CN1262652A - 车体的框架结构 - Google Patents
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Abstract
这里讨论充填在框架截面里的充填料应该具有的材料性能。通过使用具有这些性能的材料,可有效地提高框架的能量吸收性。在一车体框架里,在框架截面的至少一部分里充填一种充填料,该充填料具有不小于4MPa的平均压缩强度和/或不小于10MPa的最大折弯强度。更具体地说,该充填料具有不小于5MPa的平均压缩强度和/或60MPa的最大折弯强度。
Description
本发明的技术领域
本发明涉及一种(例如)轿车上的车体的框架结构,特别涉及一种在框架截面的至少一部分里充填充填料的车体的框架结构。
技术背景
通常,作为轿车之类的汽车车体上的框架结构,已知为了提高撞击时的安全性,要增加框架的板厚度或在框架截面里设置起加强作用的板材料(所谓的加强件),以提高框架的强度和刚性,同时改善冲击能量吸收性。
近年来,特别是为了改善燃料效能,要求控制在车体重量方面的增加。然而,上述传统框架结构将引起重量的大量增加,从而难以同时维持燃料效能和改善撞击安全性。
为此,有人设想通过在至少一部分框架截面里充填氨基甲酸乙酯泡沫作为充填料来改善框架的强度和刚性及在撞击时的能量吸收性,这样不会如增加框架的板厚度和提供加强件那样引起较大的重量增加。这种设想已经部分地付诸实际。
例如,日本专利申请公开HEI3-32990公开了一种结构,其中,为了能简单地和可靠地实现将氨基甲酸乙酯泡沫充填入框架(中心柱)的截面里,在中心柱与顶部横杆连接处提供通风孔。
当将充填料充填入框架截面里,以便如上面所述的那样提高框架受到撞击时的能量吸收性时,通常的做法是使用具有在一定水平之上的较高的可变形性的充填料、诸如氨基甲酸乙酯泡沫以抵抗撞击负荷的作用,从而通过包括这种充填料的框架的变形实现能量吸收。
然而,从通过提供充填料改善框架的能量吸收性的仔细研究和分析得到的结果,本发明人发现,当充填料象氨基甲酸乙酯泡沫那样强度较低或太容易变形,要显著地改善框架的能量吸收性是困难的。其原因是,当使用通常使用的、象氨基甲酸乙酯泡沫那样具有高变形性的材料作为充填料时,撞击负荷几乎没有充分地扩散并从负荷输入点传送到周围的框架钢板上,使框架就在负荷输入点及其附近显著变形。
如上所述,如想通过在框架截面里充填充填料来改善能量吸收性,其效果将极大地取决于充填料的类型和机械性能。
然而,一般来说,已经有许多如何将氨基甲酸乙酯泡沫充填入框架截面里、或用来固定该充填料的结构里、以提供充填料的建议,然而,到现在为止还没有讨论材料性能、特别是机械性能的建议,这些性能是被使用的和充填入框架截面里的充填料应该具有的,且涉及到在讨论这些性能的基础上如何适当地在框架里使用这些材料。此外,除了将氨基甲酸乙酯泡沫作为充填料外,有关其它材料的使用至今未被具体地讨论过。
因此,本发明的主要目的是通过讨论将被充填入框架截面的充填料应该具有的材料性能、以及通过使用符合这个目的的充填料而允许更有效地提高框架的能量吸收性,从而通过该充填料改善车体框架的能量吸收性。
本发明的简要说明
为了实现上述目的,按本发明的第一方面,提供一种车体框架结构,其中,至少在框架截面的一部分里充填充填料,该充填料具有不小于4MPa的平均压缩强度或不小于10MPa的最大折弯强度。
使充填料具有不小于4MPa的平均压缩强度或不小于10MPa的最大折弯强度是由于下述原因。
即,尽管框架的能量吸收量是随充填料平均压缩强度的增加而增加,但当平均压缩强度达到4MPa或更高时,能量吸收量的增加程度达到饱和。换句话说,如果平均压缩强度是4MPa或更高时,能量吸收量几乎接近可能获得的最大值。此外,尽管能量吸收量随充填料的最大折弯强度增加而增加,但当最大折弯强度是10MPa或更高时,能量吸收量的增加程度达到饱和。换句话说,如果最大折弯强度是10Mpa或更高时,能量吸收量几乎接近可能获得的最大值。
按本发明的第二方面,提供一种如第一方面所述的车体框架结构,其中,充填料具有不小于5MPa的平均压缩强度或不小于60MPa的最大折弯强度。
使充填料具有不小于5MPa的平均压缩强度或不小于60MPa的最大折弯强度是由于下述原因。
即,当充填料的平均压缩强度是5MPa或更高时,框架的能量吸收量的增加程度更稳定地达到饱和,从而可更稳定地获得接近最大值的能量吸收量。此外,而当充填料的最大折弯强度是60MPa或更高时,框架的能量吸收量的增加程度更稳定地达到饱和,从而可更稳定地获得接近最大值的能量吸收量。
此外,按本发明的第三方面,提供一种车体框架结构,其中,框架截面的至少一部分里充填有充填料,该充填料具有不小于4MPa的平均压缩强度和不小于10MPa的最大折弯强度。
使充填料具有不小于4MPa的平均压缩强度和不小于10MPa的最大折弯强度是由于下述原因。
即,尽管框架的能量吸收量是随充填料平均压缩强度的增加而增加,但当平均压缩强度达到4MPa或更高时,能量吸收量的增加程度达到饱和。换句话说,如果平均压缩强度是4MPa或更高时,能量吸收量几乎接近可能获得的最大值。同样地,尽管能量吸收量随充填料的最大折弯强度增加而增加,但当最大折弯强度是10MPa或更高时,能量吸收量的增加程度达到饱和。换句话说,如果最大折弯强度是10Mpa或更高时,能量吸收量几乎接近可能获得的最大值。
此外,按本发明的第四方面,提供一种如第三方面所述的车体框架结构,其中,充填料具有不小于5MPa的平均压缩强度和不小于60MPa的最大折弯强度。
使充填料具有不小于5MPa的平均压缩强度或不小于60MPa的最大折弯强度是由于下述原因。
即,当充填料的平均压缩强度是5MPa或更高时,框架的能量吸收量的增加程度更稳定地达到饱和,从而可更稳定地获得接近最大值的能量吸收量。同样地,当充填料的最大折弯强度是60MPa或更高时,框架的能量吸收量的增加程度更稳定地达到饱和,从而可更稳定地获得接近最大值的能量吸收量。
此外,按本发明的第五方面,提供一种如第一至第四方面中的任一方面所述的车体框架结构,其中,平均压缩强度限定在撞击负荷输入侧,而最大折弯强度限定在撞击负荷输入侧的相反侧。
此外,按本发明的第六方面,提供一种如第五方面所述的车体框架结构,其中将具有该性能的不同充填料设置成一多层结构。
此外,按本发明的第七方面,提供一种如第一至第六方面中的任一方面所述的车体框架结构,其中,充填料具有不大于1.0g/cm3的密度。
使充填料具有不大于1.0g/cm3的密度是因为当密度大于1.0g/cm3时(如与在框架截面里提供加强件比较),在减少重量和成本方面均不理想。
此外,按本发明的第八方面,提供一种如第一至第七方面中的任一方面所述的车体框架结构,其中,充填料是用多孔材料制成的。
在这种情况下,多孔材料不仅包括可发泡的材料,还包括具有多孔部分的各种材料,诸如金属等的烧结体,加压固化的木材片,以及加压中空颗粒的混合物。
此外,按本发明的第九方面,提供一种如第八方面所述的车体框架结构,其中,充填料是环氧树脂。
此外,按本发明的第十方面,提供一种如第一至第九方面中的任一方面所述的车体框架结构,其中,充填料充填超过框架的负荷支点之间长度的15%或更多的范围。
使充填料充填在框架的负荷支点之间长度的15%或更多的范围内是基于如下考虑,即吸收能量随充填料充填长度范围的增加而增加,但在约15%处时饱和。换句话说,如果充填料的充填长度是15%或更多时,可获得几乎最大的能量吸收量。
此外,按本发明的第十一方面,提供一种如第一至第十方面中的任一方面所述的车体框架结构,其中,在充填料的撞击负荷输入侧的相反侧设置一加强部件。
此外,按本发明的第十二方面,提供一种如第一至第十一方面中的任一方面所述的车体框架结构,其中,用来加强框架和/或充填料的加强部件设置在框架截面的至少一部分上,且该加强部件具有固定充填料的固定功能。
此外,按本发明的第十三方面,提供一种如第一至第十二方面中的任一方面所述的车体框架结构,其中,在充填料的撞击负荷输入侧的相反侧上设置一排泄孔,以便在对构成框架截面的面板件的电镀工艺中将电镀液从框架截面和/或安装充填料的部分中排出。
此外,按本发明的第十四方面,提供一种如第一至第十三方面中的任一方面所述的车体框架结构,其中,在构成框架截面的面板件的至少一部分和充填料层之间提供粘结剂层。
此外,按本发明的第十五方面,提供一种如第十四方面所述的车体框架结构,其中,在充填料的撞击负荷输入侧和面板件的至少一部分之间提供粘结剂层。
此外,按本发明的第十六方面,提供一种如第十四或第十五方面所述的车体框架结构,其中,粘结剂层具有不小于3Mpa的抗剪粘结强度。
使粘结剂层的抗剪粘结强度不小于3MPa是基于如下考虑,尽管框架可承受的最大折弯力矩随粘结剂层的抗剪粘结强度增加而增加,但最大折弯力矩的增加程度在抗剪粘结强度达到3MPa或更高时将比以前变得平缓。换句话说,如果抗剪粘结强度是3MPa或更高时,框架可以承受的最大折弯力矩可能非常有效地增加,从而可获得高的能量吸收性。
此外,按本发明的第十七方面,提供一种如第十六方面所述的车体框架结构,其中,框架结构具有该性能,而充填料本身具有不小于3Mpa的抗剪粘结强度。
使充填料本身的抗剪粘结强度不小于3MPa是基于如下考虑,尽管框架可承受的最大折弯力矩随框架粘结强度的增加而增加,但当抗剪粘结强度是3MPa或更高时,最大折弯力矩的增加程度将比以前平缓。换句话说,如果抗剪粘结强度是3MPa或更高时,框架可承受的最大折弯力矩可能非常有效地增加,从而可获得高的能量吸收性。
此外,按本发明的第十八方面,提供一种如第八或第九方面所述的车体框架结构,其中,多孔部分的孔是单独形成的,从而提高粘结剂的粘固性。
此外,按本发明的第十九方面,提供一种如第一至至十八方面中的任一方面所述的车体框架结构,其中,该车体框架至少提供给下述任一部件,沿轿车车体的侧面部分垂直延伸的柱件,沿轿车车体的前后侧延伸的框架件,连接左右框架件的连接件,车门上的加强部件,以及保险杠上的加强部件。
在这种情况下,柱件包括所谓的中心柱、前柱、铰链柱部分和后柱,它们沿轿车车体侧面部分垂直延伸,框架件包括所谓的侧门槛,以及沿轿车车体的前后侧延伸的后侧框架和前框架,连接件包括连接左右框架件的所谓横梁,车门的加强部件包括所谓的缓冲杆,而保险杠的加强部件包括所谓的保险杠加强件。
附图的简要说明
图1是示意地显示一试验装置的视图,该装置用来对按照本发明一实施例的车体框架进行静态三点试验;
图2是示意地显示一试验装置的视图,该装置对框架进行动态三点试验;
图3是一图表,它示意地显示了静态压缩负荷与框架位移曲线的关系,以便说明充填料的平均压缩强度;
图4是一图表,它示意地显示了静态折弯负荷与框架位移曲线的关系,以便说明充填料的最大折弯强度;
图5是一图表,它示意地显示了动态折弯负荷与框架位移曲线的关系,以便说明充填料的动态能量吸收特性;
