CN110341801B - 车辆骨架构造 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车辆骨架构造(10)，具备分别沿车辆的前后方向延伸的一对纵梁(12)和连接于所述纵梁(12)且与所述纵梁(12)相比向车宽方向外侧突出的外伸托梁(18)，所述外伸托梁(18)包括与所述纵梁(12)接合的驾驶室悬置支架(30)，所述驾驶室悬置支架(30)的后端边(30b)以随着向车宽方向内侧行进而向车辆后方行进的方式倾斜，在所述后端边(30b)的中途设置有以朝向车辆前方凸出的方式弯曲的弯曲部(37)。
Description
技术领域
在本说明书中公开了具有沿车宽方向空开间隔设置的一对纵梁和安装于各纵梁的中途并且向车宽方向外侧突出的外伸托梁的车辆骨架构造。
背景技术
通常，车辆骨架构造具备沿车宽方向空开间隔设置的一对纵梁和架设于该纵梁间的横梁。此外，在各纵梁，大多安装有向车宽方向外侧突出的外伸托梁。该外伸托梁也被称为驾驶室悬置支架，经由该外伸托梁(驾驶室悬置支架)及驾驶室底座而将驾驶室(车身)安装于纵梁。
在此，在车辆前表面发生碰撞的正面碰撞中，存在碰撞体仅与车辆前表面的一部分(例如25％左右)重叠而发生碰撞的小重叠碰撞。在该小重叠碰撞的情况下，碰撞载荷被输入到外伸托梁。向该外伸托梁输入的输入载荷经由外伸托梁而作为朝向斜后方的载荷传递到纵梁。此时，若输入到外伸托梁的载荷大，则纵梁会向内侧弯折变形。为了避免这样的问题，在专利文献中提出了在纵梁内设置被称为隔板的加强构件。通过设置该隔板，能够有效地防止小重叠碰撞时的纵梁的弯折。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-78509号公报
然而，在设置有隔板的情况下，会导致与该隔板相应的重量及成本的增加这样的其他问题。因此，在本说明书中，公开能够抑制重量及成本的增加并防止小重叠碰撞时的纵梁的弯曲的车辆骨架构造。
发明内容
本说明书所公开的车辆骨架构造的特征在于，具备：一对纵梁，沿车宽方向空开间隔设置，且分别沿车辆的前后方向延伸；及外伸托梁，连结于所述纵梁，与所述纵梁相比向车宽方向外侧突出，所述外伸托梁包括与所述纵梁接合的驾驶室悬置支架，所述驾驶室悬置支架的后端边以随着向车宽方向内侧行进而向车辆后方行进的方式倾斜，在所述后端边的中途设置有以朝向车辆前方凸出的方式弯曲的弯曲部。
通过设为该结构，从前方输入到驾驶室悬置支架的碰撞载荷集中于弯曲部，变得容易产生弯曲部附近处的变形。通过该驾驶室悬置支架的弯曲部附近处的变形来吸收碰撞能量。并且，由此传递到纵梁的载荷降低，因此即使不设置加强构件也能够抑制纵梁的变形。其结果是，能够抑制重量及成本的增加并防止小重叠碰撞时的纵梁的弯曲。
在该情况下，也可以是，所述纵梁呈沿车辆前后方向延伸的梁前部与在比所述梁前部靠车宽方向外侧处沿车辆前后方向延伸的梁后部由沿倾斜方向延伸的梁倾斜部连接而成的大致曲柄形状，所述驾驶室悬置支架以其前端位于所述梁倾斜部与所述梁后部所形成的拐角附近的方式与所述纵梁接合。
