CN106536332B - 将发动机托架固定到车辆底板的可程序化断裂的固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车辆的结构(2)，其包括：底板(10)；发动机托架(18)，其具有通过固定装置(22)固定于底板(10)上的后部部分；后部固定装置(22)是配置为在正向撞击的情况下断裂的可断裂固定装置，其允许所述托架(18)沿着所述底板(10)朝向后方移动。本发明还涉及包括这种结构(2)的机动车辆。

Description

将发动机托架固定到车辆底板的可程序化断裂的固定装置

技术领域

本发明涉及在机动车辆前部的碰撞的吸收。更具体地，本发明涉及车辆的前部结构以及能够吸收前向碰撞的车辆。

背景技术

用于车辆的前向碰撞的吸收系统或装置通常由通过“碰撞盒”固定在车架的前端部上的横梁构成。车架是在车辆的底板的延伸中向车辆的前舱延伸的车辆的前部结构的两个型材。

前向碰撞的吸收系统也通常由位于横梁后方的前舱的元件构成，在前向碰撞的情况下，例如动力总成、前桥总成以及发动机车架的这些元件通过堆积现象参与能量的吸收。通常彼此连接并且通常固定于车架上的这些元件尤其在更大速度的前向碰撞的情况下以及通常在“碰撞盒”形变之后起作用的动力总成后退时参与。

用于车辆的前向碰撞的吸收装置应该满足多种要求，尤其是正向碰撞测试。

在这些测试中，考虑以64km/h的速度朝向由复合结构组成的障碍的部分覆盖的正向碰撞测试，这表示相反方向过来的车辆的前部模块(bloc)的“理论”形变。障碍尤其由蜂巢状的板组成。图1示出该碰撞测试。协议为由欧洲新车评价程序组织(Euro NCAP)实际使用的协议。该测试既需满足左侧也需满足右侧。

以50km/h的速度朝向刚性墙的100％覆盖的正向碰撞的新协议正在筹备中。该新协议有可能被引入2015年的Euro NCAP协议中。该测试在图2中示出。

因此希望满足这两个正向碰撞的协议。

在40％偏置碰撞的情况下，车辆的单侧撞上障碍物并且障碍物也是可形变的。应该吸收对被撞击单侧的所有碰撞的能量的事实加大了撞入该侧驾驶舱内部的风险。相反地，障碍的形变过滤由车辆承受的负加速度，因此可以利用根据现有技术的乘客保护装置来处理。

在没有偏置的对刚性墙的碰撞的情况下，车辆的两侧同时做功。由于由车辆的两侧呈现的双重刚度，碰撞的能量被更快地吸收。另外，撞击朝向刚性墙。车辆所承受的负加速度因此更大。对乘客的生物动力保护因此削弱。已知，该削弱在乘客通常被物理约束在车辆上并且直接承受车辆的负加速度的碰撞结束时格外加剧。该协议的难点因此基本上集中于车辆的负加速度的定律，并且更具体地集中于该定律的最终阶段。

根据碰撞的步骤，已知使用例如安全气囊或更有竞争力的烟火带(ceinturepyrotechnique)的车辆的乘客保护装置以便限制乘客所感受到的负加速度，这些装置相反地是昂贵的。

专利文件FR 2983171B1公开了一种可程序化断裂的固定装置。该断裂在碰撞情况下通过激活用于启动装置的移动的点火负荷实现，以通过撞击打破固定装置。该教导的有利之处在于如尤其在动力总成和发动机托架之间实施所示的可程序化断裂的固定装置允许避免车辆过度的负加速度水平。教导相反地受限于其中根据车辆的最大负加速度的临界值实现断裂装置的激活而没有进一步的关于其发生的时刻的准确性的范围。

