车辆的底盘结构.pdf

本发明提供了一种能够有效地吸收冲击力的车辆底盘结构。纵梁(10)沿车辆的两侧面向前后方向延伸，一旦大冲击力施加在其上时，则在前后方向上压曲。横梁(40)沿车辆的宽度方向延伸，被架设在纵梁(10)之间。连接杆(50)通过支撑构件(52、55)被保持在纵梁(10)上，横梁(40)由螺栓(51)固定于连接杆(50)的顶端，当沿前后方向对横梁(40)施加了超过规定值的冲击力时，支撑构件(52、55)被破坏，使横梁(40)与连接杆(50)同时从纵梁(10)脱落。

1.  一种车辆的底盘结构，包括：
一对纵梁(10)，沿车辆的两个侧面向前后方向延伸，当被施加冲击力时，可在前后方向上被压曲；
横梁(40)，沿车宽方向延伸，且被架设在所述一对纵梁(10)之间；以及
连接结构，用于将所述横梁(40)连接在所述纵梁(10)上，当沿着前后方向对所述横梁(40)施加超过规定值的冲击力时，使所述横梁(40)从所述纵梁(10)脱离。

2.  根据权利要求1所述的车辆底盘结构，其特征还在于所述连接结构包括：
连接杆(50)；
支撑构件(52、55)，被固定在所述纵梁(10)上，用于保持所述连接杆(50)；
连接件(51)，用于将所述横梁(40)固定在所述连接杆(50)的顶部；
其中，当所述冲击力施加在所述横梁(40)上时，所述支撑构件(52、55)被破坏，由此释放所述连接杆(50)，其结果使所述横梁(40)从所述纵梁(10)脱离。

3.  根据权利要求2所述的车辆底盘结构，其特征在于，所述支撑构件包括：
第一支撑板(52)，被固定在所述纵梁(10)上，在靠近所述横梁(40)的位置保持所述连接杆(50)，当所述横梁(40)被施加所述冲击力时，随着所述连接杆(50)位置的变化而变形，并释放所述连接杆(50)；
第二支撑板(55)，被固定于所述纵梁(10)上，在靠近所述纵梁(10)的位置保持所述连接杆(50)，当所述横梁(40)被施加所述冲击力时，其随着所述连接杆(50)位置的变化而变形，释放所述连接杆(50)。

4.  根据权利要求3所述的车辆底盘结构，其特征在于：
所述连接杆(50)为顶端部加工有内螺纹的杆；
所述连接件(51)为与所述内螺纹拧紧的螺栓；
在所述第一支撑板(52)上形成穿过所述连接件(51)用的贯通孔；
其中，当所述冲击力施加在所述横梁(40)上时，所述贯通孔被所述连接杆(50)或者所述连接件(51)扩张，由此，从所述第一支撑板(52)释放所述连接杆(50)。

5.  根据权利要求4所述的车辆底盘结构，其特征在于所述第二支撑板(55)被固定在所述纵梁(10)的与所述横梁(40)相对面的反面，当所述冲击力施加在所述横梁(40)上时被破坏，由此，从所述第二支撑板(55)释放所述连接杆(50)。

6.  根据权利要求3所述的车辆底盘结构，其特征在于所述第二支撑板(55)采用比所述纵梁(10)容易弹性变形的材料制成。

7.  根据权利要求5所述的车辆底盘结构，其特征在于所述连接杆(50)被焊接在所述第二支撑板(55)上。

8.  根据权利要求2所述的车辆底盘结构，其特征在于还包括加强构件(60)，用于加强所述纵梁(10)的刚性，所述加强构件(60)安装在从车辆的前方看，比所述连接杆(50)还靠后的后侧的所述纵梁(10)的与所述横梁(40)相对面的反面。

9.  根据权利要求8所述的车辆底盘结构，其特征在于：所述纵梁(10)分别具有从车辆的前方向后方下降的倾斜部(11)；
所述横梁(40)在这些倾斜部(11)的下侧被连接在所述纵梁(10)上。

