CN103415436A

CN103415436A - 前部车体构造

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Publication number: CN103415436A
Application number: CN2012800123636A
Authority: CN
Inventors: 河内毅; 丹羽俊之; 大丸成一
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: JPWO2012121347A1; RU2551413C2; KR101493923B1; MY154118A; CN103415436B; JP5598595B2; RU2013145084A; EP2684779A4; ES2627333T3; US20140049073A1; TW201242824A; EP2684779A1; TWI464086B; KR20130129435A; EP2684779B1; WO2012121347A1; US9321488B2

Abstract

一种具有车室（2）与配设于该车室的前方侧的前室（3）的车体（1）上的前部车体构造，其中，具备：滑柱台（16），其安装有前轮用滑柱的上边缘部；前柱（20），其在车室的前方在宽度方向两侧从车室的车顶朝向前室的后方上边缘部延伸；和加强构件（25、70），其一方的端部结合于滑柱台并且另一方的端部结合于前柱。加强构件，在比通过滑柱的轴线而在车体前后方向上延伸的平面（S）靠车体内侧以及车体外侧的双方结合于滑柱台。由此，可提供能够高效地提高汽车的车体的扭转刚性的前部车体构造、进而通过使用了高强度钢板的薄壁化，能够高效地谋求车体的轻量化的前部车体构造。

Description

前部车体构造

技术领域

本发明涉及用于提高汽车用车体的刚性的前部车体构造。

背景技术

众所周知，为了提高汽车的燃油效率、运动性能，或者为了吸收伴随着安全对策、装备充实的重量增加，要求汽车的轻量化。因此，例如，由使用了高强度钢板的车体构造的薄壁化进行的车体的轻量化不断进展。

例如，在使用590MPa级高强度钢板而使车体轻量化的情况下，能够确保车体强度并且与以往钢板相比实现约40%左右的轻量化，可期待非常大的成果。

另一方面，汽车在行驶中受到从路面的凹凸受到的力、开到路肩等上的情况下的冲击等各种力，所以除了车体强度还需要扭转刚性。然而，如果使用高强度钢板使车体构造薄壁化，则虽然可确保车体强度，但扭转刚性一般下降。

即，在高强度钢板中，通过温度经过、成分等，钢板的抗拉强度提高，但铁的杨氏模量是一定的，没有变化。因此，如果使车体构造薄壁化，则截面二次极距变小，其结果，扭转刚性下降。因此，在使用高强度钢板等维持车体强度并且使车体薄壁化而轻量化的情况下，需要同时使扭转刚性提高。

关于上述车体的扭转刚性的提高，作为着眼于前部车体构造的技术，例如，公开了如专利文献1、2所示的技术。

具体地说，在专利文献1中，公开了：设置从前柱（front pillar）向前方延伸到滑柱台（滑柱塔形支撑：strut tower）的载荷输入面的发动机罩侧板加强构件，并且使比发动机罩侧板加强构件的前端部向前方延伸的假想延伸设置部通过载荷输入面的输入中心。

在专利文献2中，公开了：将滑柱壳设为单一部件而形成，并且将侧部件、发动机罩侧板、前围板（dash panel）以及前围上盖板结合于滑柱壳而一体化。

另外，虽然不是以扭转刚性的提高为目的的，但在文献3中公开了与专利文献1所记载的技术同样的技术。在专利文献3中，将前柱的下端部在滑柱台的上方接合于上部件，通过前柱与位于其后方的铰链柱和上部件形成中央部开口的环状体。由此，能够有效地支撑作用于前柱的下端部的力矩载荷。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010－155559号公报

专利文献2:日本特开2009－078575号公报

专利文献3:日本特开平09－071267号公报

发明内容

但是，在上述专利文献1所记载的发明中，接合于前柱的发动机罩侧板加强构件接合于滑柱台的载荷输入面的车辆外侧边缘部。另外，在上述专利文献3所记载的发明中，前柱的下端部在滑柱台的车辆外侧接合于上部件。因此，发动机罩侧板加强构件或者前柱的接合部，从滑柱（由缓冲件以及弹簧形成的构件）向滑柱台的载荷从输入方向（即，滑柱的轴线方向）在车体的宽度方向上错位。