图6是一放大的视图,它显示了图1中的静态三点折弯试验的基本部分;
图7是显示用于三点折弯试验的车体框架的截面结构的视图;
图8是示意地显示一未提供充填料的框架的变形方式的一个例子的视图;
图9是示意地显示一已提供充填料的框架的变形方式的一个例子的视图;
图10是一图表,它显示了充填料重量和框架静态能量吸收量之间的关系;
图11是一图表,它显示了充填料平均压缩强度和框架静态能量吸收量之间的关系;
图12是一图表,它显示了充填料最大折弯强度和框架静态能量吸收量之间的关系;
图13是一放大的图表,它显示了图12中的图表的基本部分;
图14是一图表,它显示了充填料的重量和框架动态能量吸收量之间的关系;
图15是一图表,它显示了充填长度的范围和在动态三点折弯试验时的能量吸收性的改进比例之间的关系;
图16是显示轿车车体的一个例子的立体图;
图17是显示在车体后侧发生撞击时作用在后侧框架的撞击负荷的输入方式的视图;
图18是在图17所示状态中的车体后侧框架的局部纵向剖视图;
图19是示意地显示一试验装置的视图,该装置被用来进行车体框架的静态悬臂折弯试验;
图20是显示用于悬臂折弯试验的车体框架的截面结构的视图;
图21是一图表,它显示了充填有各种充填料的框架在悬臂折弯试验中的折弯角与折弯力矩之间的关系;
图22是一图表,它显示了充填有各种充填料的框架在悬臂折弯试验中的最大折弯力矩和能量吸收量之间的关系;
图23是一图表,它显示了粘结剂层的抗剪粘结强度与最大折弯力矩之间的关系;
图24是一流程框图,它显示了轿车车体的制造过程;
图25是一流程框图,它显示了将充填料放入车体框架里的实施过程;
图26是显示车体框架的截面结构的视图,其中,已充填的可发泡材料尚未发泡;
图27是显示车体框架的截面结构的视图,其中,已充填的可发泡材料已经发泡;
图28A是显示将充填料放入车体框架里的实施过程的流程视图的一部分,它是框架外侧面板的剖视图;
图28B是流程视图的一部分,是显示充填料被固定在外侧面板内表面上的剖视图;
图28C是流程视图的一部分,是显示加强件被置于充填料内侧的剖视图;
图28D是流程视图的一部分,是显示充填料被固定在加强件内表面的剖视图;
图28E是流程视图的一部分,是显示框架已完全组装好的剖视图;
图29是显示按照本发明一实施例的例子1的车体框架截面结构的视图;
图30是沿图29中的Y30-Y30线的剖视图;
图31是类似于图30剖视图,它是按照例子1的一个改进例子的车体框架的截面结构;
图32是按照本发明一实施例的例子2的车体框架的截面结构的视图;
图33是按照例子2的一改进例子的车体框架的截面结构的视图;
图34是按照例子2的又一改进例子的车体框架的截面结构的视图;
图35是按照例子2的另一改进例子的车体框架的截面结构的视图;
图36是按照本发明一实施例的例子3的车体框架的截面结构的视图;
图37是沿图36中的Y37-Y37线的剖视图;
图38A是显示将充填料放入按照本发明一实施例的例子4的车体框架里的实施过程的流程视图的一部分,它是框架外侧面板的剖视图;
图38B是流程视图的一部分,是显示充填料被粘结固定在外侧面板内表面上的剖视图;
图38C是流程视图的一部分,是显示加强件被置于充填料内侧的剖视图;
图38D是流程视图的一部分,是显示充填料被粘结固定在加强件内表面的剖视图;
图38E是流程视图的一部分,是显示框架已完全组装好的剖视图;
图39A是显示将充填料放入按照本发明一实施例的例子5的车体框架里的实施过程的流程视图的一部分,它是框架外侧面板的剖视图;
图39B是流程视图的一部分,是显示加强件结合在外侧面板内侧的剖视图;
图39C是流程视图的一部分,是显示粘结层置于加强件内表面的剖视图;
图39D是流程视图的一部分,是显示充填料被粘结固定在加强件内表面的剖视图;
图39E是流程视图的一部分,是显示框架已完全组装好的剖视图;
图40是按照本发明一实施例的例子6的车体框架的截面结构的视图;
图41是沿图40中的Y41-Y41线的剖视图;
图42是按照本发明一实施例的例子7的车体框架的截面结构的视图;
图43是沿图42中的Y43-Y43线的箭头方向看过去的车体框架的视图;
图44是按照本发明一实施例的例子8的车体框架的截面结构的视图;
图45是沿图44中的Y45-Y45线的剖视图;
图46是按照本发明一实施例的例子9的车体框架的截面结构的视图;
图47是沿图46中的Y47-Y47线的剖视图
图48是按照本发明一实施例的例子10的车体框架的截面结构的视图;
图49是沿图48中的Y49-Y49线的剖视图;
图50是按照本发明一实施例的例子11的车体框架的截面结构的视图;
图51是沿图50中的Y51-Y51线的剖视图;
图52是按照本发明一实施例的例子12的车体框架的截面结构的视图;
图53是沿图52中的Y53-Y53的箭头方向看过去的车体框架的视图;
图54是按照本发明一实施例的例子12的一改进例子的车体框架的截面结构的视图,其中的充填料尚未发泡;
图55是沿图54中的Y55-Y55的箭头方向看过去的、该改进例子的车体框架的视图;
图56是按照该改进例子的车体框架的截面结构的视图,其中充填料已经发泡;
图57是按照现有技术的车体框架的基本部分的截面结构的视图,它对应本发明一实施例的例子13;
图58是按照例子13的车体框架的基本部分的截面结构的视图;
图59是按照例子13的改进例子的车体框架基本部分的截面结构的视图;
图60A是显示将充填料放入按照本发明一实施例的例子14的车体框架里的实施过程的流程视图的一部分,它是显示充填料呈切片状的剖视图;
图60B是流程视图的一部分,是显示层压的充填料浸渍树脂状态的剖视图;
图60C是流程视图的一部分,是显示带有浸渍树脂的充填料完全组装在框架里的剖视图;
图60D是流程视图的一部分,是沿着图60C中的Y60-Y60线的剖视图;
图61是按照本发明一实施例的例子15的车体框架的基本部分的截面结构的视图,
图62是按照本发明一实施例的例子16的车体框架的截面结构的视图;
图63是沿着图62中的Y63-Y63线的剖视图;
图64按照本发明一实施例的例子17的车体框架的截面结构的视图;
图65是沿着图64中的Y65-Y65线的剖视图;
图66是按照本发明一实施例的例子18的车体框架的截面结构的视图;以及
图67是沿着图66中的Y67-Y67线的剖视图。
实现本发明的较佳方式
下面,将参考附图描述本发明的实施例。
首先,关于充填料本身(即,不是在充填在框架截面里的状态下的充填料,而是充填料本身),其基本的物理和机械特征已被决定。更具体地说,至于表1所示的6类材料,各材料的密度已经决定,除了各密度的压缩强度和折弯强度是由试验决定的。需要注意的是,全部材料的密度是在室内温度(大约20℃)下测得的。
材料的具体规格如下所说:
氨基甲酸乙酯泡沫树脂:硬度8kg/cm2,
AL发泡体:铝可发泡材料,
木材:松树,
环氧树脂A,
环氧树脂B,
AL铸块:杆形铝材料,
加强件:通常设置在框架截面中的、用钢板(板厚度为1mm的钢板SPC1-N)制造的加强构件。
需要注意的是,加强件的密度是根据以下两方面计算的,即置于如图7所示的框架截面中的加强件(下面介绍)的重量,以及对应放置加强件的哪个框架的部分的容量,作为框架的转换密度。此外,由于过低的值,氨基甲酸乙酯泡沫的平均压缩强度,以及加强件的平均压缩强度和最大折弯强度不能测定。
表1:
材料 | 密度(g/cm3) | 平均压缩强度(Mpa) | 最大折弯强度(Mpa) |
氨基甲酸乙酯泡沫 | 0.09 | 0.6 | - |
Al发泡体 | 0.29 | 1.9 | 2.4 |
木材 | 0.41 | 2.5 | 59.2 |
环氧树脂A | 0.50 | 3.0 | 3.7 |
环氧树脂B | 0.50 | 9.0 | 11.0 |
Al铸块 | 2.67 | 234 | 586 |
加强件 | 0.61 | - | - |
为检查各充填料的压缩强度和密度之间的关系的各充填料的压缩试验都象下面这样被实行了。换句话说,试件是通过将各材料的样本材料加工成每侧为30mm长的立方形准备的。由于从一个方向给这些样本材料施加压缩负荷,如图3所示意表示的那样,平均负荷在0~8mm范围的位移量(压缩量)内被决定,并作为有关的充填料的压缩强度(平均压缩强度)。
另外,为了检查各充填料折弯强度的充填料的折弯试验都象下面这样被实行了。即,试件是通过将每个材料的样本材料加工成宽5cm×长15cm×厚1cm的平板准备的。每个充填料的试件都通过所谓的自动绘图仪经受8cm的支点对支点距离的三点折弯试验。然后,从由此产生的负荷一位移图表,计算出每个充填料的折弯强度。
从表1里的各充填料的密度的数据、以及成本、重量的减少作用等可看出,充填在车体框架截面里的充填料的密度适当地不大于1.0g/cm3,较佳的是,不大于0.6g/cm3的密度将允许进一步减少重量。
其次,对主要评价框架的能量吸收特征的试验通过在框架的指定部分的内部空间充填各充填料而被实施。
首先参考构成框架的面板构件,它使用1mm厚的钢板SPCI-N。这钢板(SPCI-N)的机械属性象下面这样:
抗张强度:292N/mm2;
屈服点:147N/mm2;
延伸率:50.4%。
使用这样的钢板,将一U形截面的、一侧开口的面板件Po和一平板形的面板件Pi一起结合成一如图7所示的带帽沿的帽子形状,而结合后的组件的重叠部分Lf以60mm的间距点焊,从而最终组装成框架。
此外,如图7中的点划线所示,在加强件Rf置于框架截面里的框架里,与框架FR的面板件Pi、Po相同的材料也用作加强件Rf。这样,在加强件Rf两端的凸缘部分(未显示)被夹在两面板件Pi和Po的凸缘(重叠部分Lf)之间,然后重叠成3层,并通过点焊组装在一起。
表1中的充填料被充填在框架FR的指定部分的内部空间里,经受各种机械试验,以检查压缩强度或折弯强度和能量吸收性之间的关系。
首先,介绍框架的静态三点折弯试验。图1是示意地描述试验设备的视图,以便介绍框架FR的静态三点折弯试验。此外,图6是放大的静态三点折弯试验设备的基本部分的视图。
在具有图7中实线所示截面形状的指定长度的框架FR截面里用充填料S充填Ef=50-300mm的长度。接着,利用通用的试验装置上的压头Ma在框架FR的中心施加一静态负荷Ws,测得在0~45mm位移范围内的负荷—位移,如图4所示,从而确定静态能量吸收量。
试验结果如图10~14中的图表所示。首先,图10表示充填料重量和能量吸收量之间的关系。在图10中,黑圆(●)表示充填木材的情况,黑正方形(■)表示充填环氧树脂A的情况,而空心三角形(△)表示在框架截面中提供钢板加强件(板厚度1.0mm)的情况的In——之间的关系。此外,空心圆(○)表示用板厚1.6mm钢板(SPCI-N)的情况。
