CN105452092A - 机动车辆结构的前部部分 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车辆结构的前部部分(1)，该前部部分包括一个结构单元(2)，该结构组件在车辆的纵向方向上被插入在至少一个前部横构件(3，4)与用于封闭车辆舱室的一个防火板(19)之间，其特征在于，该结构单元(2)包括彼此相邻接的至少一个外壳(5，6)和至少一个内壳(7，8)，这些壳被配置成在该车辆的每一侧限定出基本上沿该车辆的纵向方向(X)延伸的至少一个总体上套管形的增强件(9-12)，该增强件(9-12)在该前部横构件(3，4)的一个对应末端与该防火板(19)之间形成一条用于传递和吸收力的路径。

Description

机动车辆结构的前部部分

发明领域：

本发明涉及一种机动车辆结构的前部部分，该前部部分包括一个结构组件，该结构组件在车辆的纵向方向上被置于至少一个前部横构件与一个用于封闭该车辆乘员舱的隔板之间。本领域技术人员通常将该前部部分称作“前部区块”。

现有技术：

车辆结构的前部部分或前部区块经受严重的架构应力，这必须考虑到动力传动系的架构的、接地设备(悬架、减震器、转向机构)的架构以及正面的车身架构。这同一区段还在车辆的与碰撞、振动、声学、耐久性等性能相关的方面受到许多限制。

新型车辆的设计越来越多地涉及减轻重量以限制或显著降低燃料消耗的宏伟目标。车辆越轻，就越有可能提供更低功率的动力传动系。此作法能够减小发动机的尺寸，这因而使得能够减小前部区块的尺寸。

然而，车辆还必须符合在被动安全性和耐碰撞性方面的严格要求。在正面碰撞的事件中，车辆的前部区块经受高的载荷水平，以获得最佳的能量吸收和最佳的力传递：以此方式，在位于乘员舱前方的部分中能量必须被最大程度地吸收，同时要限制该前部区块侵入乘员舱，这必须是在非常短的、通常是对应于碰撞的时期内实现的。为了解决这一困难并获得这种性能，可熔区段、更刚性区段以及具有适配尺寸的部件被组合以优化能量吸收(促进部件折叠的吸收器或“防撞盒”)。

应当进一步指出的是，车辆的前部区块的结构通常是通过组装大量金属部件来产生的，这些金属部件对车辆的重量有显著的影响，这对在如上文所述的燃料消耗方面的性能水平有负面影响。这种组装多个部件还增加了生产成本和组装成本。

发明目的：

本发明的目标是调和在重量和紧凑架构(针对紧凑的动力传动系)与在碰撞事件中最大吸收能力方面的约束。

发明主题：

为此，本发明涉及一种机动车辆结构的前部部分，该前部部分包括一个结构组件，该结构组件在车辆的纵向方向上被置于至少一个前部横构件与用于封闭该车辆乘员舱的一个隔板之间，其特征在于，该结构组件包括彼此相联结的至少一个外壳和至少一个内壳，这些壳被形成为在该车辆的每一侧限定出总体上呈基本沿该车辆的纵向方向延伸的套管的形式的至少一个增强构件，该增强构件在该前部横构件的一个对应末端与该隔板之间形成一条用于传递和吸收力的路径。

该前部部分是由一个结构组件构成的，该结构组件具有显著减少数目的部件并且相对于现有技术的由多个金属元件构成的前部部分得以优化。此外，由于使用了提供显著节省重量的复合材料，完全优化了结构和几何形状。

根据本发明的其他有利特征：

-该结构组件是由基于热固性或热塑性树脂基体和玻璃或碳纤维增强的复合材料生产出的，

-该结构组件一方面包括左壳和右壳两个外壳并且另一方面包括左壳和右壳两个内壳，这些壳被成对地组装在左手侧和右手侧以便形成一个左侧外壳和内壳的子组件和一个右侧外壳和内壳的子组件，

