CN105142986B - 用于轿车的保险杠组件以及包括这种保险杠组件的轿车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轿车的保险杠组件(12)，其包括用于覆盖弯曲横梁(16)的保险杠护罩(14)以及至少一个用于至少在弯曲横梁(16)下方加固保险杠护罩(14)的加固元件(10)，在此设有与加固元件(10)耦合的至少一个传感器(32)，用于检测由轿车与行人碰撞引起的加固元件(10)的变形，所述加固元件(10)具有至少一个充有气体并且能因碰撞而变形的空腔(34)，所述至少一个传感器(32)与该空腔耦合，借助该传感器能检测在空腔(34)内的由变形引起的压力变化。

Description

用于轿车的保险杠组件以及包括这种保险杠组件的轿车

技术领域

本发明涉及一种用于轿车的保险杠组件以及包括这种保险杠组件的轿车。

背景技术

在大规模车辆制造中众所周知这种用于轿车的保险杠组件。该保险杠组件包括保险杠护罩，借助该保险杠护罩覆盖沿车辆横向方向延伸的弯曲横梁。为此，保险杠护罩沿车辆纵向方向设置在弯曲横梁前方，弯曲横梁沿车辆纵向方向向前被保险杠护罩覆盖。

保险杠组件还包括至少一个用于至少在弯曲横梁下方加固保险杠护罩的加固元件。为此，加固元件至少部分地沿车辆纵向方向设置在弯曲横梁下方。

加固元件通常又称为“下侧加固件”、“下侧保险杠加固件”或“下侧负荷路径”。加固元件用于尤其是在由碰撞引起的力加载时加固保险杠护罩。例如当行人的小腿(这可通过腿冲击器来模拟)碰撞到保险杠护罩上时，设置在弯曲横梁下方的加固元件(“下侧加固件”)确保借助相应的力使行人在其小腿区域中加速并且因此使行人定义地运动到前盖上。这种“下侧加固件”例如可由US2011/0127798A1获知。

此外，在大规模车辆制造中已知使用传感器来检测轿车与行人的碰撞。这种传感器能够可靠地识别与行人的碰撞并且为轿车安全装置提供所需的信息，以便基于碰撞触发用于保护行人的保护措施。为此例如可规定，在碰撞之后10至15ms内相应控制并且通过致动器抬起例如构造为主动发动机盖的前盖。在此，前盖沿车辆竖直方向向上并且例如沿车辆纵向方向向前竖起，以便增大前盖与沿车辆竖直方向设置在前盖下方的发动机模块之间的距离。由此可提供宝贵的保护空间，以便至少减轻事故后果。

通常使用沿车辆横向方向延伸的软管来检测这种与行人的碰撞，所述软管沿车辆纵向方向向前至少局部地覆盖弯曲横梁。基于轿车与行人的碰撞，软管发生变形，由此又在软管内产生压力变化。该压力变化可借助至少一个传感器来检测，从而最终可检测与行人的碰撞。

例如由DE102008021611A1和DE102010000223A1公开这种碰撞检测装置。

但软管的使用增加了部件数量并且因此提高了重量以及轿车、尤其是其前部区域中的结构空间需求。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供一种开头所提类型的保险杠组件以及包括这种保险杠组件的轿车，借助它们可以以在重量和结构空间方面特别有利的方式检测轿车与行人的碰撞。

该任务通过具有本发明特征的保险杠组件以及通过具有本发明特征的轿车来解决。

本发明实现一种用于轿车的保险杠组件，该保险杠组件包括用于覆盖弯曲横梁的保险杠护罩以及至少一个用于至少在弯曲横梁下方加固保险杠护罩的加固元件，设有与加固元件耦合的至少一个传感器，用于检测由轿车与行人碰撞引起的加固元件的变形，所述加固元件具有至少一个充有气体并且能因碰撞而变形的空腔，所述至少一个传感器与该空腔耦合，借助该传感器能检测在空腔内的由变形引起的压力变化。

本发明还实现一种轿车，其包括根据本发明的保险杠组件。

这种用于轿车的保险杠组件包括用于覆盖弯曲横梁的保险杠护罩以及至少一个用于至少在弯曲横梁下方加固保险杠护罩的加固元件。如开头所述，这种加固元件通常又称为“下侧加固件”、“下侧保险杠加固件”或“下侧负荷路径”。

