CN104812657B - 针对轻微重叠的碰撞而设计的机动车车身 - Google Patents

针对轻微重叠的碰撞而设计的机动车车身 Download PDF

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Abstract

根据本发明的机动车车身具有纵梁(3)、保险杠横梁(5)，所述保险杠横梁固定在所述纵梁的端部上，其中，所述保险杠横梁的端部区段(51)沿横向方向突出于所述纵梁；并且所述机动车车身具有悬臂梁(7)，所述悬臂梁突入到车轮容纳部与所述保险杠横梁之间的中间空间中。所述悬臂梁和所述保险杠横梁的端部区段设置为配合作用，使得在正面碰撞情况下、尤其是在轻微重叠的正面碰撞的情况下，由于所述正面碰撞而变形的保险杠横梁的端部区段碰到悬臂梁的端侧端部(71)上并且能在所述端侧端部上进行支撑，从而阻止所述保险杠横梁的端部区段发生进一步变形，所述悬臂梁在车辆横向方向与车辆纵向方向之间从纵梁倾斜地向前延伸。

Description

针对轻微重叠的碰撞而设计的机动车车身
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的机动车车身，该机动车车身针对轻微重叠的碰撞而设计或优化。
背景技术
近来出现了这样的努力，即，针对轻微重叠的正面碰撞的情况来提高机动车车身的碰撞强度。
例如由WO 2007/101285 A2已知一种在局部重叠正面碰撞的情况下用于机动车的偏转装置，其中，该偏转装置应该引起横向力在碰撞情况下作用到机动车车身上或机动车上。该偏转装置包括一个铰接的梁结构，该梁结构在与对撞方(如与另一机动车)发生轻微重叠的碰撞的情况下负责有利地使机动车的车轮受到撞击。
发明内容
现在本发明的任务在于，创造一种针对轻微重叠的碰撞而设计的机动车车身，其中，所述车身以简单的手段这样构成，使得横向力或横向加速度在发生轻微重叠的碰撞的情况下作用到该机动车车身上。
所述任务通过本发明的机动车车身来解决。
根据本发明的机动车车身具有纵梁、固定在该纵梁端部上的保险杠横梁以及悬臂梁，其中，所述保险杠横梁的端部区段沿横向方向突出于纵梁，而所述悬臂梁突入到车轮容纳部与保险杠横梁之间的中间空间中。所述悬臂梁和保险杠横梁的端部区段这样设置为配合作用，使得在正面碰撞情况下、尤其是在轻微重叠的正面碰撞的情况下，由于该正面碰撞而变形的保险杠横梁的端部区段碰到悬臂梁的端侧端部上并且能支撑在该端侧端部上，从而阻止保险杠横梁的端部区段发生进一步变形，所述悬臂梁在车辆横向方向与车辆纵向方向之间从纵梁倾斜地向前延伸。
由此，保险杠横梁的端部区段在正面碰撞的情况下仅在一定程度上发生变形，也就是说沿碰撞方向发生弯曲或弯折。该端部区段的局部变形一方面引起碰撞能量已经得到一定吸收，并且另一方面可以由此在对撞双方之间产生侧面的滑脱或滑离。此外，保险杠横梁的端部区段不会变形到其到达屈服极限和折断的程度。所述纵梁可以涉及前纵梁和/或后纵梁。与此相应地，机动车车身的具有所述纵梁和保险杠横梁的相关区段可以是前车结构或后车结构的部分。
按本发明的意义，悬臂梁可以指基本上单侧固定的梁。该悬臂梁尤其是朝向车辆外侧突出。
按本发明的意义，轻微重叠的正面碰撞指的是机动车车身与障碍物的正面碰撞。所述障碍物可以是固定的刚性的障碍物或者可以是事故对撞方、即另一机动车。“轻微重叠”这一术语的意思是，障碍物与机动车车身或机动车并非彼此对中地相撞而是彼此错开地相撞、尤其是下述这样彼此相撞，使得正面碰撞基本上发生在纵梁之外的区域中，也就是发生在纵梁的一侧上，车轮容纳部位于该侧上。轻微重叠的正面碰撞可以指，机动车车身与障碍物沿车辆横向方向的重叠约为25％或更少。
所述车轮容纳部可以是左侧或右侧的车轮容纳部。
所述悬臂梁可以抗扭矩地固定在纵梁上。
