CN106515629B

CN106515629B - 车体框架结构

Info

Publication number: CN106515629B
Application number: CN201610686154.XA
Authority: CN
Inventors: 桥田树德; 北方慎太郎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2019-04-12
Anticipated expiration: 2036-08-18
Also published as: US9908492B2; US20170072885A1; CN106515629A; EP3141435B1; JP2017056760A; JP6308190B2; EP3141435A1

Abstract

一种车体框架结构，包括形成为细长形状的中空的框架部件以及加强部件，该加强部件包括：第一接触部，其与框架部件的对置的一对内面的一个内面进行接触；第二接触部，其与另一个内面进行接触；以及连结部，其将第一接触部与第二接触部连结在一起。狭缝形成在加强部件的至少第二接触部和连结部中，狭缝从所述另一个内面侧的端部朝着所述一个内面侧延伸，并且具有大于或者等于所述一对内面互相对置的间隔的四分之一的深度。

Description

车体框架结构

技术领域

本发明讨论的实施例涉及一种车体框架结构。

背景技术

日本专利申请公开(JP-A)No.2008-24019描述了这样的结构：其中，加强部件内置于中空状的细长保险杠部件(中空框架部件)。

然而，在以上已知的结构应用于由碳纤维加强塑料(CFRP)制成的保险杠部件或由铝合金制成的保险杠部件的情况下，保险杠部件在位于内置加强部件的端部处的部分处有可能断裂或者屈服。

鉴于以上情况，在加强部件内置于中空框架部件中的车体框架结构中，本发明的目的是提供一种车体框架结构，其中，抑制了框架部件的断裂或者屈服。

发明内容

根据本发明的第一方面的车体框架结构包括形成为细长形状的中空框架部件以及加强部件，加强部件包括：第一接触部，其与所述框架部件的对置的一对内面的一个内面进行接触；第二接触部，其与对置的所述一对内面的另一个内面进行接触；以及连结部，其将所述第一接触部与所述第二接触部连结在一起。狭缝形成在加强部件的至少第二接触部和连结部中，狭缝从另一个内面侧的端部朝着一个内面侧延伸，并且具有大于或者等于一对内面互相对置的间隔的四分之一的深度。

根据本发明的第一方面的车体框架结构包括加强部件，该加强部件被构造为包括第一接触部、第二接触部和连结部。其中，第一接触部与框架部件的对置的一对内面的一个内面进行接触，并且第二接触部与对置的一对内面的另一个内面进行接触。连结部将第一接触部与第二接触部连结在一起。从而提高了车体框架结构相对于在一对内面彼此对置的方向上作用的压力的强度。

狭缝形成在加强部件的至少第二接触部和连结部中，狭缝从另一个内面侧的端部朝着一个内面侧延伸，并且具有大于或者等于一对内面互相对置的间隔的四分之一的深度。以这种方式，从另一个内面侧上的端部朝着一个内面侧延伸的狭缝形成在加强部件中，使得相比于不形成狭缝的情况，在形成狭缝的部分处的车体框架结构的弯曲刚度下降。从而能够不仅在框架部件中的加强部件的端部处，还能够在框架部件的狭缝形成在加强部件中的部分处，分散框架部件上的应变。结果，当载荷在一对内面互相对置的方向上输入到框架部件，并且框架部件经受弯曲变形时，在维持了车体框架结构相对于在一对内面互相对置的方向上的压力的强度的同时，抑制了框架部件的断裂或者屈服。

在根据本发明的第二方面的车体框架结构中，加强所述框架部件是装接到一对前后方向部件的前端的保险杠加强部，该保险杠加强部沿着车辆宽度方向延伸，所述前后方向部件在车辆前部的车辆宽度方向上的两侧处沿着车辆前后方向延伸。所述加强部件包括：一对加强部件，其设置为使得在每个所述加强部件中，所述第一接触部面对车辆前方，并且所述第二接触部面对车辆后方，并且每个所述加强部件都包括这样的部分：其存在于所述保险杠加强部的车辆宽度方向两端部中的一端部处，并且面朝各个所述前后方向部件的前端。所述狭缝形成为比面朝所述前后方向部件的前端的各个所述部分更朝向车辆宽度方向内侧。

