CN101657340A - 汽车的碰撞吸收模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车的碰撞吸收模块(10)，包括：一个上部横向元件(12)，被设计用来置靠于汽车的防撞梁(32)；一个下部横向元件(14)和两个连接上部横向元件(12)与下部横向元件(14)的侧柱(16、16b)，从而大致形成一个称为吸收器框架的框架(18)，下部横向元件(14)或两个侧柱(16a、16b)的其中一个被设计用来置靠于汽车的一个下部结构部件(36)；一个下部收敛形气道(44)。

Description

汽车的碰撞吸收模块

技术领域

本发明涉及汽车的碰撞吸收领域，具体而言涉及安全保障碰撞型前碰撞的吸收领域。

背景技术

就碰撞而言，汽车制造厂商需要执行考虑了四种主要撞击类型的技术规范，它们是：

-高速型碰撞，对应于汽车的前部或后部向刚性或可变形障碍物的撞击。对于前碰撞，汽车的速度至少为56km/h，保护目标是汽车乘坐者。

-安全保障型碰撞，以约15km/h撞向固定墙面，例如被称为Danner或AZT的碰撞，或者以约8km/h撞向墙角或柱子(柱碰撞，IIHS标准)，应对目的是限制损害和相关修理成本。

-小碰撞，或泊车型碰撞，其速度低于8km/h，应对目的是不使减震器的外壳发生外部损坏。

-法规性行人碰撞(小腿、大腿及头部)。

文献US 6 467 822中记载了一种碰撞吸收系统，其可特别是防止当发生安全保障型碰撞时纵梁的变形，从而特别是不损坏放置于其后的散热器和其他部件。该系统包括一个置靠于防撞梁(poutre de chocs)的上部横向元件，能够通过压挤在防撞梁上吸收能量。防撞梁本身置靠于汽车的两个前纵梁。能量吸收通过压挤横向元件实现。

现有技术中存在的问题

为了在安全保障型碰撞时吸收足够的能量，需要横向元件吸收绝大部分的碰撞能量，因此其在汽车纵向的厚度应大于某一最小值，该最小值要求汽车在纵向有某一悬伸(porte-à-faux)，也即，汽车前部在纵梁和减震器外壳之间的一定长度。

由于悬伸部分的增大，导致汽车的外部几何形态受到限制。

技术方案

本发明旨在提供一种性能特别好的碰撞吸收系统，而无需为此增大汽车在纵向的悬伸部分。

为此，本发明提供了一种汽车的碰撞吸收模块，其包括：

-一个上部横向元件，被设计用来置靠于汽车防撞梁，

-一个下部横向元件和两个连接上部横向元件与下部横向元件的侧柱(jambage)，从而大致形成一个框架——也被称为吸收器框架，下部横向元件或两个侧柱的其中一个被设计用来置靠于汽车的一个下部结构部件，

-一个下部收敛形气道(convergent)。

有益效果

由于上部元件和下部元件以及侧柱形成一个吸收器框架，能量吸收不仅通过与防撞梁相结合的上部横向元件来确保——所述防撞梁布置在位于汽车纵梁的高度——，还通过布置在低于纵梁高度的元件来确保，特别是由于下部横向元件或侧柱在所述汽车下部结构部件上的压挤。这表明通过压挤吸收器元件而实现的能量吸收在多个置靠表面上被确保，并且吸收器压挤的总表面大于现有技术中的情况。由此，置靠表面不仅包括纵梁的端部(例如防撞梁的固定面板)，还包括下部结构部件所提供的置靠表面。由于总置靠表面增大，因此，吸收元件的纵向厚度可以减小，同时能够在碰撞时、特别是在安全保障型碰撞时吸收足够的能量。

应注意到，下部结构部件被构造成在安全保障型碰撞时不发生不可逆的变形，也即，在此种碰撞结束时保持原样。该部件因此不同于仅旨在对抗行人碰撞的置靠部件。因此，下部结构部件可对于直至30000牛的力保持原样。

此外，由于吸收器框架的存在，可通过提供比常规吸收系统更大的吸收表面来改善车辆之间的相容性。汽车的刚性结构体因此不具有构成对另一辆车的特别危险且具破坏性的侵入性部分的风险。因此，吸收器框架由于在竖直方向上的延伸，而使汽车前部具有较大的碰撞表面，从而在发生撞击时，碰到另一辆车的能量吸收系统的概率特别高。

