CN105189258B - 用于对车辆产生沿车辆横向方向冲击的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由在车辆(1)偏置碰撞障碍物(106)时所释放的能量而沿车辆横向方向(y)对车辆(1)产生冲击的设备，所述设备具有：至少一个沿车辆横向方向(y)延伸的、抗压设计的承载件(10)，至少一个用于将承载件(10)在静止位置紧固在车辆(1)的副车架(12)或车身结构上的支承装置(11)，至少一个用于在事故情况下使承载件(10)基本上沿车辆横向方向(y)移动的致动装置(13)和至少一个耦联装置(14，15)，所述耦联装置至少在承载件(10)沿车辆横向方向(y)移动的情况下与单元(105)共同作用或产生作用连接，并且使单元(105)至少在作用连接的区域中沿车辆横向方向(y)相对于车辆车身偏移。

Description

用于对车辆产生沿车辆横向方向冲击的设备

技术领域

本发明涉及一种由在车辆碰撞障碍物时所释放的能量而沿车辆横向方向对车辆产生冲击的设备。

背景技术

为了提高现代的机动车的安全性能，汽车制造者方面努力满足所谓碰撞测试中越来越严苛的标准，尤其是所谓的偏置碰撞(小面积重叠碰撞)测试。对此可以认识到如下趋势，在障碍物和车辆之间的碰撞时重叠会越来越小，则在当前所要求的不包括侧视镜从面向障碍物的车辆外侧所测量的仅25％的重叠时，车辆车身的通常现有的纵向承载件结构根本不再直接地参与到碰撞中，并因此不再起显著起到用于碰撞能量的承受元件的作用。当前美国从事事故研究的研究机构IIHS的所谓的“小重叠测试”设计了这种载荷情况。

在该碰撞测试中，在具有纵向集成的发动机/动力单元的车辆中尤其存在所谓的“卡住”、“钩住”或“锁死”的危险。之所以为出现卡住、钩住或锁死，是因为为了提供足够的轮罩尺寸，车辆车身的纵向承载件不能任意地多向外侧设置。因此在小重叠的碰撞测试中，在纵向承载件外部的例如前轮前方的区域(前部的、右侧或左侧的“车角”)中由于碰撞所释放的能量不能直接地实现到为了吸收该能量所设计的结构、例如车辆纵向承载件中。这种车辆在这种碰撞测试中在碰撞之后几乎没有变化地正面地向着障碍物移动，由此前部的面对障碍物的车轮正面地碰撞障碍物，并且由于碰撞而意外地被推进乘客舱中。轮悬架和车轮本身在此不适合用于吸收在这种情况下释放的碰撞能量。

从文献WO 2012/110529中已知，借助于悬臂支撑件和支承结构使部分的碰撞能量被导向车身的纵向承载件中。

从文献DE 10 2004 036 322 A1中已知，设置导引结构，在只是非常小的重叠的碰撞的情况下车辆在该转向结构处被导引，从而使车辆可以获得侧向偏移，并且可以避免卡住。

从文献EP 201 53 72中已知，借助于车轮上方的承载件将在小重叠碰撞时出现的力引导到车身的A柱中。

从文献US 8152224中已知，除了在车辆中位于更下方的纵向承载件外还设有位于上方的纵向承载件，该位于上方的纵向承载件具有转向轮廓，以便这样保证车辆的偏转或侧面偏移。

还有从文献US 2012/0248820 A1中已知，借助于变形支柱在碰撞事故中有目的地使纵向承载件向车辆中部变形，并使变形的纵向承载件部段尽可能地与动力单元接触，以便这样使碰撞能量导入动力单元中。

发明内容

本发明的目的是，显著改善车身结构的功效，尤其是针对小重叠的碰撞测试显著改善车身结构的功效。在此尤其指如下碰撞测试，在这种碰撞测试中，位于用于平衡碰撞能量的结构外部的障碍物处于与车辆的接触中。

本发明另外的目的是，按如下方式改进车辆或车辆结构，即车辆在小重叠地向障碍物碰撞时获得沿车辆横向方向的冲击，并由此在碰撞期间获得沿车辆横向方向的偏移，因此减小对车辆的损坏或作用于乘员身上的力。

