CN104724175B - 车辆的前部结构 - Google Patents

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Abstract

一种车辆的前部结构，包括：前外部和/或保险杠；沿车辆的纵向分别设置在车辆前部的左侧部和右侧部处的一对侧梁；设置在每个侧梁的相应前端处的一对碰撞吸能盒，碰撞吸能盒具有比侧梁低的轴向强度；至少一个坚硬部件例如发动机，及定位于前部的后端处的车身支持结构。前部结构适于当在根据USNCAP的35mph下受到完全正面障碍物碰撞时产生减速度相对于时间的碰撞响应曲线。碰撞响应曲线依次具有：减速度增加的第一阶段；形成减速度的第一峰值的第二阶段；减速度小于第二阶段期间减速度的第三阶段；形成减速度的第二峰值的第四阶段，在第四阶段期间减速度大于第三阶段期间的减速度。

Description

车辆的前部结构
技术领域
本发明涉及一种车辆的前部结构，所述前部结构包括：
-前外部和/或保险杠，
-分别在所述车辆前部的左侧部和右侧部处沿所述车辆的纵向设置的一对侧梁，
-设置在每个所述侧梁的相应前端处的一对碰撞吸能盒，所述碰撞吸能盒具有比所述侧梁低的轴向强度，
-至少一个坚硬部件，例如发动机，以及
-定位于所述前部的后端处的车身支持结构。
背景技术
当车辆例如汽车卷入正面撞击中时，撞击碰撞至少部分地被车辆的前部结构所吸收。因此希望前部结构适于使得车辆乘员尽可能不受伤或几乎不受伤。
为了评价车辆前部结构的撞击碰撞吸收性能，进行根据USNCAP在35mph下完全正面障碍物碰撞(full frontal barrier impact)的试验。NCAP代表新车评估计划(New CarAssessment Program，也称新车碰撞测试)。
文献JP 2000-16327A公开了在正面撞击的情形下能够至少部分地吸收撞击碰撞的前部结构。前部结构具备副车架和通过固定托架结合于副车架的前侧构件。前侧构件包括定位于安装托架前方的向前部分和定位于后面的向后部分。前侧构件的向前部分形成为当从向前部分施加指定的第一轴向载荷时被压缩和变形，并且前侧构件的向后部分形成为当从向前部分施加第一轴向载荷时不变形而是当从向前部分施加指定的第二轴向载荷时弯曲和变形。
然而，为了甚至进一步最小化或避免车辆乘员受伤的风险，希望有改进的前部结构。
发明内容
本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点或提供有用的可选方案。
通过本发明的主题可实现上述目的。
因而，在本发明的第一方面中提供了一种车辆的前部结构。所述前部结构包括：
-前外部和/或保险杠，
-沿所述车辆的纵向分别设置在所述车辆前部的左侧部和右侧部处的一对侧梁(side member)，
-设置在每个所述侧梁的相应前端处的一对碰撞吸能盒(crash box)，所述碰撞吸能盒具有比所述侧梁低的轴向强度，
-至少一个坚硬部件，例如发动机，以及
-定位于所述前部的后端处的车身支持结构。
所述前部结构适于当在根据USNCAP的35mph情况下受到完全正面障碍物碰撞时产生减速度相对于时间的碰撞响应曲线。所述碰撞响应曲线依次具有：
-减速度增加的第一阶段，
-形成减速度的第一峰值水平的第二阶段，
-减速度小于第二阶段期间减速度的第三阶段，以及
-形成减速度的第二峰值水平的第四阶段，在所述第四阶段期间减速度大于第三阶段期间的减速度。
此处使用的与方向有关的术语例如纵向、横向(transverse)、侧向(lateral)、竖直和向外指的是当安装在假定停在平地上的车辆上时的前部结构设备。与位置有关的术语，例如前面、后面或旁边也指的是当安装在假定停在平地上的车辆上时的前部结构设备。
前外部和保险杠位于车辆前部的前端处。前外部可为软鼻(soft nose)，这是通常用于车辆前塑料盖的术语。碰撞吸能盒位于保险杠内，即沿车辆纵向看时在保险杠的后面。每个碰撞吸能盒具有比其所附接至的侧梁低的轴向强度，因此当受到正面撞击的力时碰撞吸能盒在其所附接至的侧梁开始变形之前就开始变形。
所述前部结构包括一个或多个坚硬元件，例如发动机。坚硬元件比前外部、保险杠、碰撞吸能盒和侧梁坚硬，即更小压缩和/或变形。因而坚硬元件在正面撞击期间形状保持基本未受影响，但是相对于前部的其余部分的位置变化了，因为坚硬元件向后移动，即朝乘员舱移动。
通常希望在撞击的第一和第二阶段期间尽可能多地完成速度变化，即在当车辆乘员与车辆的内部保护系统相互作用时开始感受减速效果之前完成。
撞击的第三阶段期间的减速度低于撞击的第二阶段期间的减速度，即第三阶段在碰撞响应曲线中形成了位于第二与第四阶段的两个峰值水平之间的“低谷”。这是有利的，因为随后车辆乘员受到更小的减速度。“低谷”越深，在第三阶段期间完成的速度变化越少，并且乘员减速度响应曲线(即车辆乘员受到的减速度)的增加越缓慢。根据本发明的前部结构提供的减速度响应曲线有助于减轻撞击对车辆乘员产生的后果。在初始积累即在第三阶段开始之后的减速度降低被定时为减少碰撞过程期间稍后车辆乘员与车辆保护系统相互作用时所感受的减速效果。
