CN103963735A - 用于汽车的汽车前部 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车的汽车前部，其包括保险杠罩面(8)和在沿汽车纵向在所述保险杠罩面与起支撑作用的车身部件(4)之间延伸的支架(10)。所述支架(10)可以弹性弯曲，其中所述支架(10)的纵向屈曲载荷小于所述支架(10)与起支撑作用的车身部件(4)连接处的负荷能力。

Description

用于汽车的汽车前部

技术领域

本发明涉及一种在发生汽车相撞事故时在行人保护方面有所优化的用于汽车的汽车前部。

背景技术

德国专利文件DE102009017350B4公开了一种带有保险杠罩面和底盘-平面部件的汽车前部，所述部件在保险杠罩面与起支撑作用的车身部件之间延展。为防止起支撑作用的车身部件在汽车与坚固的障碍物、例如墙面发生碰撞时变形，底盘-平面部件必须在变形过程中消耗尽可能多的碰撞能量。为此所述底盘-平面部件通过给定裂缝连接(Sollbruchverbindung)被固定在起支撑作用的车身部件上，这种给定裂缝连接会在碰撞到墙面时裂开。

在与行人发生碰撞时，所述保险杠罩面和底盘-平面部件要承受比与墙面碰撞时明显更小的负荷，此外这些负荷只作用在汽车前部非常小的一部分上。因此这种给定裂缝连接在与行人发生碰撞时完好无损，而且这种碰撞相当猛烈的话最多会导致汽车前部稍有变形。德国专利文件DE102009017350B4引用了一些研究，根据这些研究，行人在发生这种强烈的撞击时的受伤风险应该比发生较弱撞击时小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能进一步降低行人的受伤风险的汽车前部。

本发明的技术问题可以通过如下方式得以解决，即用于车俩的汽车前部带有保险杠罩面以及沿汽车纵向在保险杠罩面与起支撑作用的车身部件之间延伸的支架，所述支架是可弹性弯曲的。

如果车体在外部负荷作用下发生变形，一般来说复位力随着变形增大。但在弯曲过程中，所述复位力只能增加到最大值，之后又会再次变小。如果外部负荷与变形无关，也就是如果支架由于自身所支撑的重量弯曲，就会突破复位力的最大值，并在大多数情况下导致断裂：由于车体超过复位力的最大值后已经无法承受负荷，这样该车体的情况进一步加剧，直到它的形状完全改变并在大多数情况下超过弹性极限。随后，即使负荷消失后，所述车体也无法恢复到原始形状。与此相反，发生碰撞时，负荷随着变形的增大而减小，并且只要发生碰撞双方的速度彼此一致，负荷就会完全消失。因此发生碰撞时，所述支架的变形可以就在超过其回位力的最大值时停止，并且所述支架可以从该处以弹性方式恢复到原始形状。但最大值两端存在一个范围，在该范围内，所述复位力随变形仅发生较小的变化，并且利用这一范围可以在发生碰撞时在长距离内持续并且小心翼翼地对行人的腿加速。

所述支架的弹性弯曲避免了被认为在通常情况下必然发生的、汽车前部与行人之间的猛烈碰撞，因此表面来看可能存在更大的受伤风险。只有在更仔细地观察行人撞击曲线时才能发现，由于发生弹性弯曲，这种风险的可能性减小。在第一阶段，汽车前部碰触行人腿部并使其在行驶方向上加速。行人的躯干在这一阶段尚未接触到汽车，并且由于双腿被卷携而首先发生摆动。而双腿为避免折断只能随之摆动。如果已经处于移动中的、沉重、坚硬的物体撞击到轻便的物体，那么根据动量和能量守恒定律，沉重的物体稍稍减速，而被撞击的轻便的物体将以高速移开。如果可以在与行人撞击时使用这一模式，那它就意味着，与汽车相比来说重量较小的腿部在被撞击后离开汽车前部，并因此可能以较小的惯性力矩发生错位。与之相反，如果汽车前部变得无弹性，那么行人的腿部无法被推开，而是依然与汽车前部保持接触并且不能自由摆动。在此，在行人的腿与躯干之间出现的弯曲力矩可能导致受伤。

