专利名称：车体结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及与车辆的框架结构相关的车体结构。
背景技术：
作为构成车辆的框架结构的框架构成部件，使用前柱、中柱、上边梁、下边梁等。其中，前柱设置在车辆的前方。此外，中柱设置在车辆的前后方向中央部。上边梁设置在车辆的高部。而且，下边梁设置在车辆的下部。在这些框架构成部件中，多需要用于吸收因车辆的碰撞等而产生的冲击的加强结构。作为这样的加强结构，以往，已知有设置有加强部件的中柱(例如，参照专利文献1)。 在该中柱中，用高张力钢板构成上部部件、中央部件和下部部件。此外，使上部部件的拉伸强度比中央部件的拉伸强度低且比下部部件的拉伸强度高。通过该构成，残留应力的参差不齐变小，且拱入冲撞(* Y7々)等所导致的变形量减小，形状精度提高，因此冲压加工变得容易。专利文献1 日本特开2009-001121号公报
发明内容
在上述专利文献1公开的中柱中，使上部部件、下部部件和中央部件的拉伸强度不同。因此，可加强框架构成部件以吸收因车辆的碰撞等而产生的冲击。但是，由于使中柱的各部分的拉伸强度不同，因此必须使用上部部件、下部部件和中央部件这些很多的部件。 因此，存在构成加强部件的部件等的部件数量增加，相应地车辆重量增加变大的问题。于是，本发明的目的是提供一种车体结构，能够不导致车辆的重量的增加地增大框架构成部件的期望位置的强度，从而提高冲击吸收性能。解决上述问题的本发明涉及的车体结构，其特征在于，具备构成车体框架的框架构成部件，在框架构成部件的中间部形成有加强部，遍及包括加强部的、比加强部大的区域，框架构成部件被加强，框架构成部件的强度被设为以多个阶段变化的强度分布。在本发明涉及的车体结构中，加强了框架构成部件。因此，可增大框架构成部件的期望的位置的强度。并且在加强框架构成部件时，在框架构成部件的中间部形成加强部，遍及包括加强部的、比加强部大的区域加强框架构成部件，框架构成部件的强度被设为以多个阶段变化的强度分布。因此，在加强框架构成部件的期望的位置时，可重叠使用加强部， 因此可防止用于加强的部件数量的增加。因此，可不导致车辆的重量的增加地增大框架构成部件的期望的位置的强度，从而提高冲击吸收性能。这里，可以做成如下方式，具备形成在框架构成部件的中间部的第一加强部；遍及包括形成有第一加强部的第一加强部形成区域的、比第一加强部形成区域大的区域而形成的第二加强部；和遍及包括形成有第二加强部的第二加强部形成区域的、比第二加强部形成区域大的区域而形成的第三加强部。这样，通过形成第一加强部、第二加强部和第三加强部，而可高效地进行用于加强的部件数量的削减。其结果，可不导致车辆的重量的增加地增大框架构成部件的期望的位置的强度，从而提高冲击吸收性能。此外，可以做成如下方式，第一加强部通过设置加强部件来加强，第二加强部通过使板厚比其他部位大来加强，第三加强部通过热处理来加强。通过这样形成第一加强部、第二加强部和第三加强部，可适当地形成这些加强部。可以做成如下方式，框架构成部件包括多个部位，在一个框架构成部件和其他框架构成部件的接合部形成有脆弱部。这样，通过形成脆弱部，可使各框架构成部件之间稳定地变形。并且即使在形状复杂的部位，也可容易地形成脆弱部。或者，可以做成如下方式，框架构成部件是前柱和下边梁，在前柱和下边梁的车辆前方侧的遍及两部件的区域形成有脆弱部。这样，通过在前柱和下边梁的车辆前方侧的遍及两部件的区域形成有脆弱部，即使在车辆发生前碰撞而使轮胎与前柱和下边梁干涉的情况下，也可使前柱和下边梁适当地变形。其结果，可提高碰撞吸收性能。可以做成如下方式，框架构成部件是中柱和下边梁，在下边梁中的配置有中柱的区域的车体下方侧形成有脆弱部。这样，通过在下边梁中的配置有中柱的区域的车体下方侧形成有脆弱部，从而在车辆产生侧碰撞的情况下，可使下边梁在中柱的下部适当地变形。其结果，可减少在下边梁作用的弯矩，可相应地抑制框架构成部件的变形量。根据本发明涉及的车体结构，可不导致车辆的重量的增加地增大框架构成部件的期望位置的强度，从而提高冲击吸收性能。