撞击的第一阶段可持续从当撞击开始(即车辆第一次跟与其碰撞的物体接触时)起计算的0-20ms、优选5-15ms、更优选8-12ms，ms是毫秒的缩写。希望尽可能短地保持第一阶段。
撞击的第二阶段可持续从第一阶段之后的第二阶段开始起计算的0-20ms、优选5-15ms、更优选8-13ms。
撞击的第三阶段可持续从第二阶段之后的第三阶段开始起计算的0-50ms、优选10-40ms、更优选15-30ms。
撞击的第四阶段可持续从第三阶段之后的第四阶段开始起计算的0-40ms、优选10-30ms、更优选15-25ms。
优选地，前部结构适于当根据USNCAP在35mph下受到完全正面障碍物碰撞时在第一和第二阶段期间完成至少10％、优选至少15％、更优选至少20％的速度变化。
第二阶段期间的减速度大约与第四阶段期间的减速度一样高。第二阶段期间的减速度可尽可能高，优选不超过30g，其中g对应于9.81m/s2。第四阶段期间的减速度尽可能低，优选低于30g。藉此在第二阶段期间可完成大量的速度变化，即在当车辆乘员与车辆的内部保护系统相互作用时开始感受减速效果之前完成大量的速度变化。
第三阶段期间的减速度可小于第二阶段期间减速度的80％、小于70％并且最优选小于60％。从而，可获得之间具有低谷的期望的两个峰值水平曲线。
前外部和/或保险杠、侧梁和碰撞吸能盒可相对彼此被布置、设计尺寸和/或成形为使得在根据USNCAP在35mph下所述完全正面障碍物碰撞的情形下，
-在第一阶段期间所述前外部被压缩和/或所述保险杠变形，
-在所述第二阶段期间所述碰撞吸能盒被压缩，并且
-在第三阶段期间所述侧梁弯曲，藉此通过所述前外部被压缩和/或所述保险杠变形所获得的减速度小于通过所述碰撞吸能盒被压缩所获得的减速度，并且通过所述侧梁弯曲所获得的减速度小于通过所述碰撞吸能盒被压缩所获得的减速度。藉此，可能获得如上所述的期望碰撞响应曲线。
碰撞吸能盒可被布置、设计尺寸和/或成形为使得碰撞吸能盒基本上在前外部已经压缩和/或保险杠已经变形之后被压缩。藉此，直至前外部已经完全地或几乎完全地被压缩和/或保险杠已经变形时，碰撞吸能盒才开始压缩，或碰撞吸能盒在前外部的压缩结束时或保险杠变形结束时压缩。如果具有前外部的压缩和保险杠的变形，这两个事件可至少在时间上部分地重叠，重叠随后在第一阶段期间发生。
侧梁可被布置、设计尺寸和/或成形为使得所述侧梁基本上在所述碰撞吸能盒已被压缩之后弯曲。这对应于从碰撞过程的第二阶段过渡为第三阶段。
侧梁可被布置为相对于所述车辆的纵向中心线至少部分地侧向弯曲，优选侧向弯曲大于向下弯曲，更优选基本上侧向弯曲。通过侧向弯曲，大部分侧梁可相对于车辆的纵向中心线侧向向外移动。因为侧梁侧向弯曲，它有助于侧向向外地移动其它部件，例如弹簧支座(spring tower)。此外，根据前部结构的结构，可能有更多空间供其基本上侧向弯曲而非基本上竖直地弯曲。
当侧梁弯曲时，弹簧支座与侧梁的附接开始分离，优选以逐步的方式，使得弹簧支座在附接于侧梁的一个末端(优选后端)处开始分离，并且所述分离随后沿与侧梁的附接逐渐地进行。藉此，侧梁进一步自由地弯曲，这就进一步分离了弹簧支座。
可通过从一个弹簧支座延伸至另一个弹簧支座的拉杆连接弹簧支座。在那种情况下，当在第三阶段期间弹簧支座侧向向外移动时可从弹簧支座中的一个或二者释放拉杆。优选地，拉杆被构造为使得在弹簧支座侧向向外的移动期间容易释放，或其附接可被构造为易于释放拉杆。
以类似的方式，车辆在沿车辆横向的两个物体之间的任何其它杆或连接可被构造为在两个物体中一个或二者的侧向向外移动期间被释放。这可发生在第三阶段期间，更优选在第三阶段的第一部分期间。
为了以期望方式弯曲，侧梁可包括至少一个弯曲区域，优选奇数个弯曲区域，最优选三个弯曲区域。如果使用三个弯曲区域，则侧梁可被预弯曲为V，藉此例如有助于侧向向外移动其它部件，例如弹簧支座。
侧梁可进一步包括在它们的相应后端处的支架。支架可被布置为帮助促进侧梁的侧向弯曲，同时例如通过沿该方向为刚性的，支架适于防止竖直弯曲。支架例如可为三角形或Y形。这种支架的一个示例是美国专利文献US 6705670B2中所公开的。
前部结构可选地包括竖直地定位于侧梁下面的副车架，所述副车架被布置、设计尺寸和/或成形为与所述侧梁同时弯曲。副车架可适于在正面撞击的情形下基本上沿竖直方向弯曲，优选向下弯曲。副车架因而在第三阶段期间弯曲。
所述前部结构如果包括副车架，则还可包括设置在所述副车架前端处的下负载路径碰撞吸能盒。下负载路径碰撞吸能盒可适于与定位于所述侧梁的所述前端处的所述碰撞吸能盒基本上同时(即在撞击的第二阶段期间)被压缩。所述副车架和所述下负载路径碰撞吸能盒在那种情况下可形成下负载路径，其有助于在正面撞击的情形下分布载荷。
所述副车架可被布置为在所述侧梁的弯曲期间或当所述侧梁已经弯曲时例如通过烟火分离装置从所述侧梁之一或二者被分离。副车架可接受在第三阶段开始时分离的信号，而实际的分离在第三阶段期间稍后发生。