由此，在机动车车身发生轻微重叠的碰撞的情况下，悬臂梁可以通过在纵梁上的固定将能量引导到纵梁中。
优选地，在根据本发明的机动车车身中，所述保险杠横梁的端部区段与悬臂梁的端侧在发生正面碰撞时构成为这样配合作用的，使得在碰撞情况下横向力作用到机动车车身上。
横向力引起碰撞双方沿侧向方向、也就是横向于碰撞方向彼此推开(wegschieben)并且由此使得碰撞能量减小。
根据本发明的机动车车身的一种进一步扩展方案，所述悬臂梁在车辆横向方向与车辆纵向方向之间从纵梁倾斜地向前延伸。所述悬臂梁尤其是可以相对于纵梁以35°至55°的角度范围内倾斜向前延伸。约为45°的角度是尤其有利的。因此，该悬臂梁也可以称为斜梁。
在所述角度范围内，变形的保险杠横梁在悬臂梁上的端侧支撑尤其适合于在碰撞双方之间产生上述的横向力。
在本发明所述的机动车车身中有利的是，所述悬臂梁、纵梁和保险杠横梁基本上位于一个平面内。该平面优选处于与机动车或机动车车身的纵轴和横轴平行。
本发明所述的机动车车身优选具有左侧纵梁和右侧纵梁，保险杠横梁固定在所述左侧纵梁和右侧纵梁的前端部上，所述保险杠横梁突出于所述左侧纵梁和右侧纵梁。与此对应地，机动车车身还具有左侧悬臂梁和右侧悬臂梁。左侧悬臂梁在左侧纵梁上进行支撑，而右侧悬臂梁在右侧纵梁上进行支撑。此外，左侧悬臂梁但还可以额外地通过适当的连接在右侧纵梁上进行支撑，并且右侧悬臂梁可以通过与左侧纵梁的适当的连接进行支撑。
由此，实现了机动车车身沿横向方向的特别高的强度。
根据本发明所述的机动车车身的一种进一步扩展方案，所述保险杠横梁和/或纵梁和/或悬臂梁可以由铝材构成。
尤其是在保险杠横梁由于铝的重量优势而由铝制成的情况下，本发明是尤其有利的，这是因为铝具有较小的屈服极限，并且一旦保险杠横梁的端部区段碰撞到悬臂梁的端侧上，悬臂梁就可以阻止该端部区段由于过度变形而发生折断。
整体来说，本发明在车身中在考虑到以轻质材料的轻型结构和高可靠性的情况下适用于轻微重叠的碰撞。
在机动车车身中，优选在所述车轮容纳部的另一侧上设有支撑梁，该支撑梁这样实施，使得能通过该支撑梁来承受经由车轮所传递的正面碰撞的负荷，并且该支撑梁尤其这样构成，使得所述支撑梁在正面碰撞过程中支持车轮沿横向方向的运动。所述车轮容纳部的另一侧尤其指的是车轮容纳部沿者行驶方向的或与逆着行驶方向的另一侧，其中，悬臂梁设置在车轮容纳部的一侧上。换句话说，保险杠横梁、悬臂梁、带有车轮的车轮容纳部和支撑梁沿车辆的纵向方向相继地设置。
在正面碰撞的过程中，一方面车轮根据前文所述特征可以在支撑梁上进行支撑，而另一方面该支撑梁通过其特殊的构成能实现车辆向外的偏转，从而使车轮不会朝向客舱侵入到车辆车身中。
所述支撑梁优选具有用于车轮的滑离斜面，该滑离斜面这样构成，使得车轮可以向外滑离。所述支撑梁优选固定在纵梁上。
所述支撑梁也可以固定在另一纵梁上、例如固定在一个中间的纵梁上，而悬臂梁固定在前面的纵梁上。
根据具有支撑梁的机动车车身的一种进一步扩展方案，所述支撑梁配设有千斤顶容纳部。
根据机动车车身的一种优选的进一步扩展方案，所述保险杠横梁的端部区段构成为闭合的或敞开的空心型材。此外，在该空心型材中构成有型材加强部。
所述型材加强部尤其可以是如下的加强部，该加强部这样构成，使得在发生轻微重叠的正面碰撞的情况下禁止或至少限制保险杠横梁的端部区段的空心型材发生变形、例如压缩。
所述型材加强部的优点在于，其提高了空心型材的强度并且限制了空心型材的可压缩性。当空心型材可以轻微地受到压缩时，其还可以更好地抵抗弯矩。可以由此更好地阻止保险杠横梁过早地出现故障，并其可以由此更好地获得与悬臂梁的配合作用。
在空心型材由具有低屈服极限的材料构成的情况下，所述型材加强部是尤其有利的，这是因为这里在轻微重叠碰撞的过程中可以有效禁止保险杠横梁的端部区段发生断裂。例如，当空心型材整体或局部地由铝制材料构成时，所述型材加强部具有尤其大的优势。
