CN109689483A - 用于乘用车的车身 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于乘用车的车身，所述车身具有两个通过至少一个保险杠横梁(96)相连的延伸至车后端区域(10)的主纵梁(12)，和在所述两个主纵梁(12)之间延伸的支撑装置(56)，所述支撑装置在发生碰撞引发的施力时支撑在至少一个车身结构部件(34)上以形成另外的负荷路径(L)。所述车身的特征在于，所述车身结构部件(34)是设置在所述乘用车车身的保护区(S)内的传动轴通道(35)，以及，在所述支撑装置(56)上方和/或下方设有用于放置至少一个需要保护的构件或组件的结构空间区域(114)，其中所述支撑装置(56)至少在所述结构空间区域(114)内构建为刚性的、承受碰撞引发的施力且将碰撞力朝前传递或进一步传递至所述传动轴通道(35)的保护装置(40)。

Description

用于乘用车的车身

技术领域

本发明涉及的是根据权利要求1的前序部分所述的一种用于乘用车的车身。

背景技术

例如在乘用车中装有用于电驱动车辆的高压电池的情况下，以及在其他应用领域中，为乘用车车身内的结构空间及构件提供相应保护，这一点具有重要意义。但在乘用车发生碰撞时，这类高压电池存在严重受损的危险并造成负面效果，如热伤害或毒性伤害。

已公开过多项措施以避免高压电池的这类损害。已知措施例如有：为这类储能器加装硬质表层或者将其布置在主变形区以外。但这些措施的一般性前提条件是使用较小的储能器，其只能为较短的车辆行程供能，或者限制电池的可用结构空间。

EP 0 968 904揭示了一种乘用车，在其车尾区域内设有布置在侧向主纵梁之间的支撑装置，其在车尾碰撞时，会形成沿车辆纵向朝前直至与主纵梁连接的横梁的另一负荷路径，使得在发生有所偏置的最初仅作用于主纵梁的车尾碰撞时，碰撞力同样传递至其他主纵梁且部分地被该支撑装置所吸收。借助这种支撑装置而产生乘用车的车尾区域的有所减轻的连续变形，从而在设有第三排座椅时，保持足够的搁脚空间。

发明内容

本发明的目的是提供本文所述类型的一种车身，其中以非常简单的方式为乘用车车身内例如用于放置高压电池的结构空间区域提供保护。

本发明用以达成上述目的的解决方案为具有权利要求1的特征的车身。包含本发明的有益改进方案的有利技术方案参阅从属权利要求。

所述车身具有两个通过至少一个保险杠横梁相连的延伸至后端区域的主纵梁，和在所述两个主纵梁之间延伸的支撑装置，所述支撑装置在发生碰撞相关施力时支撑在至少一个车身结构部件上以形成另一负荷路径L。根据本发明，所述车身结构部件是设置在所述乘用车车身的保护区S内的传动轴通道，以及，在所述支撑装置上方和/或下方设有用于放置至少一个需要保护的构件或组件的结构空间区域，其中所述支撑装置至少在这个结构空间区域内构建为刚性、承受碰撞相关施力且将碰撞力朝前传递或进一步传递至所述传动轴通道的保护装置。换言之，通过所述支撑装置而在相对车辆中心位于后面的保护区上提供某种支撑，从而在布置在变形区的外端上的外支撑元件(如相应的弯曲横梁或类似元件)之间产生另一负荷路径。通过这种支撑来特别是在变形区的区域内和保护区的区域内实现乘用车车身的相应主纵梁的大幅减负，从而通过主变形区域内(即该变形区的区域内)的针对性变形来保持乘用车车身的结构完整性，进而为乘员提供更大保护。

采用本发明的措施后，发生车尾碰撞时，所输入的碰撞力通过车身并非均匀且连续地以吸能方式减小，而是借助该支撑装置至少跨接布置有需要保护的结构空间区域的车辆纵向区域，因为在此处不会出现可能造成位于该结构空间区域内的构件或组件受损的变形。借助本发明的支撑装置而确保在这个结构空间区域的区域内以及(沿车辆纵向观察)高度上的车身结构完整性，以及保护区(S)内的结构完整性。通过提供另一负荷路径来大幅减小施加于乘用车车身内的这个特殊结构空间的负荷，该结构空间例如可以用来放置高压电池且位于借助支撑装置而提供的附加的中央式负荷路径的上方，或者作为补充或替代方案而位于其下方。但需要明确的是，这个结构空间除用来放置高压电池外还能用来放置其他构件或组件，如油箱或类似物体。还可以用这个保护装置来为其他特别需要保护的构件或组件提供可靠保护。该需要保护的结构空间区域通常并非指多侧封闭式空间或腔室等类似物体，而是仅指用于放置或布置需要保护的构件/组件的某个地点或区域。