前部结构可选地可包括发动机架，其适于将发动机固定于侧梁之一。所述发动机架适于当所述侧梁弯曲时即在第三阶段期间破裂。优选地，发动机架适于当侧梁开始弯曲即第三阶段开始时破裂。藉此，防止发动机架限制侧梁的弯曲。
如上所述的前部结构可包括通过附接装置附接于侧梁的一个弹簧支座，或优选一对弹簧支座，所述弹簧支座适于支撑车辆的悬架。附接装置可被设置为使得弹簧支座适于在侧梁的弯曲期间即第三阶段期间、优选第三阶段的早期期间从侧梁分离。
弹簧支座可被布置为当侧梁弯曲时逐步分离，即分离在一定时段内逐步进行。分离可例如根据附接装置的类型和构造连续地进行或步进式地进行。
附接装置可为可断裂的附接装置，其被布置为在预定的断裂力下断裂。此外，预定断裂力的大小可沿着弹簧支座至侧梁的附接变化，例如从而提供用于弹簧支座从侧梁分离的优选起点。
弹簧支座可被布置为在侧梁的弯曲期间相对于车辆的其余部分侧向向外和/或纵向向后移动。藉此例如比侧梁和外侧构件更刚性的弹簧支座至少部分地移开，使得车辆乘员尽可能不受伤或几乎不受伤。弹簧支座更刚性意味着它不如相关部件例如侧梁那么容易变形和/或压缩。这可能由于材料的形状、材料的选择和/或厚度。侧梁可被预设计为例如在如上所述的弯曲区域内弯曲。
逐步分离原则上可沿弹簧支座与侧梁之间附接的任何地方开始。但是，优选将附接装置设置为使得在弹簧支座面向后的侧面处或弹簧支座面向前的侧面处开始分离，因为分离随后仅沿一个方向进行，向前抑或向后。
附接装置可被布置为提供弹簧支座从弹簧支座面向后的侧面处开始自侧梁的逐步分离并且沿车辆的前向进行分离。这可有助于在侧梁的弯曲期间相对于车辆的其余部分侧向向外和/或纵向向后移动弹簧支座。
作为可选方案，附接装置可被布置为提供弹簧支座从弹簧支座面向前的侧面处开始自侧梁的逐步分离并且沿车辆的向后方向进行分离。
前部结构设备可被布置为使得侧梁的弯曲与弹簧支座的分离协作，使得侧梁增加的弯曲允许弹簧支座进一步分离，藉此使得弹簧支座进一步侧向向外移动，同时弹簧支座的进一步分离使得侧梁能够增加弯曲等等。更大弯曲因而允许进一步分离，反之亦然。
弹簧支座可比侧梁更刚性，因此当前部结构设备受到基本上纵向力时在弹簧支座开始变形之前侧梁开始弯曲。侧梁可被预设计为例如在如上所述的弯曲区域内弯曲。
附接装置可包括离散的附接构件，例如铆钉、螺钉、螺栓或点焊。当弹簧支座和侧梁的材料为相同类型例如均为钢制时，焊接可为适宜的。当使用两个不同的材料类型例如铝制的弹簧支座和钢制侧梁时，可使用适于组合不同材料的离散附接构件，例如铆钉、螺钉和/或螺栓。当弹簧支座和侧梁的材料为相同类型时，这些离散附接构件也是适宜的。
附接装置的强度(即附接程度)沿弹簧支座与侧梁之间的附接是可变的。藉此，例如可选择用于分离的适宜起点。例如通过改变单位面积内离散附接构件的数量和分布和/或通过改变离散附接构件的强度，沿附接装置的强度可能变化。离散附接构件可定位于沿附接装置的任何适宜的地方。它们可能均匀地或不均匀地分布在附接装置上。
通过改变离散附接构件的数量、例如通过改变其大小改变每个离散附接构件的独立附接面积和/或独立附接构件的强度，可控制附接程度。附接装置的强度进一步优选被选择为使附接装置被设计为在比侧梁、外侧构件或车辆的可选横梁例如拉杆断裂所需的力更小的力下分离。
作为离散附接构件的可选方案或补充方案，附接装置可包括连续的附接构件，例如胶线或连续焊缝。
前部结构可进一步包括适于将发动机固定于副车架的下部系杆，所述下部系杆适于当侧梁和/或副车架弯曲时破裂。例如可具有用于固定发动机的左下部系杆和右下部系杆。系杆随后在第四阶段期间破裂。
前部结构还可被布置、成形和/或设计尺寸使得在第四阶段期间所述至少一个坚硬部件适于堆靠在车身支持结构上，通过所述至少一个坚硬部件堆靠在车身支持结构上获得的减速度大于通过侧梁弯曲获得的减速度。这将有助于获得期望的两个峰值水平曲线。
在本发明的第二方面中，提供了包括上述前部结构的车辆。
在本发明的第三方面中，提供了在正面撞击的情形下用于通过如上所述的前部结构吸收撞击能量的方法。特别地，正面撞击可以是根据USNCAP在35mph下的完全正面障碍物碰撞。根据所述方法，在撞击期间具有包括一个或多个如上所述事件的一系列事件，得到如上所述的期望碰撞响应曲线。
附图说明
下面将通过非限定性示例参照附图进一步说明本发明，其中：
图1是根据本发明的前部结构的示意性俯视图，
图2是图1的前部结构的示意性侧视图，
图3a是示出当包括本发明前部结构的车辆根据USNCAP在35mph下受到完全正面障碍物碰撞时减速度相对于时间的碰撞响应曲线的示意图，
图3b是示出用于图3a车辆的减速度相对于制动距离的碰撞响应曲线的示意图，
图4是在撞击的第一阶段期间图1的前部结构的示意性视图，
图5是在撞击的第二阶段期间图1的前部结构的示意性视图，
图6是在撞击的第三阶段的早期期间图1的前部结构的示意性视图，
图7是在撞击的第三阶段的后期期间图1的前部结构的示意性视图，
图8是在撞击的第四阶段期间图1的前部结构的示意性视图。