10.  根据权利要求9所述的车辆底盘结构，其特征在于：
所述纵梁(10)具有在所述倾斜部(11)后方，在水平方向上延伸的水平部(13)；
所述加强构件(60)用于所述倾斜部(11)与所述水平部(13)之间的弯曲部(11b)的补强。

车辆的底盘结构
技术领域
本发明涉及一种车辆底盘结构，尤其涉及一种将横梁安装在纵梁上的局部结构，纵梁沿车体的两个侧面呈前后方向延伸，并构成底盘的一部分。
背景技术
对汽车(车辆)而言，要求在发生碰撞时能有效地缓解施加在车体上的冲击力。因此，例如，通过在构成底盘的构件中的沿车辆的两个侧面呈前后方向延伸的一对纵梁的前侧部分，采用相对于冲击力容易压曲变形的设计，而达到吸收来自于前方碰撞时的冲击能量的目的。而且，承担此种功能的部分被称之为可破碎吸收区域。
另外，公知的还有将底盘构件中的装有转向装置等的横梁架设在位于两纵梁的前端部分的纵梁之间的结构。例如日本专利特开2000-229581号公报(图2)中，公开了在纵梁的底壁以及横梁的上部壁的相互对应位置上设置贯通孔，利用螺栓将横梁相对固定在纵梁上的结构。在这种情况下，从纵梁侧(上侧)将螺栓插入贯通孔，且被固定在纵梁上，从横梁侧(下侧)安装螺母。在日本专利特开平10-129522号公报(图2)披露的结构是，在纵梁上设置支架，利用这些支架将横梁固定在纵梁上。这种情况下，将螺栓从支架一侧(上侧)插入贯通孔，且固定在支架上，从横梁侧(下侧)安装螺母。
但是，对于前置发动机前轮驱动方式(FF)或前置发动机后轮驱动方式(FR)汽车，在两纵梁的可压碎吸收区域内，例如，将发动机设置在比横梁更靠前的前侧。采用此种结构时，一旦由来自前方的碰撞导致从车体前方施加冲击力，则首先使比发动机的位置更靠前的纵梁部分压曲(挤压)变形。若纵梁的压曲变形延伸至相当于发动机的前端位置时，冲击力被施加于发动机之上。此时，因为发动机十分牢固，所以不会被挤碎，而是继续朝后方移动。如果纵梁压曲变形进一步深入，发动机的后端部就会碰到横梁。其结果会抑制纵梁压曲变形的继续进行。这样，横梁就妨碍了纵梁的压曲变形，所以纵梁的可破碎区域不能得到充分的利用。
发明内容
鉴于以上现有车辆底盘结构所存在的缺陷，本发明的目的在于提供能够有效地吸收来自于前方的冲击力的底盘结构。
本发明的车辆的底盘结构具有以下构成，包括：
一对纵梁，沿车辆的两个侧面向前后方向延伸，如果遭遇冲击力，可在前后方向上压曲；
横梁，沿车辆的幅宽方向延伸，且被架设在纵梁之间；
连接结构，将横梁与纵梁连接，当超过规定值的冲击力沿着前后方向施加在横梁上时，使横梁从纵梁脱离。
本发明的底盘结构是在由于碰撞而造成的大冲击力施加在横梁上时，横梁从纵梁脱离的结构。因此，横梁不妨碍纵梁的继续压曲变形，所以可以通过纵梁充分地吸收其冲击力。
该优选连接结构具备以下构成，包括：
连接杆；
支撑构件，被固定在纵梁上，用于保持连接杆；
连接件，用于将横梁固定在连接杆的前端部分；
支撑构件在冲击力施加在横梁上时被破坏，从而释放连接杆，使横梁从纵梁脱离。
由于采用了这种连接结构的构成方法，能够通过支撑构件的形状以及材质来调整横梁脱离时的冲击力。因此，不需要采用复杂的释放机构就能使横梁从纵梁脱离。
支撑构件优选具备以下结构，包括：
第一支撑板，固定在纵梁上，在靠近横梁的位置保持连接杆，当冲击力施加在横梁上时，随着连接杆位置的变化而变形，并释放连接杆；
