專利名稱：車身前體結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車輛的一種車體結構，特別是涉及一種構成各類典型的汽車車輛的乘客艙前部的前體結構。
近期以來，在汽車制造工業(yè)之中各種所謂的液壓成型已被建議作為形成金屬構件的方法之一。液壓成型是將高抗拉強度的鋼管制成特定形狀的一種模制或成型方法。該管件放置在一模槽之中并對管件充加諸如水或油的液體。對該液體加壓使管件膨脹，直至該管件變形為一種體現該模槽輪廓的外部構型。這種液壓成型可從諸如日本未審查的公開號碼為10-218017和11-235963的專利文件中所獲知，該液壓成型被用于制成矩形封閉截面的車身中柱或側梁。按這種液壓成型方法，用于制作側梁加固件的管件被放置在上下兩個模槽之間，該兩個模槽之間形成一個與該加強件的外部形狀相同輪廓的空腔，然后向該管件中注入壓力液體以使該管件膨脹直至該管件變形為一種體現特定空腔輪廓的外型。該形成的加固件被放置在車身的一個中空側邊框之中并與該側框相焊接。按照另一實施例，采用該液壓成型可以將一管件制成為一個加強件，該加強件具有一個矩形封閉截面，可用來加強從一車頂縱梁向下延伸的中柱。該加強件被置于由外壁和內壁組成的中柱的內部空間之中。
這種液壓成型可以提供一種管件，其外型可以根據一模槽的特定輪廓而定。與采用焊接若干模壓鋼片的方法所制成的類似構件相比，使用這一技術有可能獲得具有所需形狀的、更輕而且更具剛性的結構構件。
一般而言，位于屬于一種典型車輛的汽車的客廂或乘客艙前面的車頸結構是一個重要的安全結構部分，因為該車頸結構不僅有助于保證車身的剛性，而且還可用作一種基件，在其上可安裝轉向軸以及要求有高精度和精細調整安裝位置的氣囊。但是該車頸結構需要有大量的通常形狀復雜的部件，以至在設計和組裝部件上都有許多限制。盡管人們希望通過液壓成型按照車頸結構部件組裝的簡化而減少部件數量，從而以這些減少了數量的部件制成車頸結構，但是仍需要一種更可靠的結構，因為該車頸結構對于車身是否具有足夠的安全性和剛性至關重要。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于車輛的低重量和高強度的前體結構。
實現上述本發(fā)明目的的一種前體結構包括有一將客廂或乘客艙與車身其他余下部分相分離的前圍板、一沿車身橫向延伸并焊接在該前圍板或另一設置在該前圍板鄰近的構件上的前圍板構件、以及一沿橫向延伸、鄰近該前圍板并由側圍板在相對兩端支撐的儀表板構件。該前圍板構件和/或該儀表板構件都用液壓成型方法由一空管制成。每一前圍板構件以及該儀表板構件的相對兩端都各自焊接在車體側圍板上。
根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，作為該儀表板構件的管件分別將其相對的兩端焊接在具有車門開口的側圍板上，同時其通常為U型的中部開口朝上開啟并且其底部焊接在一車輛地板上。
根據另一本發(fā)明的優(yōu)選實施例，制成為該前圍板構件的管件具有相對的端頭部分，其每一端頭在該側圍板的內壁上沿著車門開口方向向下延伸以便該前圍板構件的端頭可焊接在與該側圍板鄰近的該前圍板構件上，而制成為該儀表板構件的管件的相對端頭被焊接在與該側圍板鄰近的該前圍板構件上、其通常為U型的中央部分向上開口并以其底部焊接在車輛地板上。
儀表板構件可以帶有焊接上去的支架，以裝設一轉向軸和一氣囊，該氣囊設在一乘客座椅一側的、通常為U型中央部分與該乘客座椅一側的該儀表板構件相對兩端其中之一端之間的中間部位上。此外該前圍板構件可以帶有一沿車體橫向延伸的、具有一封閉截面的車頸構件。
