CN110884569A - 车身前部构造 - Google Patents

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渡边庆
石原启太
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Abstract

本发明提供一种车身前部构造，能够提高正面碰撞时的能量吸收性能的设计自由度。车身前部构造(1)包括：侧车架(10)，其沿车身的前后方向延伸设置，主视观察时呈闭合截面；以及筒构件(20)，其在所述侧车架(10)内，沿所述车身的前后方向延伸设置，主视观察时呈闭合截面，所述筒构件(20)与所述侧车架(10)分离。

Description

车身前部构造
技术领域
本发明涉及车身的前部构造。
背景技术
专利文献1中公开了一种通过将前纵梁(车架)内的前端部设为碰撞盒来吸收正面碰撞时的载荷的车身前部构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-009712号公报
发明内容
在该车身前部构造中，希望提高正面碰撞时的能量吸收性能的设计自由度。
本发明是鉴于上述问题提出的，课题在于提供一种能够提高正面碰撞时的能量吸收性能设计自由度的车身前部构造。
为了解决上述课题，本发明的车身前部构造的特征在于，包括：侧车架，其沿车身的前后方向延伸设置，主视观察时呈闭合截面；筒构件，其在所述侧车架内沿所述车身的前后方向延伸设置，主视观察时呈闭合截面，所述筒构件与所述侧车架与分离。
发明的效果
根据本发明，能够使侧车架与筒构件独立而吸收能量，或通过使侧车架及筒构件中的至少一方弯曲并相互抵接而相互协作地吸收能量，因此能够提高正面碰撞时的能量吸收性能的设计自由度。
附图说明
图1是示意性地示出的本发明实施方式的车身前部构造的透视立体图。
图2是示意性地示出的本发明实施方式的车身前部构造的透视俯视图，是用于说明由载荷引起的变形的图。
图3是示意性地示出的本发明实施方式的车身前部构造的透视俯视图，是用于说明由载荷引起的变形的图。
图4是示意性地示出的本发明实施方式的车身前部构造的透视俯视图，是用于说明由载荷引起的变形的图。
图5是示意性地示出的本发明实施方式的车身前部构造的透视俯视图，是用于说明由载荷引起的变形的图。
图6是示意性地示出的本发明实施方式的车身前部构造的透视俯视图，是用于说明由载荷引起的变形的图。
图7是示出本发明及对比例的车身前部构造中的正面碰撞时的载荷与行程的关系的一例的曲线图。
附图标记说明
1 车身前部构造
2 前侧的构造构件
3 后侧的构造构件
4 发动机架
10 侧车架
10A 第一压溃容许部
10B 发动机架固定部
10C 第二压溃容许部
10D 弯折变形容许部
10D1 第一弯折点
10D2 第二弯折点
10D3 第三弯折点
11 内壁部
12 下壁部
13 上壁部
14 外壁部
20 筒构件
21 内壁部
22 下壁部
23 上壁部
24 外壁部
30F、30R 位置偏移抑制部
具体实施方式
接下来，关于本发明的实施方式，以将本发明应用于汽车的左右一对前侧车架中的右侧前侧车架周围的情况为例，参照适当附图进行详细说明。
如图1所示，本发明实施方式的车身前部构造1包括前侧的构造构件2(参照图2)、后侧的构造构件3、发动机架4(参照图2)、侧车架10、筒构件20和位置偏移抑制部30F、30R。车身前部构造1为了恰当地吸收从前方向车身输入的载荷，具有由侧车架10及筒构件20构成的双重闭合截面构造。
＜前侧的构造构件＞
如图2所示，前侧的构造构件2是架设在左右一对侧车架10的前端部间的前保险杠的保险杠横梁。
＜后侧的构造构件＞
如图1所示，后侧的构造构件3是与侧车架10的后端部连结并构成前侧车架的后部的构件。作为该前侧车架的后部的后侧的构造构件3沿前后方向延伸设置，并且以随着趋向后方而朝向下方的方式弯曲形成。另外，作为前侧车架的后侧的构造构件3的后端部固定于划分车辆的动力室和车室的前围板下部。
＜发动机架＞