根据具有前文所述型材加强部的机动车车身的一种进一步扩展方案，该型材加强部仅设置在保险杠横梁的端部区段的下述区域中，该区域在发生轻微重叠的正面碰撞的情况下碰撞到悬臂梁的端侧端部上。
型材加强部在所述区域中是尤其有效的。此外，仅局部地设置所述型材加强部是特别减轻重量的。
此外，所述型材加强部这样构成，使得所述型材加强部不会或基本上不会由于轻微重叠的碰撞而变形。
在上下文中，“不会变形”这一术语就这一点而言指的是在轻微重叠的正面碰撞过程中出现力的情况下的不可变形性。
优选地，所述型材加强部由发泡的或非发泡的塑料材料构成。
备选地或附加地，所述型材加强部可以由金属挤压型材构成，所述金属挤压型材的挤压方向沿轻微重叠的碰撞的主要负荷方向构成。
由此，所述型材加强部可以在强度和不可变形性足够的情况下尽可能轻地构成。例如可以在保持强度不变的情况下通过存在型材加强部而更小地选择保险杠横梁的型材的壁厚，从而使保险杠横梁更轻。
前文所述的本发明的各进一步扩展方案可以在可能的情况下彼此结合。
附图说明
图1是按本发明一个实施例的机动车车身的底部车身框架的示意性俯视图；
图2是按本发明所述实施例的机动车车身的保险杠横梁端部区段、纵梁及悬臂梁在正面碰撞之前的示意性俯视图；
图3是按本发明所述实施例的机动车车身的保险杠横梁端部区段、纵梁及悬臂梁在正面碰撞期间的示意性俯视图；
图4是按所述实施例的保险杠横梁端部区段的示意性剖视图；
图5是按所述实施例的变型方案的保险杠横梁端部区段的示意性剖视图。
具体实施方式
下面参照图1至3对本发明的一个实施例进行详细说明。
在图1中示出了机动车车身1的底部框架。按本实施例，机动车车身1的底部框架基本上由铝制成。机动车车身1具有左侧前纵梁3和右侧前纵梁4。保险杠横梁5设置在左侧纵梁3和右侧纵梁4的端部上。保险杠横梁5的左侧端部区段51悬架左侧前纵梁3，并且保险杠横梁5的右侧端部区段52悬架右侧前纵梁4。悬臂梁7抗扭矩地固定在左侧前纵梁3上。同样地，右侧悬臂梁8抗扭矩地固定在右侧前纵梁4上。左侧悬臂梁7设置在左侧车轮容纳部9与保险杠横梁5的左侧端部区段51之间的中间空间中。同样地，右侧悬臂梁8设置在右侧车轮容纳部10与保险杠横梁5的右侧端部区段52之间的中间空间中。支撑梁11沿纵向方向位于车轮容纳部9之后。也就是说，车轮容纳部9设置在支撑梁11和悬臂梁7之间。在轻微重叠的正面碰撞的情况下，支撑梁11应该承受未示出的左侧车轮的负荷。此外，支撑梁11具有滑离斜面111，该滑离斜面这样构成和设置，使得所述滑离斜面有助于左侧车轮在轻微重叠的正面碰撞的情况下向外滑离开。相类似地，具有滑离斜面112的支撑梁12构成在机动车车身1的右侧上，该支撑梁沿纵向方向位于车轮容纳部10之后。
支撑梁11固定在左侧中间纵梁13上，该纵梁与左侧前纵梁3轻微错开地设置。同样地，支撑梁12设置在右侧中间纵梁14上，该纵梁构成为与右侧前纵梁4轻微错开。
此外，支撑梁11和12分别配设有千斤顶容纳部的功能。
此外，在图1中示出了按桁架类型的支柱15，该支柱设置并固定在左侧前纵梁3与右侧前纵梁4之间。左侧悬臂梁经由支柱装置15额外地在右侧前纵梁上进行支撑。此外，右侧悬臂梁8经由支柱15额外地在左侧前纵梁3上进行支撑。
下面参照图2和图3对轻微重叠的正面碰撞过程中的机动车车身功能进行阐述。
图2示出了左侧前纵梁3的前端区段、抗扭矩地固定在其上的悬臂梁7以及保险杠横梁5的左侧端部区段51，其中，保险杠横梁5抗扭矩地固定在纵梁3的前端部上。图2中示意性地示出了作为对撞方的障碍物19。
在轻微重叠的正面碰撞的过程中，机动车或机动车车身错开地碰撞到障碍物19上。尤其是障碍物19的中心位于纵梁3之外。