至少該前圍板構件和儀表板構件其中之一是由液壓成型而制成的本發(fā)明的前體結構由其點焊點數量不多的、已減少了數量的部件所組成。與現有技術的前體相比較，這種結構的前體重量輕、結構剛性高。所以該前體結構實現了支架的堅固和可靠的裝設，以將轉向軸和氣囊安裝于該儀表板構件中間位置的其中之一的位置上。
包括有由管件制成、其端部沿側圍板的車門開口方向延伸并焊接在該門檻上的前圍板構件的本發(fā)明前體結構提供了一種開闊的焊接區(qū)域。這一開闊的焊接區(qū)域為前部車體提供了很高的結構剛性。
本發(fā)明的前體結構包括有由管件制成的、各自被焊接在車體內壁上的該前圍板構件和儀表板構件，這種結構改善了車體的結構剛性并且由于部件減少而提供了一種重量輕的前部車體。
此外，包括有由管件制成的前圍板構件的本發(fā)明的前體結構保證了前體結構的足夠的結構剛性。這就增加了對車頸結構的設計程度，因為用管件制成的前圍板構件提供了高剛性的前部車體。
本發(fā)明的上述目的和特征將在下面結合優(yōu)選實施例并參考附圖進行的說明中更為明確，其中

圖1是根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，表示在乘客座椅一側的一種車體的客廂或乘客艙的前體結構透視圖；圖2是該前體結構的的正視圖；圖3是沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線的截面圖；圖4是沿圖2中Ⅳ-Ⅳ線的截面圖；圖5是沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線的截面圖，表示了與圖3和圖4所示車頸不同的一個車頸；圖6是表明將一個前圍板構件點焊在一側圍板上的焊接過程的示意圖；圖7是表示液壓成型機器的示意圖，該機器用于制作諸如前圍板構件和儀表板構件的結構構件；圖8是一說明以液壓成型方法將一管件制成一結構構件的工序的示意圖；圖9是一表示在液壓成型中在模槽中變形的部件的剖面圖。
詳細參看附圖，特別是圖1和圖2，該圖表示了根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的乘客艙前部的車體結構。在圖1中，該前體結構從一乘客座椅一側予以表示。在圖2中，該前體結構從車體的前面予以表示。在圖1中所示的前體焊接的各個點焊點用叉符號(×)表示，在圖2中的用黑三角(▲)來表示。
由管件制成的一前圍板構件1沿車體(未示出)的橫向延伸，并且被焊接在將發(fā)動機艙與客廂或乘客艙相分離的前圍板的一個上方部位上。該前圍板構件1的每一相對端被彎曲以便沿側圍板4(只有其中之一被示出)的內壁向后延伸，接著向下沿著構成側圍板4中的車門開口邊緣4c直至一門檻5。該前圍板構件1是在若干適當的點上被焊接到該側圍板4上的。這種結構，即，前圍板構件1在一開闊的區(qū)域內被焊接到包括有側圍板4和門檻5的前部車體的側面結構上的結構，導致了對車體結構剛性的改善。一由管件制成的儀表板構件2沿橫向延伸，并且其兩端被焊接到該側圍板4鄰近的該前圍板構件1上。如圖2所示，該儀表板構件2具有一通常為U型的向上開口的中間部分2b和相對的側邊部分2a。該儀表板構件2的每一側邊部分2a在幾個點上被焊接在車輛地板6上。加強件11沿橫向延伸被焊接或以其他方式固定到U型中間部分2b的上端作為加強梁。
上述實施例的前體結構減少了結構部件的數量以及焊點的數量，與常規(guī)前體結構相比較，它導致車身重量的減輕以及提供了帶有更高抗扭性的高剛性前部車體。
