CN105960365B - 车辆的车身结构 - Google Patents

Abstract

本发明的车辆的车身结构中，在由一个或两个以上的车身结构件(51、52)形成的闭合剖面部(50a)内设置加强体(60)，在加强体(60)上设置与车身结构件(51、52)接合的接合部(62)，接合部(62)包括刚性结合部(62b至62d)和柔性结合部(62)，刚性结合部(62b至62d)以与车身结构件(51、52)抵接的状态结合于该车身结构件(51、52)，柔性结合部(62)经由振动衰减构件(70)而结合于车身结构件(51、52)，振动衰减构件(70)的储能剪切刚度KB′被设定为：800N/mm＜KB′＜57500N/mm。由此，能够提供一种更切实地有效地减低车身的振动的车辆的车身结构。

Description

车辆的车身结构

技术领域

本发明涉及车辆的车身结构，该车辆的车身结构具有形成闭合剖面部的一个或两个以上的车身结构件。

背景技术

汽车等车辆中，为了提高乘坐舒适性及安全性等而要求提高车身的刚度，例如专利文献1进行了如下的研究：在由车身结构件形成的闭合剖面部内设置加强体。然而，在为了提高车身的刚度而单纯地仅追加加强体的情况下，因加强体的设置位置等原因，而存在着不能充分地抑制行驶时在车辆各部产生的振动的向车室内的传递从而不能充分地提高乘坐舒适性的情况。

针对这样的问题，本发明的发明人发明了一种专利文献2那样的结构，该结构中，在由车身结构件形成的闭合剖面部内设置有加强体，并且与车身结构件接合的加强体的接合部由刚性结合部和柔性结合部构成，所述刚性结合部以与车身结构件抵接的状态结合于该车身结构件，所述柔性结合部经由振动衰减构件而结合于车身结构件，根据该结构，能够提高车身的刚度，并且通过振动衰减构件能够吸收车身的振动，抑制振动的向车室内的传递，从而提高乘坐舒适性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2000-085634号

专利文献2：日本专利公开公报特开2013-49376号

本发明的发明人针对专利文献2中所公开的结构亦即所述加强体与车身结构件接合的接合部由以彼此抵接的状态结合的刚性结合部和经由振动衰减构件而结合的柔性结合部构成的结构，进一步进行了反复研究，得到了如下的结果：根据该结构，虽然能够减低车身的振动，但是减低效果会因振动衰减构件的形状等而有种种变化，有时会因该形状等而不能有效地减低振动。

发明内容

本发明鉴于上述情况而作，其目的在于提供一种能够更切实地有效地减低车身的振动的车辆的车身结构。

为了实现上述目的，本发明的车辆的车身结构包括：一个或两个以上的车身结构件，形成闭合剖面部；加强体，设置在所述闭合剖面部内；其中，所述加强体具有与所述车身结构件接合的接合部，所述接合部包括刚性结合部和柔性结合部，所述刚性结合部以与所述车身结构件抵接的状态结合于该车身结构件，所述柔性结合部经由振动衰减构件而结合于所述车身结构件，所述振动衰减构件以其储能剪切刚度KB′满足800N/mm＜KB′＜57500N/mm的方式构成，所述储能剪切刚度KB′基于所述振动衰减构件的物理性质及形状的总的弹性性质而变化，由Ab表示所述振动衰减构件中的与所述车身结构件接触的接触面的面积，由Tb表示与该接触面正交的方向的所述振动衰减构件的厚度，并且由G′表示所述振动衰减构件的储能剪切刚性模量时，所述储能剪切刚度KB′以式KB′＝G′×Ab/Tb定义。

根据本发明，能够更切实地有效地减低车身的振动。

附图说明

图1是表示应用了本发明的车辆的车身结构的车辆的车室前部的车架结构的一个例子的图。

图2是表示内侧设置有隔壁体的下边梁的结构的图。

图3是图2所示的隔壁体的简略图。

图4是表示车梁的模型的图。

图5是振动衰减构件的简略图。

图6是表示振动衰减构件的储能剪切刚度与振动减低效果的关系的图。

图7是表示振动衰减构件的储能剪切刚度与振动减低量的关系的图。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的实施方式。

