CN107531288A - 机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的碰撞保护元件，该碰撞保护元件包括：由纤维增强塑料制成的侧门槛，其中，该侧门槛构造为空心型材并且包括构成碰撞面的外壁元件以及与该外壁元件相对置的内壁元件，该内壁元件能够与车辆结构连接；由纤维增强塑料制成的增强元件，其中，该增强元件容纳在侧门槛中，并且包括至少一个平坦的连接面，该连接面将所述外壁元件与内壁元件连接并且基本上平行于车辆的XY平面定向。

Description

机动车
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的碰撞保护元件。
背景技术
侧门槛已经作为用于车辆的碰撞保护元件已知。
侧门槛的碰撞适用性由碰撞测试确定。欧洲NCAP(欧盟新车安全评鉴协会)是一个组织，该组织进行新汽车类型的碰撞测试并且据此评价车辆的安全性。桩侧向碰撞是欧洲NCAP碰撞测试的一部分。在此，例如模拟利用车辆侧碰撞到树或电线杆上，其方式为：车辆以29km/h的速度朝向稳定的柱滑移。所述碰撞测试是美国的标准要求。负荷情况FMVSS214作为柱碰撞定义如下：车辆在滑架上侧向地朝向(由钢制成的刚性的)柱行驶。所述滑架被制动并且车辆进一步滑向柱。车辆碰撞到柱上的碰撞速度为32km/h。借助假人可以检测在碰撞之后车辆乘员在头部区域、上身以及下身区域中可能的受伤。
至今实现金属结构的侧门槛以及车辆的底板总成的构型。在侧门槛与底板总成之间存在有明显的构件划分和功能划分。能量吸收通过在座椅横梁中以及在底板总成中的折叠隆起部以及通过在侧门槛中的弯曲部实现。负荷面状地分布并且所产成的侧门槛弯曲载荷抵抗侵入。
发明内容
本发明的任务是，进一步减少侵入并且提供一种具有提高的刚度的较轻的侧门槛。
根据本发明，所述任务通过一种用于车辆的碰撞保护元件得以解决，该碰撞保护元件包括由纤维增强塑料制成的侧门槛，其中，该侧门槛构造为空心型材并且包括形成碰撞面的外壁元件以及与该外壁元件相对置的内壁元件，该内壁元件能够与车辆结构连接；该碰撞保护元件包括由纤维增强塑料制成的增强元件，其中，该增强元件容纳在所述侧门槛中并且包括至少一个平坦的连接面，该连接面将所述外壁元件与内壁元件连接并且基本上平行于车辆的XY平面定向。
使用纤维增强塑料、尤其是碳纤维增强塑料(KFK、CFK)保证按照本发明的碰撞保护元件的小的重量。在此优点是，可以与金属部件吸收完全一样多的能量的CFK部件重量仅为约二分之一至三分之一。车辆由此更轻并且消耗更少的燃料。
此外，通过将增强元件相对于车辆的XY平面基本上平行地定向保证，所述平坦的连接面基本上正交于碰撞测试柱或树/电线杆定向，所述测试柱或树/电线杆平行于车辆的Z方向延伸。然后，能量吸收通过平坦的连接面的破坏进行。所述定向特别有利于吸收能量。此外，柱/树/电线杆等始终基本上正交地碰到平坦的连接面上，使得始终确保增强元件的有利的能量吸收特性，由此明显减少侵入。已知的由金属制成的碰撞保护元件在测试条件下具有250mm至350mm的侵入，而按照本发明的碰撞保护元件可以具有仅150mm至250mm的侵入。
此外，按照本发明定向的连接面提高了侧门槛的刚度。因此，其它的载荷(除碰撞载荷之外)可以被分担。因此，概括地说保证构件集成性以及功能集成性。
在一种优选的实施形式中，所述增强元件基本上在侧门槛的长度上延伸。由此，侧门槛在其整个长度上提供特别有利的能量吸收特性。
根据另一种实施形式，所述增强元件与外壁元件或内壁元件构造成一体的。在此，所述外壁元件与连接面、内壁元件与连接面或外壁元件和内壁元件与连接面可以构造成一体的。通过所述一体结构能够低成本地制造按照本发明的碰撞保护元件。优选的是例如用于制造所述碰撞保护元件的挤拉成型法(Pultrusionsverfahren)。