如图2所示，发动机架4是分别固定在左右一对侧车架10的发动机架固定部10B上的构件。在本实施方式中，发动机架4通过例如螺栓等固定于发动机架固定部10B中的上壁部13。在左右一对发动机架4上架设作为车辆动力源的发动机。发动机架4不仅支承发动机的重量，而且具有减少发动机的振动向侧车架10传递以及限制由来自路面的输入等引起发动机移动变位的功能。发动机在三点支承的情况下，借助左右发动机架4及后部发动机架固定于车身，在四点支承的情况下，借助左右的发动机架4、前部发动机架及后部发动机架固定于车身。
＜侧车架＞
如图1所示，侧车架10是与车辆的车室相比在前方沿前后方向延伸设置的管状构造构件。侧车架10的前端部通过焊接、螺栓紧固等固定于前侧的构造构件2，侧车架10的后端部通过焊接等固定于后侧的构造构件3。即，侧车架10的前端部及后端部均为固定端。
侧车架10由内壁部11、从内壁部11的下端部向车宽方向外方延伸设置的下壁部12、从内壁部11的上端部向车宽方向外方延伸设置的上壁部13、以及连接下壁部12与上壁部13的车宽方向外端部彼此的外壁部14构成，主视观察时呈纵长的矩形框状的闭合截面。该侧车架10例如能够通过焊接等使构成内壁部11、下壁部12及上壁部13的一部分的内面板与构成外壁部14、下壁部12及上壁部13的其他部分的外面板接合而形成。
侧车架10对应于针对载荷的变形方式而被划分。即，侧车架10包括：为了恰当地进行能量吸收而在碰撞初始压溃的部位；以及为了减少向后方的载荷传递并抑制车室的变形及针对乘员的加速度输入而在碰撞中期弯折变形的部位。侧车架10从前方依次具有第一压溃容许部10A、发动机架固定部10B、第二压溃容许部10C和弯折变形容许部10D。
《第一压溃容许部》
第一压溃容许部10A是包含侧车架10的前端部的部位。第一压溃容许部10A通过将内壁部11、下壁部12、上壁部13及外壁部14的强度设定为相同，从而在来自前方的载荷经由前侧的构造构件2输入至侧车架10的情况下，以不会上下左右弯折而在前后方向上压溃的方式变形(压溃)，吸收载荷即能量的一部分。另外，第一压溃容许部10A构成为通过整体上相对于发动机架固定部10B形成为低强度而能够压溃。
《发动机架固定部》
发动机架固定部10B是形成在第一压溃容许部10A的后侧的部位。发动机架4借助螺栓、托架等固定于发动机架固定部10B。发动机架固定部10B整体上相对于第一压溃容许部10A及第二压溃容许部10C形成为高强度，从而在来自前方的载荷经由前侧的构造构件2输入至侧车架10的情况下，尽可能不变形而维持原来的形状，持续保持发动机架4。
《第二压溃容许部》
第二压溃容许部10C是形成在发动机架固定部10B的后侧的部位。第二压溃容许部10C通过将内壁部11、下壁部12、上壁部13及外壁部14的强度设定为相同，从而在来自前方的载荷经由前侧的构造构件2输入至侧车架10的情况下，以不会上下左右弯折而在前后方向上压溃的方式变形(压溃)，吸收载荷即能量的一部分。另外，第二压溃容许部10C通过整体上相对于发动机架固定部10B形成为低强度，从而构成为能够压溃。
《弯折变形容许部》
弯折变形容许部10D形成在第二压溃容许部10C的后侧，是包含侧车架10的后端部的部位。弯折变形容许部10D通过使内壁部11与外壁部14具有强度差，从而在来自前方的载荷经由前侧的构造构件2输入至侧车架10的情况下，以在俯视观察时沿车宽方向弯折的方式变形(弯折变形)，吸收载荷即能量的一部分，并减少向后方的载荷传递。
(弯折点)
在本实施方式中，弯折变形容许部10D具有第一弯折点10D1、第二弯折点10D2和第三弯折点10D3。
第一弯折点10D1配置在弯折变形容许部10D的前端部。第一弯折点10D1是在来自前方的载荷经由前侧的构造构件2输入至侧车架10的情况下，由于外壁部14相比于内壁部11先弯折而在俯视观察时以向车宽方向内方鼓凸的方式弯折的部位。第一弯折点10D1例如能够通过使外壁部14与内壁部11相比形成为壁厚薄且强度低来实现。
