CN103079899B - 具有碰撞能量吸收结构的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有混合动力驱动装置或电驱动装置的机动车的碰撞能量吸收结构，所述结构具有至少一个设置在位于至少一个牵引用电池和车身外壳之间的自由空间中的变形元件。根据本发明，所述变形元件（32）在碰撞时吸收碰撞能量且大面积地支承在所述牵引用电池（34）上。

Description

具有碰撞能量吸收结构的机动车
技术领域
本发明涉及一种机动车，特别是包括具有尤其用于车身前部的碰撞能量吸收结构的混合动力驱动装置或电驱动装置的机动车。
背景技术
例如，FR 2 684 624 A1描述了这种机动车车身前部，其中在电驱动的机动车的前部中，形式为多个沿车辆纵向定向的电池单体的、体积相对庞大的牵引用电池布置在侧壁之间并且布置在界定车辆内部空间的前围板之前。为了避免在机动车正面碰撞的情况下损坏牵引用电池，在牵引用电池之前并且在前脸/车身前端板之后布置有一大体积的变形元件，使之在车身结构的两个纵梁内部延伸。变形元件在事故引起的变形中像具有过压阀的气垫一样起作用并进而降低变形能量。
US 4,174,014另外公开了一种车辆车身，其中电池是多体式地由多个单体电池元件组成的，它们彼此间这样地在车辆的前部区域中分隔开，使得在这些元件之间形成利用冲击吸收材料填充的单元。
另外，US 5,704,644公开了一种车身，其中在前部区域中设有变形块，该变形块围绕电池延伸并且支撑在支撑结构上。在正面碰撞的情况下变形块支撑在电池上并且强制其与支撑结构的倾斜姿态相应地向下移出。
发明内容
本发明的目的在于，如此改进这种类型的碰撞能量吸收结构，即在包括变形元件的情况下能够有针对性地将力传导到机动车车身中并能实现邻接的前部部件和内部部件的有利布置。
根据本发明提出了一种具有碰撞能量吸收结构的机动车，所述结构具有至少一个设置在位于至少一个牵引用电池和车身外壳之间的自由空间中的变形元件。另外提出，所述变形元件在碰撞时吸收碰撞能量且大面积地支承在所述牵引用电池上。通过变形元件这种间接地或直接地大面积支承在至少一个牵引用电池上实现了，在使力被均匀地分布到车辆车身和/或与之连接的部件上的同时通过变形元件进行特别有利的能量吸收。由此可以有利地通过优化碰撞的方式分配或支撑可能在碰撞情况中出现的力峰值。
根据本发明，在所述车身外壳与所述变形元件之间、因此在变形元件之前的区域中，在变形元件的背离牵引用电池的前侧上，尤其在两个横梁之间和/或基本上在变形元件的宽度上设有护板式或板状的、具有防护功能的部件，例如金属护板，该部件抵制例如尖锐的碰撞物体进入或者相应地保护变形元件。该护板优选与这两个横梁且必要时与侧面的竖直的支撑件或邻接的侧壁牢固连接。
在尤其优选的一种结构中，沿作为Z方向的车辆高度轴线方向观察，所述变形元件从连接车辆结构——尤其是前部——的两个纵梁的保险杠横梁延伸到布置在所述保险杠横梁上方横梁——尤其是通风横梁(Windfang-)，而沿车辆纵向观察所述变形元件向后一直延伸到至少一个相邻接的牵引用电池。因此，变形元件并不是像现有技术中那样位于两个相对刚性的纵梁之间，而是至少越过两个所述的横梁集成/内置到车身侧的承载复合结构中，在机动车的正面碰撞时该承载复合结构有效地吸收碰撞能量。
根据一尤其优选的设计方案规定：变形元件在安装状态或基本状态下支承在横梁上，和/或支承在所述至少一个牵引用电池上，和/或在那里贴靠在面状的接触连接部上。由此通过简单和功能可靠的方式确保了碰撞能量的最佳的降低，这是因为在碰撞之后能直接把力传递至变形元件中并通过变形元件传递至牵引用电池中。在这种情况下在尤其优选的一种结构中，变形元件至少部分或至少局部地包围和/或从后部接合其中至少一个横梁。从而实现了在横梁的区域中功能可靠地定位或固定变形元件。由此尤其还可以在必要时减小部件费用以及安装费用。
牵引用电池的优选宽度延展或宽度设计规定，牵引用电池沿车辆横向观察优选在两个车身侧的弹簧滑柱接纳部之间延伸。由此促进了沿车辆横向方向的碰撞力的面状分布。变形元件有利地沿车辆横向在相对置的纵梁之间延伸，并且优选地沿行驶方向观察在相应的弹簧滑柱接纳部前方延伸。
变形元件可由泡沫材料、例如像金属泡沫或塑料泡沫形成，和/或通过具有蜂窝结构的部件形成、尤其通过薄壁蜂窝状结构的金属板部件形成，其占据了横梁和定位在横梁之后的牵引用电池之间的自由空间。
