车身结构的制作方法

本发明涉及一种包括保险杠梁的车身结构。

背景技术：

在已知的车身后部结构中，沿横向方向延伸的保险杠梁连接至沿车身的两侧在前后方向上延伸的一对侧梁的前端。参见jph10-76889a。保险杠梁略微弯曲，使得其凹面面向后，并且在保险杠梁的后侧在两个横向端处连接有连接板。保险杠梁在正面碰撞时变形为更平直的形状(以减小其曲率)，但是连接板减小了保险杠梁的这种变形。

当物体在车辆的横向偏移的前部撞击车辆时(偏移撞击)，保险杠梁会在横向偏移点处受到加载。在这种情况下，碰撞载荷没有以均匀的方式传递到侧梁，从而车身可能会以不均匀的方式变形。

技术实现要素：

鉴于现有技术的这种问题，本发明的主要目的是提供一种车身结构，其具有一对侧梁和保险杠梁，该保险杠梁构造成在两个侧梁之间均匀地传递碰撞载荷。

为了实现该目的，本发明提供了一种车身结构(1)，其包括横向延伸的保险杠梁(3)，其中，所述保险杠梁设置有：横向延伸的横向中部(55)；和一对端部(56)，所述一对端部均从所述中部的对应的横向端以相对于前后方向上以一定向内偏斜沿外侧方向延伸，并且每个端部均在其横向中点(p2)处弯曲，从而具有相对于所述前后方向面向外的凹侧。

因为每个端部的外侧在平面图中都呈现凹面，所以具有一定宽度的物体与保险杠梁的横向偏移部分碰撞的载荷倾向于传递至保险杠梁的横向中部，使得碰撞载荷均匀地传递至与保险杠梁相连并在车身两侧延伸的侧梁。结果，防止了车身在碰撞时以不均匀的方式变形。

优选地，所述保险杠梁弯曲成在所述保险杠梁的所述中部(55)的每个横向外端点(p1)处具有面向外且曲率半径为r1的凸侧，并且所述保险杠梁的每个端部的凹侧的曲率半径为r2，所述曲率半径r2等于或大于所述曲率半径r1。

因为每个端部均以平滑的方式弯曲，所以防止了碰撞载荷集中在保险杠梁的任一端部的中点。

优选地，所述保险杠梁具有面向上的上表面(72)和面向外的抵接表面(70)，并且设置有在所述保险杠梁的所述中部上横向延伸的载荷传递构件(75)，所述载荷传递构件设置有：竖直延伸的外壁(81)，其面向外；下壁(82)，其从所述外壁的下边缘向内延伸并且抵靠所述保险杠梁的所述上表面和所述抵接表面；以及内壁(83)，其连接在所述外壁的上边缘和所述下壁的内边缘之间。

因此，所述载荷传递构件与外壁、下壁和内壁限定闭合的横截面，从而可以使载荷传递构件高度抗变形。载荷传递构件防止与车辆撞击的物体越过保险杠梁的上表面。

优选地，所述下壁包括：主要部分(86)，其搁置在所述保险杠梁的所述上表面上；以及悬垂部分(87)，其从所述主要部分的外边缘向下悬垂并沿着所述保险杠梁的所述抵接表面延伸。

