CN1958347B - 抗侧面冲击性加强的车身结构 - Google Patents

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Abstract

一种汽车车身结构，包括由前柱(11，12)形成的第一环形框架(29)、由中柱(13，14)形成的第二环形框架(34)以及在内部设有前门梁(51)并且在车身的每一侧上装配在前柱和中柱之间的前门(7)，前门梁从侧面看与第一环形框架和第二环形框架重叠，并且包括一门梁主体(61)，它由具有面向内的开口侧的槽构件和沿着门梁主体的内侧延伸的拉线(71)构成。由此，在另一辆车从侧面撞击前门时，因为从侧面看前门梁与第一环形框架和第二环形框架重叠，所以能够有效地将冲击能量传递给车身。另外，因为在拉线承受拉伸负载的同时门梁主体支撑着压缩负载，所以减小了门梁的变形。

Description

抗侧面冲击性加强的车身结构
技术领域
本发明涉及一种汽车车身结构，尤其涉及一种抗侧面冲击性加强的汽车车身结构。 
背景技术
现在汽车车身通常配备有门，每扇门都与由焊接钢管或冲压成型钢板构件制成的门梁装配在一起以强化车身的抗侧面冲击性。在日本专利特许公开文献No.2002-225561中能够找到这样的例子。与门梁装配在一起的门具有更大的机械强度和刚性，从而在侧面冲击时，不仅能够避免门出现明显变形，还能够令人满意地将冲击能量传递给车身。 
为了充分利用这种加强门的优点，希望进一步增大车身的机械强度和刚性，从而传递给车身的冲击可以令人满意地分布到整个车身上。为此，例如从日本专利No.3500626中已知，将通过液压成型等方法形成的具有封闭横截面的加强构件安装在中柱、车顶和地板的每一个上，并且将这些加强构件相互连接在一起，以便限定出从车辆前端看的环形结构。 
根据在日本专利No.3500626中所披露的车身结构，环形结构增加了车身包围着中柱的那部分的机械强度和刚度，但是仍然留下一些问题未解决。例如，因为中柱具有比前柱和后柱大得多的机械强度和刚度，所以在侧面冲击时，在每个立柱的端部处产生出相对较大的应力，并且这些端部容易造成在周围部分的明显弯曲变形。因此，车身产生相对较大的变形，并且导致整个车身刚度降低，妨碍了有效吸收冲击能量。 
而且，因为用于环形结构的不同部分的加强构件的机械强度和 刚性相互不同，所以在侧面冲击时应力集中在位于加强构件之间的连接部分中。这也造成在这些连接部分处的明显弯曲变形，并且导致整个车身刚度降低，妨碍了有效吸收冲击能量。通过局部加强每个立柱的这些端部和在加强构件之间的连接部分能够避免这种明显弯曲变形，但是它增加了车身重量，并且损害了车辆的燃油经济性和性能。 
门梁通常由高拉伸强度钢管或高拉伸强度钢板制成。这种高拉伸强度钢材料已知具有高弯曲强度，但是延伸性能较差(或较脆)。根据侧面冲击的模式，这种性能会妨碍冲击能量从门令人满意地传递给车身。例如，在具有刚性保险杠和车架的车辆撞到门的中央部分时，这种局部冲击会使门梁断裂，并且它妨碍了冲击能量从门梁传递给前柱和中柱。通过增加门梁的壁厚和直径能够缓解这个问题，但是它又增加了车身重量，并且损害了车辆的燃油经济性和性能。 
发明内容
鉴于现有技术的这些问题，本发明的主要目的在于提供一种汽车车身结构，它能够使车身在侧面冲击时的变形最小。 
本发明的第二个目的在于在不明显增加车身的整体重量的情况下增加车身抵抗侧面冲击的机械强度和刚性。 
根据本发明，可以通过提供一种汽车车身结构来实现这些目的，该汽车车身结构包括前柱、中柱和在车身结构每一侧上装配在前柱和中柱之间的前门，该汽车车身结构还包括：在每个前门中沿着前后方向延伸并且至少具有前端和后端的前门梁；通过将前柱的上部和下部相互连接形成的第一环形框架；以及通过将中柱的上部和下部相互连接形成的第二环形框架，其中，当前门关闭时，前门梁的前端和后端从侧面看分别与第一环形框架和第二环形框架重叠，并且前门梁包括一门梁主体，它由开口侧面向内的槽钢构件和沿着门梁主体的内侧延伸的拉线构成。 
