座6连设的车身的挠曲变形产生的车身滞后现象，能够得到良好的转向响应性。

该情况下，行驶风通道可形成于前罩51的内面，也可将由前格栅52吸入的行驶风使用行驶风通道导向受风板44。或者，若能够将从通用冷却器用吸气通道吸入的行驶风导向受风板44，则也可以将该通用冷却器用吸气通道兼用为行驶风通道。

另外，受风板44如图8中虚线所示，也可以固设在连接于座杆主体42的顶边42a两侧的斜边42b上。例如，在附带增压器的发动机中，在发动机4的上部配设有通用冷却器等增压器辅助部件，所以发动机室2的上部和前罩51之间的空间窄，常常无法将座杆主体42a跨设于发动机4的上部。

该情况下，座杆主体42a需要在通用冷却器的后方和前窗(フロントル一バ)(未图示)之间的间隙以放倒的状态容纳，难以从前方对座杆主体42的顶边42a喷入行驶风，所以受风板44设置在形成于座杆主体42a的两端的斜边42b上。

通过在斜边上42b设置受风板44，可以较容易地将行驶风导到受风板44。该情况下，如图10所示，例如行驶风压F垂直地作用在受风板44时，该行驶风压F分为朝向车宽度方向外侧的向量Fx和朝向车身后方的向量Fy。而且，由于朝向该车宽度方向外侧的向量Fx，在支座杆41的两端产生试图向车宽度方向外侧扩展的负载(按压负荷)。

另外，支柱杆主体42也可以形成向车身前方突出的台状。该情况下，由于受风板44承受的行驶风压，支座杆41在支座6间产生试图将支座6向车宽度方向外侧扩展的负载(按压负荷)，以补强车身刚性。另外，在受风板44的下部也可以形成与上述的第一实施例一样的挡板部(17a)。

各实施方式的补强部件的安装部位不限于示例，对需要补强的部位(例如散热器框板下侧、踏脚横梁)利用CAE分析等，可以进行适当地安装，受风板的形状也不限定。另外，行驶风通道不一定是上述的第四实施方式，通过在第一至第三实施方式中设置行驶风通道，可以将行驶风积极地导向各受风板。

Claims (10)

1.一种车身补强装置，包括：

补强部件，其连接位于车身的间隔的部位；及

受风板，其固设于所述补强部件并承受行驶风压，同时利用该行驶风压，对所述补强部件施力，使所述间隔的部位间产生负载；

在所述受风板的自由端侧形成有向承受行驶风压的方向倾斜的挡板部。

2.如权利要求1所述的车身补强装置，其中，

所述间隔的部位为臂支承部，所述臂支承部设置于悬架横梁的下部沿车宽方向的左右两侧，

所述补强部件为下杆，所述下杆连接左右的所述臂支承部。

3.如权利要求2所述的车身补强装置，其中，

所述臂支承部包括一对托座，所述下杆的两端设有连接部，托座与连接部相连。

4.如权利要求1所述的车身补强装置，其中，

所述间隔的部位为配设于车宽方向的左右的一对侧架，

所述补强部件为覆盖发动机室下面的车身底罩，所述车身底罩固设于所述侧架上，

所述受风板的两端固设于所述车身底罩的底面。

5.如权利要求4所述的车身补强装置，其中，

所述受风板向车身前方凸出形成台状。

6.如权利要求1所述的车身补强装置，其中，

所述间隔的部位为位于车宽方向两侧的、沿底板的车身前后方向形成的底板通道上的两个部位，

所述补强部件为连接所述两个部位的底板通道杆。

7.如权利要求6所述的车身补强装置，其中，

所述底板通道杆具有杆主体和垂设于杆主体的受风板。

8.如权利要求1所述的车身补强装置，其中，

所述间隔的部位为配设于车宽方向左右两侧的支座，

所述补强部件为连接所述支座之间的支座杆。

9.如权利要求1所述的车身补强装置，其中，

在所述车身形成有将行驶风导入到所述受风板的行驶风通道。

10.如权利要求1所述的车身补强装置，其中，

所述间隔的部位位于车身两侧下部。