-左侧子组件和右侧子组件被形成为在该车辆的每一侧限定出至少一个上增强构件和至少一个下增强构件，这些增强构件各自总体上呈基本上沿该车辆的纵向方向延伸的套管的形式，这些上增强构件和下增强构件在一方面是前部上横构件和前部下横构件的对应末端与另一方面是该隔板之间相应地形成上部力吸收传递路径和下部力吸收传递路径，

-这些左壳和右壳的子组件各自包括一个主体，该主体总体上呈基本竖直的壁的形式，这些上增强构件和下增强构件被形成在该壁中，这些子组件各自在其基部提供有多个延伸部，这些延伸部基本上是在该车辆的中央区段中连接的，当在横向方向上观察时，这些延伸部形成基本上沿该车辆的纵向方向延伸的横构件或横向元件，

-这些上增强构件各自在其后部部分固定到该隔板的、位于其下半部的一个中央支撑区段中，其中当沿竖直方向观察时，这些上增强构件悬于这些下增强构件之上，这些下增强构件各自被固定到该隔板的一个下支撑区段上，该下支撑区段基本上被定位在该车辆结构的地板的区域中，

-每个上增强构件包括一个中空后部部分，该中空后部部分被装配到形成在该隔板的该中央支撑区段上的一个对应螺柱上，提供了额外的固定手段、特别是通过拧接的固定手段来固定该上增强构件和该对应螺柱，

-连接这些左壳和右壳的子组件的这些延伸部包括一个基本上水平延伸的中央横构件和一个总体上呈具有L形截面的角构件形式的后部横向元件，该后部横向元件的第一分支基本上水平地延伸并且其第二分支基本上竖直地延伸，这些延伸部是通过这些外壳和内壳的叠置来形成的，

-这些上增强构件和下增强构件的至少一部分是总体上呈从前向后伸展的套管的形式的，

-这些内壳和外壳是通过粘结的方式固定的，

-这些内壳和外壳是通过激光或感应来固定的，

-这些内壳和外壳是通过螺钉/螺母类型的强制固定手段、铆钉或类似物而固定的，

-该前部上横构件和前部下横构件的至少一者是金属的，

-该前部上横构件和前部下横构件的至少一者是由基于热固性或热塑性树脂基体和玻璃或碳纤维增强的复合材料生产出的，

-这些壳的厚度是在2mm与5mm之间、并且特别是3.5mm。

本发明还涉及一种机动车辆，该机动车辆包括具有上述特征中的全部或部分特征的前部结构部分。

发明说明：

本发明将从对其非限制性示例的以下说明的阅读中并参照附图得到更好地理解，在附图中：

-图1是根据本发明的机动车辆结构的前部部分(或前部区块)的透视图，该透视图展示了置于车辆的前部横构件与隔板(未展示出)之间的结构组件，

-图2是图1的前部部分的分解透视图，

-图3是图1的前部部分的仰视图，

-图4是图1的前部部分的前视图，即从车辆的前部的视图，

-图5是图4的前部部分的构造细节A的放大视图，

-图6是图1的前部部分的俯视图，

-图7是图1的前部部分的侧视图，在这种情况下是从右手侧的视图，并且

-图8A、图8B和图8C展示了在左手侧的内壳与外壳的子组件的区域中针对-120mm、-260mm和-370mm的不同X值沿平面YZ的三个相继截面S1、S2、S3的形状和尺寸(图3和图6中展示了参考系的原点O)，

-图9展示了该车辆结构的主要部分，根据本发明的结构的前部部分被固定到该主要部分上。

在本文中，参考机动车辆设计中使用的常规坐标系XYZ给出了方向和取向的指示，其中X是车辆的指向后部的纵向方向，Y是车辆的指向右侧的横向方向，并且Z是指向上方的竖直方向。概念“前”、“后”、“左”和“右”是关于车辆的“前/后”取向和常规行进方向来指示的。

