車身前部結構的製作方法
2023-08-04 12:39:41
專利名稱：車身前部結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種針對車身前部結構的改進。這裡的「車身前部」是指在前柱和儀錶板前面的部分。
背景技術：
例如在日本專利No.2516212中披露了一種車身前部結構，其被設計為可使車身前部吸收在車輛前面碰撞中的碰撞能量。將參照圖12和13對該車身前部結構進行說明。
傳統的車身200在其前部的左、右兩側上具有一對沿車身縱向延伸的左、右前縱梁201、201。左、右前上部構件202、202(僅示出了右前上部構件)在前縱梁201、201的橫向外側和上方沿車身的縱向延伸。左、右輪罩203、203分別設置在左、右前縱梁201、201和左、右前上部構件202、202之間。
在右輪罩203的前面，右前縱梁201和右前上部構件202在它們的前部處與前、後連接構件204、205相連接。車身200的左側具有相同的結構。
參考標號206表示前翼子板。板207在前、後連接構件204、205上面延伸。副車架構件208在左、右前縱梁201、201之間延伸。參考標號209表示前車輪。
當衝擊能量En從車輛的前面作用在位於車身200前部中的任意一個前縱梁201的橫向外部的位置上，或者在被稱為斜向碰撞中作用在車身200的前部處時，衝擊能量En作用在前上部構件202上，並且也通過連接構件204、205作用在前縱梁201上。前縱梁201和前上部構件202發生塑性變形，由此減緩朝向客廂作用的衝擊能量En。也就是說，作用在前上部構件202上的衝擊能量En在某種程度上不但被前上部構件202吸收，而且還被前縱梁201吸收。
為了通過車身200的前部有效地吸收這樣的衝擊能量En，可以考慮使更多的衝擊能量En能夠傳遞到前縱梁201上。為此，需要增加連接構件204、205的剛度和連接構件204、205之間的連接部分的剛度。
在傳統的結構中，連接構件204、205在它們各自的相對端部處與前縱梁201的橫向外表面201a和前上部構件202的橫向內表面202a對接。通過這種結構，相對容易地增加連接構件204、205的剛度。然而，在這種結構的情況下，對增加連接部分的剛度有一定限制。
發明內容
因此，希望能夠通過簡單的結構由車身前部來有效地吸收對車身前部的斜向碰撞的衝擊能量。
根據本發明，提供了一種車身前部結構，包括左、右前縱梁，其在車身前部的左、右側上沿車身的縱向延伸；左、右前上部構件，其設置在前縱梁的橫向外側和上方並沿車身的縱向延伸；左、右輪罩，其分別設置在左、右前縱梁和左、右前上部構件之間；以及左、右連接構件，其以在左、右輪罩的前面橫向延伸的方式設置；右連接構件具有第一端部和第二端部，該第一端部橫向延伸穿過右前縱梁並被焊接在右前縱梁的兩側上，該第二端部連接在右前上部構件上；左連接構件具有第一端部和第二端部，該左連接構件的第一端部橫向延伸穿過左前縱梁並被焊接在左前縱梁的兩側上，左連接構件的第二端部連接在左前上部構件上。
因此，在本發明中，由於左、右連接構件的第一端部分別在左、右輪罩前面沿橫向延伸通過前縱梁，其中每個第一端部被焊接在其延伸穿過的前縱梁的兩側上，所以可以通過簡單的結構使將連接構件的第一端部與前縱梁相連接的連接處(也就是說，連接構件的基座部分)的剛度得到充分的增強。
因此，當衝擊能量從車身前部作用在每一個前上部構件上時，衝擊能量從前上部構件經由連接構件和具有高剛度的連接處(連接構件的基座部分)被傳遞給前縱梁。然後，前縱梁和前上部構件發生塑性變形，由此充分地減輕朝向客廂作用的衝擊能量。也就是說，作用在前上部構件上的衝擊能量不僅被前上部構件充分地吸收，而且也被前縱梁充分地吸收。
如上所述，在本發明中，簡單的結構使得在斜向碰撞中作用在車身前部上的衝擊能量被分散到前縱梁和前上部構件中，從而使衝擊能量被車身前部有效地吸收。因此，進一步減輕了朝向客廂作用的衝擊能量。
由於前縱梁的前部和前上部構件的前部通過連接構件相連接，增加了車身前部的剛度，並且使作為整體的包括有客廂部分的車身的剛度也得到了增加。
