專利名稱：車體結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及與車輛的框架結構相關的車體結構。
背景技術：
作為構成車輛的框架結構的框架構成部件，使用前柱、中柱、上邊梁、下邊梁等。其中，前柱設置在車輛的前方。此外，中柱設置在車輛的前后方向中央部。上邊梁設置在車輛的高部。而且，下邊梁設置在車輛的下部。在這些框架構成部件中，多需要用于吸收因車輛的碰撞等而產生的沖擊的加強結構。作為這樣的加強結構，以往，已知有設置有加強部件的中柱(例如，參照專利文獻1)。 在該中柱中，用高張力鋼板構成上部部件、中央部件和下部部件。此外，使上部部件的拉伸強度比中央部件的拉伸強度低且比下部部件的拉伸強度高。通過該構成，殘留應力的參差不齊變小，且拱入沖撞(* Y7々)等所導致的變形量減小，形狀精度提高，因此沖壓加工變得容易。專利文獻1 日本特開2009-001121號公報
發明內容
在上述專利文獻1公開的中柱中，使上部部件、下部部件和中央部件的拉伸強度不同。因此，可加強框架構成部件以吸收因車輛的碰撞等而產生的沖擊。但是，由于使中柱的各部分的拉伸強度不同，因此必須使用上部部件、下部部件和中央部件這些很多的部件。 因此，存在構成加強部件的部件等的部件數量增加，相應地車輛重量增加變大的問題。于是，本發明的目的是提供一種車體結構，能夠不導致車輛的重量的增加地增大框架構成部件的期望位置的強度，從而提高沖擊吸收性能。解決上述問題的本發明涉及的車體結構，其特征在于，具備構成車體框架的框架構成部件，在框架構成部件的中間部形成有加強部，遍及包括加強部的、比加強部大的區域，框架構成部件被加強，框架構成部件的強度被設為以多個階段變化的強度分布。在本發明涉及的車體結構中，加強了框架構成部件。因此，可增大框架構成部件的期望的位置的強度。并且在加強框架構成部件時，在框架構成部件的中間部形成加強部，遍及包括加強部的、比加強部大的區域加強框架構成部件，框架構成部件的強度被設為以多個階段變化的強度分布。因此，在加強框架構成部件的期望的位置時，可重疊使用加強部， 因此可防止用于加強的部件數量的增加。因此，可不導致車輛的重量的增加地增大框架構成部件的期望的位置的強度，從而提高沖擊吸收性能。這里，可以做成如下方式，具備形成在框架構成部件的中間部的第一加強部；遍及包括形成有第一加強部的第一加強部形成區域的、比第一加強部形成區域大的區域而形成的第二加強部；和遍及包括形成有第二加強部的第二加強部形成區域的、比第二加強部形成區域大的區域而形成的第三加強部。這樣，通過形成第一加強部、第二加強部和第三加強部，而可高效地進行用于加強的部件數量的削減。其結果，可不導致車輛的重量的增加地增大框架構成部件的期望的位置的強度，從而提高沖擊吸收性能。此外，可以做成如下方式，第一加強部通過設置加強部件來加強，第二加強部通過使板厚比其他部位大來加強，第三加強部通過熱處理來加強。通過這樣形成第一加強部、第二加強部和第三加強部，可適當地形成這些加強部。可以做成如下方式，框架構成部件包括多個部位，在一個框架構成部件和其他框架構成部件的接合部形成有脆弱部。這樣，通過形成脆弱部，可使各框架構成部件之間穩定地變形。并且即使在形狀復雜的部位，也可容易地形成脆弱部。或者，可以做成如下方式，框架構成部件是前柱和下邊梁，在前柱和下邊梁的車輛前方側的遍及兩部件的區域形成有脆弱部。這樣，通過在前柱和下邊梁的車輛前方側的遍及兩部件的區域形成有脆弱部，即使在車輛發生前碰撞而使輪胎與前柱和下邊梁干涉的情況下，也可使前柱和下邊梁適當地變形。其結果，可提高碰撞吸收性能。可以做成如下方式，框架構成部件是中柱和下邊梁，在下邊梁中的配置有中柱的區域的車體下方側形成有脆弱部。這樣，通過在下邊梁中的配置有中柱的區域的車體下方側形成有脆弱部，從而在車輛產生側碰撞的情況下，可使下邊梁在中柱的下部適當地變形。其結果，可減少在下邊梁作用的彎矩，可相應地抑制框架構成部件的變形量。根據本發明涉及的車體結構，可不導致車輛的重量的增加地增大框架構成部件的期望位置的強度，從而提高沖擊吸收性能。