通过将纵梁设为大致曲柄形状，从而在全面碰撞时，容易产生纵梁在梁前部与梁倾斜部所成的拐角及梁倾斜部与梁后部所成的拐角附近处的变形(弯曲)，由此吸收碰撞能量。另外，通过使驾驶室悬置支架的前端位于所述梁倾斜部与所述梁后部所成的拐角附近，换言之，通过使驾驶室悬置支架的一部分与梁后部接合，从而驾驶室悬置支架向车宽方向外侧大幅伸出，因此在小偏置碰撞时，能够通过该驾驶室悬置支架而更可靠地挡住向后方移动的碰撞体(例如前轮轮胎等)。
另外，也可以是，所述外伸托梁还具备从所述驾驶室悬置支架的前端向车辆前方突出的抵接体。
在设置了该抵接体的情况下，在小偏置碰撞时，向车辆后方移动的碰撞体(例如前轮轮胎等)首先与该抵接体碰撞。并且，碰撞体在与抵接体碰撞后，平衡被打破而向车宽方向外侧倾倒，由此能够使向驾驶室悬置支架输入的碰撞载荷的输入位置与弯曲部相比向车宽方向外侧错开。其结果是，能够使碰撞载荷的大部分传递到弯曲部，能够更可靠地使弯曲部附近处变形。并且，其结果是，能够更可靠地防止纵梁的变形。
在该情况下，也可以是，所述抵接体的车宽方向中央与前轮轮胎的车宽方向中央相比位于车宽方向内侧。
通过设为该结构，在小偏置碰撞时，向车辆后方移动的前轮轮胎在与抵接体碰撞后容易向车宽方向外侧倾倒。并且，由此，向驾驶室悬置支架输入的载荷输入位置容易变得比弯曲部靠车宽方向外侧。其结果是，容易产生弯曲部周边处的变形，能够更可靠地防止纵梁的变形。
另外，也可以是，所述外伸托梁还具备载荷承受构件，该载荷承受构件连结于所述驾驶室悬置支架，且包含在比所述驾驶室悬置支架的前端面靠前方位置处比该前端面向车宽方向外侧伸出的抵接板。
通过设为该结构，在小偏置碰撞时，向车辆后方移动的碰撞体(例如前轮轮胎等)容易与外伸托梁碰撞。
根据本说明书所公开的车辆骨架构造，从前方输入到驾驶室悬置支架的碰撞载荷集中于弯曲部，因此容易发生弯曲部附近处的变形。通过该驾驶室悬置支架的弯曲部附近处的变形来吸收碰撞能量。并且，由此传递到纵梁的载荷降低，因此即使不设置加强构件，也能够抑制纵梁的变形。其结果是，能够抑制重量及成本的增加并防止小重叠碰撞时的纵梁的弯曲。
附图说明
图1是车辆骨架构造的俯视图。
图2是外伸托梁周边的俯视图。
图3是外伸托梁的分解立体图。
图4是图2中的A-A剖视图。
图5是示出对驾驶室悬置支架施加了碰撞载荷时的应力分布的示意图。
图6是示出对驾驶室悬置支架施加了碰撞载荷时的变形的样子的示意图。
图7是示出现有的骨架构造的一例的图。
图8是示出在现有的骨架构造中发生碰撞时的应力分布的图。
标号说明
10车辆骨架构造，12纵梁，12b梁后部，12d梁倾斜部，12f梁前部，16前轮轮胎，18外伸托梁，20悬架安装支架，22、24、26、28横梁，30驾驶室悬置支架，32抵接体，34载荷承受构件，36上支架，37弯曲部，38下支架，40连结构件，42抵接板。
具体实施方式
以下，参照附图对车辆骨架构造10进行说明。图1是车辆骨架构造10的俯视图。需要说明的是，在图1中，仅特别图示出重要的骨架，而省略其他构件的图示。另外，在以下的附图中，Fr表示车辆前方，Up表示车辆上方，Lh表示车辆左方向。
如图1所示，在车辆中设置有沿车宽方向空开间隔排列的一对纵梁12。纵梁12是沿着车辆前后方向延伸的骨架构件。纵梁12通过将外梁12o与内梁12i接合而构成。外梁12o及内梁12i的截面均大致为
字状，由钢材构成。该外梁12o及内梁12i以形成大致矩形的闭合剖面的方式通过焊接而接合。因此，纵梁12整体成为剖面大致为口字状的方管形状。