所述目的通过一种由在车辆偏置碰撞障碍物时所释放的能量而沿车辆横向方向对车辆产生冲击的设备实现,所述设备具有：至少一个沿车辆横向方向延伸的、具有抗压设计的承载件，至少一个用于将承载件在静止位置紧固在车辆的副车架或车身结构上的支承装置，其中，所述设备还具有：至少一个用于在事故情况下使承载件基本上沿车辆横向方向移动的致动装置和至少一个耦联装置，所述耦联装置至少在承载件沿车辆横向方向移动的情况下与单元共同作用或产生作用连接，并至少在作用连接的区域中沿车辆横向方向使单元相对于车辆车身偏移。

本发明理念基于如下思想，在发生钩住之前，要将沿车辆横向方向的冲击尽可能直接地引导到单元/总成的重心中。然后通过单元的移动使整个车辆也沿横向方向、即从障碍物偏离，这是因为车辆将其运动冲击通过传统的单元支承装置/动力总成支架或/和通过与在远离障碍物一侧的车身结构的接触传输到客舱上。通过本发明能够实现这一点，使得车辆在碰撞中不再直接向障碍物运动，而是至少部分被引导离开障碍物，由此降低了卡住的可能性，或至少在卡住的程度方面有所降低。根据本发明因此有目的地将原本根本不参与碰撞、即不位于碰撞区域中的车身结构也用来吸收能量。

这通过根据本发明的设备实现，其中设有沿车辆横向方向y抗压设计的承载件，该承载件基本上沿车辆横向方向延伸。在此“基本上沿车辆横向方向”的意思是，该承载件的几何形状不必一定精确地沿车辆横向方向走向，而更多地是，该承载件的主延伸部至少绝大部分沿车辆横向方向走向。

所述设备此外还具有用于在车辆上紧固该承载件的支承装置。这种紧固在此可以优选在副车架(单元承载件)上实现。但同样可以在车身结构、例如纵向承载件上紧固/固定承载件。该设备此外还具有至少一个用于使承载件在事故情况下基本上沿车辆横向方向(y方向)移动的致动装置。该致动装置确保承载件在碰撞期间通过出现的力而沿车辆横向方向被移动。

此外该设备还具有耦联装置，该耦联装置至少在承载件沿车辆横向方向(y方向)移动的情况下与车辆的动力单元或其他的单元共同作用或产生作用连接，并且该动力单元或其他的单元至少在耦联区域中沿车辆横向方向相对于车辆的车身偏移。

“单元/动力单元”依据本发明定义为车辆的每个重量大的、尤其是块状的结构，这种结构由于其自身质量适合于在传导冲击时使整个车辆不只是微小地移动。这种单元例如还可以是传动单元、电机、电池或诸如此类。

在本发明中尤其具有如下优点，通过车辆的较重的块状的单元的偏移可以强迫车辆进行有效的侧向移位，从而使车辆在障碍物到达在碰撞方向上位于该设备后部的车轮之前获得偏移。

因此通过本发明实现了，在正面碰撞时，尤其是在偏置-正面碰撞中达到减小车辆损坏的目的。所提供的设备在生产成本低廉方面出众，并且尤其–如下所述–适合于在功能集成框架下，在事故情况下作为用于将冲击引入单元中的所谓的冲击横向承载件，并在车辆正常运行时作为转矩横向承载件起作用。

在本发明的优选的设计方案中，所述支承装置是围绕车辆竖轴(z轴)的铰接式设计，或围绕车辆竖轴(z轴)设计得比围绕其它车辆轴(x轴或y轴)更加易于变形。由此实现了在事故情况下尤其容易地偏移，因此承载件可更轻易地实现沿车辆横向方向的限定的移动。

根据另外的优选的实施形式，所述支承装置设计为铰链装置或变形件或变形组件。

必要时还可以使耦联装置在穿过单元重心的空间轴(x轴、y轴或z轴)的区域中与动力单元共同作用，其中通过大量的冲击传导可以实现该单元相对于车辆的直线移动。由此避免了倾斜/倾覆力矩，该倾斜力矩能够减少车辆沿车辆横向方向的可实现的偏移。