根据另一种实施形式，所述增强元件和侧门槛构造成分开的。在此，增强元件安装在外壁元件上以及内壁元件上并且因此将所述两个壁元件彼此连接。所述模块化的或分化的结构方式能够实现在制造中更高的灵活度。例如，相同的侧门槛可以设置有不同的增强元件，这些增强元件符合不同的要求。
在此，在一种特别优选的实施形式中，所述外壁元件和内壁元件构造成分开的并且包括用于将该内壁元件与外壁元件连接的法兰。由此可以进一步提高在制造中的灵活度。例如，相同的外壁元件可以与不同的内壁元件连接，这些内壁元件可以与不同的车辆结构连接。
在一种实施形式中，所述增强元件构造成帽型型材，该帽型型材包括两个平坦的连接面、一个外部的面状安装元件以及两个内部的安装元件。通过将增强元件面状地安装到侧门槛上进一步提高其刚度。此外，通过两个平坦的连接面提高了能量吸收。
在所述实施形式中有利的是，增强元件构造成一体的。由此，增强元件能够以简单且低成本的方式被提供。
但也有利的是，所述第一连接面、第一外安装面以及第一内安装面构造成一体的；所述第二连接面、第二外安装面以及第二内安装面构造成一体的。在此，第一外安装面与第二外安装面重叠地连接，以便构成所述外部的面状安装元件。由此可以进一步提高在制造中的灵活度。
在另一种实施形式中，所述增强元件构造成盒型型材，该盒型型材包括两个平坦的连接面、一个外部的面状安装元件以及一个内部的面状安装元件。通过将增强元件面状地安装到侧门槛上进一步提高其刚度。此外，通过两个平坦的连接面增大了能量吸收。
在一种优选的实施形式中，所述碰撞保护元件还包括由纤维增强塑料制成的蜂窝结构，该蜂窝结构容纳在侧门槛中、尤其是容纳在由增强型材构成的空腔中，由此能够进一步提高能量吸收。
本发明包括具有按照本发明的碰撞保护元件的车辆。
附图说明
下面借助附图示例性地说明本发明的实施形式。其中：
图1示出按照本发明的碰撞保护元件的一种实施例的透视图，
图2示出按照本发明的碰撞保护元件的另一种实施例的透视图，
图3a、3b和3c示出平坦的连接面的按照本发明的定向的不同视图，
图4示出按照本发明的碰撞保护元件的另一种实施例的剖面图，在该剖面图中碰撞保护元件安装在车辆的底板结构上，
图5示出按照本发明的碰撞保护元件的另一种实施例的剖面图，
图6示出图5的实施例的透视图，
图7示出按照本发明的碰撞保护元件的另一种实施例的剖面图，在该剖面图中碰撞保护元件安装在车辆的底板结构上，以及
图8示出按照本发明的碰撞保护元件的另一种实施例的剖面图，在该剖面图中碰撞保护元件安装在车辆的底板结构上并且具有蜂窝结构。
具体实施方式
图1示出按照本发明的碰撞保护元件10的一种实施例，该碰撞保护元件包括侧门槛20。该侧门槛20构造成由纤维增强塑料、尤其是CFK制成的空心型材。在图1中矩形的空心型材仅作为示例示出，同样可设想其它的空心型材形状。侧门槛20具有外壁元件22，该外壁元件构成例如用于柱测试的碰撞面。此外，侧门槛20具有内壁元件24，该内壁元件与所述外壁元件22彼此对置，并且该内壁元件能够与车辆结构、尤其是车辆的底板结构40连接。例如，所述内壁元件24可以与底板结构20粘接。
所述外壁元件22与内壁元件24通过由纤维增强塑料、尤其是CFK制成的增强元件30连接。该增强元件30容纳在侧门槛20中并且由具有壁厚t1的平坦的连接面32构成，该连接面基本上平行于车辆的XY平面定向。在此，所述基本上平行于车辆的XY平面的定向包括相对于车辆的XY平面多达+/-10°的角度。
在图1中，外壁元件20、内壁元件24以及连接面32构造成一体的。此外，连接面32在侧门槛20的整个长度上延伸。由此，碰撞保护元件10具有两个室。一种优选的制造方法是挤拉成型法(Pultrusionsverfahren)。
另外，按照本发明，在碰撞时的能量吸收通过连接面32的破坏实现。此外，连接面32对门槛20的刚度作出贡献。