这些图示出了机动车辆结构的根据本发明的前部部分1(别称为“前部区块”)。该前部部分旨在被连接到图9中展示出的车辆结构100的主要部分上，该车辆结构典型地包括车辆的地板或子结构、其前部部分中由隔板19界定的乘员舱20，结构100进一步包括前部底座(pied)、中央底座、车顶等等。这些元件总体上是称作“白车身”的组件的一部分并且典型地是由金属板生产出的，这些金属板是冲压(embouties)出的并且基本上通过焊接来组装。前部部分1典型地接纳该车辆的动力传动系，然而本发明不局限于这种构型并且还可以供配备有后部动力传动系的车辆使用。

如图1和图2所展示的，前部部分1包括结构组件2，该结构组件在该车辆的纵向方向上被置于两个横构件3、4与用于封闭车辆乘员舱的隔板19之间。结构组件2是由基于热固性或热塑性树脂基体和玻璃或碳纤维增强的复合材料的壳生产出的。这些壳的厚度在2mm与5mm之间。典型地，在所描述的实施例中该厚度为3.5mm。这些前部横构件3、4沿横向方向Y延伸。这些横构件有时被称作“前端横构件”并且旨在在正面碰撞或行人碰撞的事件中首先接受碰撞，以便在纵向和横向两个方向上分配这些力。这些横构件包括叠置的上横构件3和下横构件4，在这两个横构件之间提供了一个空间。如图7中所展示的，下横构件3是相对于上横构件4略微超前的，以便更好地遵守与行人碰撞相关的技术建议。

隔板19(图9)是指用于相对于前部部分1或前部区块来分离出乘员舱20的结构分隔物，该结构组件在其后部部分被固定到该隔板上。前部部分1被固定到隔板19的前面。

根据本发明在图1和2所示的，结构组件2包括右壳5和左壳6两个外壳以及右壳7和左壳8两个内壳。

这些壳被成对地组装和联结在左侧和右侧以便形成具有外壳6和内壳8的左侧子组件和具有外壳5和内壳7的右侧子组件。在本发明的实施例中，这些壳彼此的固定典型地是通过粘结方式来执行的。这种粘结方式的固定使用例如PU(聚氨酯)类型或环氧树脂类型、或者腈基丙烯酸酯类型的粘合剂。该粘合剂可以是结构性和/或速凝粘合剂(快速交联时间)。

在本发明的其他未展示的实施例中，可以提供的是通过激光、或通过感应或者强制性固定件(例如螺钉/螺母，铆钉或类似物)来固定。

各左壳子组件6、8和右壳子组件5、7包括一个总体上呈壁形式的主体，该主体在纵向方向X上延伸并且在竖直方向Z上升高。这些壁在横向方向Y上是间隔开的以便一起限定一个空间，该空间接纳车辆的多个运行部件、例如动力传动系。在如图6和图3展示的俯视图或仰视图中，结构组件2总体上呈框架或矩形的形式，该框架或矩形是横向取向的并且其长边是由前方的横构件第3、4和后面的横向元件16、17(以下将描述)产生的，并且其短边是由左侧子组件6、8和右侧子组件5、7的竖直区段(其形成一个壁)产生的。

左侧子组件6、8和右侧子组件5、7各自的外壳和内壳被形成为在该车辆的每一侧限定具有局部加宽截面的区段，这些区段形成增强构件。这些区段被整合在形成左壳子组件6、8和右壳子组件5、7的壁的部分中。在图1和2所示的实施例中，提供了两个上增强构件9、10和两个下增强构件11、12。因此，左壳子组件6、8和右壳子组件5、7各自包括悬于一个下增强构件11、12之上的一个上增强构件9、10。