第二支撑板，固定在纵梁上，在靠近纵梁的位置保持连接杆，当冲击力施加在横梁上时，其随着连接杆位置的变化而变形，并释放连接杆；
通过采用这种支撑构件的构成方法，能够用纵梁稳定地支撑横梁。而且，可以通过第一支撑板以及第二支撑板的形状以及材质调整横梁脱离时的冲击力。
根据本发明的一个实施例，连接杆是在顶端部分加工了内螺纹的杆；连接件是与内螺纹扭紧的螺栓；在第一支撑板上形成可穿过连接件的贯通孔；当冲击力施加到横梁上时，贯通孔被连接杆或者连接件扩张，致使从第一支撑板释放连接杆。
此情况下，第二支撑板优选被固定在纵梁的与横梁相对的面的反面(即，与第一支撑板相反的一面)，当横梁被施加了冲击力时被破坏，致使从第二支撑板释放连接杆。
第二支撑板优选采用比纵梁更容易发生弹性变形的材料制成。
优选将连接杆焊接在第二支撑板上。
本发明的车辆底盘结构最好还包括加强构件，用于增强纵梁地刚性，加强构件被安装在纵梁的与横梁相对的面的反面，从车辆的前方看，在比连接杆靠后的地方。
通过在纵梁上安装加强构件，能够高效地将冲击力传递到支撑构件上，可使其促使支撑构件变形或者破坏。
根据本发明的一个优选实施例，纵梁分别具有从车辆前方向后方降低的倾斜部，在这些倾斜部的下侧，将横梁连接在纵梁上。
由于如此构成纵梁与横梁的连接部分的形状，所以当横梁遭受因碰撞而造成的大冲击力时，可以使横梁迅速从纵梁脱离。
此时，优选纵梁具有在倾斜部的后方沿水平方向延伸的水平部分，而加强构件用于增强倾斜部与水平部之间的弯曲部。
关于本发明的其它目的以及优点，将通过以下的描述进一步明确，或者通过本发明的实施例加以说明。而且，本发明的各种目的以及技术特征，通过在权利要求中明确指出的结构以及组合来实现。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，通过图示给出了本发明现在的优选实施例，同时，辅助于前面的概述以及以下的优选实施例的详细说明，以期明确本发明的原理。
图1为根据本发明第一实施例的底盘结构前侧部分的概要立体图；
图2为根据本发明第一实施例，将横梁连接在纵梁的局部结构的立体图；
图3是沿着图1中F3-F3线的剖面图；
图4表示从前方对横梁施加大冲击力时的横梁连接部分的状态的剖面图；
图5表示横梁与连接杆同时从纵梁脱落的状态的剖面图；
图6表示发动机移动直至接触到横梁前端时的状态的侧视图；
图7表示横梁脱落后，发动机移动至比横梁更靠后的状态的侧视图；
图8A是本发明第一实施例的一个变形例，第二支撑板的形状与图3所示的实施例不同；
图8B是本发明第一实施例的另一个变形例，其第二支撑板的形状与图3所示的实施例不同；
图9示出了根据本发明第二实施例的底盘结构(局部)立体图。
具体实施方式
参照附图1至8，对本发明第一实施例的车辆底盘结构进行说明。
根据本发明的第一实施例，图1示出了前置发动机(FF方式)前轮驱动方式的汽车底盘结构的前端部分。图中，10表示纵梁，这些纵梁分别沿着车体的两侧面呈前后方向延伸。缓冲板20架设在两纵梁10之间，并将其固定在纵梁10之上。纵梁10具有向后变低的倾斜部11，将缓冲板20安装在其倾斜部的上面。这里，以倾斜部11为界限，前侧称之为前侧部分12，后侧称之为后侧部分13。
前侧部分12具有例如近似矩形的剖面，当其由前至后被施加超过规定值的冲击力时，产生弹性压曲变形，并吸收冲击力。也就是说，这些前侧部分12构成了可破碎区域。发动机30安装在前侧部分12之间。将倾斜部11以及后侧部分13做成例如具有上方开口、从两侧壁15各自的上端向外侧延伸的突缘14的剖面形状，其上安装缓冲板20以及支撑板(floor panel)(图上未示出)。图中17表示前轮。