从这图表(图10)中能清楚看出,在使用木材和环氧树脂A的情况下,吸收的能量随充填料S重量的增加而增加,并显示了在由试验设备的2个支点Ms支撑框架部分被压碎的情况下达到最大值。另外,当使用如木材或环氧树脂这样的充填料S的时候,为了得到类似的能量吸收量的充填料的重量远小于只不过使用加强件的情况。
与此相同,已经证实,通过在框架截面中充充填填料S,框架FR的能量吸收性可比仅仅提供加强件Rf的情况大大改善。
图11显示了充填料S的平均压缩强度和能量吸收量之间的关系,其中,图表的水平轴表示对数标度。在该测量中,各充填料S的充填长度Ef都是50mm。在该水平下边的充填长度,充填料S将几乎不承受折弯的效果,因此,其能量吸收性与压缩强度有较强的相关性。此外,在图11中,标有a1、a2、a3、a4和a5的点分别表示属于氨基甲酸乙酯树脂、Al发泡体、木材、环氧树脂A和Al铸块的数据。
从图11的图表中可清楚看到,尽管能量吸收量随充填料S的平均压缩强度增加而增加,但当平均压缩强度到4MPa或更高的时候,框架FR的能量吸收量的增加程度达到饱和。换句话说,如果平均压缩强度是4MPa或更高时,可获得大致接近最大值的能量吸收量。
特别是,随着5MPa或更高的平均压缩强度,框架FR的能量吸收量的增加程度将较稳定地饱和,这样,可较稳定地获得接近接近最大值的能量吸收量。
此外,图12显示了充填料S的最大折弯强度和能量吸收量之间的关系。图13放大地显示了图12中的图表的一部分,最大折弯强度在80MPa之下。在该测量中,各充填料S的充填长度Ef是100mm。由于充填长度增加到约100mm,充填料S的折弯强度有助于改善框架FR的能量吸收性。此外,在图12和13中,标有b1、b2、b3、b4和b5的点分别表示Al发泡体、环氧树脂A、木材和Al铸块。
从这些图表中可清楚看出,尽管能量吸收量随充填料S的最大折弯强度的增加而增加,但当最大折弯强度达到10MPa或更大的时候(参看图13),框架FR的能量吸收量的增加程度达到饱和。换句话说,如果最大折弯强度是10MPa或更大,可获得大致接近最大值的能量吸收量。
特别是,当最大折弯强度为60MPa或更大时,框架FR的能量吸收量的程度更稳定地饱和,这样,可较稳定地获得接近最大值的能量吸收量。
在如上所述的静态能量吸收性试验中,当框架截面里不充填充填料的时候,如同图8所表示的那样,框架FR在负荷Ws的输入点处显著变形。与此相比,当框架截面里充填充填料的时候,如同图9所表示的那样,输入的负荷Ws扩散到长度Ef范围内的、充填有充填料S的框架FR的充填部分上,而不是限制在输入点处。即,当用充填料S充填内部时,框架不是局部地显著变形,而是在一个较大范围内变形。从而可以认为它允许吸收能量跳跃式地增加。
在这种情况下,通过计算可知,充填料S的能量吸收量被确定是总的吸收能量的7%或以下。由此也可知,充填料S的负荷分散效果、而不是充填料S本身的能量吸收性大大地有助于改善能量吸收性,而这可归因于在框架FR里充填对充填料S。
另外,在图10的图表中,尤其是哪个充填木材的、且显示了能量吸收量上限的框架,可清楚地看到试验后的框架的状态,可看到由试验设备的2个支点支撑的框架部分几乎彻底压碎。即,在框架FR里的最大能量吸收量归因于由支点Ms支撑的支撑部分的压碎。因此,在这种情况下,可以说,充填料S的作用是将输入负荷Ws分散给支点部分。
此外,对于充填有充填料(充填长度Ef=50mm)的框架来说,可清楚地看到试验后框架截面的压碎状态,已经发现在能量吸收性(仅有加强件Rf,氨基甲酸乙酯泡沫和Al发泡体)比较低的框架情况下,框架截面在负荷输入点处几乎完全破碎,而在能量吸收性(环氧树脂,木材和Al铸块)比较高的框架情况下,框架截面在负荷输入点处就不会这样破碎。
在负荷输入点处的框架截面的破碎,充填料S的压缩强度起着主要作用。如上所述,能量吸收量随充填料S的平均压缩强度的增加而增加,并在大约4MPa处稳定地饱和,而在大约5MPa处更稳定地饱和(看图11)。
由此可知,截面的破碎大大地影响框架的能量吸收性能,因为截面的破碎引起应力集中,加快局部变形,引起框架FR的破碎,这样,足够的能量吸收量可被确定。
作用在充填于框架FR里的充填料S上的压缩负荷直接作用在负荷输入侧。因此,充填料S的平均压缩强度维持在一足够值上(4MPa,或者更大),以防止截面在负荷输入侧处的任何破碎。
另外,如上所述,当充填料S的充填长度Ef变得比指定长度更长或者更多的时候,即使充填料S的平均压缩强度保持大致相等,在能量吸收性方面也会发生差异。通过观察框架截面,其中充填有环氧树脂A并显示出在充填料S的充填长度Ef为100mm时具有相当低的能量吸收量,并发现充填料(环氧树脂)已破裂。最大折弯强度对该破裂有较大的作用,此时能量吸收量随最大折弯强度增加而增加,并在在大约10MPa时饱和,而在大约60MPa时更稳定地饱和(见图12和13)。
作用在充填于框架FR里的充填料S上的折弯负荷直接作用在负荷输入侧的相反侧。因此,充填料S的最大折弯强度较佳的是保持足够值(10Mpa或更大),以防止在负荷输入侧的相反侧上的充填料的任何破裂。
此外,根据如上所述,当将充填料S充填在框架FR里时,通过将充填料S制成由不同充填料形成的多层结构可高效地提高框架FR的能量吸收量,在该结构中,将平均压缩强度不小于一特定值(至少4MPa)的充填料层设置在负荷输入侧,而将最大折弯强度不小于一特定值(至少10MPa)的充填料层设置在负荷输入侧的相反侧。
在上述静态三点折弯试验之后,介绍框架的动态三点折弯试验。图2是示意地显示一进行框架FR的动态三点折弯试验的试验设备的视图。与静态三点折弯试验一样,在框架FR的框架截面里充填约50至300mm长度的充填料,该框架FR的截面具有如图7的实线所示的截面形状,并具有指定的长度,框架FR的变形量是通过一落锤Mb作用在框架的中心部位而提供的冲击负荷Wd而测量的,此外,该冲击负荷是通过一测力仪Mc测量的,在0至45mm位移量范围内的能量吸收量如图5所示。
图14表现了充填料重量和能量吸收量之间的关系。在图14中,黑圆(●)表示充填木材的情况,而黑正方形(■)表示充填环氧树脂A的情况。
从该图表(图14)中可清楚看到,在木材和环氧树脂A的情况下,吸收的能量随充填料S的充填量的增加而增加,而在静态三点折弯试验中,能量吸收数量的上限已将知道,该上限的值约是0.85KJ。
与此相同,对于动态负荷Wd来说,通过在框架截面中充填充填料S,也可改善框架FR的能量吸收性能。
比较静态负荷Ws的情况和动态负荷Wd的情况,可知能量吸收量在动态负荷Wd的情况下较大,约是静态负荷Ws情况下的1.7倍。
此外,在静态负荷Ws下的情况相对在动态负荷Wd下的情况的比(静态对动态比)是通过上述已获得的、分别在静态负荷Ws的情况下和在动态负荷Wd的情况下的能量吸收性的数据计算出来的,其结果是可看到有很高的相关性。因此,可以认为,对在静态负荷Ws(充填料S的负荷扩散效果)下进行的能量吸收性的试验也适用于包含在动态负荷Wd下的能量吸收性的情况。
图15是一图表,它显示了在动态三点折弯试验情况下、在框架截面内只提供加强件Rf时能量吸收性的改进比与充填料S的充填长度范围(充填长度对负荷支点之间距离的比)之间的关系。在图15中空心圆(○)表示充填木材的情况,而空心三角形(△)表示充填环氧树脂A的情况。
从该图表(图15)中可看到,在充填木材和环氧树脂A这两种情况下,吸收的能量随充填料S充填长度范围的增加而增加,但在约15%处饱和。换句话说,如果充填料S的充填长度范围相对于负荷支点之间的距离是15%或更多,可获得几乎最大的能量吸收量。因此,充填料S的充填范围相对于负荷支点之间的距离较佳的是15%或更多。
下面的介绍内容是这样的,将框架截面里充填有上述充填料的框架应用于轿车的车体。
图16是显示一轿车车体结构的立体图,其中,撞击从前面、后面或侧面作用在车体1上(参看图16中的箭头Af、Ar和As),然后撞击负荷输入框架、即按照撞击方向输入车体的各零件。
例如,当撞击发生在车体的一个侧面(所谓的横向或侧面撞击)时,一个大的冲击作用在沿车体侧面部分垂直延伸的、所谓的中心柱2上。此时,为了保护乘坐者,必须防止中心柱2因其根部或带状部断裂而突入车内。因此,需要在这些部分里充填充填料以提高中心柱2对冲击能量的吸收性。
此外,当撞击自后面作用在车体上(所谓的后面撞击)时,很可能发生沿车体后侧前后延伸的后侧框架的断裂,更具体地说,在如图17和18所示的后侧框架的折弯部分3a处断裂。因此,对于后侧框架3来说,需要通过在该折弯部分3a里充填充填料来提高对撞击能量的吸收性。即,在由后侧框架3的外面板3Po和内面板3Pi限定的框架截面内、并对应于折弯部分3a的部分处充填充填料3S,如图18所示,以提高后侧框架3的能量吸收性。请注意,图18中的标号3Rf表示安装在后侧框架3截面内的加强件。
此外,较佳的是用充填料加强铰链柱4,它在车体侧面部分的前侧垂直延伸,其根部很可能断裂。还有,较佳的是在沿车内底板两侧部分前后延伸的侧门槛5处、沿车内顶部两侧部分前后延伸的顶部侧轨6处、特别是在与其它框架零件连接的连接部分以及邻近处通过充填充填料来加强。
对于中心柱2来说,当一撞击作用在车体的一个侧面时(所谓的横向或侧面撞击),一大的冲击负荷直接作用在中心柱2的带状部或其附近,而该冲击负荷对于中心柱2的根部来说被作为折弯力矩,类似相对一悬臂梁的负荷方式。
为了防止框架(中心柱2)因该折弯力矩而断裂,有必要提供充填料。
本发明人已经发现,通过在至少一部分面板之间插入一粘结剂层、以及在框架的截面内充填充填料可将框架可承受的最大折弯力矩和能量吸收性提高一个较大的程度。
图19是示意地显示一进行框架静态悬臂折弯试验的试验设备的视图。在将充填料S充填入具有图20所示的框架FR的截面里去后,将框架FR的一端固定在支承板Me上,而该支承板Me固定在一设备底座Mf上。然后,当利用一万能试验机的加压器Md在框架FR的一端附近施加一静态负荷Wm时,可测得相对该负荷的位移和折弯角的关系。由此可确定最大折弯力矩和静态能量吸收量。
图21是一图表,它显示了充填有各种充填料的框架的折弯角和折弯力矩之间的关系。在该图表中,标有a至e的各曲线显示各框架的性能,而框架里分别充填有如下的充填料:
曲线a:无充填料(只有钢板框架),
曲线b:环氧树脂A,
曲线c:环氧树脂B,
曲线d:环氧树脂B,并在环氧树脂B和框架的面板Po及Pi之间提供粘结剂(具有7.3MPa抗剪强度的车体保护层),以及
曲线e:木材(松木)。
从图21的图表中可看到,无论哪条曲线,随着折弯角的增加几乎笔直地突然升高,直至折弯角达到一定程度。然后,在曲线a至c和曲线e的情况下,曲线在某一折弯角处达到一顶点(最大点),然后,折弯力矩随着折弯角的增加而减小。在曲线a的情况下(无充填料,只有钢板框架),减小的程度非常大。