现在，为了能够以在重量和结构空间方面特别有利的方式检测轿车与行人的可能的碰撞，设有至少一个与加固元件耦合的传感器，用于检测由轿车与行人碰撞引起的加固元件变形。这意味着，利用本来就设置的加固元件来检测轿车与行人的碰撞。因此未设置并且不需要附加的构件、如软管来检测轿车与行人的碰撞。

在根据本发明的保险杠组件中，利用加固元件及其开头所描述的功能：使行人在其小腿区域中加速并且因此将行人定义地运送到轿车前盖上，用来检测碰撞本身。本发明在此基于下述构思：在轿车并且尤其是保险杠组件与行人碰撞时本就出现由碰撞引起的力加载和由此产生的加固元件变形，现在可借助至少一个传感器来检测该变形，从而检测碰撞。

因此，加固元件具有双重功能。一方面加固元件用于将行人有针对性地运送到前盖上，从而行人不会进入轿车下方，而是可有针对性地在前盖上滚动并且因此被保护。另一方面，加固元件用于，基于由轿车与行人的碰撞引起的对加固元件的力加载，检测碰撞本身。

基于对碰撞的检测，可导入至少一个保护措施，以便在接下来的碰撞过程中进一步保护行人。在所述至少一个保护措施的范围中，例如控制前盖的至少一个调节件，以便借助该调节件使前盖至少沿车辆竖直方向向上移动即抬起。如开头所述，由此可增大前盖与沿车辆竖直方向设置在前盖下方的轿车驱动装置之间的距离，以便因此为行人提供附加的保护空间。

在本发明特别有利的方案中，加固元件具有至少一个充有气体、尤其是空气并且可因与行人碰撞而变形的空腔，所述至少一个传感器与该空腔耦合。在此，该传感器设计用于检测由空腔变形引起的在空腔内的压力变化。换言之，由空腔变形引起空腔内的压力变化，该压力变化可借助传感器来检测。通过这种方式可以以特别简单和节省重量的方式并且仅借助极少的部件数量推导出与行人的碰撞。

已表明特别有利的是，所述至少一个传感器在空腔的第一端部上与空腔耦合，在空腔的沿车辆横向方向与第一端部间隔开的第二端部上，至少一个第二传感器与该空腔耦合，借助第二传感器可检测由空腔变形引起的在空腔内的压力变化。通过使用所述至少两个沿车辆横向方向彼此间隔开的传感器，不仅可检测与行人的碰撞本身，也可检测加固元件和因此保险杠组件的与行人发生碰撞的位置或区域。因此可确定行人碰撞到保险杠组件上的碰撞区域相对于整个保险杠组件或相对于轿车的位置，从而可根据所确定的位置实施所述至少一个保护措施。

由此例如可使前盖的竖起适应于碰撞区域的位置。因此，例如可根据检测到的碰撞区域的位置借助至少一个调节件使前盖运动到不同位置中。从而能够特别好地保护行人。

在本发明的一种特别有利的实施方式中，加固元件、尤其是空腔至少在轿车的沿车辆横向方向延伸的大部分宽度上延伸。由此也可以以在重量、成本和结构空间方面有利的方式检测轿车与行人在轿车边缘或角部区域中的碰撞。由此可特别有效地保护行人。

在本发明的另一种有利实施方式中，加固元件支撑在轿车的支承元件、尤其是纵梁上。由此可借助加固元件特别好地加固保险杠护罩，因为加固元件本身特别稳定并且固定支撑在支承元件上。由此可使行人在其小腿区域中极好地加速并有利地将行人运送到前盖上。另外，该支撑有利于检测碰撞，因为在碰撞时加固元件可特别早地发生变形并且可由此检测碰撞。

为了实现加固元件特别牢固以及结构空间有利的支撑而规定，弯曲横梁也支撑在支承元件、尤其是纵梁上。由此用于支撑加固元件的耗费可保持特别低。

保险杠护罩的一种特别有利的加固可以下述方式实现，加固元件独立于保险杠护罩保持在支承元件上。这表示，例如保险杠护罩可被拆下、即从轿车上被松开，而不由此破坏加固元件在支承元件上的保持，反之亦然。换言之，可在不一同拆卸加固元件的情况下拆卸保险杠护罩。

