车辆的车架结构.pdf

在车辆的车架结构中，纵车架构件向后的弯曲和变形量能够被控制并且在正碰撞的过程中碰撞能量吸收量能够被增加。在碰撞负荷作用的过程中向上弯曲和变形前部的弯曲部被设置在纵车架构件的封闭截面的前部和后部之间，其在车辆的纵向方向上延伸。变形引导构件被设置在纵向车架构件弯曲部的封闭截面中，其通过在正碰撞负荷作用时变形引导构件部分之间的相互碰撞在车辆的横向方向上在前部抑制纵车架构件弯曲和变形。

1.  一种车辆的车架结构，其特征在于，包括：
具有前部、后部和弯曲部的纵车架构件，所述前部和所述后部围绕弯曲部在垂直方向上相互相对移动；
当碰撞负荷施加到所述纵车架构件时所述前部围绕所述弯曲部向上弯曲和变形；
当所述碰撞负荷以正面施加碰撞负荷的形式作用时，设置在所述弯曲部附近的所述纵车架构件内的弯曲变形引导构件至少部分地抑制所述纵车架构件的所述前部在车辆横向方向上弯曲和变形。

2.  如权利要求1所述的车架结构，其特征在于，所述弯曲变形引导构件包括前引导构件和后引导构件，并且所述前引导构件和所述后引导构件相互相邻设置在部分车辆仪表板的前侧和后侧。

3.  如权利要求1所述的车架结构，其特征在于，所述弯曲变形引导构件设置在仪表板的所述部分的前侧上。

4.  如权利要求1所述的车架结构，其特征在于，所述弯曲变形引导构件包括前引导构件和后引导构件形成为分别在所述纵向车架构件的内壁和外壁上相互相对移动。

5.  如权利要求4所述的车架结构，其特征在于，包括具有前端部的对角延伸杆，该前端部连接到所述车架结构的设置有所述纵车架构件的所述后引导构件的部分。

6.  如权利要求1所述的车架结构，其特征在于，前引导构件和后引导构件至少之一在车辆的横向方向上有开口，并且所述开口穿过所述纵车架构件的外壁和内壁至少之一。

7.  如权利要求6所述的车架结构，其特征在于，所述前引导构件和所述后引导构件至少之一的侧开口圆周边缘被分别固定到所述外壁和所述内壁的通孔的边缘。

8.  如权利要求6所述的车架结构，其特征在于，在车辆的横向方向上突出附接构件用的托架设置在所述前引导构件和所述后引导构件之一的所述侧开口圆周边缘中。

9.  如权利要求7所述的车架结构，其特征在于，在车辆横向方向上突出附接构件用的托架设置在所述前引导构件和所述后引导构件之一的所述侧开口圆周边缘中。

10.  一种利用车架结构的碰撞能量吸收方法，所述车架结构包括具有前部、后部和弯曲部的纵车架构件，与所述弯曲部相邻的所述纵车驾构件的内侧设置的弯曲变形引导构件，所述方法包括步骤：
围绕所述弯曲部在垂直方向上相互相对移动所述前部和后部；
在碰撞负荷作用到所述纵车架构件时围绕所述弯曲部向上弯曲和变形所述前部；和
在正碰撞负荷作用的过程中利用所述弯曲变形引导构件并且抑制所述前部在车辆的横向方向上弯曲和变形。

11.  一种车辆的纵车架构件组合，其特征在于，包括：
具有前部和后部的纵车架构件，所述前部和后部在垂直方向上相互相对移动，和
设置在纵车架构件内侧的前引导构件和后引导构件，由此，当正面碰撞负荷作用到纵车架构件时通过所述引导构件相互碰撞使所述前部在车辆的横向方向上弯曲和变形。

