CN1448291A - 汽车侧底框梁的加固结构 - Google Patents

Abstract

汽车侧底框梁的加固元件(32)包括弯曲加固元件而形成的V形横截面部分(46)，以便沿着外安装板(31)的上部(31a)的下表面(31b)延伸，并且将起弯曲部分作用的上接触部分(42)连接到外安装板(31)的上部(31a)，而且在上接触部分(42)的最远端向下弯曲。

Description

汽车侧底框梁的加固结构

技术领域

本发明涉及汽车侧底框梁加固结构，它很好地增加了侧底框梁的弯曲刚性和扭转刚性并且结构简单。

背景技术

在汽车左右两侧配置的并且沿纵向延伸的侧底框梁是构成汽车车身侧部的元件。前支柱和中间支柱从相应的侧底框梁升起而成，以便车顶板可以装在这些相应的支柱上，从而形成乘客座舱的骨架。于是，侧底框梁构成乘客座舱骨架的基座并且决定了车身的刚性。

例如，汽车的侧面受到另一辆汽车的冲撞时，该车的乘客座舱骨架产生的变形应限制到最低水平，而侧底框梁的坚固程度起到决定性的作用。

下面将描述汽车受到侧面冲撞而产生的侧底框梁变形的条件。

图5A，5B是普通的侧底框梁的解释性示图。

图5A是一透视图，示出汽车车身的骨架结构，在该结构中，前支柱101是从侧底框梁100的前端竖起而形成的，中间支柱102是从侧底框梁的中部竖起而形成的，车顶侧梁103连接在前支柱101和中间支柱102之间，车顶横梁104连接在左右车顶侧梁103之间，而前面的地板横梁105连接在左右侧底框梁100之间，这样，形成了乘客座舱的骨架。

图5B是沿图5A中V-V线的剖面图，从图中可以看到，侧底框梁100包括外部构件108和内部构件111，其内部构件固定在外部构件108的乘客座舱一侧。

下面将描述当载荷P以箭头指示的方向作用在侧底框梁100上方的中间支柱102上的时候，侧底框梁100的变形，而载荷P相当于汽车受到侧面冲撞时施加的载荷。

图6是用于描述通常的侧底框梁变形的透视图，示出的也是图5A，5B所示的侧底框梁和中间支柱的一个近似模型。

也就是说，侧底框梁100的端部受到起支点作用的支撑件112，113的支撑，而中间支柱102的上端受到起支点作用的支撑件114的支撑。

随后，载荷P以箭头指示的方向施加在侧底框梁100上方的中间支柱102上。

图7A，7B是第一解释性示图，解释施加的载荷是怎样使通常的侧底框梁变形，图7A是从图6中箭头VII的方向看的视图，而图7B是从图6中箭头VII′的方向看的视图。

图7A中，假设载荷在中心支柱102上的作用点为A，侧底框梁100的横截面中心为B，而载荷作用点A和横截面中心B之间的距离为L，在侧底框梁100上产生的扭矩PL。

此外，在图7B中，随着扭矩PL的产生，同时在支撑件112，113之间的侧底框梁100上产生弯矩PM。

图8A，8B是第二解释性示图，解释在载荷P作用下通常的侧底框梁的变形，图中为了解释使用了侧底框梁100和中间支柱102的主要部分的放大的视图。

图8A中，在产生扭矩PL的侧底框梁100上产生了剪力，假设侧底框梁100由上壁100a，下壁100b，左壁100c和右壁100d构成，比如，在上壁100a和右壁100d分别产生相对于下底框梁100的轴线倾斜的拉力TE和与拉力TE正交的压缩力CM。

在图8B中，在产生弯矩PM的侧底框梁100上，在J-J线的方向上(J-J线是与侧底框梁100的轴线垂直交叉的水平线)，从整体上看，在横截面中心B的左壁100c一侧产生了拉力(用“Tens”和“-”表示，并且随着该拉力沿J-J线远离横截面中心B，该拉力有增加的趋势)，并且，从整体上看，在它的右壁100d一侧产生了压缩力(该压缩力用“Comp”和“+”表示，并且随着该压缩力沿J-J线远离横截面中心B，该压缩力有增加的趋势)。

