车辆的车身前部构造的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种车辆的车身前部构造。在前纵梁(1)的下方设置有支撑悬架臂的悬架横梁(2)。解决的技术问题是缓和在车辆发生前面碰撞时传递给悬架横梁(2)等的撞击载荷。为解决该技术问题，用联结部件(7)将前纵梁(1)和其下方的悬架横梁(2)上下联结在一起，让延长梁(4)的后端与该联结部件(7)结合，让前纵梁(1)和悬架横梁(2)分担发生前面碰撞时延长梁(4)所承受的载荷。
【专利说明】车辆的车身前部构造
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车辆的车身前部构造。
【背景技术】
[0002]车辆是通过让车身的前部构造体以规定的状态发生变形来吸收发生前面碰撞时的撞击的。理想情况是，在吸收发生前面碰撞时的撞击时，在碰撞初期出现车身减速度(车身承受的载荷)峰，之后让前部构造体变形以保证成为一定的较低减速度。这是因为该初期峰会对乘坐人员产生朝向前方的惯性力，由此而能够提高安全带的张力，并且能够缩短气囊与乘坐人员之间的距离(将气囊的打开量设定得较小即可解决问题，气囊对乘坐人员造成的危害性降低)之故。
[0003]作为现有技术中的获得所述减速度特性的解决办法，例如在日本公开特许公报2005-271811号公报中记载了改善前纵梁的形状的技术方案。除了这样的形状改良以外，还有以下解决办法，即通过在前纵梁局部地设置加强部件或者设置沿车宽方向延伸的折弯卷边(bead)，来让前纵梁的前后方向的刚性部分地发生变化。
[0004]针对车辆行驶时的轨迹要求以及降低耗油量等需求，谋求车身的轻量化是一个重要的对策。但是，如上所述，在利用前纵梁吸收撞击的方法下，会导致前纵梁结构复杂。例如，因形成弯曲的形状而导致梁(frame)本身重量增加，追加了加强部件以后会导致重量增加，这些都是无法避免的。
[0005]针对这一点，本申请
【发明者】对利用前纵梁和其它的设置在前纵梁下方的朝着前方延伸的延长梁协调动作来获得所希望的撞击吸收特性这一方面进行了研究探讨。也就是说，若将延长梁用于所述初期峰的上升，那么让前纵梁发挥轴压缩所带来的吸收撞击的作用就足够了，也没有必要使该前纵梁的形状很复杂，故有利于其轻量化。
[0006]此外，上述日本公开特许公报2005-271811号公报中所公开的技术内容如下:对前纵梁下方的悬架横梁设置一朝着车辆前方延伸的纵梁，让该纵梁发生变形以谋求吸收车辆发生前面碰撞时的撞击。这是一个针对前纵梁无法应付的与低位置障碍物撞击时的技术措施，并不是为获得所希望的撞击吸收特性而让前纵梁与其下方的纵梁协调动作的技术措施。
[0007]在为了将所述延长梁用于初期峰上升而让该延长梁具有能够抗住轻碰撞那么大的强度的情况下，在发生轻碰撞时该延长梁就会相对于撞击载荷而拉紧。这样一来，就需要提高经由延长梁承受撞击载荷的悬架横梁、支撑该悬架横梁的部件整体的刚性或部分地增强其刚性，由此而会导致车辆重量增加。
[0008]如上所述，在通过前纵梁和延长梁的协调动作谋求吸收撞击的情况下，需要延长梁会对初期峰上升起有效的作用，而且还需要前纵梁不受延长梁影响可靠地进行轴压缩。
[0009]也就是说，本发明要解决的问题是，降低轻碰撞时经由延长梁传递给悬架横梁等的撞击载荷。
[0010]本发明要解决的另一问题是，通过前纵梁和延长梁协调动作来获得所希望的撞击吸收特性。
