专利名称：车身结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车身结构。
背景技术：
为了确保兼顾车辆前纵梁的冲击吸收性和刚度，确保提高车辆在其前端受到碰撞时的安全性能，迄今为止已经开发出了多项技术。
在传统技术中，当车辆前端受到碰撞时，车的前纵梁被挤压成皱褶状。这样，那些由碰撞所产生的将要传递到车厢中的冲击力被压垮的前纵梁吸收。另一方面，通过增加构成车厢的部件的刚度，车辆的安全性得以提高。
专利文献1(日本注册实用新型公开号第2522690号)中通过举例的方式披露了一种用于提高车辆安全性的传统技术。碰撞所产生的对前纵梁的冲击通过横梁传递到支柱。
如前述专利文献1中的图2和图4所示，碰撞所产生的对前纵梁(12)的冲击通过横梁(20)被传递到前支柱(26)的前壁(28C)。因此，为了使前支柱(26)通过横梁(20)抵抗冲击力，前支柱26必须通过增加其厚度来获得所需的机械强度。
然而，如果前支柱(26)的厚度增加，虽然机械强度得以增加，但是重量也会随之增加。此外，前支柱(26)的材料成本也增加。
因此，根据前述专利文献1中披露的技术，碰撞所产生的对前纵梁(12)的冲击力可以通过横梁(20)分散到前支柱(26)上。然而，前支柱(26)很难获得足够的机械强度以可靠地承受碰撞所产生的冲击力。
发明内容
本发明是基于上述情况而提出的。因此，本发明的主要目的在于提出一种车身结构，这种车身结构采用了一种简单的结构，能够利用支柱可靠地承受碰撞所产生的冲击力，从而防止车辆的车厢的变形。
为了实现这个目的，本发明提供了一种用于抵抗可能发生的碰撞的车身结构。根据本发明的车身结构包括纵梁、多边形支柱、以及横梁。纵梁设置在车中，并沿车的纵向延伸。多边形支柱设置在纵梁外侧，并沿车的垂直方向延伸。横梁在纵梁和多边形支柱之间延伸。横梁还固定在多边形支柱的拐角上，使得当横梁进行假想延伸时，所述固定拐角位于横梁的假想横截面中。
采用这种设置，即使当施加给横梁的载荷非常大时，多边形支柱也能在机械强度非常高的拐角位置承受该载荷。因此，多边形支柱可以利用简单的结构，可靠地承受碰撞所产生的冲击力，从而防止车厢的变形，而不需要增加多边形支柱的厚度或重量来提高该多边形支柱的机械强度。
在根据本发明的车身结构中，可将横梁沿多边形支柱的水平截面垂直地固定在多边形支柱的接收面上。
此时，横梁可以可靠地固定在多边形支柱上。因此，横梁可进行固定，使得输入到横梁上的载荷可以准确地向多边形支柱传递。
根据本发明的车身结构可进一步包括侧支架，用于连接横梁和多边形支柱。侧支架可以固定到多边形支柱的至少两个表面和横梁的一端上。
此时，向多边形支柱的拐角输入的载荷可以通过支架分散到多边形支柱的至少两个表面上。因此，多边形支柱可以有效地承受输入载荷。
在根据本发明的车身结构中，前述的侧支架具有支架面，该支架面邻接多边形支柱的接收面，并且横梁固定在该支架面上。前述支架面可平行于接收面延伸，并突出超过多边形支柱的固定拐角。
此时，固定拐角可以位于横梁进行假想延伸时所获得的横截面中。前述的横梁可以非常容易地与预定表面垂直相接，从而可以将该横梁可靠地固定在该表面上。
根据本发明的车身结构还可以包括加强件，设置在多边形支柱的固定拐角内，用于增强多边形支柱的机械强度。
此时，多边形支柱可以获得所需要的机械强度，同时可以使重量的增加最小化。
在根据本发明的车身结构中，前述的横梁可以是管。
此时，车的重量可以减轻，并且通过横梁输入的载荷可以可靠地传递到多边形支柱上。