发明内容

本发明旨在提出一种用于车辆的前向碰撞的吸收的方案，其能够满足以上提到的两种测试，更具体地满足对可形变障碍物的40％覆盖的正向碰撞测试并且满足对刚性障碍物的完全覆盖的正向碰撞测试。更具体地，本发明旨在提出一种方案，其缓解以上提到的现有技术的缺点中的至少一个，并且其是简单的设计，以及最后其是经济的。

本发明涉及一种机动车辆的结构，其包括：底板；发动机托架，其具有通过固定装置固定于底板上的后部部分；其特征在于，后部固定装置是配置为在正向撞击的情况下断裂的可断裂固定装置，其允许所述托架沿着所述底板朝向后方移动。

根据本发明的有利方式，可断裂固定装置是螺丝-螺母类型的，其包括螺丝和/或具有内螺纹的销钉。

根据本发明的有利方式，可断裂固定装置基本上竖直延伸并且包括能够有助于以剪切方式断裂的一个或多个弱化区域。

根据本发明的有利方式，可断裂固定装置的一个或多个弱化区域包括圆形凹颈，所述凹颈优选地在所述装置的整个圆周上延伸。

根据本发明的有利方式，弱化区域沿着竖直方向位于底板或底板的连接部件的下表面与托架的上表面之间的连接平面上。

根据本发明的有利方式，可断裂固定装置包括刚性固定于底板上的或固定于底板上的连接部件上的至少一个销钉，所述销钉包括用于托架的定中心的大体圆形的部分，销钉的定中心部分优选地穿过底板中的或固定于底板上的连接部件中的开孔。

根据本发明的有利方式，销钉的定中心部分包括形成弱化区域的环形外部凹颈。

根据本发明的有利方式，环形凹颈具有介于2mm和5mm之间的宽度和/或深度。

根据本发明的有利方式，销钉形成支承在底板的或连接部件的内表面上的凸肩。

根据本发明的有利方式，凹颈距凸肩的距离优选地介于2mm和7mm之间。

根据本发明的有利方式，销钉包括内螺纹，固定装置还包括与所述螺纹接合的螺丝，所述螺丝优选地没有弱化区域。

根据本发明的有利方式，销钉包括具有未螺纹部分的螺丝通道。

有利地，未螺纹部分优选地在介于定中心销钉长度的20％和60％之间的长度上延伸。

根据本发明的有利方式，托架的后部部分从所述托架每一侧侧向地固定于底板上。

本发明还涉及一种机动车辆，其包括：具有底板和固定于所述底板的发动机托架的结构；固定于发动机托架的动力总成，其特征在于，结构根据本发明，可断裂固定装置配置为在以50km/h的速度并完全覆盖的对固定障碍物的正向碰撞的情况下断裂，并且配置为以64km/h的速度并在介于30％和50％之间覆盖的对可形变障碍物的正向碰撞的情况下不断裂。

根据本发明的有利方式，可断裂固定装置配置为在完全覆盖的正向碰撞的最终阶段断裂。

根据本发明的有利方式，发动机托架的后部固定装置位于距车辆的纵轴介于车辆的底板宽度的5％和50％之间的，优选地10％和30％之间的距离上。

附图说明

借助附图和描述更好地理解本发明的其它特征和优点本发明，在附图中：

图1示出了以64km/h的速度朝向可形变障碍物的40％覆盖的正向碰撞测试的条件；

图2示出了以50km/h的速度朝向刚性障碍物的100％覆盖的正向碰撞测试的条件；

图3是包括根据本发明的结构的车辆的纵剖面简化视图。

图4是图3的结构的结构型材的立体简化视图。

图5是图3的发动机托架的简化视图。

图6是图3的结构的发动机托架和底板之间的断裂固定的纵剖面简化视图。

图7是根据本发明的图3、图5和图6的发动机托架的固定销钉的视图。

图8是在完全覆盖的前向碰撞的情况下在形变的中间阶段的图3的车辆的纵剖面视图。

图9是在完全覆盖的前向碰撞的情况下在形变的最终阶段的图3的车辆的纵剖面视图。

具体实施方式

图1和图2示出了车辆的两种类型的正向碰撞并且已经在上文对现有技术的讨论范围中描述。这种正向碰撞需要利用能够避免车辆前舱的元件侵入车厢中的结构实施车辆。方向盘柱的上升或仪表盘的后退是需要避免的这种侵入的示例。