因为载荷传递构件的向内移动受到保险杠梁的限制，所以防止了与车辆撞击的物体越过保险杠的上表面。

优选地，所述载荷传递构件设置有将所述下壁与所述内壁连接的载荷吸收壁(84)。所述载荷传递构件还可以设置有将所述载荷吸收壁连接至所述外壁连接的载荷传递壁(85)。

载荷吸收壁和载荷传递壁将载荷传递构件的闭合横截面分成多个较小的横截面，从而能够提高载荷传递构件的机械强度和能量吸收特性。

优选地，所述内壁的上端设置有向下凹进的内壁凹进部(91)。

该凹进部使内壁的上端更易变形，从而在碰撞时外壁的上边缘能够容易地向内移位。这促进了碰撞时载荷传递构件的向内移动，从而可以提高载荷传递构件的能量吸收性能。

优选地，所述抵接表面设置有向内凹入的梁凹进部(66)，并且所述载荷传递构件的所述悬垂部分(87)互补地接纳在所述梁凹进部中。

从而，保险杠梁和载荷传递构件牢固地彼此结合，从而能够以可靠的方式将载荷从载荷传递构件传递至保险杠梁。

优选地，所述梁凹进部由凹进抵接壁(68)和凹进下壁(69)限定，所述凹进抵接壁从所述保险杠梁的所述上表面的外边缘向下悬垂并且在其相对于所述前后方向的外侧限定所述抵接表面，所述凹进下壁从所述凹进抵接壁的下边缘向外延伸。

从而，施加至载荷传递构件的碰撞载荷由凹进抵接壁和凹进下壁支撑，从而防止了载荷传递构件相对于保险杠梁的向外移动或向下移动。结果，防止了与车辆撞击的物体越过保险杠梁的上表面。

优选地，所述载荷吸收壁(84)包括：第一吸收壁(95)，其从所述下壁的所述主要部分和所述悬垂部分之间的边界向上延伸；以及第二吸收壁(96)，其从所述第一吸收壁的上边缘向内延伸至所述内壁，并且所述载荷传递壁连接至所述第一吸收壁和所述第二吸收壁之间的边界。

根据这种布置，当外壁受到指向内和向下的碰撞载荷时，该载荷被传递至第一吸收壁和第二吸收壁。第一吸收壁和第二吸收壁的最终变形能够吸收大量能量。

因此，本发明提供了一种车身结构，该车身结构具有一对侧梁和保险杠梁，该保险杠梁构造成在两个侧梁之间均匀地传递碰撞载荷。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式设置有车身结构的车身后部的俯视图；

图2是保险杠梁的俯视图，示出了保险杠梁的构造；

图3是车身后部的立体图；

图4是沿图1的线iv-iv剖取的剖视图；

图5是沿图3的线v-v剖取的剖视图；

图6a至图6c是示出保险杠梁和与车身的后端部撞击的物体之间的关系随时间变化的图；

图7是示出后端碰撞时保险杠梁的变形模式的剖视图；以及

图8是根据本发明的另选实施方式的设置有车身结构的车身后部的剖视图。

具体实施方式

下面参考附图描述本发明的优选实施方式。在下面的描述中，方向可以被称为“内侧”和“外侧”以在术语的正常意义上指示横向方向，并且方向可以被称为“向内(内部)”和“向外(外部)”以指示在前后方向上朝向和远离车辆中心的方向。还应该基于术语的这种定义来解释权利要求。因为车身相对于纵向中心线基本对称，所以在下面的描述中可以仅描述车身的一侧以避免重复。

如图1中所示，车身结构1包括：保险杠梁3，其在车身2的后端部横向延伸；以及一对侧梁4，其沿车身2的两侧从保险杠梁3的前侧向前延伸。

车身结构1还包括：后面板6，该后面板6在侧梁4的后端之间横向并竖直地延伸，并且后面板6的横向端部分别插设在左侧梁4和保险杠梁3之间以及右侧梁4和保险杠梁3之间；以及地板面板7，其在两个侧梁4之间水平延伸。

如图4中所示，每个侧梁4均包括：下构件11，其具有u形横截面并具有面向上的敞开侧；以及上构件12，其具有u形横截面且具有面向下的敞开侧。下构件11包括：大致水平地延伸的下壁15；从下壁15的内侧边缘竖直向上延伸的下内侧壁16；从下壁15的外侧边缘竖直向上延伸的下外侧壁17；从下内侧壁16的上边缘沿内侧方向延伸的下内凸缘18；以及从下外侧壁17的上边缘沿外侧方向延伸的下外凸缘19。

上构件12包括：基本水平延伸的上壁21；从上壁21的内侧边缘竖直向下延伸的上内侧壁22；从上壁21的外侧边缘竖直向下延伸的上外侧壁23；从上内侧壁22的上边缘沿内侧方向延伸的上内凸缘24；以及从上外侧壁23的上边缘沿外侧方向延伸的上外凸缘25。