吸收模块包括一个下部收敛形气道、或下部空气引导体，这是特别有利的。实际上，利用了吸收模块来获得最初的收敛形气道支撑功能，该收敛形气道使得可将空气引导通过发动机体的下方，从而确保汽车空气动力学的实现。本发明人的构思是在单独一个模块上集合两个与汽车构造相关的传统技术领域，即能量吸收领域和空气动力学领域。

因此，一种吸收系统被布置为包括一个吸收器框架和一个收敛形气道的预组装模块形式，其可被安置于汽车，限制汽车装配过程中所安置的部件个数。该模块可集合多种功能于一身：应对碰撞、特别是行人碰撞(通过下部横向元件和上部横向元件以及任选地还有收敛形气道)、泊车型碰撞和安全保障型碰撞的功能，加强汽车不同部件的功能，以及支撑汽车功能件、例如灯、传感器、固定件、喇叭等的功能。

此外，一种可由该吸收模块所带来的特别值得关注的功能在于，能够引导通过布置于减震器外壳的开口而进入的空气朝向汽车的散热器。实际上，由于吸收模块位于散热器的前方，能够确保减震器外壳和汽车散热器之间的连接以实现对空气的引导。通过与收敛形气道关联的吸收器框架的框架形状，吸收模块可限定一个空气引导室，这是特别有利的，因为不需要将不同的专门用来引导空气的部件安置于汽车，从而不需要管理这些部件所造成的缝隙。

具体实施方式

优选地，收敛形气道从吸收器框架的下部横向元件延伸至汽车的散热器。

根据本发明的一个实施方案，吸收模块限定一个将空气引向散热器的箱，该箱优选由每个侧柱的内壁、收敛形气道的内壁和模块的上壁界定，上述每个壁优选延伸至散热器。

更有利地，空气引导箱为能以密封的方式将进入的空气引向散热器的密封箱。实际上，由于确保空气引导的元件被全部整合在吸收模块中——优选通过模塑的方式——，可获得被布置为最大程度地限制减震器外壳的一个或多个空气入口与散热器之间的空气逃逸的箱(该箱显示出低于5％的空气逃逸)。因此，可显著改善空气的引导效果。还可构想使冷却系统的尺寸最小化，特别是减小散热器的高度，从而其可布置在任选地低于纵梁的高度，这使得可以最有利的方式将散热器安置在防撞梁下方，从而减小汽车的纵向悬伸。

本发明还可包括一个或多个以下特征。

-下部横向元件和上部横向元件、侧柱以及收敛形气道为塑料材料，优选通过模塑获得。应理解，该实施方案从制造、组装成本角度考虑特别有利，用以通过单独一个部件来应对能量吸收技术规范中绝大部分的规定，特别是行人碰撞和安全保障碰撞，以及确保吸收模块所引导的空气的密封性。制造单独一个部件来确保上述所有功能的实现特别是具有可几乎不产生制造容限的优点。

-收敛形气道包括加固肋，使得可更有效地应对行人碰撞——也被称为小腿碰撞。

-收敛形气道包括将其端部固定在侧柱上的可熔装置，该可熔装置能够在发生安全保障型碰撞时消失，目的在于不阻挡侧柱受压挤。

-收敛形气道通过模塑借助于铰接软片(film charnière)连接至下部横向元件，从而所述铰接软片在两个侧柱之间、而不在侧柱下方延伸。由此，侧柱可靠在下部结构部件上变形，而收敛形气道的端部不会构成障碍。

-每个侧柱被设计用来置靠于一个结构部件，该结构部件包括一个在每个纵梁端部的延长部分向下延伸的支承部分(portée d’appui)。因此，侧柱可通过压挤在所述支承部分而参与吸收。优选地，该结构部件包括一个张力件(haubanage)——例如为角尺的形状，它将侧柱之一发生压挤时所受的力转移到纵梁的下表面或侧表面、或者与纵梁连接的附加部件。该张力件确保了对置靠部件的加强，使得可更好地对抗安全保障型碰撞时的折叠弯曲或其他变形作用。

-结构部件包括下部纵梁——也称为汽车型架梁(longeronnet)或座架延伸部(prolonges de berceau)，其用来支承正对下部纵梁的下部横向元件的压挤，或者支承侧柱的下部部分的压挤。由此，吸收器框架可不仅置靠在主要由主纵梁构成的汽车上通道区(voie haute)，还可置靠在汽车的下通道区(voie basse)。

