CN102145675A - 用于汽车的保险杠装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车的保险杠装置，其具有一个基本上沿汽车横向延伸的保险杠横梁结构(12)，该保险杠横梁结构(12)通过至少一个能量吸收单元(14)与汽车车身纵梁(16)沿汽车行驶方向位于前部的端部区段并且与位于该纵梁下方的汽车底盘支架(18)以传导载荷路径的方式有效连接在一起。

Description

用于汽车的保险杠装置

技术领域

本发明涉及一种用于汽车的保险杠装置，其具有基本上在汽车横向上沿汽车正面延伸的保险杠横梁结构。

背景技术

用于汽车的保险杠装置一般具有一个保险杠支架结构，该保险杠支架结构带有至少一个沿汽车正面基本上在汽车横向上延伸的保险杠支架。这种保险杠支架通常借助单个能量吸收单元，如碰撞盒与汽车的支承结构连接。该能量吸收单元在此设计为变形体。

在已知的保险杠装置中，保险杠横梁结构在其沿汽车横向位于外部的端部区段区域内分别借助能量吸收单元例如固定在汽车车身纵梁位于沿行驶方向前方的端部区段上。当在低速范围内发生汽车正面碰撞时，能量吸收单元可以通过其定义的变形特性在很大程度上吸收碰撞能量，因此可以至少减少或者甚至完全避免纵梁和其它车身部件可能受到的损坏。

那么由DE 10 2005 059 447A1公开了一种带有保险杠横梁的保险杠系统，该保险杠横梁固定在汽车的刚性框架上。此外，设有一个可变形的保险杠蒙皮和一个布置在蒙皮上部区域与横梁之间的可压扁的结构。在此，支承蒙皮下部区域的支承部分与支承横梁的碰撞盒一同锚固在车架的法兰盘上。

然而，在已知的保险杠装置中，只有当碰撞点位于保险杠横梁区域内时，能量吸收单元才能最佳地吸收在碰撞时待导出的力。在这种车辆碰撞情况下，即，当相互碰撞的汽车以及因此它们的保险杠结构处于行驶地面上方不同高度处时，各相撞汽车的保险杠装置彼此错位地碰撞在一起。所以汽车车身内部的载荷路径分布和力的导出以及碰撞的吸收大多都欠佳。

这种严重的碰撞情况在例如底盘构造较高的汽车，如SUV(越野车)与小型车的碰撞中出现得越来越多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种改进的保险杠装置，这种改进的保险杠装置本身在具有沿汽车竖向(z)仅局部重叠的保险杠装置的汽车碰撞时显示出一种更好的碰撞能量吸收特性。除此之外，本发明的目的是，在没有显著增加汽车重量，优选甚至减少汽车重量的情况下改进汽车车身前端的结构和抗扭刚度。

该技术问题通过一种用于汽车的保险杠装置和一种带有按本发明的保险杠装置的汽车解决，该保险杠装置尤其设计用于汽车车身的车身前端。该保险杠装置在此具有一个基本上沿汽车横向延伸的保险杠横梁结构，该保险杠横梁结构通过至少一个能量吸收单元、通常通过一个或多个碰撞盒与汽车车身纵梁沿汽车行驶方向位于前方的端部区段有效连接在一起。

附加地按本发明规定，保险杠横梁结构通过能量吸收单元还与位于纵梁下方的汽车底盘支架以传导载荷路径的方式有效连接在一起。

因此，本发明改善了能量吸收单元与两个单独的、在行驶方向上位于能量吸收单元之后的汽车结构部件，亦即与汽车车身纵梁并且与汽车底盘支架的连接以及机械耦合。按这种方式方法，当碰撞引起的作用力从汽车车身纵梁下方导入保险杠横梁结构时，它也能被较好地吸收。

通过能量吸收单元或碰撞盒附加地支承在底盘支架上，可以增大整个保险杠装置在垂直方向上的吸收能力。

在此尤其有利的是，将能量吸收单元构造得这样高，即，使得该能量吸收单元至少遮盖车身纵梁和底盘支架位于前方的端面或端侧。

除了改善碰撞和能量吸收性能，能量吸收单元的连接还会使整个汽车车身前端的结构刚度和抗扭刚度得到改善。因此借助能量吸收单元也使车身纵梁和底盘支架位于行驶方向前方的端部区段直接相互连接。

按本发明的第一种有利的设计方案规定，设计为型材件的纵梁和底盘支架沿行驶方向位于前方的端侧分别借助一个单独的锚板或连接板封闭。在此锚板单独地并且各自固定在纵梁型材和底盘支架型材位于行驶方向前方的端部上。此外，锚板用来将能量吸收单元与各梁(或支架)相互连接。在碰撞的情况下该锚板将作用在其上的力从端侧导引至各梁(或支架)。

