本發(fā)明涉及一種用于車輛的底部結(jié)構(gòu)(underbody structure)，且更具體地，涉及通過在車輛碰撞時吸收震動同時維持車輛的內(nèi)部空間來提高乘客安全性的底部結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

最近，通過在吸收車輛碰撞的震動同時防止車輛碰撞的振動傳遞到車輛內(nèi)部(如，乘客車廂)，已經(jīng)開發(fā)了一種用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的設(shè)計技術(shù)以提高乘客的安全性。具體地，為了吸收在車輛碰撞時傳遞到車輛內(nèi)的震動，用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的一部分構(gòu)造成以可折疊形狀起皺，從而吸收被傳遞到車輛內(nèi)的震動。因此該底部結(jié)構(gòu)的一部分彎曲以吸收震動，并保留一個空間以防止損害車輛的內(nèi)部空間來確保乘客的安全性。然而，吸收震動和保留車輛的內(nèi)部空間彼此沖突。因此，在關(guān)于吸收震動的功能與保留車輛的內(nèi)部空間功能之間具有兼容性所需的技術(shù)必須平衡這兩個功能。

換句話說，當用于車輛的底部結(jié)構(gòu)設(shè)計成具有高強度時，吸收震動的功能可能劣化。當用于車輛的底部結(jié)構(gòu)設(shè)計成具有低強度時，可吸收震動但是可能在結(jié)構(gòu)上不能維持車輛的內(nèi)部空間以及不能確保乘客的安全性。

在該部分公開的上述信息僅用于協(xié)助對本發(fā)明背景的理解，并且因此這可能包含不構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

通過去除加強部件以及通過將部件制造成對于在一個部件內(nèi)的每個區(qū)段具有不同厚度以分配強度從而適用于每個區(qū)段的目的，本發(fā)明提供了一種能夠減少車輛重量的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)。

在一個方面中，根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，一種用于車輛的底部結(jié)構(gòu)可包括：前側(cè)構(gòu)件(front side member)，其中，前側(cè)構(gòu)件包括：冷卻模塊區(qū)段，該冷卻模塊區(qū)段為最前部并對應(yīng)于車輛的前部中的冷卻模塊的位置；前吸收區(qū)段，該前吸收區(qū)段朝向冷卻模塊區(qū)段的后方延伸；以及動力系區(qū)段(power train section)，該動力系區(qū)段朝向前吸收區(qū)段的后方延伸并對應(yīng)于發(fā)動機和傳動裝置(transmission，變速器)的位置。進一步地，副框架安裝區(qū)段(subframe mounting section)可朝向動力系區(qū)段的后方延伸并對應(yīng)于副框架的位置，并且前側(cè)構(gòu)件的每個區(qū)段可具有不同的厚度。

用于車輛的底部結(jié)構(gòu)可進一步包括接合到前側(cè)構(gòu)件的后端的后下構(gòu)件(rear lower member)。后下構(gòu)件可包括：對應(yīng)于副框架的位置的副框架安裝區(qū)段、在副框架安裝區(qū)段內(nèi)延伸并對應(yīng)于踏板位置的踏板安裝區(qū)段(pedal mounting section)、以及朝向踏板安裝區(qū)段的后方延伸的后保留區(qū)段(rear preservation section)。此外，板安裝區(qū)段(sheet mounting section)可朝向后保留區(qū)段的后方延伸并對應(yīng)于前座板(front seat sheet)的位置，并且后下構(gòu)件每個區(qū)段可具有不同的厚度。

用于車輛的底部結(jié)構(gòu)可進一步包括中央上構(gòu)件(center upper member)。中央上構(gòu)件可包括：對應(yīng)于踏板位置的踏板安裝區(qū)段、朝向踏板安裝區(qū)段的后方延伸的后保留區(qū)段、以及朝向后保留區(qū)段的后方延伸并對應(yīng)于前座板位置的板安裝區(qū)段。此外，中央上構(gòu)件的每個區(qū)段可具有不同的厚度。

用于車輛的底部結(jié)構(gòu)可進一步包括一個側(cè)梁(side sill)。側(cè)梁可包括：朝向踏板安裝區(qū)段的后方延伸的后保留區(qū)段以及朝向后保留區(qū)段的后方 延伸并對應(yīng)于前座板位置的板安裝區(qū)段。此外，側(cè)梁的每個區(qū)段可構(gòu)造成具有不同的厚度。

