车辆的前部结构 技术领域 本发明涉及一种车辆的前部结构。
背景技术 图6和7示出了相关技术中的车辆如汽车的前部结构。图6表示了前侧梁1在如箭头2所示的车辆的纵向上延伸，其中仅表示了一对前侧梁1中的一个。沿垂直于纵向2的横向延伸的保险杠元件3与前侧梁1的前端连接。副车架4沿纵向2在每个前侧梁1下方延伸。副车架4至少在其前端部通过托架5与前侧梁1的前端部相连。保险杠元件3包括保险杠支承6、安装在保险杠支承6前侧上的保险杠护板7和覆盖保险杠护板7前侧的保险杠仪表板。保险杠支承6可变形以吸收自车辆前侧作用的冲击载荷。保险杠仪表板由树脂制成，并形成保险杠元件3的前端面。用于固定拖曳绳的栓系钩8位于前侧梁1的前端部上。具体地说，栓系钩8位于托架5的前方，而位于前侧梁1的前端和保险杠元件3的前外表面的后方。栓系钩8通过图7所示的螺栓9固定于前侧梁1的前端部。
日本专利申请首次公开文献第9-99867号披露了一种汽车的前部结构，其包括一对前侧梁，该对前侧梁沿车辆的纵向在前隔室的左右侧上延伸。副车架位于前侧梁的下方并支承比如动力装置总成和悬架装置的汽车部件。作为第一横梁的前隔板在垂直于纵向的车辆的横向上延伸，它在其左右端与前侧梁的前端部的下表面连接。副车架的前端部位于第一横梁的左右端的后面并通过托架与前侧梁的下表面相连。作为第二横梁的保险杠安装元件在车辆的横向上延伸，它固定于前侧梁的前端。该保险杠安装托架用来安装保险杠元件。
如果冲击载荷从车辆的前侧作用到如相关技术中描述的这种前部结构上，冲击载荷将通过保险杠元件沿着车辆的纵向被传递给前侧梁，这样一来，前侧梁将变形到波形状态下，从而吸收冲击能量。
发明内容 不过，作用到前侧梁的前端部上的冲击载荷将向下偏移并通过托架传递到副车架上。这会降低冲击载荷的传递效率。此外，在这些相关技术中，副车架的前端向后偏离前侧梁的前端。这会导致副车架中的压缩反作用力与前侧梁中的相比上升，从而降低冲击能量的吸收效率。另外，在图6和7的相关技术中，没有在副车架和前侧梁的前端部之间的连接部附近设置沿车辆横向延伸的横梁。因此，必须在前侧梁中使用许多加强件，以便提高连接部的刚度。此外，在上述日本专利申请首次公开文献第9-99867号中描述的相关技术中，保险杠元件位于第一横梁的前面，其限定了车辆前隔室中动力装置总成的前端。因此，该前隔室向前伸出相当大的量。这会对车辆前隔室的设计自由度产生不利影响。
因此希望提供这样一种车辆的前部结构，它能有效地分散从车辆前侧作用到前侧梁再作用到副车架上的冲击载荷，并能提高前侧梁和副车架的前端部之间的连接部的刚度。这便可从前侧梁上省去加强件。此外，希望提供这样一种车辆的前部结构，其中，前侧梁和副车架可吸收从冲击载荷作用的初始阶段到车辆前部结构上的冲击能量。这便可在车辆的前部结构提高冲击能量的吸收效率。
在本发明的一方面，提供了一种车辆的前部结构，该结构包括：
沿车辆的纵向延伸并包括第一前端部的一对前侧梁；
在其下端沿着前侧梁延伸的一对副车架，所述对副车架各包括一第二前端部，第二前端部与所述第一前端部在其间的连接部处相连；
安置在所述第一前端部与所述第二前端部之间的连接部上的一栓系钩，所述栓系钩包括一个位于与所述第二前端部基本相同高度的下部；以及
一个垂直于车辆纵向延伸的保险杠元件，所述保险杠元件与所述第一前端部相连并具有一前端，所述栓系钩的所述下部包括一个前凸起，该前凸起位于向前偏离所述第一前端部的前端而向后偏离所述保险杠元件的所述前端的位置上。
在本发明的另一方面，提供了一种车辆的前部结构，该结构包括：
沿车辆的纵向延伸的一对前侧梁，所述对前侧梁各包括具有第一前端的第一前端部；
在其下端沿着前侧梁延伸的一对副车架，所述对副车架各包括具有第二前端的第二前端部，该第二前端部与所述第一前端部通过第一安装托架相连；
沿垂直于车辆纵向的横向延伸的第一横梁，所述第一横梁包括与所述第一前端部通过第二安装托架相连的侧端部，所述第一横梁位于与所述第二前端部基本相同的高度上，所述第一横梁包括一前端，
其中，所述第二前端沿车辆的纵向基本上与所述第一前端对准，第一横梁的所述前端向前偏离所述第一前端。
在本发明的又一方面，提供了一种车辆的前部结构，该结构包括：