图3是包括根据本发明的车辆的前向结构2的纵剖面简化视图。可以看到形成前舱6和车厢8之间连接的结构2的挡板4。车辆的结构2在其后部部分中包括位于挡板4的后部延伸中的底板10。

结构2包括纵向结构型材13，其在车架14朝向前方并在纵梁12上朝向后方倾斜。底板10通过两个纵梁12支撑。纵梁12在前舱6中在车架14上延伸以便支撑动力总成16。结构2在其后部部分中还包括通过后部固定在底板10的下方以及通过前部固定在车架14上的发动机托架18。可以看到，将托架连接于车架的发动机托架18的前撑杆装置20，或“托架的拐角”。动力总成16的下部分也固定于发动机托架18上。

结构2还包括以上描述的托架18和底板10之间的后部固定装置22，该后部固定装置是可程序化断裂的。底板10上的托架18的固定可以通过配置为使得托架18可以在固定装置22的断裂后沿着所述底板10朝向后方移动的连接部件24来实现。在优选的实施方式中，作为示例冲压形式的一个或多个连接部件24可以通过螺丝或通过焊接固定于底板10和/或纵梁12上。可以看到，连接部件24的内表面26形成托架18和底板10之间的接口，该表面26与托架18的后部部分的上表面基本水平对齐并且允许在断裂的情况下允许该移动。在这种情况下，连接部件24位于纵梁12的倾斜部分处，同时由纵梁外部的下部凸出。在结构的前部可以看到可形变型材28或“碰撞盒”以及前横臂30。

实施可断裂固定装置22以在车辆的正向撞击的情况下断裂，该固定装置22的断裂用于在形变过程中发生。更确切地，固定装置22的断裂用于在结构2的刚度过大而可能对车辆的乘客不利的时刻发生。

图3示出了根据本发明的车辆，并且其在其前舱6中包括动力总成16，其连接于发动机托架18；根据本发明的可断裂固定装置22，其还更确切地，配置为使得在以50km/h的速度开动的车辆的在对固定障碍物的完全覆盖的正向碰撞的情况下断裂；并且配置为使得在以64km/h的速度开动的车辆的在对可形变障碍物的介于30％和50％之间覆盖的正向碰撞的情况下不断裂。还可以看到设置在前舱6中的前轮的桥总成32，为了清晰起见，该桥总成32中仅示出一个轮34。

图4和图5简明扼要地描述包括在车辆的前舱中的结构元件的设置，以便理解在碰撞过程中前部结构的刚度增加的现象，并且该前部在后文中将涉及根据本发明的断裂固定的实施细节。

图4是车辆的结构2的底架36的立体简化视图。底架36包括两个纵梁12，其在两个车架14上朝向前方延伸，本身在可形变型材28上延伸。底板(未示出)依靠在纵梁12上并且在其之间实施横向连接。其它的横向连接通过中间横梁38并且最后通过前横臂30实现。可以看到用于形成托架和在之前所见的底板之间的连接的连接部件24。其焊接在底板上，其也可以固定于纵梁上。这些连接部件24的区别对于包括用于排气管道通过的通道的底板的实施是有利的，底板的通道可以设置在连接部件24之间。可以在连接部件24的每一个中看到开孔42和具有螺纹的销钉44，销钉44是根据本发明的并分别设置在开孔42的延伸中，并且用于接收发动机托架的固定螺丝。销钉44刚性固定于连接部件24上，其可以被焊接。在车辆的车身包铁的时候，连接部件24和/或销钉44可以固定于底板上。

