专利名称：车门的制作方法
技术领域：
本发明涉及改进汽车的车门的性能以保护乘员或司机(下文中统称为乘员)的技术。
背景技术：
近年来，已经研发了保护车辆乘员免受作用在车辆上的碰撞力的技术。为了提高乘员保护性能，一直要求重新考虑包括门的总体车身结构。作为设计用于提高乘员保护性能的车门的一个实例，在日本公开文本第平-7-25236号中公开了一种“车门结构”。
这种公开的车门结构包括在由内、外板组成的门体的上部区域中的一个开口部分，以及在开口部分中设有窗镶板，通过开口上、下运动。
为了保证开口部分必要的结构刚性，加筋被分别设置在内板的上部和外板的内上部中，并沿着开口部分延伸。这些加筋每个都有在其中形成的凹部，位于乘员臀位(Rip point)前面。当外力已从车辆旁侧作用在门体上时，即，当某一物体已碰撞车的侧门时，加筋在凹部的位置上向车厢内部塑性变形，因而碰撞能量可以被加筋的塑性变形吸收。因此，作用在乘员上的碰撞冲击可被减轻，从而改善了车门的乘员保护性能。
近来，为了改善燃油消耗率等，人们已经作出努力来减轻汽车的重量。为此目的，人们也已经作出努力来减轻车门的重量，目前有一种用铝合金材料替代车门传统钢材的趋势。为了进一步减轻车门重量以跟上目前的趋势，可以采用更轻的材料；例如，可用镁合金来替代铝合金。
但是，镁合金具有大约6-8％数量级的膨胀率，而且其刚度相对较小。“刚性”代表材料由于外部冲击而破碎或破裂的耐受程度和困难程度。在车门中使用镁合金材料的情形中，一般希望改善车门的乘员保护性能同时减轻门的重量，这样就充分考虑到镁合金材料的这种特性。
发明内容
按照本发明，提供一种车门，该车门包括一个镁合金制成的内门板和一个具有比镁合金刚度大的的材料制成的乘员护罩，该护罩固定在内门板面对座位(司机座位或乘员座位)或其附近的至少一部分上，与该部分呈重叠关系。
由于内门板是由轻的镁合金制成的，因而本发明可进一步减轻车门重量，从而进一步减轻汽车的总重量。
镁合金具有相对较小的刚度。甚至在使用镁合金制成内门板的情形中，仍需要保证门的足够的乘员保护性能。因此，在本发明中，由具有比镁合金大的刚度的材料制成的护罩固定在内门板面对乘员座位的至少一部分上或其附近，与该部分呈重叠关系。内门板易于塑性变形，而乘员护罩难于塑性变形。
当碰撞力从车身前方，即在车身的由前至后的方向上作用在内门板上时，碰撞能量可被内门板的塑性变形吸收。此外，在内门板外面对座位或其附近的部分上的变形可通过具有足够刚度的乘员护罩而被抑制或限制。因此，在内门板面对乘员的部分中的变形可被有效地限制。
也就是说，当碰撞力在由前至后的方向上作用在内门板上时，本发明能够通过抑制内门板面对乘员的部分的变形，同时使内门板的其余部分能够塑性变形而有效地吸收碰撞能量。因此，能够减轻施加在乘员上的碰撞冲击，从而提高车门的乘员保护性能。
乘员护罩最好借助铆钉、螺栓等局部地固定在内门板上。也就是说，相对地难于塑性变形的乘员护罩只是局部地固定在相对地易于塑性变形的内门板上。因此，由于内门板塑性变形引起的乘员护罩的塑性变形可被有效地限制。
按照本发明的另一方面，提供一种车门，该车门包括一个镁合金制成的内门板；一个由具有比镁合金刚度大的材料如铝合金制成的乘员护罩，所述乘员护罩固定在面对座位或其附近的内门板至少一部分上，与该部分呈重叠关系；一个托架，内门板和乘员护罩与托架固定在一起，在内门板面对座位或其附近的该部分中彼此呈重叠关系；以及一个内门板的门框，所述托架固定在该门框上。
当碰撞力从车身前方或在车身的由前至后的方向上作用在内门板上时，碰撞能量可由内门板的塑性变形吸收。此外，在内门板面对乘员座位或其附近的部分中的变形可通过具有足够刚度的乘员护罩被抑制。因此，在内门板面对乘员的部分中的变形可被有效地限制。