图9A，9B是解释由施加的载荷产生的通常的侧底框梁的变形的第三解释性示图，其中图9A是透视图，示出在侧底框梁100上产生的拉力和压力，而图9B是表示同样这些力的横剖面图。

在图9A中，压力CC产生在上壁100a和右壁100d，而拉力TT产生在左壁100c和下壁100b上。

压力CC和拉力TT是图8A所示的压缩力CM和拉伸力TE产生的合成力，并且当压力CC接近拐角部分100e该压力CC增加，拐角部分由上壁100a和右壁100d相交而成，而当拉力TT接近由左壁100c和下壁100b相交而成的拐角部分100f，该拉力TT增加。

也就是说，在图9B中，压力(用“Comp”和“+”表示)产生在侧底框梁100的横截面上的作为分界线的K-K线的一侧，而拉力(用“Tens”和“-”表示)产生在该线的另一侧。

结果，在侧底框梁100产生上述的两种力矩，即扭矩PL(参见图7A)和弯矩PM(参见图7B)，由于扭矩PL和弯矩PM的联合作用，在侧底框梁100产生了绕K-K线的弯矩即弯矩FF，它趋向于在与K-K线垂直交叉的N-N线的方向上弯曲侧底框梁100。

于是，压力施加在侧底框梁100的横截面的AA一侧(作为分界线的K-K线的一侧)，而拉力施加在侧底框梁100的横截面的BB一侧(K-K线的另一侧)。因此，为了增强侧底框梁100的刚性，就需要增强在N-N线上的刚性。

图10A，10B是第四解释性示图，用于解释由施加的载荷产生的通常的侧底框梁的变形，其中图10A为实际的侧底框梁100的横剖面图，而图10B为在图9A，9B解释的弯矩FF作用到侧底框梁100的条件下的横剖面图。

在图10A所示的实际的侧底框梁100上，在外部元件108的上部115有一个台阶部分116，用来防止雨水渗入乘客座舱，并且，如图10B所示，当作为压力的弯矩FF作用在外部元件108的上部，在台阶部分116附近，外部元件108的上部115受力而有较大的变形，从虚线表示的初始状态变成实线表示的状态。

因此，当侧底框梁100在N-N线延伸的方向上得到增强时，侧底框梁100的弯曲刚性也得到增强。

图11为示出通常的侧底框梁的刚性的曲线图，纵坐标轴表示作用到图5B所示的中间支柱上的水平载荷P，而横坐标轴表示在载荷P的作用下侧底框梁在水平方向上的位移δ。

在图中，标号120表示一个侧底框梁，它包括外部元件108，内部元件111和一个插在外部元件108和内部元件111之间的加固元件121。侧底框梁1 20的载荷一位移曲线和图5A，5B所示的侧底框梁100的该曲线近似。也就是说，当载荷横向加到中间支柱上，形状如图中所示的加固元件121几乎不起作用。

这是因为加固元件121没能提供抑制侧底框梁120的外部元件108变形的结构，该加固元件能抑制纵向的变形，而弯矩FF在侧底框梁100上产生的变形是对角线方向的，从而，特别是较大的载荷作用到外部元件108的上部115导致侧底框梁100的外部元件108变形。

此外，已知的侧底框梁加固结构是JP-A-2000-238666公开的“汽车侧底框梁结构”。

如图12所示，由日本未经考查的该专利申请公开的侧底框梁结构为，一个侧底框梁203包括在车体外侧的侧底框梁外部204，在侧底框梁外部204的内侧的侧底框梁内部206，在侧底框梁外部204和侧底框梁内部206之间的侧底框梁增强元件213，该元件213在它的上下部分与侧底框梁外部204和侧底框梁内部206连接，还包括一个附加的加固板230以便将侧底框梁增强元件213上的凸出部分218的后背封闭。

侧底框梁203的这种结构使得该侧底框梁增强元件213和加固板230加固了侧底框梁外部204和侧底框梁内部206，而该结构增加了零部件的数量，也增加了侧底框梁203结构的复杂程度。