为了实现多功能性，在必要时还可以借助于耦联装置和承载件在z方向支承该动力单元，从而该承载件起到用于支承绕车辆横轴力矩的转矩横向承载件的作用。

所述设备的致动装置沿车辆横向方向观察适宜地至少部分地设置在车辆纵向承载件的外部，并且至少按如下方式向外部远远地扩展，在碰撞情况下借助于致动装置可以可靠地实现承载件沿车辆横向方向(y方向)的偏移。

沿碰撞方向观察，在此适宜的是，致动装置-或者如果致动装置与承载件设计为一件式的话那么该承载件-至少部分地覆盖在碰撞方向上布置得更靠后的车轮。在此承载件与致动装置于是一起在碰撞方向上适宜地布置在易于卡住的车轮的前方，则在障碍物碰到车轮之前，单元相对于车身已经发生偏移，并因此使冲击已经传导到整个车辆上，并且车辆已经产生远离障碍物的侧向的移动。

根据本发明的设备既适合布置在车辆前部区域中，还适合布置在车辆尾部区域中。

从属权利要求中或下列详细的附图说明中获得另外有利的设计特征。

附图说明

接下来将根据附图示例性地详细说明本发明。附图示出：

图1：示意性示出车辆根据现有技术水平在碰撞到相对于车辆偏置布置的障碍物之前的俯视图；

图2：根据图1的在碰撞之后的情况，其中该障碍物已经使车辆的前轮移动；

图3：具有根据本发明的设备的车辆与偏置布置的障碍物的碰撞；

图4：根据图3的在碰撞之后的情况，其中该车辆完成本发明所述的侧向的偏移；

图5：以车身结构的部分区域的透视图非常示意性地示出根据本发明所述的设备；

图6：在具有示意性示出的单元的前视图中示出根据图5的本发明所述的设备；

图7：具有示意性示出的移动装置的根据本发明所述的设备的放大图；

图8：示意性示出具有本发明所述的设备的车辆的仰视图；

图9：在示意图中示出支承装置的实施形式。

具体实施方式

首先根据图1和图2描述根据现有技术的车辆发生事故的情况。车辆100具有沿行驶方向101的两个纵向承载件102和103。沿车辆横向方向104观察，在纵向承载件102和103之间布置了例如动力单元105。车辆100沿行驶方向101向着具有例如总计只有25％的重叠部的障碍物106移动。车辆通常还具有用于减振的横向承载件/保险杠横梁107。

在事故情况下(参照图2)，障碍物106没有碰到或只微小程度地碰到根据现有技术的车辆100中的纵向承载件102、103，该纵向承载件通常作为在事故情况下产生碰撞能量时用于能量削弱的重要元件。障碍物106与前轮108接触，其中该障碍物近似于无阻碍地“撞入”车身中。前轮108在此无法吸收足够多的能量，并且车辆100的车轮罩通常被挤压变形并被较多地挤压进入车辆内舱中。由此产生车辆在强烈地偏置布置的障碍物上的所谓卡死。通过碰撞，车辆通常受到沿图2中所示箭头方向的转矩M，由此更加强了这种卡死效果。

而相对地在车辆1中，该车辆配备了根据本发明的设备2，该设备用于对车辆1产生沿车辆横向方向的冲击，该冲击如下面示意性所示对事故过程产生积极影响。在车辆1碰撞到障碍物106上时，障碍物106与设备2形成接触(接触位置K)。因此设备2获得主要沿车辆横向方向(y方向)相对于车辆1的偏移。设备2在此通过耦联位置15与动力单元105产生作用连接，由此动力单元105沿车辆横向方向104(y方向)被带动一段距离。单元105同时在与发生事故侧(碰撞位置K)相对的另一侧上与车身的刚度较高的区域产生接触，由此碰撞能量通过所述设备2和单元102被带入到坚固的并且承载性高的车身结构、例如纵向承载件102中。因此实现了将碰撞能量的至少一部分如此传导，使得车辆在其前部区域中或一般来讲在碰撞区域中获得沿车辆横向方向的冲击，由此使车辆远离障碍物106–至少在车辆的前部区域中–移动一段距离S。车辆1的这种偏移起到如下作用，即减小了卡住的趋势，并且在可能时有利于车辆的前轮108从障碍物106旁引开。由此可以在这种只是小重叠的事故情况下显著减少车辆1的损坏，并且同样也减少乘客舱的负载。