如果这样接合部向滑柱台的载荷从输入方向错位，则在从滑柱向滑柱台负荷载荷时，对接合部产生较大的力矩。如果该力矩变大则接合部变形，其结果，导致车辆的变形。因此，在上述专利文献1、3所记载的发明中，不能得到充分的扭转刚性。

本发明是考虑这样的状况而完成的，其目的在于提供能够高效地提高汽车的车体的扭转刚性的前部车体构造，进而通过使用了高强度钢板的薄壁化，能够高效地谋求车体的轻量化的前部车体构造。

为了解决上述课题，本发明人锐意研究，结果得到以下的见解。

通过设置结合于前柱与滑柱台的加强构件并且将该加强构件在比通过滑柱的轴线而在车体前后方向上延伸的平面靠车体内侧以及车体外侧的双方结合于滑柱台，能够抑制在加强构件的向滑柱台的结合部产生较大的力矩。

本发明基于上述见解而完成，其要旨如下所述。

（1）一种前部车体构造，是具有车室与配设于该车室的前方侧的前室的车体上的前部车体构造，其中，具备：滑柱台，其在所述前室内配置于该前室的宽度方向两侧，并且安装有前轮用滑柱的上边缘部；前柱，其在所述车室的前方在宽度方向两侧从所述车室的车顶朝向所述前室的后方上边缘部延伸；和加强构件，其一方的端部结合于滑柱台并且另一方的端部结合于前柱，所述加强构件，在比通过固定于所述滑柱台的滑柱的轴线而在车体前后方向上延伸的平面靠车体内侧以及车体外侧的双方结合于滑柱台。

（2）根据上述（1）所记载的前部车体构造，其中：所述加强构件为由与构成前柱的至少一部分的构成构件同一坯料形成的一体成形品。

（3）根据上述（2）所记载的前部车体构造，其中：所述前柱具备配置于车体外侧的外构件与配置于车体内侧的内构件，所述加强构件为由与内构件同一坯料形成的一体成形品。

（4）根据上述（1）～（3）的任一项所记载的前部车体构造，其中：进一步具备划分所述车室与所述前室的前围板和在该前围板的上方在所述车体的宽度方向上延伸的前围上盖板，所述加强构件也结合于所述前围上盖板。

（5）根据上述（4）所记载的前部车体构造，其中：所述加强构件为由与构成所述前围上盖板的至少一部分的构成构件同一坯料形成的一体成形品。

（6）根据上述（1）～（5）的任一项所记载的前部车体构造，其中：进一步具备配设于所述车室的宽度端部而在所述车体的前后方向上延伸的上部件，所述加强构件也结合于所述上部件。

（7）根据上述（6）所记载的前部车体构造，其中：所述加强构件为由与构成所述上部件的至少一部分的构成构件同一坯料形成的一体成形品。

根据本发明所涉及的所有的前部车体构造，加强构件在比通过固定于滑柱台的滑柱的轴线而在车体前后方向上延伸的平面靠车体内侧以及车体外侧的双方结合于滑柱台。由此，从滑柱向滑柱台传递的载荷经由与位于比该滑柱靠车辆内侧的位置的加强构件的结合部以及位于比其靠车辆外侧的位置的加强构件的结合部向加强构件传递。因此，在滑柱台与加强构件之间不会产生较大的力矩，其结果，能够提高车体的扭转刚性。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的车体的整体构造的概略的图。