替代于此，变形元件可以通过至少一个在碰撞中优选能以烟火技术触发的安全气囊形成，该安全气囊布置在与横梁和牵引用电池相邻接的自由空间中并如此设计：即在安全气囊点火并展开之后相应地占据该自由空间。
此外，有利地可以在牵引用电池的后壁和一邻接的壁——尤其是车辆车身的前围板——之间设置有另一个优选板状的变形元件，该变形元件在牵引用电池由于碰撞向后移位时起作用并同样降低变形能量。
此外，优选地板状的变形元件可以以双功能同时与车身的侧部件相邻接并且作为具有支承功能的夹层板，进而加固前围板。
根据另一个尤其优选的设计方案，形成保险杠的保险杠外罩件从保险杠横梁出发基本上向上延伸直至车辆的玻璃区域、尤其直至挡风玻璃区域，并代替了车辆盖板、尤其是前盖或发动机罩。替代地或附加地可以提出，保险杠外罩件至少部分地代替侧面的挡泥板。这种保险杠外罩件优选通过具有变形层或具有底垫的车身外壳形成。由此提供了一种结构，其中在整个车身外壳下方设置了最佳地针对行人碰撞设计的变形元件，其中尤其是在还与上述的布置在位于车身外壳与牵引用电池之间的自由空间中的变形元件相组合的情况下有利的是，由此变形元件总体上在碰撞情况下表现出突出的能量吸收(能力)。因此，换句话说，设计为单件式或多件式的、优选形成车头外罩件的保险杠外罩件根据该实施方案变型也可以代替挡泥板和/或前盖或发动机罩。
因此实现了在制造技术上有利的、所谓的软车鼻，其尤其在与行人碰撞时提供了针对伤害的改进的保护。
在本发明的另一有利的设计方案中，在保险杠横梁下方可以设有一位于较深处的、与纵梁和/或横梁牢固连接的另外的横梁，该另外的横梁支承有至少一个功能模块——尤其是机动车的冷却系统的至少一个空气-水换热器(冷却器)和/或电驱动的风扇。
在此，冷却器和/或风扇布置在一安装在保险杠横梁上的下挡板(挡泥板)的井状空间中，其中优选规定：所述井状空间主要包括水平的部段和倾斜地从该水平的部段离开延伸的部段、例如沿行驶方向向下后方延伸的部段，和/或其中优选规定：冷却器基本上垂直于水平的空气流动取向并且风扇位于倾斜延伸的向下指向的井状空间部段中。由此，在流动动力学上有利地把正面流入的冷却空气在机动车的底部下方向后引导。
如果变形元件不设计为安全气囊，那么在该变形元件中可以结构上有利地嵌入或集成功能部件、例如前照灯、传感器、喇叭或机动车的其它前侧部件。在此，变形元件可以形成包括这些部件的安装单元。
此外，以对安装尤其有利的方式可以把接纳牵引用电池的车身空间设计为如此沿车辆高度轴线方向向下敞开：即牵引用电池在紧固装置松脱后可沿同样该方向向下被拆卸和/或可在制造时向上被安装。此外，在此驱动一车轴、例如机动车的前轴的至少一个电机沿车辆高度轴线方向观察定位在牵引用电池下方。
为了能在碰撞能量高的严重车辆碰撞中使牵引用电池有利地集成到能量降低结构中，此外提出，牵引用电池被如此安装在车辆中：即所述牵引用电池在碰撞加载下的较大易屈性沿车辆纵向方向取向。这一点当牵引用电池的电池单体设计为棱柱形或长方形时可用如下方式实现：牵引用电池沿机动车的横向方向取向，即具有较小的内部刚性。
附图说明
下面利用其它的细节更详细地描述本发明的实施例。仅简略绘出的附图示出了乘用车的前部的竖直的中央纵向剖视图，该乘用车具有一布置在两个横梁后方的变形元件和布置在该变形元件后方的牵引用电池。
具体实施方式
在附图中粗略地示意性示出乘用车的、标号为10的前部，承载该前部的结构具有两个在侧面延伸的纵梁12(仅示出一个纵梁12)，这两个纵梁以已知的方式通过中间的保险杠横梁14和连接在中间的变形元件16彼此连接。
前部10的外壳由保险杠18、前挡板20、向后延伸直至挡风玻璃24的不可翻转或不可摆动的前盖22和侧面的挡泥板/翼子板(不可见)组成，所述挡泥板连接在向内界定前部10的车轮拱罩/车轮开口的侧壁上。
保险杠18、前挡板20和前盖22这些部件以夹层构造的方式具有在外壳下方易屈的(nachgiebig)、软的变形层(整体以26标记)，该变形层尤其设计为行人保护装置。变形层26由规定厚度的塑料泡沫(例如PP)制成。
侧向的挡泥板也能以未示出的方式具有这种优选的单件式的、然而必要时也可以为多件式的结构。
在中间的横梁14上方设置了另一通风横梁28，该通风横梁连接所述的侧壁(不可见)上。