圖1是本發明的實施方式涉及的車體結構的立體圖。圖2是前柱和上邊梁的分解立體圖。圖3是中柱和下邊梁的分解立體圖。圖4(a)是表示在車輛發生前碰撞的情況下的前柱的附近的立體圖，(b)是表示在車輛發生側碰撞的情況下的上邊梁的附近的立體圖。圖5(a)是表示在車輛發生側碰撞的情況下的中柱的附近的立體圖，(b)是表示在車輛發生側碰撞的情況下的下邊梁的附近的立體圖。
具體實施例方式下面參照附圖來說明本發明的實施方式。在附圖的說明中對相同的要素標注相同標記，并省略重復說明。此外，為了便于圖示，附圖的尺寸比例不一定與說明的一致。圖1是本發明的實施方式涉及的車體結構的立體圖。如圖1所示，本實施方式涉及的車體結構1具備作為側梁結構的框架構成部件的前柱2、中柱3、上邊梁4和下邊梁5。前柱2和中柱3大致在上下方向上延伸，前柱2配置在具備車體結構1的車輛的前部，中柱3配置在車輛的前后方向大致中央部。此外，上邊梁4和下邊梁5在車輛的大致前后方向上延伸，上邊梁4配置在車輛的上部，下邊梁5配置在車輛的下部。
此外，前柱2的上端部與上邊梁4的頂端部接合，前柱2的下端部與下邊梁5的頂端部接合。并且，中柱3的上端部與上邊梁4的長度方向中途位置接合，中柱3的下端部與下邊梁5的長度方向中途位置接合。如圖2所示，前柱2具備前柱外部加強件(以下稱為“R/F”) 21，在前柱外部R/F21中的腰線(belt line)部的內側，配置有成為第一加強部的前柱襯板(patch) R/F22。此外，在前柱外部R/F21，形成有成為第三加強部的高強度部21A和成為脆弱部的低強度部21B。高強度部21A是通過對前柱外部R/F母材進行淬火而賦予了強度的部位。用于形成高強度部21A的淬火可在前柱外部R/F母材的成形前進行，亦可在成形后進行。進行該淬火的部位成為高強度部21A，與之相對，形成高強度部21A的部位以外的部位成為低強度部21B。低強度部21B用與在形成高強度部21A時的熱處理條件不同的熱處理條件來進行熱處理，而加工為比高強度部21A低的強度。高強度部21A在前柱外部R/F21中的除了上端部和下端前部之外的所有范圍形成。反之，前柱外部R/F21的上端部和下端前部成為低強度部21B。高強度部21A延伸到在前柱外部R/F21的上端部與上邊梁4接合的連接部的跟前，前柱外部R/F21的上端部中的與上邊梁4接合的連接部成為低強度部21B。此外，在前柱外部R/F21的下端部，前方范圍被設為低強度部21B，后方范圍被設為高強度部21A。并且，在前柱外部R/F21，形成有成為第二加強部的高板厚部23。高板厚部23形成在前柱外部R/F21中的包括設有前柱襯板R/F22的部位的區域。高板厚部23例如通過TWB(拼焊板)加工來形成。在TWB中，通過將坯件為片狀、且厚度、材質不同的材料激光接合而成形，從而使部件內的強度變化。通過該構成，在前柱2，在前柱外部R/F21的腰線部設有中柱襯板R/F22來作為第一加強部。此外，遍及比包括中柱襯板R/F22的區域大的區域，形成有高板厚部23來作為第二加強部。遍及比包括高板厚部23的區域大的區域，形成有高強度部21A來作為第三加強部。簡單說明制造前柱2的工序。首先，準備前柱外部R/F母材，在前柱外部R/F母材的腰線部配置前柱襯板R/F22。接著，在前柱外部R/F母材中的包括配置了前柱襯板R/F22的部位的區域實施TWB加工來形成高板厚部23。然后，在預定的熱處理條件下進行熱處理，形成高強度部21A和低強度部21B，形成前柱外部R/F21。