图1是本发明的实施方式涉及的车体结构的立体图。图2是前柱和上边梁的分解立体图。图3是中柱和下边梁的分解立体图。图4(a)是表示在车辆发生前碰撞的情况下的前柱的附近的立体图，(b)是表示在车辆发生侧碰撞的情况下的上边梁的附近的立体图。图5(a)是表示在车辆发生侧碰撞的情况下的中柱的附近的立体图，(b)是表示在车辆发生侧碰撞的情况下的下边梁的附近的立体图。
具体实施例方式下面参照附图来说明本发明的实施方式。在附图的说明中对相同的要素标注相同标记，并省略重复说明。此外，为了便于图示，附图的尺寸比例不一定与说明的一致。图1是本发明的实施方式涉及的车体结构的立体图。如图1所示，本实施方式涉及的车体结构1具备作为侧梁结构的框架构成部件的前柱2、中柱3、上边梁4和下边梁5。前柱2和中柱3大致在上下方向上延伸，前柱2配置在具备车体结构1的车辆的前部，中柱3配置在车辆的前后方向大致中央部。此外，上边梁4和下边梁5在车辆的大致前后方向上延伸，上边梁4配置在车辆的上部，下边梁5配置在车辆的下部。
此外，前柱2的上端部与上边梁4的顶端部接合，前柱2的下端部与下边梁5的顶端部接合。并且，中柱3的上端部与上边梁4的长度方向中途位置接合，中柱3的下端部与下边梁5的长度方向中途位置接合。如图2所示，前柱2具备前柱外部加强件(以下称为“R/F”) 21，在前柱外部R/F21中的腰线(belt line)部的内侧，配置有成为第一加强部的前柱衬板(patch) R/F22。此外，在前柱外部R/F21，形成有成为第三加强部的高强度部21A和成为脆弱部的低强度部21B。高强度部21A是通过对前柱外部R/F母材进行淬火而赋予了强度的部位。用于形成高强度部21A的淬火可在前柱外部R/F母材的成形前进行，亦可在成形后进行。进行该淬火的部位成为高强度部21A，与之相对，形成高强度部21A的部位以外的部位成为低强度部21B。低强度部21B用与在形成高强度部21A时的热处理条件不同的热处理条件来进行热处理，而加工为比高强度部21A低的强度。高强度部21A在前柱外部R/F21中的除了上端部和下端前部之外的所有范围形成。反之，前柱外部R/F21的上端部和下端前部成为低强度部21B。高强度部21A延伸到在前柱外部R/F21的上端部与上边梁4接合的连接部的跟前，前柱外部R/F21的上端部中的与上边梁4接合的连接部成为低强度部21B。此外，在前柱外部R/F21的下端部，前方范围被设为低强度部21B，后方范围被设为高强度部21A。并且，在前柱外部R/F21，形成有成为第二加强部的高板厚部23。高板厚部23形成在前柱外部R/F21中的包括设有前柱衬板R/F22的部位的区域。高板厚部23例如通过TWB(拼焊板)加工来形成。在TWB中，通过将坯件为片状、且厚度、材质不同的材料激光接合而成形，从而使部件内的强度变化。通过该构成，在前柱2，在前柱外部R/F21的腰线部设有中柱衬板R/F22来作为第一加强部。此外，遍及比包括中柱衬板R/F22的区域大的区域，形成有高板厚部23来作为第二加强部。遍及比包括高板厚部23的区域大的区域，形成有高强度部21A来作为第三加强部。简单说明制造前柱2的工序。首先，准备前柱外部R/F母材，在前柱外部R/F母材的腰线部配置前柱衬板R/F22。接着，在前柱外部R/F母材中的包括配置了前柱衬板R/F22的部位的区域实施TWB加工来形成高板厚部23。然后，在预定的热处理条件下进行热处理，形成高强度部21A和低强度部21B，形成前柱外部R/F21。