图2是沿着图1的箭头ＩＩ－ＩＩ观察的前柱20的截面图。

图3是一方的前柱的下端部附近的第1实施方式的前部车体构造的放大立体图。

图4是从车体内侧观察第1实施方式所涉及的前部车体构造的一部分的侧视图。

图5是第1实施方式所涉及的前部车体构造的一部分的截面主视图。

图6是第1实施方式所涉及的前部车体构造的一部分的俯视图。

图7是表示本发明的第2实施方式所涉及的车体的整体构造的概略的图。

图8是一方的前柱的下端部附近的第2实施方式的前部车体构造的放大立体图。

图9是从车体内侧观察第2实施方式所涉及的前部车体构造的一部分的侧视图。

图10是第2实施方式所涉及的前部车体构造的一部分的截面主视图。

图11是第2实施方式所涉及的前部车体构造的一部分的俯视图。

图12是表示车体的扭转刚性的测定方法的一例的概略图，（A）是表示车体构造的长度方向上的负荷载荷的位置的图，（B）是从（A）的线ＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ观察的图，是表示车体的宽度方向上的转矩产生的概略的图。

图13是表示从图12（A）的线ＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ观察的、负荷扭转转矩的前后的车体的位移以及扭转角的图。

具体实施方式

以下，参照图1至图5，对本发明的第1实施方式进行说明。

图1是表示具有本发明的第1实施方式所涉及的前部车体构造10的车体1的图。车体1具备：形成乘客搭乘的空间的车室2；和配设于车室2的前侧（在图1中为左侧）的前室3。在本实施方式中，在前室3内，搭载有用于驱动车轮的发动机、马达等功率单元。另外，在本实施方式中，车体1的主要材料设为高强度钢。

本实施方式所涉及的前部车体构造10具备：位于前室3的下方而在车体1的前后方向上延伸的一对前侧部件11；和在前室3的宽度方向两端部的上方在车体1的前后方向上延伸的一对上部件12。前部车体构造10进一步具备：在车体1的宽度方向上延伸而对车室2与前室3进行划分的前围板13；在该前围板13的上方在宽度方向上延伸，形成闭合截面形状的前围上盖板14；和从上部件12向下方延伸的一对侧板17。此外，前部车体构造10具备：配置于车室2的上部的车顶19；和在车室2的前方在宽度方向两侧从车顶19向前室3的后方上边缘部延伸的一对前柱20。

各侧板17具备前轮罩15和滑柱台16。各前轮罩15形成为向车体1的宽度方向内方鼓出，并且在其下方结合于前侧部件11。各前轮罩15设为向外方开口的构造，在其内部配置有前轮（未图示）。

另外，各滑柱台16是前轮罩15以及其上方的侧板17向车体1的宽度方向内方鼓出而形成的。如果改变观察方向，则能够说各滑柱台16设置成从前轮罩15的天井部向上方突出。无论如何一对滑柱台16在前室3内配置于前室3的宽度方向两侧。另外，在各滑柱台16的内部配置有前轮用滑柱（未图示），在各滑柱台16的滑柱设置部18（滑柱台的上表面）上固定有前轮用滑柱的上端部。

前柱20，如图1所示，设为以随着从车室2的车顶19朝向车体1的前方（前室3侧）而逐渐朝向下方的方式倾斜的构造。前柱20的下端部结合于上部件12的后部以及前围上盖板14的侧端部。

图2是沿着图1的箭头ＩＩ－ＩＩ观察的前柱20的截面图。如从图2可知，前柱20具备配置于车体内侧的内构件21和配置于车体外侧的外构件22。这些内构件21和外构件22互相通过焊接等结合，形成封闭的截面形状。另外，在图2所示的例子中，在外构件22的车体外侧配设有外装件23。

此外，在本实施方式中，设有一方的端部结合于滑柱台16的滑柱设置部18并且另一方的端部结合于前柱20的加强构件25。

图3是一方的前柱20的下端部附近的前部车体构造10的放大立体图。其中，图3（A）表示没有设置加强构件25的情况，图3（B）表示设有加强构件25的情况。加强构件25在其一方的端部结合于构成前柱20的外构件22的下端部。特别地，在本实施方式中，加强构件25与内构件21为由同一坯料形成的一体成形品。