由此，在另一辆车辆从侧面撞到前门时，由于从侧面看前门梁 与第一环形框架和第二环形框架重叠，所以能够有效地将冲击能量传递给车身。另外，因为门梁主体支撑着压缩负载同时拉线支撑着拉伸负载，所以使门梁的变形最小。 
优选的是，前门梁包括垂直扩大的前端，它例如由垂直分叉前端构成。由此，冲击在相对较大的区域上传递给前柱，从而与冲击在相对较小的区域上从门梁传递给前柱的情况相比降低了前柱的变形。 
还优选的是，如果前门梁在中央设有具有相对较大面积的压力接收板，则即使在冲击在相对较小区域上施加时，施加在前门上的冲击可以令人满意地由整个前门梁承受。压力接收板分散了冲击能量并且防止了前门梁断裂。在这方面，优选的是，压力接收板例如通过具有封闭横截面而具有足够的机械刚度。 
第一环形框架在包括由装纳在前柱的中空内部中并且在适当位置处焊接在前柱上的管构件构成的第一环形构件的情况下，可以具有令人满意的机械性能，第一环形构件是通过将钢管弯曲并且将其两个端部焊接在其下中部中来形成的。第二环形框架也可以按照类似的方式构成。 
根据本发明的一个实施方式，车身结构还包括：由一对横梁构件和一对侧梁构件形成的第三环形框架，所述横梁构件和侧梁构件相互连接，形成环形框架；装配在中柱和第三环形框架之间的第二门；以及在第二门中沿着前后方向延伸并且至少具有前端和后端的第二门梁，其中，当第二门关闭时，第二门梁的前端和后端从侧面看分别与第二环形框架和第三环形框架重叠。由此，在车门在第二门处受到另一辆车撞击时也防止了车身过度变形。 
根据权利要求6的汽车车身结构，其中第二门梁包括垂直分叉的后端。 
第二门梁还可以包括垂直分叉的后端。另外，第二门梁可以在中央设有具有相对较大面积并且具有封闭横截面的压力接收板。由此，可以实现与前门梁类似的优点。 
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明，其中： 
图1是实施了本发明的汽车车身的透视图； 
图2为汽车车身的侧面透视图； 
图3a和3b为第一环形框架的剖视图； 
图3c为第二环形框架的剖视图； 
图3d为第一环形框架的剖视图； 
图4为前门梁的透视图； 
图5为前门梁的后视图； 
图6为前门梁的分解透视图； 
图7为分解透视图，显示出在侧面冲击时通过门梁进行冲击传递的模式； 
图8为示意平面图，显示出在侧面冲击时通过门梁进行冲击传递的模式； 
图9为环形构件的示意前视图，显示出在侧面冲击时其变形模式；以及 
图10为与图1类似的视图，显示出本发明的修改的实施方式。 
具体实施方式
图1和2显示出实施了本发明的四门轿车的车身。该车身1由一承载式车身构成，并且包括通过点焊相互连接的前车身2、顶板3、前板4以及侧面构件5和6。在车身1的每一侧上形成有通过设在前门7的前缘上的铰链与前门7装配在一起的前门开口8、以及通过设在后门9的前缘上的铰链与后门9装配在一起的后门开口10。车身1还包括：一对前柱11和12，每个都沿着相应前门开口8的前端垂直延伸；以及一对中柱13和14，每个都在相应侧的前门开口8和后门开口10之间垂直延伸。车身1的在地板4的后端后面的一部分车身设有形成环形结构的地板加强框架15。地板加强框架15由多个槽钢构件构成，每个槽钢构件与地板4配合形成封闭横截面。 
第一环形框架 
在前车身2的下后部上安装有冲击加强构件21，它包括水平底部和从任一侧端向上延伸并且焊接在相应前柱11和12上的一对竖直部分。在所示实施方式中，如在图3a中清楚地显示出的一样，每个前柱11、12由通过将内板22和外板23相互焊接在一起而形成的中空构件构成。如图3b所示，盘形加强构件21也由通过将内板24和外板25相互焊接在一起形成的中空构件构成。第一环形构件28通过使钢管弯曲并且将其两个端部焊接在其下中部中而形成。第一环形构件28装纳在前柱11和12以及冲击加强构件21的中空内部中，并且在适当的位置处焊接在前柱11和12以及盘形加强构件21上。因此，前柱11和12以及盘形加强构件21与第一环形构件28结合形成第一环形框架29。 
