用于车辆的底部结构的制作方法

本发明涉及一种用于车辆的底部结构(underbody structure)，且更具体地，涉及通过在车辆碰撞时吸收震动同时维持车辆的内部空间来提高乘客安全性的底部结构。

背景技术：

最近，通过在吸收车辆碰撞的震动同时防止车辆碰撞的振动传递到车辆内部(如，乘客车厢)，已经开发了一种用于车辆的底部结构的设计技术以提高乘客的安全性。具体地，为了吸收在车辆碰撞时传递到车辆内的震动，用于车辆的底部结构的一部分构造成以可折叠形状起皱，从而吸收被传递到车辆内的震动。因此该底部结构的一部分弯曲以吸收震动，并保留一个空间以防止损害车辆的内部空间来确保乘客的安全性。然而，吸收震动和保留车辆的内部空间彼此冲突。因此，在关于吸收震动的功能与保留车辆的内部空间功能之间具有兼容性所需的技术必须平衡这两个功能。

换句话说，当用于车辆的底部结构设计成具有高强度时，吸收震动的功能可能劣化。当用于车辆的底部结构设计成具有低强度时，可吸收震动但是可能在结构上不能维持车辆的内部空间以及不能确保乘客的安全性。

在该部分公开的上述信息仅用于协助对本发明背景的理解，并且因此这可能包含不构成本领域技术员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

通过去除加强部件以及通过将部件制造成对于在一个部件内的每个区段具有不同厚度以分配强度从而适用于每个区段的目的，本发明提供了一种能够减少车辆重量的用于车辆的底部结构。

在一个方面中，根据本发明的一个示例性实施例，一种用于车辆的底部结构可包括：前侧构件(front side member)，其中，前侧构件包括：冷却模块区段，该冷却模块区段为最前部并对应于车辆的前部中的冷却模块的位置；前吸收区段，该前吸收区段朝向冷却模块区段的后方延伸；以及动力系区段(power train section)，该动力系区段朝向前吸收区段的后方延伸并对应于发动机和传动装置(transmission，变速器)的位置。进一步地，副框架安装区段(subframe mounting section)可朝向动力系区段的后方延伸并对应于副框架的位置，并且前侧构件的每个区段可具有不同的厚度。

用于车辆的底部结构可进一步包括接合到前侧构件的后端的后下构件(rear lower member)。后下构件可包括：对应于副框架的位置的副框架安装区段、在副框架安装区段内延伸并对应于踏板位置的踏板安装区段(pedal mounting section)、以及朝向踏板安装区段的后方延伸的后保留区段(rear preservation section)。此外，板安装区段(sheet mounting section)可朝向后保留区段的后方延伸并对应于前座板(front seat sheet)的位置，并且后下构件每个区段可具有不同的厚度。

用于车辆的底部结构可进一步包括中央上构件(center upper member)。中央上构件可包括：对应于踏板位置的踏板安装区段、朝向踏板安装区段的后方延伸的后保留区段、以及朝向后保留区段的后方延伸并对应于前座板位置的板安装区段。此外，中央上构件的每个区段可具有不同的厚度。

用于车辆的底部结构可进一步包括一个侧梁(side sill)。侧梁可包括：朝向踏板安装区段的后方延伸的后保留区段以及朝向后保留区段的后方 延伸并对应于前座板位置的板安装区段。此外，侧梁的每个区段可构造成具有不同的厚度。

冷却模块区段的厚度可以是第一厚度T1，前吸收区段的厚度可以是第二厚度T2，动力系区段的厚度可以是第三厚度T3，以及副框架安装区段的厚度可以是第四厚度T4。此外，每个区段的厚度之间的相关关系可包括：第三厚度可大于第二厚度，第二厚度可大于第一厚度以及第一厚度可大于第四厚度T3>T2>T1>T4。

副框架安装区段的厚度可以是第四厚度T4，踏板安装区段的厚度可以是第五厚度T5，后保留区段的厚度可以是第六厚度T6，以及板安装区段的厚度T7可以是第七厚度。进一步地，每个区段的厚度之间的相关关系可包括：第五厚度可大于第四厚度，第四厚度可大于第六厚度以及第六厚度可大于第七厚度(T5>T4>T6>T7)。踏板安装区段的厚度可以是第五厚度，后保留区段的厚度可以是第六厚度，并且板安装区段的厚度可以是第七厚度T7。具体地，每个区段的厚度之间的相关关系可以是第五厚度大于第六厚度，并且第六厚度大于第七厚度(T5>T6>T7)。后保留区段的厚度可以是第六厚度并且板安装区段的厚度可以是第七厚度，并且每个区段的厚度之间的相关关系可以是第六厚度可大于第七厚度(T6>T7)。可通过连续变截面辊轧板(tailor rolled blanks，TRB)的方法对于每个区段不同地制造每个区段的厚度。