另一方面，如从图3（B）可知，加强构件25将其另一方的端部结合于滑柱台16。在本实施方式中，加强构件25在比通过固定于滑柱台16的滑柱（未图示）的轴线而在车体1的前后方向上延伸的平面S（参照图5的截面主视图以及图6的俯视图）靠车体外侧以及车体内侧的双方结合于滑柱台16。即，加强构件25具备：在比平面S靠车体外侧结合于滑柱台16的外侧部分25a；和在比平面S靠车体内侧结合于滑柱台16的内侧部分25b。特别地，在本实施方式中，加强构件25的下端部结合于滑柱台16的滑柱设置部18。

其结果，加强构件25，如从图3～6可知，在滑柱设置部18的载荷点（即，滑柱的轴线与滑柱设置部18的平面相交的点）的周围结合于滑柱设置部18。特别地，在本实施方式中，加强构件25的下方端部，以完全包围滑柱设置部18的载荷点的周围的方式配置于滑柱设置部18上，点焊于滑柱设置部18。

根据设为这样的构成的本实施方式的前部车体构造10，在前柱20与滑柱台16的滑柱设置部18之间设置有加强构件25，所以能够将向滑柱台16输入的载荷高效地向前柱20传递。

此外，加强构件25在比平面S靠车体内侧以及车体外侧的双方结合于滑柱台16的滑柱设置部18。但是，如果仅在比平面S靠车体一方侧加强构件25结合于滑柱台16的滑柱设置部18，则在从滑柱向滑柱设置部18负荷载荷时，在加强构件25与滑柱设置部18的结合部产生较大的力矩。在这样产生较大的力矩时，结合部变形，导致车辆的变形。

与此相对，在本实施方式中，如上所述在比平面S靠车体内侧以及车体外侧的双方加强构件25结合于滑柱设置部18。因此，即使从滑柱向滑柱设置部18负荷载荷，在加强构件25与滑柱设置部18的结合部也不会产生较大的力矩。因此，可抑制滑柱设置部18的周边部局部变形，其结果，能够使车体1整体的扭转刚性提高。

另外，在本实施方式中，加强构件25设为由与前柱20同一坯料形成的一体成形品。在这里，如果通过分别（不同）的构件形成加强构件与前柱，则这些加强构件与前柱以在与施加于这些构件上的载荷垂直的方向上重合的状态结合。因此，在从加强构件向前柱传递载荷时，在相对于施加于这些构件的载荷的方向垂直的方向上传递载荷。因此，在这些构件间产生力矩，并且在这些构件间的结合部分施加剪切力。因此，如果通过分别的构件形成加强构件与前柱，则通过这些力矩、剪切力，容易在这些构件间的结合部分附近产生变形，其结果，导致扭转刚性的下降。

与此相对，如上所述，在本实施方式中，加强构件25设为由与前柱20同一坯料形成的一体成形品。因此，可抑制在加强构件25与前柱20之间产生力矩、剪切力，其结果，能够提高车体1整体的扭转刚性。

此外，在加强构件25设为由与前柱20同一坯料形成的一体成形品的情况下，与如上所述那样将加强构件与前柱设为分别的构件而形成而部分地重合的情况相比，能够谋求车体1的轻量化、构造的简单化。

另外，在上述实施方式中，加强构件25结合于内构件21的下端部，但只要其一方的端部结合于前柱20，也可以不一定结合于内构件21的下端部。因此，加强构件25可以结合于内构件21的中央部，也可以结合于外构件22的下端部、中央部。

另外，在上述实施方式中，加强构件25由与前柱20的内构件21同一坯料形成，但不必一定由同一坯料形成，也可以设为分别的构件而形成。另外，如上所述，如果考虑加强构件25也可以结合于外构件22，则可以说加强构件21设为由与构成前柱20的至少一部分的构成构件（例如，外构件22、内构件21）同一坯料形成的一体成形品。