沿车辆的纵向延伸的一对前侧梁，所述对前侧梁各包括具有第一前端的第一前端部；
沿其下端上的前侧梁延伸的一对副车架，所述对副车架各包括具有第二前端的第二前端部，所述第二前端部通过其间的连接部与所述第一前端部相连；
通过所述第一和第二前端部之间的连接部与副车架相连的连接件，所述连接件包括向前偏离所述第一和第二前端的一前端和位于与所述第二前端部基本相同高度上的一个部分。
图1是本发明第一实施例中的车辆前部结构的侧视图；
图2是图1的分解透视图；
图3是沿图1线3-3的横截面图；
图4是沿车辆纵向的前部结构的侧视图，示出了第一实施例的前部结构，其在第一阶段承受来自车辆前侧的冲击载荷；
图5是一类似于图4的视图，但示出的是在承受冲击载荷的第二阶段的第一实施例的前部结构；
图6是相关技术中车辆前部结构的示意侧视图；
图7是沿图6线7-7的横截面图；
图8是本发明第二实施例中前部结构的透视图；
图9是沿车辆纵向的一垂直横截面图，示出了第二实施例前部结构的基本部件；
图10是一类似于图9的视图，但示出的是在承受来自车辆前侧的冲击载荷时第二实施例前部结构的变形情况；
图11是一类似于图10的视图，但示出的是在承受冲击载荷时第二实施例前部结构的不同变形情况。
现在参见图1-5，示出了本发明第一实施例中的一车辆前部结构。该前部结构包括一对前侧梁11，其作为纵向车底架元件在车辆的纵向上延伸。前侧梁11位于车辆前部的左右侧上。为简明起见，图1-5仅示出了左前侧梁11。
如图1所示，前侧梁11延伸在车辆的纵向12上并具有前端部11A。保险杠元件29通过图2所示的前封闭板26与前侧梁11的前端部11A相连，该保险杠元件29基本上垂直于车辆的纵向12在横向上延伸。保险杠元件29包括保险杠支承30和保险杠护板31，保险杠支承安装在左右前侧梁11的前端部11A上，而保险杠护板31安装在保险杠支承30的前端上。保险杠支承30通过一个合适的紧固件比如螺栓固定在前端部11A上。保险杠支承30适于变形并吸收从车辆的前侧施加的冲击载荷上的冲击能量。保险杠护板31的前端被树脂制成的保险杠面板覆盖并限定保险杠元件29的前端29A。
一对副车架34在下方沿着前侧梁11也即沿着纵向12延伸。每个副车架34包括与前侧梁11的前端部11A相连的前端部34A。参照标号37表示一个前侧梁11的前端部11A和副车架34的前端部34A之间的连接部。用于固定拖曳绳的栓系钩38位于前侧梁11的前端部11A和副车架34的前端部34A之间的连接部37上。栓系钩38包括形成有前凸起47的下部38A。下部38A位于与副车架34的前端部34A基本上相同的高度。该高度由图1中的参照标号46表示。前凸起47位于这样的位置上，即向前偏离图1中参照标号48表示的位置，也就是偏离前侧梁11的前端部11A的前端。前凸起47还向后偏离保险杠元件29的前端29A。这样设计前凸起47，即，当保险杠元件29因受到来自车辆前侧的冲击载荷作用而变形时，尖端基本上与图5所示的车辆的纵向12上的保险杠元件29的前端29A对准。栓系钩38还包括上部38B，其借助于螺栓41通过侧封闭板15与前侧梁11的前端部11A紧紧相连。上部38B位于向后偏离前端部11A前端的向后位置上。栓系钩38包括位于下部38A和上部38B之间的中间部分38C，其借助于螺栓42与侧封闭板15紧紧相连。
具体地说，如图2所示，前侧梁11具有一般为C形的视图，其具有开向外部的开口端。封闭板15与前侧梁11连接，从而至少在前侧梁11的前端部11A形成一个封闭的断面。封闭板15分别以合适的方式比如焊接将图3所示的上法兰15A和中间部15B固定到前侧梁11的上法兰13和下法兰14上而与前侧梁11相连。前侧梁11在前端部11A具有下凸突部分17。下凸突部分17是由前悬架安装托架18和封闭板15的下延长部分19形成的。在前视图中一般为L形的前悬架安装托架18在局部重叠的状态下与前侧梁11的前端部11A连接。封闭板15的下延长部分19与L形前悬架安装托架18的一开放端相连。前封闭板26连接前侧梁11的前端部11A和下延长部分17。前封闭板26在其后端以合适的方式比如焊接固定在前端部11A的法兰23、安装托架18的法兰24和侧封闭板15的法兰25上。图1所示的保险杠支承30通过紧固件比如螺栓安装在前封闭板26的前面上。