在根据本发明的第二方面的车体框架结构中，一对加强部件分别包括这样的部分：其存在于保险杠加强部的车辆宽度方向上两端部中的一端部处，并且面朝各自的前后方向部件的前端。每个加强部件都设置有面向车辆前方的第一接触部和面向车辆后方的第二接触部。从而，例如，在车辆侧面碰撞的情况下，能够在保险杠加强部的两端处抑制保险杠加强部的截面皱缩，并且能够将碰撞载荷有效地传递到各个前后方向部件。

在车体框架结构中，加强部件的狭缝定位为比面朝前后方向部件的各个前端的部分更加朝向车辆宽度方向的内侧。从而，例如，在车辆侧面碰撞并且保险杠加强部弯曲的情况下，能够不仅在保险杠加强部的加强部件的车辆宽度方向内侧端部处，而且在保险杠加强部的设置了狭缝的部分处，分散在保险杠加强部中出现的应变，从而抑制保险杠加强部断裂或者屈服。

如上所述，根据本发明的第一方面的车体框架结构能够抑制车体框架结构的中空框架部件的断裂或者屈服，在该车体框架结构中，加强部件内置于框架部件中。

根据本发明的第二方面的车体框架结构能够抑制保险杠加强部断裂或者屈服，并且能够有效地将碰撞载荷朝着前后方向部件传递。

附图说明

图1是图示出框架部件的局部剖面的透视图，并且图示出了第一示例性实施例的车辆框架结构的整体构造。

图2是图示出图1的加强部件的放大透视图。

图3是图1的车辆框架结构的放大截图，其图示了已经在上下方向上的中间部处沿着水平方向剖开框架部件的状态。

图4A和4B图示了第一示例性实施例的车体框架结构的弯曲变形；图4A图示了在凹变形状态下框架部件的前面侧，并且图4B图示了在凹变形状态下框架部件的后面侧。

图5是图示出设置到第二示例性实施例的车体框架结构的加强部件的放大透视图。

图6A至6C图示出在应用于第三示例性实施例的车体框架结构的保险杠加强部的偏碰撞期间的变形的顺次状态。

参考标记列表

S1 车体框架结构

12 框架部件

20 前面(对置的一对内面之中的一个内面)

22 后面(对置的一对内面之中的另一个内面)

14 加强部件

14F 第一接触部

14R 第二接触部

14M 连结部

16 狭缝

S2 车体框架部件

34 加强部件

34F 第一接触部

34R 第二接触部

34M 连结部

S3 车体框架结构

40 保险杠加强部

40A 框架面对部(面对前后方向部件的前端的部分)

42 碰撞盒(前后方向部件)

具体实施方式

第一示例性实施例

以下参考图1至4B说明根据本发明的第一示例性实施例。注意，在以下说明中，为了便于说明，将描述框架部件12的长度方向为左右方向的情况。在每个附图中，箭头UP表示向上方向，箭头FR表示向前方向，箭头RH表示向右方向，箭头LH表示向左方向。

整体构造

图1图示了第一示例性实施例的车体框架结构S1。如图1所示，车体框架结构S1包括中空框架部件12和加强部件14，该加强部件14设置于框架部件12的内部。框架部件12和加强部件14两者的材料均为碳纤维加强塑料(后文中称为“CFRP”)。

框架部件

框架部件12是细长的部件，其具有大致矩形的截面轮廓，并且包括内部空间。图3图示了已经在上下方向上的中间部处沿着水平方向剖开框架部件12的状态。如图3所示，框架部件12的内部前面20(一个内面)和内部后面22(另一个内面)在前后方向上互相对置。在加强部件14的以下说明中，向前方向侧称为前面20侧，并且向后方向侧称为后面22侧。