与此相反,在曲线d的情况下(环氧树脂B+粘结剂),即使在折弯力矩突然增加后,折弯力矩也不会随着折弯角的增加而降低,从而维持一高的折弯力矩值,此外,最大折弯力矩值也是五条曲线中最大的。与使用相同充填料(环氧树脂B)的曲线c相比,在折弯角的增加和最大折弯力矩的大小这两方面存在着明显的差异。
因此,可以看到,即使具有相同的充填料,通过用粘结剂将充填料固定在框架的面板上也可显著地改善框架的折弯力矩性能。
图22是一条线图,它显示了在悬臂折弯试验中、充填有各种类似于图21所示的充填料的框架的最大折弯力矩(Nm)和能量吸收量(J)。在该图表中,标有A至E的各条块分别表示充填有下列充填料的框架的性能。此外,在各条块中,左侧的数值(白色条块)表示最大折弯力矩(Nm),而右侧的数值(阴影线条块)表示框架的能量吸收量(J):
条块A:无充填料(只有钢板框架),
条块B:环氧树脂A,
条块C:环氧树脂B,
条块D:环氧树脂B+粘结剂(其中,充填料是环氧树脂B,而粘结剂(具有7.2MPa抗剪强度的车体保护层)设置在环氧树脂B和框架的面板Po或Pi之间),以及
条块E:木材(松木)。
从图22的图表中可看到,充填有环氧树脂B+粘结剂的框架(条块D)显示了最大的能量吸收量,且与使用同样充填料(环氧树脂B)的条块C的能量吸收量相比具有显著的差别。
由此可见,即使充填相同的充填料,但通过用粘结剂将充填料固定在框架的面板上能大大地改善框架所能量吸收性能。
图23是一图表,它显示了粘结剂层的抗剪粘结强度与最大折弯力矩之间的关系。
从图23的图表中可看到,虽然框架可承受的最大折弯力矩随粘结剂层的抗剪粘结强度增加而增加,然而最大折弯力矩的增加程度(在图表中的曲线的坡度)比抗剪粘结强度达到3MPa或较高时之前较平缓。换句话说,如果粘结剂层的抗剪粘结强度是3MPa或较高时,框架可承受的最大折弯力矩可十分有效地增加,从而可获得足够的折弯力矩值,并可获得高的能量吸收性。因此,粘结剂层的抗剪粘结强度较适当的是3MPa或较高。
此外,当抗剪粘结强度进一步增加到7MPa或更高时,最大折弯力矩的增加程度达到饱和。换句话说,如果抗剪粘结强度是7MPa或更高时,可获得大致接近最大值的折弯力矩值。因此,粘结剂层的抗剪粘结强度较佳的是7Mpa或更高。
此外,当充填料本身具有粘结性能时,充填料也可通过利用该粘结性能的优点、而不是另外使用粘结剂粘结并固定在框架的面板上。在这种情况下,框架粘结强度较佳的是3MPa或较高,更佳的是7MP或更高。
下面的介绍将结合这样的例子,其中具有上述性能的可发泡的充填料充填在轿车的车体框架里。
图24是一流程框图,它显示了图16中的车体的制造过程,并显示了将由(作为例子的)环氧树脂B制造的可发泡充填料充填在车体框架里的充填操作。
如该框图所示,通过在步骤#1中加压形成的钢板件在组装步骤#2和#3中进行分段装配,并在这些组装步骤中在必要部分充填充填料(例如,环氧树脂B:发泡温度约在150-170℃)(看箭头)。在步骤#4和#5处完成整个车体组装后,在步骤#6的电镀步骤中干燥电镀膜,该充填料在干燥温度时发泡和硬化。此外,由于在紧接电镀工艺的油漆步骤#7处还要进行油漆后的干燥,因此充填料也可以在该干燥工艺时发泡和硬化。
图25是一流程框图,它详细显示了将诸如环氧树脂的可发泡充填料提供给车体框架(以中心柱为例子)的情况。此外,图26和27是纵向剖视图,显示了中心柱带状部的附近区域。而图28A至28E是详细显示将充填料提供给该中心柱截面的流程视图。
如这些附图所示,为了进行组装,首先通过压制钢板获得侧面框架的外侧零件(框架的外面板)、加强的零件(加强件)和内部零件(框架的内面板),然后(看图28B)将未发泡充填料Sa提供给侧面框架的外侧零件(框架FR的外面板Po:见图28A),接着组装加强件Rf(步骤#11,见图28C)。
然后,将未发泡充填料Sb提供给该加强件Rf的内侧(件图28D),再组装面板Pi,从而制成框架FR(步骤#12,件图28E)。请注意,未发泡时类似于粘土的环氧树脂可非常容易地固定在外面板Po或加强件Rf上。
结果,如图26所示,未发泡的充填料So(Sa+Sb)充填在框架截面里。然后,通过发泡和硬化该充填料So,形成如图27所示的、在指定部位具有发泡的和硬化的充填料S的框架FR。
下面介绍框架结构的具体例子,其中,按照本发明在框架截面的至少一部分里充填充填料。
例子1
例子1是一种在充填料的冲击负荷输入侧的相反侧设置加强件的框架。图29和30显示了(例如)作为轿车车体框架的、叫做中心柱的框架结构。
具体地说,如图所示,在按照该具体例子的框架FR1里,除了以平行于外面板Po方式设置在负荷W输入侧的、用钢板制成的加强件Rf外,许多加强件K1在框架截面负荷输入侧的相反侧上形成(例如)直线形状(金属丝形状)。这许多金属丝加强件K1较佳的是由不锈钢制成,并平行于内面板Pi(即垂直于负荷输入方向)延伸。如此,除了充填(例如)作为充填料S1的环氧树脂,加强件Rf和线状加强件K1被设置在框架截面里。
更具体地说,例如,在未发泡和未硬化的充填料S1形成具有指定厚度的片状后,将线状的加强件K1沿框架纵向固定在该片状充填料S1上。如果需要,将另外的片状充填料S1堆叠起来,并重复设置加强件K1。接着使充填料S1(例如环氧树脂)发泡,从而可获得如图29和30所示的框架结构。
图31显示了按照例子1的一个改进例子的框架FR2。在该改进例子里,例如,由不锈钢制成的网状片K2作为加强件设置在冲击负荷输入侧的相反侧。作为代替,也可使用多孔片材,或者使线状加强件交叉,从而提供交叉网形状。
在该具体例子里,加强件K1和K2设置在充填料S1和S2的冲击负荷输入侧的相反侧,由此可提高在充填料S1和S2的冲击负荷输入侧的相反侧的折弯强度。结果,即使充填料S1和S2的充填长度比一预定水平长,也可防止充填料S1和S2因冲击负荷W的作用而产生断裂,因此,可进一步提高框架FR1和FR2的能量吸收性。
例子2
例子2显示了一框架结构,其中,给设置在框架截面里的加强件再提供一固定充填料的功能。
具体地说,如图32所示,在按照该例子的框架FR3里,将一具有U形截面的盒状加强部件K3设置在框架截面的一外侧(即负荷输入侧)上。该加强部件K3包括一平行于外面板Po和在负荷输入侧的加强件Rf延伸的本体部分K3a,以及一对垂直于本体部分K3a的直立的壁部分K3b(即大致平行于负荷输入方向)。
这样,充填料S3固定在盒状加强部件K3内。该加强部件K3通过焊接或粘结预先连接在外侧的板部件(即加强件Rf)上,并将充填料S3提供给该被连接的本体。此外,也可先将充填料S3提供给加强部件K3,然后连接在加强件Rf上。
这样,在该例子里,通过将加强部件K3设置在框架截面里、特别是框架FR3的外侧部分上,使充填料S3得到加强。此外,该充填料S3还被固定在加强部件K3里。
即,由于通过一个部件K3就可在实现固定充填料S3功能的同时加强框架FR3和充填料S3的功能,因此可在实现上述两功能的同时简化框架FR3的结构和减少它的重量。
图33显示了按照例子2的一个改进例子的框架FR4。在该改进的例子里,一具有L形截面的加强部件K4设置在框架截面内的外侧上(即负荷输入侧)。该加强部件K4包括一平行于在负荷输入侧上的外面板Po延伸的本体部分K4a,以及一垂直于本体部分K4a(即平行于负荷输入方向)的直立的壁部分K4b。然后,将充填料S4固定在该L形截面内。
图34和35显示了按照例子2的其它改进例子的框架FR5和FR6。在这些改进例子中,加强部件K5和K6分别设置在框架截面的内侧上(即负荷输入侧的相反侧)。
即,在框架FR5里,一具有U形截面的盒状加强部件K5设置在框架截面里的内侧上(即负荷输入侧的相反侧)。该加强部件K5包括一平行于在负荷输入侧相反侧上的内面板Pi延伸的本体部分K5a,以及一对垂直于本体部分K5a(即平行于负荷输入方向)的直立的壁部分K5b。然后,将充填料S5固定在该U形的盒状加强部件K5里。
此外,在框架FR6里,具有L形截面的加强部件K6置于框架截面的内侧(即负荷输入侧的相反侧)。该加强部件K6包括一平行于在负荷输入侧相反侧处的内面板Pi延伸的本体部分K6a,以及垂直于该本体部分K6a(即平行于负荷输入方向)的直立的壁部分K6b。然后,将充填料S6固定在L形截面内。
请注意,在这些改进的例子(图34和35所示的改进例子)里,加强部件K5和K6将加强框架FR5和FR6和/或在它们内侧的充填料S5和S6。
此外,将加强部件K5和K6固定在内面板Pi上的方法类似于图32所示例子中的将加强部件K3连接和固定在外侧的板件(加强件Rf)上的方法。
例子3
例子3显示了一种框架结构,其中设有排泄孔,以便在构成框架截面的面板件的电镀工艺中从框架截面里和/或设置充填料的部分中排出电镀液。
具体地说,如图36和37所示,在按照该例子的框架FR7里,提供一沿框架纵向延伸的孔部分(排泄孔)Hd,它(例如)大部分在充填于框架截面里的充填料S7的内侧(即负荷输入侧的相反侧),并与内面板Pi接触。
排泄孔Hd可用来在电镀工艺中从框架截面内和/或从充填有充填料的部分中排出电镀液,在该电镀工艺中,通过电镀对构成框架截面的内面板Pi和外面板Po、以及加强件Rf进行涂敷。在组装内面板Pi前,将树脂或钢材制成的管子安装在充填料S7的内侧(即负荷输入侧的相反侧),然后,使充填料S7发泡和硬化,由此使排泄孔Hd与内面板Pi接触。
在电镀工艺中提供给框架FR7的电镀液被允许流动通过排泄孔Hd,即使在充填料S7发泡和硬化时。因此,电镀液永远不会被充填料S7挡在前面或后面,也不会停留在充填充填料S7的地方。此外,由于排泄孔Hd是由管子形成的,并沿框架的纵向、在负荷输入侧的相反侧上延伸,因此在负荷输入侧相反侧的充填料S7被加强,从而改善了折弯强度。
此外,除了使用管子材料,也可在内侧使用多孔树脂。
如上所述,在该具体例子里,由于排泄孔Hd形成在充填料S7里,因此电镀液可无障碍地通过排泄孔Hd从框架截面内或从充填充填料的部分内排出。
此外,由于排泄孔Hd设置在充填料S7的负荷输入侧的相反侧,从而可通过用管子形成的、沿框架纵向延伸的排泄孔Hd使在负荷输入侧的相反侧处的充填料S7得到加强,进而提高折弯强度。结果,即使提供的充填料S7的充填长度比预定水平长,也可在受到撞击负荷时防止充填料S7断裂,从而进一步提高了框架FR7的能量吸收性。
例子4
例子4显示了一框架结构,其中,在构成框架截面的面板件的至少一部分和充填料层之间提供粘结剂层。
具体地说,如图38A至38E所示,首先将一粘结剂层提供给外面板Po的内侧表面,然后设置未发泡的充填料S8a(例如环氧树脂,图38B)。接着,在充填料S8a的内侧组装一加强件Rf(图38C),然后给加强件Rf的内表面和外表面提供粘结剂层,在这些步骤之后,提供未发泡的充填料S8b(例如环氧树脂)。此外,也可在加强件Rf的内外表面上施加粘结剂后,再组装加强件Rf。