以下将参照附图对本发明进行进一步的详细说明，图中图1是根据本发明的优选实施例的车身结构的简化透视图；
图2是图1中示出的车身结构的主要部件的简化剖视图；图3是安装有图1中示出的车身结构的车辆的简化剖视图；图4是图1中示出的车身结构的基本部件的简化侧视图；图5是图1中的车身结构的放大透视图；图6是在图5中示出的车身结构的前纵梁和前下支架的放大剖视图；以及图7是根据图1中的优选实施例的变体的车身结构的基本部件的简化侧视图。
具体实施例方式
以下详细地参照附图进行说明，首先来看图1～图6，图中示出了根据本发明的优选实施例的车身结构。
如图1和图3所示，在采用了根据本发明的车身结构的车的纵向上设置有两个前纵梁(或者两个纵梁)1、1。横截面为多边形的支柱8沿着车的垂直方向延伸，立于侧梁(未示出)中，该侧梁设置在前纵梁1、1外侧，并沿纵向延伸。为了清楚起见，图1中未示出左侧支柱8。而且，前纵梁1、1具有相同的结构和形状。因此，除非特殊需要，以下将只对一个前纵梁1进行描述。
前纵梁1具有沿纵向延伸的前水平部1a、从前水平部1a向下延伸的第一弯曲部1d、从第一弯曲部1d以一定角度向下延伸的中间部1b、从中间部1b向下延伸的第二弯曲部1e、以及从第二弯曲部1e水平延伸的后水平部1c。
前纵梁1是可以压溃的。例如，当车的前端发生碰撞时，如图3所示，前纵梁1被压溃，并吸收碰撞产生的冲击力。
如图6所示，前纵梁1的横截面通过冲压制成U形，包括凸缘1g、1g，侧壁1h、1h，以及底面1i。通过点焊将顶板1k与右凸缘1g和左凸缘1g连接在一起，从而将该U形横截面封闭。
如图1所示，在前纵梁1上设置了仪表板4。如图3所示，仪表板4由前板4a和底板4b组成，前板从前纵梁1的第一弯曲部1d附近向上延伸，底板从第一弯曲部1d的附近呈一定角度向下延伸。这样，仪表板4构成了车厢的前表面和底表面。
如图1所示，缓冲横梁3设置在前纵梁1上，并沿着车的侧向延伸。缓冲横梁3在左侧支柱(图1中未示出)和左前纵梁1之间延伸，在右前纵梁1和左前纵梁1之间延伸，以及在右前纵梁1和右侧支柱8之间延伸。在该实施例中，缓冲横梁3由圆形横截面的管整体形成。
这样，缓冲横梁3由横截面为圆形的管构成。因此，当载荷从前纵梁1输入到缓冲横梁3时，可以可靠地传递到缓冲横梁3上。而且，当输入更大的载荷时，缓冲横梁3产生弯曲，在吸收冲击力的同时提高了车厢的安全性。
缓冲横梁3通过安装到前纵梁1、1上的后下支架(第二支架)2、2水平跨接在两个前纵梁1上。而且，缓冲横梁3的右端和左端向后和向上弯曲，并通过侧支架9、9焊接到右和左支柱8、8上。后下支架2、2的形状和结构均相同。因此，除非特殊需要，以下将只对一个后下支架2进行描述。
后下支架2在弯曲部1d附近，利用螺栓14通过仪表板4的底板4b固定在前纵梁1上，在该位置处，从车前部输入的载荷很容易传递到缓冲横梁3上。后下支架2还通过仪表板4的前板4a固定到前下支架15上(将在下文描述)。
如图3所示，前下支架(第一支架)15设置在前纵梁1的前部1a的后端部顶面上，而仪表板4设置在前下支架15和后下支架2之间。
如图6所示，前下支架15主要包括一对第一侧壁15a、15a和第一前壁15d。侧壁15a、15a沿前纵梁1的纵向形成。第一前壁15d横跨前纵梁1的宽度形成，用于将侧壁15a、15a的后端连接起来。如图3所示，前下支架15的形状为直角三角形。然而，前下支架15的结构并不局限于直角三角形。前下支架15(侧壁15a)的横截面近似为三角形。