图1是表示应用了本发明的车辆的车身结构的车辆的车室前部的车架结构的一个例子的图。如图1所示，车辆1中设置有多个车梁，例如下边梁2、第二横梁(横梁)4、底板梁6等。而且，这些车梁的大部分为在内侧具有闭合剖面部的结构，闭合剖面部由一个或两个以上的车身的结构件形成。例如，如图2所示，下边梁2包括构成其车身内侧部分的下边梁内件(车身的结构件)2a、构成其车身外侧部分的下边梁外件2b(车身的结构件)、设置在下边梁内件2a与下边梁外件2b之间的下边梁加强件2c(车身的结构件)，通过这些结构件而在下边梁的内侧形成闭合剖面部2d、2e。

本发明的发明人如日本专利公开公报特开2013-49376号所示般，为了提供一种既能够提高车身的刚度又能够吸收车身的振动从而抑制振动的向车室内的传递的结构，而发明了如下的结构：在由车身结构件形成的闭合剖面部内设置隔壁体(加强体)，并且由以与车身结构件抵接的状态结合的刚性结合部和经由振动衰减构件而与车身结构件结合的柔性结合部来构成隔壁体中的与车身结构件接合的接合部。

例如，在图2的例子中，在由下边梁内件2a和下边梁加强件2c形成的大致四角形的闭合剖面部2d内设置隔壁体(加强体)10，使该隔壁体10中的与下边梁内件2a及下边梁加强件2c的内侧面接合的部分(接合部)的一部分通过焊接而结合于这些内侧面，并且其他部分经由振动衰减构件而结合于这些内侧面。图3表示隔壁体10的简略结构图。如图3及图2所示，隔壁体10由大致五角形的间隔面部11和四个凸缘部12(12a至12d)构成，所述间隔面部11以堵塞闭合剖面部2d的至少一部分的方式沿其剖面方向延伸，所述四个凸缘部12(12a至12d)从所述间隔面部11的四个边分别向与间隔面部11大致正交的方向突出并且分别具有与下边梁内件2a及下边梁加强件2c的内侧面相向的面。而且，使振动衰减构件20位于一个凸缘部12a与所述内侧面(图2的例子中，为下边梁内件2a的内侧面)之间，通过该振动衰减构件20而使该凸缘部12a与所述内侧面结合。另一方面，使其余的凸缘部12b至12d与所述内侧面以彼此抵接的状态通过点焊焊接而结合。在图2中，“×”的记号表示被点焊焊接的情况。

根据该结构，基于刚性结合部(点焊焊接)，隔壁体与车身结构件(下边梁内件、下边梁加强件等)被牢固地接合，从而能够提高车身整体的刚度，并且在柔性结合部处，基于振动衰减构件，车身结构件的振动被衰减，从而能够抑制向车室内的乘员的振动传递。

然而，本发明的发明人针对上述结构进行了进一步的研究，得到了如下的结果：在上述结构中，基于振动衰减构件的形状等，有时不能有效地获得振动减低效果。详细而言，得到了如下的结果：在一定程度上已知道了振动衰减构件的损失系数基于其储能弹性模量而变化从而与该振动衰减构件的储能弹性模量相应地获得的振动减低效果也会发生变化，不过，即使该振动衰减构件的物理性质相同也会因振动衰减构件的形状不同而导致振动减低效果发生变化。

此外，损失系数是表示粘弹性体(兼备粘性和弹性的材料，该粘性为对变形速度产生力的性质，该弹性为对变形的大小产生力的性质)的动态特性的指标，是以(损失弹性模量)/(储能弹性模量)定义的值。此外，储能弹性模量是来自粘弹性体中的弹性性质的模量，在对粘弹性体赋予正弦波变形时的应力应变曲线图中，是以(最大应变时的应力)/(最大应变)定义的值。另一方面，损失弹性模量是来自粘弹性体中的粘性性质的模量，在对粘弹性体赋予正弦波变形时的应力应变曲线图中，是以(零应变时的应力)/(最大应变)定义的值。