图中，40表示横梁。在发动机30的正后方，横梁40被架设在两纵梁10之间的下方。横梁40例如由中空材料形成，与纵梁10的各自的倾斜部11的下方相连。在横梁40上安装转向装置(图上未示出)等。
发动机30由缸体与缸盖等构成。因为发动机30结构牢固，所以当汽车发生碰撞时，不会因冲击力而发生大的变形。因此，当从前方向车体施加冲击力时，发动机30不会吸收其冲击力，而是随着纵梁10的前侧部分12的压曲变形的深入，向后方移动并接触到横梁40。其结果，现有的结构妨碍了纵梁10的压曲变形的进行。为解决这种缺陷，在根据本发明的底盘结构中，设计了横梁40与纵梁10两者间的连接部分，当来自于前方的冲击力超过规定值时，可以使横梁40从纵梁10脱离。
图2表示在倾斜部11上安装横梁40的部分结构。横梁40通过连接杆50以及螺栓51(连接件)，被分别连接在两纵梁10的倾斜部11上。因为两个纵梁10上的这种连接部分的结构相同，因此以下仅以左侧部位为代表进行说明。
在连接杆50上形成内腔，在内腔的下端部分加工内螺纹。横梁40的底壁以及上部壁上分别形成贯通孔40b。螺栓51从横梁40的下方插入贯通孔40b内，通过贯通孔52e(后述)，与连接杆50的下端部分连接。
如图3所示，在纵梁10上，在其倾斜部11的底壁10a的下侧安装第一支撑板52。第一支撑板52具有底壁52a，底壁52a在前后方向呈水平状态，并支撑连接杆50的底面50a。连接杆50，例如焊接在第一支撑板52的底壁52a上，以使其底面50a不错位，从而被其支撑。底壁52a上设有用于穿过螺栓51的贯通孔52e。
底壁52a的后边缘52b连接在倾斜部11的底壁10a的下面。底壁52a的周边52d做成例如弯角被平缓结合的近似矩形。第一支撑板52具有侧壁53，从周边52d向倾斜部11的底壁10a的下面延伸。在侧壁53以及底壁52a上，在与倾斜部11的底壁10a的下面相接触的边沿53a和边缘52b形成沿着底壁10a在周边方向延伸的突缘53b。突缘53b通过例如焊接固定在倾斜部11的底壁10a上。
第一支撑板52由比纵梁10更容易发生弹性形变的材料制成，因而能够吸收纵梁10与横梁40之间产生的振动、负载。但是，为了确保可靠性及车辆驾驶的稳定性，使第一支撑板52具有规定的厚度，所以也具备耐行驶的强度。
连接杆50的长度比从第一支撑板52的底壁52a至位于底壁52a上方的倾斜部11的底壁10a的长度长。因此，在倾斜部11的底壁10a上设有能穿过连接杆50的上侧部分50b的贯通孔54。关于该贯通孔54的尺寸，如后所述，设计成能确保在其边沿54a与连接杆50之间具有足够的间隙。
在倾斜部11的底壁10a的上面，安装支撑连接杆50上侧部分50b的第二支撑板55。第二支撑板55例如是从上方覆盖贯通孔54的板。第二支撑板55在前端55a与后端55b上具有倾斜部分，中央部分呈一段朝上突起的形状。在前端55a上设有沿着倾斜部11的底壁10a的上表面向前侧延伸的突缘55e，在后端55b上设有沿着倾斜部11的底壁10a的上表面向后侧延伸的突缘55d。突缘55e和突缘55d通过例如焊接被固定在倾斜部11的底壁10a的上表面。