在客廂中提供有安裝氣囊(未示出)的支架7、固定儀表板(未示出)的支架8以及支撐轉向軸的支架10都被固定在該儀表板構件2的U型中間部分2b上。由于前圍板構件1和儀表板構件2具有上述的較高的剛性，該前體結構通過支架7、8、10為要求有精細調整和高度安裝精度的轉向軸和氣囊提供了可靠的安裝。這一結構保證了車體的安全。
該前圍板構件1和儀表板構件2是采用液壓成型技術從高抗拉強度鋼管中制成的。一個車頸件(圖1-2中未示出)被焊接或以其他方式固定在該前圍板構件1上。
下面將參考圖3和圖4所示的沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線和Ⅳ-Ⅳ線取下部分的截面圖對包括有該車頸件的前體結構分別予以說明。
如圖3和圖4所示，該前圍板構件1被焊接或以其他方式固定在前圍板3的上部。包括車頸上部21a和車頸下部21b兩個部分的車頸21焊接至該前圍板構件1的下部。該車輛地板6的一個前緣部分被焊接或以其他方式固定在該前圍板3的下部。在完成組裝該車輛的時候，一個前擋風23通過一設置在其之間的襯套件24固定在該前圍板3的上部。該儀表板構件2的U型中間部分2b設在中央控制臺25的內部，由圖3中的點線所表示。在乘客座椅側面的該儀表板構件2的橫向部分2a設置在圖4中點線所示的儀表板26的內側。
該儀表板構件2具有上述的U型中間部分2b。這樣的該U型部分2b是為了在其向下延伸至該車輛地板6的時候變寬。這一寬度的變化適于將該儀表板構件2牢牢地固定在地板6上。即使該儀表板構件2具有這樣復雜的構型，它也能通過液壓成型的方法用單一構件，如一種高抗拉強度的鋼管，而制成。
焊接在前圍板構件1上的該車頸上部21a和該車頸下部21b不限于圖3-4所示的截面，而可以具有圖5范例所示的各種截面。
圖5是一沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線截取的部分的剖面圖。如圖5所示，該車頸21包括有一個車頸上部21a和一個車頸下部21b。但是，與圖3所示的車頸21不同，該前圍板3的上端部被焊接在鄰近該儀表板構件1的該車頸下部21b上。盡管，在圖3至圖5中，該車頸21a將其前端部分焊接在該前圍板構件1的下側，該車頸上部21a可將其前端部分焊接在該前圍板構件1的側邊。這種該車頸21被部分地焊接在該前圍板構件1的結構構型可以根據車體的構型和/或車輛的目的而采取各式各類的形式。在任何情況下，設計該車頸及其有關部件的程度會被增加，因為由管件制成的前圍板構件1提供了一種簡單的結構并且保證了客廂前部很高的剛性。
圖6是一表示如何將前圍板構件1焊接到側圍板4上的示意圖。一個點焊槍31，具體為一個焊頭31a通過一個側圍板內側4b形成的入口9插入該側圍板4(包括一個側圍板外側4a和一個側圍板內側4b)的內部，以便使該前圍板構件1和該側圍板內側4b保持在該焊頭31a和31b之間以進行間接的焊接或空體點焊。
在這種情況下，該前圍板構件1和該儀表板構件2由下面參考圖7至圖9所說明的液壓成型方法制成。
圖7以圖解方式表示了在此例中使用的液壓成型機器100。圖8和圖9以圖解方式表示了以液壓成型制成該前圍板構件1和儀表板構件2的方法。該液壓成型機器100包括一個上半模103和一個下半模104。這些上下半模103和104放置在一個通過油纜105與液壓單元101連接的液壓機102之下。