栓系钩38的上部38B通过图1所示的螺栓41经侧封闭板15固定在前侧梁11的下法兰14上。下法兰14和侧封闭板15形成有图2所示的安装孔43和39，其相互对准以接纳螺栓41。背板44以合适的方式比如焊接固定在侧封闭板15的内表面上。背板44具有与侧封闭板15的安装孔40对准的安装孔45。安装孔45和40容纳图1所示的螺栓以将栓系钩38的中间部分38C固定到侧封闭板15上。同时，栓系钩38可直接与副车架34相连。
图2所示的前悬架51位于图1所示的连接部37处，该连接部37处于前侧梁11的前端部11A和副车架34的前端部34A之间。如图2所示，前悬架51包括连接副车架34的前端部34A的横梁53和位于副车架34的前端部34A和横梁53的端部连接处的轴承套58。图2仅示出了左副车架34的前端部34A和横梁53的左侧端部的左连接部的附近。也就是说，横梁53在基本上垂直于纵向12的横向上延伸，并具有与左右副车架34的前端部34A连接的对立端部。轴承套58包括由金属制成的内外圆柱件55和56以及位于内外圆柱件55和56之间并由弹性材料比如橡胶制成的环形弹性件57。
前悬架51通过作为前悬架安装部分的前悬架安装托架18和贯穿托架18的前悬架安装螺栓62与前侧梁11的前端部11A连接。前侧梁11的前端部11A具有形成在其底壁中的安装孔60。前悬架安装托架18具有安装孔61，该安装孔61与安装孔60对齐地形成在其底壁中。如图3所示，前悬架安装螺栓62通过安装孔60和61被插入托架18和前端部11A。螺栓62的上半部通过焊接被固定在前端部11A和托架18相对应的底壁上。前悬架安装螺栓62在其中部具有法兰63。法兰63具有与托架18底壁的上表面接触的下表面，这样法兰63就被托架18的底壁支承。轴承套58的内圆柱件56被安装到从托架18底壁向下凸出的前悬架安装螺栓62的下半部上。内圆柱件56由位于其下端的止挡64和螺母65保持着，并防止从前悬架安装螺栓62上掉下来。前悬架安装螺栓62相邻于栓系钩38位于前侧梁11的前端部11A处，与之呈横向间隔的关系。
现在参见图4和5，说明了在从车辆的前侧作用冲击载荷时车辆前部结构的操作。图4和5分别表示了前部结构在作用相对小的冲击载荷时的第一变形情况和作用相对更小的冲击载荷时的第二变形情况。如图4所示，在车辆的前部与相对物B相对轻地碰撞时，相对小的冲击载荷被作用到保险杠元件29的前端29A上。碰撞力FM被向后传递到前侧梁11的前端部11A。保险杠元件29的保险杠支承30因受冲击载荷变形到波形状态下。在这种情况下，栓系钩38不与相对物B接触，因为栓系钩38下部38A的前凸起47向后偏离保险杠元件29的前端29A。此外，图4所示的转动力矩M在前端部11A产生，因为栓系钩38的上部38B与前侧梁11的前端部11A相连，并向后偏离前端部11A的前端。转动力矩M通过前端部11A和34A之间的连接部37被向前传递给副车架34的前端部34A，从而产生图4所示的副车架34中的力Fs。因而作用到保险杠元件29上的冲击载荷可由前侧梁11和副车架34分担。
在图5所示的第二变形情况下，保险杠元件29的保险杠支承30被压缩并通过作用到保险杠元件29前端29A上的冲击载荷变形到更加呈波形的状态。当保险杠支承30进入到更呈波形的状态下时，栓系钩38的下部38A的前凸起47的尖端紧靠到相对物B上与之接触，这样栓系钩38可直接将冲击力Fs传递到副车架34上。因而，作用到保险杠元件29上的冲击载荷可由前侧梁11和副车架34分担。随后，前侧梁11和副车架34将变形，这样冲击能量可被有效地吸收。
有了栓系钩38相对于前侧梁11和副车架34的上述布置方式，作用到保险杠元件29上的冲击载荷可在相对旋加冲击载荷的早先阶段由前侧梁11和副车架34分担。也就是说，具有前凸起47的下部38A位于与副车架34的前端部34A基本上相同的高度，如图1中的46所示。此外，栓系钩38的前凸起47向前偏离前侧梁11和副车架34的前端部11A和34A，且向后偏离保险杠元件29的前端29A。