這樣，來制造前柱2。如圖3所示，中柱3具備中柱外部R/F31，在中柱外部R/F31中的腰線部的內側，配置中柱襯板R/F32。此外，在中柱外部R/F31，形成有高強度部31A和低強度部31B。高強度部31A和低強度部31B與在前柱外部R/F21形成的高強度部21A和低強度部21B同樣地形成。高強度部31A形成在中柱外部R/F31的除了上端部和下端部的所有范圍。反之，中柱外部R/F31的上端部和下端部成為低強度部31B。高強度部31A延伸到在中柱外部R/F31的上端部與上邊梁4接合的連接部的跟前，中柱外部R/F31的上端部中的與上邊梁4接合的連接部成為低強度部31B。此外，高強度部31A延伸到在中柱外部R/F31的下端部與下邊梁5接合的連接部的跟前，中柱外部R/F31的下端部中的與下邊梁5接合的連接部成為低強度部31B。并且，在中柱外部R/F31，形成有高板厚部33。高板厚部33形成在中柱外部R/F31中的包括設有中柱襯板R/F32的部位的區域。中柱外部R/F31的高板厚部33與前柱外部 R/F21同樣地例如由TWB加工形成。此外，在中柱外部R/F31，設有上部合頁(hinge，樞紐)34和下部合頁35。高板厚部33的下端部比中柱襯板R/F32的下端部靠下側、并在下部合頁35的上側。高強度部31A 的下端部位于下部合頁35的下側。簡單說明制造中柱3的工序。首先，準備中柱外部R/F母材，在中柱外部R/F母材的腰線部配置中柱襯板R/F32。接著，在中柱外部R/F母材中的包括配置了中柱襯板R/F32 的部位的區域實施TWB加工來形成高板厚部33。然后，在預定的熱處理條件下進行熱處理， 形成高強度部31A和低強度部31B，形成中柱外部R/F31。這樣，來制造中柱3。如圖2所示，上邊梁4具備上邊梁外部R/F41，在上邊梁外部R/F41的長度方向的中途位置的內側，配置上邊梁襯板R/F42。此外，在上邊梁外部R/F41，形成有高強度部41A 和低強度部41B。高強度部41A和低強度部41B與在前柱外部R/F21形成的高強度部21A 和低強度部21B同樣地形成。高強度部41A形成在上邊梁外部R/F41的除了前端部的所有范圍。反之，上邊梁外部R/F41的前端部成為低強度部41B。高強度部41A延伸到在上邊梁外部R/F41的前端部與前柱2接合的連接部的跟前，上邊梁外部R/F41的前端部的與前柱2接合的連接部成為低強度部41B。并且，在上邊梁外部R/F41，形成有高板厚部43。高板厚部43形成在上邊梁外部 R/F41的包括設有上邊梁襯板R/F42的部位的區域。上邊梁外部R/F41的高板厚部43與前柱外部R/F21同樣地例如由TWB加工形成。此外，在上邊梁4，接合有中柱3的上端中的連接部。上邊梁4的上邊梁襯板R/F42 和高板厚部43皆以中柱3的上端中的連接部為中心進行配置。簡單說明制造上邊梁4的工序。首先，準備上邊梁外部R/F母材，在上邊梁外部R/ F母材的長度方向大致中央部配置上邊梁襯板R/F42。接著，在上邊梁外部R/F母材的包括配置了上邊梁襯板R/F42的部位的區域實施TWB加工來形成高板厚部43。然后，在預定的熱處理條件下進行熱處理，形成高強度部41A和低強度部41B，形成上邊梁外部R/F41。這樣，來制造上邊梁4。如圖3所示，下邊梁5具備下邊梁外部R/F51，在下邊梁外部R/F51的長度方向的中途位置的內側，配置下邊梁襯板R/F52。此外，在下邊梁外部R/F51，形成有高強度部51A 和低強度部51B。高強度部51A和低強度部51B與在前柱外部R/F21形成的高強度部21A 和低強度部21B同樣地形成。高強度部51A形成在下邊梁外部R/F51的除了前端部和長度方向中途位置的下部之外的所有范圍內。反之，下邊梁外部R/F51的前端部和長度方向中途位置的下部成為低強度部51B。