车辆的车架结构
                              相关申请
日本专利申请号2004-298673(2004年10月13号提交)和2005-264095(2005年9月12号提交)的包括说明书、附图和权利要求书的公布内容通过引用而全部结合在本申请中。
                              技术领域
本发明涉及车辆的车架结构以及利用该车架结构的吸收能量方法。
                              背景技术
通常，安置在车体前部在车辆纵向方向上延伸的纵车架构件被设置在车辆横向方向上前车厢的两侧。例如，在组合车体中，包括纵向车架构件的前侧构件的后部向后延伸并且车架构件相对于前部从弯曲部(弯曲点)向下偏移(移位)。(见日本专利公开No.2004-75021)
当在车辆正碰撞的过程中碰撞负荷作用到前侧构件时，前部围绕弯曲部向上弯曲和变形，从而吸收碰撞能量。
然而，在上述传统的车架结构中，纵车架构件的前部在正碰撞的过程中向上弯曲和变形，因此，为了保证预定的碰撞能量吸收量，纵车架构件的前部向后的弯曲变形位移应该得到保证，这使得前车厢的纵向尺寸变长并由此车辆变长。
                              发明内容
一种在正碰撞的过程中限制纵向车架构件向后弯曲位移的车架结构被提出，由此碰撞能量的吸收量被增加。
车架结构至少具有一个有封闭截面的纵车架构件，其中前部和后部围绕弯曲部在垂直方向上相互相对移动，其中当碰撞负荷作用到纵车架构件上时前部向上弯曲和变形，并且至少一个弯曲变形引导构件被设置在纵向车架结构弯曲部的封闭截面里，通过引导构件组件的碰撞，该弯曲变形引导构件限制由于正碰撞负荷作用车辆在横向方向上纵车架构件的弯曲和变形。
此外，在利用车架结构吸收碰撞能量的方法中，车辆包括至少一个具有封闭截面的纵向车架构件使得前部和后部围绕弯曲部在垂直方向上相互相对位移，其中当碰撞负荷作用到纵车架构件上时前部围绕弯曲部向上弯曲和变形，并且至少一个弯曲变形引导构件被设置在纵向车架结构弯曲部的封闭截面里，通过引导构件组件的碰撞该弯曲变形引导构件限制由于正碰撞负荷作用车辆在横向方向上纵车架构件的弯曲和变形。
而且，在车架结构和吸收能量的方法中，在正碰撞过程中纵车架构件的前部围绕弯曲部向上弯曲和变形，并且由于弯曲变形引导构件的碰撞，前部在车辆的横向方向上向上弯曲和变形。因此，通过车辆在横向方向上的弯曲变形增加，前部向后弯曲变形的位移能够被限制，同时碰撞能量吸收量能够被增加。
因此，本发明具有许多优点而且不应该要求一项权利要求包含所有之些优点。
此外，为了更好的理解本发明下面的详细说明，前文已经概括了本发明的大体上的特征和技术优点。形成权利要求主题的附加特征和优点将在下文中说明。
                                附图说明
为了更全面的理解本发明以及它的优点，可以结合附图参照下面的说明书，其中：
图1是从车辆的上面、后面和一侧看的透视图，该透视图显示在虚拟轮廓中并具有根据实施例的车架结构；
图2是图1中车架结构的A部的放大平面图；
图3是图1和图2的A部的剖面图；
图4是根据实施例的弯曲变形引导构件的透视图；
图5是在碰撞负荷作用初期过程中图4的弯曲变形引导构件变化状态的侧视图；
图6是图5的C部的放大透视图；
图7是在碰撞负荷作用的中期的过程中图4到6的弯曲变形引导构件的侧视图；
图8是图7的C部的放大的透视图；
图9是在碰撞负荷作用后期过程中图4到8的弯曲变形引导构件变化状态的侧视图；
图10是图9的D部的放大的透视图；
图11是显示第二实施例中图1中A部的透视图；
图12是取自于图11中线E-E的剖面图；
图13是显示第三实施例与图11相同的视图；
图14是显示第四实施例与图11和13相同地视图；和
图15是显示第四实施例修改形式与图14相同的视图。
                                具体实施方式
参照本发明的实施例将在下面进行说明。虽然权利要求不限定于此实施例中，但是通过它的各种例子的讨论本发明的各方面的优点被最佳地阐明。