此外，按本发明的另一种有利的设计方案规定，设计为型材件的纵梁和底盘支架位于行驶方向前方的端侧基本上对齐地上下相叠，并且借助一块共同的、在纵梁和底盘支架之间延伸的锚板封闭。代替两个单独的、分别固定在纵梁和底盘支架上的锚板，在此规定，在纵梁和底盘支架的端面上只设置一个唯一的锚板。在这种情况下，锚板本身构成汽车车身前端的加固件。

此外，对于一体式和连续的锚板可以考虑，通过设置在纵梁和/或底盘支架的型材横截面之外的固定器件将能量吸收单元固定在锚板上。

按另一种设计方案，锚板材料接合地与纵梁和/或底盘支架连接。为此可以考虑将锚板与纵梁和/或底盘支架熔焊或冷钎焊连接但也可以考虑例如铆接或螺栓连接。

按另一种优选的实施形式，锚板具有至少一个用于安装能量吸收单元的固定器件的通孔。在此，该通孔优选设置在纵梁和/或底盘支架的型材横截面以内。对于与纵梁和底盘支架连接的一体式锚板，该通孔也可以位于各型材横截面之外。

锚板也可以配有焊接螺母，因此为了将能量吸收单元安装在固定于车身或底盘上的锚板上，只需要拧入为此设置的螺栓。

此外，按本发明的另一种优选设计方案规定，能量吸收单元具有两个边腿，所述边腿共同通过锚板支承在纵梁和/或底盘支架上，并且沿汽车横向看朝着在行驶方向上位于前方的保险杠结构呈V形地张开。在此，能量吸收单元的张开的、并且在行驶方向上指向前方的端部固定在保险杠横梁上，优选与其焊接。

这样设计两个碰撞盒边腿的V形走向，使得在汽车横向上位于外侧的边腿向外突伸，而位于内侧的边腿向内突伸。尤其在汽车不在正面而是在侧面发生碰撞，并且需要承接和吸收相应的横向力的情况下，能量吸收单元的这种结构提供了更好的能量吸收特性。

按本发明的另一种有利的设计方案，能量吸收单元的内侧边腿向内凸地延伸并且能量吸收单元的外侧边腿向外凸地延伸。

除此外，边腿张开的或V形拱曲的走向可以缩短纵梁或底盘支架前端部和保险杠横梁结构之间的距离。因此可以总体上缩短汽车的悬伸。此外，双边腿状的、张开的碰撞盒提高了保险杠横梁结构的抗弯刚度，因为保险杠横梁结构分别通过两个边腿与碰撞盒连接。由于这两个边腿，每个碰撞盒设有两个用于保险杠横梁结构的固定点。

也可以通过边腿V形的或拱曲的走向在碰撞情况下将载荷较早地传递至能量吸收单元本身。此外，由于存在至少四个与边腿前端相重合的受力点，明显减小了保险杠横梁结构的变形区域。因此，更好地保护发动机舱设备不被损坏。

边腿本身优选设计成闭合的空心型材。此外边腿具有高折边的几何形状，即边腿在汽车竖向上的长度尺寸大于其在汽车横向(y)上的长度尺寸。因此，该空心型材边腿的垂直尺寸可以是其横向尺寸的1.5倍至3倍。

按本发明的一种扩展设计，在能量吸收单元的边腿之间设置一个蜂窝形结构。边腿本身可以按U型型材或闭合型材的类型设计，该型材由蜂窝形结构或六边形结构填充。

此外还可以考虑，这种六边形的加固结构或加强结构不仅设置在边腿型材中，而且设置在张开的边腿之间。

由于能量吸收单元的结构刚度随之提高，可以按有利地方式减小能量吸收单元尤其在汽车纵向上的尺寸。

此外，可在边腿向前张开的端部之上或之中设置至少一个连接腹板，通过该连接腹板例如可以通过螺栓连接在汽车侧面固定保险杠横梁结构。也可以规定，能量吸收单元边腿的张开的前方端部区段材料接合地，例如通过熔焊或硬钎焊与保险杠横梁结构连接。

此外，按本发明的另一种有利的设计方案规定，保险杠横梁结构具有至少两个横梁(一个上部横梁和一个下部横梁)。该上部横梁在此基本上沿汽车横向在能量吸收单元的上方延伸，而下部横梁与上部横梁平行但在能量吸收单元下方延伸。优选材料接合地，例如通过熔焊或硬钎焊将横梁与能量吸收单元位于前方的张开的端部区段固定或连接。