这些增强构件9-12总体上呈基本沿车辆的纵向方向X延伸的套管的形式。在每个具有左壳和右壳的子组件内，这些内壳7、8与外壳5、6之间的连接表面是在基本上竖直的方向上延伸的。参考展示了在左手侧的壳子组件6、8的对应于-120mm、-260mm和-370mm的X值的三个不同截面S1、S2、S3的图8A、图8B和图8C(图3和图6中示意性地展示了参考系的原点O并且图6展示了截面S1-S3)，可以看出，外壳6和内壳8具有在连接表面的区域中联结的形状，以便被紧紧地压靠到彼此上。当外壳6和内壳8彼此分开以形成这些增强构件9-12时，这些连接表面被局部中断。在这些壳6、8的位于上增强构件10上方的连接部分是大致竖直的。这些壳6、8的位于上增强构件10与下增强构件12之间的连接部分以相对于竖直方向偏离大约20°至30°倾斜的方式延伸使得下部区段更靠近车辆的中央区段，而这个联结部分的上部区段进一步远离该中心区段。术语“中央区段”旨在被理解为是由该车辆的示意性地形成该结构的对称平面的一个竖直且纵向的平面所限定的区段。概念“外”和“内”也是与该中央区段相关地限定的：术语“外”适用于被定向成与该中央区段反向的元件，而术语“内”适用于被定向成在该中央区段方向上的或更靠近该中央区段的元件。

这些壳6、8的位于下增强构件12下方的连接部分以相对于竖直方向偏离大约30°至50°倾斜的方式延伸使得下部区段离车辆的中央区段更远，而上部区段更靠近该中心区段。这些联结部分的倾斜度限定了外壳与对应内壳之间局部地考虑的连接平面的倾斜度。

上增强构件10具有内接在具有约125x71mm尺寸的矩形中的截面YZ。下增强构件12具有内接在具有约88x71mm尺寸的矩形中的截面YZ，这些矩形是竖直定向的。以此方式，这些增强构件的长形截面是竖直定向的。术语“内接”旨在被理解为是指这些增强构件的截面至少部分地对应于这些矩形的边：这些截面具有相互平行的竖直边，而这些截面的上部区段和下部区段具有修圆形状，这些内壳和外壳的连接部分被定位在这些截面中。上面所指出的值仅是由本发明以非限制性举例的方式给出的，应当理解，与这些尺寸偏差几个毫米的值仍然包括在本发明的范围内。

这些左侧壳6、8和右侧壳5、7的子组件相对于车辆的纵向竖直中央平面是对称的。

这些上增强构件9、10在上横构件3的末端与隔板之间形成了基本上沿纵向方向X的上部力传递吸收路径。

这些下增强构件11、12在下横构件4的末端与隔板之间形成了基本上沿纵向方向X的下部力传递吸收路径。

这些壳子组件各自在其基部提供有延伸部14、15、16、17，当在横向方向Y上观察使时这些延伸部基本上是在该车辆的一个中央区段连接的。这些延伸部形成基本上沿该车辆的横向方向Y从这些左侧和右侧壳子组件的下边缘延伸的横构件或横向元件。结构组件2包括一个中央横构件14、15，从而确保了稳定性功能。该中央横构件保持了该结构组件在组装之前和之中的形状。该中央横构件14、15是由各自起源于这些左侧和右侧壳子组件的两个部分形成的。这两个部分各自是由双层壳构成的，该双层壳是由每个子组件的外壳和内壳叠置构成的。参考图3至图5，这两个部分14、15在中央区段的连接是由形成折曲部分的自由边缘的重叠来产生的。在如所展示出的本发明的实施例中，这两个部分14、15通过粘结的方式固定到彼此上。如上所述，根据未展示出的本发明的其他变体，这种固定可以通过激光、或感应或强制固定(螺杆/螺母，铆钉或类似物)来获得。

连接这些左侧和右侧壳子组件的这些延伸部还包括一个总体上呈具有L形截面的角构件形式的后部横向元件16、17，该后部横向元件的第一分支基本上水平地延伸并且其第二分支基本上竖直地延伸。该后部横向组件是由左部17和右部16两个部分构成的，这些部分基本上是在该车辆的中央区段中连接的。这两个部分17、16各自是由双层壳构成的，该双层壳是由每个子组件的外壳和内壳叠置构成的。参考图3至图5，这两个部分16、17在中央区段的连接是由形成折曲部分的自由边缘的重叠来产生的。这两个部分16、17也通过粘结的方式固定到彼此上。