-每个上部横向元件和下部横向元件以及每个侧柱均包括安全保障型碰撞吸收装置。由此，这些装置的每一个都能随着该碰撞的发生而变形，从而避免汽车车架(主要包括上纵梁和任选地还有下纵梁，等)的塑性变形、或散热器及其他围绕散热器布置的元件的塑性变形。塑性变形是指随碰撞发生的不可逆变形。应注意到，安全保障型碰撞吸收装置不同于泊车型碰撞吸收装置——其可通过变形吸收相对较少的能量——，或者行人保护装置——其旨在应对“小腿碰撞”或“髋部碰撞”型碰撞，或者“头部碰撞”——。本领域技术人员可区分出这种安全保障型碰撞吸收装置。无论怎样，都可考虑包括了吸收器框架和中心加强件的该模块能够在发生安全保障型碰撞时通过变形确保至少30％的能量吸收。

-模块包括一个在上部横向元件上方延伸的中心加强件。吸收模块在上部横向元件上方包括一个中心加强件，这是特别值得关注的。实际上，该加强件——也可被称为胸板(plastron)——可特别是具有支撑位于纵梁上方区域的减震器外壳上部的功能，同时确保对该外壳的加强功能、特别是抗变形(anti-cloquage)功能，以及应对缝隙和露出部分(affleurement)的功能。该加强件还可确保应对行人碰撞——例如被称为“髋部碰撞”的碰撞——的功能。中心加强件优选为汽车减震器外壳的支撑件。

-吸收模块包括被设计用来布置于防撞梁和散热器之间的空气引导装置，其优选通过与吸收器框架或模块上壁一起模塑获得，或者与中心加强件一起模塑获得。该引导装置可由防撞梁后方的可折叠式舌片构成。其使得可阻挡散热器与梁后部之间的空间，该空间的产生主要是由于在正对纵梁的梁的部分处有防撞盒(crash box)的存在。

本发明还提供了一种由一个防撞梁、一个下部结构部件和一个如上限定的模块所构成的组件。

附图说明

在阅读了仅作为实例所给出的如下说明并参照附图之后，将更容易理解本发明，在附图中：

-图1为包括根据本发明一个实施方案的模块的汽车前部的立体图，

-图2为与图1类似的吸收模块在安装至汽车之前的立体后视图；

-图3是与图2类似的吸收模块安装至汽车之后的视图；

-图4是与图1稍许不同的模块安装于汽车时的剖面示意图，

-图5是图2的吸收模块从不同的角度来看的后部局部视图；

-图6是图3的吸收模块从不同的角度来看的下部局部视图。

如图1的示意图所示，碰撞吸收模块10包括一个上部横向元件12、一个下部横向元件14、和两个连接上部横向元件12与下部横向元件14的侧柱16a、16b，从而形成一个吸收器框架18。模块10由塑料材料——优选聚丙烯——制成。吸收器框架18的元件12、14、16a和16b每一个均包括安全保障型碰撞吸收装置。为了使吸收最优，这些装置包括被布置为蜂窝状的肋。

模块10还包括一个在上部元件12上方延伸的中心加强件20——也被称为“胸板”，其形状为能大致贴合汽车减震器外壳56的内部形状的凹面，如图4所示，从而特别是通过对外壳的支撑以及发挥抗变形作用来对减震器外壳进行加强。应注意到，加强件20也可用来支撑除减震器外壳之外的其他车身部件，并且能够参与对车身不同部件之间的缝隙和露出部分的管理，例如减震器外壳的上部与发动机罩。加强件20也可由塑料材料制成，通过与吸收器框架18一起模塑获得。

模块10限定一个将空气引向汽车散热器的箱22。该箱22特别地是由侧柱16a、16b各自的内壁24a和24b、横向元件14的上壁26、以及中心加强件20的内壁(包括垂直壁28和大致水平的壁30)界定。当模块装配至汽车时，这些壁中的每一个均延伸至散热器——任选地借助于延长壁。

防撞梁32被安置于模块10，从而用作对上部横向元件12所受压挤的支承。该防撞梁32在其后面上任选地包括两个吸收器或冲撞盒——被安置或一体成形，布置为正对汽车的纵梁34。