图4向在底架36前部示出了固定在每个车架14的左侧和右侧上的并且用于固定前桥总成的缓冲器的头部的两个装置46。在车架14上的托架拐角的固定地点(未示出)可以位于缓冲器的该固定装置46处或后部。动力总成(未示出)固定于车架14上并安置在车架14、横梁38和前横臂30所界定的空间中。

图5是发动机托架18的立体简化视图。发动机托架用于在一对悬挂缓冲器48的转向齿条46之间使其固定；在这种情况下，可以看到分别安装在托架18的右侧和左侧上的车轮的悬挂三角架50。前桥总成的驱动元件(未示出)也固定于发动机托架上。在本发明的优选的实施方式中，托架18的固定装置包括定中心销钉，其用于在将其固定于底板时精确定位托架。为了车辆的前桥总成的良好的几何形状，该定中心是必要的；事实上，这通过允许满足例如操纵性、稳定性或方向的精确性的车辆驾驶需求的特征角来定义；在将托架18安装在底板和车架上时，完美定义动力总成和/或转向46的元件的固定装置在发动机托架18上的位置是重要的。在托架18的后部(在图的下方)可以看到在底板上的托架18的定中心开孔51。发动机托架18的刚度还参与车辆的驾驶质量，尤其对于转弯中的操纵性。在下文将看到该刚度在正向碰撞的情况下，如何还与车辆结构的其它元件的刚度协作。

图6是在发动机托架18和底板10之间的后部固定装置22处的根据本发明的结构2的纵向剖视图，该固定装置是可程序化断裂的。托架18的后部部分21侧向地固定于所述托架18的每一侧的底板10上。发动机托架18的后部固定装置22可以位于距车辆的纵轴介于车辆的底板10的宽度的5％和50％之间的距离上。在优选的实施方式中，其位于介于该宽度的10％和30％之间的距离上。图6示出了在这种情况下通过托架18和底板10之间的连接部件24实施的该后部固定中的一个。关于图3和图4已示出的连接部件24，在固定装置22断裂时有助于朝向托架18的后部移动。在该断裂时托架18的向后移动通过图上的箭头表示。

图6是根据本发明的可程序化断裂的后部固定装置22的详细的半视图。可断裂固定装置22是螺丝-螺母类型的，其包括螺丝52和/或具有内螺纹的销钉44。其基本上竖直延伸并且包括能够有助于以剪切方式断裂的一个或多个弱化区域54。弱化区域54可以在竖直方向上位于底板10的或连接部件24的下表面26与托架18的上表面之间的连接平面K上。可断裂固定装置22的一个或多个弱化区域54可以包括圆形凹颈56。该凹颈56可以在可断裂固定装置22的整个圆周上延伸。

在优选的实施方式中，可断裂固定装置22包括刚性固定于底板10上或固定在底板10上的连接部件24上的至少一个销钉44。销钉44包括用于托架18的定中心的大体圆形的部分58。该部分58可以固定于底板10的下方，其也可以穿过底板中的或固定于底板10上的连接部件24中的开孔42。在后者的情况下，销钉44可以形成支承在底板10或连接部件24的内表面62上的凸肩60。在该相同的实施方式中，销钉44包括内螺纹64，螺丝52与该螺纹64相接合。螺丝52可以包括一个或多个弱化区域54，在其它的实施方式中，其也可以不包括弱化区域54。在这种情况下，示出的螺丝52没有这种弱化区域54。

图6是在固定装置22处的托架18的简化视图。托架18可以通过形成托架18的箱体的上壳体66和下壳体68的组装实施。可以看到安置在托架箱体中的并且通过开孔51通到上壳体60和下壳体68的支柱70，支柱70中的通道能够从上方接收销钉44，确切地其定中心的部分58以及从下方接收固定螺丝52。

图6示出了螺纹定中心销钉44与车身联接，螺丝52通过托架18插入的实施方式。另一个实施方式可以包括相反安装的实施，螺纹定中心销钉44与托架18联接，螺丝52通过底板10或连接部件24插入。