然而对于行人的腿部在发生撞击时是否向急剧向前滑动，从而带动躯干进行摆动这一问题而言，关键并不在于撞击的强度，而在于弹性程度。如果撞击的弹性足够，那么腿部可以因此被汽车急剧推开，从而使腿部能够发生摆动；撞击的“强度”基本上只对此时行人的腿部所受到的加速度产生影响，而为了将这种加速度和与之相关的受伤风险维持在较低水平，就需要使汽车前部具有弹性。

所述支架的纵向屈曲载荷应该小于保险杠罩面与起支撑作用的车身部件之间连接处的负荷能力，从而使这种连接在发生弯折后不会受损，并且如果所述支架在撞击后再次伸展并向前撞击到行人的腿部，那么所述支架还将支撑在起支撑作用的车身部件上。

所述支架的变形阻力不应过小，从而使行人的腿部不会在撞击速度较小时就击穿汽车车身上的坚固部件。为了在所述支架的重量较小的情况下达到高的变形阻力，所述支架应根据已知欧拉屈曲杆的第三或优选第四示例被抗扭地固定在保险杠罩面一侧或起支撑作用的车身部件一侧、优选同时抗扭地固定在这两侧。

所述支架在发生弯折时偏转的方向优选为垂直方向。

在垂直方向上偏转的支架可以优选被设计为板状的，所述保险杠罩面均匀地支撑在汽车前部的整个宽度上。

这种板件的抗弯曲强度可以通过沿汽车纵向延伸的肋条(Rippen)增大。

为了确保这种可再现的变形特性，这种板状的支架优选在无负荷状态下在纵剖面上就已经是弯曲的了。所述支架朝向上方的内凹面确保了如果该支架在发生碰撞时受到压力就向下弯曲。因此特别符合目的的是，所述支架在汽车的发动机舱下方或至少在汽车发动机舱的前部下方延伸，而且在所述支架与车道之间存在能使该支架自由偏转的自由空间。

所述支架在行驶方向上应至少宽到足以伸到汽车下方，这样可以从下方跨过通常安放在发动机舱内的散热器。特别是这种散热器可以通过节省空间的方式插在所述支架朝上走向的内凹处内。

为了限制所述支架对空间的需求，所述支架的肋条在散热器下的高度优选小于在其他区域中的高度。

所述支架可以针对性地由利用纤维加固的塑料制成。当所述纤维至少主要沿汽车纵向定向，那么这些纤维就特别有助于实现所述支架的所期望的弹性。可选地，也可以考虑由金属制成的支架。特别是在越野汽车或SUV上，所述支架还可能发挥底盘保护的功能。

所述保险杠罩面可以在所述弹性支架上方从后配备有能在负荷作用下发生弹性变形的缓冲器(Puffer)。所述支架在由于与行人腿部碰触而发生压缩之后又重新开始发生弹性延展，与此同时，所述缓冲器在与腿部碰触后还被压紧，由此，所述支架和缓冲器可以共同作用，用以精确地施加用于形成如上文所述的腿部摆动所需的扭矩。

优选地，可以考虑将支撑发动机的副车架作为起支撑作用的车身部件。

附图说明

本发明的其他特征和优点由以下对依据附图所示的实施例的描述得出。从这些描述和附图中还能得到权利要求书中并未提到的实施例的特征。这种特征可能出现在与此处特别公开不同的组合中。这些特征可能出现在同一个句子或以其他方式在文章中彼此结合，但不能依据这一情况得到下述结论，即这些特征只能出现在特别公开的组合中；换而言之，原则上只要不对本发明的功能性产生影响，所述特征可分别被删去或变型。在附图中：

图1：根据本发明第一结构方案的汽车前部的纵剖示意图；

图2：根据本发明第二结构方案的与图1类似的纵剖图；

图3：根据本发明第三结构方案的与图1类似的纵剖图；

图4：根据本发明第四结构方案的与图1类似的纵剖图；

图5：弹性变形后的根据图3所示的的汽车前部；

图6：所述支架的横截面示意图；和

图7：所述支架的另一种横截面示意图。

具体实施方式

图1示出汽车前部的纵剖图。汽车发动机舱内部通常具有发动机1和散热器2。纵梁3从所述发动机舱的两侧构成其边缘，所述纵梁彼此连接构成坚固的框架。在所述框架上还可减震活动地固定有用于支撑发动机1的副车架4。