应当注意附图不一定是按比例描绘的并且本发明的某些部件的尺寸为了清楚起见可能被放大了。
具体实施方式
在下文中将通过实施例例示本发明。然而应该认识到，实施例是为了解释本发明的原理与非限定本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求所限定。来自两个或更多实施例的细节可彼此组合。
图1示意性地示出根据本发明的车辆11的前部结构10。前部结构10包括前外部12和前部结构10的前端16处的保险杠14。前外部12可为软鼻，这通常是用于车辆的前塑料盖的术语。前部结构10还包括分别在车辆前部26的左侧部22和右侧部24处沿车辆的纵向L设置的一对侧梁18、20。前部结构10还包括设置在每个侧梁18、20的各个前端32、34处的一对碰撞吸能盒28、30，该碰撞吸能盒28、30沿纵向L具有比侧梁18、20低的轴向强度。此外，前部结构10包括至少一个坚硬部件，例如参见虚线轮廓的发动机36，以及定位于前部26的后端39处的车身支持结构38。侧梁18、20优选通过形成各个侧梁18、20一部分的支架40、41连接于车身支持结构38。支架40、41可为三角形或Y形。
在所示实施例中，前部结构10还包括竖直地定位于侧梁18、20下面的副车架42。在副车架42的前端处有一对下负载路径碰撞吸能盒44、46，因为它们被每个侧梁18、20的前端32、34处的碰撞吸能盒28、30挡住了，故它们在图1未示出。在正面撞击的情形下，副车架42和下负载路径碰撞吸能盒44、46形成力的下负载路径。
发动机36通过至少一个发动机架48、50附接于侧梁18、20。发动机36还通过下部左拉杆52和下部右拉杆52附接于副车架42。
所示的前部结构10还包括定位于每个侧梁18、20与车辆前部26的车辆左侧部22和右侧部24处的相应外侧构件60、62之间的一对弹簧支座56、58。弹簧支座56、58适于支撑车辆的悬架。弹簧支座56、58通过例如可包括多个离散的附接构件(例如铆钉)的相应附接装置57、59连接于侧梁18、20。当弹簧支座和侧梁的材料类型不同，例如弹簧支座56、58为铝制而和侧梁18、20为钢制时，铆钉是适宜的。
外侧构件60、62竖直地即如Z方向所示定位在侧梁18、20的上方并且侧向地即沿横向T所示定位在侧梁18、20的外侧。外侧构件60、62也称为杆枪(shot-gun)或亚马逊杆(amazon bar)。可选地，两个弹簧支座56、58可通过拉杆(rally bar)结合。在图1所示的实施例中，具有直线后拉杆64和弯曲前拉杆66。拉杆64、66中的一个或二者可被省却。
图2是前部结构10的示意性侧视图。在该角度，可见副车架42竖直地定位于侧梁18、20的下方。下负载路径碰撞吸能盒44、46竖直地定位于碰撞吸能盒28、30的下方，在本例中位于正下方。外侧构件60、62竖直地定位于侧梁18、20的上方，但没有侧梁18、20沿纵向L延伸的那么远。
图3a是示出当根据USNCAP在35mph下受到完全正面障碍物碰撞时y轴的减速度相对于x轴的时间的碰撞响应脉冲。时间以缩写ms表示的毫秒从撞击一开始就计算。以g计算减速度，其中g对应于9.81m/s2。曲线下面的区域对应于速度变化。平滑线代表模拟响应脉冲102，同时包括直线的曲线示出目标脉冲104。
目标脉冲104依次包括：
-减速度增加的第一阶段，
-具有减速度的第一峰值水平的第二阶段，
-减速度小于第二阶段的第三阶段，
-具有减速度的第二峰值水平的第四阶段，第四阶段期间的减速度大于第三阶段，以及
-减速度降低的第五阶段。
所述阶段和在不同阶段期间在车辆11的前部结构10处发生的事情接合图4-8如下所述。
期望在撞击的第一和第二阶段完成尽可能多的速度变化，即基本上在车辆乘员受到与车辆内部保护系统相互作用的减速之前，参见图3a示出的乘员减速度响应曲线的虚线106。在所示情形下，在第一和第二阶段期间大约完成24％的速度变化。
此外，第四阶段期间的减速度大约与第二阶段期间的减速度一样高。在所示情形下，目标脉冲104的第二阶段期间的减速度大约为第四阶段期间减速度的100％，即峰值处于类似的水平，而对于模拟响应脉冲102来说减速度约为90％。第二阶段期间的减速度优选尽可能高，优选不超过30g，g对应于9.81m/s2。第四阶段期间的减速度尽可能低，优选低于30g。
第三阶段期间的减速度低于第二阶段期间的减速度，即第三阶段在模拟响应脉冲102和目标脉冲104二者中形成了在第二与第四阶段的峰值水平之间的“低谷”。这是有利的，因为随后车辆乘员受到更小的减速度。特别地，乘员减速度响应曲线106一开始就以缓慢的方式上升。“低谷”越深，则第三阶段完成的速度变化越少并且乘员减速度响应曲线106的增加越慢。这有助于减轻车辆乘员撞击的后果。在初始增加之后即在第三阶段开始时的减速度降低的时间被定为使得碰撞过程期间稍后车辆乘员与车辆保护系统相互作用时所感受的减速效果减少。