结构组件2的固定是在该隔板的前面产的。当在竖直方向上观察时，这些上增强构件9、10各自以其后部部分固定到该隔板的位于下半部的中央支撑区段上。这些下增强构件11、12各自被固定到该隔板的一个下支撑区段上，该下支撑区段基本上被定位在该车辆结构的地板的区域中(未示出)。考虑到从中央支撑区段相对于下支撑区段的超前形式，这些上增强构件9、10的后端比这些下增强构件11、12的后端更超前，这还影响了这些上增强构件与下增强构件之间的长度差。如例如在图7中可以看到的，这些上增强构件与下增强构件之间的沿纵向方向X的长度比率是在60％的数量级，该比例纯粹是通过非限制性举例的方式来表示的。

每个上增强构件9、10都包括一个中空后部部分，该中空后部部分被装配到形成在隔板19的该中央支撑区段上的一个对应螺柱(为展示出)上。提供了额外的固定手段、特别是通过拧接的固定手段以便使得上增强构件9、10和对应螺柱固定地联结。这种拧接典型地是横向或竖直地执行的，以便使得该增强构件在装配于从隔板19延伸出的螺柱上的位置锁定。这些前部上横构件3和下横构件4可以是金属的。这些横构件通过多个固定用插入件18而被固定到这些上增强构件9、10和下增强构件11、12的前端，这些固定用插入件具有一个接合在这些增强构件的中空部分中的后部接口、并且在前部部分具有用于夹紧这些横构件3、4的侧端的手段。这种夹紧可以通过杆/螺母系统来执行，该杆/螺母系统在该横构件上从一侧延伸到另一侧并且将其保持在多个固位凸耳之间，这些固位凸耳被固定地联结到这些固定用插入件18上。这些插入件18可以通过自刺穿铆钉而被固定到这些增强构件9-12的前端，这些自刺穿铆钉在横向方向Y上接合在外壳5、6和这些插入件18中。

在未展示出的本发明的其他实施例中，这些前部上横构件和前部下横构件、或这些横构件中的至少一个构件是由基于热固性或热塑性树脂基体和玻璃或碳纤维增强的复合材料生产出的。

左侧子组件6、8和右侧子组件5、7可以进一步支撑额外的设备或部件物类。例如，左外壳6和右外壳5包括用于固定悬架下叉形臂的多个叉形接头(chape)21。这些叉形接头典型地是被提供在结构组件2的后部拐角中并且在其下部部分(在该下部部分处后部横向元件16、17和这些下增强构件11、12相互联结)(图1至图4、图6以及图7)。在未展示出的固定变体中，这些固定用叉形接头还可以通过根据适当的形状来适配它们以被整合到这些外壳5和6中。

当然，本发明并不局限于上述实施例或生产和组装变体并且包括这些手段的所有等效技术。

特别地，这些固定方法可以是基于激光组装或感应、或强制固定(螺杆/螺母系统，铆钉或类似物)。

这些壳还可以通过组合来自上述那些固定手段的多种固定手段而被组装在相同的区段或不同的区段中。

Claims (16)

1.一种机动车辆结构的前部部分(1)，该前部部分包括一个结构组件(2)，该结构组件在车辆的纵向方向上被置于至少一个前部横构件(3，4)与用于封闭该车辆乘员舱的一个隔板(19)之间，其特征在于，该结构组件(2)包括彼此相联结的至少一个外壳(5，6)和至少一个内壳(7，8)，这些壳(5-8)被形成为在该车辆的每一侧限定出总体上呈基本沿该车辆的纵向方向(X)延伸的套管的形式的至少一个增强构件(9-12)，该增强构件(9-12)在该前部横构件(3，4)的一个对应末端与该隔板(19)之间形成一条用于传递和吸收力的路径。

2.如权利要求1所述的车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，该结构组件(2)是由基于热固性或热塑性树脂基体和玻璃或碳纤维增强的复合材料生产出的。