如圖8所示，一個高抗拉強度的鋼管106被放置在該上半模103和下半模104之間。然后，在由液壓機102(圖7中示出)相對地液壓該上下半模103和104時，從該液壓單元101通過油纜105(圖7中所畫)將油注入到該管件106之中并由液壓元件101加壓。結果，該管件106膨脹直至變成上下半模103和104之間所形成的模槽的形狀。這樣，就獲得了一種特定外部構型的前圍板構件1和儀表板構件2。
盡管本發(fā)明是參照上述優(yōu)選實施例而被予以說明，但對于本領域的專業(yè)人士來說可以產生各種其他的在本發(fā)明范圍內和精神實質內的實施例或變型，這些其他的實施例和變型都應由下列權利要求所涵蓋。
權利要求
1．一種車身前體結構，依次包括將乘客艙與車體其他部分分隔開的一前圍板(3)；一個沿車體橫向延伸的前圍板構件(1)，所述前圍板構件(1)裝設在上述前圍板(3)或鄰近前圍板(3)的構件上；以及一個沿車體橫向延伸的、設置在上述前圍板(3)鄰近的儀表板構件(2)，所述儀表板構件(2)具有由側圍板(4)支撐的相對的端頭，其特征在于至少上述前圍板構件(1)和所述儀表板構件(2)其中之一是由管件(106)所制成的。
2．根據權利要求1所述的一種車身前體結構，其特征在于所述前圍板構件(1)是由一管件(106)構成的并且其相對的端頭分別焊接于所述前圍板(3)上。
3．根據權利要求1或2所述的一種車身前體結構，其特征在于所述儀表板構件(2)是由一管件(106)構成的并且其相對的端頭分別焊接于所述側圍板(4)上，并且具有通常為U型的、開口朝上的中央部分(2a)，且其底部固定在車輛地板(6)上。
4．根據權利要求2所述的一種車身前體結構，其特征在于所述前圍板構件(1)具有相對的端頭部分，每一所述端頭部分沿著所述側圍板(4)的所述車門開口(4c)向下延伸，并焊接在一門檻(5)上。
5．根據權利要求4所述的一種車身前體結構，其特征在于所述儀表板構件(2)是由一管件(106)制成的，具有分別焊接于所述側圍板(4)鄰近的所述前圍板構件(1)的相對端頭，和具有通常為U型的、開口朝上的中央部分(2a)，且其底部固定在車輛地板(6)上。
6．根據上述權利要求3至5中任一權利要求所述的一種車身前體結構，其特征在于一個將一轉向軸安裝于所述儀表板構件(2)上的支架(10)被焊接于所述相對端頭其中之一和通常為U型的中央部分(2a)之間的所述儀表板構件(2)的中間部(2b)上。
7．根據權利要求3至6中任一權利要求所述的一種車身前體結構，其特征在于一個將一氣囊安裝于所述儀表板構件(2)上的支架(7)被焊接于所述相對端頭其中之一和通常為U型的中央部分(2a)之間的所述儀表板構件(2)的中間部(2b)上。
8．根據權利要求2至7中任一權利要求所述的一種車身前體結構，其特征在于一車頸構件(21、21a、21b)沿所述橫向延伸并且具有一封閉的截面，所述車頸構件被焊接于所述前圍板構件(1)上。
9．根據權利要求1至8中任一權利要求所述的一種車身前體結構，其特征在于所述前圍板構件(1)和所述儀表板構件(2)其中之一是由液壓成型所制成的。
全文摘要
一種重量輕和高剛性的車身前體結構,該前體結構包括一橫向的、延伸過并焊接于一前圍板(3)或另一鄰近該前圍板(3)的構件的前圍板構件(1),以及一個在該前圍板(3)鄰近延伸的橫向儀表板構件(2)。最好由液壓成型用一管件(106)制成的該儀表板構件(2)具有分別焊接于該前體相對的側圍板(4)的相對端頭部分(2b)以及通常為U型的、開口朝上的并且其底部焊接于車輛地板(6)的中間部分(2a)。
文檔編號B60R21/20GK1323716SQ0111590
公開日2001年11月28日 申請日期2001年4月30日 優(yōu)先權日2000年5月17日
發(fā)明者岡那文夫, 原崎隼次 申請人:馬自達汽車株式會社