另外，由於每個連接構件的第一端部以沿橫向穿透的方式固定在前縱梁上，所以可以更容易地提高連接構件相對於前縱梁的安裝位置的精度。
最好，左、右前縱梁中的每一個包括中空構件，該構件具有朝向車輛寬度中心線的內縱梁半邊和在橫向外側的外縱梁半邊，該內、外縱梁半邊具有用於允許連接構件的第一端部從中延伸通過的通孔，並且左、右連接構件的第一端部中的每一個都與連接凸緣相連接，該凸緣從橫向外側與外縱梁半邊相抵靠地放置並與之相連接。因而，可在時間不同的階段中實施用於形成在連接構件和前縱梁之間的連接處的焊接操作，以防止焊接熱變形。
下面將參照附圖僅以示例的方式對本發明的優選實施例進行詳細說明，圖中圖1為根據本發明的車身前部的透視圖；圖2為圖1所示車身前部的側視圖；圖3為圖1所示車身前部的平面圖；
圖4為圖1所示車身前部的主視圖；圖5為說明左前縱梁、左前上部構件和連接構件之間的關係的側視圖；圖6為說明圖5所示的連接結構的平面圖；圖7為連接結構的主視圖，以剖視圖表示出圖5中的左前縱梁和連接構件的第一端部；圖8A到8C為說明將連接構件的第一端部連接在前縱梁上的過程的視圖；圖9為沿圖6中的線9-9截得的剖視圖；圖10為圖9所示支架、支撐件和連接構件的第二端部的分解透視圖；圖11為說明其中衝擊能量作用在前上部構件上並且衝擊能量經由連接構件被傳遞給前縱梁的狀態的視圖；圖12為表示傳統的車身前部結構的透視圖；以及圖13為沿圖12中的線13-13截得的剖視圖。
具體實施例方式
圖1中示出的車輛10具有被儀錶板21分隔成前發動機艙22和後客廂23的車身20(即，車身框架20)，並具有直立地設置在儀錶板21附近的左、右前柱24、24。
下面將對具有單殼式結構的車身20的前部結構進行說明。這裡，「車身20的前部」指在車身20中的儀錶板21和前柱24、24前面的部分。儀錶板21為一塊隔板並且也被稱為車身前圍板。前柱24、24為設置在前窗風擋玻璃和側窗玻璃之間的管柱狀支撐件。
車身20的前部具有這樣結構，即一對左、右前縱梁31、31在車身前部的左、右兩側上沿縱向延伸；左、右上部構件32、32在前縱梁31、31的橫向外側和上方從左、右前柱24、24向前延伸；左、右下垂部分33、33從上部構件32、32的前端延伸到左、右前縱梁31、31的下方；前橫隔板40與左、右前縱梁31、31的前部和左、右下垂部分33、33的前部相連接；並且，左、右前減振器殼體34、34和左、右輪罩35、35分別在前縱梁31、31和上部構件32、32之間延伸。
每個上部構件32和對應的下垂部分33被結合成一個構件，構成了前上部構件38。
從上面的說明中清楚可見，車身20具有在左、右前縱梁31、31的橫向外側和上方縱向延伸的左、右前上部構件38、38，並且左、右前減振器殼體34、34和左、右輪罩35、35分別在左、右前縱梁31、31和左、右前上部構件38、38之間延伸。
左、右前輪51(圖中僅示出了左側的一個)設置在前縱梁31、31的橫向外側。
前縱梁31、31的後端連接在左、右中央縱梁36、36上。每個前減振器殼體34支撐著用於前輪51的前懸架(未示出)的上部。每個輪罩35為一個朝向車輛中心線凸出的罩子，其覆蓋前輪51的上部並與前減振器殼體34相連接。
前橫隔板40包括在左、右下垂部分33、33的上部之間延伸的前上部橫梁41、在左、右下垂部分33、33的下部之間延伸的前下部橫梁42和在前上部橫梁41和前下部橫梁42之間延伸的左、右側支撐件43、43。
用來支撐散熱器(未示出)的前上部橫梁41位於左、右前縱梁31、31的上方。承載著散熱器(未示出)的前下部橫梁42位於左、右前縱梁31、31的下方。垂直的左、右側支撐件43、43也可以與左、右前縱梁31、31相連接，用來增加車身20的剛度。
車身20還具有在左、右前縱梁31、31的前端31a、31a之間延伸的前保險槓52。在圖中，參考標號27表示車頂，參考標號37表示下邊梁。
圖2示出了當從側面看時的車身前部。中央縱梁36具有從其前端向前上方延伸的延伸部39。前縱梁31的後端與該延伸部39的前端相連接。前柱24包括作為下半部分的下柱部分25和作為上半部分的上柱部分26。