通过点焊将上内凸缘24附接到下内凸缘18并将上外凸缘25附接到下外凸缘19，从而将上构件12结合至下构件11，使得侧梁4形成为具有矩形横截面的管状构件。在所示的实施方式中，地板面板7的每个外侧边缘插设在下内凸缘18和上内凸缘24之间，并且共同焊接到下内凸缘18和上内凸缘24。水平延伸的辅助面板33的内侧边缘插设在下外凸缘19和上外凸缘25之间。

如图1和图3中所示，在所示的实施方式中，上后凸缘50从侧梁4的上壁21的后边缘向上延伸，并且下后凸缘51从侧梁4的下壁15的后边缘向下延伸。上后凸缘50和下后凸缘51中的每一者在其适当部分中设置有螺栓孔。

后面板6沿横向和竖向延伸。后面板6在与设置在上后凸缘50和下后凸缘51中的螺栓孔相对应的位置处设置有螺栓孔。

如图3中所示，后保险杠梁3由中空梁构件组成，该中空梁构件具有矩形横截面并且大致横向延伸。后保险杠梁3可以例如通过铝或铝合金的挤压或辊压成形来形成。后保险杠梁3关于车身的中心纵向线对称，并且通常朝着后保险杠梁3的每个横向端向前弯折或弯曲。因此，后保险杠梁3包括：横向延伸的中部55；以及一对倾斜延伸的横向端部56，其均朝后保险杠梁3的横向端向前弯折或弯曲。

如图2中所示，保险杠梁3在保险杠梁3的中部55的每个横向外侧端点p1处具有面向外且曲率半径为r1的凸侧，并且在保险杠梁3的每个端部56的中点p2处具有面向外(相对于前后方向)且曲率半径为r2的凹侧。保险杠梁3在端点p1处的弯折角θ1优选在140度和160度之间(包括140度和160度)。在该实施方式中，保险杠梁3在端点p1处的弯折角θ1被选择为大约175度。如图2中所示，点p2处的曲率半径r2等于或大于端点p1处的曲率半径r1。

此外，每个端部56在其包含中点p2的中部处弯曲，并且其后侧由凹面形成。结果，在保险杠梁3的后侧，每个端部56的中点p2位于连接中部55的外端点p1和相应的端部56的外端点p3的假想线(图2中的ll和lr)的前方。另外，中点p2处的弯折角θ2优选等于或大于外端点p1处的弯折角θ1。更具体地，中点p2处的弯折角θ2优选在160度和170度之间(包括160度和170度)。在所示的实施方式中，外端点p1处的弯折角θ1被设定为大约175度。此外，如图2中所示，中点p2处的弯折曲率半径r1等于或大于外端点p1处的弯折曲率半径r2。

如图3中所示，保险杠梁3设置有前壁61、上壁62、后壁63和下壁64，从而沿保险杠梁3的长度方向限定了内孔65。保险杠梁3的上壁62具有基本上面向上的上表面72。后壁63和上壁62之间限定有梁凹进部66，该梁凹进部66朝内孔65凹进并且在保险杠梁3的整个长度上在横向方向上延伸。更具体地，梁凹进部66由从保险杠梁3的上壁62的后边缘向下延伸的凹进抵接壁68和从保险杠梁3的凹进抵接壁68的下边缘向后延伸并连接至保险杠梁3的后壁63的凹进下壁69限定。凹进抵接壁68呈在竖直方向上延伸的板状，其后表面形成为基本面向后的抵接表面70。凹进下壁69呈板状，且面向竖直方向。在本实施方式中，保险杠梁3的内孔65设置有加强壁71，该加强壁71在保险杠梁3的前壁61和后壁63之间基本水平地延伸。

如图3中所示，每个端部56的外侧端设置有：上前凸缘57，其以板状从保险杠梁3的上表面的前端向上延伸；以及下前凸缘58，其以板状从保险杠梁3的下表面的前端向下延伸。上前凸缘57和下前凸缘58均在其预定位置处设置有螺栓孔。上后凸缘50、后面板6和上前凸缘57以及下后凸缘51、后面板6和下前凸缘58分别借助穿过螺栓孔的螺栓紧固。由此，保险杠梁3、后面板6和侧梁4相互一体地结合。