如图1所示，纵梁12在其中途向车宽方向外侧弯曲。更具体地进行说明，纵梁12成为具有沿车辆前后方向延伸的梁前部12f、在比梁前部12f靠车宽外侧位置处沿车辆前后方向延伸的梁后部12b、连接梁前部12f及梁后部12b连接的梁倾斜部12d的大致曲柄形状。在梁前部12f与梁倾斜部12d的边界及梁倾斜部12d与梁后部12b的边界存在纵梁12弯曲构成的拐角。以下，将梁前部12f与梁倾斜部12d所成的拐角称为“第一拐角c1”，将梁倾斜部12d与梁后部12b所成的拐角称为“第二拐角c2”。
通过像这样使纵梁12在中途弯曲，从而在碰撞体与车辆的前表面整体碰撞的完全重叠碰撞时，容易产生纵梁12的变形，通过该变形而吸收碰撞能量。即，当对纵梁12的前端施加朝向车辆后方的碰撞载荷时，梁前部12f相对于梁后部12b要进行后方移动。为了能够进行该梁前部12f的后方移动，第一拐角c1及第二拐角c2弯曲变形，纵梁整体变形为“N”字形状。并且，通过该变形而吸收完全重叠碰撞时的碰撞能量。
在一对纵梁12的前端连接有沿车宽方向延伸的横梁22。需要说明的是，可以在纵梁12的前端与横梁22之间配置冲击吸收构件(例如吸能盒等)。如果设置了所述冲击吸收构件，则在较小规模的碰撞时，能够利用冲击吸收构件的变形来吸收碰撞能量，能够防止纵梁12的变形。并且，在该情况下，在修理时，不更换纵梁12而仅更换冲击吸收构件就可以，能够降低修理费用。
此外，在横梁22的后方，以在车辆前后方向上空开间隔的方式进一步设置有多个横梁24、26、28。该多个横梁24、26、28均为沿车宽方向延伸的骨架构件，架设于一对纵梁12之间。需要说明的是，横梁24、26连接于梁前部12f，横梁28连接于梁后部12b。
在各纵梁12还连接有悬架安装支架20及外伸托梁18。悬架安装支架20安装于梁前部12f，是比梁前部12f向车宽方向外侧伸出的金属制支架。该悬架安装支架20位于横梁24与横梁26之间。在该悬架安装支架20安装有悬架底座(未图示)，经由该悬架底座及悬架安装支架20而将悬架单元(未图示)与纵梁12连结。前轮轮胎16设置于该悬架安装支架20的车宽方向外侧。
外伸托梁18是以从第二拐角c2跨越至梁后部12b的方式安装于纵梁12且比纵梁12(乃至梁后部12b)向车宽方向外侧伸出的金属制支架。左右的外伸托梁18彼此结构相同，因此在以下，将右侧的外伸托梁18举为例子而对其结构进行说明。图2是右侧的外伸托梁18周边的俯视图，图3是右侧的外伸托梁18的分解立体图。另外，图4是图2中的A-A线处的剖视图。
如图2、图3所示，外伸托梁18具备安装于纵梁12的驾驶室悬置支架30和安装于该驾驶室悬置支架30的前端的抵接体32及载荷承受构件34。驾驶室悬置支架30是用于安装未图示的驾驶室底座的金属制支架。未图示的驾驶室(车身)经由该驾驶室悬置支架30及驾驶室底座而连结于纵梁12。需要说明的是，在图2～图4中，仅设有一个形成于驾驶室悬置支架30的孔，但实际上，在驾驶室悬置支架30上为了安装驾驶室底座而形成有多个孔。