附图说明

从结合附图的以下详细描述中，将更清楚地理解本公开内容的以上和其他目的、特征和其他优点：

图1是根据本发明示例性实施例的用于车辆的底部结构的示例性视图；

图2是根据本发明示例性实施例的用于车辆的底部结构的截面布置的示例性视图；以及

图3是根据本发明示例性实施例的用于车辆的底部结构的截面布置的示例性侧视图。

具体实施方式

以下将详细地参考本发明的各种示例性实施例，在附图中示出了这些示例性实施例的实例并且在下文中进行描述。虽然将结合示例性实施例描述本发明，需要理解的是，本说明书并不旨在将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可包含于由所附权利要求限定的本发明精神和范围内的各种替代、修改、等价物和其他实施例。

需要理解的是，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的客运汽车)、水运工具(包括各种船只和船舶)、飞机等，并且包括混合动力车、电动车、燃烧式、插入式混合动力电动车，氢动力车和其他替代燃料(如来自石油以外资源的燃料)的车辆。

本文中所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文中所使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”以及“该(the)”旨在包括复数形式，除非上下文中另有明确指示。将要进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”时，表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或增加一个或多个其它的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列出项目的任何以及全部组合。例如，为了使本发明的描述清楚，没有示出未涉及的部件，并且为了清楚起见，放大了层和区域 的厚度。此外，当声明一层位于另一层或基板“上”时，该层可直接地位于另一层或基板上或者可在二者之间设置第三层。

图1是根据本发明示例性实施例的用于车辆的底部结构的示例性视图。图2是根据本发明示例性实施例的用于车辆的底部结构的剖面布置的示例性平面图。图3是根据本发明示例性实施例的用于车辆的底部结构的剖面布置的示例性侧视图。

参考图2和3，根据本发明示例性实施例的用于车辆的底部结构可包括前侧构件101。该前侧构件101可包括冷却模块区段301，该冷却模块区段作为最前部并且可对应于在车辆前部中的冷却模块201的位置。前吸收区段303可朝向冷却模块区段301的后方延伸，以及动力系区段305可朝向该前吸收区段303的后方延伸并且可对应于发动机203和传动装置205的位置。进一步地，副框架安装区段307可朝向该动力系区段305的后方延伸并且可对应于副框架207的位置。另外，前侧构件101的每个区段可具有不同的厚度。

用于车辆的底部结构可包括后下构件103，该后下构件接合到前侧构件101的后端。该后下构件103可包括：对应于副框架207的位置的副框架安装区段307，在副框架安装区段307中延伸并对应于踏板位置的踏板安装区段309，以及朝向踏板安装区段309的后方延伸的后保留区段311。进一步地，板安装区段313可朝向后保留区段311的后方延伸并对应于前座板的位置209。另外，该后下构件103的每个区段可具有不同的厚度。

用于车辆的底部结构可进一步包括中央上构件105。具体地，该中央上构件105可包括：对应于踏板的位置的踏板安装区段309，朝向踏板安装区段309的后方延伸的后保留区段311，以及朝向后保留区段311的后方延伸并对应于前座板的位置209的板安装区段313。进一步地，中央上构件105的每个区段可具有不同的厚度。

用于车辆的底部结构可包括侧梁107。侧梁107可包括朝向踏板安装区段309的后方延伸的后保留区段311以及朝向后保留区段311的后方延伸并对应于前座板的位置209的板安装区段313。进一步地，侧梁107的每个区段可具有不同的厚度。

参考图1，用于车辆的底部结构可包括前侧构件101、后下构件103、侧梁107、中央上构件105等。该底部结构可吸收在车辆碰撞时发生的震动，从而减少传递到乘客车厢的震动，因此保护了乘客。当该底部结构由高强度材料制成以防止车身变形时，该底部结构可维持乘客车厢空间的完整性，但可能不吸收震动能量以及可能将所吸收的震动能量传递到乘客。因此，乘客可能受到伤害。相反，即使车身可能变形以在车辆碰撞过程中充分地吸收撞击时的能量，当乘客的空间不安全时，乘客也可能受到伤害。具体地，应该将车身的变形与乘客车厢内的空间保留这两者进行协调。

用于通过底部吸收或传递震动能量以保护乘客的方法可包括多个解决方案。在一个示例性实施例中，用于吸收和传递震动能量的方法可包括通过在车辆碰撞时使一个构造该底部的构件压缩和变形来吸收能量。在一个替代示例性实施例中，用于吸收和传递震动能量的方法可包括当周围刚性体在构件压缩和变形时可能遇到阻力时，通过结合刚性体变形的弯曲变形来吸收能量。在另一替代示例性实施例中，用于吸收和传递震动能量的方法可包括通过保留乘客车厢的乘客、踏板等较低部件所处的部分来保护乘客。