[0011]本发明要解决的又一问题是，通过所述协调动作获得所希望的撞击吸收特性，由此易于实现车辆的轻量化。
[0012]本发明解决的再一个问题是，在所述协调动作中，利用延长梁让初期峰可靠地上升，让前纵梁可靠地进行轴压缩。
【发明内容】
[0013]本发明做到了让载荷从所述延长梁传递给前纵梁和悬架横梁两方。
[0014]这里所公开的车辆的车身前部构造包括:包括左右前纵梁、悬架横梁以及左右联结部件，该左右前纵梁设置在车辆前部左右两侧，朝着驾驶室前方突出，该悬架横梁设置在比所述左右前纵梁更靠下方的位置处且支撑左右的悬架下臂，该左右联结部件将所述左右前纵梁和所述悬架横梁的左右两侧的前部上下联结在一起。该车辆的车身前部构造包括左右延长梁，该左右延长梁的后端部分别与所述联结部件的上下方向的中间部相结合，并在所述前纵梁的下方朝着前方延伸到该前纵梁的前端部附近。
[0015]如果是所述车身前部构造，那么在车辆发生前面碰撞时，前纵梁和延长梁就会协调动作来承受撞击载荷。延长梁从前方相对于碰撞载荷而拉紧时，该载荷会通过联结部件分开传递给前纵梁和悬架横梁。也就是说，不会出现撞击载荷仅集中在悬架横梁上的情况。因此，无需采取为提高刚性而加厚悬架横梁等或者追加加强部件等重大的碰撞措施，对车辆的轻量化有利。
[0016]在优选方面，所述前纵梁和设置在该前纵梁下方的所述延长梁仅用彼此的前端部联结在一起，所述延长梁的与车辆前后方向正交的断面的中心位置在与车辆前后方向正交的方向上发生变化，所述延长梁的整个长边方向上的所述断面中心在车宽方向上的位移量比该断面中心在上下方向的位移量大。
[0017]如果是上述方面,车辆发生了前面碰撞一开始的时间内，因延长梁相对于该撞击载荷而拉紧，故该梁产生弯曲为止该梁承受的载荷会不断变大，而之后由于所述断面中心位置发生变化而导致延长梁产生弯曲，梁伴随着该弯曲所承受的载荷会下降。因此，成为所谓的前纵梁所承受的载荷再加上延长梁所承受的载荷，车身的减速度出现了初期峰。
[0018]这样，因延长梁会有效地作用于初期峰的上升，故不需要由前纵梁本身显现初期峰。让前纵梁变形而相对于车身例如以大致一定的减速度工作就足够了。也就是说，前纵梁大致直线状地朝着驾驶室前方延伸而进行发生轴压缩变形就足够了。结果是，因无需使前纵梁形状复杂，故对车辆的轻量化有利。
[0019]因前纵梁和延长梁仅用彼此的前端部联结，故能够避免在车辆发生前面碰撞时前纵梁和延长梁彼此在中间部位相互制约对方(干涉)。故通过两者的协调动作而有利于获得所希望的撞击吸收特性。
[0020]因为延长梁的断面中心在车宽方向上位移量比在上下方向上的位移量大，所以容易让延长梁在车宽方向上弯曲。因此，能够避免前纵梁伴随着延长梁的弯曲而产生上下方向的力矩。结果是，有利于让前纵梁可靠地进行轴压缩变形，获得所希望的撞击吸收特性。
[0021]而且，为了让延长梁弯曲而做到了如上所述让断面中心位置发生变化，因此无需让该梁的断面形状等局部发生很大的变化。结果是延长梁的设计就容易了。[0022]优选，左右延长梁在承受碰撞载荷时都朝着车宽方向内侧弯曲(buckle)，或者是都朝着车宽方向外侧弯曲。
[0023]在优选方面，包括设置在所述左右前纵梁前端的碰撞能吸收结构、两端部联结在左右的所述碰撞能吸收结构上的保险杠杆以及设置在所述左右的延长梁前端的碰撞能吸收结构，对所述前纵梁和所述延长梁各自的前端位置做了设定，以便在该车辆发生前面碰撞时各自的前端的碰撞能吸收结构遭到破坏后同步地开始变形。