加强部件

如图1所示，在框架部件12的长度方向上两端部处，加强部件14设置在框架部件12的内部处。图2图示了放大的加强部件14。如图2所示，每个加强部件14都具有所谓的帽状。即，每个加强部件14都包括：板状第一接触部14F，其被设置为在上下方向和左右方向上延伸；一对板状连结部14M，其分别设置为从第一接触部14F的上下方向上的两端部朝着后侧延伸，并且被设置为在前后方向和左右方向上延伸；以及一对板状第二接触部14R，其设置为分别从一对连结部14M的各个后侧端部朝着向上方向和向下方向延伸，并且被设置为在上下方向和左右方向上延伸。

如图3所示，第一接触部14F(其前侧上的面)与框架部件12的内部前面20进行接触。第二接触部14R(其后侧上的面)与框架部件12的内部后面22进行接触。在本示例性实施例中，框架部件12与加强部件14利用振动焊接结合。

此外，狭缝16形成在加强部件14中。狭缝16从后面22侧上的端部朝着内部前面20侧形成在加强部件14中。即，狭缝16的基端16A形成在加强部件14的第二接触部14R中，并且狭缝16面对第一接触部14F侧。狭缝16的前端16B到达至连结部14M与第一接触部14F之间的边界部(脊线18)。

具体地，多个(本示例性实施例中为六个)狭缝16形成为使得在上侧处的第二接触部14R和连结部14M两者中以及在下侧处的第二接触部14R和连结部14M中分别形成三个狭缝16。如图3所示，当从上方观看时，在下侧处的狭缝16和在上侧处的狭缝16形成在互相重叠的位置处。狭缝16的延伸方向与前后方向(前面20与后面22互相对置的方向)平行。

如图2所示，加强部件14具有带有这样的截面轮廓的形状：该截面轮廓在加强部件14的长度方向的两个端部之中的一个端部(左侧端部)处以帽状开口。倾斜部24从前方朝着后方持续向右侧倾斜，该倾斜部24设置到加强部件14的长度方向的两个端部之中的另一个端部(右侧端部)。如图3所示，从而加强部件14具有在倾斜部24处从框架部件12的前面20远离的形状。注意，可以采用不设置倾斜部24的构造。

作用和优势效果

接着，下面说明本示例性实施例的作用和优势效果。

本示例性实施例的车体框架结构S1包括加强部件14，其被构造为包括第一接触部14F、第二接触部14R以及连结部14M。如图3所示，其中，第一接触部14F与框架部件12的对置的一对内面之中的一个内面(前面20)进行接触，并且第二接触部14R与对置的一对内面之中的另一个内面(后面22)进行接触。连结部14M将第一接触部14F和第二接触部14R连结在一起。从而提高了车体框架结构S1相对于在一对内面(前面20、后面22)彼此对置的方向(前后方向)上作用的压力的强度。换句话说，抑制了框架部件12的截面皱缩。

狭缝16形成在加强部件14中，其从另一个内面(后面22)侧上的端部朝着一个内面(前面20)侧延伸，并且具有与一对内面(前面20、后面22)互相对置的间隔大致相同的深度。通过以这种方式在加强部件14中形成从另一个内面侧上的端部朝着一个内面侧延伸的狭缝16，相比于不形成狭缝16的情况，在形成狭缝16的部分处的车体框架结构S1的弯曲刚度下降。从而能够不仅在框架部件12中的加强部件14的端部处，还能够在框架部件12的狭缝形成在加强部件14中的部分处，分散图4A和图4B中由箭头C所示的框架部件12上的应变。结果，当载荷在一对内面(前面20、后面22)互相对置的方向上输入到框架部件时，抑制了框架部件12的断裂或者屈服，并且框架部件经受了弯曲变形。

在本示例性实施例的车体框架结构S1中，狭缝16的前端16B到达远至连结部14M与第一接触部14F之间的边界部(脊线18)。在加强部件14的形成狭缝16的部分处，加强部件14从而由第一接触部14F单独构成。以这种方式，由于加强部件14的形成了狭缝16的位置处仅由与框架部件12的前面20进行接触的第一接触部14F构成，所以车体框架结构S1的弯曲刚度充分降低。

