专利名称：用于车身的侧表面构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于车身的侧表面构造。
背景技术：
在用于车身的侧表面构造(例如车辆的车门等)中，有时设置沿着车辆的纵向延伸的加强体。例如，在日本专利申请公开No.JP-A-2004-114727中，描述了用于汽车车门的腰线构造，其具有其中形成于内加强体中的凸起部分插入在形成于外加强体中的凸起部分内的形状。
对于所述用于车身的侧表面构造，为获得更大的弯曲应力抵抗力而进行了考量。具体而言，有时载荷不仅在车辆的横向上而且还在车辆的纵向上作用在车身侧表面上，因而对最小化由于来自任何给定方向的应力引起的变形(弯曲)进行了考量。
发明内容
本发明提供了一种用于车身的侧表面构造，其抑制了由于车辆的横向上的载荷以及也由于车辆的纵向上的载荷两者引起的变形。
本发明的一个方面涉及一种用于车身的侧面构造，包括外面板，其构成所述车身的侧表面；内面板，其比所述外面板具有更大的厚度，且其在所述车身的横向上布置在所述外面板的内侧，并与所述外面板一起构成所述车身的侧表面；外侧向外凸出部分，其形成在所述外面板上并在所述车辆的纵向上延伸，且其在所述车辆的横截面上向外凸出，以在所述车辆的横向上具有梯形截面；和内侧向内凸出部分，其在与所述外面板相对应的位置上形成在所述内面板上，且其在所述车辆的横向上向内凸出，以与所述外侧向外凸出部分(20)一起构成在截面上封闭的部分；以及第一凸起部分，其设置为在所述内侧向内凸出部分上沿着所述车辆的纵向延续，且其朝向所述外侧向外凸出部分突起，且所述第一凸起部分的朝向所述外侧向外凸出部分突起的一端在所述车辆的横向上定位于在截面上封闭的所述部分的弯曲中性轴的更靠外侧。
根据本发明的此方面，通过制成与外侧向外凸出部分和内侧向内凸出部分一起在车辆纵向上延伸的、截面上封闭的部分，增大车辆横向上以及车辆纵向上的弯曲应力抵抗。此外，在内侧向内凸出部分上，在车辆的纵向上延续地设置有凸起部分，其在车辆的横向上定位得比截面上封闭的部分的弯曲中性轴更靠外侧。因此，对于截面的外面板侧(被压缩侧)上的由于从车辆的横向上的外侧作用的力而引起的向内弯折变形(换言之，对于其中外面板相对于内面板被压缩的变形)的弯曲应力抵抗增大。由此，可以抑制当载荷从车辆的横向上的外侧作用时，截面上封闭的该部分的向内弯折变形。
此外，根据本发明的此方面，内面板比外面板更厚。当载荷在车辆纵向上作用时，此用于车身的侧表面构造经历向外弯折变形；换言之，变形为使得内面板相对于外面板更多地压缩，但是内面板呈现了抵抗该类型的变形的弯曲应力抵抗。由此，可以抑制当载荷从车辆的纵向上作用时，截面上封闭的该部分的向外弯折变形。
应该理解，此处，由“弯曲中性轴”表示作为来自车辆横向上的外侧的载荷的结果，而发生上述向内弯折变形时，外侧向外凸出部分(被压缩区域)和内侧向内凸出部分(被拉伸区域)之间的变形量为零的位置。
根据本发明的另一个方面，所述内侧向内凸出部分的在所述车辆的横向上向内突出的凸出长度在其位于所述车辆的纵向上的后部处比在其中间部分处更小，且小凸出部分可以形成在其后部处。
这样做，与内侧向内凸出部分的不形成小凸出部分的部位相比，可以最小化在形成小凸出部分的部位处对车身的乘客厢的侵入。
根据本发明的另一个方面，在所述小凸出部分处，可以设置有朝向所述外侧向外凸出部分突起的第二凸起部分。
换言之，通过设置小凸出部分，即使在其中在形成小凸出部分的部位处不设置在与小凸出部分突起的方向相反的方向上突起的第二凸起部分的结构中，也可以抑制由于车辆的横向上和车辆的纵向上两者的载荷引起的变形。而且，通过在形成小凸出部分的部位处设置在与小凸出部分突起的方向相反的方向上突起的第二凸起部分，可以进一步抑制由于车辆的横向上和车辆的纵向上两者的载荷引起的变形。
根据本发明的另一个方面，也可以接受的是，所述第一凸起部分的前端部位于在截面上封闭的所述部分在所述车辆的纵向上的中间部分的前方。