图7是根据本发明的且在优选的实施方式中的螺纹定中心销钉44的剖视图。销钉44的定中心的部分58包括形成可断裂固定装置22的弱化区域54的环形外凹颈56。凹颈56可以具有介于2mm和5mm之间的宽度72和/或深度，其可以是圆形的。还可以看到用于刚性固定于底板上的销钉44的凸肩60以及用于接收固定螺丝的螺纹64。凹颈56可以距凸肩60一定距离74以便在销钉44的安装之后，凹颈56位于底板的或连接部件的下表面的下方。该距离74可以介于2mm和7mm之间。螺丝76的通道可以包括在介于销钉44长度的20％和60％之间的长度80上的未螺纹部分78。销钉44可以是钢制的。销钉的未螺纹部分或销钉材料的长度，或者环形凹颈距凸肩的距离是作为示例示出的允许在前向碰撞的情况下调整销钉44的断裂阈值的要素。在断裂的情况下调整固定装置的断裂阈值的参数是非限制性的。

图8和图9示出了在完全覆盖的正向碰撞的情况下车辆的结构的形变的变化。

为了吸收在车辆前部的撞击的动能，车辆的结构需要一定的刚度。这通过平均力乘以吸收的能量产生的形变距离来表示。当对着刚性障碍物的正向碰撞，车辆的负加速度未被过滤的碰撞时，即使车辆的刚度应该足够高以吸收碰撞的能量而不引起过度的形变，其也不能达到太高的水平，尤其在相关的负加速度对于车辆的乘客是过度的时候。

在碰撞的初始阶段，为了以有利的方式降低车速，在乘客还未被约束装置所抓住，较大的结构的刚度可能是珍贵的。

在后来的阶段，与约束装置渐进接触的乘客与车辆的负加速度相关。然而车辆前部结构的刚度在碰撞过程中通常变化，通过前横臂在动力总成上，然后在中间横梁以及发动机托架上并且最后在底板上的堆叠刚度增加。在过程中并且尤其在碰撞结束时，结构刚度的增加产生对乘客有害的车辆的增大的负加速度。

本发明的措施有利之处在于，托架和底板之间的固定装置的断裂通过在碰撞过程中前部结构中传递的力而启动。该力与结构的刚度成正比，其是在结构的刚度增加过程中，固定装置的断裂的适当且可靠的触发器。

根据本发明的托架和底板之间的固定的断裂阈值可以用参数表示，使得固定的断裂在汽车的刚度到达临界值时实现，对于该临界值负加速度开始对乘客有害。

图8示出了在以50km/h的速度开动的汽车对着刚性障碍物完全覆盖的正向碰撞之后的形变的中间阶段的根据本发明的车辆的结构2的形变。刚性障碍物以示意图示出。可以看到前部可形变型材28或“碰撞盒”的压缩。前横臂30的后退还未完全到达动力总成16。前桥总成32以及发动机托架18还未进一步后退。托架18和底板10之间的后部固定装置22是未受损的。在该形变阶段中结构2的刚度主要防止托架车架14和可形变型材28的形变。

图9示出了在以50km/h的速度开动的汽车对着刚性障碍物完全覆盖的正向碰撞之后的形变的最终阶段的根据本发明的车辆的结构2的形变。可以看到在具有已经断裂的底板10上的其后部固定装置22的托架18。托架18沿着底板10朝向后方移动。还可以看到动力总成16以及前桥总成32已后退。在该形变阶段中的结构2的刚度已通过前横臂30在动力总成16上的堆叠大幅增加，动力总成基本不可压缩并且朝向后方带动其连接的元件。车架14以及可形变型材28极大地发生形变。