如图2所示，在俯视下，驾驶室悬置支架30是具有前端边30f、左端边30l、右端边30r、后端边30b的大致四边形，后端边30b以随着向后方行进而向左方向(车宽方向内侧)行进的方式倾斜。换言之，驾驶室悬置支架30的车宽方向上的尺寸随着向后方行进而减小。该后端边30b的倾斜角度并非是一样的，在其中途倾斜角度发生变化。换言之，在后端边30b的中途设置有以朝向车辆前方凸出的方式弯曲的弯曲部37。该弯曲部37的弯曲角度α(即，弯曲部37的左侧部分与右侧部分所成的角度)只要小于180度则不特别限定，例如，可以设置于170度至150度之间。该弯曲部37是为了在偏置碰撞时使驾驶室悬置支架30比纵梁12优先变形而设置的，关于这一点在之后详细说明。
由图3、图4可知，驾驶室悬置支架30由上支架36与下支架38组合而构成。上支架36具有上表面部36t和从该上表面部36t的三个方向(前方、右方、后方)的周缘向下方垂下的周壁部36c，整体呈向下方开口的大致箱状。下支架38也同样地具有底面部38b和从该底面部38b的三个方向(前方、右方、后方)的周缘向上方立起的周壁部38c，整体呈向上方开口的大致箱状。下支架38的外形尺寸比上支架36的外形尺寸小上支架36的壁厚程度，在上支架36的内侧嵌入下支架38。换言之，以上支架36的周壁部36c从外侧覆盖下支架38的周壁部38c的上缘的方式使上支架36与下支架38重叠。并且，上支架36的周壁部36c与下支架38的周壁部38c通过焊接等而接合。
上支架36及下支架38配置为以它们的左端(车宽方向内侧端部)上下夹持纵梁12，该上支架36及下支架38的左端通过焊接等接合于纵梁12。上支架36的左端(车宽方向内侧端部)向上方上升为与纵梁12的高度匹配。需要说明的是，由以上的说明可知，驾驶室悬置支架30的内部成为空洞。虽然在本例中未在该空洞配置其他构件，但也可以为了加强驾驶室悬置支架30而在该空洞内配置被称为贴片、隔板的加强构件。但是，即使在该情况下，也希望加强构件避开弯曲部37配置，以不阻碍弯曲部37周边处的变形。
抵接体32是安装于驾驶室悬置支架30的前端的构件，是向车辆前方突出的构件。该抵接体32安装于驾驶室悬置支架30的车宽方向大致中央。另外，如图1所示，抵接体32的车宽方向中央与前轮轮胎16的车宽方向中央相比位于左侧(车宽方向内侧)。
在小重叠碰撞时前轮轮胎16向车辆后方移动了的情况下，前轮轮胎16首先与该抵接体32抵接。抵接体32具有即使在该前轮轮胎16的碰撞下也不变形的高耐力。因此，即使前轮轮胎16与抵接体32碰撞，碰撞能量也不会被抵接体32吸收。另外，如上所述，抵接体32与前轮轮胎16的车宽方向中央相比位于车宽方向内侧。因此，前轮轮胎16在与抵接体32碰撞时，如图1中双点划线所示那样，以抵接点为中心向车宽方向外侧倾斜。即，抵接体32设置用来使从车辆前方碰撞的碰撞体向车宽方向外侧移开。
载荷承受构件34设置于驾驶室悬置支架30的前端且比抵接体32靠车宽方向外侧处。若从另一角度理解，载荷承受构件34安装于驾驶室悬置支架30的外侧前端的拐角。该载荷承受构件34是供与抵接体32碰撞而倾斜了的前轮轮胎16碰撞的构件，是承受碰撞载荷的构件。
该载荷承受构件34具备连结构件40和固定于该连结构件40的前端的抵接板42。连结构件40呈向车宽方向内侧开口的大致U字状，以利用其上面及底面来上下夹持驾驶室悬置支架30的方式配置。该连结构件40的上面及底面通过焊接等而接合于驾驶室悬置支架30。抵接板42是通过焊接等而接合于连结构件40的前端的板材，抵接板42比驾驶室悬置支架30的前端面向车宽方向外侧伸出。通过设置该该抵接板42，与不存在抵接板42的情况相比，能够增大来自前方的碰撞体(例如前轮轮胎16等)所能碰撞的面积，能够更可靠地承受碰撞载荷。