第一侧壁15a、15a的下端通过冲压形成为凸缘15b、15b。这些凸缘15b、15b与前纵梁1的凸缘1g、1g通过点焊固定在一起，从而可以将前下支架15固定到前纵梁1上。
另一方面，如图1所示，后下支架主要由一对第二侧壁2a、2a以及第二前壁2b组成。第二侧壁2a、2a沿前纵梁1的纵向形成，通过仪表板4的底板4b立于前纵梁1中。第二前壁2b横跨前纵梁1的宽度形成，用于将第二侧壁2a、2a的前端和底端连接起来。
朝向仪表板4的底板4b的第二前壁2b固定在前纵梁1的中间部1b上，从而使得后下支架2固定在前纵梁1上。
如图6所示，前下支架15的右和左侧壁15a、15a之间的宽度W2设计为等于前纵梁1的右侧壁1h和左侧壁1h之间的距离W1。尽管未在图6中示出，然而后下支架2的宽度也设计为与前下支架15的宽度W2相等。
而且，如图6所示，如果使前下支架15和后下支架2的中心轴线AX2与前纵梁1的中心轴线AX1一致，那么前下支架15的右和左侧壁15a、15a、以及后下支架2的右和左侧壁2a、2a分别位于前纵梁1的右侧壁1h的宽度1hW和左侧壁1h的宽度1hW之内。
换句话说，如果使前下支架15和后下支架2的中心轴线AX2与前纵梁1的中心轴线AX1彼此一致，那么前下支架15的右和左侧壁15a、15a以及后下支架2的右和左侧壁2a、2a分别与前纵梁1的右和左侧壁1h、1h垂直对齐。
在这个实施例中，前下支架15的右和左侧壁15a、15a以及后下支架2的右和左侧壁2a、2a位于前纵梁1的右和左侧壁1h、1h上。
因此，当载荷(冲击力)通过前纵梁1施加到前下支架15时，输入的载荷能够可靠地从前纵梁1传递到前下支架15以及后下支架2。
如果前纵梁1的右和左侧壁1h、1h的之间宽度W1明显大于前下支架15的右和左侧壁15a、15a之间的宽度W2(W1＞W2)，并且每一个侧壁1h的厚度不发生改变，则前下支架15的右和左侧壁15a、15a位于前纵梁1的右和左侧壁1h、1h之间的空腔1j之上。在这种情况下，可能产生以下缺点。
也就是说，在这种情况下，如果碰撞产生的冲击力施加到前纵梁1上，则冲击力将从前纵梁1传递到前下支架15上。但是，由于承受输入冲击力的前下支架15的右和左侧壁15a、15a并不在侧壁1h、1h的正上方，因此，前下支架15的侧壁15a、15a可能会被输入前纵梁1的冲击力推入到前纵梁1的空腔1j中。
相反地，如果前纵梁1的右和左侧壁1h、1h之间的宽度W1明显小于前下支架15的右和左侧壁15a、15a之间的宽度W2(W1＜W2)，并且各个侧壁1h的厚度不发生改变，则前下支架15的右和左侧壁15a、15a位于前纵梁1的凸缘1g、1g上或者位于这些凸缘1g的外侧。而且，前纵梁1的右和左侧壁1h、1h位于前下支架15的空腔15c下方。此时，也可能会出现以下的缺点。
也就是说，与上述情形一样，如果碰撞产生的冲击力施加到前纵梁1上，则冲击力将从前纵梁1传递到前下支架15上。但是，由于承受输入冲击力的前下支架15的侧壁15a、15a并不在侧壁1h、1h的正上方，前纵梁1的侧壁1h、1h可能会被前纵梁1的输入冲击力推入到前下支架15的空腔15c中。
另一方面，在该实施例中，前下支架15固定在前纵梁1的后部的顶面上，用于支撑缓冲横梁3的后下支架2固定到前下支架15以及前纵梁1的中间部1b的前部的顶面上。
前下支架15和后下支架2的宽度W2等于前纵梁1的宽度W1。因此，前下支架15和后下支架2可以可靠地承受输入到前纵梁1的载荷(冲击力)，并将输入载荷传递到缓冲横梁3上。