换言之，由于在未形成在与凸出部分突起的方向相反的方向上突起的第一凸起部分处的区域定位在截面上封闭的该部分在车辆的纵向上的中间部分的前方，由此也在车辆的前侧处发生向内弯折变形(第一凸起部分的车辆前侧端部)。因此，由于在比此更靠近后侧处，在截面上封闭的该部分由于向内弯折变形引起的在车辆横向上向内的位移量变得更小，从而可以最小化在向内弯折期间对车辆乘客厢的侵入。
根据本发明的另一个方面，也可以接受的是，所述外面板和所述内面板布置为构成所述车身的车门面板。
通过这样用本发明的此方面的外面板和内面板制成车身的车门面板，可以抑制由于在车辆横向上和在车辆纵向上两者的负载引起的车门面板的变形。具体而言，通过用外侧向外凸出部分和内侧向内凸出部分制成用于车门面板的车门腰线加强体，可以增强车门腰线加强体(其通常是车门面板的最需要加强的部分)的弯曲应力抵抗。
根据本发明，获得了一种用于车身的侧表面构造，用其可以抑制由于车辆的横向上和车辆的纵向上两者作用的载荷引起的变形。
通过参考附图对优选实施例的以下说明，本发明的上述和可选目的、特征和优点将变得清楚，其中相似标号用于表示相似元件，附图中图1是示意性地示出其中采用了根据本发明的用于车身的侧表面构造的一个实施例的车门机构的立体图；图2A是由图1中的箭头3C-3C所示的平面所取的剖视图，示出了用于其中采用了根据本发明的用于车身的侧表面构造的此实施例的此车门的腰线加强体，且图2B是示出对比示例的腰线加强体的剖视图；图3A至3E是示出用于其中采用了根据本发明的用于车身的侧表面构造的此实施例的此车门的上述腰线加强体的图图3A是由图1中的箭头3A-3A所示的平面所取的剖视图，图3B是由图1中的箭头3B-3B所示的平面所取的剖视图，图3C是由图1中的箭头3C-3C所示的平面所取的剖视图，图3D是由图1中的箭头3D-3D所示的平面所取的剖视图，而图3E是由图1中的箭头3E-3E所示的平面所取的剖视图；图4A和4B是用于解释其中在侧面碰撞期间车门向内弯折的方式的解释图图4A示出了对比示例的情况，而图4B示出了本实施例的情况；图5A和5B是示出对于当外力已经作用在门上时的变形的状况的解释图图5A示出了正面碰撞的情况，而图5B示出了侧面碰撞的情况；图6是示出在正面碰撞期间和在侧面碰撞期间作用的弯矩的分布与腰线加强体的位置之间的关系的图；且图7A是示出其中采用了根据本发明的修改实施例的用于车身的侧表面构造的车门的解释图，而图7B是由图7A中的箭头7B-7B所示的平面所取的、示出此车门的腰线加强体的剖视图。
具体实施例方式
在图1中，示出了作为根据本发明第一实施例的用于车身的侧表面构造的局部的车门12。此外，图2A是在由图1中的箭头3C-3C所示的平面中所取的剖视图，示出了采用了用于车身的侧表面构造的本实施例的用于车门的腰线加强体，且图2B是示出对比示例的腰线加强体的剖视图。车门12布置在结合于车辆的车身中的前侧柱32和后侧柱34之间(对于这两者参考图4A和4B)，并可转动地安装在例如设置于前侧柱32的铰链(图中未示出)上。应该理解，在附图中，车辆的向前方向由箭头FR表示，车辆的向上方向由箭头UP表示，车辆的横向向外方向由箭头OUT表示。此外，在以下说明中，在合适处，车辆的向前方向将简称为“前方”，而车辆的向后方向将简称为“后方”。
如图2A和图3A至3E所示，外面板14和内面板16布置在车门12内。通过由比外面板14厚的板材制成内面板16来增大车门的总长度，并具体如图5A所示，增大了当力F1沿车辆纵向作用并发生所谓弯折变形(folding deformation)时(此后，在合适处，此状况将被称作“正面碰撞(frontal collision)”)其对弯曲的抵抗。
外侧向外凸出部分20形成在外面板14中，而且定位在车门12的车窗框架部分下方并在车辆的纵向上从车门12的前缘向后缘延伸。总体上，此外侧向外凸出部分20在车辆的横向上朝向外侧凸出为平伸的梯形。相反地，内侧向内凸出部分22在与外侧向外凸出部分20相同的位置处形成在内面板16中，并在车辆的横向上朝向内侧凸出为梯形。在外侧向外凸出部分20和内侧向内凸出部分22的上方和下方，外面板14和内面板16通过焊接等连接在一起，以形成在横截面上封闭的部分，其构成了腰线加强体18。