接下来，对于碰撞体与车辆的前表面局部重叠地碰撞的小重叠碰撞时的举动，以与现有技术比较的方式进行说明。图7是示出现有的骨架构造的一例的图。现有的外伸托梁18也具有安装于纵梁12的驾驶室悬置支架30。如图7所示，该驾驶室悬置支架30在俯视下呈具有前端边30f、左端边30l、右端边30r、后端边30b的大致四边形，后端边30b以随着向后方行进而向左方向行进(车宽方向内侧)的方式倾斜。但是，现有的驾驶室悬置支架30的后端边30b不具有弯曲部37，后端边30b的倾斜角度大致恒定。
因此，当伴随车辆的前表面碰撞而前轮轮胎16等与驾驶室悬置支架30的前端碰撞时，如图7中箭头所示，碰撞载荷被向驾驶室悬置支架30的后端传递，进一步在驾驶室悬置支架30的后端面传递而被向纵梁12传递。传递到纵梁12的碰撞载荷还包含有车宽方向上的成分，因此在现有的骨架构造中，可能会由于该碰撞载荷而导致纵梁12的一部分向车宽方向内侧弯折。
图8是示出在现有的骨架构造中发生碰撞时的应力分布的图。在图8中，阴影位置表示应力的集中位置，颜色越浓则表示应力越高。由图8可知，在现有的骨架构造的情况下，应力在驾驶室悬置支架30的后端边30b与纵梁12交叉的位置(以下，称为“交叉位置”)周边集中。通过像这样将应力集中于交叉位置，从而容易产生纵梁12的弯折。
为了防止这样的纵梁12的弯折，在一部分技术中提出了在纵梁12内设置被称为隔板的加强构件。通过设为该结构而抑制纵梁12的弯折，碰撞载荷被分散到纵梁12的后方和横梁24。然而，在是在纵梁12内设置加强构件的结构的情况下，导致与加强构件相应的重量及成本增加这样的其他问题。
在本例中，为了避免这样的问题，在驾驶室悬置支架30(外伸托梁18)的后端边30b设置以向车辆前方凸出的方式弯曲的弯曲部37。通过设置该弯曲部37，即脆弱部，从而在碰撞载荷被输入时，应力集中于该弯曲部37，驾驶室悬置支架30变得容易变形。并且，通过驾驶室悬置支架30变形而吸收碰撞能量，传递到纵梁12的碰撞载荷降低，有效地减少纵梁12的弯折。
图5是示出碰撞载荷F经由载荷承受构件34而施加于驾驶室悬置支架30时的应力分布的示意图。由图5可知，在该情况下，在弯曲部37周边产生大的应力。另外，虽然在交叉位置周边也产生应力，但该应力与无弯曲部37的情况(图7、图8的情况)相比大幅减小。
另外，图6是示出施加了碰撞载荷F时的驾驶室悬置支架30的变形的示意图。如图6所示，当碰撞载荷F经由载荷承受构件34而施加于驾驶室悬置支架30时，驾驶室悬置支架30以弯曲部37的弯曲角度α变小的方式变形。并且，通过该变形而吸收碰撞能量，传递到纵梁12的碰撞载荷降低。并且，其结果是可有效地防止纵梁12的弯折。
即，根据本说明书所公开的车辆骨架构造10，即使不在纵梁12设置加强构件，也能够防止纵梁12的弯折，因此能够抑制车辆的成本及重量的增加并防止纵梁12的弯曲。
在此，为了使驾驶室悬置支架30在弯曲部37处变形，向驾驶室悬置支架30输入的碰撞载荷F的输入位置优选设为比弯曲部37靠车宽方向外侧。在本例中，为了使碰撞载荷F的输入位置与弯曲部37相比向车宽方向外侧错开而在驾驶室悬置支架30的前端面设置有抵接体32。