连接面32的壁厚t(纤维量)与要吸收的能量成正比。碰撞保护元件10具有的连接面32越多，则单个连接面32的壁厚t(纤维量)越小。图2示出类似于图1的具有两个连接面32a和32b的另一种实施例，所述连接面具有比在图1中更小的壁厚t2(t1＞t2)。
此外，也可设想具有多于两个连接面的实施形式；与此对应地，在碰撞保护元件10中的室的数量提高。此外，对于所有说明的实施形式也可设想，在碰撞保护元件10内部的壁厚是不同的(未示出)。
图3a至图3c示出连接面32相对于柱50的按照本发明的定向的不同视图。在此假设，碰撞保护元件10安装在车辆侧上并且沿车辆的X方向延伸。图3a示出连接面32沿车辆的X方向的部分剖面图。该车辆沿其Y方向朝向柱50运动。按照本发明，通过连接面32相对于车辆的XY平面的基本上平行地定向，得到在连接面32与柱50之间的角度α＝90°±10°。图3b示出连接面32沿车辆的Y方向的部分剖面图。按照本发明，通过连接面32相对于车辆的XY平面的基本上平行地定向，得到在连接面32与柱50之间的角度β＝90°±10°。图3c示出具有角度α和β的透视图。
图4示出按照本发明的碰撞保护元件10的另一种实施例。在此，所述增强元件30构造为单独的帽型型材并且面状地与门槛20连接。在此，增强元件30包括两个连接面32a和32b。在此，增强元件30在连接面32a和32b上具有外部的面状安装元件34，该安装元件与外壁22面状地连接。此外，增强元件30具有内部的面状安装元件36，该安装元件由两个内安装面36a和36b构成。所述两个内安装面36a和36b分别在连接面32a和32b上提供并且与内壁24面状地连接。在此可设想，增强元件30构造成一体的。
此外也可设想，增强元件30构造为具有仅一个连接面32的单独的型材(未示出)。在此，增强元件30在连接面32上具有一个外部的面状安装元件34，该安装元件与外壁22面状地连接。此外，增强元件30在连接面32上具有内部的面状安装元件36，该安装元件与内壁24面状地连接。
图5和图6示出类似于图4的按照本发明的碰撞保护元件10的一种实施例，其中，增强元件30构造成两件式的：在此，所述第一连接面32a、第一外安装面34a以及第一内安装面36a构造成一体的。此外，所述第二连接面32b、第二外安装面34b以及第二内安装面36b构造成一体的。如在图5中可看出，例如第一外安装面34a与第二外安装面34b重叠地连接，以便构成外部的面状安装元件34。
图7示出按照本发明的碰撞保护元件10的另一种实施例，其中，增强元件30构造为盒型型材。该盒型型材由两个连接面32a和32b、外部的面状安装元件34以及内部的面状安装元件36构成。所述外部的面状安装元件34与外壁22面状地连接。所述内部的面状安装元件36与内壁24面状地连接。在此，作为盒型型材的增强元件30可以一体地或多件式地构造。
图8示出类似于图7的一种实施例，在该图中由纤维增强塑料制成的蜂窝结构38容纳在构造为盒型型材的增强元件30中。此外可设想，蜂窝结构38容纳在按照本发明的碰撞保护元件10的每个空腔中。例如，蜂窝结构38也可以设置在侧门槛20与连接面32之间的空腔中。
一般地，在图4至图8中可看出，内壁元件24与底板结构40连接。该底板结构40例如可以由座椅横梁42、底壳40和/或承载体46构成。此外，在所述附图中可看出，侧门槛20也可以构造成两件式的。在此，外壁元件22和内壁元件24在法兰26上连接。但也可设想，侧门槛构造成一体的。
此外，按照本发明的碰撞保护元件10的增强元件30在图2以及图4至图8的所有实施形式中也可以包括多于两个连接面32。