为了实现根据图3和图4所描述的这种效果，根据本发明的设备–下面将根据图5至图7描述该设备–具有至少一个设计为基本沿车辆横向方向y延伸的抗压的承载件10。该承载件10借助于支承装置11在静止位置中紧固在例如车辆1的副车架12上。

此外根据本发明的设备2具有致动装置13，该致动装置在事故情况下基本上沿车辆横向方向(y)产生使承载件10移动的作用。致动装置13(也参照图3)在正常状态中(即事故情况之前)在车辆横向观察方向上伸入与障碍物106的预计发生接触的区域中。该致动装置布置在行驶方向101上易于发生卡住的车辆部件、例如前轮108之前的尽可能远的位置。由此保证了，根据本发明的设备1在事故情况下与障碍物106必然处于接触中。另外根据示出的实施形式，致动装置按照滑轨或引导面的形式设计，该致动装置相对于承载件10这样在车辆纵向方向上向后部倾斜布置，使障碍物106能在致动装置13面对障碍物106的前侧上尽可能地被引开。致动装置13在此与承载件10尽可能刚性地连接，从而在事故情况下，即在致动装置13与障碍物106接触情况下，承载件10能沿车辆横向方向可以发生移动，意即能被致动。

此外根据本发明的设备2还具有耦联装置14，该耦联装置至少在承载件10沿车辆横向方向(y)移动的情况下与单元105(在图6中示意性示出)共同作用或产生作用连接。耦联装置14在此例如由承载件10中的杯状开口构成，在该开口中接合销或其它形式的凸出部15。在此优选地沿车辆横向方向y，在正常状态中在凸出部15和耦联装置14之间略存在间隙，以便使单元沿车辆横向方向y的移动不会意外地传递到根据本发明所述的设备上。

在事故情况下，耦联装置14与凸出部15形成形锁合地接触(意即形锁合地作用连接)，并使单元105沿车辆横向方向y偏移一段距离。同时单元105在事故情况下例如向着纵向承载件102中的一个靠近移动，直到单元105与这个纵向承载件102或类似的车身结构形成接触。

由此通过根据本发明的设备向单元105传输的冲击被大面积地传输到专门设计用于吸收能量的车身结构上，例如纵向承载件102上。相对重的单元105进一步将这个冲击传输到车身上，由此实现车辆1的侧向偏移。因此降低了车辆1卡住的趋势。

这一点之所以能够实现，是因为根据本发明，在发生钩住、卡住之前，在碰撞时沿车辆横向方向产生的冲击被传导到单元105的重心中或者说单元105中。在此优选在障碍物与前轮相撞之前的时刻就已经完成冲击从单元105到刚性的车身结构上的传输，从而尽可能早地开始车辆远离障碍物的偏移。通过这项措施，车辆例如有足够的时间侧向运动远离障碍物，并因此减小了卡住的可能性。

致动装置13在车辆横向观察方向上侧向突出于纵向承载件102、103，并至少部分地覆盖所述前轮108。支承装置11在此优选地为了沿车辆横向方向作用于承载件10的力而易变形地或铰接式地设计，从而承载件10沿车辆横向方向y的移动只需要相对小的力。对于沿车辆竖直方向(z方向)作用于承载件上的力，该支承装置11优选为是刚性的。这样实现了，根据本发明的设备1的承载件10在正常情况下(即在未发生事故的情况下)作为用于吸收沿z方向的单元力的转矩横向承载件。