另外，如图1和图3中所示，保险杠梁3的中部55的后侧附接有载荷传递构件75，并且保险杠梁3的与载荷传递构件75的每个外侧边缘在外侧方向上稍微隔开的部分附接有加强构件76。类似于保险杠梁3，载荷传递构件75具有中空的横截面，并且通过例如铝或铝合金的挤压或辊压成形而形成。载荷传递构件75具有一定的横向宽度，并且附接到保险杠梁3的中部55。载荷传递构件75的横向宽度优选地在保险杠梁3的横向尺寸的25％至35％之间(包括25％和35％)。

如图5中所示，载荷传递构件75包括：后壁81(外壁)，其面向后；下壁82，其从后壁81的下边缘向前延伸并且抵靠上壁62的上表面72以及保险杠梁3的抵接表面70；前壁83(内壁)，其将后壁81的上边缘连接至下壁82的前边缘；载荷吸收壁84，其将下壁82连接至前壁83；以及载荷传递壁85，其将载荷吸收壁84连接至后壁81。

后壁81由面向后的板构件构成，并且在凹进下壁69的后方或保险杠梁3后方小的距离处定位。下壁82包括：主要部分86，其与保险杠梁3的上表面72接触；以及悬垂部分87，其沿保险杠梁3的抵接表面70向下凸出并由梁凹进部66互补地接纳。主要部分86具有大致水平的板状，从直接位于保险杠梁3的上壁62的后边缘的部分沿上壁62向前延伸，并且到达稍微超过上壁62的前边缘的部分。悬垂部分87包括：悬垂前壁88，其从主要部分86的后边缘沿抵接表面70向下延伸；以及悬垂下壁89，其从悬垂前壁88的下边缘沿凹进下壁69的上表面向后延伸。悬垂前壁88在其前表面抵靠抵接表面70，并且悬垂下壁89在其下表面抵靠凹进下壁69的上表面。悬垂下壁89在其后边缘处连接至后壁81的下边缘。

前壁83由斜向上且面向前方的板构件构成，并且在其上边缘处连接至后壁81的上边缘，并且在其下边缘处连接至主要部分86的前边缘。结果，载荷传递构件75具有由后壁81、下壁82和前壁83形成的闭合横截面90。前壁83的上端中形成有向下凹进的前壁凹进部91(内壁凹进部)。前壁凹进部91在车辆宽度方向上延伸成涵盖载荷传递构件75的整个长度。在该实施方式中，前壁83包括：前壁上部92，该前壁上部92从前壁凹进部91斜向下并向前延伸；以及前壁下部93，该前壁下部93连接至前壁上部92的下边缘并连接至下壁82的主要部分86的后边缘。前壁83具有弯折部94，该弯折部94沿着前壁上部92与前壁下部93之间的边界延伸，并且通过使前壁上部92相对于前壁下部93向前弯折而形成。

载荷吸收壁84包括：第一吸收壁95，其从下壁82的主要部分86和悬垂部分87之间的边界向上延伸；以及第二吸收壁96，其从第一吸收壁95的上端向前延伸到前壁83的后表面(前壁上部92与前壁下部93之间的边界处的弯折部94)。第二吸收壁96可以以前壁83的总高度的1/2至1/4的高度连接至前壁83的后表面。因此，载荷吸收壁84、主要部分86和前壁下部93形成了大致梯形的闭合横截面98，并且其中形成中空横截面99。

载荷传递壁85具有大致水平的板状，并且在其后边缘处连接至后壁81的前表面，并在其前边缘处连接至第一吸收壁95和第二吸收壁96之间的边界。载荷传递壁85连接至后壁81的竖直中央部分，并朝着前方稍微向下倾斜。

如图3中所示，加强构件76均通过将金属板条弯折成大致u形而形成，并且定位在保险杠梁3上的彼此对称的位置。每个加强构件76均包括：加强构件上壁100，其大致水平延伸；加强构件下壁101，其在加强构件上壁100的下方平行于加强构件上壁100延伸，并且在平面图中与加强构件上壁100共形；以及加强构件后壁102，其面向前并连接在加强构件上壁100的后边缘和加强构件下壁101的后边缘之间。