第二示例性实施例

下面将参考图5说明根据本发明的第二示例性实施例。注意，第二示例性实施例的车体框架结构S2与第一示例性实施例的不同之处仅在于加强部件34的结构。因此，仅给出关于加强部件34的结构的说明，并且省略了其它说明。

第二示例性实施例的加强部件34具有矩形截面轮廓。即，加强部件34包括：板状第一接触部34F，其被设置为在上下方向和左右方向上延伸；一对板状连结部34M，其设置为从第一接触部34F的两个上下方向上的端部朝着后侧延伸，并且被设置为在前后方向和左右方向上延伸；以及板状第二接触部34R，其在上下方向上将一对连结部34M的后侧端部结合到一起，并且被设置为在上下方向和左右上延伸。

当从上方观看时，狭缝16从第二接触部34R朝着第一接触部34F形成。即，狭缝16形成在第二接触部34R中，从而在上下方向上延伸，狭缝16的长度跨越第二接触部34R的整个上下方向的区域。在一对连结部34M中在前后方向上延伸的狭缝16形成为与第二接触部34R中的各个狭缝16连续。狭缝16的前端到达至连结部34M与第一接触部34F之间的边界部(脊线18)。

作用和优势效果

以这种方式构成的第二示例性实施例的包括了加强部件34的车体框架结构S2呈现了与第一示例性实施例相似的优势效果。即，当载荷在一对内面(前面20、后面22)互相对置的方向上输入到框架部件时，抑制了框架部件12的断裂或者屈服，并且框架部件经受了弯曲变形。

第三示例性实施例

以下参考图6A至6C说明根据本发明的第三示例性实施例。图6A图示了第三示例性实施例的车体框架结构S3。如图6A所示，在第三示例性实施例中，车体框架结构S3应用了沿着车辆宽度方向设置在车辆前部处的保险杠加强部40。注意，图6A至6C图示的箭头FR和箭头LH分别表示车辆前方和车辆左方。

保险杠加强部40是框架部件，其沿着车辆宽度方向延伸，并且被设置为朝着车辆的前保险杠(附图中未示出)的车辆后方。一对左和右碰撞盒42装接在保险杠加强部40的车辆后方处。碰撞盒42设置为其轴大致沿着车辆前后方向而取向。碰撞盒42的后部连接到前侧部件(附图中未示出)，这些后部是设置为大致沿着车辆前后方向延伸的框架部件。前侧部件的车辆前后方向后部连接至构成车厢的车体结构的一部分。碰撞盒42和一起的前侧部件可以被视作前后方向部件，其设置为在车辆前部的车辆宽度方向的两侧上沿着车辆前后方向延伸，在本示例性实施例中的碰撞盒42和前侧部件对应于本发明中的“前后方向部件”。

一对左和右加强部件14设置在保险杠加强部40的内部处，其设置在保险杠加强部40的车辆宽度方向上两端部处。加强部件14在车辆宽度方向上的长度大约为保险杠加强部40的长度的三分之一。保险杠加强部40在车辆宽度方向上的两端部处具有朝着车辆后侧倾斜的形状。加强部件14对应地形成为匹配保险杠加强部40的倾斜形状。加强部件14被设置为包括保险杠加强部40的两端位置。从而利用加强部件14抑制了保险杠加强部40的两端的截面皱缩。

每个加强部件14都被设置为包括保险杠加强部40的面朝碰撞盒42的前端的部分(框架面对部40A)。加强部件14的狭缝16定位为比框架面对部40A更朝向车辆宽度方向内侧。

作用和优势效果

接着，下面说明第三示例性实施例的作用和优势效果。

在第三示例性实施例中，如图6A至6C所示，在已经发生与碰撞体W的侧面碰撞的情况下，保险杠加强部40变形。如图6A至6C所示，在碰撞体W与车辆左侧部分碰撞的情况下，在左右方向(车辆宽度方向)上延伸的保险杠加强部40的左侧部分朝着车辆后方变形，并且保险杠加强部40弯曲。