在根据本发明的设备2的另外的实施形式中，该承载件10借助于支柱16紧固在副车架12上。在副车架12上的紧固可以设计为刚性的或铰链式的，尤其绕车辆竖轴(z轴)设计为铰链连接。在承载件10和致动装置13之间的过渡区域中，该设备2优选地借助于支柱17或角撑板18加固，从而尽可能阻止该设备2在纵向承载件102以外的自由伸出的区域(这尤其涉及到致动装置13)被折断。目的是，所述设备2、尤其是承载件10和致动装置13刚度尽可能高，从而在事故情况下，当车辆碰撞到障碍物106上时或该设备2与障碍物106接触时，承载件10可靠地沿车辆横向方向y移动。

在根据图8的实施形式中，从障碍物106传输到设备2上的冲击借助于支撑件19和合适的传力装置20被传输到单元中，尤其动力单元105中。在此支撑件19可以如在图8中以实线所示那样同时设计为拉杆和压杆，以便可以在两个方向上向单元105传力。还可以提供例如两个支撑件19、19’(19’在图8中用虚线表示)，其中支撑件19’通过相应设计的传力装置20’将产生的力传入单元105中。在这种情况下，支撑件19、19’可以只设计为压支撑件，以便可以借助于支承件10将力沿两个方向(即沿车辆的两个横向方向)传输到单元105上。

为了构成上述的支承装置11(图9)提供了横截面为工字形的承载件，该承载件优选地设计为，形成工字形的承载件的中间腹板20指向车辆竖直方向(z轴)，以便使支承装置11对z方向的力具有高刚度，但是对于y方向的力只有低刚度或相对低的刚度。

附图标记列表：

100 车辆

101 行驶方向

102/103 纵向承载件

104 车辆方向

105 动力单元

106 障碍物

107 减振横向承载件

108 前轮

重叠部

S 距离

K 接触位置

1 车辆

2 设备

y，z 车辆方向

10 承载件

11 支承装置

12 副车架

13 致动装置

14 耦联装置

15 凸出部

16 支柱

17 支柱

18 角撑板

19，19’ 支撑件

20，20’ 传力装置

Claims (9)

1.一种由在车辆(1)偏置碰撞障碍物(106)时所释放的能量而沿车辆横向方向(y)对车辆(1)产生冲击的设备，所述设备具有：

-至少一个沿车辆横向方向(y)延伸的、具有抗压设计的承载件(10)，

-至少一个用于将承载件(10)在静止位置紧固在车辆(1)的副车架(12)或车身结构上的支承装置(11)，

其特征在于，所述设备还具有：

-至少一个用于在事故情况下使承载件(10)基本上沿车辆横向方向(y)移动的致动装置(13)和

-至少一个耦联装置(14、15)，所述耦联装置至少在承载件(10)沿车辆横向方向(y)移动的情况下与单元(105)共同作用或产生作用连接，并至少在作用连接的区域中沿车辆横向方向(y)使单元(105)相对于车辆车身偏移，其中，耦联装置(14、15)在车辆(1)的正常运行状态中在车辆竖直方向上支承单元(105)，并且承载件(10)作为支承绕车辆横轴的力矩的转矩横向承载件而起作用。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，支承装置(11)设计为绕车辆竖轴铰链连接，或绕车辆竖轴设计得比绕其他的车辆轴更易变形。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，支承装置(11)设计为铰链装置或变形件/变形组件。

4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，耦联装置与单元(105)在穿过单元重心的空间轴区域中共同作用。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，从车辆横向方向(y)观察，致动装置(13)至少部分地布置在车辆纵向承载件(102、103)的外部，并且在该方向上至少向外伸出到使得在碰撞情况下借助于致动装置(13)能使承载件(10)沿车辆横向方向移动的程度。

6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，致动装置(13)是承载件(10)在端侧的圆角部或斜角部。

7.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，承载件(10)与单元(105)在正常运行状态中是脱耦的。

8.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备和单元(105)的单独部件的运动学、变形性能、所述设备和单元(105)的弹性和自由移动路径如此设计，即在部分重叠的碰撞测试的规定条件下，单元(105)在背向碰撞侧面的一侧与车辆(1)的车身结构产生接触。

9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备布置在车辆(1)的前部区域中或尾部区域中。