此外，由后下支架2支撑的缓冲横梁3还通过侧支架9、9固定到两个支柱8上，因此，可以有效地防止将前纵梁1推入到车厢中。
如图2所示，支柱8的横截面为六边形。支柱8由朝向车厢的内支柱10、朝向外部空中的外侧板(外支柱)11、以及加强件12构成。加强件12设置在内支柱10和外侧板11之间，并沿着外侧板11的内表面形成。
如图2所示，隔板(加强件)13设置在支柱8中，用于对支柱8的固定了缓冲横梁3的表面进行局部加强。在图2所示的横截面图中，隔板13是不连续的，但它在图2中示出的横截面的上方或者下方是连续的。也就是说，可以在横截面中形成闭合的整个隔板13。
在该实施例中，内支柱10包括第一部(前凸缘部)10a；从第一部10a倾斜延伸的第二部(接收面)10b；从第二部10b延伸的第三部10c；从第三部10c向外延伸的第四部10d；以及从第四部10d延伸的第五部10e(后凸缘部)。内支柱10还包括在第一部10a和第二部10b之间的第一拐角C1，在第二部10b和第三部10c之间的第二拐角C2，以及在第三部10c和第四部10d之间的第三拐角C3。
缓冲横梁3的一端焊接到其上的侧支架(支架)9通过焊接固定在内支柱10的第一部10a、第二部10b、和第三部10c的内表面上。
如图3和图4所示，缓冲横梁3的端部通过侧支架9连接到支柱8的第二拐角C2。也就是说，缓冲横梁3固定在支柱8上，使得当缓冲横梁3假想沿轴向延伸时，第二拐角(拐角)C2位于延伸的横梁(由虚线表示，内径为d)中。因此，如果将载荷输入到缓冲横梁3，那么，载荷将传递到支柱8的第二拐角C2。因此，即使输入了很大的载荷，也能够可靠地被第二拐角C2所承受。这是因为，支柱8的机械强度在其拐角变得较高。
在这个实施例中，除了输入到缓冲横梁3并由第二拐角C2承受的载荷以外，如图2所示，缓冲横梁3还通过侧支架9以直角(大致垂直)与内支柱10的第二部10b相接，并固定到第二部10b上。这使得可以将缓冲横梁3可靠地固定到支柱8上，并且，输入到缓冲横梁3的载荷也能够准确地传递到支柱8的第二拐角C2上。
如图2所示，隔板13设置在与缓冲横梁3相连的支柱8的表面以内。因此，支柱8可以获得能够抵抗输入到缓冲横梁3上的载荷的机械强度。由于隔板13用于对支柱8的通过侧支架9连接有缓冲横梁3的表面进行局部加强，因此可以使车的重量增加最小化，并可以增强支柱8的机械强度。
设置在缓冲横梁3和支柱8之间的侧支架9通过焊接固定在多边形支柱8的至少两个表面(在该实施例中为第一部10a和第三部10c)上。侧支架9具有基本呈Z形的横截面，主要由三个部分组成。在该实施例中，侧支架9包括第一支架部9a、第二支架部(支架面)9b、和第三支架部9c。第一支架部9a固定在内支柱10的第一部10a上。第二支架部9b的一个表面通过焊接固定在缓冲横梁3的端部，而另一表面则靠在内支柱10的第二部10b上。第三支架部9c通过焊接固定在内支柱10的第三部10c上。
如图2所示，侧支架9的第二支架部9b比内支柱10的第二部10b的总长度要长，并向内突出超过第二拐角C2。
第三支架部9c在第二支架部9b的后端朝着内支柱10的第二部10b大致呈90度弯曲，然后，沿着内支柱10的第三部10c延伸。
第一支架部9a比第二支架部9b和第三支架部9c短，并从第二支架部9b的前部沿着内支柱10的第一部10a的内表面延伸。
具有上述结构的本发明的优选实施例的车身结构的优点如下所述