这样，来制造前柱2。如图3所示，中柱3具备中柱外部R/F31，在中柱外部R/F31中的腰线部的内侧，配置中柱衬板R/F32。此外，在中柱外部R/F31，形成有高强度部31A和低强度部31B。高强度部31A和低强度部31B与在前柱外部R/F21形成的高强度部21A和低强度部21B同样地形成。高强度部31A形成在中柱外部R/F31的除了上端部和下端部的所有范围。反之，中柱外部R/F31的上端部和下端部成为低强度部31B。高强度部31A延伸到在中柱外部R/F31的上端部与上边梁4接合的连接部的跟前，中柱外部R/F31的上端部中的与上边梁4接合的连接部成为低强度部31B。此外，高强度部31A延伸到在中柱外部R/F31的下端部与下边梁5接合的连接部的跟前，中柱外部R/F31的下端部中的与下边梁5接合的连接部成为低强度部31B。并且，在中柱外部R/F31，形成有高板厚部33。高板厚部33形成在中柱外部R/F31中的包括设有中柱衬板R/F32的部位的区域。中柱外部R/F31的高板厚部33与前柱外部 R/F21同样地例如由TWB加工形成。此外，在中柱外部R/F31，设有上部合页(hinge，枢纽)34和下部合页35。高板厚部33的下端部比中柱衬板R/F32的下端部靠下侧、并在下部合页35的上侧。高强度部31A 的下端部位于下部合页35的下侧。简单说明制造中柱3的工序。首先，准备中柱外部R/F母材，在中柱外部R/F母材的腰线部配置中柱衬板R/F32。接着，在中柱外部R/F母材中的包括配置了中柱衬板R/F32 的部位的区域实施TWB加工来形成高板厚部33。然后，在预定的热处理条件下进行热处理， 形成高强度部31A和低强度部31B，形成中柱外部R/F31。这样，来制造中柱3。如图2所示，上边梁4具备上边梁外部R/F41，在上边梁外部R/F41的长度方向的中途位置的内侧，配置上边梁衬板R/F42。此外，在上边梁外部R/F41，形成有高强度部41A 和低强度部41B。高强度部41A和低强度部41B与在前柱外部R/F21形成的高强度部21A 和低强度部21B同样地形成。高强度部41A形成在上边梁外部R/F41的除了前端部的所有范围。反之，上边梁外部R/F41的前端部成为低强度部41B。高强度部41A延伸到在上边梁外部R/F41的前端部与前柱2接合的连接部的跟前，上边梁外部R/F41的前端部的与前柱2接合的连接部成为低强度部41B。并且，在上边梁外部R/F41，形成有高板厚部43。高板厚部43形成在上边梁外部 R/F41的包括设有上边梁衬板R/F42的部位的区域。上边梁外部R/F41的高板厚部43与前柱外部R/F21同样地例如由TWB加工形成。此外，在上边梁4，接合有中柱3的上端中的连接部。上边梁4的上边梁衬板R/F42 和高板厚部43皆以中柱3的上端中的连接部为中心进行配置。简单说明制造上边梁4的工序。首先，准备上边梁外部R/F母材，在上边梁外部R/ F母材的长度方向大致中央部配置上边梁衬板R/F42。接着，在上边梁外部R/F母材的包括配置了上边梁衬板R/F42的部位的区域实施TWB加工来形成高板厚部43。然后，在预定的热处理条件下进行热处理，形成高强度部41A和低强度部41B，形成上边梁外部R/F41。这样，来制造上边梁4。如图3所示，下边梁5具备下边梁外部R/F51，在下边梁外部R/F51的长度方向的中途位置的内侧，配置下边梁衬板R/F52。此外，在下边梁外部R/F51，形成有高强度部51A 和低强度部51B。高强度部51A和低强度部51B与在前柱外部R/F21形成的高强度部21A 和低强度部21B同样地形成。高强度部51A形成在下边梁外部R/F51的除了前端部和长度方向中途位置的下部之外的所有范围内。反之，下边梁外部R/F51的前端部和长度方向中途位置的下部成为低强度部51B。