此外，在前部结构的上述布置方式中，这样布置栓系钩38，即，栓系钩38的前凸起47的尖端基本上对准于图5所示的第二变形情况下的保险杠元件29的前端29A。因此，栓系钩38可不与相对物B接触，直到保险杠元件29进入图5所示的变形状态，并可在一允许保险杠元件29处于图5所示的变形状态下时就与相对物B接触。因而冲击能量可被有效地分阶段吸收。此外，该布置方式可用来防止前侧梁11和副车架34在这样的情形下变形，即，将如在第一变形情况下如此相对小的冲击载荷作用到保险杠元件29上。
此外，由于前悬架51被布置在前侧梁11的前端部11A和副车架34的前端部34A之间的连接部37处，所以可提高前悬架51的安装结构的刚度。因此，可提高车辆的驱动稳定性。
此外，栓系钩38和前悬架安装螺栓62被布置在前侧梁11的前端部11A处，彼此横向间隔。这可提高前侧梁11的刚度，而不用采用专门的加强件。这与常见的前部结构相比也可减少前侧梁中使用的加强件的数目。
另外，由于栓系钩38的下部38A的前凸起47向后偏离保险杠元件29的前端29A，所以前凸起47将不会对车辆前隔室的设计自由度产生不利影响。
参见图8-11，下面将说明本发明的车辆前部结构的第二实施例。第二实施例在第一横梁103的布置方式上不同于采用栓系钩38的第一实施例。相同的参照标记代表相同的部件，因此，对之进行的详细说明将予以省略。如图8所示，表示了一个车前隔室的车身骨架结构。每个前侧梁11的后端部连接有延长的侧梁102，其沿着车辆地板的下端面从前围板向后延伸。左右前侧梁11的前端部与第一横梁103连接，该第一横梁充当一个在垂直于车辆纵向12的横向上延伸的横向车架构件。沿着前侧梁11下方延伸的副车架34支承一个未示出的单元组件，比如一个动力装置总成和一个悬架装置。副车架34的后端部固定于延长侧梁102的下端面或任何其它的地板架元件。
如图9所示，保险杠元件107通过封闭板104与每个前侧梁11的前端部11A相连。保险杠元件107包括箱形保险杠支承105，其通过未示出的螺栓和螺母固定于封闭板104。保险杠支承105与前侧梁11的左右前端部11A共轴对准。沿车辆横向延伸的保险杠加强件106与保险杠支承105相连。保险杠支承105和保险杠加强件106的刚度小于前侧梁11的。也就是说，保险杠支承105和保险杠加强件106被设计成在作用冲击载荷的初始阶段变形并压缩，从而吸收冲击载荷并防止变形波及前侧梁11。
如图9所示，副车架34具有前端34B，其在车辆的纵向12上基本上对准于前侧梁11的前端部11A的前端11B。第一横梁103位于与副车架34的前端部34A基本相同的高度处。第一横梁103位于向前偏离前侧梁11前端部11A的前端11B的位置上。具体地说，第一横梁103的前端103B向前偏离前侧梁11的前端部11A的前端11B。第一横梁103的前端103B还向后偏离保险杠元件107的前端107A。如图11所示，第一横梁103的前端103B的向前偏移量S1被设定成小于保险杠元件107被压缩的长度S2，也就是，保险杠元件107的前端107A和前侧梁11的前端11B之间的长度，在将相对小的冲击载荷作用到保险杠元件107的前端107A上时保险杠元件107承受第一变形。向前偏移量S1被确定为与压缩长度S2基本上相等，在将大于相对小的冲击载荷的冲击载荷作用到保险杠元件107的前端107A上时保险杠元件107承受第二变形。
如图9所示，第一横梁103和副车架34分别通过安装托架108和109与前侧梁11的前端部11A连接。安装托架108将第一横梁103的各左右端部与左右前侧梁11的各前端部11A连接起来。安装托架109将左右副车架34的各前端部34A与左右前侧梁11的各前端部11A连接起来。安装托架108和109都具有闭合横截面的箱形状。第一横梁103的安装托架108位于副车架34的安装托架109的前方。安装托架108和109通过公共的单块面板110彼此连接。面板110包括一个壁部分，其形成了安装托架108的后壁和安装托架109的前壁，且上托架部分110A从该壁部分向上延伸。上托架部分110A夹在封闭板104和保险杠支承105的法兰105A之间，并通过未示出的螺栓和螺母固定在那里。安装托架109具有上周边法兰109A，该法兰形成在其后壁和左右侧壁的上周边上。上周边法兰109A通过未示出的螺栓和螺母固定于前侧梁11的底壁的外表面上。