冷卻模塊區(qū)段的厚度可以是第一厚度T1，前吸收區(qū)段的厚度可以是第二厚度T2，動力系區(qū)段的厚度可以是第三厚度T3，以及副框架安裝區(qū)段的厚度可以是第四厚度T4。此外，每個區(qū)段的厚度之間的相關(guān)關(guān)系可包括：第三厚度可大于第二厚度，第二厚度可大于第一厚度以及第一厚度可大于第四厚度T3>T2>T1>T4。

副框架安裝區(qū)段的厚度可以是第四厚度T4，踏板安裝區(qū)段的厚度可以是第五厚度T5，后保留區(qū)段的厚度可以是第六厚度T6，以及板安裝區(qū)段的厚度T7可以是第七厚度。進一步地，每個區(qū)段的厚度之間的相關(guān)關(guān)系可包括：第五厚度可大于第四厚度，第四厚度可大于第六厚度以及第六厚度可大于第七厚度(T5>T4>T6>T7)。踏板安裝區(qū)段的厚度可以是第五厚度，后保留區(qū)段的厚度可以是第六厚度，并且板安裝區(qū)段的厚度可以是第七厚度T7。具體地，每個區(qū)段的厚度之間的相關(guān)關(guān)系可以是第五厚度大于第六厚度，并且第六厚度大于第七厚度(T5>T6>T7)。后保留區(qū)段的厚度可以是第六厚度并且板安裝區(qū)段的厚度可以是第七厚度，并且每個區(qū)段的厚度之間的相關(guān)關(guān)系可以是第六厚度可大于第七厚度(T6>T7)。可通過連續(xù)變截面輥軋板(tailor rolled blanks，TRB)的方法對于每個區(qū)段不同地制造每個區(qū)段的厚度。

附圖說明

從結(jié)合附圖的以下詳細描述中，將更清楚地理解本公開內(nèi)容的以上和其他目的、特征和其他優(yōu)點：

圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的示例性視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的截面布置的示例性視圖；以及

圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的截面布置的示例性側(cè)視圖。

具體實施方式

以下將詳細地參考本發(fā)明的各種示例性實施例，在附圖中示出了這些示例性實施例的實例并且在下文中進行描述。雖然將結(jié)合示例性實施例描述本發(fā)明，需要理解的是，本說明書并不旨在將本發(fā)明限制于這些示例性實施例。相反，本發(fā)明旨在不僅覆蓋這些示例性實施例，而且覆蓋可包含于由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的各種替代、修改、等價物和其他實施例。

需要理解的是，本文使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其他類似術(shù)語通常包括機動車輛(諸如包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的客運汽車)、水運工具(包括各種船只和船舶)、飛機等，并且包括混合動力車、電動車、燃燒式、插入式混合動力電動車，氫動力車和其他替代燃料(如來自石油以外資源的燃料)的車輛。

本文中所使用的術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的，并不旨在限制本發(fā)明。如本文中所使用的，單數(shù)形式“一個(a)”、“一個(an)”以及“該(the)”旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中另有明確指示。將要進一步理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”時，表示存在所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或增加一個或多個其它的特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。如本文中所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列出項目的任何以及全部組合。例如，為了使本發(fā)明的描述清楚，沒有示出未涉及的部件，并且為了清楚起見，放大了層和區(qū)域 的厚度。此外，當聲明一層位于另一層或基板“上”時，該層可直接地位于另一層或基板上或者可在二者之間設(shè)置第三層。

圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的示例性視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的剖面布置的示例性平面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的剖面布置的示例性側(cè)視圖。

參考圖2和3，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)可包括前側(cè)構(gòu)件101。該前側(cè)構(gòu)件101可包括冷卻模塊區(qū)段301，該冷卻模塊區(qū)段作為最前部并且可對應(yīng)于在車輛前部中的冷卻模塊201的位置。前吸收區(qū)段303可朝向冷卻模塊區(qū)段301的后方延伸，以及動力系區(qū)段305可朝向該前吸收區(qū)段303的后方延伸并且可對應(yīng)于發(fā)動機203和傳動裝置205的位置。進一步地，副框架安裝區(qū)段307可朝向該動力系區(qū)段305的后方延伸并且可對應(yīng)于副框架207的位置。另外，前側(cè)構(gòu)件101的每個區(qū)段可具有不同的厚度。