在下边梁5的上侧，高强度部51A延伸到下边梁外部R/F51的前端部中的接合有前柱2的位置。此外，在下边梁5的上侧，前端部之外、除了长度方向的中途位置之外的位置成为高强度部51A。在下边梁外部R/F51的前端部中的接合有前柱2的位置的一部分和下边梁5的下侧中的长度方向的中途位置成为低强度部51B。其中，在下边梁外部R/F51的前端部形成的低强度部51B的前后方向的宽度与在中柱外部R/F31的下端部形成的低强度部31B的前后方向的宽度大致相同。另一方面，在成为低强度部51B的下边梁5的长度方向的中途位置的紧接着的上部，接合有中柱3的连接部。在下边梁5的长度方向的中途位置的下部形成的低强度部51B，侧视观察，形成为上凸的半圆形。此外，低强度部51B的顶点位于下边梁外部R/F51的剖面高度的1/2以下的高度位置，中柱3的下端部位于比低强度部51B高的位置。并且，在下边梁外部R/F51，形成有高板厚部53。高板厚部53形成在下边梁外部R/F51的包括设置了下边梁衬板R/F52的部位的区域。下边梁5的高板厚部53与前柱外部R/F21同样地例如通过TWB加工来形成。此外，在下边梁5，接合有中柱3的下端中的连接部。下边梁5的下边梁衬板R/F52和高板厚部53皆以中柱3的下端的连接部为中心进行配置。并且在下边梁外部R/F51的形成高板厚部53的位置的内侧，设有隔壁(bullcheacOM。简单说明制造下边梁5的工序。首先，准备下边梁外部R/F母材，对下边梁外部R/F母材在预定的热处理条件下进行热处理，形成高强度部51A和低强度部51B，形成下边梁外部R/F51。此时，低强度部51B在下边梁外部R/F51的顶端部和长度方向大致中央的下部形成。下边梁外部R/F51的前端部的低强度部51B形成于在接合了前柱2时与形成在前柱外部R/F21的下端部的低强度部21B连续的位置。接着，在下边梁外部R/F51的内侧的、夹着低强度部51B的位置配置隔壁M。此时，隔壁M沿与下边梁外部R/F51接合的中柱3中的连接部的前后棱线配置。然后，实施包括隔壁M的区域的TWB加工来形成高板厚部53。因此，低强度部51B的一部分成为高板厚部53。而且，在高板厚部53中的低强度部51B的上方配置下边梁衬板R/F52，制造出下边梁5。在具有以上构成的本实施方式涉及的车体结构1中，除了前柱2之外，中柱3、上边梁4和下边梁5也由衬板R/F、高板厚部、高强度部等加强。因此，可对前柱2、中柱3、上边梁4和下边梁5加强期望的位置。此外，在前柱2，由前柱衬板R/F22进行第一加强。另外，由包括设置有前柱衬板R/F22的区域的高板厚部23进行第二加强。并且，由包括形成了高板厚部23的区域的高强度部2IA来进行第三加强。此外，除了前柱2之外，在中柱3、上边梁4和下边梁5中也进行同样的加强。这样，在前柱2、中柱3、上边梁4和下边梁5中，阶段地进行第一加强到第三加强。因此，可高效地进行用于加强的部件数量的削减。其结果，不会导致车辆的重量的增加地增大框架构成部件的期望的位置的强度，从而提高碰撞吸收性能。并且，例如，在前柱2的与上边梁4接合的接合部、上边梁4的与前柱2接合的接合部，设有低强度部21B、41B。因此，可使前柱2和上边梁4之间等框架构成部件之间稳定地变形。并且即使在框架构成部件为复杂形状的情况下，也可容易地形成脆弱部。接着，对于在车辆产生碰撞的情况下各框架构成部件的结构和变形的形态的例子进行说明。在前柱2中，在前柱外部R/F21的腰线部设置前柱衬板R/F22。此外，在包含设置前柱衬板R/F22的区域的范围内形成有高板厚部23。并且在前柱外部R/F21的包含形成高板厚部23的区域的范围内形成有高强度部21A。因此，通过的部件构成，实现了以前柱外部R/F21的腰线部为顶点而在上下方向上三个阶段地降低的强度分布。