從下柱部分25的上端向前下方傾斜延伸的上部構件32位於前輪51的上方。下垂部分33從上部構件32的前端成向下的曲線地延伸，其在前輪51的前面下垂並且幾乎垂直地進一步向下延伸。
如圖3所示，前下部橫梁42布置在左、右前縱梁31、31的前端31a、31a的後面。前上部橫梁41布置在前下部橫梁42的後面。
前上部橫梁41和前下部橫梁42為在平面圖中大致成線性形狀的橫向延長的圓管。
前上部橫梁41的縱向端部41a、41a通過焊接或者類似方式經由左、右連接構件44、44與左、右下垂部分33的內側表面33b、33b相連接。連接構件44、44為在平面圖中大致呈三角形形狀的角撐板。
圖4示出了車身前部的前面。前上部橫梁41在主視圖中具有類似帽子的形狀。前下部橫梁42在主視圖中具有基本上為線性的形狀。前下部橫梁42的縱向端部42a、42a經由垂直的板狀連接構件45、45(見圖2)通過螺栓連接、焊接或者類似方式與左、右下垂部分33、33的前端33a、33a相連接。
這裡，還參照圖1至圖3進行說明。將前縱梁31、31和前上部構件38、38的下垂部分33、33相連接的左、右連接構件60、60被布置在左、右輪罩35、35的前面且位於前下部橫梁41的後面，它們從左、右前縱梁31、31沿橫向向外地幾乎水平地延伸。連接構件60、60為圓形截面的圓管。
下面將參照圖5-7和圖8A-8C對連接構件60、60的連接結構進行詳細說明。左、右連接構件60、60和連接結構相對於車輛寬度中心線CL對稱，因此僅示出了左側結構，並且對右側結構將不進行說明。
如圖5-7所示，左連接構件60為沿其縱向彎曲的圓管。這裡，「圓管」表示一般為圓形的橫截面，並且可以具有完全為圓形的橫截面或者橢圓形橫截面。具體地說，如圖6所示，連接構件60在從頂部看時具有沿橫向線性地延伸的第一端部61和相對於第一端部61以角度θ成曲線地向前彎曲的第二端部62。
在左連接構件60的連接結構中，(1)連接構件60的第一端部61沿橫向延伸穿過左前縱梁31並被焊接在其延伸穿過的前縱梁3 1的兩側上，也就是說，被焊接在內縱梁半邊70和外縱梁半邊80上；(2)連接構件60的第二端部62連接在左前上部構件38上。
如圖7所示，前縱梁31為一個中空構件，它由朝向車輛寬度中心線CL的內縱梁半邊70和沿橫向在外側的外半縱梁80構成。
內縱梁半邊70為在主視圖中大致呈倒L形的鋼板壓模部件，是一體地形成有從其上邊緣向上延伸的上凸緣71和從其下邊緣向下延伸的下凸緣72的構件。外縱梁半邊80為在主視圖中大致呈L形的鋼板壓模部件，是一體地形成有從其上邊緣向上延伸的上凸緣81和從其下邊緣向下延伸的下凸緣82的構件。
將外縱梁半邊80放置在內縱梁半邊70上，以便通過點焊將上凸緣71、81和下凸緣72、82連接起來，由此形成在主視圖中具有大致為矩形形狀的封閉截面結構的前縱梁31。
內、外縱梁半邊70、80具有彼此同心的通孔73、83，連接構件61的第一端部61從這些通孔中延伸穿過。
左連接構件60具有連接在第一端部60上的連接凸緣90，該連接凸緣90從橫向外側(圖7中的右側)與外縱梁半邊80相抵靠地設置並與之相連接。
連接凸緣90是被稱為頸狀凸緣的連接構件，其具有與管狀頸部92成一體地形成的矩形或者圓形凸緣91。凸緣91的厚度被設定成大於內、外縱梁半邊70、80的厚度，這增加了剛度。頸部92具有使連接構件60的第一端部61a從中延伸通過的插入孔93。
穿過連接凸緣90延伸的第一端部61被焊接在頸部92上。第一端部61穿過通孔73、83插入。凸緣91被焊接在外縱梁半邊80上，並且第一端部61的端部被焊接在內縱梁半邊70上。因此，使連接構件60的第一端部61與前縱梁31相連接。該焊接例如為MIG焊接，用來增大連接處的可靠性。
由於連接構件60的第一端部61以橫向穿透的方式固定在前縱梁31上，易於提高連接構件60相對於前縱梁31的安裝位置的精度。
現在將參照圖8A-8C對將連接構件60的第一端部61連接在前縱梁31上的過程進行說明。