如图3中所示，在轻微重叠的碰撞的过程中，保险杠横梁5的端部区段51由于障碍物19而向后弯曲，也就是说直至保险杠横梁5的端部区段51碰撞到左侧悬臂梁7的端侧端部71上。在此，这样来设计悬臂梁7的强度以及悬臂梁7在纵梁3上的支撑，使得产生横向力，该横向力使碰撞双方(在此情况下使机动车和障碍物19)彼此挤开或运动离开，尤其也如图3中通过箭头所示的那样。由此，只要碰撞双方彼此挤开并且机动车车身不再必须承受相应的碰撞能量，就可以使正面碰撞能量减小。
如上文已经阐述过的，对撞方可以是固定的障碍物或者可以是其它的对向驶来的车辆，该对向车辆仅少许重叠地与本车辆或机动车车身发生碰撞。
在碰撞的进一步过程中，对撞方碰撞到左侧车轮(所述左侧车轮在图2和图3中未示出)上并且将该左侧车轮压向支撑元件11(该支撑元件在图1中示出)。在轻微重叠的正面碰撞的正常过程中，车轮在此还碰撞到支撑梁11的滑离斜面111上。该滑离斜面引起所述车轮沿着滑离斜面111滑离并且由此沿着机动车车身1的横向方向滑离。由此，有助于所述车轮向外运动。
因此根据该实施例，所述悬臂梁和支撑梁都有利地起到了下述作用，即在侧面导出正面碰撞力。
图4中示出了保险杠横梁5的端部区段51的剖视图。(如优选为整个保险杠横梁5的)端部区段51构成为闭合的空心型材。该闭合的空心型材可以一件式地构成或者可以由U形型材和固定在其上的板元件组成。型材加强部21设置在该空心型材的腔中。型材加强部21基本上填充了整个空心型材横截面，但备选地也可以仅填充该空心型材横截面的部分。根据本实施例，型材加强部21填充保险杠横梁5的端部区段51的空心型材的部分，所述保险杠横梁在发生轻微重叠碰撞的情况下碰撞到悬臂梁7的端侧端部71上。型材加强部21沿机动车宽度的方向大致与悬臂梁7的端侧端部71一样宽。
型材加强部21引起保险杠横梁5的端部区段51不会被压缩，该端部区段在碰撞过程中碰撞到悬臂梁7的端侧端部71上。由此，有利地限制了保险杠横梁5的端部区段51由于对撞方而发生弯曲。由此，在更晚的时间点才会或根本不会到达保险杠横梁的端部区段51的材料的屈服极限。
图5中示出了图4中所示的空心型材的一种备选方案。特别是，备选的空心型材构成为具有两个腔，而图4中所示的空心型材仅具有一个腔。在备选空心型材的每个腔中都设置有一个型材加强部21。

Claims (20)

1.机动车车身(1)，包括纵梁(3、4)、保险杠横梁(5)以及悬臂梁(7、8)，所述保险杠横梁固定在纵梁(3、4)的端部上，并且保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)沿横向方向突出于纵梁(3、4)，所述悬臂梁突入到车轮容纳部(9、10)与保险杠横梁(5)之间的中间空间中，
其中，悬臂梁(7、8)和保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)设置为配合作用，使得在正面碰撞情况下，由于所述正面碰撞而变形的保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)碰到悬臂梁(7、8)的端侧上并且能在所述端侧上进行支撑，从而阻止保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)发生进一步变形，所述悬臂梁(7、8)在车辆横向方向与车辆纵向方向之间从纵梁(3、4)倾斜地向前延伸。
2.根据权利要求1所述的机动车车身，其中，所述正面碰撞是轻微重叠的正面碰撞。
3.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，所述保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)和悬臂梁(7、8)的端侧在正面碰撞过程中配合作用，使得横向力作用到机动车车身(1)上。