比如说，如图3所述，如果车的前部受到了碰撞，冲击力输入到前纵梁1的前端部，在前纵梁1的第一弯曲部1d附近，冲击力(载荷)被分布到缓冲横梁3和前纵梁1的中间部1b上。优选地，载荷按照50∶50的比例分配到缓冲横梁3和前纵梁1的中间部1b上。
支撑缓冲横梁3的后下支架2固定在前纵梁1的第一弯曲部1d的顶面上，该第一弯曲部位于前纵梁1的前部1a的后面，使得后下支架2不可能对前纵梁1的前部1a的可压溃性能有不利的影响。
此外，缓冲横梁3固定到侧支架9上，使得当缓冲横梁3假想沿轴向延伸时，第二拐角C2位于延伸的缓冲横梁(由虚线表示)中。因此，如果载荷输入到缓冲横梁3上，则载荷传递到支柱8的拐角(该实施例中为第二拐角C2)中。
因此，即使较大的载荷输入到缓冲横梁3中并被传递到支柱8上，支柱8仍然可以通过第二拐角C2承受该较大的载荷。因此，支柱8可以具有能够抵抗大载荷的机械强度。需要指出，如果支柱8的机械强度与传统支柱的机械强度相同，那么支柱8的重量可以减少。
在该实施例中，缓冲横梁3除了通过第二拐角C2承受输入到缓冲横梁3上的载荷外，如图2所示，还通过侧支架9以直角(大致垂直)与内支柱10的第二部10b相接，并固定在第二部10b上。因此，缓冲横梁3可以可靠地固定到支柱8上，从而将缓冲横梁3可靠地固定，使得输入到缓冲横梁3的载荷可以准确地传递到支柱8的第二拐角C2上。
如图2所示，隔板13设置在与缓冲横梁3相连接的支柱8的表面内。因此，即使输入到缓冲横梁3的载荷增加，支柱8仍然足以承受该载荷。由于隔板13用于仅对支柱8的通过侧支架9连接有缓冲横梁3的表面进行局部加强，因此在增加支柱8的机械强度的同时，支柱8的重量的增加可以最小化。
设置在缓冲横梁3和支柱8之间的侧支架9焊接到多边形支柱8的至少两个表面(在该实施例中为第一部10a和第三部10c)上。侧支架9还焊接到缓冲横梁3的一端上。因此，输入到支柱8的第二拐角2c的载荷通过侧支架9分布到支柱8的至少两个表面上。因此，支柱8可以有效地承受输入载荷。
由于缓冲横梁3由横截面为圆形的管形成，因此输入到缓冲横梁3的载荷可以可靠地传递到支柱8上。
前下支架15固定在前纵梁1的前部1a的后端的顶面上，支撑前下支架15和缓冲横梁3的后下支架2固定在前纵梁1的中间部1b前端的顶面上。此外，前下支架15的侧壁15a、15a的侧面位置，后下支架2的侧壁2a、2a的侧面位置、以及前纵梁1的侧壁1h、1h的侧面位置彼此相一致。因此，当载荷(冲击力)输入到前纵梁1上时，该载荷可以由前下支架15和后下支架2承受，而由前下支架15和后下支架2承受的冲击力可以可靠地传递到缓冲横梁3上。因此，输入到前纵梁1的冲击力不但可以由前纵梁1承受，而且还可以通过前下支架15、后下支架2、和缓冲横梁由支柱8承受。因此，碰撞时输入的载荷可以被可靠地分散到支柱8上。
前下支架15由一对第一侧壁15a、15a和第一前壁15d构成，该对第一侧壁沿纵向形成并立于前纵梁1中，该第一前壁将第一侧壁15a、15a的后端连接起来，并横跨前纵梁1的宽度形成。后下支架2由一对第二侧壁2a、2a和第二垂直部2d构成，该第二侧壁沿纵向形成并立于前纵梁1中，该第二垂直部将第二侧壁2a、2a的前端连接起来，并横跨前纵梁1的宽度形成，并且固定到前下支架15的第一前壁15d上。因此，当载荷(冲击力)输入到前纵梁1时，输入载荷可以由前下支架15和后下支架2可靠地承受。
前下支架15(第一侧壁15a、15a)的结构大致为三角形，因此，可以利用简单的结构承受输入到前纵梁1的载荷(冲击力)。