然后,在内面板Pi的内侧表面上施加粘结剂,接着组装内面板Pi,由此完成框架FR8的组装。这里,除了在内面板Pi一侧提供粘结剂,也可在充填料S8b一侧提供粘结剂。考虑到电镀液将作用在内面板Pi上,因此较佳的是将粘结剂提供给充填料S8b一侧。
在这些步骤后,例如通过在电镀工艺中的干燥步骤使充填料发泡和硬化,由此形成在指定部位中充填有发泡的和硬化的充填料的框架FR8。通过充填料的这种发泡和硬化,充填料牢牢地粘结和固定在各面板件上。
至于上述粘结剂,虽然各种类型的粘结剂都适用,但在本实施例里使用一种热固性粘结剂,它在加热至165℃并冷却和硬化20分钟后的抗剪粘结强度约是7MPa。
这样,在该具体例子里,由于构成框架截面的面板的至少一部分和充填料通过粘结剂粘结和固定,因此充填有充填料的框架FR8的这部分的刚性将因为仅仅提供粘结剂这一简单构造而提高。
特别是,在充填料提供给框架FR上的、将承受折弯力矩作用的部分的情况下,由于充填料通过粘结剂粘结和固定在面板件上,因此框架FR8可以承受的最大折弯力矩可以提高,从而利用一种简单的构造改善了能量吸收性。
此外,由于粘结剂层设置在充填料的负荷输入侧的相反侧和至少一部分面板件(内面板Pi)之间,因此,通过有效地防止框架FR8的任何断裂,可进一步改善在撞击负荷输入侧上的充填料的压缩强度及其能量吸收性。
例子5
该例子显示了框架结构的另一例子,其中,在构成框架截面的至少一部分面板件和充填料层之间提供粘结剂层。
具体地说,在该例子里,如图39A至39E所示,首先在指定点f9处将外面板Po和加强件Rf粘结和固定在一起(图39B)。在该工艺中,就所谓的中心柱来说,在输入撞击负荷的条形部及其附近较佳的是进行粘结。
然后,将粘结剂提供给加强件Rf的内侧表面(图39C),接着提供充填料S9(图39D)。然后,在内面板Pi的内表面上施加粘结剂,组装内面板Pi,从而完成框架FR9的组装(图39E)。这里,除了在内面板Pi一侧施加粘结剂,也可在充填料S9一侧施加粘结剂。
在该具体例子里,由于通过在指定点f9处(特别是,负荷输入点或其附近)施加粘结剂使外面板Po和加强件Rf粘结和固定在一起,因此在该部分处的框架刚性及在撞击负荷输入侧的充填料S9的压缩强度可得到提高,从而通过有效地防止框架FR9截面的任何断裂可进一步改善能量吸收性。
此外,对于粘结剂来说,可使用上述例子4所述的那一种。
例子6
例子6显示了一种框架结构,其中,在对构成框架截面的面板件电镀的工艺中,允许电镀液无障碍地在面板件的内侧表面上流动。
如图40和41所示,在按照该具体例子的框架FR10里,提供沿框架的纵向延伸的(例如,多个)杆状件B1,它们紧靠在框架截面内侧(即负荷输入侧的相反侧)的内面板Pi。该杆状件B1(例如)由树脂或钢材制成,并被设置成向内面板Pi一侧突出,与在未发泡的充填料S10的负荷输入侧的相反侧上的内面板Pi接触。
具体地说,通过该杆状件B1使充填料S10被设置成与内面板Pi分离而形成一预定间隙,并与加强件Rf分离而形成一预定间隙,即使其在框架截面内成浮置状态,从而在电镀面板件的工艺中,允许电镀液无障碍地在面板件的内表面上流动。然后,通过发泡和硬化充填料S10,使框架截面的内部基本完全充满充填料S10。
这样,由于杆状件B1沿框架纵向延伸而使在负荷输入侧的相反侧上的充填料S10得到加强,使充填料S10的折弯强度得到改善,从而提高了能量吸收性。
例子7
例子7与例子6一样,也显示了一种框架结构,其中,在对构成框架截面的面板件电镀的工艺中,允许电镀液无障碍地在面板件的内侧表面上流动。
具体地说,如图42和43所示,在按照该具体例子里的框架FR11里,在框架截面里提供一对垂直于面板件(即沿负荷输入方向)的矩形板件B2(支承板),并在该支承板B2之间设置未发泡的充填料S11。提供(例如,多个)杆状件B3,它们的两端由该对板件B2支承,而未发泡的充填料S11被设置成环绕着这些杆状件B3。
此外,在各板件B2的四个角处设有向内侧或外侧突出的支脚B2a。通过各支脚B2a与内面板Pi或加强件Rf的接触,与这些面板件Pi或Rf保持一预定间隙。
换句话说,充填料以浮置方式设置在框架截面内,从而允许在对面板件电镀的工艺中让电镀液无障碍地在面板件的内表面上流动。然后,通过使充填料发泡和硬化,使框架截面的内部基本完全充满充填料S11。
在这种情况下,通过将沿框架纵向延伸的杆状件B3固定在仅可能靠近充填料S11的负荷输入侧的相反侧上,将因杆状件B3而加强在负荷输入侧上的充填料S11,从而改善它的折弯强度,提高它的能量吸收性。
例子8
例子8显示了一种框架结构,其中,在框架截面里的充填料的充填状态可从框架外侧进行核对。
具体地说,如图44和45所示,在按照该具体例子的框架FR12里,在内面板Pi上提供一用来观察的孔部分Hi。该用来观察的孔部分Hi具有(例如)约5mm的直径,并设置在与充填料S12充填部分对应的点上。
因此,随着可发泡的充填料S12的发泡和硬化,如果充填程度是足够的,由于充填料从孔部分Hi中膨胀出来而可发觉。此外,在诸如环氧树脂的可发泡充填料情况下,如果该孔部分具有约5至7mm或更小的直径,充填料将不能溢出孔部分。在充填料S12发泡工艺中还可以通过该孔部分Hi通风。
例子9
例子9显示了一种框架结构,其中,面板件具有凸块,以便固定充填料。
具体地说,如图46和47所示,在按照该具体例子的框架FR13里,在加强件Rf的内表面上形成有许多凸块Rfa。这些凸块Rfa最好不是相对于加强件Rf的内表面垂直延伸,而是相对于固定在车体上的框架FR13倾斜向上延伸。然后,以充填料S13的负荷输入侧与凸块Rfa啮合的方式,将充填料S13固定在加强件Rf上。因此,充填料S13将永远不会在框架FR13里向下(图中向右)落下。
这种结构可将充填料S13固定在框架截面里,而不需要提供任何其它零件(即,不会使结构复杂化),这不仅对固定在未发泡状态的、诸如环氧树脂的可发泡充填料特别有效,对于固定木材之类的充填料也有效。
例子10
例子10显示了一种框架结构,其中,一种可发泡的材料设置在充填料和面板件之间,该充填料通过该可发泡材料被夹持和固定在面板件上。
具体地说,如图48和49所示,在按照该具体例子的框架FR14里,在(例如)一木质充填料S14a和一内面板Pi之间、以及在充填料S14a和加强件Rf之间设置一在未发泡状态的可发泡充填材料S14b,然后使未发泡的充填料S14b发泡和硬化,由此将充填料S14a夹持和固定在内面板Pi和加强件Rf之间。
在这种情况下,可将充填料S14a固定在框架截面里,而不需要提供任何其它零件(即,不会导致结构复杂化)。
例子11
例子11显示了一种框架结构,其中,通过降低可发泡充填料的表观发泡率可将该充填料稳定地充填在目标位置上。
具体地说,如图50和51所示,在按照该具体例子的框架FR15里,将处于预先发泡和硬化状态的可发泡充填料S15a(例如,环氧树脂)设置在框架FR15里,然后将一可发泡的充填料S15b(例如,环氧树脂)设置在已发泡和硬化的充填料S15a和内面板Pi之间及充填料S15a和加强件Rf之间。接着,使该未发泡的充填料S15b在(例如)电镀工艺进行干燥的时候发泡和硬化,由此将充填料S15a夹持和固定在内面板Pi和加强件Rf之间。
这样,在电镀干燥工艺中,由于只有后放进去的未发泡的充填料S15b被发泡,表观发泡率与整个充填料发泡时相比变得十分低。
当充填料的发泡率比某一水平高的时候,将由于框架轮廓的原因,而出现充填料不能完全充满框架里的预定位置的情况。然而,通过如本例子所述的降低表观发泡率,可在目标位置上获得稳定的充填。
此外,对于降低表观发泡率的方法来说,也可使用在低温下预先发泡的充填料,将在低温发泡状态下的该充填料置于框架截面里,然后在高温下(例如,在电镀干燥工艺中)完全发泡,由此获得100%的发泡率。这样,在最终发泡工艺中的表观发泡率降低至在低温时先前发泡的范围内。
例子12
例子12显示了一种框架结构,其中,充填料由一种特定的支承件固定在框架截面里,这样,在对构成框架截面的面板件电镀的工艺中,允许电镀液无障碍地在面板件的内侧表面上流动。
具体地说,如图52和53所示,在按照该具体例子的框架FR16里,一盒状支承件B5设置在该框架截面里,该支承件B5包括一对垂直于面板件(即沿负荷输入方向)的直立的壁部分B6和一平行于内面板Pi的板状本体部分B7,然后,将未发泡的可发泡充填料S16(例如,环氧树脂)置于支承件B5内。
在各直立的壁部分B6的四个角处设置向内侧或外侧突出的支脚B6a。通过各支脚B6a与加强件Rf及内面板Pi接触,在未发泡的充填料S16和加强件Rf之间及在充填料S16和内面板Pi之间保持一预定的或较大的间隙。
因此,在对面板件Pi、Po和Rf进行电镀的工艺中,电镀液将无障碍地在面板件的内表面上流动。然后,使充填料S16发泡和硬化。
图54至56显示了例子12的一个改进例子。在按照该改进例子的框架FR17里,在支承件B5的板状本体部分B7处提供具有许多有预定或较大直径的孔的多孔部分B7h。然后,当未发泡的充填料S17发泡和硬化时,充填料S17通过该多孔部分B7h的孔充填内侧,由此,充填料不仅可无障碍地充填外侧,也可充填框架17的内侧。
在这种情况下,由于支承件B5的本体部分B7使在负荷输入侧相反侧的充填料S17得到加强,因此改善了充填料的折弯强度,从而提高了框架FR17的能量吸收性。
例子13
例子13显示了一种框架结构,其中,当通过在框架的面板件里埋设一(例如)螺母之类的零件而形成一孔部分时,将防止该孔部分被充填料封闭。
在按照现有技术例子的框架里,如图57所示,当将一螺母Nt’固定在框架FR18’的内面板Pi’上时,随着充填料S18’的发泡和硬化,充填料S18’将进入螺母孔Hn’并封闭孔部分Hn’。
而在按照本具体例子的框架FR18里,如图58所示,例如将由纸或乙烯基制成的、用来防止充填料进入的片状物放置在螺母Nt与内面板Pi相反的一侧上。由此,当充填料发泡和硬化时,发泡的充填料S18将不可能进入螺母孔Hn。
图59显示了例子13的一个改进例子。在按照该改进例子的框架FR19里,例如,将由树脂制成的、用来防止充填料进入的帽盖件B9放置在螺母Nt与内面板Pi相反的一侧上,该帽盖件B9将防止充填料S19进入。
例子14
例子14显示了一种框架结构,其中带有浸渍着可发泡材料的木质充填料,通过使可发泡材料发泡而将该充填料固定在框架里。
具体地说,如图60A至60D所示,在按照该具体例子的框架FR20里,首先,将按照框架充填位置处的形状形成的、诸如松树或日本雪松之类的木质充填料S20切成约1mm厚的片(如图60A),通过(例如)带有环氧树脂的粘结剂或苯酚粘结剂将用这种方法切成片的许多充填料层叠在一起。在经过干燥后,将充填料S20浸在一树脂容器B10里,该容器B10里(例如)盛放着环氧树脂或包括可发泡成分的苯酚树脂(图60B)。在该工艺中,根据需要施加一压力,以便促进树脂进入木质充填料S20里。