加强构件上壁100从保险杠梁3的后边缘的后方沿保险杠梁3的上壁62的上表面72向前延伸，并且从保险杠梁3的上壁62的前边缘向前突出。加强构件下壁101类似地从保险杠梁3的后边缘的后面的后方沿保险杠梁3的下壁64的下表面向前延伸，并且从保险杠梁3的下壁向前突出。

在侧视图中，加强构件后壁102的后表面与载荷传递构件75的后壁81的后表面对准。加强构件76在加强构件上壁100和加强构件下壁101处焊接至保险杠梁3的靠近中部55的外侧端的部分。加强构件76可以定位成将中部55的外端点p1包括在其中。

下面讨论根据所示实施方式的车身结构1的各种特征和优点。如图2中所示，保险杠梁3的端部56均在其大致中央部分处弯曲成凸侧面朝内(相对于前后方向)。因此，相对于保险杠梁3的后侧，位于每个外端部56的中央的中点p2位于将中部55的外端点p1和外端部56的外端点p3连接的假想线(图2的ll和lr)的前方。

为了示出保险杠梁3和从后方与车身结构1撞击的物体120之间的位置关系，图6a至图6c中示出了撞击时物体120和保险杠梁3的移动随时间的变化。当物体120从后部靠近保险杠梁3(图6a)，并且以横向偏移的关系与车辆的后端部撞击(图6b)时，由于保险杠梁3的端部56的后表面的凹形以及保险杠梁3的端部56的向前偏斜，大部分碰撞载荷施加至保险杠梁3的中部55的外侧端部，而不是施加至保险杠梁3的对应于物体120的横向中点的部分。结果，尽管碰撞载荷发生偏移，但是碰撞载荷仍施加至保险杠梁3的相对横向中央的部分，从而碰撞载荷能够相对均匀地传递至侧梁4。

随着撞击进一步地发展(如图6c中所示)，使物体120绕中部55的外侧端或中部的邻近外端点p1的部分旋转，物体120开始也与端部56的外侧端或邻近外端点p3的部分接合。因为外端部56的后侧向后方凹入弯曲，或者位于每个外端部56中央的中点p2位于将中部55的外端点p1和外端部56的外端点p3连接的假想线(图2的ll和lr)的前方，所以碰撞载荷集中在中部55的外侧端以及侧梁4的后端，并且保险杠梁3的位于中部55的外端点p1和外端部56的外端点p3之间的部分免受碰撞载荷。因此，碰撞载荷分布在保险杠梁3的横向中央部分和保险杠梁3的位于侧梁4的后端的正后方的部分之间，从而可以将后端碰撞的载荷均匀地分布到车身，并且允许车身在碰撞载荷下均匀变形。

此外，根据所示的实施方式，即使在偏移的后端碰撞的情况下，碰撞载荷的大部分也由中部支撑，从而允许车身在碰撞载荷下均匀地变形。

保险杠梁3在保险杠梁3的中部55的每个横向外端点p1处具有面向外且曲率半径为r1的凸侧，并且在保险杠梁3的每个端部56的中点p2处具有面向外(相对于前后方向)且曲率半径为r2的凹侧，曲率半径r2等于或大于曲率半径r1。根据所示实施方式的保险杠梁3，期望防止保险杠梁3在保险杠梁3的每个端部56的中点p2处翘曲。但是，通过将曲率半径r2选择成等于或大于曲率半径r1，可以使保险杠梁3的端部56耐翘曲变形。

如图7中所示，在典型的后端碰撞中，来自物体120的冲击载荷施加至载荷传递构件75的后壁81的后表面。因为载荷传递构件75具有由后壁81、下壁82和前壁83形成的闭合的横截面90，所以载荷传递构件75与平板或l形板相比抗变形。因此，允许载荷传递构件75保持其基本原始形状，从而防止载荷传递构件75越过保险杠梁3的上表面72。