图3b示出单位为g的减速度作为单位为毫米(缩写mm)的制动距离(即车辆的被压缩量)的函数的相应曲线。类似于图3a，具有模拟响应脉冲108、目标脉冲110和乘员响应曲线112。如图3a所示的响应曲线的阶段也在图3b中示出。在图3b中第五阶段与第四阶段局部重叠，因为具有一定的回弹效应。
图3a和3b的图形代表某些车辆型号。另一车辆型号可具有其它形状的图形，但是如上所述的阶段是类似的。例如，图3a和3b的一个或多个阶段的持续时间可能不同和/或减速度水平可能不同。
图4示意性地示出在撞击的第一阶段期间发生了什么。当所述车辆遭遇完全正面障碍物时，前外部12被压缩并且保险杠14变形，藉此吸收撞击能量。前外部12在保险杠14开始变形之前被压缩。然后，几毫秒内前外部12被压缩，而保险杠14同时变形。此后保险杠14继续变形直至在所示示例中从撞击开始起计算约13ms，对应于也是从撞击开始起计算的180mm的制动距离。参见图3a和3b的曲线。这是第一阶段的结束。
在撞击的第二阶段期间，碰撞吸能盒28、30和下负载路径碰撞吸能盒44、46同时被压缩。参见图5。但是，在图5的角度中，下负载路径碰撞吸能盒44、46被碰撞吸能盒28、30遮挡，因为它们位于正下方。碰撞吸能盒28、30具有比侧梁18、20低的轴向强度。因而在侧梁、20开始变形之前碰撞吸能盒28、30被完全地或基本上完全地压缩。同样地，下负载路径碰撞吸能盒44、46具有比副车架42低的轴向强度。在副车架42开始变形之前下负载路径碰撞吸能盒44、46因而也完全地或基本上完全地被压缩。在所示实施例中，下负载路径碰撞吸能盒44、46沿纵向L具有与碰撞吸能盒28、30相同的延伸，因此在这种情况下它们在从撞击开始起计算大约23ms的时间或也是从撞击开始起计算的315mm的制动距离处同时完全地或基本上完全地被压缩。参见图3a和3b的曲线。
当碰撞吸能盒28、30被压缩时，侧梁18、20开始变形。参见图6示出第三阶段的早期。在第三阶段期间的减速度比第二阶段期间更小。在示出的前部结构10中，侧梁18、20被布置、成形和/或设计尺寸为基本上侧向弯曲。侧梁18、20的支架40、41用于帮助取得优选的弯曲。此外，侧梁18、20设置有被布置为有助于所需的基本侧向弯曲的预定弯曲区域68、70、72。已经发现使用奇数个弯曲区域特别是如所示实施例中的三个弯曲区域68、70、72是有利的。通过设置三个弯曲区域，侧梁18、20将像V一样弯曲，藉此有助于移动相对坚硬的弹簧支座56、58，其比侧梁18、20更刚性由此不那么容易相对于车辆的纵向中心线侧向向外变形。由于其形状、材料和/或材料厚度，支架40、41比侧梁18、20的其余部分更坚硬并且因而以小得多的程度变形。特别地，支架40、41有助于使得侧梁18、20主要侧向弯曲而在竖直方向z上弯曲不达到相同的程度，或完全不弯曲。
同时，当侧梁18、20开始侧向弯曲时，副车架42开始基本上沿竖直方向z弯曲，优选基本向下弯曲。车辆可设置有转向机构，在那种情况下其优选以下述方式附接于副车架42，即，使副车架42在副车架42的弯曲期间向下拖拉转向机构。
此外，当侧梁18、20弯曲时，发动机架48、50将开始破裂和/或弹簧支座56、58与侧梁18、20的附接将开始分离。将弹簧支座56、58附接于侧梁18、20的附接装置57、59优选被布置为以渐进的方式分离，使得弹簧支座56、58在附接装置57、59的后端处开始分离并且所述分离随后沿附接装置57、59在向前方向上逐渐地进行。藉此，侧梁18、20进一步自由弯曲，这将使得发动机架48、50愈发破裂和/或进一步分离弹簧支座56、58。藉此，侧梁18、20进一步自由弯曲等。
在所示实施例中，例如通过选择单位面积的离散附接构件(例如铆钉)的数量和分布和/或通过改变离散附接构件的强度，可确定将弹簧支座56、58从侧梁18、20逐步分离所需的力。首先，最后面的铆钉断裂，随后倒数第二后的铆钉断裂等等。这种情形下的分离是步进式的(step-wise)，每一步骤对应于一个铆钉的断裂。所述分离可进一步通过预定弯曲区域68、70、72相对于附接装置57、59的位置来控制。以下述方式定位离散附接构件可能是合适的，即，使预定弯曲区域68、70、72没有离散附接构件，因为否则的话离散附接构件可能局部地影响弯曲性能。仅作为示例，很难沿穿过铆钉的竖直线弯曲侧梁18、20。
为了在第三阶段期间获得所需的减速度减小，希望发动机架48、50的破裂，弹簧支座56、58的附接分离，侧梁18、20的弯曲和/或副车架42的弯曲同时开始，或至少基本上同时开始——即彼此在几毫秒内开始。
弹簧支座56、58可通过从一个弹簧支座56延伸至另一个弹簧支座58的拉杆64、66结合。在那种情况下，拉杆64、66当在第三阶段期间侧向向外移动时从弹簧支座56和58被释放。
如果存在任何其它未示出的横梁，优选在第三阶段的早期期间当侧梁18、20弯曲时释放其附接，使得侧梁18、20随后自由地弯曲。
此外，下部左拉杆52和下部右拉杆54中的一个或二者可适于在第三阶段期间破裂，优选在早期破裂，并且例如当释放拉杆64、66时破裂。此后，发动机36自由地移动。