图1到10显示第一实施例。根据本实施例的车辆V的车架结构1被显示在图1中。作为一对纵车架构件的前纵梁2被设置在车架结构1前部的左右侧，并且设置在固体前部的该对前纵梁2位于设置在车体前部的前车厢的两侧并在车辆的纵向方向上延伸。
前纵梁2的后端分别接续中间纵梁3，中间纵梁3位于车厢中车辆横向方向的两侧并且它的末端接续后纵梁4。传动装置横向构件5被连接在左右前纵梁2的末端之间，并且还有一对左右对角杆6以V型连接到传动装置横向构件5的车辆中心部并在两侧连接到前纵梁2上。
此外，形成前缓冲架的保险杠加强构件7被设置来桥接左右前纵梁2的前端。
如图1所示，车架结构1的结构是这样的，左右中间纵梁3的距离L2大于左右前纵梁2的前部2F之间的距离L1，左右前纵梁2的后部2R向车辆的后部横向向外倾斜。
此外，如图2所示，前纵梁2至少之一在其前部2F和后部2R之间设置有弯曲部K。并且，如图3所示，前部2F和后部2R之间被连接使围绕弯曲部K按照两者按照两者毗连在纵向方向上相对偏置。
通过设置弯曲部，当正碰撞负荷从前纵梁2的前面施加时，前部2F在如同变形旋转中心点的弯曲部K附近向上弯曲和变形。
此外，外壳C设置在前纵梁2的上表面。外壳C的前底板8从后部2R向后铺设。前底板8的前端立起来用作仪表板9来分隔车厢F/C和车辆内部R。
这里，如图2和3所示，在车架结构中，弯曲变形引导构件10设置在前纵梁2至少之一的弯曲部K附近的封闭截面S中，抑制前纵梁2的前部2F由于正碰撞负荷的作用在车辆的横向方向产生的变形的。
在吸收碰撞能量方法中，在碰撞负荷作用的过程中，通过弯曲变形引导构件10的部件的相互碰撞，前部2F在车辆横向方向上的弯曲变形被抑制。
每个弯曲变形引导构件10由前引导构件10F和后引导构件10R组成。前引导构件10F和后引导构件10R在仪表板9的垂直壁位置9a附近相互毗邻设置，仪表板9大约位于引导构件10F和10R之间。
如图4所示，前引导构件10F包含侧壁11、上密封板12和下密封板12a。侧壁11形成U形并从凸缘1111a和11b突出预定距离α，两凸缘11a和11b设置在侧壁11的纵向两端，上密封板12和下密封板12a分别封住侧壁11的顶部和底部。
此外，后引导构件10R同图4中的前引导构件10F相似，由凸缘11a和11b、侧壁11以及上密封板12和下密封板12a组成。如图2所示，由前引导构件10F和后引导构件10R组成的弯曲变形引导构件10是这样设置的，前引导构件10F和后引导构件10R在前纵梁2的内壁2a和外壁2b分别相对对方偏移，使得前纵梁2的前部2F在横向方向上向车辆的里面弯曲和变形。
换句话说，前引导构件10F设置有通过点焊与前纵梁2的内壁2a的内表面连接的凸缘11a和11b(见图4)，并且后引导构件10R设置有通过点焊与前纵梁2的外壁2b的内表面连接的凸缘11a和11b。
如图2所示，前引导构件10F突出的前侧与后引导构件10R的突出的前侧在车辆的纵向方向以预定的距离δ和以在车辆的横向方向上设置的预定重叠部Q相互相对。
而且，在本实施例中，对角杆6的前端6a与前纵梁2至少之一的后引导构件10R被设置的部分连接，即，对应于前纵梁2的内壁2a的后引导构件10R的外表面。
在上述的结构中，根据本实施例，在车辆的正碰撞过程中，碰撞负荷作为轴向方向上的负荷从保险杠加强构件7向前纵梁2作用。然后，前纵梁2的前部2F以弯曲部K的附近为中心向上弯曲和变形，因此弯曲在弯曲部产生。结果，如图5和6所示，弯曲变形引导构件10的前引导构件10F的后端向后偏移，从而影响后引导构件10R的前端。
然后，作用到后部2F的碰撞负荷经过前引导构件10F被后引导构件10R挡住，并且因此，如图7和8所示，由于前纵梁2在纵向方向上的偏移限制弯曲压缩力被增加。
结果，垂直方向上的挠曲强度增加并且用作弹性铰链的弯曲部K的挠曲强度从垂直方向(Mz)转变成横向方向(Mx)，因此，垂直方向上的弯曲变成横向方向上的弯曲。通过这样，前部2F向后的弯曲变形偏移能够被限制，同时，碰撞能量的吸收率能够被增大。