即，在偏置碰撞时，在外伸托梁18的前端与前轮轮胎16碰撞。此时，若没有抵接体32，则前轮轮胎16与驾驶室悬置支架30的前表面整体碰触，碰撞载荷F的一部分与弯曲部37相比位于车宽方向内侧。其结果是，难以产生弯曲部37处的变形。
另一方面，在本例中，在驾驶室悬置支架30的前表面突出形成有抵接体32。因此，向后方移动过来的前轮轮胎16在与抵接体32碰撞后向车宽方向外侧倾斜。并且，其结果是，碰撞载荷F在比抵接体32靠车宽方向外侧位置，进而在比弯曲部37靠车宽方向外侧位置被输入到驾驶室悬置支架30。由此，容易产生弯曲部37处的变形，碰撞能量被更可靠地吸收。
另外，在本例中，在驾驶室悬置支架30的前端设置有载荷承受构件34。由此，能够获得大的与前轮轮胎16的对向面，能够更可靠地承受载荷。即，在使前端面与侧端面连续的驾驶室悬置支架30的情况下，外侧前端的拐角部无论如何都为圆弧状，与前轮轮胎16的对向面小。另一方面，在载荷承受构件34中，构成前端面的抵接板42与构成侧端面的连结构件40是不同构件，因此能够将前端且外侧的拐角部设为尖的形状，而非倒角形。并且，通过将该形状的载荷承受构件34设置于驾驶室悬置支架30的外侧前端的拐角部，从而与无载荷承受构件34的情况相比，能够增大与前轮轮胎16的对向面。其结果是，能够将来自前轮轮胎16的碰撞载荷更可靠地输入驾驶室悬置支架30，能够以驾驶室悬置支架30更可靠地吸收碰撞载荷。
需要说明的是，上述说明了的结构均为一个例子，只要是在外伸托梁18(驾驶室悬置支架30)的后端边30b的中途设置有向车辆前方凸出的弯曲部37的结构，则其他的结构可以适当变更。例如，在本例中，使纵梁12在中途弯曲，但纵梁12也可以是不弯曲的直线形状。另外，只要是能够在比弯曲部37靠车宽方向外侧施加充分大的载荷的结构，则也可以适当省略抵接体32及载荷承受构件34。
Claims (3)
1.一种车辆骨架构造，其特征在于，具备：
一对纵梁，沿车宽方向空开间隔设置，且分别沿车辆的前后方向延伸；及
外伸托梁，连结于所述纵梁，与所述纵梁相比向车宽方向外侧突出，
所述外伸托梁包括与所述纵梁接合的驾驶室悬置支架，
所述驾驶室悬置支架的后端边以随着向车宽方向内侧行进而向车辆后方行进的方式倾斜，在所述后端边的中途设置有以朝向车辆前方凸出的方式弯曲的弯曲部，
所述外伸托梁还具备从所述驾驶室悬置支架的前端向车辆前方突出的抵接体，
所述抵接体的车宽方向中央与前轮轮胎的车宽方向中央相比位于车宽方向内侧。
2.根据权利要求1所述的车辆骨架构造，其特征在于，
所述纵梁呈沿车辆前后方向延伸的梁前部与在比所述梁前部靠车宽方向外侧处沿车辆前后方向延伸的梁后部由沿倾斜方向延伸的梁倾斜部连接而成的大致曲柄形状，
所述驾驶室悬置支架以其前端位于所述梁倾斜部与所述梁后部所形成的拐角附近的方式与所述纵梁接合。
3.根据权利要求1或2所述的车辆骨架构造，其特征在于，
所述外伸托梁还具备载荷承受构件，该载荷承受构件连结于所述驾驶室悬置支架，且包含在比所述驾驶室悬置支架的前端面靠前方位置处比该前端面向车宽方向外侧伸出的抵接板。
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