因此，可基于能量是否被变形均匀地吸收或者是否可确保乘客车厢的空间，来改变所要求的厚度和刚性。相关技术使用了一种将加强构件增加到每个部件需要强度加强的部分的方法。然而，由于增加了加强构件，该方法可增加装配成本，并且通过焊接将该加强构件结合到主要构件，该方法可具有无意义的强度提高效果。

在根据示例性实施例的用于车辆的底部结构中，可基于在车辆碰撞时的作用和贡献程度来选择区段。例如，在车辆碰撞时使对震动能量的吸收以及对乘客的保护性能最佳化，同时相同部件的厚度可加工为不同以节省重量和生产成本。

参考图2和3，冷却模块区段301可包括一个对应于车身最前部的冷却模块201的位置并通过压缩变形吸收震动能量的区段。前吸收区段303可包括一个朝向冷却模块区段301的后方延伸并通过压缩变形吸收震动能量的区段。动力系区段305可包括一个对应于设置发动机203和传动装置205的位置并可通过弯曲变形吸收震动能量的区段。副框架安装区段307可包括一个对应于副框架208的位置并在车辆碰撞时保留空间(如，乘客车厢)的区段。

踏板安装区段309可包括一个设置对应于设置加速踏板、制动踏板等的位置并且可保留空间(如，在乘客车厢内)以保护乘客脚部(如，肢体、附肢)的区段。后保留区段311可包括朝向踏板安装区段309的后方延伸并且可保留保护乘客的空间的区段。板安装区段313可包括对应于可放置前座板的位置并且可保留用于保护乘客的空间(如，乘客车厢)的区段。

基于上述所限定的区段，用于车辆的底部结构的每个部件可以基于部件的位置划分为相应区段，并且可基于每个划分的区段而构造成具有不同的厚度。每个区段的作用和厚度的相关关系如下表1示出。

表1

当前侧构件101的冷却模块区段301的厚度是第一厚度(如，T1)时，前吸收区段303的厚度可以是第二厚度(如，T2)，动力系区段305的厚度可以是第三厚度(如，T3)以及副框架安装区段307的厚度可以是第四厚度(如，T4)。每个区段的厚度之间的相关关系可以是第三厚度大于第二厚度、第二厚度大于第一厚度以及第一厚度大于第四厚度(如，T3>T2>T1>T4)。在一些示例性实施例中，后下构件103的副框架安装区段307的厚度可以是第四厚度(如，T4)，踏板安装区段309的厚度可以是第五厚度(如，T5)，后保留区段311的厚度可以是第六厚度(如，T6)以及板安装区段313的厚度可以是第七厚度(如，T7)。每个区段的厚度之间的相互关系可以是第五厚度大于第四厚度，第四厚度大于第六厚度以及第六厚度大于第七厚度(如，T5>T4>T6>T7)。

中央上构件105的踏板安装区段309的厚度可以是第五厚度(如，T5)，后保留区段311的厚度可以是第六厚度(如，T6)以及板安装区段313的厚度可以是第七厚度(如，T7)。每个区段的厚度之间的相互关系可以是第五厚度大于第六厚度以及第六厚度大于第七厚度(如，T5>T6>T7)。此外，侧梁107的后保留区段311的厚度可以是第六厚度(如，T6)以及板安装区段313的厚度可以是第七厚度(如，T7)，每个区段的厚度之间的相关关系可以是第六厚度可大于第七厚度(如，T6>T7)。

可通过连续变截面辊轧板(TRB)方法不同地制造各个区段的厚度。基于上述所限定区段，用于车辆的底部结构的每个部件可划分为基于所安装位置的对应区段。每个划分的区段可具有不同的厚度，从而在车辆碰撞时使对震动能量的吸收和对乘客车厢的保护性能最佳化，同时节省重量和生产成本。如下是通过比较详细数值获得的结果。

表2

如上表所示，可通过对于每个区段不同地构造厚度的部件制造根据本发明示例性实施例的用于车辆的底部结构。因此，可满足每个部件的所需 强度，而无需增强材料。上述表2是前侧构件101和后下构件103的现有结构和本发明结构的比较表。参考上表的内容，仅在前侧构件101和后下构件103中就可省略五种加强材料并且示出了约3.1千克的总重量减少效果。

在用于车辆的底部结构的中央上构件和侧梁中也可以省略加强材料，并且可增加总重量减少的效果，可减少组装所需的部件数量，并且可以简化组装过程。如上所述，根据该示例性实施例的用于车辆的底部结构，通过将部件制造成对于每个区段具有不同厚度以分配强度从而适用于每个区段的目的，进而去除了加强部件，因此可以减少用于车辆的底部结构的重量。

虽然已经结合目前视为示例性实施例的内容描述了本发明，但是应该理解的是，本发明旨在覆盖没有背离由权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种修改和等效布置。此外，需要说明的是，所有这些修改和替代物都落入本发明的范围内。