在保险杠加强部40的设置有加强部件14的部分处，抑制了保险杠加强部40的截面皱缩。从而碰撞载荷能够充分地传递到碰撞盒42和前侧部件，使得碰撞能量能够被碰撞盒42和前侧部件吸收。

加强部件14的狭缝16定位为比框架面对部40A更加朝向车辆宽度方向内侧，使得能够不仅在保险杠加强部40的加强部件14的车辆宽度方向内侧端部处，而且在保险杠加强部40的设置了狭缝16的部分处分散应变。结果，抑制了保险杠加强部40的断裂。由于前后方向上的压缩导致在保险杠加强部40的车辆宽度方向中间部处产生截面皱缩，这也抑制了应变。

在上述第三示例性实施例的车体框架结构S3中，能够抑制保险杠加强部40的断裂，并且碰撞载荷能够充分地传递到碰撞盒42和前侧部件。

以上示例性实施例的补充说明

在上述每个示例性实施例中，框架部件12的截面轮廓为矩形形状。然而，本发明不限于此。框架部件可以形成为任意中空、细长的形状。例如，框架部件的截面轮廓可以为大致六边形。而且，框架部件可以由结合到一起的两个板形成。框架部件或者加强部件的材料不限于CFRP，并且例如，可以为玻璃纤维加强塑料(GFRP)或者铝合金。框架部件和加强部件可以由互相不同的材料构成。

在上述各个示例性实施例中，加强部件14和框架部件12利用振动焊接结合到一起。然而，本发明不限于此。例如，加强部件和框架部件可以利用粘合剂结合在一起。加强部件和框架部件还可以利用焊接或者铆钉结合在一起。

在第三示例性实施例中，已经给出了本发明的实施例应用到(前)保险杠加强部40的说明。然而，本发明可以应用到各种其它车体框架部件，诸如后保险杠加强部、前立柱、中央立柱、后立柱、摇杆(侧梁)以及顶侧横梁。

在以上示例性实施例中，加强部件14设置在框架部件12的长度方向上的两端部处。然而，本发明不限于此。也就是说，加强部件14可以设置在不是框架部件12的端部的位置处，只要加强部件14设置在框架部件12的内部即可。也不特别限定在加强部件中形成狭缝的位置。然而，从抑制在加强部件的端部处朝着框架部件的应力集中的角度，并且从作为加强部件的基本功能的抑制截面皱缩的角度来说，加强优选地，狭缝形成在加强部件的端部的附近。

在以上示例性实施例中，加强部件14、34的形状具有矩形截面或者帽状截面。然而，本发明不限于此，只要加强部件被构造为包括如下部件即可：第一接触部，其与框架部件的对置的一对内面中的一个内面进行接触；第二接触部，其与对置的一对内面中的另一个内面进行接触；以及连结部，其连结第一接触部与第二接触部。

在以上示例性实施例中，狭缝16的前端16B到达远至第一接触部14F与连结部14M之间的边界。然而，本发明不限于此。狭缝的前端可以定位在连结部中，而不到达远至第一接触部。换句话说，狭缝可以形成在加强部件的至少第二接触部和连结部处。这是由于如下事实：在狭缝的深度比一对内面互相对置的间隔小(薄)的情况下，狭缝16在弯曲变形期间获得操作以分散应力。注意，狭缝的深度是在一对内面互相对置的方向上测量的尺寸。在这种情况下，每个狭缝16都从另一个内面侧上的端部朝着一个内面侧延伸，并且优选地，狭缝16具有大于或者等于一对内面互相对置的间隔的四分之一的深度。由于使得狭缝16的深度大于或者等于一对内面互相对置的间隔的四分之一，所以更有效地减小了在形成狭缝的部分处的车体框架结构的弯曲刚度。