[0024]如果是上述方面，那么在车辆发生前面碰撞时，前纵梁前端的碰撞能吸收结构和延长梁前端的碰撞能吸收结构遭到破坏后，前纵梁和延长梁就会同步地开始变形。结果是，有利于通过前纵梁和延长梁的协调动作获得所希望的撞击吸收特性。
[0025]优选，与所述延长梁的前端位置相比，所述前纵梁的前端位置朝着车辆后方错位，错位的长度相当于所述保险杠杆在前后方向上的厚度。这样一来，前纵梁和延长梁就会在各自前端的碰撞能吸收结构遭到破坏后，同步地开始变形。
[0026]优选，所述前纵梁的前端和所述延长梁的前端分别设置有具有水平部的平板部件，该两平板部件的水平部上下连接在一起。这样一来，在从下方将已安装上悬架的悬架横梁安装到前纵梁上之际，通过将所述两平板部件的水平部上下对齐，就能够对悬架横梁的高度进行定位。还能够上下方向上将两平板部件的水平部彼此紧固在一起。结果是组装作业性良好。
[0027]优选，所述前纵梁在所述联结部件所联结的部位的前方包括轴压缩变形部，该轴压缩变形部通过在车辆发生前面碰撞时发生轴压缩变形来吸收撞击载荷。这样一来，就能够避免联结部件妨碍前纵梁顺利地进行轴压缩变形，有利于吸收发生前面碰撞时的撞击。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是示出车辆车身前部构造(未安装上悬架等的状态)的立体图。
[0029]图2是示出将车辆车身前部构造安装在悬架等上的状态且将一部分省略后的立体图。
[0030]图3是示出车辆车身前部构造的俯视图。
[0031]图4是示出车辆车身前部构造的仰视图。
[0032]图5是示出车辆车身前部构造的主要部分的侧视图。
[0033]图6是示出车辆车身前部构造的主要部分的仰视图。
[0034]图7是示出前纵梁的前端与延长梁的前端的联结部的立体图。
[0035]图8是示出该联结部的侧视图。
[0036]图9是示出前面碰撞初期状态的侧视图。
[0037]图10是示出前面碰撞初期状态的仰视图。
[0038]图11是示意地示出本发明所涉及的发生前面碰撞时的载荷一位移特性的曲线图。
[0039]图12是示出车辆前部车身由于前面碰撞变形进一步深入之状态的侧视图。
[0040]图13是示出车辆前部车身由于前面碰撞变形进一步深入之状态的仰视图。
【具体实施方式】[0041]下面参照附图对本发明的实施方式做详细的说明。以下实施方式仅仅是从本质上说明本发明之例，并无意图限制本发明、本发明的使用对象以及本发明的用途的意图。
[0042]<车辆车身前部构造的概况>
[0043]在图1所示车辆的车身前部构造中，I表示设置在车辆前部左右两侧的前纵梁，2表示设置在比前纵梁I更靠下方之位置处的悬架横梁。对悬架横梁2设置有在左右前纵梁I各自的下方朝着驾驶室(省略图示)前方突出的延长梁4。
[0044]如图2所示，在本实施方式中，采用了由上臂5和下臂6支撑轮胎的双横臂式悬架。上臂5由后述的联结前纵梁I和悬架横梁2的联结部件7支撑着可转动。下臂6由悬架横梁2和联结部件7支撑着可转动。在图2中，8表示联结转向节(knuckle)9和悬架支撑罩10的弹簧一体型减振器，11表示稳定杆，12表示动力转向系的齿轮机构，13表示连接在前纵梁I后端的地板架，14表示联结前纵梁I和车身地板的中心通道部的梁(frame)，15表示支撑架(brace)，16表示联结左右前纵梁I的横梁。