将带有可发泡成分的木质充填料S20设置在框架FR20里,然后(例如)在电镀后被干燥。通过这种干燥步骤,进入木质充填料S20的可发泡成分发泡,由此使充填料S20固定并与内面板Pi和加强件Rf紧密接触(图60C和60D)。
这样,不需要特地使用粘结剂,只要利用进入木质充填料S20的可发泡成分就能使充填料S20与面板件(内面板Pi和加强件Rf)相对固定并紧密接触。
例子15
例子15显示了一种框架结构,其中,通过在框架受到折弯力矩强烈作用的部分充填充填料来进行加强。
具体地说,如图61所示,在按照该具体例子的、(例如)形成后框架的框架FR21里,将形成封闭截面的、与内面板Pi21相关的加强部件B21固定在框架FR21的一折弯部分处,并且(例如)将可发泡的充填料(例如,环氧树脂)作为多孔充填料充填在该封闭截面里。
该加强部件B21具有加强框架FR21和固定充填料S21的功能。
通过在框架FR21经受折弯力矩强烈作用的部位处的截面里设置如上所述的加强部件B21,可利用该加强部件B21固定充填料S21,从而有可能大大地改进框架FR21可承受的最大折弯力矩值。
例子16
例子16提供了一种结构,其中,通过使多孔部分的孔互相独立来提高粘结剂的粘固性。
具体地说,如图62和63所示,在按照该具体例子的一个框架FR22里,将多孔充填料S22充填在一由内面板Pi和加强件Rf形成的封闭截面里,其中,在该充填料S22与加强件Rf相对的表面上形成有许多独立的孔部分Sh。然后,充填料S22在粘结剂层Ad处粘结和固定在加强件Rf的内表面上。
这样,通过使多孔材料(充填料S22)的孔部分Sh互相独立,从而通过增加粘结剂Ad的粘结面积可防止经受负荷作用的孔部分断裂,并提高粘结剂的粘结力。结果,可稳定地获得对框架FR22可承受的折弯力矩的改进效果,并改善了它的能量吸收性。
例子17
例子17显示了一种框架结构,其中,将具有本发明描述的平均压缩强度性能或最大折弯强度性能的不同的充填料制成一多层结构。
具体地说,如图64和65所示,在按照该具体例子的一种框架FR23里,准备由一种充填料(第一充填料)提供的许多片状充填料S23a(第一充填料层)和由另一种充填料(第二充填料)提供的许多片状充填料S23b(第二充填料层),第一充填料具有作为本发明描述的最大折弯强度性能的、10MPa或更高的最大折弯强度,并形成指定厚度的片状,而第二充填料具有作为本发明描述的平均压缩强度性能的、4MPa或更高的平均压缩强度,并形成指定厚度的片状。然后,将这些片状充填料层S23a和S23b(例如)以交替层叠的方法充填在由框架FR23的内面板Pi和加强件Rf形成的封闭紧密内。此外,在这种情况下,第一充填料的平均压缩强度小于4MPa,而第二充填料的最大折弯强度小于10MPa。
这样,通过使具有10MPa或更高最大折弯强度的第一充填料层S23a和具有4MPa或更高平均压缩强度的第二充填料层S23b层叠并形成多层,有可能通过使用分别具有上述性能之一的充填料S23a和S23b获得一种在整体上同时具有两种性能(即,10MPa或更高的最大折弯强度及4MPa或更高的平均压缩强度)的充填料。
此外,通过将第一充填料层S23a的最大折弯强度设定为60MPa或更高、及将第二充填料层S23b的平均压缩强度设定为5MPa或更高,还可能获得更高的性能。还有,如果不是将具有不同强度性能的充填料切成片状或进行层叠,也可使任一种充填料形成杆状,并将该充填料与另一种充填料结合并层叠这些充填料。
例子18
例子18显示了一种框架结构,其中,具有本发明所述的平均压缩强度或最大折弯强度性能的不同充填料成双层结构置于框架的负荷输入侧和负荷输入侧的相反侧。
如图66和67所示,在按照该具体例子的一种框架FR24里,尽管负荷沿着图66中箭头所示方向输入,但在强度性能上不同的充填料分别置于框架FR24的负荷输入侧和负荷输入侧的相反侧。即,将在最大折弯强度性能方面较佳的充填料S24a置于负荷输入侧的相反侧,而将在平均压缩强度性能方面较佳的充填料S24b置于负荷输入侧。在负荷输入侧相反侧上的充填料S24a具有如本发明所描述的最大折弯强度性能的、10MPa或更高的最大折弯强度,而在负荷输入侧上的充填料S24b具有如本发明所描述的平均压缩强度性能的、4MPa或更高的平均压缩强度。
这样,通过将具有10MPa或更高最大折弯强度的第一充填料S24a置于框架FR24的负荷输入侧的相反侧、及将具有4MPa或更高的平均压缩强度置于负荷输入侧,有可能将最有效的强度性能分别地、容易地和可靠地传送给框架的负荷输入侧和负荷输入侧的相反侧。
此外,通过将第一充填料层S24a的最大折弯强度设定成60MPa或更高、及将第二充填料层S24b的平均压缩强度设定成5MPa或更高,还可能获得更高的性能。
主要通过将沿轿车车体侧面部分垂直延伸的所谓中心柱作为车体框架的例子描述了上述实施例。然而,并不限于这种情况,本发明还能有效地应用于其它的车体框架,诸如沿轿车的车体侧面部分垂直延伸的其它柱件(例如,前柱,铰链柱部分和后柱等等),沿轿车车身两侧前后延伸的框架件(例如,侧门槛,后侧框架和前框架等等),连接左右框架件的连接件(例如,所谓的横梁等等),车门的加强部件(例如,所谓的缓冲杆等等),以及保险杠的加强部件(例如,所谓的保险杠加强件等等)。
如上所述,本发明不限于上述的实施例,在不超出本发明宗旨范围的情况下还可以有许多改进和结构变化。
按照本发明的第一方面,使充填料具有不小于4MPa的平均压缩强度或不小于10MPa的最大折弯强度。由此,通过使平均压缩强度不小于4MPa,防止框架在负荷输入点及其附近处发生较大变形、从而使其截面断裂的可能性,并通过将输入负荷有效地扩散到框架支承部分而可能获得高的能量吸收性。此外,通过使最大折弯强度不小于10MPa,即使框架在负荷输入侧及其附近局部大量变形,也可防止充填料发生断裂,并防止框架因脆性而断裂,还可通过将输入负荷有效地扩散到框架支承部分而获得高的能量吸收性。
还有,按照本发明的第二方面,基本上也可获得与第一方面相同的效果。具体地说,由于使充填料具有不小于5MPa的平均压缩强度或不小于60MPa的最大折弯强度,因而可更稳定地获得与第一方面相同的效果。
此外,按照本发明的第三方面,使充填料具有不小于4MPa的平均压缩强度和不小于10MPa的最大折弯强度。由此,通过使平均压缩强度不小于4MPa,防止框架在负荷输入点及其附近处发生大的变形、从而使其截面断裂的可能性,并通过将输入负荷有效地扩散到框架支承部分而可能获得高的能量吸收性。此外,通过使最大折弯强度不小于10MPa,即使框架在负荷输入点及其附近处发生大的变形,也可防止充填料发生断裂,并防止框架因脆性而断裂,还可通过将输入负荷有效地扩散到框架支承部分而获得高的能量吸收性。
此外,按照本发明的第四方面,基本上也可获得与第三方面相同的效果。具体地说,由于使充填料具有不小于5MPa的平均压缩强度和不小于60MPa的最大折弯强度,因而可更稳定地获得与第三方面相同的效果。
此外,按照本发明的第五方面,基本上可获得与第一至第四方面中的一个方面相同的效果。具体地说,由于平均压缩强度被限定在撞击负荷输入侧而最大折弯强度被限定在撞击负荷输入侧的相反侧,因此,可有效地支承直接地且主要地作用在负荷输入侧的压缩负荷,此外可有效地支承直接地和主要地作用在负荷输入侧相反侧上的折弯负荷。即,最有效的性能将分别提供给负荷输入侧和负荷输入侧的相反侧,从而可获得有效的加强。
此外,按照本发明的第六方面,基本上可获得与第五方面相同的效果。具体地说,由于通过将具有平均压缩强度的充填料和具有最大折弯强度的充填料层叠,以使具有上述性能的不同的充填料设置成多层结构的形状,因而可获得具有两种性能的一个整体。此外,通过在框架的负荷输入侧提供具有平均压缩强度的充填料和在负荷输入侧提供具有最大折弯强度的充填料,而可分别地、容易地和稳定地将最有效的性能提供给负荷输入侧和负荷输入侧的相反侧。
此外,按照本发明的第七方面,基本上可获得与第一至第六方面中的任一方面相同的效果。具体地说,由于使充填料具有不大于1.0g/cm3的密度,因而使框架变轻并可获得高的能量吸收性。
此外,按照本发明的第八方面,基本上可获得与第一至第七方面中的任一方面相同的效果。具体地说,由于充填料是用多孔材料制成的,因此使对框架的充填工作变得容易,框架变得较轻,并可获得高的能量吸收性。
此外,按照本发明的第九方面,基本上可获得与第八方面相同的效果。具体地说,由于充填料是环氧树脂,因此通过利用该树脂可发泡的优点可容易地和稳定地实现对框架的充填工作。
此外,按照本发明的第十方面,基本上可获得与第一至第九方面中的任一方面相同的效果。具体地说,由于充填料充填在框架的负荷支点之间长度的15%或更多的范围内,因此,通过有效地将输入负荷从输入侧扩散到框架而可获得高的能量吸收性。
此外,按照本发明的第十一方面,基本上可获得与第一至第十方面中的任一方面相同的效果。具体地说,将一加强部件设置在充填料的撞击负荷输入侧的相反侧,从而可提高在充填料的撞击负荷输入侧的相反侧处的折弯强度。结果,(例如)即使充填料的充填长度比预定水平长,也可防止充填料在作用于框架的撞击负荷的作用下断裂,从而可进一步提高框架的能量吸收性。
此外,按照本发明的第十二方面,基本上可获得与第十一方面相同的效果。具体地说,由于通过一个零件就能实现加强框架和/或充填料的功能及固定充填料的功能,因此可在实现这两个功能的同时简化框架的结构和减轻框架的重量。
此外,按照本发明的第十三方面,基本上可获得与第一至第十二方面中的任一方面相同的效果。具体地说,由于在充填料上设置排泄孔,电镀液可无阻碍地通过该排泄孔从框架截面和/或充填有充填料的部分排出。此外,由于排泄孔设置在充填料的负荷输入侧的相反侧,因此,通过用沿框架纵向延伸的材料形成的孔,可加强充填料的负荷输入侧的相反侧并提高折弯强度。结果,即使充填料的充填长度比预定水平长,也可防止充填料在撞击负荷作用下断裂,并可进一步提高框架的能量吸收性。
此外,按照本发明的第十四方面,基本上可获得与第一至第十三方面中的任一方面相同的效果。具体地说,由于通过粘结剂使构成框架截面的面板件的至少一部分与充填料层粘结并固定,因此可通过仅施加粘结剂这一简单方式就可提高充填有充填料的框架部分的刚性。
具体地说,在将充填料充填在框架上的经受折弯力矩作用的部分处的情况下,由于用粘结剂将充填料粘结和固定在面板件上,因而可利用一简单方式提高框架可承受的最大折弯力矩,并改善其能量吸收性。
此外,按照本发明的第十五方面,基本上可获得与第十四方面相同的效果。具体地说,由于粘结剂设置在充填料的撞击负荷输入侧和面板件的至少一部分之间,因此提高了在撞击负荷输入侧的充填料的刚性,同时可稳定地扩散输入负荷,这样,可防止框架截面的断裂,并可进一步改善其能量吸收性。