以下描述根据本发明的优选实施例的变体的车身结构。由于该变体与图1～图6中的优选实施例基本相同，因此，将参照图7仅描述那些与该优选实施例不相同的部件。在该图中，相同的标号表示与图1～图6中的实施例相同的部件。
图7与图4相对应，示出了如何将缓冲横梁固定到侧支架上。另外，与前述实施例不相同的部件是侧支架(支架)19和缓冲横梁(横梁)13’。
缓冲横梁(横梁)13’与上述实施例的缓冲横梁3的不同之处在于，缓冲横梁13’的端面13’a垂直于中心轴线。
在图7中示出的侧支架19中，固定有缓冲横梁13’的表面，亦即第二支架面19b，在侧支架19固定到支柱8上的位置处，与缓冲横梁13’的直角端面13’a垂直相接。
因此，当从车的前部输入到前纵梁1的碰撞产生的冲击力(载荷)通过缓冲横梁13’传递到支柱8时，设置在缓冲横梁13’和支柱8之间的侧支架19的第二支架面19b可以垂直地承受从缓冲横梁13’传递的载荷。
因此，当碰撞产生的冲击力施加到前纵梁1上时，只有压力(没有剪切力)作用到侧支架9和缓冲横梁3之间的焊接部，因此可以进一步提高侧支架19和缓冲横梁13’之间的连接强度。
虽然本发明参照优选实施例和变体进行了说明，但是，本发明并不局限于此处给出的具体情况，而是可以在本发明要求的范围内进行变通。
例如，尽管缓冲横梁3或者13’由管件构成，但是并不局限于管件，而是可以采用其他的钢材。
而且，虽然仪表板4插入在前下支架15和后下支架2之间，但本发明并不局限于这个结构。
权利要求
1.一种车身结构，用于抵抗可能的碰撞，包括纵梁，设置在车中，并沿所述车的纵向延伸；多边形支柱，其水平横截面呈多边形，设置在所述纵梁外部，并沿所述车的垂直方向延伸；以及横梁，在所述纵梁和所述多边形支柱之间延伸；所述横梁固定在所述多边形支柱的拐角上，使得当所述横梁进行假想延伸时，所述固定拐角位于所述横梁的假想横截面内。
2.根据权利要求1所述的车身结构，其中，所述横梁沿所述多边形支柱的水平截面垂直地固定在所述多边形支柱的接受面上。
3.根据权利要求2所述的车身结构，还包括侧支架，用于连接所述横梁和所述多边形支柱；其中，所述支架固定在所述多边形支柱的至少两个表面以及所述横梁的一端上。
4.根据权利要求3所述的车身结构，其中所述支架具有支架面，所述支架面与所述多边形支柱的接收面相接，并且所述横梁固定在所述支架面上，以及所述支架面平行于所述接收面延伸，并突出超过所述多边形支柱的固定拐角。
5.根据权利要求1所述的车身结构，还包括加强件，设置在所述多边形支柱的固定拐角内，用于增强所述多边形支柱的机械强度。
6.根据权利要求1所述的车身结构，其中所述横梁是管。
7.根据权利要求2所述的车身结构，其中所述横梁是管。
8.根据权利要求3所述的车身结构，其中所述横梁是管。
9.根据权利要求4所述的车身结构，其中所述横梁是管。
10.根据权利要求5所述的车身结构，其中所述横梁是管。
全文摘要
一种车身结构，包括纵梁、多边形支柱、横梁。纵梁设置在车内，并沿车的纵向延伸。多边形支柱设置在纵梁外部，并沿车的垂直方向延伸。横梁在纵梁和多边形支柱之间延伸。横梁还固定在多边形支柱的拐角上，使得横梁进行假想延伸时，该拐角位于横梁的假想横截面中。
文档编号B62D25/04GK1629028SQ20041010123
公开日2005年6月22日 申请日期2004年12月15日 优先权日2003年12月15日
发明者黑川博幸, 尾崎照夫, 横田义则 申请人:三菱自动车工业株式会社, 三菱自动车工程株式会社