如图4A和4B所示，当乘客坐在车辆乘客厢中的车座(图中未示出)上时，从近似中间位置ME朝向车门12(腰线加强体18)的后部的位置被乘坐的乘客SP占用。此外，如图1和2A所示，主突起部分24形成在内侧向内凸出部分22中，并可以从车门12的前侧位置FE内的点延伸到后侧位置RE内的点。
当在上下方向上观察内侧向内凸出部分22时，此主凸起部分24由将其一部分(在此实施例中，下部)在与内侧向内凸出部分22的突起方向相反的方向上朝向外侧向外突出部分20的局部地突起而形成，且此主凸起部分24的突起端24T在车辆的横向上定位得比封闭横截面的腰线加强体18的弯曲中性轴BC更靠外侧。应该理解，此处弯曲中性轴BC表示当如图5B所示，来自车辆横向上的外侧的力F2作用在车门12上(此后，在合适部分，有时此状态将被术语“侧面碰撞(side collision)”所表示)且所谓向内弯折变形已经发生时，被相对压缩的外侧向外凸出部分20和被相对拉伸的内侧向内凸出部分22之间的变形量为零的位置。因此，当车门的向内弯折变形已经发生时，主凸起部分24的凸起端24T及其附近位于压缩侧的区域中。
此外，如图3B至3D中详细示出，主凸起部分24向着外侧向外凸出部分20的突起量T1从前侧位置朝向近似中间位置ME逐渐增大(参考图3B和3C)，并接着从近似中间位置ME朝向后侧位置RE的后方逐渐减小(参考图3C和3D)。这意味着上述突起量根据侧面碰撞期间和正面碰撞期间车门12的弯矩分布而改变。换言之，在侧面碰撞期间，如图5B所示，弯曲力在车辆的横向上向内作用在车门12上(并具体作用在腰线加强体18上)，在另一方面，在正面碰撞期间，如图5A所示，压缩载荷作用在车辆纵向上，并且经常发生的是弯曲力作用在车辆横向向外方向上。此外，如图6中的点划线L1所示，在侧面碰撞期间的弯矩在近似中间位置ME处最大，且分布为朝向车辆前方并朝向其后方逐渐变小。在另一方面，如图6中的双点划线L2所示，在正面碰撞期间的弯矩在从侧面碰撞期间的最大弯矩的位置朝向车辆的前方处某个程度的点附近最大，且分布为朝向车辆的前方并朝向其后方逐渐变小。通过考虑到这些弯矩的分布，将主凸起部分24的横截面改变(横截面尺寸改变)保持到最小，来获得侧面碰撞期间和正面碰撞期间所需的腰线加强体18的弯曲应力抵抗。
应该理解，如图6所示的弯矩分布是示例，而实际的弯矩分布可以取决于诸如车身构造等的许多因素。在本发明的实施例中，根据假定的弯矩分布适当地设定外侧向外凸出部分20和内侧向内凸出部分22的总体形状(即，凸出等的方向和位置)，以提供为腰线加强体18所需的足够的弯曲应力抵抗。
如图3E所示，在近似中间位置ME的后方的后侧位置RE(参考图1)处，内侧向内凸出部分22的凸出量小于近似中间位置ME处的凸出量，因此构成小凸出部分26(参考图3E，由点划线示出近似中间位置ME处的内侧向内凸出部分22)。由于如由图6中的双点划线L2所示的正面碰撞期间的弯矩分布可理解的，在正面碰撞期间后侧处的弯矩较小，所以即使与其对应地使得内侧向内凸出部分22的凸出量较小，也不会存在问题。而且，通过使得内侧向内凸出部分22在后侧位置RE处成为小凸出部分26，可以确保车辆的乘客厢内的空间较宽。
此外，在后侧位置RE处，在内侧向内凸出部分22的沿着竖直方向的中间部分上，形成有朝向后侧向外凸出部分20突起的后侧凸起部分28。类似于主凸起部分24，此后侧凸起部分28的突起端在车辆的横向上位于弯曲中性轴BC的外侧。由此，增大了在侧面碰撞期间后侧位置RE处的弯曲应力抵抗力。此外，通过在内侧向内凸出部分22的沿着竖直方向的中间部分处形成后侧凸起部分28，与其中在其沿着竖直方向的上端或下端处形成后侧凸起部分28的结构相比，在内侧向内凸出部分22处得到的边缘线36的数量更多。通过这样设置，在正面碰撞期间作用在腰线加强体18上的、来自车辆前方的载荷可以更容易地经由边缘线36传递到后侧构件(例如，车门柱)。应该理解，虽然在此实施例中，后侧凸起部分28与主凸起部分24不连续，但是如果其与主凸起部分24连续也是可接受的。