在第二支撑板55上，在与从贯通孔54向上方突出的连接杆50的上侧部50b对应的位置上，形成用于穿过上侧部50b的贯通孔56。所形成的贯通孔56的边沿56a要与连接杆50的上端部50b的侧面紧密相接。连接杆50的上端部50b可通过例如氩弧焊固定在贯通孔56的边沿56a上，由此，通过第二支撑板55使连接杆50被保持在纵梁10上。
根据图3，如果横梁40遭受来自于前方的大冲击力时，第一支撑板52变形，连接杆50的位置发生变化。如果连接杆50的位置变化很大，则如图4所示，第二支撑板55不能对应连接杆50位置的变化而被破坏，在边沿56a上的焊接部位发生脱离。因此，连接杆50则从第二支撑板55解脱。在此，通过调整第二支撑板55的强度，可以调整连接杆50解脱时的冲击力的值。而且，将纵梁10的贯通孔54的尺寸做成不至于阻碍连接杆50的位置变化的大小。此外，图4中用虚线表示位置变化前的连接杆50。
另一方面，构成第一支撑板52以使当来自于前方的大冲击力施加在横梁40上时，第一支撑板52变形，伴随着连接杆50位置的变化，贯通孔52e被螺栓51撕开。横梁40没有了第二支撑板55的支撑，其负载作用于被撕开的贯通孔52e上，如图5所示，贯通孔52e被连接杆50撞开，横梁40与连接杆50同时脱落。
如图2以及图3所示，在两纵梁10的底壁10a上，从倾斜部11到后侧部分13，分别安装了加强构件60。加强构件60是从前端到后端例如上侧平缓弯曲的板。
加强构件60的前边缘61与倾斜部11的底壁10a的上表面接触，其上设有沿着底壁10a的上表面在前端延伸的突缘61a。相对于车辆的幅宽方向的两侧边缘62分别与相对的侧壁15的内表面接触，在这里，设有沿着侧壁15的内表面向上端延伸的突缘62a。后边缘64与后侧部分13的底壁10a的上表面接触，在这里，设有沿底壁10a的上表面向后端延伸的突缘64a。在突缘61a、突缘62a、突缘64a分别与纵梁10相接触的地方，通过例如焊接固定。因此，两纵梁10从倾斜部11到后侧部分13的弯曲部11b的刚性得到了提高。其结果，施加在横梁40上的冲击力不是集中在弯曲部11b上，而是集中在第一支撑板52以及第二支撑板55上。
下面，对汽车受到来自于前方碰撞时的底盘变形以及破坏的情况进行说明。
如果由于来自于前方的碰撞导致对两纵梁10施加来自前方的大冲击力时，位于发动机30的前端30a更靠前处的纵梁10的前端部分12被压曲至发动机30的前端30a而变形。随后，发动机30也遭受到冲击力向后方移动。进一步，如图6所示，当发动机30的后端30b移动直至与横梁40的前端40a接触时，则通过发动机30将冲击力施加到横梁40上。
这时，如果施加在横梁40上的冲击力超过规定值，如上所述，横梁40如图4所示的那样向后方移动，连接杆50的位置随之发生变化。第二支撑板55无法应对连接杆50的位置变化而发生变形，并被破坏，而从贯通孔56的焊接部位脱落。同时，第一支撑板52也从焊接部脱落。随后，贯通孔52e由于螺栓51位置的变化而被撕开，螺栓51位置的变化随着连接杆50位置的变化而变化，并且被横梁40的重量冲开，如图5所示，连接杆50从第二支撑板55以及第一支撑板52中解脱出来。其结果，横梁40与连接杆50同时脱落。
横梁40的脱落使得发动机30向后方的移动范围变宽，纵梁10的压曲变形进一步深入。例如，如图7所示，发动机30向后方移动直至其后端30b与缓冲板20接触。这样，因为前侧部12的压曲变形量增大，所以能够更多地吸收碰撞产生的冲击能量。