第二弯折点10D2分离配置在第一弯折点10D1的后方。第二弯折点10D2是在来自前方的载荷经由前侧的构造构件2输入至侧车架10的情况下，由于内壁部11相比于外壁部14先弯折而在俯视观察时以向车宽方向外方鼓凸的方式弯折的部位。第二弯折点10D2例如能够通过使内壁部11与外壁部14相比形成为壁厚薄且强度低来实现。
第三弯折点10D3分离配置在第二弯折点10D2的后方。第三弯折点10D3是在来自前方的载荷经由前侧的构造构件2输入至侧车架10的情况下，由于外壁部14相比于内壁部11先弯折而在俯视观察时以向车宽方向内方鼓凸的方式弯折的部位。第三弯折点10D3例如能够通过使外壁部14与内壁部11相比形成为壁厚薄且强度低来实现。
需要说明的是，各弯折点10D1～10D3不限定于使内壁部11及外壁部14中的希望先弯折的部位薄壁化，也可以是在内壁部11及外壁部14中的希望先弯折的部位设有上下延伸设置的棱线、加强筋等的结构。
侧车架10也可以是将第一压溃容许部10A、发动机架固定部10B、第二压溃容许部10C及弯折变形容许部10D采用分体的管状构件形成，并通过以焊接等将这些部位接合而形成的构成。另外，弯折变形容许部10D也可以是将各弯折点10D1～10D3及其以外的部位采用分体的管状构件形成，并以焊接等将这些部位接合而形成的构成。
＜筒构件＞
筒构件20是在侧车架10内沿前后方向延伸设置的筒状构件。筒构件20的后端部通过焊接等固定于后侧的构造构件3。另外，筒构件20的前端部配置在第一压溃容许部10A内，且未固定于前侧的构造构件2。即，筒构件20的前端部与前侧的构造构件2分离或仅是抵接。按照这种方式，筒构件20的后端部是固定端，筒构件20的前端部是自由端。筒构件20呈与侧车架10也分开且仅固定于后侧的构造构件3的悬臂构造。
筒构件2由内壁部21、从内壁部21的下端部向车宽方向外方延伸设置的下壁部22、从内壁部21的上端部向车宽方向外方延伸设置的上壁部23以及连接下壁部22及上壁部23的车宽方向外端部彼此的外壁部24构成，主视观察时呈正方形框状的闭合截面。另外，筒构件20将内壁部21、下壁部22、上壁部23及外壁部24的强度设定为相同，不具有弯折点。需要说明的是，筒构件20的形状不限定于上所述构造，例如也可以是在主视观察时呈圆形状闭合截面等形状。
筒构件20的内壁部21及外壁部24的上下方向尺寸比侧车架10的内壁部11及外壁部14的上下方向尺寸小。筒构件20的下壁部22及上壁部23的车宽方向尺寸比侧车架10的下壁部12及上壁部13的车宽方向尺寸小。筒构件20以与侧车架10分离的方式设置。即，筒构件20与侧车架10一起构成双重闭合截面构造。
筒构件20在来自前方的载荷经由前侧的构造构件2输入至侧车架10的情况下，以在前后方向压溃的方式变形(压溃)，吸收载荷的一部分。在本实施方式中，筒构件20构成为通过前后设有强度差(前部为低强度，后部为高强度)而在来自前方的载荷的作用下从前端部侧压溃。
＜位置偏移抑制部＞
前后一对位置偏移抑制部30F、30R是安装在发动机架固定部10B的内表面且主视观察时呈纵长矩形框形状的构件。位置偏移抑制部30F、30R通过与筒构件20分离且将与筒构件20在车宽方向上的间隙设定为比侧车架10窄，从而用于抑制由来自前方的载荷引起的筒构件20相对于发动机架固定部10B的相对位置偏移(特别是车宽方向的位置偏移)。需要说明的是，位置偏移抑制部30F、30R可以是通过与筒构件20分离且将与筒构件20的上下方向上的间隙设定为比侧车架10窄，从而用于抑制由来自前方的载荷引起的筒构件20相对于发动机架固定部10B的相对位置偏移(特别是上下方向的位置偏移)的构成，也可以是抑制车宽方向及上下方向的位置偏移双方的构成。
在此，总结侧车架10及筒构件20与构造构件2、3等的关系。侧车架10的后端部固定于后侧的构造构件3，侧车架10的前端部固定于前侧的构造构件2。侧车架10的前后方向中间部即发动机架固定部10B固定于发动机架4。按照这种方式，侧车架10的前端部及后端部是固定端，前后方向中间部也固定于发动机架4。左右一对侧车架10的各发动机架固定部10B借助发动机架4及发动机连结，从而维持车宽方向的间隔。