概括地，按照本发明的碰撞保护元件10具有如下优点：FKV(纤维复合塑料)、例如CFK(碳纤维增强塑料)、GFK(玻璃纤维增强塑料)的能量吸收率(spezifischeEnergieaufnahmepotential)是一种材料特性，该材料特性在冲击载荷时给出关于每千克材料的能量吸收的说明。FVK可以在冲击载荷时相比金属吸收约2至3倍的能量。FVK的能量吸收率被用在所示出的变型方案中。由此，能够实现较少的侵入以及较小的构件重量。所述柱在典型的测试条件下侵入到车辆侧中仅大约150mm至250mm。由于与钢结构相比较低的侵入，一方面重要的构件如在车辆底板下面的高压存储器可以受到保护。另一方面，较大的安全气囊展开空间保持在乘员的高度上，这使得乘员保护得以改进。相对于以前的FVK方案，费用节省潜力通过一体的结构而更大。同时，本发明能够实现在底板区域中使用纤维复合材料，而没有出现由热应力造成的问题。热应力例如能够在混合结构(金属复合材料/纤维复合材料)中产生。
附图标记列表
10 碰撞保护元件
20 侧门槛
22 外壁元件
24 内壁元件
26 法兰
30 增强元件
32 平坦的连接面
34 外部的面状安装元件
34a 第一外安装面
34b 第二外安装面
36 内部的面状安装元件
36a 第一内安装面
36b 第二内安装面
38 蜂窝结构
40 底板结构
42 座椅横梁
44 底壳
46 底板结构的承载体
50 桩

Claims (11)

1.用于车辆的碰撞保护元件(10)，该碰撞保护元件包括：
由纤维增强塑料制成的侧门槛(20)，其中，该侧门槛(20)构造为空心型材并且包括构成碰撞面的外壁元件(22)以及与该外壁元件(22)相对置的内壁元件(24)，该内壁元件能够与车辆结构连接；
由纤维增强塑料制成的增强元件(30)，其中，该增强元件(30)容纳在侧门槛(20)中并且包括至少一个平坦的连接面(32)，该连接面将所述外壁元件(22)与所述内壁元件(24)连接并且基本上平行于车辆的XY平面定向。
2.根据权利要求1所述的碰撞保护元件(10)，其中，所述增强元件(30)基本上在侧门槛(20)的长度上延伸。
3.根据上述权利要求之一所述的碰撞保护元件(10)，其中，所述增强元件(30)与外壁元件(22)或内壁元件(24)构造成一体的。
4.根据权利要求1或2之一所述的碰撞保护元件(10)，其中，所述增强元件(30)和侧门槛(20)构造成分开的，并且增强元件(30)安装在外壁元件(22)上以及内壁元件(24)上并且因此将所述外壁元件和内壁元件彼此连接。
5.根据权利要求4所述的碰撞保护元件(10)，其中，所述外壁元件(22)与内壁元件(24)构造成分开的并且包括用于将内壁元件(24)与外壁元件(22)连接的法兰(26)。
6.根据权利要求4或5之一所述的碰撞保护元件(10)，其中，所述增强元件(30)构造成帽型型材，该帽型型材包括两个平坦的连接面(32a、32b)、一个外部的面状安装元件(34)以及两个内安装面(36a、36b)。
7.根据权利要求6所述的碰撞保护元件(10)，其中，所述增强元件(30)构造成一体的。
8.根据权利要求6所述的碰撞保护元件(10)，其中，
所述第一连接面(32a)、第一外安装面(34a)以及第一内安装面(36a)构造成一体的；
所述第二连接面(32b)、第二外安装面(34b)以及第二内安装面(36b)构造成一体的；并且
所述第一外安装面(34a)与第二外安装面(34b)重叠地连接，以便构成所述外部的面状安装元件(34)。
9.根据权利要求4或5之一所述的碰撞保护元件(10)，其中，所述增强元件(30)构造成盒型型材，该盒型型材包括两个平坦的连接面(32a、32b)、一个外部的面状安装元件(34)以及一个内部的面状安装元件(36)。
10.根据上述权利要求之一所述的碰撞保护元件(10)，其中，所述碰撞保护元件还包括由纤维增强塑料制成的蜂窝结构(38)，该蜂窝结构容纳在侧门槛(20)中、尤其是容纳在由增强型材(30)构成的空腔中。
11.车辆，其包括根据权利要求1至10之一所述的碰撞保护元件(10)。
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