在此优选规定，加固元件不固定在保险杠护罩上。

在另一种实施方式中，加固元件构造成具有固有刚度，即构造成形状稳定的。优选加固元件在此不能例如像泡沫那样弹性变形。另外优选规定，加固元件由不同于泡沫的材料制成。

另一种实施方式的特征在于，加固元件尤其是完全地沿车辆纵向方向与保险杠护罩间隔开。优选加固元件尤其是完全地沿车辆纵向方向向后与保险杠护罩间隔开。“完全间隔开”可理解为，加固元件在保险杠护罩的未拆卸状态中不接触保险杠护罩，即不在任何位置上接触保险杠护罩。

另外可规定，加固元件构造成与保险杠护罩分开的构件。换言之，保险杠护罩和加固元件例如是两个分开的构件，它们可分开地、即相互独立地保持、即安装在轿车上。这表示，加固元件和保险杠护罩分别独立地保持在轿车上，且不需要用于将加固元件保持在轿车上的保险杠护罩以及用于将保险杠护罩保持在轿车上的加固元件。

本发明还涉及一种包括本发明保险杠组件的轿车。本发明保险杠组件的有利实施方式也可看作是本发明轿车的有利实施方式，反之亦然。由于加固元件既用于使行人在其小腿区域中加速又用于检测碰撞本身，可以以在成本、重量和结构空间方面有利的方式实现轿车的特别有利的事故性能，因为未设置并且不需要例如用于检测行人碰撞的附加传感器例如压力软管。

本发明的其它优点、特征和细节由下述优选实施例说明以及借助附图给出。在上面说明中提到的特征和特征组合以及在下面针对附图的说明中提到和/或仅在附图中显示的特征和特征组合不仅可在相应给出的组合中而且也可在其它组合中或单独被使用，而不离开本发明的范围。

附图说明

附图如下：

图1为用于至少在轿车弯曲横梁下方加固保险杠护罩的加固元件的示意性和透视性的俯视图；

图2为用于轿车的保险杠组件的示意性横截面图，该保险杠组件包括保险杠护罩和加固元件，并且设有与加固元件耦合的、用于检测由轿车与行人碰撞引起的加固元件变形的传感器；

图3为传感器之一的示意性和透视性的视图，该传感器在加固元件的空腔的端部上与空腔耦合。

具体实施方式

图1以示意性和透视性俯视图示出用于由图2可见的轿车保险杠组件12的加固元件10。由图2可见，保险杠组件12包括例如由塑料制成的保险杠护罩14，借助该保险杠护罩沿车辆纵向方向(x方向)向前覆盖轿车的弯曲横梁16。保险杠组件12因此是设置在轿车前侧或者说前面18的保险杠组件。

弯曲横梁16在当前构造为型材构件并且具有三个封闭的空腔20。另外，弯曲横梁16沿车辆横向方向(y方向)延伸并且支撑在两个沿车辆横向方向彼此间隔开的纵梁上，在图2中可看到所述纵梁之一22。

弯曲横梁16尤其是用于在轿车正面碰撞到障碍物上时吸收由碰撞引起的力、沿车辆横向方向分布该力并将其分布到纵梁上。弯曲横梁16在此可通过相应的能量吸收元件(其也称为碰撞吸能盒)支撑在纵梁上。基于由碰撞引起的力加载，碰撞吸能盒以及也许纵梁发生变形，由此碰撞能量转化为变形能量。

沿车辆纵向方向在弯曲横梁16前方设有以泡沫元件24形式的吸收元件。在此，弯曲横梁16沿车辆纵向方向向前至少部分通过沿车辆横向方向延伸的泡沫元件24覆盖。泡沫元件24在此设置在弯曲横梁16的前侧26上。如图2还可见，泡沫元件24沿车辆纵向方向设置在弯曲横梁16和保险杠护罩14之间。

例如当轿车经由保险杠组件12与行人碰撞时，保险杠护罩14的至少一个区域因碰撞沿车辆纵向方向向后朝保险杠16移动。基于该由碰撞引起的移动，泡沫元件24被压缩并且因此变形，由此，泡沫元件将碰撞能量转化为变形能量并且可缓冲行人朝保险杠护罩14的碰撞。