因此，能无浪费地制造对于向前柱外部R/F21的腰线部作用的载荷所产生的弯矩而发挥高强度的结构。并且在前柱2的与上边梁4接合的接合部，形成有低强度部21B。因此，如图4 (a) 所示，对于车辆的前后方向的过载输入F，可使前柱2的与上边梁4接合的接合部中的低强度部21B稳定变形。因此，可将车辆的驾驶室部的变形抑制得小。还有，在前柱2的下部，车辆后侧成为高强度部21A，车辆前侧成为低强度部21B。 因此，在车辆发生前碰撞之际前轮W和前柱2干涉时，可使前柱2的下前部变形，适当地进行能量吸收。在中柱3中，在中柱外部R/F31的腰线部设有中柱衬板R/F32。此外，在包含设有中柱衬板R/F32的区域的范围内形成有高板厚部33，高板厚部33的下端部配置在中柱衬板R/F32的下侧。并且在包含形成有高板厚部33的区域的范围内形成有高强度部31A。此外，在与下部合页35的关系中，高板厚部33的下端部配置在比下部合页35靠上侧，高强度部31A的下端部配置在比下部合页35靠下方。通过该构成，通过简单的部件构成来实现以中柱外部R/F31的腰线部为顶点而在上下方向上以三个阶段降低的强度分布。因此，如图5(a)所示，在车辆发生侧碰撞的情况下，能从中柱外部R/F31的下部依次以两个阶段使中柱外部R/F31变形。其结果，可抑制力矩的上升，因此可抑制中柱3向乘客室进入。并且中柱外部R/F31的上端部是与上边梁4连接的连接部，该连接部成为低强度部31B。此外，中柱外部R/F31的比上边梁4的连接部靠下方位置成为高强度部31A。在中柱外部R/F31，与上边梁4连接的连接部，其形状复杂，但是，通过与上边梁4连接的连接部成为低强度部31B，而可容易地进行成形后的清理(卜U S )。在上边梁4中，以上边梁外部R/F41的与中柱3接合的接合部为中心为设有上边梁衬板42。此外，在包含设有上边梁衬板42的区域的范围内形成有高板厚部43。并且在上边梁外部R/F41的包含形成高板厚部43的区域的范围内形成有高强度部41A。因此，通过简单的部件构成来实现以与中柱3接合的接合部为顶点在车辆的前后方向上三个阶段地降低的强度分布。因此，如图4(b)所示，能无浪费地制造对于从中柱3输入的过载输入 F所形成的弯矩发挥高强度的结构。此外，上边梁外部R/F41的顶端部是与前柱2连接的连接部，该连接部成为低强度部41B。另外，上边梁外部R/F41中的比与前柱2连接的连接部靠后方位置成为高强度部 41A。因此，如图4(a)所示，对于车辆的前后方向的过载输入F，可使上边梁4的与前柱2接合的接合部中的低强度部41B稳定地变形。因此，可将车辆的驾驶室部的变形抑制得小。在下边梁5中，在与中柱3接合的接合部的剖面下部，形成有以与中柱3接合的接合部的前后方向中央部为中心而侧视时为上凸的半圆状的低强度部51B。此外，该低强度部 51B的顶点是下边梁5的剖面高度的1/2以下，位于比中柱3的下端靠下部处。因此，对于向与中柱3接合的接合部的左右方向载荷，可使中柱3稳定地变形。此外，在夹持该低强度部51B的两侧的下边梁5的剖面内部的、沿中柱3的连接部的前后棱线的位置处设有隔壁M。因此，在中柱3的下部变形时，可抑制向中柱3和下边梁 5的接合部的外侧发展。因此，下边梁5成为在中柱3下部具有塑性关节的梁而发挥功能。 其结果，可减小在下边梁5作用的弯矩。