可选地，副车架42可被布置为可从侧梁18、20被分离，例如通过烟火分离装置被分离。在那种情况下，在第三阶段期间或至少在撞击的第三阶段的一部分期间副车架42可仍然附接于侧梁18、20。
图7示出撞击的第三阶段的后期。侧梁18、20进一步侧向弯曲为V形。藉此，弹簧支座56和58与侧梁18、20的附接断裂并且弹簧支座56和58已经在车辆内侧向向外和向后移动，至少部分被弯曲的侧梁18、20所推动。
第三阶段在示出的示例中持续直至从撞击开始起计算的大约47ms结束，或也从撞击开始起计算的560mm制动距离处结束。参见图3a和3b的曲线。
在第四阶段期间，发动机舱的坚硬部件(例如发动机36)与车身支持结构38堆靠在一起。参见图8。第四阶段在所示示例中持续直至从撞击开始起计算的大约68ms或630mm的制动距离处结束。参见图3a和3b的曲线。
在第五阶段期间具有一定的回弹效应，因此制动距离即前部结构10的压缩实际上降低至600mm左右。参见图3b的曲线。
通过将上述部件相对于彼此布置、设计尺寸和/或成形来获得撞击期间事件的预期方向。所述部件可几何地定位于彼此之后或旁边。所述部件可由具有不同强度性能或材料厚度的材料制成。所述部件可具有一定形状，例如侧梁后端处的支架。因此，可以所期望的顺序完成部件的变形，如上所述第一至第四阶段。
在所附权利要求范围内的本发明进一步改进是可行的。因而，不应该认为本发明受到此处描述的实施例和附图的限制。相反地，本发明的全部范围应该参照说明书和附图由所附权利要求所确定。

Claims (22)

1.一种车辆(11)的前部结构(10)，所述前部结构(10)包括
-前外部(12)和/或保险杠(14)，
-分别在所述车辆(11)前部(26)的左侧部(22)和右侧部(24)处沿所述车辆(11)的纵向(L)设置的一对侧梁(18，20)，
-设置在每个所述侧梁(18，20)的相应前端(32，34)处的一对碰撞吸能盒(28，30)，所述碰撞吸能盒(28，30)具有比所述侧梁(18，20)低的轴向强度，
-至少一个坚硬部件，以及
-定位于所述前部(26)的后端(39)处的车身支持结构(38)，其特征在于：
所述前部结构(10)适于当在根据USNCAP的35mph下受到完全正面障碍物碰撞时产生减速度相对于时间的碰撞响应曲线，所述碰撞响应曲线依次具有：
-第一阶段，在所述第一阶段期间减速度增加，
-第二阶段，所述第二阶段形成减速度的第一峰值水平，
-第三阶段，在所述第三阶段期间的减速度小于在所述第二阶段期间的减速度，以及
-第四阶段，所述第四阶段形成减速度的第二峰值水平，在所述第四阶段期间减速度大于所述第三阶段期间的减速度，
其中，所述前外部(12)和/或保险杠(14)、所述侧梁(18，20)和所述碰撞吸能盒(28，30)被相对彼此布置、设计尺寸和/或成形，使得在根据USNCAP在35mph下所述完全正面障碍物碰撞的情形下，
-在所述第一阶段期间，所述前外部(12)被压缩和/或所述保险杠(14)变形，
-在所述第二阶段期间，所述碰撞吸能盒(28，30)被压缩，并且
-在第三阶段期间，所述侧梁(18，20)相对于所述车辆(11)的纵向中心线至少部分地侧向弯曲，
藉此通过所述前外部(12)被压缩和/或所述保险杠(14)变形所获得的减速度小于通过所述碰撞吸能盒(28，30)被压缩所获得的减速度，并且
通过所述侧梁(18，20)弯曲所获得的减速度小于通过所述碰撞吸能盒(28，30)被压缩所获得的减速度。
2.根据权利要求1所述的前部结构(10)，其中，所述至少一个坚硬部件是发动机(36)。
3.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，所述碰撞吸能盒(28，30)被布置、设计尺寸和/或成形为使得所述碰撞吸能盒(28，30)基本上在所述前外部(12)已被压缩和/或所述保险杠(14)已经变形之后被压缩。
4.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，侧梁(18，20)被布置、设计尺寸和/或成形为使得所述侧梁(18，20)基本上在所述碰撞吸能盒(28，30)已被压缩之后弯曲。
5.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，所述侧梁(18，20)被布置为侧向弯曲大于竖直弯曲。
6.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，所述侧梁(18，20)被布置为基本上侧向弯曲。
7.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，所述侧梁(18，20)进一步包括在它们的相应后端处的支架(40，41)。
8.根据权利要求7所述的前部结构(10)，其中，所述支架是三角形或Y形支架。
9.根据权利要求2所述的前部结构(10)，其中，进一步包括
-竖直地定位于所述侧梁(18，20)下面的副车架(42)，所述副车架(42)被布置、设计尺寸和/或成形为与所述侧梁(18，20)同时弯曲。