当物体在车辆的横向上从车辆的外侧撞击车门12时，发生车门12的向内弯折变形。但是，因为腰线加强体18内置在此实施例的车门12中，所以增大了弯曲应力抵抗。此外，主凸起部分24(其突起端24T在车辆的横向上位于比弯曲中性轴BC更靠外侧处)形成在内侧向内凸出部分22上。换言之，内面板16弯曲到在向内弯折变形期间的压缩侧上的区域中。因此，对于此实施例的车门，与诸如图2B所示的腰线加强体18之类的不具有主凸起部分24的结构相比，在维持正面碰撞期间对向外弯折变形的弯曲应力抵抗的同时，还增大了侧面碰撞期间对向内弯折变形的弯曲应力抵抗，因此可以抑制向内弯折变形。
而且，如图3B至3D所示，考虑到如图6所示的弯矩分布，主凸起部分24的朝向外侧向外凸出部分的突起量从前侧位置FE朝向近似中间位置ME逐渐增大，并接着从近似中间位置ME朝向后侧位置RE逐渐减小。通过这样调节主凸起部分24的横截面改变量，可以用最小的横截面尺寸提供在侧面碰撞期间以及正面碰撞期间所需的足够的弯曲应力抵抗力。于是，可以缩减内面板16的材料成本和制造成本，并还可以最小化内面板16的重量。
此外，如图1和图4B所示，在主凸起部分24中，其前端24A(其前部处的开始端)位于近似中间位置ME前方的位置并位于乘客SP的位置的足够前方处。由此，车门12由于侧面碰撞的事故时的向内弯折而在车辆横向上所处的最向内侧的位置NP也成为在乘客SP的前方。因此，可以确保在侧面碰撞期间乘客SP与向内弯折并变形的车门12之间的更大间隙DS。例如，对于如图4A所示的车门52作为对比示例，当主凸起部分的前端54A位于靠后方时，则在向内弯折变形期间在车辆横向上所处的最向内侧的位置NP更靠近乘客SP，且乘客SP和向内弯折并变形的车门12之间的间隙DS减小。而且，对于此结构，在车门的未形成主凸起部分24的位置上，可以考虑正面碰撞期间的向外弯折变形而形成增大弯曲应力抵抗的形状，结果，可以减轻车门的质量并降低车门的成本。
此外，如从图6中的双点划线L2可以理解的，根据正面碰撞期间后侧位置RE处的弯矩较小的事实，凸出量较小的小凸出部分26形成在后侧位置RE处。由此，在正常状态下，确保了朝向乘客SP的宽敞空间。而且，因为后侧凸起部分28形成在后侧位置RE处，所以也增大了在侧面碰撞期间对向内弯折变形的弯曲应力抵抗。
如图3E所示，后侧凸起部分28形成在小凸出部分26在竖直方向上的中间部分处，且出现在内侧向内凸出部分22上的边缘线36的数量大于在其中不存在后侧凸起部分28的结构或其中后侧凸起部分28形成在小凸出部分26的上端或下端处的结构中的对应的边缘线数量。于是，在正面碰撞期间作用在腰线加强体18上的来自车辆前方的载荷更易于传递到后侧处的构件(例如，柱)。此外，特别在此实施例中，对于后侧凸起部分28，因为其突起端28T在车辆的横向上定位得比弯曲中性轴更靠外侧，因此可以确保抵抗向内弯折变形的较大的弯曲应力抵抗。
此外，如图5A所示，在正面碰撞期间，作用有在车辆纵向上的压缩载荷和车辆横向上的向外弯曲力；但是，在此实施例中，因为内面板16比外面板14更厚，所以内面板16抵抗腰线加强体18的向外弯折变形的弯曲应力。于是，可以抑制正面碰撞时腰线加强体18的向外弯折变形。
应该理解，虽然在以上说明中，示出了车门12和设置到该车门12的腰线加强体18作为本发明的用于车身的侧表面构造的一个示例，但是，本发明不限于所述的应用。例如，也可以接受的是，将本发明应用于汽车车门的不同位置处，例如，在车门的下边缘附近来代替车辆的腰线。此外，本发明还可以应用于其中未设置车门的车身侧表面。例如，本发明可以应用于具有双排车座但在车身侧表面上只有在后排车座附近的两扇车门的汽车。