所述纵梁3在其前端部上设有法兰5，在所述法兰通过防撞盒6固定有上保险杠横梁7。所述保险杠横梁7正面与保险杠罩面8之间的空隙由泡沫材料制成的缓冲体9填充。保险杠罩面8延长出的板状支架10一体式地从包括散热器2在内的发动机舱的前部区域下方一直延伸到副车架4的前横梁11，在所述前横梁11上通过螺栓连接的方式抗扭地夹紧所述支架10的后边缘。

所述支架10由弹性塑料或橡胶制成。所述支架为增大纵向屈曲载荷而具有由纤维材料、特别是由碳纤维或芳族聚酸胺纤维制成的内衬。该内衬可以包括一层或多层纤维网，其中，在至少一层中，纤维应沿纵剖截面定向。所述内衬还包括织物，其中，织物纤维束、经纱或维纱的丝的束应沿截面定向。可选地，也可以使用金属材料，用以将行人保护功能和底盘保护功能结合在一起。

在图2所示的结构方案中，所述保险杠罩面8和支架10被设计为两件式的。在所述保险杠罩面8的内侧，两个肋条12在保险杠横梁7的下方限定出凹槽13，所述支架10的前边缘通过夹紧、粘贴等方式被抗扭地固持在所述凹槽内部。

在如图3所示的结构方案中，在上保险杠横梁7的下方，在法兰5上固定有下保险杠横梁14。在散热器2前方延伸的中部区域内，所述保险杠横梁14通过所述支架10克服自前方施加的撞击力支撑在该中部区域中。所述保险杠横梁14是从上方观察大致呈U形或弓形或C形的、固定在法兰上的端部和向前弯曲的弓形部。图中所示的所述支架10的前边缘在此嵌入所述保险杠横梁14的弓形部后侧面上的凹槽13内；可选地，所述支架10的前边缘可以和该支架在横梁11上的后边缘一样被螺栓连接在所述保险杠横梁14上，或者可以和在保险杆横梁14、7之间延伸的散热器格栅一样被夹紧在所述保险杠横梁14与汽车前部的其他部件之间。

如图1和2所示的结构方案，图4示出的是图3中的汽车前部在与行人发生碰撞的过程中所处的变形状态。所述缓冲体9被被压缩，并且所述保险杆横梁14被向后挤压，从而使该保险杆横梁14与副车架4之间的间距缩小，迫使所述支架10在处于图3所示的放松状态下就已经存在的内凹处随之向下弯曲。在所述缓冲体9被压缩的过程尚未完全结束时，所述支架10在此达到其弹性变形的最大值并且开始在此向前延展。行人的大腿和膝盖因此不能继续压向所述保险杆罩面8，与此同时，行人的小腿已再次被撞向前，从而驱使行人的腿部产生摆动，而这种摆动明显减小了撞击到发动机罩上时对行人的膝盖和腿骨的负荷。

图5示出的汽车前部，其带有已再次向前复位到起始位置的保险杆横梁14。所述缓冲体9发生塑性变形，不能再次膨胀。所述缓冲体9可由硬质泡沫塑料构成，而这种硬质泡沫塑料在变形小时具有弹性特性，但通过与行人发生碰撞所产生的负荷则会发生不可逆的变形。另外优选弹性大的泡沫材料、例如EPP泡沫材料(聚丙烯泡沫塑料)，所示EPP泡沫材料在剧烈变形后(例如可能在与行人发生强烈撞击后而产生的剧烈变形后)能够重新变回原始形状，但这个过程进行得很慢，因此与所述支架10相反，所述EPP泡沫材料至少在撞击过程中不具有明显的复位特性。