在下邊梁5的上側，高強度部51A延伸到下邊梁外部R/F51的前端部中的接合有前柱2的位置。此外，在下邊梁5的上側，前端部之外、除了長度方向的中途位置之外的位置成為高強度部51A。在下邊梁外部R/F51的前端部中的接合有前柱2的位置的一部分和下邊梁5的下側中的長度方向的中途位置成為低強度部51B。其中，在下邊梁外部R/F51的前端部形成的低強度部51B的前后方向的寬度與在中柱外部R/F31的下端部形成的低強度部31B的前后方向的寬度大致相同。另一方面，在成為低強度部51B的下邊梁5的長度方向的中途位置的緊接著的上部，接合有中柱3的連接部。在下邊梁5的長度方向的中途位置的下部形成的低強度部51B，側視觀察，形成為上凸的半圓形。此外，低強度部51B的頂點位于下邊梁外部R/F51的剖面高度的1/2以下的高度位置，中柱3的下端部位于比低強度部51B高的位置。并且，在下邊梁外部R/F51，形成有高板厚部53。高板厚部53形成在下邊梁外部R/F51的包括設置了下邊梁襯板R/F52的部位的區域。下邊梁5的高板厚部53與前柱外部R/F21同樣地例如通過TWB加工來形成。此外，在下邊梁5，接合有中柱3的下端中的連接部。下邊梁5的下邊梁襯板R/F52和高板厚部53皆以中柱3的下端的連接部為中心進行配置。并且在下邊梁外部R/F51的形成高板厚部53的位置的內側，設有隔壁(bullcheacOM。簡單說明制造下邊梁5的工序。首先，準備下邊梁外部R/F母材，對下邊梁外部R/F母材在預定的熱處理條件下進行熱處理，形成高強度部51A和低強度部51B，形成下邊梁外部R/F51。此時，低強度部51B在下邊梁外部R/F51的頂端部和長度方向大致中央的下部形成。下邊梁外部R/F51的前端部的低強度部51B形成于在接合了前柱2時與形成在前柱外部R/F21的下端部的低強度部21B連續的位置。接著，在下邊梁外部R/F51的內側的、夾著低強度部51B的位置配置隔壁M。此時，隔壁M沿與下邊梁外部R/F51接合的中柱3中的連接部的前后棱線配置。然后，實施包括隔壁M的區域的TWB加工來形成高板厚部53。因此，低強度部51B的一部分成為高板厚部53。而且，在高板厚部53中的低強度部51B的上方配置下邊梁襯板R/F52，制造出下邊梁5。在具有以上構成的本實施方式涉及的車體結構1中，除了前柱2之外，中柱3、上邊梁4和下邊梁5也由襯板R/F、高板厚部、高強度部等加強。因此，可對前柱2、中柱3、上邊梁4和下邊梁5加強期望的位置。此外，在前柱2，由前柱襯板R/F22進行第一加強。另外，由包括設置有前柱襯板R/F22的區域的高板厚部23進行第二加強。并且，由包括形成了高板厚部23的區域的高強度部2IA來進行第三加強。此外，除了前柱2之外，在中柱3、上邊梁4和下邊梁5中也進行同樣的加強。這樣，在前柱2、中柱3、上邊梁4和下邊梁5中，階段地進行第一加強到第三加強。因此，可高效地進行用于加強的部件數量的削減。其結果，不會導致車輛的重量的增加地增大框架構成部件的期望的位置的強度，從而提高碰撞吸收性能。并且，例如，在前柱2的與上邊梁4接合的接合部、上邊梁4的與前柱2接合的接合部，設有低強度部21B、41B。因此，可使前柱2和上邊梁4之間等框架構成部件之間穩定地變形。并且即使在框架構成部件為復雜形狀的情況下，也可容易地形成脆弱部。接著，對于在車輛產生碰撞的情況下各框架構成部件的結構和變形的形態的例子進行說明。在前柱2中，在前柱外部R/F21的腰線部設置前柱襯板R/F22。此外，在包含設置前柱襯板R/F22的區域的范圍內形成有高板厚部23。并且在前柱外部R/F21的包含形成高板厚部23的區域的范圍內形成有高強度部21A。因此，通過的部件構成，實現了以前柱外部R/F21的腰線部為頂點而在上下方向上三個階段地降低的強度分布。