在40％，或在30％和50％之间覆盖的在可形变障碍物上碰撞的情况下，车辆的结构2的刚度的增加相对较弱并且不会启动根据本发明的断裂固定22的断裂。更确切地，可形变障碍物参与碰撞的动能的吸收。事实上，其表示车辆的前部模块的理论形变以模拟与另一车辆的碰撞。在以64km/h的速度碰撞时，与速度的平方成正比的吸收的动能大于1.6倍的以50km/h的速度碰撞时吸收的动能。在这种情况下，以更大速度的碰撞是对着可形变障碍物的，该额外的能量可以由于障碍物的形变而被吸收，因此这减少了在车辆中的侵入。

除了障碍物的形变，对于部分覆盖的碰撞，车辆的偏移还参与负加速度的过滤。

以相对更大速度的且部分覆盖的正向碰撞的能量的吸收可以由随着前桥总成中的一个以及部分地随着动力总成和发动机托架的车架中的一个产生的车辆单一侧的偏置形变来共同处理。与完全覆盖的碰撞相比，这种在前向撞击时的合并刚度相对较弱，底板上的托架的后部固定装置被相对较少地致动，以便在底板上的发动机托架的一个或多个固定中的力保持在其断裂阈值以内。

根据本发明的车辆因此满意地缓和了尤其在完全覆盖的并以50km/h的速度的正向碰撞结束时负加速度的过度增加的问题，通过简化其设计所提出的方案是适当并且相对可靠的，另外其实施是经济的。

Claims (8)

1.一种机动车辆的结构(2)，包括：

-底板(10)；

-发动机托架(18)，其具有通过固定装置(22)固定于所述底板(10)上的后部部分(21)；

其特征在于，所述固定装置(22)是配置为在正向撞击的情况下断裂的可断裂固定装置，其允许所述托架(18)沿着所述底板(10)朝向后方移动，所述可断裂固定装置(22)包括刚性固定于所述底板(10)上的或固定于所述底板(10)上的连接部件(24)上的至少一个销钉(44)，所述销钉(44)包括用于所述托架(18)的定中心的大体为圆形的部分(58)，所述销钉(44)的所述定中心部分(58)穿过所述底板(10)中的或固定于所述底板(10)上的连接部件(24)中的开孔(42)，所述销钉(44)的所述定中心部分(58)包括形成弱化区域(54)的环形外部凹颈(56)。

2.根据权利要求1所述的结构(2)，其特征在于，所述可断裂固定装置(22)是螺丝-螺母类型的，其包括螺丝(52)和/或具有内螺纹的销钉(44)。

3.根据权利要求1所述的结构(2)，其特征在于，所述可断裂固定装置(22)基本上竖直延伸并且包括能够有助于以剪切方式断裂的一个或多个弱化区域(54)。

4.根据权利要求3所述的结构(2)，其特征在于，所述可断裂固定装置(22)的所述一个或多个弱化区域(54)包括圆形凹颈(56)，所述凹颈在所述装置的整个圆周上延伸。

5.根据权利要求1所述的结构(2)，其特征在于，所述销钉(44)形成支承在所述底板(10)的或所述连接部件(24)的内表面(62)上的凸肩(60)。

6.根据权利要求1所述的结构(2)，其特征在于，所述销钉(44)包括内螺纹(64)，所述固定装置(22)还包括与所述螺纹(64)接合的螺丝(52)，所述螺丝(52)没有弱化区域(54)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的结构(2)，其特征在于，所述托架(18)的所述后部部分(21)从所述托架(18)的每一侧侧向地固定于所述底板(10)上。

8.一种机动车辆，其包括：

-具有底板(10)和固定于所述底板(10)上的发动机托架(18)的结构(2)；

-固定于所述发动机托架(18)上的动力总成(16)；

其特征在于，所述结构(2)根据权利要求1至7中的任一项，所述可断裂固定装置(22)配置为在以50km/h的速度并完全覆盖的对固定障碍物的正向碰撞的情况下断裂，并且配置为在以64km/h的速度并介于30％和50％之间覆盖的对可形变障碍物的正向碰撞的情况下不断裂。