因而，侧底框梁增强元件213很少用于连接侧底框梁的上下部分，并且，和图11所示的加固元件121一样，不期望该元件对抑制侧底框梁外部204上部的变形会起作用。

发明内容

于是，本发明的目的是，通过改进汽车侧底框梁加固结构，使用一种简单的结构，有效地增加侧底框梁的弯曲刚性和扭转刚性。

为了达到这个目的，根据本发明的第一方面，提供了一种汽车侧底框梁，包括：一个外部元件和一个内部元件，各自具有大致为U形的横截面；和一个加固元件安排在纵向上，并且它的两侧面分别与所述的外部元件和内部元件相连接，从而成为一个封闭的横截面结构，其中所述的加固元件包括通过弯曲该加固元件而形成的基本上是V形截面的部分，以便沿着所述的外部元件的上部的下表面延伸，并将弯曲部分连接到该外部元件的上部，和在加固元件的最远端向下弯曲所述的弯曲部分。

将加固元件的弯曲部分连接到外部元件的上部可以加强外部元件的上部，并且，通过加固元件的V形截面部分将外部元件的上部与侧底框梁的下部连接，可以使外部元件的上部和侧底框梁的下部刚性地连接在一起，从而，使用简单结构可以增强侧底框梁的弯曲刚性和扭转刚性。

附图的简要说明

图1为汽车骨架结构的透视图，该结构使用了根据本发明的侧底框梁的加固结构；

图2A和2B为本发明(根据第一实施例)的侧底框梁加固结构的剖面图；

图3为本发明(根据第一实施例)的侧底框梁承受的载荷和它的位移的关系图；

图4A到4C为根据本发明的其它实施例的侧底框梁加固结构的剖面图；

图5A和5B为解释性示图，用于解释普通的侧底框梁；

图6为解释普通的侧底框梁的变形的透视图；

图7A和7B为第一解释性示图，用于解释普通的侧底框梁的变形；

图8A和8B为第二解释性示图，示出普通的侧底框梁的变形；

图9A和9B为第三解释性示图，示出普通的侧底框梁的变形；

图10A和10B为第四解释性示图，示出普通的侧底框梁的变形；

图11为示出普通侧底框梁的刚性的曲线图；

图12为另一个普通侧底框梁的加固结构的剖面图；

最佳实施例的详细描述

下面将参考附图说明本发明的一些实施例。注意请按照标号指明的方向看附图。

图1是汽车骨架结构的透视图，该骨架采用了根据本发明的侧底框梁的加固结构，在骨架上从侧底框梁10、10(相对一侧的侧底框梁10未示出)的前端向上延伸出构成骨架的前支柱11、11，侧底框梁相应地位于乘客座舱两侧的底部，中间支柱12、12(相对一侧的中间支柱12未示出)从侧底框梁10、10的中间部分向上延伸而构成，车顶的侧梁13、13连接着前支柱11、11和中间支柱12、12，并且车顶横梁14，15，16将车顶侧梁13、13连接在一起。注意标号18、18指明的侧骨架(底盘大梁)从乘客座舱的下部延伸到发动机舱，并且标号21、22指明的后框架从侧底框梁10，10延伸到后部。

图2A，2B为本发明(根据第一实施例)的侧底框梁的加固结构的横剖面图。

在图2A中，侧底框梁10包括用作外部元件的大致为U形截面的外安装板31，和大致为U形截面的内安装板33，它通过加固元件32与外安装板31的乘客座舱一侧相连接。

外安装板31在其上下端部有外凸缘35、36，而内安装板33在其上下端部有内凸缘37、38，借此加固元件32的上部固定在外凸缘35和内凸缘37之间而连接成整个凸缘，并且加固元件32的下部固定在外凸缘36和内凸缘38之间而连接成整个凸缘。

加固元件32包括它的向上弯曲而形成的上凸缘部41以便插入外凸缘35和内凸缘37之间，还包括一个起弯曲部分作用的上接触部42，它由沿着外安装板31的上部分31a的下表面31b延伸而成并且与下表面31b相接触，还包括倾斜部分43，它从上接触部42的最远端弯曲成V字形并且沿着车身向内向下斜方向延伸，最后还包括一个下延伸部44，它从倾斜部分43的下端向下延伸而成以便能固定在外凸缘36和内凸缘38之间。注意：标号31c指示的为外安装板31的上部分31a向下的一个台阶部分。