首先，如圖8A所示，將連接構件60的第一端部61插入連接凸緣90中，並且將連接凸緣90設定在距離第一端部61的端部61a有深度尺寸De的預定位置處。將連接構件60的第一端部61的外圓周表面斷續地或者連續地焊接在連接凸緣90的頸部92的端部上。斷續焊有利於防止焊接熱變形。
然後，如圖8B所示，將第一端部61從橫向外側(圖中的右側)插入外縱梁半邊80的通孔83中，從橫向外側將凸緣91放置在外縱梁半邊80上。接著，將凸緣91點焊在外縱梁半邊80上。
如圖8C所示，在將第一端部61插入內縱梁半邊70的通孔73中之後，將內縱梁半邊70和外縱梁半邊80放置在一起。然後，將上凸緣71、81和下凸緣72、82點焊在一起。
最後，將第一端部61的端部61a的外圓周表面斷續地或者連續地焊接在內縱梁半邊70上，從而完成了將連接構件60的第一端部61連接在前縱梁31上的操作。斷續焊有利於防止焊接熱變形。
焊接上凸緣71、81和下凸緣72、82的操作和將第一端部61焊接在內縱梁半邊70上的操作可以顛倒順序。
可以在時間不同的階段中實施在連接構件60和前縱梁31之間的連接處的焊接操作，以防止在前縱梁31和連接構件60中的焊接熱變形。
現在，將參照圖5-7和圖9-10對連接構件60的第二端部62的連接結構進行說明。
如圖6、7、9和10所示，連接構件60的第二端部62經由支架100和支撐件110與前上部構件38相連接。
如圖6、7和9所示，支架100為從前上部構件38的下垂部分33朝前縱梁31水平延伸的鋼板壓模部件。具體地說，支架100包括焊接在下垂部分33上的基座部分101、從基座部分101朝前縱梁31延伸的支撐部分102以及從支撐部分102的上、下邊緣向上和向下延伸的凸緣103、103。
支撐部分102具有朝連接構件60的第二端部62的相對側彎曲的在剖視圖中大致為U形的形狀，以便不與第二端部62發生幹涉(參見圖9)。上、下凸緣103、103與連接構件60的第一端部61平行。
支撐件110為用於將為彎曲的圓管的連接構件60固定在支架100上的管狀構件。以下，連接構件60在適當的時候被稱為「圓管60」，支撐件110在適當的時候被稱為「管支撐件110」。
支撐件110為一管支撐件，，它包括一對用來夾著可沿其外表面63滑動的圓管60的上、下平板狀凸緣111、111和與凸緣111、111相連的連接部分112，並且該支撐件為具有朝支架100的支撐部分102的開口側開口的大致為U形的橫截面的鋼板壓模部件。
成對的上、下凸緣111、111具有彼此相對且平行的平板表面。支撐件110相對於圓管60沿管徑向定位。為了將凸緣111、111焊接在圓管60的外表面63上，凸緣111、111分別形成有細長孔113、113。該細長孔113、113以與圓管60的軸向縱向中心線Lp(參見圖10)近似平行的方式形成。
如圖6和9所示，在管支撐件110相對於圓管6 0滑動定位之後，形成細長孔113、1113的邊緣113a、113a被焊接在圓管60的外表面63上，由此使支撐件110連接在圓管60上。在將圓管60和支撐件110相連接時，細長孔113、113允許自由地設定焊接長度，從而提供了必需的連接剛度。
成對的上、下凸緣111、111分別具有一體形成的連接凸緣114、114，以便被放置在支架100的相應凸緣103、103上並與之相連。如圖9所示，支架100的凸緣103、103和支撐件110的連接凸緣114、114通過點焊相連接。因此，彎曲的圓管60可以很容易地經由支撐件110連接在前上部構件38上。
現在將參照圖11對具有上述結構的車身前部結構的功能進行說明。
圖11示意性地示出了在左側上的前縱梁31、前上部構件38和連接構件60之間的關係。
連接構件60的第一端部61橫向延伸穿過在輪罩35前面的前縱梁31(參見圖1)。第一端部61被焊接在其延伸經過的兩個側面上，也就是說，被焊接在前縱梁31的內、外縱梁半邊70、80上。因而，簡單的結構足以增加與連接部件60的第一端部61相連接的前縱梁31的連接部分31b的剛度。下面將詳細說明。