10.根据权利要求9所述的前部结构(10)，进一步包括
-设置在所述副车架(42)前端处的一对下负载路径碰撞吸能盒(44，46)，
所述下负载路径碰撞吸能盒(44，46)适于与定位于所述侧梁(18，20)的所述前端处的所述碰撞吸能盒(28，30)基本上同时被压缩。
11.根据权利要求9所述的前部结构(10)，其中，所述副车架(42)被布置为在所述侧梁(18，20)的弯曲期间或当所述侧梁(18，20)已经弯曲时能从所述侧梁(18，20)之一或二者分离。
12.根据权利要求11所述的前部结构(10)，其中，所述副车架(42)被布置为通过烟火分离装置能从所述侧梁(18，20)之一或二者分离。
13.根据权利要求2所述的前部结构(10)，其中，进一步包括：
-发动机架(48，50)，所述发动机架(48，50)适于将所述发动机(36)固定于所述侧梁(18，20)之一，所述发动机架(48，50)适于当所述侧梁(18，20)弯曲时破裂。
14.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，进一步包括：
-通过附接装置(57，59)附接于所述侧梁(18，20)的弹簧支座(56，58)，所述弹簧支座(56，58)适于支撑所述车辆(11)的悬架，
所述附接装置(57，59)被设置成使所述弹簧支座(56，58)适于在所述侧梁(18，20)的弯曲期间逐步从所述侧梁(18，20)分离。
15.根据权利要求9所述的前部结构(10)，进一步包括：
-适于将所述发动机(36)固定于所述副车架(42)的下部系杆(52，54)，所述下部系杆(52，54)适于当所述侧梁(18，20)和/或所述副车架(42)弯曲时破裂。
16.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，在所述第四阶段期间所述至少一个坚硬部件(36)适于堆靠在所述车身支持结构(38)上，通过所述至少一个坚硬部件(36)堆靠在所述车身支持结构(38)上所获得的减速度大于通过所述侧梁(18，20)弯曲所获得的减速度。
17.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，所述前部结构(10)适于当在根据USNCAP的35mph下受到所述完全正面障碍物碰撞时在所述第一和第二阶段期间获得速度变化的至少10％。
18.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，所述前部结构(10)适于当在根据USNCAP的35mph下受到所述完全正面障碍物碰撞时在所述第一和第二阶段期间获得速度变化的至少15％。
19.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，所述前部结构(10)适于当在根据USNCAP的35mph下受到所述完全正面障碍物碰撞时在所述第一和第二阶段期间获得速度变化的至少20％。
20.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，在所述第三阶段期间的所述减速度小于在所述第二阶段期间所述减速度的80％。
21.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，在所述第三阶段期间的所述减速度小于在所述第二阶段期间所述减速度的70％。
22.根据权利要求1或2所述的前部结构(10)，其中，在所述第三阶段期间的所述减速度小于在所述第二阶段期间所述减速度的60％。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015168364A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 トヨタ自動車株式会社 車体の前部構造体
KR101703596B1 (ko) * 2015-07-24 2017-02-07 현대자동차 주식회사 전방 차체 구조
WO2017098293A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 Arcelormittal Vehicle front body structure and method for manufacturing thereof
EP3300956B1 (en) 2016-09-30 2020-01-01 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co., Ltd. Crash management system
FR3063709B1 (fr) * 2017-03-07 2019-06-07 Renault S.A.S Structure de caisse de vehicule automobile.