面状的护板30，例如金属护板30固定在两个横梁14、28上，即布置在这两个侧壁之间并且直接邻接在前挡板20和变形层26之后。
在护板30后方设有在前部10的侧壁之间延伸的、大体积的由例如PP泡沫质的变形元件32，该变形元件还向下延伸直至纵梁12，向上延伸直至具有变形层26的前盖22以及向后延伸直至牵引用电池(例如高压电池)34的前壁34a。可见的是，变形元件32包围或从后部接合横梁14、28并贴靠在这些横梁上，优选也以面接触的方式贴靠在牵引用电池34上。
牵引用电池34的后壁34d与夹层板36相邻接，该夹层板以双功能的方式既起到变形元件的作用也起到横梁的作用并且直接邻接向前界定车辆内部空间的前围板38。为此，夹层板36优选具有薄壁的金属框架，该框架被塑料泡沫填充并且在侧面邻接所述的前部10侧壁。
容纳牵引用电池34的空间向下敞开，从而可简单地取出或装入牵引用电池。为了简化而未示出用于尤其把牵引用电池34固定在纵梁12上的紧固装置。
鉴于牵引用电池34的内部刚性，牵引用电池34如此布置在前部10中，即牵引用电池为此沿纵向(在正面碰撞时的碰撞方向)比沿横向更易屈。例如可通过如下方式实现这一点：使得位于牵引用电池34内部的电池单体34c(以俯视图部分示出)的纵向延展不是沿车辆纵向取向，而是横向于车辆纵向取向。
在牵引用电池34下方布置有驱动机动车的前轴(未示出)的电机40。
此外，通过向下伸出的、固定在纵梁12上的支撑件42固定一下部横梁44，该横梁还支承了空气-水换热器或冷却器46和电驱动的风扇48。
冷却器46和风扇48布置在向前敞开的下挡板52的井状空间50中，该下挡板与保险杠18邻接地固定在横梁14上并固定在另外的车身部件(不可见)上。
形成在下挡板52中的井状空间50具有水平的部段50a和倾斜向下后方延伸的部段50b，其中冷却器46和风扇48分别垂直于流入的冷却空气布置。通过井状空间50使水平流入的空气在未示出的另外的机动车底部的下方被向下后方引导。
所述的三个横梁14、28、44形成了前部的承载复合结构，该承载复合结构与金属护板30和变形元件32一起在正面碰撞或偏置碰撞时确保有针对性的力导入和碰撞能量吸收。
变形元件32可以由塑料泡沫(例如PP)形成、或以夹层构造方式与可变形的金属蜂窝结构组合地形成、或者必要时通过一个或多个安全气囊形成。
在机动车的前部10上设置的部件，像前照灯54(仅简略示出)、传感器、喇叭等可集成在变形元件32中。
机动车可以是纯电动驱动的或具有包括第二驱动源的混合动力驱动系统，该第二驱动源例如为车尾侧布置的内燃机。
上文联系车辆前部详细描述和解释了本发明。然而原则上这种结构也可以在车尾侧使用。

Claims (31)

1.一种机动车，具有碰撞能量吸收结构，所述碰撞能量吸收结构具有至少一个设置在位于至少一个牵引用电池和车身外壳之间的自由空间中的变形元件，其中，所述变形元件(32)在碰撞时吸收碰撞能量且大面积地支承在所述牵引用电池(34)上，其特征在于，在所述车身外壳与所述变形元件(32)之间、在所述变形元件(32)之前在变形元件的背离牵引用电池(34)一侧布置有板状的、具有防护功能的部件(30)作为力分配器。
2.根据权利要求1所述的机动车，其特征在于，所述机动车具有混合动力驱动装置或电驱动装置。
3.根据权利要求1所述的机动车，其特征在于，沿车辆高度轴线方向观察，所述变形元件(32)从连接车辆车身(10)前部的两个纵梁(12)的保险杠横梁(14)延伸到布置在所述保险杠横梁上方的通风横梁(28)，而沿车辆纵向观察所述变形元件向后一直延伸到至少一个相邻接的牵引用电池(34)。
4.根据权利要求3所述的机动车，其特征在于，所述变形元件(32)在基本状态中支承在横梁(14、28)上和/或支承在所述至少一个牵引用电池(34)上。
5.根据权利要求4所述的机动车，其特征在于，所述变形元件(32)在基本状态中贴靠在所述至少一个牵引用电池(34)的面状的接触连接部上。
6.根据权利要求4所述的机动车，其特征在于，所述变形元件(32)至少部分地包围和/或从后部接合其中至少一个横梁(14、28)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的机动车，其特征在于，所述牵引用电池(34)沿车辆横向观察在两个车身侧的弹簧滑柱接纳部之间延伸，和/或沿行驶方向观察所述变形元件(32)在相应的弹簧滑柱接纳部前方以及在位于两侧的纵梁之间延伸。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的机动车，其特征在于，所述变形元件(32)由泡沫材料形成，和/或所述变形元件通过具有蜂窝结构的部件形成。