第二环形框架 
如图3c所示，每个中柱13、14由通过将内板31和外板32相互焊接在一起形成的中空构件构成，并且与装纳在中柱13和14中的第二环形构件34结合形成第二环形框架35。第二环形构件34通过使钢管弯曲并且将其两个端部焊接在其下中部中而形成，焊接在中柱13和14上并且焊接在顶板3和底板4的下表面上。 
第三环形框架 
地板加强框架15具有矩形形状，并且包括沿着前后方向相互间隔开的一对横梁构件41和42以及分别将横梁构件41和42的相应侧端相互连接的一对侧轨43和44。限定了地板加强框架15的构件如图3d所示具有矩形横截面。地板加强构件15与装纳在地板加强框架15的中空内部中的第三环形构件46结合形成第三环形框架47。第三环形构件46通过使钢管弯曲并且将其两个端部焊接在其适当部分处而形成，并且在适当的位置处焊接在地板加强框架15上。 
门梁 
如图1和2所示，每个前门7在内部设有大体上沿着前后方向延伸的前门梁51，并且设有一对分叉的前端51a和51b以及单个后端51c。在前门7关闭时，从侧面看前端51a和51b与第一环形框架29重叠， 后端51c与第二环形框架35重叠。每个后门9同样在内部设有大体上沿着前后方向延伸的后门梁52，并且设有单个前端52a和一对分叉后端52b和52c。在后门9关闭时，从侧面看前端52a与第二环形框架35重叠，后端52b和52c与第三环形框架47重叠。 
参照图4至6，每个前门梁51包括通过将高拉伸强度板构件焊接在一起而形成的门梁主体61和设在门梁主体61的后面(内侧)上的拉线71。 
门梁主体61包括箱形中央件62(具有封闭横截面)、从中央件62的前端向前延伸的一对前部件63和64以及从中央件62的后端向后延伸的后部件65。前部件63、64和后部件65的每一个包括槽段和从槽段的任一侧延伸出的一对凸缘，并且因此设有帽状横截面。 
拉线71包括上拉线75和下拉线76。上下拉线75和76的前端分别通过安装板72和73与门梁主体51的分叉前端51a和51b的前端连接，这些安装板72和73由高拉伸强度钢板制成并且牢固焊接在门梁主体51的相应前端51a和51b上。上下拉线75和76的后端通常通过安装板74与门梁主体51的后端51c连接，该安装板74由高拉伸强度钢板制成并且牢固焊接在门梁主体51的后端51c上。通过使拉线端部穿过形成在安装板中的孔、在拉线端部形成孔眼并且围绕着拉线孔眼底部压接套筒，从而来实现在每块安装板和拉线7 1的相应端部之间的连接。 
由于每个后门9在结构和功能上与前门7类似，所以从说明书中省略了对后门的说明以避免重复。应该注意的是，后门梁52在后端处分叉，并且设有整体式前端。 
操作模式 
假设在车辆正在行驶或静止不动时车身在前门7处受到另一辆车的侧面撞击。如果另一辆车在中央撞击前门7，则该冲击由用作压力接收板的中央件62令人满意地接收。中央件62确保即使在冲击施加在前门7的小局部区域上时也能够在不断裂的情况下分布到整个前门梁51上。所导致的冲击(由图7和8中的大箭头所示)如图7所示向内推压并且使前门梁51的中央件62弯曲，如图8所示，这造成在前门梁51的外部(外 侧)上产生压缩负载和在前门梁51的内部(内侧)上产生拉伸负载。在所示实施方式的情况中，前门梁51的外侧由门梁主体61令人满意地支撑以抵抗压缩负载，并且前门梁51的内侧由拉线71令人满意地支撑以抵抗拉伸负载。因此，使得前门梁51能够分别通过其前端51a和51b以及后端51c将冲击负载传递给第一环形框架29和第二环形框架35，不会遭受任何过大的弯曲变形或破裂。 