由图2还可看到示意性显示的轿车前盖28，该前盖28构造为发动机盖并且用于沿车辆竖直方向向上覆盖发动机室。在发动机室中设有至少一个例如以轿车内燃机形式的驱动装置。

由图2可见，加固元件10沿车辆竖直方向设置在弯曲横梁16下方，加固元件可至少局部地沿车辆竖直方向向下覆盖弯曲横梁16。但在本实施例中加固元件10与弯曲横梁16无重叠并且沿车辆纵向方向设置在弯曲横梁16前方。加固元件10沿车辆横向方向优选至少在轿车的大部分宽度上延伸并且通过支撑元件30支撑在纵梁上。

在图中，泡沫元件24沿车辆竖直方向向下部分地被加固元件10覆盖，加固元件10相对于泡沫元件24沿车辆纵向方向错后一段。

加固元件10又称为“下侧加固件”或“下侧力路径”并且用于在弯曲横梁16下方加固保险杠护罩14。加固元件10尤其是用于在由碰撞引起的力加载时加固保险杠护罩14，该力加载出现在保险杠组件12与行人碰撞时。

在这种碰撞行人时，例如行人的小腿碰撞到保险杠护罩14上，小腿经由保险杠护罩14支撑到加固元件10上。在此可形成从小腿经加由固元件10到纵梁的负荷路径，以致加固元件10确保通过相应的力使行人在其小腿区域中加速并且由此使行人定义地运动到前盖28上。由此，行人可在碰撞过程中有针对性并且定义地被运送到前盖28上并且滚动到前盖上方，因而行人不会进入轿车下方。

为了实现轿车特别有利的事故性能而规定，检测轿车与行人的这种碰撞。基于该检测可触发至少一个保护措施，以便特别有利地防止行人受到事故后果伤害。在所述至少一个保护措施的范围中例如规定，借助至少一个调节件沿车辆竖直方向向上并且也许沿车辆纵向方向向前竖起、即抬起前盖28。由此可在前盖28位置方面在时间上在其竖起之前增大前盖28和驱动装置之间的距离，以防止行人碰撞到驱动装置上并且提供接住行人的保护空间。

为了检测轿车与行人的碰撞，现在设置两个与加固元件10耦合的传感器，借助所述传感器可检测由轿车与行人碰撞引起的加固元件10的变形。在此在图2和3中可看到所述传感器之一32，其中，图3以示意性透视图示出该传感器32。

由图2可见，加固元件10具有沿车辆横向方向延伸的、连续的空腔34。该空腔在此由构造成封闭型材的加固元件10的封闭的空心横截面构成并且充有气体、尤其是空气。

各传感器沿车辆横向方向彼此间隔开地设置，一个传感器32在空腔34的第一端部36(图1)上与该空腔耦合。另一传感器在此在空腔34的沿车辆横向方向与第一端部36间隔开的第二端部38上与空腔34耦合。“传感器的耦合”在此例如可理解为传感器的相应测量空间与空腔34流体连接，以致例如传感器的相应测量元件与容纳于空腔34中并且因此容纳于相应测量空间中的气体接触或者说被该气体加载。

现在，当轿车与行人碰撞时，基于该碰撞行人碰撞到保险杠护罩14上，以致保险杠护罩14沿车辆纵向方向向后移动并且行人经由保险杠护罩14支撑到加固元件10上，由此加固元件10和因此空腔34可以产生变形。由此在空腔34内出现至少暂时的压力变化并且尤其是出现至少暂时的压力升高，该压力变化、尤其是压力升高可借助其中至少一个传感器检测。所述至少一个检测压力变化和由此检测与行人碰撞的传感器提供至少一个表征压力变化和因此表征碰撞的碰撞信号，该碰撞信号例如发送给轿车控制器的计算装置。例如通过可由计算装置运行的分析软件的相应事故算法以及通过来自信息网络的关于轿车车速的信息可在极短时间内计算出这涉及何种碰撞。

通过传感器彼此间隔开以及通过比较分别表征空腔34内的压力变化的碰撞信号，也可根据信号越渡时间推导出行人碰撞到保险杠组件12上的位置或者说区域。由此例如可确定，碰撞关于前进方向是发生在右前方还是车辆中间区域中。