[0045]如图3(俯视图)和图4(仰视图)所示，悬架横梁2形成为包括沿车宽方向延伸的横部21和紧接着横部21的两端部朝着车身后方延伸的纵部22的马蹄形。
[0046]返回图1，联结部件7由与前纵梁I的下表面相结合的沿车身前后方向延伸的上侧部件23、从该上侧部件23的中央部位朝着下方延伸且下端部与悬架横梁2的侧面结合的下侧部件24构成。在上侧部件23的前后两端部形成有支撑着上臂5使该上臂5可转动的支撑部23a。而且，在悬架横梁2的纵部22后端部和下侧部件24的下端部形成有支撑着下臂6使用该下臂6可转动的支撑部22a、24a。
[0047]<为吸收发生前面碰撞时的撞击的结构>
[0048]-前纵梁1-
[0049]如图1所示，左右前纵梁I朝着驾驶室前方大致直线状突出，在它的前端设置有碰撞能吸收结构25。也就是说，在前纵梁I的前端设置有座板(set plate) 26，碰撞能吸收结构25后端的法兰盘27与该座板26相结合。朝着前方稍有弯曲的保险杠杆28的两端部与左右碰撞能吸收结构25相联结。
[0050]前纵梁I的从前端到后端部附近之间的直线状延伸部分形成为与车辆前后方向正交的断面形状近似十字状的凹多边形，位于该凹多边形部分后侧的后侧部分形成为断面呈矩形。碰撞能吸收结构25也同样形成为断面近似十字状的凹多边形。
[0051]联结部件7将前纵梁I的从断面凹多边形部分的后端部朝着断面矩形部分变化的部位和悬架横梁2的纵部22的前端部上下联结在一起。
[0052]在本实施方式中，前纵梁I的位于联结部件7前方的断面凹多边形部分构成为通过在车辆发生前面碰撞时进行轴压缩变形来吸收撞击载荷的轴压缩变形部。因为碰撞能吸收结构25也如上所述形成为所述断面形状近似十字状的凹多边形，所以在车辆发生前面碰撞时该碰撞能吸收结构25会通过轴压缩变形来吸收撞击载荷。
[0053]-延长梁4-
[0054]延长梁4顺着前纵梁I沿前后方向延伸，其后端与联结部件7的下侧部件24的前面一侧相结合。在该延长梁4的前端设置有碰撞能吸收结构29。也就是说，左右延长梁4各自的前端由沿车宽方向延伸的联结平板31联结在一起，碰撞能吸收结构29后端的法兰盘32与该联结平板31的两端部前面相结合。[0055]如图5、图6所示，延长梁4的与车辆前后方向正交的断面的中心(以下称为“轴心”)并不是在车身前后方向上直线状延伸，而是在与车辆前后方向正交的方向上发生变化。具体而言，延长梁4的轴心从其前端朝向后方逐渐地朝着下方缓慢地位移，进一步在后端部朝着下方有稍大的位移，而且在中途朝着车宽方向内侧位移。而且，延长梁4的在长边方向全长上的轴心沿车宽方向的位移量Et比该轴心沿上下方向的位移量Ev大。通过将这样的轴心的位移量设定成Et > Ev，那么在发生前面碰撞时延长梁4就容易在车宽方向弯曲(buckle)(沿着车宽方向折弯)。
[0056]延长梁4，除前端部以外，其后侧(长度为全长的90%以上)形成为纵向尺寸较大的断面形状。延长梁4利用这样的纵向尺寸较大的断面形状在车宽方向上可靠地折弯。
[0057]在本实施方式中，如上所述，因为左右延长梁4都朝着车宽方向内侧弯曲，所以在发生前面碰撞时该左右延长梁4会相互对称地朝着车宽方向内侧弯曲。
[0058]延长梁4前端的碰撞能吸收结构29的断面呈八边形，该碰撞能吸收结构29在车辆发生前面碰撞时通过进行轴压缩变形来吸收撞击载荷。