进而，在上述实施方式中，加强构件25以其下方端部完全包围滑柱设置部18的载荷点的周围的方式结合于滑柱设置部18。然而，加强构件25，如果在平面S的车体外侧以及车体内侧的双方部分地结合于滑柱设置部18，不必一定以完全包围载荷点周围的方式结合。因此，加强构件25也不需要为图3～6所示的闭合的筒状的形状，也可以是由多个平板构成的形状。

接下来，参照图7至图11，对本发明的第2实施方式进行说明。图7是表示具有本发明的第2实施方式所涉及的前部车体构造60的车体51的图。另外，对于与第1实施方式同一构件，附带同一标记而将详细的说明省略。车体51具备车室52和配设于车室52的前侧（在图6中为左侧）的前室53。

图8是一方的前柱20的下端部附近的第二实施方式的前部车体构造60的放大立体图。如从图8可知，在第2实施方式所涉及的前部车体构造60中，加强构件70与上部件12以及前围上盖板14结合。特别在本实施方式中，加强构件70的车体外侧部分通过点焊结合于上部件12，加强构件70的车体内侧后方部分通过点焊与前围上盖板14结合。

另外，加强构件70，与第1实施方式的加强构件25同样，与滑柱台16的滑柱设置部18结合。加强构件70，如图10以及图11所示，在比平面S靠车体外侧以及车体内侧的双方结合于滑柱台16的滑柱设置部18。因此，加强构件70，如从图8～11可知，在滑柱设置部18的载荷点周围结合于滑柱设置部18。

根据设为这样的构成的本实施方式的前部车体构造60，能够通过加强构件70，将向滑柱台16的滑柱设置部18输入的载荷不仅向前柱20，而且向上部件12以及前围上盖板14传递。因此，能够减小向前柱20、上部件12以及前围上盖板14的各构件各自传递的载荷，由此能够以更高程度抑制滑柱台16周边的局部变形的产生。由此，能够提高车体51整体的扭转刚性。

另外，在上述实施方式中，加强构件70结合于上部件12以及前围上盖板14的双方，但不必一定结合于双方，也可以仅结合于一方。

另外，加强构件70通过点焊结合于上部件12以及前围上盖板14。然而，加强构件70也可以通过其他的结合方法结合于这些上部件12以及前围上盖板14。此外，加强构件70可以是由与构成上部件12的至少一部分的构成构件同一坯料形成的一体成形品，另外，也可以是由与构成前围上盖板14的至少一部分的构成构件同一坯料形成的一体成形品。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，对于车体的主要材料由高强度钢形成的情况进行了说明，但车体的一部分或者全部也可以由铝、FRP等一般能够使用于车体的其他的材料形成。另外，对于加强构件使用了高强度钢，但也可以使用铝、FRP等其他的材料。

另外，在本实施方式中，设为在前室内搭载有马达、发动机等功率单元的构造而进行了说明，但并不限定于此，也可以是作为行李厢等而使用的构造。

进而，不用说，本发明所涉及的前部车体构造，除了搭载了内燃机的汽车以外，也能够适用于混合动力车、在各车轮上设有马达（电动机）的电动汽车等。

另外，对于车体整体的形状，也并不限定于图1以及图7所公开的形状，也可以设为轿车类型、旅行车类型、单厢类型、SUV类型等其他的形状车体。

实施例

在这里，为了确认本实施方式的效果，例如，使用图12、图13所示的手法计算扭转刚性。

以下，首先，参照图12以及图13对扭转刚性的测定和算出方法进行说明。图12是表示白车身（车体）100的扭转刚性的测定和算出方法的概念图，图13是用于说明基于以后桥位置100R（配置有后面的车轴的车体前后方向上的位置）为基准的前桥位置100F（配置有前面的车轴的车体前后方向上的位置）的扭转的扭转刚性的图。

扭转刚性的测定，例如，如图12（A）所示，通过将白车身100固定于后桥位置100R、在前桥位置100F上负荷扭转转矩而得到的平均的扭转刚性值GJ而评价。（G：横弹性系数、J：断面二次极距）