4.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，所述悬臂梁(7、8)相对于纵梁(3、4)构成35°至55°的角度。
5.根据权利要求4所述的机动车车身，其中，所述悬臂梁(7、8)相对于纵梁(3、4)构成45°的角度。
6.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，所述悬臂梁(7、8)、纵梁(3、4)和保险杠横梁(5)基本上处于一个平面内。
7.根据权利要求6所述的机动车车身，其中，所述悬臂梁(7、8)、纵梁(3、4)和保险杠横梁(5)基本上处于一个与机动车车身(1)的纵轴和横轴相平行的平面内。
8.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，所述机动车车身(1)具有左侧纵梁(3)和右侧纵梁(4)，保险杠横梁(5)固定在所述左侧纵梁和右侧纵梁的前端部上，所述保险杠横梁突出于左侧纵梁(3)和右侧纵梁(4)，并且所述机动车车身具有左侧悬臂梁(7)和右侧悬臂梁(8)。
9.根据权利要求8所述的机动车车身，其中，左侧悬臂梁(7)和右侧悬臂梁(8)既在左侧纵梁(3)上又在右侧纵梁(4)上进行支撑。
10.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，所述纵梁(3、4)和/或保险杠横梁(5)和/或悬臂梁(7、8)由铝材构成。
11.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，沿车辆纵向方向在所述车轮容纳部(9、10)之后设有支撑梁(11、12)，所述支撑梁实施为使得能通过支撑梁(11、12)来承受经由车轮所传递的正面碰撞的负荷。
12.根据权利要求11所述的机动车车身，其中，所述支撑梁(11、12)构成为使得所述支撑梁在正面碰撞过程中支持车轮沿横向方向的运动。
13.根据权利要求11所述的机动车车身，其中，所述支撑梁(11、12)具有用于车轮的滑离斜面(111、112)，所述滑离斜面构成为使得所述车轮能向外滑离。
14.根据权利要求11所述的机动车车身，其中，所述支撑梁(11、12)固定在所述纵梁上或固定在另一纵梁(13、14)上。
15.根据权利要求11所述的机动车车身，其中，千斤顶容纳部构成在支撑梁(11、12)上。
16.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，所述保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)构成为闭合的或敞开的空心型材并且在所述空心型材中构成有型材加强部(21)。
17.根据权利要求16所述的机动车车身，其中，所述型材加强部(21)仅设置在保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)的下述区域中，所述区域在发生轻微重叠的正面碰撞的情况下碰撞到悬臂梁(7、8)的端侧上。
18.根据权利要求16所述的机动车车身，其中，所述型材加强部(21)构成为使得其不会由于轻微重叠的正面碰撞而变形。
19.根据权利要求16所述的机动车车身，其中，所述型材加强部(21)由发泡的或非发泡的塑料材料构成。
20.根据权利要求16所述的机动车车身，其中，所述型材加强部(21)由金属挤压型材构成，所述金属挤压型材的挤压方向沿轻微重叠的碰撞的主要负荷方向构成。
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