关于这一点，本发明的发明人，除了振动衰减构件的物理性质亦即储能弹性模量之外，还使振动衰减构件的形状作种种变化来调查它们与振动减低效果之间的关系。

具体而言，将上述结构模型化，针对多个车梁形状通过模拟而调查了使振动衰减构件的物理性质和形状作种种变化时的振动减低量。

此处，构建了图4般的模型。具体而言，车梁50由向指定的方向分别延伸的第一车身结构件51和第二车身结构件52构成。第一车身结构件51为平板状，第二车身结构件52为朝着第一车身结构件51开口的剖面帽状。基于这些车身结构件51、52而在车梁50的内侧形成大致四角形形状的闭合剖面部50a。此外，该例子中，在车梁50内，两个隔壁体60、60以在车身结构件51、52的长边方向上彼此离开间距的状态设置。各隔壁体60由大致四角形形状的间隔部61和从该间隔部的各边垂直地突出且沿车梁50的内侧面延伸的四个凸缘部62(62a至62d)所构成。而且，在一个凸缘部(第一凸缘部)62a的与第一车身结构件51的内侧面相向的面上涂敷有振动衰减构件70，从而第一凸缘部62a与第一车身结构件51被柔性接合，其余的凸缘部62b至62d与第二车身结构件52的内侧面在各凸缘部62b至62d的中央部分SW处被点焊焊接。

而且，在如此构建的模型中，以车梁50中的闭合剖面部的指定的角部作为激振点P1，以车梁50中其长边方向上隔着隔壁体60而与激振点P1相反侧的部分的闭合剖面部的指定的角部作为响应点P2，对在对激振点P1施加指定的频率的振动时的响应点P2中的惰性(每一单位激振力的加速度振幅的大小)在使振动衰减构件的物理性质、振动衰减构件的形状及车梁形状作种种变化的情况下进行模拟。此处，对施加接近于主要车身骨架振动的频率为30Hz的振动的情形进行了模拟。此外，以20度作为温度条件。此外，有关所述振动衰减构件70的形状，使振动衰减构件70的厚度Tb(第一凸缘部62a与第一车身结构件51之间的距离，参照图5)和振动衰减构件70的涂敷面71(与第一车身结构件51接触的接触面)的纵向的长度L1和横向的长度L2(参照图5)分别作变化。

针对所述模拟的结果，进行了详细的分析，结果，本发明的发明人发现了如下的情况：若将振动衰减构件的物理性质和振动衰减构件的形状归结为振动衰减构件的储能剪切刚度(storage shear rigidity)这样的参数，则能够以该储能剪切刚度来表示振动减低效果的变化，亦即，振动衰减构件的储能剪切刚度与振动减低效果之间具有高的相关关系。而且，还发现到该关系不依车梁的形状如何而大致相同。

图6是将横轴设为振动衰减构件的储能剪切刚度KB′且将纵轴设为振动减低效果的图形。此处，储能剪切刚度KB′是来自粘弹性体中的弹性性质的刚度，表示包含了粘弹性体的物理性质及形状的总的弹性性质，在对粘弹性体赋予正弦波变形时的负荷位移曲线图中，是以(最大位移时的负荷)/(最大位移)定义的值。该储能剪切刚度KB′基于振动衰减构件的储能剪切刚性模量(storage shear modulus of rigidity)G′、厚度Tb、振动衰减构件的涂敷面的纵向的长度L1、横向的长度L2等多个参数而变化，不过，本发明的发明人得到了如下的结果：储能剪切刚度KB′(N/mm)主要基于储能剪切刚性模量G′(MPa)、涂敷面的面积Ab(mm²，Ab＝L1×L2)、振动衰减构件的厚度Tb(mm)而变化，储能剪切刚度KB′可以用KB′＝G′×Ab/Tb简便地表示。因此，图6的横轴是与以KB′＝G′×Ab/Tb所定义的值几乎相同的值。

图6的纵轴的振动减低效果表示以设置振动衰减构件而获得的振动减低量的最大值为100％时相对于该最大值的各振动减低量的比例。振动减低量为没有振动衰减构件时的车梁的惰性与有振动衰减构件时的车梁的惰性之差。此外，图6中，各条线是关于不同的车梁的值。具体而言，线F1是车梁形状相当于下边梁的形状时的值，线F2是相当于第二横梁的值，线F3是相当于底板梁的值，线F4是相当于隧道纵梁的值。