具体地说，在后桥位置100R固定上白车身100（例如，固定后滑柱台的滑柱设置部R_L、R_R），并且在前滑柱台的滑柱设置部F_L、F_R上分别安装引锭杆（dummy bar）101的上端。在该状态下，使安装了引锭杆101的下端的跷跷板（seesaw stand）台102围绕轴线O转动，由此向前滑柱台的滑柱设置部F_L、F_R负荷扭转转矩T（参照图12（B））。

图13是表示从图12（A）的线ＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ观察的、前桥位置100F上的车体截面的图。扭转刚性值GJ基于在负荷上述扭转转矩T时在前桥位置100F产生的车体的左右的位移δ_L、δ_R而计算。另外，在图9中，用双点划线表示的100C以及用实线表示的100D分别表示负荷扭转转矩T之前以及之后的车体（外形）。

在这里，由扭转转矩T产生的扭转角θ（rad）较小，所以能够与

θ≈tanθ＝（（δ_L＋δ_R）／B）；（B是与前桥位置100F的扭转转矩T负荷有关的车体宽度尺寸）近似，所以

扭转刚性值GJ＝（T／（θ／轴距长度L））

＝（T·B·轴距长度L）／（δ_L＋δ_R）

（例如，参照“汽车的强度”（株式会社山海堂1990年10月30日第2次印刷发行））

作为以往例，使用了前柱的下端部从滑柱设置部向宽度方向外方错位300mm、向后方侧错位150mm的模型。作为本发明例，如第1实施方式所示，使用了将一体地形成于前柱的下端的加强构件结合于滑柱台的滑柱设置部的周围的模型。

通过上述测定和计算方法计算出扭转刚性的结果，确认了在本发明例中，与以往例相比，扭转刚性提高5.5%。

产业上的可利用性

通过提高汽车的车体构造的扭转刚性，能够提高汽车的行驶的安定性，所以能够在产业上利用。

附图标记说明

1、51 车体

2、52 车室

3、53 前室

10、60 前部车体构造

12 上部件

14 前围上盖板

16 滑柱台

20 前柱

25、70 加强构件

Claims

1.一种前部车体构造，是具有车室与配设于该车室的前方侧的前室的车体上的前部车体构造，其中，

具备：滑柱台，其在所述前室内配置于该前室的宽度方向两侧，并且安装有前轮用滑柱的上边缘部；前柱，其在所述车室的前方在宽度方向两侧从所述车室的车顶朝向所述前室的后方上边缘部延伸；和加强构件，其一方的端部结合于滑柱台并且另一方的端部结合于前柱，

所述加强构件，在比通过固定于所述滑柱台的滑柱的轴线而在车体前后方向上延伸的平面靠车体内侧以及车体外侧的双方结合于滑柱台。

2.根据权利要求1所记载的前部车体构造，其中：所述加强构件为由与构成前柱的至少一部分的构成构件同一坯料形成的一体成形品。

3.根据权利要求2所记载的前部车体构造，其中：所述前柱具备配置于车体外侧的外构件与配置于车体内侧的内构件，所述加强构件为由与内构件同一坯料形成的一体成形品。

4.根据权利要求1～3的任一项所记载的前部车体构造，其中：进而具备划分所述车室与所述前室的前围板和在该前围板的上方在所述车体的宽度方向上延伸的前围上盖板，所述加强构件也结合于所述前围上盖板。

5.根据权利要求4所记载的前部车体构造，其中：所述加强构件为由与构成所述前围上盖板的至少一部分的构成构件同一坯料形成的一体成形品。

6.根据权利要求1～5的任一项所记载的前部车体构造，其中：进一步具备配设于所述车室的宽度端部而在所述车体的前后方向上延伸的上部件，所述加强构件也结合于所述上部件。

7.根据权利要求6所记载的前部车体构造，其中：所述加强构件为由与构成所述上部件的至少一部分的构成构件同一坯料形成的一体成形品。