模块10和防撞梁32被安置于汽车的前车架。该车架除两个上部纵梁34之外还包括两个下部结构部件36，该两个结构部件分别在每个纵梁34的端部的延长部分向下延伸，具有一个支承部分，以便用作侧柱16a和6b的支承表面，以及任选地用作位于纵梁下方的下部横向元件14的部分的支承表面。该下部结构部件36每个包括一个角尺形的张力件，能够将当侧柱16a和16b受压挤时所受的力，或者当下部元件14被压挤在每个部件36的支承部分时所受的力转移至纵梁34的下表面。所述结构部件36在发生安全保障型碰撞时有足够的抵抗力以在汽车中保持原样，也即，不发生塑性变形。

于是，在发生安全保障型碰撞时，模块10的元件12、14、16a和16b能够通过压挤在纵梁34和结构部件36的支承部分上而变形，从而吸收碰撞能量。此外，该能量还可通过压挤布置于防撞梁32上的冲撞盒而被吸收。由于碰撞被吸收，汽车车架不会由于安全保障型碰撞而变形，从而使布置于模块后方的、位于两个纵梁34之间的散热器不会由于碰撞而遭受损坏。

为此，如图1所示——其中防撞梁32包括冲撞盒(未示出)，引导箱22补充有舌片38，该舌片通过与中心加强件20的侧壁28一起模塑获得，能够在防撞梁32被安置于模块10时在其后方折叠，如图2的箭头39所示。该舌片38借助于铰接软片与侧壁28相连，从而能够容易地脱模并展开，以形成防撞梁32和散热器之间的空气引导体，如图3所见。它们包括于下部空气引导件40a和40b的固定装置41，该下部空气引导件延长内壁24a和24b，以充填侧柱16a和16b与散热器之间所形成的空间，从而封闭引导箱22。空气引导件40a和40b上的舌片38的固定装置优选为可拆卸的，并可为例如夹的形式。

此外，下部横向元件14在其朝向减震器外壳的面还包括：一个下方支承件42，其被设计用来应对称为小腿碰撞的行人碰撞；以及一个通过与该下方支承件一起模塑而获得的下部收敛形气道44，其被设计用来将空气引向散热器。应注意到，该下方支承件42在碰撞时构成对小腿的支承，以保护其膝部。为了加固该下方支承件42，可在收敛形气道44上设计有肋。

如图2和3所示，收敛形气道44被模塑于模块10上以被铰接软片保持。由此，在制造模块10时，收敛形气道可为竖直指向，以使得模块10可容易地脱模，如图2所见。随后，该收敛形气道44被折叠，从而指向水平的方向并发挥引导空气的功能，如图3所见。

为了使收敛形气道折叠更简便以及不妨碍侧柱16a和16b被压挤，收敛形气道44包括两个不与侧柱16a和16b直接相连的端部46。换言之，铰接软片延伸在两个侧柱16a和16b之间，而非在侧柱的下方——在此相对于侧柱释放端部46。如此，在发生碰撞时，侧柱16a和16b以及下部横向元件14可在纵梁的方向上变形并后退，在纵向方向X上具有一定刚性的收敛形气道44并不构成对上述变形的障碍。

为了使收敛形气道44保持在其水平位置以及避免震动，可特别地在其端部46设计有在汽车纵向X上的收敛形气道锁闭装置(calage duconvergent)47，该锁闭装置与位于侧柱16a、16b的下壁的互补锁闭装置49配合，如图5所见。该锁闭装置能够在安全保障型碰撞时消失，使侧柱16a、16b可在X方向上变形和后退。该锁闭装置在图5中为X方向的挡块形成装置的形式，然而，也可设计为Z垂直方向的挡块形成装置，其具有能够参与收敛形气道44在水平位置的固定的优点。这些形成垂直挡块的装置可采用沿着挡块49并在其下方布置的肋的形式，以形成将收敛形气道44固定于水平位置的可熔装置，该可熔装置能够在发生安全保障型碰撞时被用力压过以释放侧柱16a、16b的下部，并且收敛形气道44不构成其被压挤在下方结构部件36或下部纵梁的障碍。

收敛形气道44还包括为有效应对小腿碰撞而设计的加固肋。其还包括一个横向件48，如图3所示，该横向件为被安置或通过模塑获得，可特别地通过支撑散热器而确保对吸收器框架、或更一般而言对汽车前部的加固功能。该横向件可例如固定至散热器。

应注意到，收敛形气道44在其于两个纵梁间的中间部分还可包括将收敛形气道44固定于水平位置的固定装置，该固定装置能使收敛形气道44在发生行人碰撞时保持在适当位置，并能在安全保障型碰撞时消失而使其后退，从而有助于通过吸收器框架18的变形而实现吸收。