在以上示例性实施例中，狭缝16在前后方向(前面20与后面22互相对置的方向)上互相平行。然而，本发明不限于此。狭缝可以相对于一对内面互相对置的方向倾斜。

在本说明书中，2015年9月14日提交的日本专利申请No.2015-180633的全部内同通过引用而并入本文。

以与单独引用的文件、专利申请或者技术标准被具体且独立地表明以通过引用而被并入相同的程度，在本说明书中将所有引用的文件、专利申请和技术标准都通过引用而并入到本说明书中。

Claims

1.一种车体框架结构(S1、S2、S3)，包括：

中空框架部件(12)，该中空框架部件形成为细长形状；以及

加强部件(14、34)，该加强部件包括：第一接触部(14F、34F)，该第一接触部与所述框架部件(12)的对置的一对内面(20、22)的一个内面(20)进行接触；第二接触部(14R、34R)，该第二接触部与所述一对内面(20、22)的另一个内面(22)进行接触；以及连结部(14M、34M)，该连结部将所述第一接触部(14F、34F)与所述第二接触部(14R、34R)连结在一起，

所述车体框架结构(S1、S2、S3)包括狭缝(16)，该狭缝(16)形成在所述加强部件(14、34)的至少所述第二接触部(14R、34R)和所述连结部(14M、34M)中，该狭缝从所述另一个内面(22)侧上的端部朝着所述一个内面(20)侧延伸，并且具有大于或者等于所述一对内面(20、22)互相对置的间隔的四分之一的深度，其中，

所述框架部件(12)是装接到一对前后方向部件(42)的前端的保险杠加强部(40)，该保险杠加强部(40)沿着车辆宽度方向延伸，所述前后方向部件(42)在车辆前部的车辆宽度方向上的两侧处沿着车辆前后方向延伸，

所述加强部件(14、34)包括：一对加强部件(14、34)，该一对加强部件设置为使得在每个所述加强部件(14、34)中，所述第一接触部(14F、34F)面对车辆前方，并且所述第二接触部(14R、34R)面对车辆后方，并且每个所述加强部件(14、34)都包括部分(40A)，该部分(40A)存在于所述保险杠加强部(40)的两个车辆宽度方向两端部之中的一个端部处，并且面朝各个所述前后方向部件(42)的前端，并且

所述狭缝(16)形成为比面朝各个所述前后方向部件(42)的前端的各所述部分(40A)朝向车辆宽度方向的内侧。

2.根据权利要求1所述的车体框架结构(S3)，其中，

所述加强部件(14)具有带有这样的截面轮廓的形状：该截面轮廓在所述加强部件(14)的长度方向的两个端部之中的一个端部处以帽状开口，

所述第一接触部(14F)具有板状，其被设置为在上下方向和左右方向上延伸，所述连结部(14M)具有一对板状，其被分别设置为从所述第一接触部(14F)的上下方向上的两端部朝着后侧延伸，并且被设置为在前后方向和左右方向上延伸，并且所述第二接触部(14R)具有一对板状，其被设置为分别从所述一对连结部(14M)的各个后侧端部朝着向上方向和向下方向延伸，并且被设置为在上下方向和左右方向上延伸。

3.根据权利要求2所述的车体框架结构(S3)，其中，

倾斜部(24)从前方朝着后方持续向右侧倾斜，该倾斜部(24)被设置到所述加强部件(14)的所述长度方向的两个端部之中的另一个端部。

4.根据权利要求1所述的车体框架结构(S3)，其中，

所述加强部件(34)具有矩形截面轮廓；

所述第一接触部(34F)具有板状，其被设置为在上下方向和左右方向上延伸，所述连结部(34M)具有一对板状，其被设置为从所述第一接触部(34F)的两个上下方向上的端部朝着后侧延伸，并且被设置为在前后方向和左右方向上延伸，并且所述第二接触部(34R)具有板状，其在上下方向上将所述一对连结部(34M)的后侧端部结合到一起，并且被设置为在上下方向和左右上延伸。