[0059]如图5所示，为了在发生前面碰撞时利用延长梁4的拉紧由悬架横梁2承受施加给下侧部件24的朝向后方的倒下载荷，在联结部件7的下侧部件24的上部后面与悬架横梁2的纵部22上面所形成的角部设置有角撑件33。下侧部件24的上部是上下延伸的封闭断面结构，为了撞击载荷易于传递给角撑件33，在其内部以桥状跨越延长梁4和角撑件33的方式设置有加强材34。
[0060]-前纵梁I和延长梁4的关系-
[0061]如图7、图8所示，前纵梁I和延长梁4的前端经由前纵梁I前端的座板26和延长梁4前端的联结平板31彼此联结在一起。具体而言，在座板26上设置有从其下端朝向前方突出的水平部26a。另一方面，在联结平板31上设置有从其上端朝向后方突出的水平部31a。该座板26的下端水平部26a和联结平板31的上端水平部31a上下对合利用螺钉部件上下紧固在一起。
[0062]从前纵梁I前端的座板26朝向前方突出的水平部26a和从延长梁4前端的联结平板31朝向后方突出的水平部31a联结在一起意味着前纵梁I的前端和延长梁4的前端前后错位。将该前端的前后错位量设定为其大小大致相当于保险杠杆28前后方向的厚度。也就是说，为了在车辆发生前面碰撞时，碰撞能吸收结构25、29遭到破坏以后，前纵梁I和延长梁4会根据该撞击载荷同步地开始变形，而使前纵梁I的前端位置和延长梁4的前端位置前后错位。
[0063]这里，前纵梁I和延长梁4的联结位置，仅仅是延长梁4的前端(由座板26和联结平板31进行的联结)和后端(由联结部件7进行的联结)这两个位置，在其它部分没有
联结在一起。
[0064]-车辆发生前面碰撞时的撞击吸收-
[0065]图5和图6示出车辆车身前部构造发生前面碰撞以前的状态。当车辆从前面碰撞到例如墙壁等时，如图9、图10所示，首先，碰撞能吸收结构25、29遭到破坏。保险杠杆28因刚性较高而不会遭受破坏，例如，如图10所示，保险杠杆28还是很平的。
[0066]如果是轻碰撞,该撞击会由于碰撞能吸收结构25、29遭到破坏而被吸收,不会发展到前纵梁I和延长梁4变形的地步。在发生该轻碰撞时，撞击载荷会由于延长梁4拉紧而通过延长梁4传递给联结部件7。但是，该撞击载荷从联结部件7分开传递给前纵梁I和悬架横梁2。也就是说，不会出现撞击载荷仅集中在前纵梁I和悬架横梁2中之一上的情况。因此，无需采取为提高刚性而加厚悬架横梁等，或者追加加强部件等重大的碰撞措施，对车辆的轻量化有利。
[0067]在车辆严重地与墙壁等碰撞的情况下，不仅碰撞能吸收结构25、29会遭到破坏，前纵梁I和延长梁4也会变形。如上所述，通过使前纵梁I和延长梁4的前端位置前后错开，那么在碰撞能吸收结构25、29遭到破坏后，也会同步地开始变形。也就是说，前纵梁I和延长梁4协调动作承受撞击载荷。
[0068]如上所述，前纵梁I具有从其前端朝向后方直线状延伸、断面形状呈近似十字状的凹多边形部。因此，如图11中示意地示出的载荷-位移特性那样，前纵梁I不会导致发生前面碰撞时的撞击载荷变化很大，会通过轴压缩变形来吸收该撞击载荷。
[0069]另一方面，如上所述，延长梁4构成为承受撞击载荷而弯曲。因此，如图11中示意地示出的载荷-位移特性那样，因延长梁4 一开始承受撞击载荷时会相对于该撞击载荷而拉紧，故到产生最初的弯曲为止所吸收的载荷较大，而之后载荷会伴随着产生弯曲急剧下降。