应理解，箱22由于具有不同的引导装置24a、40a、24b、40b、26、28、30、38而成为一种性能特别好的箱，其可引导通过减震器外壳上的开口而进入、通过加强件20的开口50、或通过框架18的中心开口而进入的空气朝向汽车的散热器54，如图4示意。通过各密封空气引导体之间不同的连接，可获得一种能够以密封、而没有逃逸的方式引导空气的箱，这是一种特别值得关注的密封箱，因为由于其有效的引导而使得可利用较低高度的散热器，从而使得可减小汽车的悬伸部分。当这些元件的组件被模塑为一体时，有助于该密封的实现。

应注意到，与防撞梁32关联的模块10，可在汽车装配线的外部被组装，以便以单独的一块被安置于车架。其可于设计在元件12、14、16a和16b的不同点上，以及借助于被设计在中心加强件20的装置52而固定，使得可固定该加强件于散热器或一散热器支撑横向件上。

还应注意到，模块10也可集合多种附加功能于一身，例如支撑固定装置、灯、传感器、喇叭的功能，将空气引向除散热器之外的其他元件、例如增压空气散热器的功能，其中该增压空气散热器可设计在主散热器上方或其两侧、在侧柱16a、16b的其中一个的外端部。

最后，还应注意到，本发明并不限于上述实施方案。

特别地，根据一个未示出的实施方案，汽车的后车架不包括结构部件36——也可被称为悬挂装置(pendard)，而是包括下部纵梁，或者同时包括该悬挂装置36和下部纵梁，所述下部纵梁使得可接管该悬挂装置的下端部所受到的力。

此外，模块不一定包括中心加强件20。该中心加强件可被移除或被一个上壁代替，该上壁使得可将空气引向散热器，并优选使得可封闭引导室22。

Claims (15)

1.一种汽车的碰撞吸收模块(10)，包括：

-一个上部横向元件(12)，被设计用来置靠于汽车的防撞梁(32)，

-一个下部横向元件(14)和两个连接上部横向元件(12)与下部横向元件(14)的侧柱(16、16b)，从而大致形成一个称为吸收器框架的框架(18)，下部横向元件(14)或两个侧柱(16a、16b)的其中一个被设计用来置靠于汽车的一个下部结构部件(36)，

-一个下部收敛形气道(44)。

2.权利要求1的吸收模块，其中所述收敛形气道(44)从下部横向元件延伸至一个散热器。

3.权利要求1至2之一的吸收模块，限定一个将空气引向散热器的箱(22)，该箱优选由每个侧柱(16a、16b)的内壁(24a、24b)、收敛形气道(44)的内壁和模块的上壁(30)界定，上述每个壁优选延伸至散热器。

4.权利要求3的吸收模块，包括被设计用来布置于防撞梁(32)和散热器(5)之间的空气引导装置(38)，该引导装置优选通过与吸收器框架、模块的上壁、或与中心加强件一起模塑获得。

5.权利要求3至4之一的吸收模块，限定一个密封箱(22)，该密封箱能以密封的方式将进入的空气引向散热器。

6.权利要求1至5之一的吸收模块，其中所述收敛形气道包括加固肋。

7.权利要求1至6之一的吸收模块，被构造为置靠在一个下部结构部件(36)上，该下部结构部件能在安全保障型碰撞结束时保持原样。

8.权利要求1至7之一的模块，其中所述侧柱被设计用来置靠在一个结构部件(36)上，该结构部件包括一个支承部分，其在每个纵梁(34)的端部的延长部分向下延伸。

9.权利要求8的模块，其中所述结构部件(36)包括一个张力件，其例如为角尺的形状。

10.权利要求1至9之一的模块，其中所述结构部件包括下部纵梁。

11.权利要求1至10之一的模块，其中所述上部横向元件和下部横向元件及每个侧柱均包括安全保障型碰撞吸收装置。

12.权利要求1至11之一的模块，包括一个在上部横向元件上方延伸的中心加强件。

13.权利要求1至12之一的模块，其中所述收敛形气道包括将其端部固定在侧柱上的可熔装置，该可熔装置能够在发生安全保障型碰撞时消失。

14.权利要求1至13之一的模块，其中所述收敛形气道(44)通过模塑借助于一个铰接软片连接至下部横向元件(14)，从而所述铰接软片在两个侧柱(16a、16b)之间、而不在侧柱下方延伸。

15.一种组件，由一个防撞梁、一个下部结构部件及一个权利要求1至14之一的模块组成。

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