也存在中柱3的下部由地板横梁(7 口 7·々口 7 )等其他框架构成部件支承的情况。在该情况下，下边梁5作为在中柱3的前后独立的两个短梁而发挥功能。因此，可适当地抑制中柱3的弯曲变形。此外，下边梁外部R/F51的前端部的低强度部51B形成于在接合了前柱2时与形成在前柱外部R/F21的下端部的低强度部21B连续的位置处。下边梁外部R/F51的其他部位成为高强度部51A。因此，如图4(a)所示，在车辆发生前碰撞时前轮W和前柱2干涉之际，可仅使下边梁5的前端部变形。其结果，可在维持下边梁5的反力的状态下适当地进行能量吸收。并且在下边梁5中，在包括设有隔壁M的区域的范围形成有高强度部51A。此外，在低强度部51B的上侧设有下边梁衬板R/F52。因此，如图5(b)所示，在车辆发生侧碰撞的情况下，可使与中柱3接合的接合部的下部的剖面纵弯曲。并且可将下边梁5的变形位置限定在与中柱3接合的接合位置附近。因此，可抑制下边梁5的扭曲模式，可将下边梁5的变形量限制为最小。这样，可使下边梁5的变形模式进一步稳定。以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式，通过形成衬板R/F、高板厚部、高强度部来设置三个阶段的强度分布，但是，也可替换衬板R/F、高板厚部、高强度部或以其他方式赋予强度。此外，强度分布可以不是三个阶段，而是两个阶段或四个阶段以上。产业利用可能性本发明可用于车辆的框架结构涉及的车体结构。附图标记说明1车体结构 2前柱 3中柱 4上边梁 5下边梁 21前柱外部R/F 21A高强度部 21B低强度部 22前柱衬板R/F 23高板厚部 31中柱外部R/F 31A高强度部 31B低强度部32中柱衬板R/F 33高板厚部 34上部合页35下部合页41上边梁外部R/F 41A高强度部 41B低强度部 42上边梁衬板R/F 43高板厚部 51下边梁外部R/F 51A高强度部51B低强度部 52下边梁衬板R/F 53高板厚部 M隔壁 F过载输入 W前轮
权利要求
1.一种车体结构，其特征在于，具备构成车体框架的框架构成部件，在所述框架构成部件的中间部形成有加强部，遍及包括所述加强部的、比所述加强部大的区域，所述框架构成部件被加强，所述框架构成部件的强度被设为以多个阶段变化的强度分布。
2.根据权利要求1所述的车体结构，其特征在于，具备形成在所述框架结构构成部件的中间部的第一加强部；遍及包括形成有所述第一加强部的第一加强部形成区域的、比所述第一加强部形成区域大的区域而形成的第二加强部；和遍及包括形成有所述第二加强部的第二加强部形成区域的、比所述第二加强部形成区域大的区域而形成的第三加强部。
3.根据权利要求2所述的车体结构，其特征在于，所述第一加强部通过设置加强部件来加强，所述第二加强部通过使板厚比其他部位大来加强，所述第三加强部通过热处理来加强。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车体结构，其特征在于，所述框架构成部件包括多个部位，在一个框架构成部件和其他框架构成部件的接合部形成有脆弱部。
5.根据权利要求1所述的车体结构，其特征在于，所述框架构成部件是前柱和下边梁，在所述前柱和所述下边梁的车辆前方侧的遍及两部件的区域形成有脆弱部。
6.根据权利要求1所述的车体结构，其特征在于，所述框架构成部件是中柱和下边梁，在所述下边梁中的配置有所述中柱的区域的车体下方侧形成有脆弱部。
全文摘要
本发明提供可不导致车辆的重量的增加地增大框架构成部件的期望位置的强度，从而提高冲击吸收性能的车体结构。车体结构(1)具备前柱(2)、中柱(3)、上边梁(4)和下边梁(5)。在前柱(2)，在前柱外部R/F(21)的腰线部设有中柱衬板R/F(22)来作为第一加强部。此外，遍及比包括中柱衬板R/F(22)的区域大的区域，形成有高板厚部(23)来作为第二加强部。并且遍及比包括高板厚部(23)的区域大的区域，形成有高强度部(21A)来作为第三加强部。
文档编号B62D25/20GK102574548SQ200980161449
公开日2012年7月11日 申请日期2009年9月14日 优先权日2009年9月14日
发明者森健雄 申请人:丰田自动车株式会社