这种带有上部和下部横梁的双组件式保险杠横梁结构相对连续的结构具有重量上的优势。此外，可以通过能量吸收单元的结构高度实现上部横梁和下部横梁之间较大的距离，从而可以尤其向下扩大保险杠装置的有效作用范围。此外，通过能量吸收单元直接与底盘支架有效连接在一起，尤其也可以更好地吸收在碰撞时在下部横梁区域内导入的力和能量并且将其导向汽车结构中。

此外，保险杠横梁结构带有上部横梁和下部横梁的双组件设计的优点是，冷却空气可以从所述横梁之间流向位于横梁之后的发动机舱。

此外，按本发明的另一种有利的设计方案规定，上部和下部的横梁不仅通过它们各自在位于横梁之后的能量吸收单元上的连接相连，而且还借助例如加固板形式的连接元件直接相互连接。各加固板在此优选在边缘侧的能量吸收单元之间大致居中地固定在上部横梁和下部横梁上。

加固板构成上部横梁和下部横梁之间的间隔面并且将这两个横梁之间的间隙分成一个左边的冷空气出入口和一个右边的冷空气出入口。该加固板用作上部横梁和下部横梁的附加结构加固件，此外，还会使大致在中间导入保险杠横梁结构的碰撞力和碰撞能量从侧面导出至能量吸收单元。

最后，加固板可以用作用于待输送的冷却空气的空气导板。

附图说明

根据以下对实施例的说明并且参考附图描述本发明有利的应用可能、目的和特点。在附图中：

图1是汽车车架和底盘的正面立体视图，

图2是保险杠装置在纵梁和底盘支架上的连接的截面图，

图3是从上方观察保险杠装置的局部视图，

图4是同样从上方观察的保险杠装置的另一种设计方案的整体视图以及

图5是带有中间加固板的保险杠装置的示意正视图。

具体实施方式

图1中仅示出从前面看汽车1的汽车底盘以及汽车车架的立体视图。汽车车身前端在此具有一个保险杠装置10，从图2所示的横截面中可知，该保险杠装置通过两个布置在侧面的能量吸收单元14固定在纵梁16上和位于纵梁16之下的底盘支架上。

该保险杠装置10具有一个带上部横梁30和下部横梁32的保险杠横梁12。在两个横梁30、32之间分别在左右两边设置能量吸收单元14，该能量吸收单元14在本实施例中分别具有两个在汽车行驶方向上向前指向并且彼此分离张开的边腿26、28。

能量吸收单元14的边腿26、28张开的前端部既与保险杠横梁结构12的上部横梁30也与其下部横梁32固定连接。优选材料接合地，例如通过熔焊或硬钎焊进行连接。作为替代也可以设置螺栓连接。

能量吸收单元14的结构高度至少相当于上部横梁30和下部横梁32之间的内部净宽距离。由于这种较高的结构，能量吸收单元14可以双重连接在汽车侧面，即，连接在车身纵梁16的前端部区段上和位于纵梁16之下的底盘支架18的前端部区段上。

因此，能量吸收单元14支承在汽车上的两个在汽车竖向(z)上相互间隔的区域上。由此可以总体上改善能量吸收单元14的垂直作用范围，从而改善整个保险杠装置10。因此，引入的由碰撞引起的力和能量不是只被导引到纵梁16中，而是分布在纵梁16上和位于其下的底盘支架18上。

因此可以按有利的方式减少纵梁16和底盘支架18各自的机械负载。为了固定也为了导出碰撞引起的作用力，在能量吸收单元14和型材状设计的支承部件16、18位于前部的端面之间设有至少一个锚板20。在按图2的实施例中，纵梁16和底盘支架18位于行驶方向前方的自由端部区段基本上对齐地上下相叠，因此可以借助一个唯一的锚板20封闭两个支承型材16、18。

因此，锚板20连接纵梁16和底盘支架18的前方端部区段。附加地，锚板20形成一种固定能量吸收单元14的可能性。如图2和图3所示，锚板20在纵梁16和底盘支架18的型材横截面的区域内具有用于装入螺栓22、24的通孔。此外，为了简单地安装能量吸收单元14，在此可以为锚板20预先设置焊接螺母。

在图3和图4中清楚地示出能量吸收单元14的向外或向内并且向前，即沿行驶方向(x)指向的边腿26、28。边腿26、28和由边腿26、28与保险杠横梁结构12构成的间隙可以配设结构加固的器件，例如由塑料制成的、六边形或六边形蜂窝状加固结构。

图3示出碰撞盒14与配属的纵梁16、18螺栓连接，而在按图4的设计方案中将另一个锚板21设置在碰撞盒14的侧面上。该另一个锚板21面向支架侧的锚板20。此处，能量吸收单元14的边腿26、28例如焊接在锚板21上。然后，为了安装能量吸收单元14只需要借助适合的连接技术和接合技术，例如通过焊接或螺栓连接使两个锚板21、20相互连接。