螺母板111具有如图9所示的一般为L形的截面，位于安装托架109的内部。带有螺母112的螺母板111连接安装托架109的底壁和其后壁，并且与之协作以形成一般为矩形的截面。轴环113位于螺母板111和安装托架109的底壁之间，与螺母112呈共轴的关系。隔振轴套115安装在副车架34前端部34A的上表面和安装托架109底壁的下表面之间。螺栓114从副车架34前端部34A的下端被插入轴环113并旋进螺母112中。有了螺栓114贯穿螺母板111、轴环113、安装托架109的底壁以及副车架34的前端部34A的布置方式，副车架34的前端部34A就被提高刚度地由安装托架109支承。
现在参见图10和11，说明在从车辆的前侧作用冲击载荷时第二实施例的车辆前部结构的操作。图10表示了当将冲击载荷作用到前部结构时前部结构的变形情况。图11表示了当将小于图10情况下的相对小的冲击载荷作用到前部结构上时前部结构的变形情况。如图10所示，当车辆的前部紧靠在相对物B上时，冲击载荷被作用到保险杠元件107的前端107A上。因受冲击载荷的作用，保险杠元件107的保险杠加强件106和保险杠支承105被压缩并变形到图10所示的波形状态下。冲击力F1通过保险杠元件107在前侧梁11的轴向上被传递给前侧梁11的前端部11A上。正好在保险杠元件107变形时，第一横梁103的前端103B紧靠在相对物B上以被推着向后移动并妨碍副车架34的前端34B。冲击力F2沿着副车架34的轴向被传递给副车架34，有了这样的布置方式，即，第一横梁103的前端103B向前偏离前侧梁11的前端11B，副车架34的前端34B和前侧梁11的前端11B在车辆的纵向上彼此基本上对准，第一横梁103位于与副车架34的前端部34A基本上相同的高度。有了第二实施例的前部结构，副车架34中的压缩反作用力就可基本上与前侧梁11中的同时产生。因此，前侧梁11和副车架34都会在作用冲击载荷相对早的阶段中变形。作用到保险杠元件107上的冲击载荷就可由前侧梁11和副车架34分担，从而提高吸收冲击能量的效率。
此外，第一横梁103的安装托架108和副车架34的安装托架109都成形为箱形，并且如上所述在车辆的纵向上互连地设置彼此邻近。因此，尽管第一横梁103向前偏离前侧梁11的前端11B，还能保证第一横梁103的安装结构有足够的刚度。
此外，车辆纵向上安装托架108和109之间的互连可改善冲击载荷从第一横梁103到副车架34上的传递。另外，安装托架109的前壁和安装托架108的后壁由公共的单块面板110形成，这样安装托架108和109就可结构紧凑地整体成形。部件的数量可减少，从而减少了车辆制造的成本和重量。
另一方面，当保险杠元件107的前端107A紧靠到相对物B上而将较小的冲击载荷作用到车辆的前部上时，保险杠元件107的保险杠加强件106和保险杠支承105发生变形，如图11所示。在这种情况下，第一横梁103不与相对物B接触。因此，位于其后的第一横梁103和副车架34因受到该较小的冲击载荷而被防止发生变形。这是因为第一横梁103的前端103B相对于前侧梁11前端11B的向前偏移量S1小于保险杠元件107的压缩长度S2，其是在将该较小的冲击载荷作用到保险杠元件107的前端107A的情况下确定的。
有了第一横梁103相对于前侧梁11的前端部11A和副车架34的前端部34A的布置方式，作用到保险杠元件107上的冲击载荷可分阶段地被前侧梁11和副车架34有效地分担，从而改善了冲击能量的吸收。
此外，有了第一横梁103的前端103B向前偏离前侧梁11的前端11B的布置方式，保险杠元件107的总长可减少。这可减少从前车轮向前凸出的车辆前隔室前悬伸的量，从而提高前隔室的设计自由度。
本申请是以于2001年7月31日申请的第2001-232462号和于2001年11月22日申请的第2001-357698号在先日本专利申请为基础的，其全部内容在此引入作为参考。
尽管本发明是参照某些实施例作了上面的描述的，但本发明并不限制于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，根据上面的启示可得出上述实施例的改型和变化。本发明的范围参照下面的权利要求予以限定。