3.如权利要求1或2所述的车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，该结构组件(2)一方面包括左壳(6)和右壳(5)两个外壳并且另一方面包括左壳(8)和右壳(7)两个内壳，这些壳被成对地组装在左手侧和右手侧以便形成一个左侧外壳和内壳(6，8)的子组件和一个右侧外壳和内壳(5，7)的子组件。

4.如权利要求3所述的车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，左侧子组件(6，8)和右侧子组件(5，7)各自的外壳(5，6)和内壳(7，8)被形成为在该车辆的每一侧限定出至少一个上增强构件(9，10)和至少一个下增强构件(11，12)，这些增强构件各自总体上呈基本上沿该车辆的纵向方向(X)延伸的套管的形式，这些上增强构件(9，10)和下增强构件(11，12)在一方面是前部上横构件(3)和前部下横构件(4)的对应末端与另一方面是该隔板(19)之间相应地形成上部力吸收传递路径和下部力吸收传递路径。

5.如权利要求4所述的车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，这些左壳(6，8)和右壳(5，7)的子组件各自包括一个主体，该主体总体上呈基本竖直的壁的形式，这些上增强构件(9，10)和下增强构件(11，12)被形成在该壁中，这些子组件各自在其基部提供有多个延伸部(14，15，16，17)，这些延伸部基本上是在该车辆的中央区段中连接的，当在横向方向(Y)上观察时，这些延伸部形成基本上沿该车辆的纵向方向(Y)延伸的横构件或横向元件。

6.如权利要求4或5所述的车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，这些上增强构件(9，10)各自在其后部部分固定到该隔板(19)的、位于其下半部的一个中央支撑区段中，其中当沿竖直方向(Z)观察时，这些上增强构件(9，10)悬于这些下增强构件(11，12)之上，这些下增强构件各自被固定到该隔板(19)的一个下支撑区段上，该下支撑区段基本上被定位在该车辆结构的地板的区域中。

7.如权利要求6所述的车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，每个上增强构件(9，10)包括一个中空后部部分，该中空后部部分被装配到形成在该隔板(19)的该中央支撑区段上的一个对应螺柱上，提供了额外的固定手段、特别是通过拧接的固定手段来固定该上增强构件(9，10)和该对应螺柱。

8.如权利要求5至7之一所述的车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，连接这些左壳(6，8)和右壳(5，7)的子组件的这些延伸部(14，15，16，17)包括一个基本上水平延伸的中央横构件(14，15)和一个总体上呈具有L形截面的角构件形式的后部横向元件(16，17)，该后部横向元件的第一分支基本上水平地延伸并且其第二分支基本上竖直地延伸，这些延伸部(14，15，16，17)是通过这些外壳(5，6)和内壳(7，8)的叠置来形成的。

9.如权利要求4至8之一所述的机动车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，这些上增强构件(9，10)和下增强构件(11，12)的至少一部分是总体上呈从前向后伸展的套管的形式的。

10.如权利要求1至9之一所述的机动车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，这些内壳(7，8)和外壳(5，6)是通过粘结的方式固定的。

11.如权利要求1至9之一所述的机动车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，这些内壳(7，8)和外壳(5，6)是通过激光或感应来固定的。

12.如权利要求1至9之一所述的机动车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，这些内壳(7，8)和外壳(5，6)是通过螺钉/螺母类型的强制固定手段、铆钉或类似物来固定的。

13.如权利要求4至12之一所述的机动车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，该前部上横构件(3)和前部下横构件(4)中的至少一者是金属的。

14.如权利要求4至13之一所述的车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，该前部上横构件和前部下横构件的至少一者是由基于热固性或热塑性树脂基体和玻璃或碳纤维增强的复合材料生产出的。

15.如以上权利要求之一所述的机动车辆结构的前部部分(1)，其特征在于，这些壳(5-8)的厚度是在2mm与5mm之间、并且特别是3.5mm。

16.一种机动车辆，其特征在于，该机动车辆包括如以上权利要求之一所述的前部结构部分(1)。