此外,按照本发明的第十六方面,基本上可获得由第十四或十五方面相同的效果。具体地说,由于粘结剂层具有不小于3MPa的抗剪粘结强度,因此可非常有效地提高框架可承受的最大折弯力矩,从而可获得高的能量吸收性。
此外,按照本发明的第十七方面,基本上可获得与第十六方面相同的效果。具体地说,由于充填料本身的抗剪粘结强度不小于3MPa,因此可非常有效地提高框架可承受的最大折弯力矩,从而可获得高的能量吸收性。
此外,按照本发明的第十八方面,基本上可获得与第八或第九方面相同的效果。具体地说,由于多孔部分上的孔是单独形成的,因此提高了粘结剂的粘固性,可获得更有效的粘结,从而可稳定地提高框架可承受的最大折弯力矩,并可改善其能量吸收性。
此外,按照本发明的第十九方面,基本上可获得与第一至第十八方面中的任一方面相同的效果。具体地说,当本发明的框架结构提供给下述任一种结构时可改善车体框架的能量吸收性,如沿轿车的车身侧面部分垂直延伸的支柱件(例如,中心柱,前柱,铰链柱部分,后柱等等),沿轿车车身两侧前后延伸的框架件(例如,侧面门槛,后侧框架和前框架等等),连接左右框架件的连接件(例如,所谓的横梁等等),车门的加强部件(例如,所谓的缓冲杆等等)和保险杠的加强部件(例如,所谓的保险杠加强件等等)。
Claims (19)
1.一种车体框架结构,其中,至少在框架截面的一部分里充填充填料,其特征在于,该充填料具有不小于4MPa的平均压缩强度或不小于10MPa的最大折弯强度。
2.如权利要求1所述的车体框架结构,其特征在于,充填料具有不小于5MPa的平均压缩强度或不小于60MPa的最大折弯强度。
3.一种车体框架结构,其中,框架截面的至少一部分里充填有充填料,其特征在于,该充填料具有不小于4MPa的平均压缩强度和不小于10MPa的最大折弯强度。
4.如权利要求3所述的车体框架结构,其特征在于,充填料具有不小于5MPa的平均压缩强度和不小于60MPa的最大折弯强度。
5.如权利要求1至4之一所述的车体框架结构,其特征在于,平均压缩强度限定在撞击负荷输入侧,而最大折弯强度限定在撞击负荷输入侧的相反侧。
6.如权利要求5所述的车体框架结构,其特征在于,将具有不同性能的不同充填料设置成一多层结构。
7.如权利要求1至6之一所述的车体框架结构,其特征在于,充填料具有不大于1.0g/cm3的密度。
8.如权利要求1至7之一所述的车体框架结构,其特征在于,充填料是用多孔材料制成的。
9.如权利要求8所述的车体框架结构,其特征在于,充填料是环氧树脂。
10.如权利要求1至9之一所述的车体框架结构,其特征在于,充填料充填超过框架的负荷支点之间长度的15%或更多的范围。
11.如权利要求1至10之一所述的车体框架结构,其特征在于,在充填料的撞击负荷输入侧的相反侧设置一加强部件。
12.如权利要求1至11所述的车体框架结构,其特征在于,用来加强框架和/或充填料的加强部件设置在框架截面的至少一部分上,且该加强部件具有固定充填料的固定功能。
13.如权利要求1至12所述的车体框架结构,其特征在于,在充填料的撞击负荷输入侧的相反侧上设置一排泄孔,以便在对构成框架截面的面板件的电镀工艺中将电镀液从框架截面和/或安装充填料的部分中排出。
14.如权利要求1至13所述的车体框架结构,其特征在于,在构成框架截面的面板件的至少一部分和充填料层之间提供粘结剂层。
15.如权利要求14所述的车体框架结构,其特征在于,在充填料的撞击负荷输入侧和面板件的至少一部分之间提供粘结剂层。
16.如权利要求14或15所述的车体框架结构,其特征在于,粘结剂层具有不小于3Mpa的抗剪粘结强度。
17.如权利要求16所述的车体框架结构,其特征在于,框架结构具有该性能,而充填料本身具有不小于3Mpa的抗剪粘结强度。
18.如权利要求8或9所述的车体框架结构,其特征在于,多孔部分的孔是单独形成的,从而提高粘结剂的粘固性。
19.如权利要求1至18之一所述的车体框架结构,其特征在于,该车体框架至少提供给下述任一部件,沿轿车车体的侧面部分上下延伸的柱件,沿轿车车体的前后两侧延伸的框架件,连接左右框架件的连接件,车门上的加强部件,以及保险杠上的加强部件。
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WO (1) | WO1999050127A1 (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109501702A (zh) * | 2017-09-15 | 2019-03-22 | 丰田自动车株式会社 | 保险杠加强件 |
CN111051186A (zh) * | 2017-09-01 | 2020-04-21 | 日本制铁株式会社 | 中空的部件 |
CN111051187A (zh) * | 2017-09-01 | 2020-04-21 | 日本制铁株式会社 | 中空的部件 |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10006388A1 (de) * | 2000-02-12 | 2001-08-16 | Volkswagen Ag | Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugfahrwerks |
DE10153712C1 (de) * | 2001-10-31 | 2003-05-28 | Imperia Ges Fuer Angewandte Fa | Leichtbauteil |
US7509191B2 (en) * | 2003-09-12 | 2009-03-24 | Honda Motor Co., Ltd. | Frame deformation control apparatus |
KR100844644B1 (ko) * | 2006-12-10 | 2008-07-07 | 현대자동차주식회사 | 차량의 외측 패널구조 |
US7600376B2 (en) * | 2007-07-02 | 2009-10-13 | Hall David R | Energy storage |
US7891453B2 (en) | 2007-07-02 | 2011-02-22 | Schlumberger Technology Corporation | Energy storage in an elastic vessel |
US20090008918A1 (en) * | 2007-07-02 | 2009-01-08 | Hall David R | Expandable Vehicle Frame |
US7677036B2 (en) * | 2007-07-02 | 2010-03-16 | Hall David R | Hydraulic energy storage with an internal element |
US7908851B2 (en) * | 2007-07-02 | 2011-03-22 | Hall David R | Hydraulic energy storage with reinforced layer |
CN102177013B (zh) * | 2008-07-29 | 2014-07-23 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 用于汽车空腔中的加强和能量耗散的增韧可膨胀环氧树脂 |
DE102009030349B4 (de) * | 2009-06-25 | 2020-01-02 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Seitenstruktur eines Fahrzeugs |
JP5154672B2 (ja) * | 2011-05-24 | 2013-02-27 | Jfeスチール株式会社 | 自動車用骨格部品 |
JP5853481B2 (ja) * | 2011-08-08 | 2016-02-09 | マツダ株式会社 | 車両用フレーム構造およびその製造方法 |
US11097782B2 (en) | 2014-11-24 | 2021-08-24 | Tesseract Structural Innovations, Inc. | Sill beam uniform deceleration unit |
JP7296692B2 (ja) * | 2016-03-03 | 2023-06-23 | 日本製鉄株式会社 | 車両用構造部材 |
MX2018011672A (es) * | 2016-04-01 | 2019-02-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | "tuberia de metal y miembro estructural con tuberia de metal". |
RU2696136C1 (ru) * | 2016-06-07 | 2019-07-31 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Металлическая труба и конструктивный элемент, использующий металлическую трубу, для транспортного средства |
US11358643B2 (en) | 2018-03-22 | 2022-06-14 | Toray Industries, Inc. | Composite structure |
US20210163073A1 (en) * | 2018-04-16 | 2021-06-03 | Tesseract Structural Innovations, Inc. | Uniform deceleration unit |
DE102018127011A1 (de) * | 2018-10-30 | 2020-04-30 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Fahrzeugstrukturbauteil, Baukastensystem und Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugstrukturbauteilen |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3574379A (en) * | 1968-07-08 | 1971-04-13 | Alexander T Jordan | Resilient shock-absorbing bumper |