此外，还可以接受的是，布置为不通过改变内侧向内凸出部分22的横截面形状，而通过在腰线加强体18中增加新的构件来制成主凸起部分24。换言之，如图7A和7B所示，通过在腰线加强体18中设置加强构件30，并通过使此加强构件30在竖直方向上以预定位置弯曲，或通过调节加强构件30的长度，可以获得与图1至6所示的实施例的结构相同的有益效果。例如，在如图7A和7B所示的实施例中，其中设置了加强构件30的主凸起部分24在竖直方向上的高度在其近似中间位置ME处变得最大，并且向着前方和向着后方逐渐减小。此外，在加强构件30的前部处的端部设置在前侧位置FE处。
权利要求
1.一种用于车身的侧面构造，包括外面板(14)，其构成所述车身的侧表面；内面板(16)，其比所述外面板(14)更厚，且其在所述车身的横向上布置在所述外面板(14)的内侧，并与所述外面板(14)一起构成所述车身的侧表面；外侧向外凸出部分(20)，其形成在所述外面板(14)中并在所述车辆的纵向上延伸，且其在所述车辆的横向截面上向外凸出，以在所述车辆的横向上的截面上成为梯形；和内侧向内凸出部分(22)，其在与所述外面板(14)相对应的位置上形成在所述内面板(16)中，且其在所述车辆的横向上向内凸出，以与所述外侧向外凸出部分(20)一起构成在截面上封闭的部分；其特征在于包括第一凸起部分(24)，其在所述内侧向内凸出部分(22)上沿着所述车辆的纵向延伸，且其朝向所述外侧向外凸出部分(20)突起，其中所述第一凸起部分的突起端(24T)在所述车辆的横向上定位于在截面上封闭的所述部分的弯曲中性轴的外侧。
2.根据权利要求1所述的用于车身的侧面构造，其中所述内侧向内凸出部分(22)的在所述车辆的横向上向内突出的凸出长度在其位于所述车辆的纵向上的后部处比在其中间部分处更小，且小凸出部分(26)形成在其后部处。
3.根据权利要求2所述的用于车身的侧面构造，其中在所述小凸出部分(26)处，设置有在与所述小凸出部分(26)的突起方向相反的方向上朝向所述外侧向外凸出部分(20)突起的第二凸起部分(28)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车身的侧面构造，其中所述外面板(14)和所述内面板(16)构成所述车身的车门面板(12)。
5.根据权利要求4所述的用于车身的侧面构造，其中所述内侧向内凸出部分(22)和所述外侧向外凸出部分(20)构成所述车门面板(12)的腰线加强体(18)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车身的侧面构造，其特征在于所述第一凸起部分(24)的前端部位于在截面上封闭的所述部分在所述车辆的纵向上的中间部分的前方。
7.根据权利要求6所述的用于车身的侧面构造，其中所述外面板(14)和所述内面板(16)构成所述车身的车门面板(12)。
8.根据权利要求7所述的用于车身的侧面构造，其中所述内侧向内凸出部分(22)和所述外侧向外凸出部分(20)构成所述车门面板(12)的腰线加强体(18)。
全文摘要
本发明公开了一种用于车身的侧表面构造。由外面板(14)和内面板(16)构成腰线加强体(18)，且在内侧向内凸出部分(22)上形成有主凸起部分(24)，其突起端(24T)在车辆的横向上定位得比腰线加强体(18)的弯曲中性轴(BC)更靠外侧，其中腰线加强体具有封闭的横截面形状。由于主凸起部分(24)的此突起端(24T)及其附近定位在当发生车门(12)的向内弯折变形时受到压缩的区域中，因此可以抑制向内弯折变形。此外，因为内面板(16)的板厚大于外面板(14)的板厚，并因为内面板表征了腰线加强体(18)的对向外弯折变形的弯曲应力抵抗，所以可以抑制向外弯折变形。
文档编号B62D25/00GK101020471SQ200710079830
公开日2007年8月22日 申请日期2007年2月14日 优先权日2006年2月15日
发明者浜崎仁司 申请人:丰田自动车株式会社