JP6923876B2 (ja) * 2017-03-28 2021-08-25 株式会社ワイテック 自動車の前部車体構造
US10494028B2 (en) 2017-06-21 2019-12-03 Ford Global Technologies, Llc Vehicle frame structure
US11021126B1 (en) * 2017-06-30 2021-06-01 Apple Inc. Windshield area intrusion control
DE102017007309B4 (de) * 2017-08-02 2019-07-11 Audi Ag Stoßfängeranordnung mit einem Querträger und zwei Crashboxen
EP3444138A1 (en) * 2017-08-17 2019-02-20 Volvo Car Corporation Vehicle
EP3480036A1 (en) * 2017-11-07 2019-05-08 Volvo Car Corporation System for wheel suspension of a vehicle
EP3971065B1 (en) * 2018-05-15 2023-12-06 Volvo Car Corporation Electric vehicle
US10822039B2 (en) * 2019-02-18 2020-11-03 GM Global Technology Operations LLC Body rocker, battery cross-bar, and body cross-bar configuration for load distribution between vehicle body and under-vehicle battery
FR3122147B1 (fr) * 2021-04-22 2023-03-10 Psa Automobiles Sa Vehicule automobile equipe d’un dispositif d’impact entre la motorisation et le berceau avant
US11623692B2 (en) 2021-07-09 2023-04-11 Volvo Car Corporation Deformable rear crossmembers with special extrusion section design for bending down in crash loadcases
EP4253104A1 (de) 2022-04-01 2023-10-04 Hopper Mobility GmbH Radaufhängungsvorrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005324654A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Nissan Motor Co Ltd 車体前部構造
DE102008039138A1 (de) * 2007-08-29 2009-03-05 Suzuki Motor Corporation, Hamamatsu Vorderteilstruktur einer Fahrzeugkarosserie
CN101386310A (zh) * 2007-09-11 2009-03-18 通用汽车环球科技运作公司 具有波纹缓冲支撑物的车辆引擎罩组件
CN102390434A (zh) * 2011-10-19 2012-03-28 湖南大学 汽车前纵梁结构
CN102815337A (zh) * 2011-06-08 2012-12-12 现代自动车株式会社 用于车体的前连接结构

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2514565Y2 (ja) * 1989-12-28 1996-10-23 トヨタ自動車株式会社 フロントサブフレーム
JP2000016327A (ja) 1998-07-01 2000-01-18 Toyota Motor Corp 自動車の車体の前部構造
US6113178A (en) * 1998-08-31 2000-09-05 Trw Vehicle Safety Systems Inc. Vehicle energy absorption apparatus
US6705670B2 (en) 2000-06-13 2004-03-16 Volvo Car Corporation Axially loaded arrangement for a motor vehicle frame
JP3806286B2 (ja) * 2000-06-15 2006-08-09 三菱自動車工業株式会社 車体構造
JP4164864B2 (ja) * 2002-10-30 2008-10-15 マツダ株式会社 サスペンションクロスメンバの取付構造
JP4779471B2 (ja) * 2004-10-27 2011-09-28 日産自動車株式会社 車両の前部構造
JP4506686B2 (ja) * 2006-02-20 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 車体前部構造
JP2008222185A (ja) * 2007-03-16 2008-09-25 Mazda Motor Corp 車体前部構造
ATE500999T1 (de) * 2007-12-04 2011-03-15 Honda Motor Co Ltd Vordere fahrzeugkarosseriestruktur
JP5471559B2 (ja) * 2010-02-15 2014-04-16 マツダ株式会社 自動車の下部構造
JP5573413B2 (ja) * 2010-06-28 2014-08-20 マツダ株式会社 車両の下部車体構造
JP2012045995A (ja) * 2010-08-25 2012-03-08 Nissan Motor Co Ltd 車体構造
JP5357953B2 (ja) * 2011-04-01 2013-12-04 本田技研工業株式会社 車体前部構造
JP5783261B2 (ja) * 2011-10-25 2015-09-24 トヨタ自動車株式会社 骨格部材
US8967701B2 (en) * 2013-03-01 2015-03-03 Ford Global Technologies, Llc Integrated shotgun rail deflector
ITTO20130474A1 (it) * 2013-06-07 2014-12-08 Fiat Group Automobiles Spa Autoveicolo provvisto di un sistema di sgancio per staccare una traversa nel vano motore in caso d'urto frontale
EP2886423B1 (en) * 2013-12-18 2017-05-17 Volvo Car Corporation Front structure arrangement of a vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005324654A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Nissan Motor Co Ltd 車体前部構造
DE102008039138A1 (de) * 2007-08-29 2009-03-05 Suzuki Motor Corporation, Hamamatsu Vorderteilstruktur einer Fahrzeugkarosserie
CN101386310A (zh) * 2007-09-11 2009-03-18 通用汽车环球科技运作公司 具有波纹缓冲支撑物的车辆引擎罩组件
CN102815337A (zh) * 2011-06-08 2012-12-12 现代自动车株式会社 用于车体的前连接结构
CN102390434A (zh) * 2011-10-19 2012-03-28 湖南大学 汽车前纵梁结构

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Publication number Publication date
US9428129B2 (en) 2016-08-30
EP2886425B1 (en) 2019-09-25
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US20150165994A1 (en) 2015-06-18
EP2886425A1 (en) 2015-06-24
CN104724175A (zh) 2015-06-24
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