US3829149A (en) * | 1973-02-09 | 1974-08-13 | L & L Prod Inc | Beam construction |
US4190712A (en) * | 1974-06-21 | 1980-02-26 | Mccord Corporation | Low density energy management urethane foam |
US4061384A (en) * | 1976-04-29 | 1977-12-06 | General Motors Corporation | Bumper having pivotal load spreader plate for deflecting energy absorbing medium |
JPS57151347A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-18 | Nissan Motor | Reinforcing material for reinforcing board material |
JPS58221745A (ja) * | 1982-06-19 | 1983-12-23 | Japan Styrene Paper Co Ltd | 自動車のバンパ−用芯材 |
US4559252A (en) * | 1983-06-09 | 1985-12-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Plate metal reinforcing combination |
US4542165A (en) | 1983-09-08 | 1985-09-17 | Sanyo Chemical Industries, Ltd. | Polyurethane based on epoxy-containing polymer polyol and process for making the same |
DE3345576A1 (de) * | 1983-12-16 | 1985-06-27 | Ford-Werke AG, 5000 Köln | Sandwich-bauteil, insbesondere haube, klappe oder dergleichen fuer eine kraftfahrzeugkarosserie |
GB8511191D0 (en) * | 1985-05-02 | 1985-06-12 | Ford Motor Co | Vehicle bumper assembly with foamed core |
JP2694650B2 (ja) * | 1988-07-08 | 1997-12-24 | スズキ株式会社 | 車両用バンパの構造 |
JPH0788175B2 (ja) * | 1988-12-28 | 1995-09-27 | 日産自動車株式会社 | 車体構造部材への樹脂注入強化方法および注入樹脂のせき止め構造 |
JPH07100456B2 (ja) | 1989-06-30 | 1995-11-01 | 日産自動車株式会社 | 発泡ウレタン充填車体構造 |
US5124186A (en) | 1990-02-05 | 1992-06-23 | Mpa Diversified Products Co. | Composite tubular door beam reinforced with a reacted core localized at the mid-span of the tube |
US4978562A (en) * | 1990-02-05 | 1990-12-18 | Mpa Diversified Products, Inc. | Composite tubular door beam reinforced with a syntactic foam core localized at the mid-span of the tube |
US5005887A (en) * | 1990-04-09 | 1991-04-09 | Davidson Textron Inc. | Energy absorbing bumper fastener system |
US5046778A (en) * | 1990-06-29 | 1991-09-10 | The Standard Products Company | Reduced weight vehicle door pillar |
DE4133144A1 (de) * | 1990-10-04 | 1992-04-09 | Mannesmann Ag | Aufpralltraeger |
JP2940720B2 (ja) * | 1991-05-13 | 1999-08-25 | 日本ゼオン株式会社 | 車両用制振剛性構造体 |
US5139297A (en) * | 1991-09-12 | 1992-08-18 | Ford Motor Company | Internal stroking bumper beam |
JPH0691325A (ja) * | 1992-04-09 | 1994-04-05 | Nippon Steel Corp | 自動車ドア補強材用鋼管 |
DE9210180U1 (zh) | 1992-07-30 | 1992-09-24 | Leichtmetallbau Mauderer Gmbh, 8998 Lindenberg, De | |
JP3954119B2 (ja) * | 1995-01-21 | 2007-08-08 | イイダ産業株式会社 | 加熱発泡充填補強材及び同加熱発泡充填補強材を用いた閉断面構造部材補強構造 |
US5580116A (en) * | 1995-04-05 | 1996-12-03 | Ford Motor Company | Trim component having energy absorbing feature |
DE29514164U1 (de) * | 1995-09-04 | 1997-01-09 | Ebbinghaus Alfred | Ausgeschäumtes Formteil |
US5720510A (en) * | 1996-03-28 | 1998-02-24 | Ford Global Technologies, Inc. | Energy absorbing vehicle pillar structure |
US5799991A (en) * | 1996-10-23 | 1998-09-01 | Concept Analysis Corporation | Molded bumper system with reinforcement beam |
US5806919A (en) | 1996-11-04 | 1998-09-15 | General Motors Corporation | Low density-high density insert reinforced structural joints |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP08726098A patent/JP3525731B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-30 US US09/423,313 patent/US6296299B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-03-30 TW TW088104986A patent/TW479033B/zh not_active IP Right Cessation
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- 1999-03-30 ES ES99910767T patent/ES2181405T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-03-30 EP EP99910767A patent/EP0983183B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-03-30 WO PCT/JP1999/001619 patent/WO1999050127A1/en not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111051186A (zh) * | 2017-09-01 | 2020-04-21 | 日本制铁株式会社 | 中空的部件 |
CN111051187A (zh) * | 2017-09-01 | 2020-04-21 | 日本制铁株式会社 | 中空的部件 |
US11279408B2 (en) | 2017-09-01 | 2022-03-22 | Nippon Steel Corporation | Hollow member |
CN111051187B (zh) * | 2017-09-01 | 2022-06-07 | 日本制铁株式会社 | 中空的部件 |
CN109501702A (zh) * | 2017-09-15 | 2019-03-22 | 丰田自动车株式会社 | 保险杠加强件 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1999050127A1 (en) | 1999-10-07 |
DE69902128D1 (de) | 2002-08-22 |
US6296299B1 (en) | 2001-10-02 |
JP3525731B2 (ja) | 2004-05-10 |
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CN1100690C (zh) | 2003-02-05 |
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ES2181405T3 (es) | 2003-02-16 |
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