這裡假定連接構件60為第一端部61被固定的懸臂構件。與第一端部61相連接的連接部分31b為懸臂構件的基座部分。當第二端部62承受彎曲負載時，連接部分31b(基座部分31b)經受最大的彎曲力矩。
然而，由於連接構件60的第一端部61被連接在內縱梁半邊70和外縱梁半邊80上，所以基座部分31b具有很大的剛度。因而，在基座部分31b上的最大彎曲力矩被作為整體的具有封閉的橫截面結構的前縱梁31所承受。
由於第一端部61經由具有高剛度的頸狀凸緣90與外縱梁半邊80相連接，負載被分散到外縱梁半邊80中。這防止了在外縱梁半邊80處出現應力集中，從而確保了作為整體的前縱梁31有足夠大的剛度。
當衝擊能量En從車身20的前部作用在前上部構件38上時，衝擊能量En被從前上部構件38經由連接構件60和具有高強度的基座部分31b從粉地傳遞到前縱梁31上。於是，前縱梁31和前上部構件38塑性變形，由此充分地減輕了朝向客廂23(參見圖1)作用的衝擊能量En。也就是說，作用在前上部構件38上的衝擊能量En不僅被前上部構件38充分地吸收，而且還被前縱梁31充分地吸收。
在具有這種簡單的結構的情況下，在斜向碰撞中作用在車身20的前部上的衝擊能量En被充分地分散到前縱梁31和前上部構件38中，由此被有效地吸收。於是，減輕了朝向客廂23(參見圖1)作用的衝擊能量En。
連接構件60連接著前縱梁31的前部和前上部構件38的前部，由此增加了車身20前部的剛度。因此，增加了作為整體的包括客廂23部分的車身20的剛度。
右連接構件60及其連接結構與左連接構件60及其連接結構相同，並且具有相同的功能和效果。具體地說，右連接構件60具有橫向延伸穿過右前縱梁31的第一端部61，並且還具有與右前上部構件38相連的第二端部62，該第一端部61被焊接在其延伸穿過的兩側上，也就是說，被焊接在內、外縱梁半邊70、80上。
在該實施例中示出的每個連接構件60為彎曲的圓管，但是本發明並不局限於此。它可以為具有圓形橫截面或者方形橫截面的中空的或者實心的線性構件。
如上所述，本發明的車身前部結構對於具有左、右前縱梁31、31和左、右前上部構件38、38的汽車尤其有用。
權利要求
1.一種車身前部結構，包括在車身前部的左、右側上沿車身(20)的縱向延伸的左、右前縱梁(31，31)；設置在前縱梁的橫向外側和上方並沿車身的縱向延伸的左、右前上部構件(38，38)；分別設置在左、右前縱梁和左、右前上部構件之間的左、右輪罩(35，35)；以及以在左、右輪罩的前面橫向延伸的方式設置的左、右連接構件(60，60)，右連接構件具有第一端部(61)和第二端部(62)，所述第一端部沿橫向延伸穿過右前縱梁並被焊接在所述右前縱梁的兩側上，所述第二端部與右前上部構件相連接，左連接構件具有第一端部(61)和第二端部(62)，所述第一端部橫向延伸穿過左前縱梁並被焊接在所述左前縱梁的兩側上，所述第二端部與左前上部構件相連。
2.根據權利要求1所述的車身前部結構，其特徵為，左、右前縱梁(31，31)中的每一個都包括具有朝向車輛寬度中心線(CL)的內縱梁半邊(70)和在橫向外側的外縱梁半邊(80)的中空構件，所述內、外縱梁半邊具有用於允許連接構件的第一端部延伸穿過的通孔(73，83)，並且左、右連接構件(60)的第一端部(61)每個都與連接凸緣(90)相連接，該凸緣從橫向外側與外縱梁半邊相抵靠地裝配並與之相連。
全文摘要
前上部構件(38，38)和位於前上部構件的橫向內側的前縱梁(31，31)通過管形的連接構件(60，60)相連接。每個連接構件的第一端部(61)延伸穿過前縱梁並被焊接到縱梁的兩側上。連接處具有很高的剛度。當衝擊能量作用在每一個前上部構件上時，能量被通過連接構件傳遞到前縱梁上，並且前縱梁和前上部構件發生塑性變形。
文檔編號B62D25/08GK1590187SQ20041005704
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月25日 優先權日2003年8月26日
發明者五味哲也, 大塚保彥 申請人:本田技研工業株式會社