图8A以及图8B表示图2以及图3所示的第一实施例的变形例。在这些变形例中，第二支撑板的形状与图3所示的例子不同。即在图8A所示的变形例中，第二支撑板55的中央部下垂到贯通孔54的下侧，比纵梁10更靠下，被固定在连接杆50上。图8B所示的变形例中，第二支撑板55由平板构成。
综上所述，根据本发明的底盘结构，通过使横梁40脱离，可以消除妨碍纵梁10前侧部分12压曲变形的主要因素，从而被纵梁10吸收的冲击能量增大。其结果，传导至车内的冲击力得以抑制。
而且，通过选择第一支撑板52以及第二支撑板55的形状以及材质，可以改变横梁40脱离时的冲击力的值。因此，可根据汽车的种类，容易地调整上述冲击力的值。
而且，由于利用第一支撑板52以及第二支撑板55，采用在两处保持连接杆50的结构，能够稳定地保持连接杆50。因此，将横梁40安装在纵梁上，即能充分实现可靠行驶，同时，还可以不必采用复杂的释放装置就能使横梁脱离。
而且，通过采用安装用于增强弯曲部11b的增强构件60的结构，可以使施加在横梁40上的冲击力集中在第一支撑板52以及第二支撑板55上。即，可以有效地破坏第一支撑板52以及连接杆50，使横梁40能准确地脱离。
而且，通过采用横梁40与连接杆50同时脱落的结构，在横梁40脱落后，即使纵梁10压曲变形直至第一支撑板52的位置，连接杆50也不会阻碍到纵梁10的压曲变形。
图9表示本发明第二实施例的底盘结构。附图表示的是由纵梁10支撑连接杆50的部分结构。此外，其它部分的结构因与第一实施例相同，所以在此将其说明省略。并且，与第一实施例相同的部分采用同一符号，其相关说明也被省略。
此实施例中，连接杆50的上侧部50b采用如图9所示的缓冲板状的第二支撑板70保持。第二支撑板70横跨贯通孔54的中央，沿着车辆的幅宽方向配置，与纵梁10的倾斜部11的底壁10a的上表面以及两侧壁15的内表面相接。在第二支撑板70的底边70a上设有沿着底壁10a的上表面向后侧延伸的突缘71。在车辆宽度方向上的两侧边缘70b上，设有沿着两侧壁15的内表面向前侧延伸的突缘72。第二支撑板70用突缘71、突缘72部分分别焊接在底壁10a或者侧壁15上，相对纵梁10固定。
在第二支撑板70的下部75上形成凹部75a，从贯通孔54向上突出的连接杆50的上端部50b容纳在该凹部75a中。用弧焊方法将上侧部50b焊接在凹部75a上，连接杆50则被固定在第二支撑板70上。如第二实施例，如果支撑连接杆50的上端部50b，也能得到与第一实施例同样的技术效果。
而且，在第一实施例以及第二实施例中，均从横梁40的下侧插入螺栓，将横梁40固定在连接杆50上，但也可以利用螺母在横梁40的下侧固定的方法取而代之。此时，连接杆50的下端设有可穿过横梁40的螺纹部，在横梁40的下侧将螺母拧紧到此螺纹部的顶端，以此，横梁40就被固定在连接杆50上。
在上述的例子当中，横梁40分别用一个点与各纵梁10相连接，但是并不限定于此，例如也可以分别用两个点连接。
此外，在上述的例子当中，介绍了车辆前侧的横梁40在受到冲击力时从纵梁10上脱离的结构，同样，也可以构成车辆后侧的横梁40。这样，在被追尾的情况下，也能够缓解冲击力。
对于本领域技术人员来说，很容易想到本发明的其它优点以及变形例。本发明更宽的概念并未受特定的具体代表装置以及在此所记载的图示例的性质所限定。即，本发明的各种变形及等同替换均不超出权利要求以及其等同物所规定的大的发明概念的范围。