也就是说，当碰撞力在由前至后的方向上作用在内门板上时，本发明能够有效地通过抑制内门板面对乘员的部分的变形，同时使内门板的其余部分塑性变形而吸收碰撞能量。因此，能够减轻施加在乘员上的冲击，从而更进一步地改善车门的乘员保护性能。
另外，内门板的门框具有相对较大的刚性。在内门板的门框内的内部构件和乘员护罩可通过托架固定在高刚性的门框上。由于内门板的门框内的内部构件和乘员护罩一起固定在托架上，呈彼此重叠的关系，因而它们可提供牢固的固定组件。因此，内门板的门框内的内部构件和乘员护罩可牢固地固定在高刚性门框上。
此外，由于内门板、乘员护罩和托架在内门板面对座位或其附近的部分中被固定在一起，因而该部分的变形能够更加有效地被抑制。因此，在内门板面对乘员的部分中的变形能够更加可靠地被抑制。
也就是说，当碰撞力在由前至后的方向上作用在内门板上时，本发明能够通过抑制内门板面对乘员的部分的变形，同时使内门板的其余部分能够塑性变形而有效地吸收碰撞能量。因此，能够减轻施加在乘员上的碰撞冲击，从而更进一步地改善车门的乘员保护性能。
图1是按照本发明一实施例的车门的侧视图；图2是表示本发明车门下半部的侧视图；图3是沿图2中3-3线的剖视图；图4是沿图2中4-4线的剖视图；图5是沿图2中5-5线的剖视图；图6A是具有易碎部分的第一和第二狭长构件的剖视平面图；图6B是表面第一和第二狭长构件之一已断裂的视图；图7是沿图2中7-7线的剖视图；
图8A是具有门梁的车门的示意侧视图，图8B是表示车门在碰撞力已作用在门梁上那一时刻的状态的视图，图8C的视图表示恰在碰撞力已作用在门梁上且第一分开构件已相对于第二分开构件向后移动后的状态。
具体实施例方式
图1表示从左前门10左侧看去时到顶门类型的车辆的左前门10的结构。门10由内门板11和外门板13构成，内门板具有与其上端部整体形成的窗扇12，外门板与内门板11的外侧即面对看图的人的一侧相结合。门10被安装成使内门板11的门框20通过上、下铰链32连接于图中用虚线表示的车身31，从而可作开、关运动，门10借助固定在门框20上的门锁部分保持在关闭位置上。
窗扇12是将门的玻璃(未画出)保持在其内的构件，使玻璃可沿窗扇12升、降。在本说明书中，术语“内门板”整体地指板11和窗扇12的组合。
内门板11的门框20包括一个水平的下框构件21、一个从下框构件21的前端向上延伸的前框构件22、一个从下框构件21的后端向上延伸的后框构件23和一个在前框构件22和后框构件23的各自的顶端之间延伸的上框构件24。
内门板11是由镁合金材料构成的，目的是减轻其重量；例如，内门板11是借助铸造(最好是压铸)镁合金材料制成的。这是由于镁合金材料具有低的熔点，具有良好的流体流动性能。例如，推荐采用B类的镁合金压铸(JIS H5 303，MD2B)。
镁合金的密度约为1.8×103kg/m3，低于铝合金约为2.8×103kg/m3的密度。也就是说，镁合金轻于任何其它实际使用的材料。采用轻的镁合金制造内门板11可进一步减轻门10的重量，因而镁合金可最佳地实现汽车的实质性减轻重量。
外门板13是通过板材如镁合金板、铝合金板或钢板的压力成形而制成的。
另外，在图1中还表示门10和乘员Ma的座位40(即，司机或乘员的座位)之间的关系。图中虚线表示的乘员座位40包括一个座垫41、一个靠背42。座垫41在门框20的后下部附近设置，而靠背42在门框20的后部附近设置。
门框20包括一个第一狭长构件25，该构件基本水平地延伸，面对固定在竖直位置上的靠背42的侧表面。因此，第一狭长构件25基本面对乘员Ma的肩部Sh。第一狭长构件25是在前框构件22的顶端和后框构件23的高度方向的中部之间延伸的加强构件。