因此，能無浪費地制造對于向前柱外部R/F21的腰線部作用的載荷所產生的彎矩而發揮高強度的結構。并且在前柱2的與上邊梁4接合的接合部，形成有低強度部21B。因此，如圖4 (a) 所示，對于車輛的前后方向的過載輸入F，可使前柱2的與上邊梁4接合的接合部中的低強度部21B穩定變形。因此，可將車輛的駕駛室部的變形抑制得小。還有，在前柱2的下部，車輛后側成為高強度部21A，車輛前側成為低強度部21B。 因此，在車輛發生前碰撞之際前輪W和前柱2干涉時，可使前柱2的下前部變形，適當地進行能量吸收。在中柱3中，在中柱外部R/F31的腰線部設有中柱襯板R/F32。此外，在包含設有中柱襯板R/F32的區域的范圍內形成有高板厚部33，高板厚部33的下端部配置在中柱襯板R/F32的下側。并且在包含形成有高板厚部33的區域的范圍內形成有高強度部31A。此外，在與下部合頁35的關系中，高板厚部33的下端部配置在比下部合頁35靠上側，高強度部31A的下端部配置在比下部合頁35靠下方。通過該構成，通過簡單的部件構成來實現以中柱外部R/F31的腰線部為頂點而在上下方向上以三個階段降低的強度分布。因此，如圖5(a)所示，在車輛發生側碰撞的情況下，能從中柱外部R/F31的下部依次以兩個階段使中柱外部R/F31變形。其結果，可抑制力矩的上升，因此可抑制中柱3向乘客室進入。并且中柱外部R/F31的上端部是與上邊梁4連接的連接部，該連接部成為低強度部31B。此外，中柱外部R/F31的比上邊梁4的連接部靠下方位置成為高強度部31A。在中柱外部R/F31，與上邊梁4連接的連接部，其形狀復雜，但是，通過與上邊梁4連接的連接部成為低強度部31B，而可容易地進行成形后的清理(卜U S )。在上邊梁4中，以上邊梁外部R/F41的與中柱3接合的接合部為中心為設有上邊梁襯板42。此外，在包含設有上邊梁襯板42的區域的范圍內形成有高板厚部43。并且在上邊梁外部R/F41的包含形成高板厚部43的區域的范圍內形成有高強度部41A。因此，通過簡單的部件構成來實現以與中柱3接合的接合部為頂點在車輛的前后方向上三個階段地降低的強度分布。因此，如圖4(b)所示，能無浪費地制造對于從中柱3輸入的過載輸入 F所形成的彎矩發揮高強度的結構。此外，上邊梁外部R/F41的頂端部是與前柱2連接的連接部，該連接部成為低強度部41B。另外，上邊梁外部R/F41中的比與前柱2連接的連接部靠后方位置成為高強度部 41A。因此，如圖4(a)所示，對于車輛的前后方向的過載輸入F，可使上邊梁4的與前柱2接合的接合部中的低強度部41B穩定地變形。因此，可將車輛的駕駛室部的變形抑制得小。在下邊梁5中，在與中柱3接合的接合部的剖面下部，形成有以與中柱3接合的接合部的前后方向中央部為中心而側視時為上凸的半圓狀的低強度部51B。此外，該低強度部 51B的頂點是下邊梁5的剖面高度的1/2以下，位于比中柱3的下端靠下部處。因此，對于向與中柱3接合的接合部的左右方向載荷，可使中柱3穩定地變形。此外，在夾持該低強度部51B的兩側的下邊梁5的剖面內部的、沿中柱3的連接部的前后棱線的位置處設有隔壁M。因此，在中柱3的下部變形時，可抑制向中柱3和下邊梁 5的接合部的外側發展。因此，下邊梁5成為在中柱3下部具有塑性關節的梁而發揮功能。 其結果，可減小在下邊梁5作用的彎矩。