当碰撞载荷向前推动后壁81时，载荷经由载荷传递壁85传递至第一吸收壁95和第二吸收壁96之间的边界。结果，基本上向前的载荷施加至第一吸收壁95的上端，第一吸收壁95绕其下边缘向前旋转。此时，如图7中所示，载荷吸收壁84、下壁82和前壁83经历塑性变形，从而中空横截面99被压坏。因为来自车身2的后端的载荷被载荷吸收壁84、下壁82和前壁83的塑性变形吸收，所以与载荷传递构件75内部填充有用于吸收载荷的泡沫材料的情况相比，载荷传递构件75能够有效地吸收载荷。

当碰撞载荷施加至后壁81时，前壁凹进部91变形成进一步向下凹进，从而使后壁81的上端能够向前移动。通过设置前壁凹进部91，使得前壁83的上端部更加可变形。结果，一旦后壁81的上端向前移动，载荷传递壁85就被向前推动。因此，通过设置前壁凹进部91，施加至后壁81的载荷有效地传递至载荷吸收壁84、下壁82和前壁83，使得这些壁在碰撞的早期阶段经历塑性变形。

载荷传递构件75在悬垂部分87处与保险杠梁3的抵接表面70接触。当碰撞载荷从后部施加至载荷传递构件75时，载荷传递构件75从前部被凹进抵接壁68支撑，并且载荷传递构件75向前侧(车辆内侧)的移动受到凹进抵接壁68的限制。因此，防止从后方与车身2的后部撞击的物体120越过保险杠梁3的上表面72。

此外，载荷传递构件75的向下移动受凹进下壁69限制。因此，当向下的载荷施加至载荷传递构件75时，载荷传递构件75由凹进下壁69从下方支撑，从而防止载荷传递构件75相对于保险杠梁3向下移动或从保险杠梁3掉落。由此，可靠地防止了撞击的物体120越过保险杠梁3的上表面72。

此外，施加至载荷传递构件75的碰撞载荷传递至保险杠梁3的抵接表面70，并且经由侧梁4的后端而分布至侧梁4。因此，防止碰撞载荷集中在车身2的任何特定部分中，从而能够避免车身2的不受控制的变形。在该实施方式中，在碰撞时，悬垂的前壁88抵靠凹进抵接壁68，并且悬垂的下壁89抵靠凹进下壁69，从而悬垂部分87互补地配合在梁凹进部66中。因此，保险杠梁3和载荷传递构件75彼此牢固地接合，从而碰撞载荷从载荷传递构件75有效地传递至保险杠梁3，并且碰撞载荷更加均匀地分布。

载荷传递壁85的前端连接至基本竖直延伸的第一吸收壁95和基本水平延伸的第二吸收壁96之间的结合处。因此，当从载荷传递壁85向该结合点施加向前的载荷时，第二吸收壁96向载荷传递壁85施加向后的阻力。当从载荷传递壁85向该结合点施加向下的载荷时，第一吸收壁95向载荷传递壁85施加向上的阻力。由于第一吸收壁95和第二吸收壁96施加给载荷传递壁85的阻力，当载荷传递构件75在各种不同模式的后端碰撞下变形时，大量的能量被吸收。通过借助载荷传递构件75的变形吸收碰撞载荷的能量，保护了车身2的其余部分免受任何不适当的载荷。

另外，如图7中所示，当载荷传递壁85朝前方稍微向下倾斜时，如果指向前方的碰撞载荷施加至后壁81，则第一吸收壁95和第二吸收壁96之间的结合处从载荷传递壁85接收沿向前和向下方向定向的载荷。结果，第一吸收壁95的上端在向前和向下的方向上被推动，并且倾向于向前倾斜。因此，在从车身2的后部传递的冲击载荷的作用下，载荷传递壁85变得更加可变形。

已经根据特定实施方式描述了本发明，但是可以在不脱离本发明的精神的情况下以各种方式进行变型。例如，设置在前壁83的上端的前壁凹进部91对于本发明不是必须的，并且可以如图8中所示被省略。此外，本发明不仅可应用于车身的后部，还可以应用于车身的前部或车身的侧部。