图2表示内门板11的下半部，包括门框20和多个在门框20内在车身由前至后方向上延伸的狭长构件(上述第一狭长构件25和第二狭长构件26)。具体来说，第一狭长构件25和第二狭长构件26是与门框20整体形成的狭长门梁。第二狭长构件26的门框20的前下部(即，下框构件21和前框构件22之间的角部)倾斜伸向第一狭长构件25的后端部。
第一狭长构件25具有在其前端的一个易碎部分60。第二狭长构件26具有在其后端的一个易碎部分60。这些易碎部分60在离开图1所示的坐在座位40上的乘员Ma一定距离上设置。易碎部分60的细节将在下文描述。
前框构件22具有两个固定于它的上、下部分上的铰链32。后框构件23具有固定在其高度方向或垂向的中部的门锁部分35，该中部基本相应于前框构件22的上、下铰链32之间的中点。
门框20包括一个连接在上铰链32和门锁部分35的固定位置之间的门梁70，以及连接在下铰链32和门锁部分35的固定部分之间的另一个门梁70。
图3是后框构件23和第一狭长构件25的剖视平面图。第一狭长构件25具有一个面对车厢内部In的内壁面25a和一个以重叠关系固定在内壁面25a上的乘员护罩51。乘员护罩51是相对较轻的铝合金压力成型板，铝合金比内门板11中所使用的镁合金的刚度大。“刚度”代表由于外部冲击破裂或断裂的耐受能力和难易程度。
乘员护罩51的前端部51a借助多个铆钉52以重叠关系局部地固定在内门板11的第一狭长构件25的前部上。乘员护罩51的后端部51b借助多个铆钉54以重叠关系与第一狭长构件25一起局部地固定在一个托架53上。托架53借助多个铆钉55局部地固定在门框20的后框构件23上。
图4表示乘员护罩51的前端部51a借助多个铆钉52以重叠关系固定在第一狭长构件25上的细部结构。
图4也表示容纳在第一狭长构件25和外门板13间的一个开口57内的门玻璃58，门玻璃通过开口57作关闭/打开运动。
图5表示乘员护罩51的后端部51b与第一狭长构件25一起按照与托架53重叠的关系，借助多个铆钉54固定在托架53上的细部结构。
现在参阅图1，由于第一狭长构件25面对座位40，因而乘员护罩51也位于内门板11面对至少座位40或其附近的部分中。另外，内门板11和乘员护罩51以重叠关系，在面对座位40或其附近的部分中一起固定在托架53上。
下面参阅图1和2描述乘员护罩51。
如前所述，镁合金具有相对较小的刚度。甚至在这种镁合金用于制造内门板11的情形中，也必须保证车门10的乘员保护性能。因此，在本实施例中，用具有比镁合金刚度大的的材料制成的乘员护罩51重叠地固定在内门板11至少面对座位40或其附近的部分上。内门板11易于塑性变形，而乘员护罩51难于塑性变形。采用这种布置的原因如下所述。
当碰撞力从车身前方或在由前至后的方向上作用在内门板11上时，碰撞能量可由内门板11的塑性变形吸收。
如果出现这种塑料变形，则门框20的第一狭长构件25也将塑性变形。第一狭长构件25沿其长度具有基本均匀一致的刚性。但是对于乘员护罩51来说，第一狭长构件25由于碰撞出现变形的部分是不恒定的；为了保证对乘员Ma的保护，第一狭长构件25发生变形的部分最好是已知的或事先可以清楚确定的。
按照本实施例，在第一狭长构件25面对座位40或其附近的部分中的(弹性或塑性)变形能够被具有足够刚度的乘员护罩51抑制。因此，在内门板11面对乘员Ma的部分中的变形能够受到有效的限制。
也就是说，当碰撞力在由前至后的方向上作用在内门板11上时，本实施例能够通过抑制内门板11面对乘员Ma的部分的变形，同时使内门板11的其余部分能够塑性变形而有效吸收碰撞能量。因此，能够减轻施加在乘员Ma上的冲击，从而提高车门10的乘员保护性能。