由此可及时由控制器激活所述至少一个保护措施，该保护措施尤其是可在初始速度为55km/h并且碰撞速度在20km/h和30km/h之间的范围中的市内事故中发挥其最佳效果。换言之，前盖28能够在实际发生碰撞后的极短时间内竖起并且因此接住行人。

上文和下文中关于一个传感器32的描述也可简单地适用到另一传感器上。由图3可见，传感器32例如通过至少一个耦合元件40与空腔34流体连接。通过由图3可见的信号导线42，传感器32与控制器电连接，由此可通过信号导线42向控制器传输碰撞信号。

在保险杠组件12中，加固元件10具有双重功能。一方面加固元件10用于使行人在其小腿区域中加速并且因此将行人定义地运送到前盖28上。另一方面加固元件10用于通过其变形和随之而来的空腔34内的压力变化来检测碰撞本身。

在此例如将构造为压力传感器的传感器集成到加固元件10中，所述传感器至少部分地、尤其是至少大部分地并且优选完全地可容纳在加固元件10中。

因此未设置并且不需要附加的、包围一定体积的传感器元件来检测碰撞，由此可使保险杠组件12的重量、部件数量和结构空间需求保持特别少。由于传感器集成在加固元件10中，结构空间需求可保持特别少。

此外，加固元件10可在其刚度和/或其体积、尤其是空腔34体积方面特别简单且符合需求地适应于相应边界条件。另一优点在于，加固元件10与例如由硅制成的、用于检测碰撞的压力软管相比具有明显更高的牢固性，所述压力软管比加固元件10轻得多，也就是说可在明显更低的负荷下被损坏。

由图2可见，加固元件10独立于保险杠护罩14保持在纵梁上。这表示，例如保险杠护罩可被拆下、即从轿车上被松开，但不由此破坏加固元件10在纵梁上的保持，反之亦然。在当前，加固元件10不固定在保险杠护罩14上。

加固元件具有固有刚度、即构造成形状稳定的。在此，加固元件10由不同于泡沫的材料、塑料制成。另外由图2可见，加固元件10完全沿车辆纵向方向向后与保险杠护罩14间隔开。

Claims (14)

1.用于轿车的保险杠组件(12)，该保险杠组件包括用于覆盖弯曲横梁(16)的保险杠护罩(14)以及至少一个用于至少在弯曲横梁(16)下方加固保险杠护罩(14)的加固元件(10)，其特征在于，设有与加固元件(10)耦合的至少一个传感器(32)，用于检测由轿车与行人碰撞引起的加固元件(10)的变形，所述加固元件(10)具有至少一个充有气体并且能因碰撞而变形的空腔(34)，所述至少一个传感器(32)与该空腔耦合，借助该传感器能检测在空腔(34)内的由变形引起的压力变化。

2.根据权利要求1所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述至少一个传感器(32)在空腔(34)的第一端部(36)上与该空腔耦合，在空腔(34)的沿车辆横向方向与第一端部(36)间隔开的第二端部(38)上，至少一个第二传感器与该空腔耦合，借助第二传感器能检测在空腔(34)内的由变形引起的压力变化。

3.根据权利要求1所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述加固元件(10)至少在轿车的大部分宽度上延伸。

4.根据权利要求2所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述加固元件(10)至少在轿车的大部分宽度上延伸。

5.根据权利要求1所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述空腔(34)至少在轿车的大部分宽度上延伸。

6.根据权利要求2所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述空腔(34)至少在轿车的大部分宽度上延伸。

7.根据权利要求1至6之一所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述加固元件(10)支撑在轿车的至少一个支承元件上。

8.根据权利要求7所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述弯曲横梁(16)支撑在支承元件上。

9.根据权利要求7所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述加固元件(10)独立于保险杠护罩(14)保持在支承元件上。

10.根据权利要求7所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述支承元件是纵梁(22)。

11.根据权利要求1至6之一所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述加固元件(10)构造成具有固有刚度。

12.根据权利要求1至6之一所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述加固元件(10)构造成与保险杠护罩(14)分开的构件。

13.根据权利要求1至6之一所述的保险杠组件(12)，其特征在于，所述气体是空气。

14.轿车，其包括根据权利要求1至13之一所述的保险杠组件(12)。