所述保险杆罩面8作为整体发生微小的摆动，但是这对被抗扭地固持在横梁14上的、所述支架10的前边缘没有影响。

容易想到的是，如图5所示的图1和图2的结构方案中的变形可能导致所述支架10的前边缘发生微小的扭转。这也就是说，图3所示的结构方案中的所述支架10根据欧拉屈曲杆第四示例被抗扭地安置在两个端面上，并由此在材料厚度给定的条件下可以达到纵向屈曲载荷的最大值，相较而言，第一和第二结构方案分别表示介于欧拉屈曲杆的第三和第四示例之间的中间技术方案，因此无法达到这么大的纵向屈曲载荷。

所述板件(Platte)10的纵向屈曲载荷可以通过适当的材料选择和截面结构得以优化。特别是如图6所示，如果所述支架10上设有有在所述纵向屈曲载荷的作用方向上延伸的肋条15，那么有助于产生大的纵向屈曲载荷。如图所示，所述肋条15可以被安置在所示支架10的基板16的一侧或两侧上。

在所述支架10的中间区域17内，所述肋条15的高度可能由于其临近散热器2而受限，而在散热器2的侧面区域18内，也就是在散热器2的右侧和左侧有更大可用的空间，从而使所述肋条15在此可以明显更高。由此所导致的所述支架10在侧面区域18内的较高强度是符合期望的，用以实现在所述汽车前部的宽度上得到统一的变形特性，由于发生在中心的碰撞所产生的变形会在所述支架10上朝向两侧分布，但在侧面发生碰撞时，变形只分布在一侧上，而在这两种情况下，通过所述支架10发生变形所吸收的能量应该基本相同。如图7所述，具有中空肋条15的支架10同样有效。

附图标记清单

1 发动机

2 散热器

3 纵梁

4 副车架

5 法兰

6 防撞盒

7 保险杠横梁

8 保险杠罩面

9 缓冲体

10 支架

11 前横梁

12 肋条

13 凹槽

14 保险杠横梁

15 肋条

16 基板

17 中间区域

18 侧面区域

Claims (14)

1.汽车前部，具有保险杠罩面(8)和沿汽车纵向在所述保险杠罩面与起支撑作用的车身部件(4)之间延伸的支架(10)，其特征在于，所述支架(10)可以弹性弯曲。

2.如权利要求1所述的汽车前部，其特征在于，所述支架(10)的纵向屈曲载荷小于所述支架(10)与起支撑作用的车身部件(4)连接处的负荷能力。

3.如权利要求1或2所述的汽车前部，其特征在于，所述支架(10)被抗扭地固定在所述保险杠罩面(8)一侧和/或起支撑作用的车身部件(4)一侧。

4.如上述权利要求其中任一项所述的汽车前部，其特征在于，所述支架(10)的偏转方向是垂直的。

5.如上述权利要求其中任一项所述的汽车前部，其特征在于，所述支架(10)是板状的。

6.如权利要求5所述的汽车前部，其特征在于，所述支架(10)具有沿汽车纵向延伸的肋条(15)。

7.如权利要求5或6所述的汽车前部，其特征在于，所述支架(10)在发生弹性弯曲时在纵剖面中以内凹面向上地弯曲。

8.如上述权利要求其中任一项所述的汽车前部，其特征在于，所述支架(10)从下方横跨发动机舱的至少前部。

9.如权利要求8所述的汽车前部，其特征在于，所述被从下方横跨的发动机舱的前部包括散热器(2)。

10.如权利要求6和9所述的汽车前部，其特征在于，所述肋条(15)在散热器(2)下方区域(17)中的高度小于在所述支架(18)的其他区域中的高度。

11.如上述权利要求其中任一项所述的汽车前部，其特征在于，所述支架(10)由利用纤维加固的塑料制成或由金属制成。

12.如权利要求11所述的汽车前部，其特征在于，所述纤维至少主要沿汽车纵向定向。

13.如上述权利要求其中任一项所述的汽车前部，其特征在于，所述保险杠罩面(8)的后侧在所述支架(10)上方配备了能在负荷作用下发生弹性变形的缓冲器(9)。

14.如上述权利要求其中任一项所述的汽车前部，其特征在于，所述起支撑作用的车身部件(4)是支撑发动机(1)的副车架(4)。