传递给第一环形框架29和第二环形框架35的冲击负载造成前柱11和中柱13的每一个变形，并且该冲击负载作用在第一环形构件28和第二环形构件34上。因为第一和第二环形构件28和34的环形结构，所以侧面冲击有效地分布在环形构件28和34的每一个的整个圆周上。因此，第一和第二环形构件28和34的每一个如图9所示一样横向压缩并且垂直膨胀，并且能够在不使车身1明显变形的情况下吸收冲击负载。在所示的实施方式中，第一环形框架29在前门梁51的上下前端51a和51b处接收冲击，同时第二环形框架35只在前门梁51的单个后端51c处接收冲击。因此，冲击负载更有效地传递给前柱11(第一环形构件28)，而不是中柱13(第二环形构件34)，并且这能够有效地使在坐有乘客的那部分车身附近的车身变形最小化。 
修改的实施方式 
图10为本发明的修改的实施方式的透视图。该实施方式与前面实施方式类似，除了第一和第三环形框架29和47与前面实施方式的那些稍微不同。更具体地说，在该修改的实施方式中，第一环形框架29没有设置环形构件，而是通过使左右前柱11和12的上端与具有相对较大直径的横管81连接而形成。第三环形框架47也没有设置环形构件，而是由地板加强框架15自身形成。同样在该修改的实施方式中，通过适当地选择各个构件的厚度能够实现车身1承受预定侧面冲击所需的机械强度和刚度。 
虽然已经根据其优选实施方式对本发明进行了说明，但本领域普通技术人员容易想到的是，在不背离后附权利要求书所提出的本发明范围的情况下可以有各种各样的变化和变型。例如，本发明也可以适用于双 门轿车，二座汽车、微型汽车以及其它形式的机动车。根据车辆类型，可以省略第三环形框架。 
本申请要求了原始日本专利申请的巴黎公约优先权，该原始日本专利申请的内容通过引用并入本文。 

Claims (11)

1.一种汽车车身结构，包括前柱、中柱和在车身结构的每一侧上装配在前柱和中柱之间的前门，该汽车车身结构还包括：
在每个前门中沿着前后方向延伸并且至少具有前端和后端的前门梁；
通过将所述前柱的上部和下部相互连接形成的第一环形框架；以及
通过将所述中柱的上部和下部相互连接形成的第二环形框架，
其中，当所述前门关闭时，所述前门梁的前端和后端从侧面看分别与第一环形框架和第二环形框架重叠，并且
所述前门梁包括一门梁主体，该门梁主体由开口侧面向内的槽钢构件和沿着门梁主体的内侧延伸并且两个端部连接到所述槽钢构件的前端和后端的拉线构成。
2.如权利要求1所述的汽车车身结构，其特征为，所述前门梁包括在竖直平面内扩大的前端。
3.如权利要求2所述的汽车车身结构，其特征为，所述扩大的前端包括分叉前端。
4.如权利要求1所述的汽车车身结构，其特征为，所述前门梁在中央设有较大面积的压力接收板。
5.如权利要求4所述的汽车车身结构，其特征为，所述压力接收板具有封闭横截面。
6.如权利要求1所述的汽车车身结构，还包括：由一对横梁构件和一对侧梁构件形成的第三环形框架，所述横梁构件和侧梁构件相互连接以形成一环形框架；装配在中柱和第三环形框架之间的第二门；以及在第二门中沿着前后方向延伸并且至少具有前端和后端的第二门梁，其中，当所述第二门关闭时，所述第二门梁的前端和后端从侧面看分别与第二环形框架和第三环形框架重叠。
7.如权利要求6所述的汽车车身结构，其特征为，所述第二门梁包括在竖直平面内分叉的后端。
8.如权利要求7所述的汽车车身结构，其特征为，所述第二门梁在中央设有较大面积的压力接收板。
9.如权利要求8所述的汽车车身结构，其特征为，所述压力接收板具有封闭横截面。
10.如权利要求1所述的汽车车身结构，其特征为，所述第一环形框架包括由管构件构成的第一环形构件，该管构件装纳在前柱的中空内部中并且在适当位置处焊接在前柱上，该第一环形构件是通过将钢管弯曲并且将其两个端部焊接在其下中部而形成的。
11.如权利要求1所述的汽车车身结构，其特征为，所述第二环形框架包括由管构件构成的第二环形构件，该管构件装纳在中柱的中空内部中并且在适当位置处焊接在中柱上，该第二环形构件是通过将钢管弯曲并且将其两个端部焊接在其下中部而形成的。
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