此外，如图9和10所示，当弯曲部K在横向方向上弯曲并且前引导构件10F和后引导构件10R之间的弯曲角增大时，弯曲点前和后的断面断裂并且变形。不过，前后引导构件10F和10R开始在它的断裂方向(弯曲方向)支撑断面，从而限制弯曲变形。
因此，弯曲点B形成在相对于前后引导构件10F和10R挠曲强度弱的部分；即，前后引导构件10F和10R的前和后，因此增加了碰撞能量的吸收。
由于在本实施例中，对角杆6设置在对应于后引导构件10R的部分，前引导构件10F的前部变成强度最小的部分而形成弯曲点B。
因此，在根据本实施例的车架结构和吸收碰撞能量的方法中，前纵梁2的前部2F在正碰撞的过程中在弯曲部或其附近向上弯曲和变形，然后由于弯曲变形引导构件10的前引导构件10F和后引导构件10R的碰撞前部2F在车辆的横向方向上弯曲和变形。
利用车辆横向方向上的弯曲变形的作用，前部2F向后方的弯曲变形偏移能够被限制，同时，碰撞能量的吸收量能够被增加。
在图6、8和10中，X为车辆的横向方向、Y为车辆的纵向方向以及Z为车辆的垂直方向。
此外，在本实施例中弯曲变形引导构件10由设置在仪表板9的垂直壁9a附近前和后的前引导构件10F和后引导构件10R组成，仪表板9大约位于引导构件之间，从而排除了弯曲和变形的前纵梁2的前部影响仪表板9。
而且，前引导构件10F和后引导构件10R这样构成目的是为了分别在前纵梁2的内壁2a和外壁2b上相互相对移动，使得在前引导构件10F和后引导构件10R相互影响时前纵梁2的前部2F可靠的向车辆的里面弯曲和变形。
更进一步，对角杆6的前端6a与前纵梁2上后引导构件10R被设置的部分连接，因此，后引导构件10R的支撑反作用力被增加，从而前纵梁2至少之一的前部2F可靠的弯曲和变形。此外，如图9所示，前部2F的弯曲和变形能够被限制在特定程度，从而排除了它对仪表板9的影响。
在本实施例中，弯曲变形引导构件10的前引导构件10F和后引导构件10R被设置在仪表板9的垂直壁位置9a附近的前和后，仪表板9位于引导构件之间。另一方面，弯曲变形引导构件10，换句话说，前引导构件10F和后引导构件10R能够被安置在仪表板9的垂直壁位置9a的前面。
当弯曲变形引导构件10位于仪表板9的垂直壁位置9a的前侧时，前纵梁2至少之一的前部2F也能够避免影响仪表板9。
此外，在本实施例中，如图4所示，前引导构件10F和后引导构件10R分别由突出的直角U形侧壁11和上密封板12和下密封板12a组成。只要这些前引导构件10F和后引导构件10R具有能够抵挡碰撞负荷的强度，它们就是可接受的，因此，它们也能够做成盒式阻挡材料。
此外，当前引导构件10F和后引导构件10R的位置变换时，相同的效果能够获得，即，前引导构件10F被固定在前纵梁2的外壁2b并且后引导构件10R被固定在前纵梁2的内壁2a上，从而在车辆横向方向上向外弯曲和变形前纵梁2的前部2F。
图11和12显示第二实施例。相同的参考符号标识上述第一实施例中相同的部件并且它的详细说明将被省略。图11是在弯曲部K具有弯曲变形构件的纵车架构件的透视图。图12是取自于图11中线XII-XII的剖面图。
如图11所示，根据本实施例的车架结构基本上具有同上述第一实施例一样的结构；其中作为弯曲变形构件的前引导构件10F1和后引导构件10R1在车辆的纵向方向以预定的距离δ和在车辆的横向方向上设置的预定重叠部Q相互相对放置在纵车架构件前纵梁2的弯曲部附近的封闭断面S中。
在正碰撞的过程中当负荷在轴向方向(纵向方向)上从前端作用到前纵梁2上时，前纵梁2的前部2F在弯曲部K向上弯曲和变形，然后由于前引导构件10F1的后端和后引导构件10R1的前端之间的相互影响该前部2F在车辆的横向方向上弯曲和变形。
这里，在本实施例中，前引导构件10F1和后引导构件10R1的其中之一，如，前引导构件10F1在矩形管中具有带开口O的开口侧结构，其在车辆横向方向上的两侧是开口的，并且前引导构件10F1穿过前纵梁2的内壁2a和外壁2b安装。
前引导构件10F1开口侧结构的开口侧外围边界利用诸如电弧焊焊在前纵梁2的内壁2a和外壁2b的通孔的圆周边缘的方式被连接和固定。