如图6所示，振动减低效果与振动衰减构件的储能剪切刚度有高的相关关系，而且，这些关系不依车梁形状而大致相同。具体而言，振动衰减构件的储能剪切刚度KB′在8000N/mm附近，振动减低效果为最大，储能剪切刚度KB′比该值越小或者比该值越大，振动减低效果均变得越小。这被认为是因为：若储能剪切刚度KB′变小，则随着振动，振动衰减构件容易变形，从而基于振动衰减构件的振动能的吸收量下降，并且若储能剪切刚度KB′变大，则伴随振动的振动衰减构件的变形变得困难，从而基于该变形的振动能的吸收下降。

图7是调查了将振动衰减构件的储能剪切刚度KB′设为70857N/mm时和设为10857N/mm时的振动减低量的实验结果。如图7所示，通过实验，明示了若储能剪切刚度KB′超过指定值则振动减低量变小的情况。

根据上述的见解及认识，在本发明的实施方式所涉及的车辆的车身结构中，如前所述，使设置在车梁构件的内侧形成的闭合剖面部亦即由一个或两个以上的车身结构件形成的闭合剖面部内的隔壁体的一凸缘部经由振动衰减构件而与车身结构件的内侧面柔性结合，并且使该隔壁体的其他凸缘部点焊焊接于所述内侧面，并且以振动衰减构件的储能剪切刚度KB′满足800N/mm＜KB′＜57500N/mm的方式构成该振动衰减构件。

该800N/mm至57500N/mm的范围如图6所示是能够使振动减低效果确保在至少最大效果的一半(50％)以上的范围。因此，这样便能够切实地获得振动减低效果。当然，若将振动衰减构件的储能剪切刚度KB′设定在8000N/mm附近，则能够最大限度地获得振动减低效果。因此，若能够将该储能剪切刚度KB′设为8000N/mm，则更为理想。然而，实际上，在将振动衰减构件涂敷于凸缘部时，因涂敷的不均匀而会使振动衰减构件的厚度Tb产生不均匀，导致储能剪切刚度不均匀。例如，作为涂敷不均匀，有可能在厚度Tb上发生±1.5mm左右的偏差，不过，若将振动衰减构件的储能剪切刚性模量和涂敷面的面积设定为指定的值，则即使厚度Tb如前述那样发生偏差也能够在800N/mm＜KB′＜57500N/mm的范围确保储能剪切刚度。这样，即使在有涂敷不均匀的情况下，也能够在不同的车梁不同的车辆中同样地确保最大效果的一半以上的效果。

此外，本发明的发明人得到了如下结果：在具有所述结构的车辆中，在使多个乘员感受到振动减低的效果时，只要振动减低效果为最大效果的75％以上，则几乎所有的乘员都能够感受到振动减低的效果。因此，将振动衰减构件的储能剪切刚度KB′设定为振动减低效果为最大效果的75％以上的值亦即设定为2200N/mm＜KB′＜20000N/mm较为理想。

此处，如前所述，储能剪切刚度KB′可以用KB′＝G′×Ab/Tb简便地表示。因此，作为振动衰减构件，若其厚度Tb亦即从凸缘部(隔壁体)向车身结构件的方向的厚度Tb和其涂敷面的面积Ab亦即与车身结构件的内侧面接触的接触面的面积Ab以相对于被设定在所述范围的储能剪切刚度KB′满足KB′＝G′×Ab/Tb的方式设定，便能够确保高的振动减低效果。

如上所述，本发明的发明人发现了如下的情况：在加强体与车身结构件接合的接合部由以与车身结构件抵接的状态结合的刚性结合部和经由振动衰减构件而结合的柔性结合部构成的结构中，不依车身结构件的种类或形状而在振动减低效果与振动衰减构件的储能剪切刚度之间均存在着同样的关系、以及在衰减构件的储能剪切刚度为指定值(具体而言为8000N/mm左右)的情况下振动减低效果为最大，储能剪切刚度比该指定值越小以及比该指定值越大，则振动减低效果变小。而且得到了如下的结果：为了使振动减低效果确保在至少最大效果量的一半以上，有必要使储能剪切刚度处于800N/mm至57500N/mm的范围内。