用于車輛的底部結(jié)構(gòu)可包括后下構(gòu)件103，該后下構(gòu)件接合到前側(cè)構(gòu)件101的后端。該后下構(gòu)件103可包括：對應(yīng)于副框架207的位置的副框架安裝區(qū)段307，在副框架安裝區(qū)段307中延伸并對應(yīng)于踏板位置的踏板安裝區(qū)段309，以及朝向踏板安裝區(qū)段309的后方延伸的后保留區(qū)段311。進一步地，板安裝區(qū)段313可朝向后保留區(qū)段311的后方延伸并對應(yīng)于前座板的位置209。另外，該后下構(gòu)件103的每個區(qū)段可具有不同的厚度。

用于車輛的底部結(jié)構(gòu)可進一步包括中央上構(gòu)件105。具體地，該中央上構(gòu)件105可包括：對應(yīng)于踏板的位置的踏板安裝區(qū)段309，朝向踏板安裝區(qū)段309的后方延伸的后保留區(qū)段311，以及朝向后保留區(qū)段311的后方延伸并對應(yīng)于前座板的位置209的板安裝區(qū)段313。進一步地，中央上構(gòu)件105的每個區(qū)段可具有不同的厚度。

用于車輛的底部結(jié)構(gòu)可包括側(cè)梁107。側(cè)梁107可包括朝向踏板安裝區(qū)段309的后方延伸的后保留區(qū)段311以及朝向后保留區(qū)段311的后方延伸并對應(yīng)于前座板的位置209的板安裝區(qū)段313。進一步地，側(cè)梁107的每個區(qū)段可具有不同的厚度。

參考圖1，用于車輛的底部結(jié)構(gòu)可包括前側(cè)構(gòu)件101、后下構(gòu)件103、側(cè)梁107、中央上構(gòu)件105等。該底部結(jié)構(gòu)可吸收在車輛碰撞時發(fā)生的震動，從而減少傳遞到乘客車廂的震動，因此保護了乘客。當該底部結(jié)構(gòu)由高強度材料制成以防止車身變形時，該底部結(jié)構(gòu)可維持乘客車廂空間的完整性，但可能不吸收震動能量以及可能將所吸收的震動能量傳遞到乘客。因此，乘客可能受到傷害。相反，即使車身可能變形以在車輛碰撞過程中充分地吸收撞擊時的能量，當乘客的空間不安全時，乘客也可能受到傷害。具體地，應(yīng)該將車身的變形與乘客車廂內(nèi)的空間保留這兩者進行協(xié)調(diào)。

用于通過底部吸收或傳遞震動能量以保護乘客的方法可包括多個解決方案。在一個示例性實施例中，用于吸收和傳遞震動能量的方法可包括通過在車輛碰撞時使一個構(gòu)造該底部的構(gòu)件壓縮和變形來吸收能量。在一個替代示例性實施例中，用于吸收和傳遞震動能量的方法可包括當周圍剛性體在構(gòu)件壓縮和變形時可能遇到阻力時，通過結(jié)合剛性體變形的彎曲變形來吸收能量。在另一替代示例性實施例中，用于吸收和傳遞震動能量的方法可包括通過保留乘客車廂的乘客、踏板等較低部件所處的部分來保護乘客。

因此，可基于能量是否被變形均勻地吸收或者是否可確保乘客車廂的空間，來改變所要求的厚度和剛性。相關(guān)技術(shù)使用了一種將加強構(gòu)件增加到每個部件需要強度加強的部分的方法。然而，由于增加了加強構(gòu)件，該方法可增加裝配成本，并且通過焊接將該加強構(gòu)件結(jié)合到主要構(gòu)件，該方法可具有無意義的強度提高效果。

在根據(jù)示例性實施例的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)中，可基于在車輛碰撞時的作用和貢獻程度來選擇區(qū)段。例如，在車輛碰撞時使對震動能量的吸收以及對乘客的保護性能最佳化，同時相同部件的厚度可加工為不同以節(jié)省重量和生產(chǎn)成本。

參考圖2和3，冷卻模塊區(qū)段301可包括一個對應(yīng)于車身最前部的冷卻模塊201的位置并通過壓縮變形吸收震動能量的區(qū)段。前吸收區(qū)段303可包括一個朝向冷卻模塊區(qū)段301的后方延伸并通過壓縮變形吸收震動能量的區(qū)段。動力系區(qū)段305可包括一個對應(yīng)于設(shè)置發(fā)動機203和傳動裝置205的位置并可通過彎曲變形吸收震動能量的區(qū)段。副框架安裝區(qū)段307可包括一個對應(yīng)于副框架208的位置并在車輛碰撞時保留空間(如，乘客車廂)的區(qū)段。