另外，内门板11的门框20具有相对较大的刚性。在内门板11的门框20内的内部构件(第一狭长构件25)和乘员护罩51能够通过托架53固定在高刚性门框20上。由于内门板11的内部构件以彼此重叠的关系一起固定在托架53上，因而它们能够形成牢固固定的组件。因此，内门板11的内部构件和乘员护罩51能够被牢固地固定在高刚性门框20上。
此外，由于内门板11、乘员护罩51和托架53一起固定在面对座位40或其附近的部分中，因而面对座位40或其附近的该部分的变形能够更加有效地被抑制。因此，在内门板11面对乘员Ma的部分中的变形能够更加可靠地被抑制。另外，由于本实施例能更进一步地减轻施加在乘员Ma上的冲击，因而能够更进一步地提高车门10的乘员保护性能。
也就是说，按照上述方式布置的本实施例能够更进一步地提高车门10的乘员保护性能，同时能够减轻车门10的重量。
另外，在本实施例中，乘员护罩51借助铆钉52，54或以其它方式局部地固定在内门板11上。也就是说，相对较难于塑性变形的乘员护罩51只是局部地固定在相对较易于塑性变形的内门板11上。因此，由于内门板11的塑性变形而引起的乘员护罩51的塑性变形能够被有效地限制。
图6A和6B表示第一和第二狭长构件25和26的剖面，图6B具体表示易碎部分60处于断裂状态中。
易碎部分60是设计用来在大于预定强度的压力沿其纵向作用在第一和第二狭长构件25和26上时借助断裂应力断裂的部分。易碎部分60是与第一和第二狭长构件25和26整体形成的。
具体来说，每个易碎部分60是由一个短的连接部分形成的台阶部分，所述连接部分在一对第一和第二部分61和62之间在车身的宽度方向上延伸，所述第一和第二部分在车身的由前至后的方向上基本连续地延伸。作为第一和第二长形构件25和26中的每一个的纵向中间部分，第二部分62比第一部分61更靠近车辆的外侧Ou(与车厢更远)。第一部分61、第二部分62和断裂部分63的各自的壁厚t1、t2和t3彼此基本是相同的。
现在对照图6A和6B描述每个易碎部分60的性能。如图6A所示，当大于预定强度的压力在其纵向上作用在第一和第二狭长构件25，26上时，断裂部分63可以断裂。也就是说，当碰撞力Fo从车身前方作用在内门板11上时，断裂部分63由于碰撞力Fo而断裂。因此，如图6B所示，第一部分61相对于第二部分62向后移动，从而来自车身前方的碰撞能量能够被内门板11迅速且更为有效地吸收和减轻。
另外，通过适当地设定易碎部分60在第一和第二狭长构件25和26上的位置，能够清楚地确定当碰撞力从车身前方作用在车门10上时断裂发生的位置。因此，只要适当设定易碎部分60的位置，就可以提高乘客保护性能。
采用这种布置，本实施例能够抵抗来自车身前方的碰撞力Fo，提高车门10的乘员保护性能。
另外，门框20具有相对较高的刚性，在第一和第二狭长构件25和26中，从高刚性门框20延伸至台阶部分的较短的部分(第一部分61)被设置得更靠近车厢内部In。因此，该较短的部分具有刚性比较长部分(第二部分62)大。因此，在台阶部分断裂的情形中，可以最大程度地减小对车厢内部In的负面影响。
另外，在内门板11通过铸造形成的本实施例中，更易于设定易碎部分60的台阶部分的形状和尺寸，即，在车身的由前至后的方向上延伸的两个部分(第一和第二部分61和62)及在车身的宽度方向上延伸的较短部分(断裂部分63)的形状和尺寸，因而能够以高于内门板11的压力成形的情形的精度来设定断裂部分。