[0070]因此，当前纵梁I和延长梁4由于撞击载荷而同步地开始变形时，合计载荷成为前纵梁I所承受的载荷再加上延长梁4所承受的载荷，初期峰出现了。延长梁4发生弯曲以后，撞击载荷会由于前纵梁I的轴压缩变形而被进一步吸收，车身的减速度大致一定。但是，在后半部分时间内，撞击载荷会由于翼子板、其它部件变形而被吸收，吸收载荷稍有增大。
[0071]如上所述，前纵梁I和延长梁4仅仅是在延长梁4的前端和后端这两处联结在一起。因此，可以避免延长梁4阻碍前纵梁I发生轴压缩变形，或者前纵梁I妨碍延长梁4发生弯曲。如图12、图13所示，因为左右的延长梁4相互对称地朝着车宽方向内侧弯曲，故能够利用弯曲避免在前纵梁I产生上下方向或车宽方向的力矩。因此，前纵梁I会可靠地进行轴压缩变形。
[0072]在组装车辆时，在已将悬架和联结部件7安装在悬架横梁2上的状态下，将它从车身下方抬起来后再安装在前纵梁I上。此时，通过将前纵梁I 一侧的座板26的水平部26a和延长梁4 一侧的联结平板31的水平部31a上下对齐，就能够将悬架横梁2的高度定好位。还能够进一步在上下方向上将座板26的水平部26a和联结平板31的水平部31a紧固在一起。因此组装作业性良好。
[0073]此外，有关延长梁4的弯曲方向，还可以是左右的延长梁4都朝着车宽方向外侧弯曲。前纵梁1、碰撞能吸收结构25、29的断面形状、悬架横梁2的形状等并不限于上述实施方式。
【权利要求】
1.一种车辆的车身前部构造，其特征在于:包括左右前纵梁、悬架横梁以及左右联结部件，该左右前纵梁设置在车辆前部的左右两侧，朝着驾驶室前方突出，该悬架横梁设置在比所述左右前纵梁更靠下方的位置处且支撑左右的悬架下臂，该左右联结部件将所述左右前纵梁和所述悬架横梁左右两侧的前部上下联结在一起， 该车辆的车身前部构造包括左右延长梁，该左右延长梁的后端部分别与所述联结部件的上下方向的中间部相结合，并在所述前纵梁的下方朝着前方延伸到该前纵梁的前端部附近。
2.根据权利要求1所述的车辆的车身前部构造，其特征在于: 所述前纵梁和设置在该前纵梁下方的所述延长梁仅用彼此的前端部联结在一起， 所述延长梁的与车辆前后方向正交的断面的中心位置在与车辆前后方向正交的方向上发生变化， 所述延长梁的长边方向全长上的所述断面中心在车宽方向上的位移量比该断面中心在上下方向的位移量大。
3.根据权利要求1或2所述的车辆的车身前部构造，其特征在于: 包括设置在所述左右前纵梁前端的碰撞能吸收结构、两端部联结在左右的所述碰撞能吸收结构上的保险杠杆以及设置在所述左右延长梁前端的碰撞能吸收结构， 对所述前纵梁和所述延长梁各自的前端位置被设定成:在该车辆发生前面碰撞时各自的前端的碰撞能吸收结构遭到破坏后，所述前纵梁和所述延长梁同步地开始变形。
4.根据权利要求3所述的车辆的车身前部构造，其特征在于: 与所述延长梁的前端位置相比，所述前纵梁的前端位置朝着车辆后方错位，错位的长度相当于所述保险杠杆在前后方向上的厚度。
5.根据权利要求4所述的车辆的车身前部构造，其特征在于: 所述前纵梁的前端和所述延长梁的前端分别设置有具有水平部的平板部件，该两平板部件的水平部上下连接在一起。
【文档编号】B62D21/15GK103909973SQ201310698564
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】竹下弘明, 黑田一平, 勅使河原骏, 安腾文隆, 浅野宜良, 吉田昇平, 山内一树 申请人:马自达汽车株式会社