另一方面，筒构件20的后端部固定于后侧的构造构件3，筒构件20的前端部未固定于前侧的构造构件2。但是，筒构件20的前端部也可以与前侧的构造构件2抵接。另外，筒构件20未固定于侧车架10。详细来说，筒构件20与侧车架10的第一压溃容许部10A、第二压溃容许部10C及弯折变形容许部10D分离，也可以仅与发动机架固定部10B分离，或者可以隔着位置偏移抑制部30F、30R抵接。在筒构件20隔着位置偏移抑制部30F、30R与发动机架固定部10B抵接的情况下，筒构件20能够隔着位置偏移抑制构件30F、30R相对于发动机架10B相对地前后滑动。按照这种方式，筒构件20呈悬臂构造，仅后端部是固定端，而前端部是自由端，前后方向中间部也未固定于侧车架10。
＜由正面碰撞载荷引起的变形＞
接下来，参照图1至图6说明本发明实施方式的车身前部构造1的由正面碰撞载荷引起的变形的例子。
首先，在来自前方的载荷被输入前侧的构造构件2时，前侧的构造构件2变形，载荷传递至侧车架10。
在载荷传递至侧车架10时，如图2所示，第一压溃容许部10A在载荷的作用下压溃，并且，在前侧的构造构件2与筒构件20抵接后，筒构件20也在载荷的作用下压溃。
接下来，如图3所示，第二压溃容许部10在载荷的作用下压溃，并且筒构件20也在载荷的作用下压溃。在此，在第二压溃容许部10C压溃时，侧车架10的顶端部的朝向改变，存在侧车架10的顶端部与筒构件20的顶端部抵接而妨碍筒构件20的压溃的可能。对此，车身前部构造1通过具有前后一对位置偏移抑制部10F、10R，从而能够减少侧车架10的顶端部侧与筒构件20的顶端部侧抵接以妨碍筒构件20的情况，使筒构件20恰当地压溃。
接下来，如图4所示，弯折变形容许部10D从前方的第一弯折点10D1依次弯折变形，并且，筒构件20在载荷的作用下压溃。接下来，如图5所示，由于弯折变形了的弯折变形容许部10D与筒构件20抵接，从而弯折变形容许部10D的弯折变形的进行由于筒构件20而延缓。接下来，由于弯折变形容许部10D的弯折变形，筒构件20在载荷的作用下弯折变形。按照这种方式，即使弯折变形容许部10D开始弯折变形，筒构件20也继续压溃，因此能够减小即将弯折变形前的载荷的峰值(P1→P2)。另外，通过利用筒构件20延缓弯折变形容许部10D的弯折变形的进行或者使筒构件20也弯折变形，从而能够提高峰值P2后的平均载荷。
接下来，如图6所示，以第一弯折点10D1、第二弯折点10D2及第三弯折点10D3弯折变形了的弯折变形容许部10D在载荷的作用下完全折叠。
参照图7说明本发明及对比例的车身前部构造中的正面碰撞时的行程与载荷的关系。在此，对比例是从所述车身前部构造1省略了筒构件20及位置偏移抑制部30F、30R并从侧车架10省略了第二压溃容许部10C的构造。另外，车身前部构造1的侧车架10、筒构件20及位置偏移抑制部30F、30R的合计重量与对比例的侧车架的重量大致相等。
在图7中，S0区间是由前侧的构造构件2吸收载荷的一部分的区间。S1区间如使用图2～图5所说明，是由侧车架10(及筒构件20)吸收载荷的一部分的区间。S2区间如使用图6使用所说明，是侧车架10(及筒构件20)的载荷吸收结束后的区间。
如图7所示，车身前部构造1与对比例相比，能够通过增加筒构件20的压溃，从而提高S1区间中的平均载荷即能量吸收量。即，车身前部构造1能够提高能量吸收的重量效率。另外，车身前部构造1与对比例相比，通过增加筒构件20的弯折变形，从而能够抑制S1区间中的载荷的峰值。详细来说，车身前部构造1利用筒构件20延缓弯折变形容许部10D的弯折变形的进行，且在此期间筒构件20也继续压溃，因此能够减小即将弯折变形前的载荷的峰值(P1→P2)。即，车身前部构造1能够减小由于正面碰撞而对乘员造成的冲击。
本发明实施方式的车身前部构造1的特征在于，包括：侧车架10，其沿车身的前后方向延伸设置，主视观察时呈闭合截面；以及筒构件20，其在所述侧车架10内，沿所述车身的前后方向延伸设置，主视观察时呈闭合截面，所述筒构件20与所述侧车架10分离。