图7表示参阅图2时前面提到的门梁70的剖面结构。在本实施例中的门梁70包括一系列分开构件(第一和第二分开构件71和72)，这些分开构件各自的端部71b和72a在车身的宽度方向上彼此重叠，而且彼此结合，使这些分开构件在一个大于预定强度的压力作用在门梁70上时能够彼此相对移动一个预定的距离。
具体来说，在图示实施例中，分开构件包括设置得较靠近铰链32的第一分开构件71和设置得较靠近门锁部分35的第二分开构件72，端部71b和72a相互结合的区域设置在铰链32附近。第一分开构件71比第二分开构件72更靠近车厢内部In。
铰链32的一部分通过螺栓和螺母紧固件33固定在虚线所示的车身上，而铰链32的另一部分通过螺栓73，与第一分开构件71的前端部71a一起固定在前框构件22上。第二分开构件72的前端部72a在车身的宽度方向上重叠在第一分开构件71的后端部71b上，并通过螺栓74相结合。另外，第二分开构件72的后端部72b和门锁部分32的托架36在车身的宽度方向上彼此重叠，并借助铆钉75彼此结合。托架36和后框构件23借助铆钉76和螺栓和螺母紧固件77彼此连接起来。
第一分开构件71的后端部71b比第二分开构件72的前端部72a更靠近车厢内部In。
门锁部分35包括一个传统的机构，该机构包括一个固定在托架36上且接合于固定在车身31上的撞锤(未画出)的锁闩构件(未画出)。托架36和第一和第二分开构件71和72都是铝合金材料压力成型板。
更具体来说，第一和第二分开构件71和72的相应端部71b和72a是按照下述方式(1)和(2)中的任一种方式彼此结合的。
(1)圆孔78在第一分开构件71的后端部71b中形成，在车身的宽度方向上贯穿，在门梁70的纵向上狭长的一个孔79在第二分开构件72的前端部72a中形成，在车身的宽度方向上贯穿。然后，将螺栓74穿过圆孔78和长孔79，将端部71b和72a彼此结合起来。
(2)在门梁70的纵向上狭长的孔79在第一分开构件71的后端部71b中形成，在车身的宽度方向上贯穿，一个圆孔78在第二分开构件72的前端部72a中形成，在车身的宽度方向上贯穿，借助螺栓74使端部71b和72a彼此结合起来。
长孔79具有长度L1，该长度决定第一和第二分开构件71和72彼此相对运动的范围。
图8A是车门10的示意侧视图，图8B表示碰撞力Fo已作用在门梁70上的状态，图8C表示碰撞力Fo刚作用在车梁70上后车门的状态。
在图8A和8B中，当大于预定强度的压力在其纵向上作用在门梁70上时，压力超过端部71b和72a之间通过螺栓74拧紧产生的摩擦。因此，第一和第二分开构件71和72可以相对移动。
当碰撞力Fo从车身前方经由铰链32作用在门梁70上时，碰撞力fo从第一分开构件71经过圆孔78传至螺栓74。一旦碰撞力Fo超过端部71b和72a之间的摩擦时，第一分开构件71就相对于第二分开构件72向后移动，如图8C所示。应注意的是，第一和第二分开构件可彼此相对移动的范围取决于长孔79的长度(见图7)。按照上述方式，碰撞能量可被吸收。
综上所述，从车身前方作用在车门10上的碰撞力Fo，作为在纵向上作用在门梁70上的压力，从门框20(见图2)及其周围的区域经由门梁70传至门锁部分35(见图2)及其周围。如果作用在门梁70上的碰撞力Fo大于预定强度，则第一分开构件71的端部71b向后移动预定距离L2，从而吸收碰撞能量。因此，从车身前方施加的碰撞能量可以通过门梁70的迅速且充分的吸收而被减小。
另外，由于从车身前方施加的碰撞能量被门梁70吸收，因而从门梁70传至门锁部分35的冲击力可被显著减小。由于门锁部分35只承受小的冲击力，因而它仍可保持在门锁可按需要被松释的预定状态中。因此，甚至在车门10已承受冲击力Fo之后，仍可以操作门锁部分35而可靠地松开锁定状态。