因此，前纵梁2的内壁2a和外壁2b与前引导构件10F1的前壁和后壁连接，同时，前引导构件10F1的顶壁和底壁与内壁2a和外壁2b连接使其离开前纵梁2的顶壁和底壁预定的距离。
根据本实施例的车架结构中，不但相同的效果能够获得，而且当诸如管子或电线等的多种电气配线通过前纵梁2和跨过前车厢F/C以及车辆内部R布置时，通过使其穿过前引导构件10F1的开口从而穿过前纵梁2，电气配线20能够在车辆的横向方向上布置。
结果，同电气配线20从前纵梁2的顶壁和外壳C的前底板8之间通过并在车辆的横向方向上横穿前纵梁2而被布置的情形相比，在根据本实施例的车体结构中，由于考虑了地面干扰，在由于车辆碰撞的后果使得前纵梁2变形时，电气配线20没有在前纵梁2的顶壁和外壳C的前底板8之间绊住和损毁的风险。
此外，前纵梁2的顶壁和外壳C的前底板8之间的空间能够被缩小，从而容许外壳C安装的设计简化。，
而且，在如上所述的本实施例中，前引导构件10F1的开口侧外围边界被连接和固定到前纵梁2的内壁2a和外壁2b的通孔的圆周边缘。内壁2a和外壁2b具有相等的强度分布。此外，前引导构件10F1的前、后、顶和底壁几乎垂直连接到这些内壁2a和外壁2b上，因此，前引导构件10F1被设置的前纵梁2的抗压刚度被增强。具体地，由于具有前纵梁2的顶和底壁以及前引导构件10F1的顶和底壁的多级壁结构，在车辆横向方向上的前纵梁2的刚度被增强。结果，不但前纵梁2的弯曲部K附近垂直方向上的弯曲反作用力能够被改善，而且，上述前纵梁2的前部2F的弯曲变形限制以及能量吸收能够被增加。
而且，除上述弯曲部K之外，在车辆碰撞过程中前纵梁2弯曲和变形的另一弯曲点形成在前引导构件10F1的前端，从而容许前纵梁2垂直弯曲变形和横向弯曲变形的稳定调节。
图13显示第三实施例。与第二实施例不同，第三实施例具有在车辆的横向方向上后引导构件10R的两侧具有方形管状开口O的侧部结构。上述后引导构件10R1被安装使得其穿过前纵梁2的内壁2a和外壁2b。
因此，在第三实施例的车架结构中能够获得大部分与第二实施例相同的效果。
图14显示第四实施例。根据本发明的车架结构基本上与第三实施例相同。它具有带开口O的方形管式开口侧结构，在车辆横向方向上的后引导机构10R1的两侧是开口的。
并且，后引导构件10R1被安装使得其穿过前纵梁2的内壁2a和外壁2b。
此外，安装一个或多个构件的托架21被设置在后引导构件10R1的开口侧边缘部并且在车辆的横向方向上突出。
在本实施例中，壳体安装托架21a用作安装构件的托架21并且在车辆的横向方向上突出，从后引导构件10R1延伸到车辆横向方向上开口的外侧使得外壳C(见图3)可以被连接到其上并被支撑在其上。
因此，第四实施例的车架结构能够获得大部分与第二实施相同的效果，此外，因为仅安装壳体的壳体安装托架不需要，这有助于成本降低。而且，由于前纵梁2的后引导构件10R1被设置的部分的强度高，外壳C的支撑强度能够增加。
图15显示第四实施例的修改例子。在该车架结构中，横构件安装托架21b用作向里突出的安装构件的托架21，并从车辆的横向内侧中的后引导构件10R1的开口部延伸。此外，变速器横向构件被连接到横向构件安装托架21b上。
因此，修改例子也不需要仅安装托架的横向构件安装托架，从而减少成本，同时，传动装置横向构件5的支撑强度能够被增强。
安装构件的托架21能够设置在图11中所示的第二实施像中的前引导构件10F1的开口侧边缘部。
在上述实施例中，尽管设置在前纵梁其中之一上的弯曲变形构件被说明，但是弯曲变形构件可以设置在纵梁的每侧。因而具有许多优点。
虽然只有一些实施例在上面被详细说明，本领域的技术人员会容易地理解可能在实施例中实质上没有背离发明精神和优点的修改。因此，所有的这些修改将被包括在本发明的范围内。
而且车架结构结合上述实施例被说明；然而，其并不限定于在这些实施例并且各种各样的实施例能够在不背离发明范围的范围内应用。例如，除了车架式车辆的车架结构1以外，本公布的技术能够应用到任何在车辆的横向方向至少一侧上具有纵车架构件的任何车辆上。例如，该技术能够应用到组合车身车辆的前侧构件上。