因此，车身前部构造1能够使侧车架10与筒构件20独立而吸收能量，或通过使侧车架10及筒构件20中的至少一方弯曲并相互抵接而相互协作地吸收能量，因此能够提高正面碰撞时的能量吸收性能的设计自由度。
另外，车身前部构造1的特征在于，所述侧车架10包括：第一压溃容许部10A，其在该侧车架10的前端部侧，能够由于来自前方的载荷而压溃；弯折变形容许部10D，其在该侧车架10的后端部侧，能够由于来自前方的载荷而弯折变形；以及发动机架固定部10B，其在所述第一压溃容许部10A与所述弯折变形容许部10D之间，固定发动机架4，所述筒构件20能够由于来自前方的载荷而压溃。
因此，车身前部构造1能够在碰撞初始通过侧车架10的压溃吸收能量，在碰撞中期通过侧车架10的弯折变形减少向后方的载荷传递，通过筒构件20的压溃恰当地吸收能量。
另外，车身前部构造1的特征在于，所述筒构件20的前端部配置在所述第一压溃容许部10A内。
因此，车身前部构造1能够对应于侧车架10的压溃而恰当地开始筒构件20的压溃。
另外，车身前部构造1的特征在于，所述侧车架10具有第二压溃容许部10C，其在所述发动机架固定部10B与所述弯折变形容许部10D之间，能够由于来自前方的载荷而压溃。
因此，车身前部构造1在发动机架固定部10B的前后设置压溃容许部10A、10C，能够增加碰撞初始吸收能量的时间及吸收量。
另外，车身前部构造1的特征在于，具有位置偏移抑制部30F、30R，其设置在所述发动机架固定部10B内，抑制由来自前方的载荷引起的所述筒构件20相对于所述发动机架固定部10B的相对位置偏移。
因此，车身前部构造1在第二压溃容许部10C压溃后，也能够使筒构件20恰当地压溃。
另外，车身前部构造1的特征在于，所述侧车架10的后端部及所述筒构件20的后端部固定于后侧的构造构件3，所述侧车架10的前端部固定于前侧的构造构件2，所述筒构件20的前端部未固定于所述前侧的构造构件2。
因此，车身前部构造1能够使筒构件20不受前侧的构造构件2的变形的影响而恰当地压溃。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于前述实施方式，能够在不脱离本发明要旨的范围内适当变形。例如，位置偏移抑制部不限定于前述的两个矩形框形状，可以是安装于内壁部11及外壁部14中的至少一方的棒状构件，也可以是一体地形成于内壁部11及外壁部14中的至少一方的凹部。另外，位置偏移抑制部也可以是设置于筒构件20的构成。

Claims (6)

1.一种车身前部构造，其特征在于，包括：
侧车架，其沿车身的前后方向延伸设置，主视观察时呈闭合截面；以及
筒构件，其在所述侧车架内沿所述车身的前后方向延伸设置，主视观察时呈闭合截面，
所述筒构件与所述侧车架与分离。
2.根据权利要求1所述的车身前部构造，其特征在于，
所述侧车架包括：
第一压溃容许部，其在该侧车架的前端部侧，能够由于来自前方的载荷而压溃；
弯折变形容许部，其在该侧车架的后端部侧，能够由于来自前方的载荷而弯折变形；以及
发动机架固定部，其在所述第一压溃容许部与所述弯折变形容许部之间，且固定发动机架，
所述筒构件能够由于来自前方的载荷而压溃。
3.根据权利要求2所述的车身前部构造，其特征在于，
所述筒构件的前端部配置在所述第一压溃容许部内。
4.根据权利要求2或3所述的车身前部构造，其特征在于，
所述侧车架具有第二压溃容许部，其在所述发动机架固定部与所述弯折变形容许部之间，能够由于来自前方的载荷而压溃。
5.根据权利要求4所述的车身前部构造，其特征在于，
具有位置偏移抑制部，其设置在所述发动机架固定部内，抑制由来自前方的载荷引起的所述筒构件相对于所述发动机架固定部的相对位置偏移。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车身前部构造，其特征在于，
所述侧车架的后端部及所述筒构件的后端部固定于后侧的构造构件，
所述侧车架的前端部固定于前侧的构造构件，
所述筒构件的前端部未固定于所述前侧的构造构件。
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