本发明的车辆的车身结构包括：一个或两个以上的车身结构件，形成闭合剖面部；加强体，设置在所述闭合剖面部内；其中，所述加强体具有与所述车身结构件接合的接合部，所述接合部包括刚性结合部和柔性结合部，所述刚性结合部以与所述车身结构件抵接的状态结合于该车身结构件，所述柔性结合部经由振动衰减构件而结合于所述车身结构件，所述振动衰减构件以其储能剪切刚度KB′满足800N/mm＜KB′＜57500N/mm的方式构成。

因此，根据本发明，由于衰减构件的储能剪切刚度KB′被设为800N/mm＜KB′＜57500N/mm，因此，不依车身结构件的种类或形状而均能够使振动减低效果确保在基于设置该衰减构件而获得的最大振动减低量的至少一半以上，能够更切实地减低车身的振动从而提高乘坐舒适性。

本发明中较为理想的是，所述振动衰减构件以其储能剪切刚度KB′满足2200N/mm＜KB′＜20000N/mm的方式构成。

这样，能够使振动减低至让多个乘员中的几乎全部人员都能够感受到基于设置了振动衰减构件而减低了振动这样的水准，能够切实地提高乘员所感受到的乘坐舒适性。

此外，本发明的发明人还得到了如下的结果：由Ab表示所述振动衰减构件中的与所述车身结构件接触的接触面的面积，由Tb表示与该接触面正交的方向的所述振动衰减构件的厚度，并且由G′表示所述振动衰减构件的储能剪切刚性模量时，所述储能剪切刚度KB′可以简易地用式KB′＝G′×Ab/Tb表示。

因此，对于振动衰减构件的储能剪切刚性模量G′，只要以满足上述式的方式来设定振动衰减构件的厚度Tb及振动衰减构件与车身结构件接触的接触面的面积Ab，便能够将储能剪切刚度设为如所述那样能够有效地减低振动的值，能够确保较高的乘坐舒适性。

此处，作为加强体的具体结构，可举如下的结构：所述接合部包括多个凸缘部，所述多个凸缘部分别具有与所述车身结构件的内侧面相向的面，所述多个凸缘部之一被设定为所述柔性结合部，其余的凸缘部被设定为所述刚性结合部。

根据该结构，既能够在刚性结合部确保车身的刚度，又能够在柔性结合部减低振动。

Claims (3)

1.一种车辆的车身结构，其特征在于包括：

一个或两个以上的车身结构件，形成闭合剖面部；

加强体，设置在所述闭合剖面部内；其中，

所述加强体具有与所述车身结构件接合的接合部，

所述接合部包括刚性结合部和柔性结合部，所述刚性结合部以与所述车身结构件抵接的状态结合于该车身结构件，所述柔性结合部经由振动衰减构件而结合于所述车身结构件，

所述振动衰减构件以其储能剪切刚度KB′满足800N/mm＜KB′＜57500N/mm的方式构成，

所述储能剪切刚度KB′基于所述振动衰减构件的物理性质及形状的总的弹性性质而变化，

由Ab表示所述振动衰减构件中的与所述车身结构件接触的接触面的面积，由Tb表示与该接触面正交的方向的所述振动衰减构件的厚度，并且由G′表示所述振动衰减构件的储能剪切刚性模量时，所述储能剪切刚度KB′以式KB′＝G′×Ab/Tb定义。

2.根据权利要求1所述的车辆的车身结构，其特征在于：

所述振动衰减构件以其储能剪切刚度KB′满足2200N/mm＜KB′＜20000N/mm的方式构成。

3.根据权利要求1或2所述的车辆的车身结构，其特征在于：

所述接合部包括多个凸缘部，所述多个凸缘部分别具有与所述车身结构件的内侧面相向的面，

所述多个凸缘部之一被设定为所述柔性结合部，其余的凸缘部被设定为所述刚性结合部。