上接触部42和倾斜部分43构成本发明的V形横截面部分46。

由于加固元件32的上接触部42与外安装板31的上部31a的下表面31b相接触，外安装板31的上部31a的刚性和外安装板31在下列方向上的整体刚性都得到加强，一是在倾斜部分43延伸的箭头⑤指示的方向，另一个是在与倾斜部分43成直角相交的箭头⑥指示的方向，还有加固元件绕侧底框梁10的下边转动的方向⑦。于是，图2B中，当载荷P在汽车的侧面按箭头所示的方向施加到中心支柱12上时，尽管在侧底框梁10上产生扭矩PL(参见图7A)和弯矩(参见图7B)，可是外安装板31的上部31a的变形和外安装板31整体上的变形得到抑制，因此侧底框梁的整体刚性得到增强。

图3为本发明(根据第一实施例)的侧底框梁承受的载荷P和它的位移的关系的曲线图，图中的纵坐标轴表示指向车内的作用在中间支柱上的水平载荷P，而横坐标轴表示在载荷P的作用下侧底框梁的水平位移δ。

在曲线图中，除了本发明的实施例，又示出了比较实例1(图11示出的加装了加固元件121的侧底框梁120)和比较实例2(未加装图11示出的加固元件的侧底框梁100)。

相对于比较实例1和2，作为实施例的载荷P大大地提高了。这表明了加固元件32有显著的优点(参见图2)。

正如参见图2A，2B所作的描述，本发明提供了用于汽车侧底框梁的汽车侧底框梁加固结构，该结构为通过把大致上为U形横截面的外安装板31和内安装板33在纵向与加固元件32的侧边连在一起而形成的封闭的横截面的结构，并且该汽车侧底框梁加固结构的特征是加固元件32包括一个V形截面部分46，它是由加固元件32弯曲而形成的，以便它能够与外安装板31的上部31a的下表面31b相接触，并且将作为弯曲部分的上接触部42与外安装板31的上部31a相连接，而且将上接触部42在其最远端向下弯曲。

通过把加固元件32的上接触部42与外安装板31的上部31a连接增强了外安装板31的上部31a。通过V形横截面的部分46把外安装板31的上部31a与侧底框梁10的下部连接起来可以使外安装板31的上部31a和侧底框梁10的下部刚性地连在一起。因此，用这个简单结构可以有效地增加侧底框梁10的弯曲刚性和扭转刚性。

此外，因为侧底框梁10的结构简单，可以减少侧底框梁10的生产成本，进而，也可以减少侧底框梁10的重量。

图4A到4C是根据本发明的另一个实施例的侧底框梁加固结构的横剖面图。请注意：这里的标号与图2A，2B示出的第一实施例的同一标号为同一组成部件，这里省略了对它的描述。

图4A示出的侧底框梁50(根据第二实施例)是通过加固元件51将内安装板33与外安装板31相连接。

加固元件51包括一个上凸缘部分41，一个上接触部52，它起到弯曲部分的作用，该弯曲部分为沿着外安装板31的上部31a的下表面31b延伸到其上部31a长度的中间部分并且与下表面31b接触而构成的，还包括一个短延伸部53，它是从上接触部52的最远端向下延伸而构成的，还包括一个倾斜部分54，它是从短延伸部53的下端以倾斜的方式向车身的内部及下方延伸而构成的，最后还包括一个下延伸部，它从倾斜部分54的下端向下延伸而构成的，以便可以固定在外凸缘36与内凸缘38之间。

该上接触部52，短延伸部53和倾斜部分54构成基本上是V形的弯曲部分，并且进而构成V形横截面部分57。

使加固元件51的上接触部52延伸得尽可能远离外安装板31长度的中心部分，可以减少从上凸缘部分41到加固元件51的下延伸部55的距离，从而减少了加固元件51的重量，并且增加了侧底框梁50的刚性而减少了其生产成本。