踏板安裝區(qū)段309可包括一個設(shè)置對應(yīng)于設(shè)置加速踏板、制動踏板等的位置并且可保留空間(如，在乘客車廂內(nèi))以保護乘客腳部(如，肢體、附肢)的區(qū)段。后保留區(qū)段311可包括朝向踏板安裝區(qū)段309的后方延伸并且可保留保護乘客的空間的區(qū)段。板安裝區(qū)段313可包括對應(yīng)于可放置前座板的位置并且可保留用于保護乘客的空間(如，乘客車廂)的區(qū)段。

基于上述所限定的區(qū)段，用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的每個部件可以基于部件的位置劃分為相應(yīng)區(qū)段，并且可基于每個劃分的區(qū)段而構(gòu)造成具有不同的厚度。每個區(qū)段的作用和厚度的相關(guān)關(guān)系如下表1示出。

表1

當前側(cè)構(gòu)件101的冷卻模塊區(qū)段301的厚度是第一厚度(如，T1)時，前吸收區(qū)段303的厚度可以是第二厚度(如，T2)，動力系區(qū)段305的厚度可以是第三厚度(如，T3)以及副框架安裝區(qū)段307的厚度可以是第四厚度(如，T4)。每個區(qū)段的厚度之間的相關(guān)關(guān)系可以是第三厚度大于第二厚度、第二厚度大于第一厚度以及第一厚度大于第四厚度(如，T3>T2>T1>T4)。在一些示例性實施例中，后下構(gòu)件103的副框架安裝區(qū)段307的厚度可以是第四厚度(如，T4)，踏板安裝區(qū)段309的厚度可以是第五厚度(如，T5)，后保留區(qū)段311的厚度可以是第六厚度(如，T6)以及板安裝區(qū)段313的厚度可以是第七厚度(如，T7)。每個區(qū)段的厚度之間的相互關(guān)系可以是第五厚度大于第四厚度，第四厚度大于第六厚度以及第六厚度大于第七厚度(如，T5>T4>T6>T7)。

中央上構(gòu)件105的踏板安裝區(qū)段309的厚度可以是第五厚度(如，T5)，后保留區(qū)段311的厚度可以是第六厚度(如，T6)以及板安裝區(qū)段313的厚度可以是第七厚度(如，T7)。每個區(qū)段的厚度之間的相互關(guān)系可以是第五厚度大于第六厚度以及第六厚度大于第七厚度(如，T5>T6>T7)。此外，側(cè)梁107的后保留區(qū)段311的厚度可以是第六厚度(如，T6)以及板安裝區(qū)段313的厚度可以是第七厚度(如，T7)，每個區(qū)段的厚度之間的相關(guān)關(guān)系可以是第六厚度可大于第七厚度(如，T6>T7)。

可通過連續(xù)變截面輥軋板(TRB)方法不同地制造各個區(qū)段的厚度?；谏鲜鏊薅▍^(qū)段，用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的每個部件可劃分為基于所安裝位置的對應(yīng)區(qū)段。每個劃分的區(qū)段可具有不同的厚度，從而在車輛碰撞時使對震動能量的吸收和對乘客車廂的保護性能最佳化，同時節(jié)省重量和生產(chǎn)成本。如下是通過比較詳細數(shù)值獲得的結(jié)果。

表2

如上表所示，可通過對于每個區(qū)段不同地構(gòu)造厚度的部件制造根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)。因此，可滿足每個部件的所需 強度，而無需增強材料。上述表2是前側(cè)構(gòu)件101和后下構(gòu)件103的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和本發(fā)明結(jié)構(gòu)的比較表。參考上表的內(nèi)容，僅在前側(cè)構(gòu)件101和后下構(gòu)件103中就可省略五種加強材料并且示出了約3.1千克的總重量減少效果。

在用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的中央上構(gòu)件和側(cè)梁中也可以省略加強材料，并且可增加總重量減少的效果，可減少組裝所需的部件數(shù)量，并且可以簡化組裝過程。如上所述，根據(jù)該示例性實施例的用于車輛的底部結(jié)構(gòu)，通過將部件制造成對于每個區(qū)段具有不同厚度以分配強度從而適用于每個區(qū)段的目的，進而去除了加強部件，因此可以減少用于車輛的底部結(jié)構(gòu)的重量。

雖然已經(jīng)結(jié)合目前視為示例性實施例的內(nèi)容描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明旨在覆蓋沒有背離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。此外，需要說明的是，所有這些修改和替代物都落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。