9.根据权利要求8所述的机动车，其特征在于，所述变形元件(32)由金属泡沫或塑料泡沫形成。
10.根据权利要求8所述的机动车，其特征在于，所述变形元件(32)通过由薄壁蜂窝状结构的金属板形成的部件构成。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的机动车，其特征在于，所述变形元件(32)通过至少一个在碰撞中激活的安全气囊形成，所述安全气囊在激活的被充气状态中布置并固定在自由空间中。
12.根据权利要求11所述的机动车，其特征在于，所述安全气囊能以烟火技术触发。
13.根据权利要求3所述的机动车，其特征在于，所述板状的部件(30)布置在两个横梁(14、28)之间和/或基本上在所述变形元件(32)的宽度上。
14.根据权利要求13所述的机动车，其特征在于，所述板状的部件(30)是金属护板。
15.根据权利要求1至6中任一项所述的机动车，其特征在于，在所述牵引用电池(34)的后壁(34b)和一邻接的壁之间设置有另一个变形元件(36)。
16.根据权利要求15所述的机动车，其特征在于，所述邻接的壁是车辆车身的前围板(38)。
17.根据权利要求15所述的机动车，其特征在于，所述另一个变形元件(36)是板状的变形元件。
18.根据权利要求15所述的机动车，其特征在于，所述另一个变形元件(36)与车身的侧部件相邻接并且设计成具有支承功能的夹层板。
19.根据权利要求3所述的机动车，其特征在于，形成保险杠(18)的保险杠外罩件从保险杠横梁(14)出发向上延伸直至车辆的玻璃区域，并代替了车辆盖板。
20.根据权利要求19所述的机动车，其特征在于，所述保险杠外罩件通过具有变形层(26)的车身外壳形成。
21.根据权利要求19所述的机动车，其特征在于，形成保险杠(18)的保险杠外罩件从保险杠横梁(14)出发向上延伸直至挡风玻璃区域，并代替了发动机罩。
22.根据权利要求3所述的机动车，其特征在于，在保险杠横梁(14)下方设有一位于较深处的、与纵梁(12)和/或保险杠横梁(14)牢固连接的另外的横梁(44)，该另外的横梁支承有至少一个功能模块。
23.根据权利要求22所述的机动车，其特征在于，所述功能模块是机动车的冷却系统的冷却器(46)和/或电驱动的风扇(48)。
24.根据权利要求23所述的机动车，其特征在于，所述冷却器(46)和/或风扇(48)布置在一安装在保险杠横梁(14)上的下挡板(52)的井状空间(50)中。
25.根据权利要求24所述的机动车，其特征在于，所述井状空间(50)主要包括水平部段(50a)和倾斜地从该水平部段(50a)离开延伸的部段(50b)。
26.根据权利要求24所述的机动车，其特征在于，冷却器(46)的取向基本上垂直于水平的空气流动而风扇(48)位于倾斜延伸的向下指向的井状空间部段中。
27.根据权利要求1至6中任一项所述的机动车，其特征在于，在布置在所述牵引用电池(34)之前的自由空间中的变形元件(32)中嵌入或集成有功能模块。
28.根据权利要求27所述的机动车，其特征在于，在布置在所述牵引用电池(34)之前的自由空间中的变形元件(32)中嵌入或集成有前照灯(54)、传感器或喇叭。
29.根据权利要求1至6中任一项所述的机动车，其特征在于，容纳所述牵引用电池(34)的车身空间实施成这样地沿车辆高度轴线方向向下敞开：即所述牵引用电池(34)沿车辆高度轴线方向能向下被拆卸和/或能从下方被安装，和/或
驱动机动车车轴的至少一个电机(40)沿车辆高度轴线方向观察定位在所述牵引用电池(34)的下方。
30.根据权利要求1至6中任一项所述的机动车，其特征在于，所述至少一个牵引用电池(34)被如此安装：即所述牵引用电池在碰撞加载下的较大易屈性沿车辆纵向方向取向。
31.根据权利要求30所述的机动车，其特征在于，所述牵引用电池(34)的电池单体(34a)沿机动车的横向方向取向。
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