在按图5的俯视图中只示意性地示出布置在侧面的能量吸收单元14。不同于V形的结构，按本发明的方式也可以考虑设计具有立方体或平行六面体形的基本几何形状的传统能量吸收单元。

在图5中示出保险杠横梁结构12被分为上部横梁30和下部横梁32。这两个横梁借助在能量吸收单元14之间基本上居中设置的加固板34额外地相互连接。

加固板34在此可以承担导引冷却空气的功能，但主要是将从中间作用在保险杠横梁结构12中的力分别向上和向下导引至各横梁30、32，横梁30、32分别将作用在自身上的力导入能量吸收单元14中以便有控制地产生变形。

在侧面的能量吸收单元14和基本上居中布置的加固板34之间，可以在上部横梁30和下部横梁32之间构成用于输送冷却空气的单独的通风通道。

加固板34较坚实，并且最小厚度约为100毫米。横梁30、32由抗拉和抗断裂的材料制成，例如由金属合金或铝合金构成。总体上可以借助已述的保险杠装置实现在汽车与不同质量或高度的汽车发生碰撞时的较高的兼容性，其中，可以同时为发动机罩、挡泥板、散热器格栅和前照灯结构的正面设计提供尽可能大的自由度。

最后指出的是，所述的实施形式仅示出本发明可能的设计方案，为此还可以考虑大量的变型方案。举例示出的实施例不以任何方式限制本发明的范围、用途或设计可能性。本说明书只为本领域技术人员说明了按本发明的实施例的一种可能的实施方式。所述元件的功能和布置还可以进行很多种的变化，只要不超出由所述权利要求书确定的保护范围及其等同保护范围。

附图标记清单

1汽车

10车身前端

12保险杠横梁结构

14能量吸收单元

16纵梁

18底盘支架

20锚板

21锚板

22螺栓

24螺栓

26边腿

28边腿

30横梁

32横梁

34加固板

Claims (12)

1.一种用于汽车的保险杠装置，其具有一个基本上沿汽车横向延伸的保险杠横梁结构(12)，该保险杠横梁结构(12)通过至少一个能量吸收单元(14)与汽车车身的纵梁(16)沿汽车行驶方向位于前方的端部区段并且与位于所述纵梁(16)下方的汽车底盘支架(18)以传导载荷路径的方式有效连接在一起。

2.如权利要求1所述的保险杠装置，其特征在于，设计为型材件的所述纵梁(16)和所述底盘支架(18)的沿行驶方向位于前方的端侧分别借助一个单独的锚板(20)封闭。

3.如权利要求1所述的保险杠装置，其特征在于，设计为型材件的所述纵梁(16)和所述底盘支架(18)的沿行驶方向位于前方的端侧基本上对齐地上下相叠，并且借助一共同的、在纵梁(16)和底盘支架(18)之间延伸的锚板(20)封闭。

4.如权利要求2或3所述的保险杠装置，其特征在于，所述至少一个锚板(20)材料接合地与所述纵梁(16)和/或所述底盘支架(18)连接。

5.如前述权利要求中任一项所述的保险杠装置，其特征在于，所述锚板(20)具有至少一个用于安装所述能量吸收单元(14)的固定器件(22、24)的通孔。

6.如前述权利要求中任一项所述的保险杠装置，其特征在于，所述能量吸收单元(14)具有两个边腿(26、28)，所述边腿(26、28)共同通过所述锚板(20)支承在所述纵梁(16)和/或所述底盘支架(18)上，并且沿汽车横向看朝所述沿行驶方向位于前方的保险杠横梁结构(12)呈V形地张开。

7.如权利要求6所述的保险杠装置，其特征在于，在所述边腿(26、28)之间设置带有蜂窝形构造的连接结构。

8.如权利要求6或7所述的保险杠装置，其特征在于，所述能量吸收单元(14)位于内侧和外侧的边腿(26、28)分别向内和向外凸出地张开。

9.如前述权利要求中任一项所述的保险杠装置，其特征在于，所述保险杠横梁结构(12)具有一个设置在所述能量吸收单元(14)上方的上部横梁(30)和一个设置在所述能量吸收单元(14)下方的下部横梁(32)。

10.如权利要求9所述的保险杠装置，其特征在于，所述上部横梁和下部横梁(30、32)在它们的自由端部区段的区域内分别与所述能量吸收单元(14)的边腿(26、28)彼此间隔的、在行驶方向上向前指向的端部区段材料接合地连接。

11.如权利要求9或10所述的保险杠装置，其特征在于，所述上部横梁和下部横梁(30、32)借助在两边缘侧的能量吸收单元(14)之间大致居中的一加固板(34)相互连接。

12.一种汽车，带有如前述权利要求中任一项所述的保险杠装置。

Images