图4B所示(根据第三实施例)的侧底框梁60是通过安装了加固板61的加固元件32使内安装板33与外安装板31相固定的部件。

加固板61是其上端与加固元件32的上接触部42的端部相连接，并且其下端与下延伸部44的上侧相连接而构成的。

于是，加固元件32的变形受到由加固板61与加固元件32相连接而成的加固板61的抑制，并且外安装板31的刚性和侧底框梁都得到进一步加强。

图4C所示的(根据第四实施例)侧底框梁70是通过加固元件71将内安装板33与外安装板31相连接的组件。

加固元件71包括第一加固材料72和连接到第一加固材料72上的第二加固材料73。

第一加固材料72包括一个上凸缘部分41，一个上接触部52，它是沿着外安装板31的上部31a的下表面31b延伸到该上部31a长度的中部并且与下表面31b固定而构成的，还包括一个短延伸部53，它从上接触部52的最远端向下延伸而成。

第二加固材料73包括上连接部分76，它与第一种加固材料的短延伸部53连接，还包括一个倾斜部分77，它是从上连接部分76的下端以倾斜的方式向车身的向内向下方向延伸而构成的，最后还包括一个下延伸部55，它是从倾斜部分77的下端向下延伸而构成的，以便固定在外凸缘36和内凸缘38之间。

第一加固材料72的上接触部52，短延伸部53和第二加固材料73的上连接部76构成了基本上弯曲成V形的部分，并且形成V形横截面部分78。

通过把加固元件71分成第一加固材料72和第二加固材料73，例如，只安装第一加固材料72而不安装第二加固材料73。即，根据车辆要求，仅加固外安装板31的上部31a就能够获得足够的刚度，加固方法是使侧底框梁具有外安装板31，内安装板33和第一加固材料72。

请注意：根据本发明的侧底框梁加固结构可以在侧底框梁的全纵向长度上使用，也可以在侧底框梁纵向的部分地方使用，特别是，仅在中心支柱附近的部分地方使用。

这里已经对本发明的一些特定的实施例进行了描述，显然在不偏离本发明的精神和范围的条件下会有大量的修改和改进。

通过以上对该结构的描述，可以看到本发明有以下优点。

根据本发明第一方面的侧底框梁加固结构包括V形横截面部分，它由弯曲加固元件而形成，以便沿着外安装板的上部的下表面延伸，并且使该弯曲部分与外安装板的上部连接，而且在弯曲部分的最远端向下弯曲，不仅通过将加固元件的弯曲部分与外安装板上部的连接增强了外安装板的上部，而且通过加固元件的V形横截面部分使得外安装板的上部连接到侧底框梁的下部进而外安装板的上部与侧底框梁的下部刚性地连在一起。因此，有可能用这样的简单结构有效地增加弯曲刚度和扭转刚度。

Claims (4)

1.一种汽车侧底框梁，包括：

一个外部元件和一个内部元件，各自具有大致为U形的横截面；和

一个加固元件安排在纵向上，并且它的两侧面分别与所述的外部元件和内部元件相连接，从而成为一个封闭的横截面结构，

其中所述的加固元件包括通过弯曲该加固元件而形成的基本上是V形截面的部分，以便沿着所述的外部元件的上部的下表面延伸，并将弯曲部分连接到该外部元件的上部，和在加固元件的最远端向下弯曲所述的弯曲部分。

2.根据权利要求1的汽车侧底框梁，其特征在于所述的增强元件在它的上端和下端分别与所述的外部元件和内部元件相连接，和所述的基本为V形截面部分的一部分从它的下端倾斜地延伸到所述弯曲部分的最远端。

3.一种汽车侧底框梁，包括：

一个外部元件和一个内部元件，各自具有基本为U形的横截面；和

一个加固元件安排在纵向上，并且它的两侧面分别与所述的外部元件和内部元件相连接，从而成为一个封闭的横截面结构，该加固元件包括一个基本为V形截面的部分，

其中，所述的基本为V形截面的部分局部与所述的外部元件的上部相连接，以便可以沿着该外部元件上部的下表面延伸。

4.根据权利要求3的汽车侧底框梁，其特征在于所述的加固元件在它的上端和下端分别与所述的外部元件和内部元件相连接，和所述的基本为V形截面部分的一部分从它的下端倾斜地延伸到连接在外部元件上部的那一部分的最远端。

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