也就是说，本实施例能够反抗来自车身前方的碰撞力Fo，提高车门10的乘员保护性能，而且甚至在车门10已承受冲击力Fo之后，仍能够可靠地松释门锁部分35的锁定状态。
另外，门框20具有相对较高的刚性。端部71b和72a的相互接合的分开区域设置得靠近铰链32，即，靠近高刚性的门框20，第一分开构件71只具有从铰链32至分开区域的小的长度，因而它具有比第二分开构件72大的刚性。由于高刚性的第一分开构件71设置得更靠近车厢内部In(见图7)，因而第一分开构件71更难于向着车厢内部In塑性变形。因此，能够抑制第二分开构件72向着车厢内部In的塑性变形。按照这种方式，本实施例能够最大程度地减小受到来自车身前方的碰撞力Fo的第一和第二分开构件71和72向着车厢内部In的塑性变形。因此，本实施例能够减轻施加在乘员上的冲击，从而更进一步提高车门10的乘员保护性能。
另外，由于端部71b和72a的相互结合区域设置在铰链32附近，从而在车身的向前方上远离座位40(见图1)或其附近，因而本实施例能够更进一步地减轻施加在乘员上的冲击，从而更加有效地提高车门10的乘员保护性能。
体现本发明原理的车门10显然并不局限于左前门，而也可以是右前门、左后门或右后门。
另外，体现本发明的车门10并不局限于到顶门类型；例如，也可以是设有窗框的门，这种门具有固定在内门板上部的单独的窗框体，或者也可以是没有窗框的门。
另外，本发明中的内门板11并不局限于由镁合金材料制成；例如，也可以用铝合金或钢制成。另外，内门板11也可以通过压力成型而非铸造制成。
另外，乘员护罩51可以用任何除非铁材料如铝合金外的任何其它适当材料如钢、硬橡胶或工程塑料制成，只要乘员护罩51的材料具有比内门板11“刚度”大即可。
另外，用于将乘员护罩51固定在内门板11上的布置也可选择适宜乘员护罩51的材料的方式，例如，乘员护罩51可以借助螺栓、点焊而非铆钉固定在内门板11上。
工业实用性在本发明中，采用重量轻但刚性相对较小的镁合金来制造内门板，乘员护罩51固定在内门板面对座位或其附近的部分上，与该部分呈重叠关系。采用这种布置，本发明能够显著减小车门重量，提高车门的乘员保护性能，因而本发明特别适用于汽车工业。
权利要求
1.一种车门(10)，它包括一个镁合金制成的内门板(11)；以及一个具有比镁合金大的刚度的材料如铝合金制成的乘员护罩(51)，所述乘员护罩(51)固定在所述内门板(11)面对座位(40)或其附近的至少一个部分上，与该部分呈重叠关系。
2.如权利要求1所述的车门，其特征在于所述乘员护罩(51)借助铆钉、螺栓或类似物局部固定在所述内门板(11)上。
3.一种车门(10)，它包括一个镁合金制成的内门板(11)；一个具有比镁合金刚度大的的材料如铝合金制成的乘员护罩(51)，所述乘员护罩(51)固定在所述内门板(11)面对座位(40)或其附近的至少一个部分上，与该部分呈重叠关系；一个托架(53)，所述内门板(11)和所述乘员护罩(51)一起以彼此重叠的关系在所述内门板(11)面对座位(40)或其附近的所述部分中固定在托架上；以及所述内门板(11)的一个门框(20)，所述托架(53)固定在所述门框(20)上。
全文摘要
提供一种车门(10)，它包括一个镁合金制成的内门板(11)。虽然镁合金轻，但它具有相对较小的刚度。由具有比镁合金大的刚度的材料制成的乘员护罩(51)固定在内门板面对座位(40)或其附近的一个部分上，与该部分呈重叠关系。这种布置可减小车门重量，提高车门的乘员保护性能。
文档编号B60J5/04GK1615232SQ0380228
公开日2005年5月11日 申请日期2003年1月9日 优先权日2002年1月16日
发明者大森俊尚, 北山贤一 申请人:本田技研工业株式会社