也存在中柱3的下部由地板橫梁(7 口 7·々口 7 )等其他框架構成部件支承的情況。在該情況下，下邊梁5作為在中柱3的前后獨立的兩個短梁而發揮功能。因此，可適當地抑制中柱3的彎曲變形。此外，下邊梁外部R/F51的前端部的低強度部51B形成于在接合了前柱2時與形成在前柱外部R/F21的下端部的低強度部21B連續的位置處。下邊梁外部R/F51的其他部位成為高強度部51A。因此，如圖4(a)所示，在車輛發生前碰撞時前輪W和前柱2干涉之際，可僅使下邊梁5的前端部變形。其結果，可在維持下邊梁5的反力的狀態下適當地進行能量吸收。并且在下邊梁5中，在包括設有隔壁M的區域的范圍形成有高強度部51A。此外，在低強度部51B的上側設有下邊梁襯板R/F52。因此，如圖5(b)所示，在車輛發生側碰撞的情況下，可使與中柱3接合的接合部的下部的剖面縱彎曲。并且可將下邊梁5的變形位置限定在與中柱3接合的接合位置附近。因此，可抑制下邊梁5的扭曲模式，可將下邊梁5的變形量限制為最小。這樣，可使下邊梁5的變形模式進一步穩定。以上對本發明的優選實施方式進行了說明，但是本發明不限于上述實施方式。例如，在上述實施方式，通過形成襯板R/F、高板厚部、高強度部來設置三個階段的強度分布，但是，也可替換襯板R/F、高板厚部、高強度部或以其他方式賦予強度。此外，強度分布可以不是三個階段，而是兩個階段或四個階段以上。產業利用可能性本發明可用于車輛的框架結構涉及的車體結構。附圖標記說明1車體結構 2前柱 3中柱 4上邊梁 5下邊梁 21前柱外部R/F 21A高強度部 21B低強度部 22前柱襯板R/F 23高板厚部 31中柱外部R/F 31A高強度部 31B低強度部32中柱襯板R/F 33高板厚部 34上部合頁35下部合頁41上邊梁外部R/F 41A高強度部 41B低強度部 42上邊梁襯板R/F 43高板厚部 51下邊梁外部R/F 51A高強度部51B低強度部 52下邊梁襯板R/F 53高板厚部 M隔壁 F過載輸入 W前輪
權利要求
1.一種車體結構，其特征在于，具備構成車體框架的框架構成部件，在所述框架構成部件的中間部形成有加強部，遍及包括所述加強部的、比所述加強部大的區域，所述框架構成部件被加強，所述框架構成部件的強度被設為以多個階段變化的強度分布。
2.根據權利要求1所述的車體結構，其特征在于，具備形成在所述框架結構構成部件的中間部的第一加強部；遍及包括形成有所述第一加強部的第一加強部形成區域的、比所述第一加強部形成區域大的區域而形成的第二加強部；和遍及包括形成有所述第二加強部的第二加強部形成區域的、比所述第二加強部形成區域大的區域而形成的第三加強部。
3.根據權利要求2所述的車體結構，其特征在于，所述第一加強部通過設置加強部件來加強，所述第二加強部通過使板厚比其他部位大來加強，所述第三加強部通過熱處理來加強。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的車體結構，其特征在于，所述框架構成部件包括多個部位，在一個框架構成部件和其他框架構成部件的接合部形成有脆弱部。
5.根據權利要求1所述的車體結構，其特征在于，所述框架構成部件是前柱和下邊梁，在所述前柱和所述下邊梁的車輛前方側的遍及兩部件的區域形成有脆弱部。
6.根據權利要求1所述的車體結構，其特征在于，所述框架構成部件是中柱和下邊梁，在所述下邊梁中的配置有所述中柱的區域的車體下方側形成有脆弱部。
全文摘要
本發明提供可不導致車輛的重量的增加地增大框架構成部件的期望位置的強度，從而提高沖擊吸收性能的車體結構。車體結構(1)具備前柱(2)、中柱(3)、上邊梁(4)和下邊梁(5)。在前柱(2)，在前柱外部R/F(21)的腰線部設有中柱襯板R/F(22)來作為第一加強部。此外，遍及比包括中柱襯板R/F(22)的區域大的區域，形成有高板厚部(23)來作為第二加強部。并且遍及比包括高板厚部(23)的區域大的區域，形成有高強度部(21A)來作為第三加強部。
文檔編號B62D25/20GK102574548SQ200980161449
公開日2012年7月11日 申請日期2009年9月14日 優先權日2009年9月14日
發明者森健雄 申請人:豐田自動車株式會社