本发明的另一优点在于，例如可以制成一个角隅型(Ecktyp)，即乘用车车身的不包含这个支撑装置的简单形式，再简单地增设本发明的支撑装置，以便为乘用车车身内的相应结构空间提供特殊保护。这样就能借助所述支撑装置的这种专门用途即改装性来提供车身的某种角隅型，其在成本和重量方面有所优化。

在所述车身的一种优选实施方式中，所述支撑装置包括在所述车辆中心的区域内位于所述主纵梁之间的支臂，所述支臂具有在碰撞对象的碰撞时可针对性地以能量吸收的方式发生变形的第一纵向区段，和在碰撞对象的碰撞时作为刚性杆工作的传递或进一步传递碰撞力的第二纵向区段。亦即，所述支臂具有大体用作吸能元件(也被称为碰撞吸能盒)的纵向区段。该纵向区段优选构建或设置在支臂的一端上，优选位于朝向碰撞对象的支臂末端上。这个第一纵向区段也可以构建或布置在支臂的中部纵向区段上。这个第一纵向区段在输入的碰撞相关碰撞力超过一定界限时，以缩短其长度的方式发生变形，其中通过相应措施，如借助针对性的削弱(如卷边)、材料厚度差、断裂等类似措施来可控地实施这个纵向区段的变形。这样就在发生车尾碰撞时进一步大幅改善了车身的能量吸收，从而减轻了对停留于保护区内的乘员的影响，该保护区也包括乘客间。根据本发明，所述刚性的第二纵向区段承受住碰撞力，因而不会崩断。

所述支臂原则上可以一体成型。这个支臂也可以由至少两个单个部件组成，它们优选分别构成这两个纵向区段中的一个。

根据所述车身的一个优选实施例，至少所述支臂的第一纵向区段布置在变形区(D)的区域内。变形区指的是车尾侧车身结构的某个区域，其用于进行碰撞相关吸能或者在其区域内承受住这种变形。

根据所述车身的另一实施例，所述支撑装置在所述保护区的区域内包括一个板元件和/或至少一个支臂，所述板元件或所述支臂采用刚性且坚固的构建方案，使其在发生碰撞相关施力时承受住碰撞力并将其进一步传递至所述传动轴通道。亦即，在该另一负荷路径的这个部分中基本上消除了碰撞力，以防止在这个区域内以及在该负荷路径上方和下方发生变形。

根据一种改进方案，所述支撑装置至少基本上在所述变形区的区域内包括一个支撑元件，并且在所述保护区的区域内包括一个板元件和/或至少一个支臂，优选多个视情况沿所述汽车的横向间隔一定距离布置的支臂。通过所述支撑装置在变形区的区域内以及在保护区的区域内的这种技术方案，就能在发生事故相关施力时调节该支撑装置的力传递特性和变形特性。

根据另一有利实施方式，所述支撑装置具有相应的力传递元件，其用来将撞击力传递至车尾底板下后座椅、横梁和/或设置在主底板的区域内的传动轴通道。通过这些力传递元件就能以最佳方式将作用力传递至乘用车车身的传动轴通道。

根据所述车身的另一优选实施例，设有U形支撑元件，其在后结构元件的区域内在所述变形区的外端上以及在相应主纵梁的区域内延伸，且沿车辆纵向观察至少部分地与布置在所述负荷路径上方的用于容置所述至少一个需要保护的构件或组件的结构空间区域重叠。这个弓形支撑元件优选较为刚性且坚固，以免在需要保护的结构空间区域的高度上发生侵入或者发生会使在其中需要保护的构件/组件受损的侵入。发生车尾碰撞时，位于车身内部或者整合于车身中的无法从外部观察到的支撑元件-优选以类似于也称为双管缓冲器的前保护杠的方式-具有保护横杠的功能。

根据所述车身的一种改进方案，所述U形支撑元件具有一个在所述结构空间区域的高度上且与其重叠的横向元件，和若干在所述主纵梁的区域内延伸且连接在相应主纵梁上的侧边。通过以这种方式将支撑元件连接其余车身，就能在发生车尾碰撞时将作用于支撑元件的碰撞力同样传递或进一步传递至主纵梁。这样就不需要增设其他复杂的支撑结构来连接U形支撑元件。

所述横向元件沿车辆纵向观察布置在构成行李箱的装载梁的横梁的高度上。在这个横梁因车尾碰撞而受力时，支撑该横梁的横向元件防止发生侵入，特别是防止横梁倾倒至内部空间。在所述车身的一种优选实施方式中，所述横向元件与布置在所述装载梁的区域内的横梁相连。

附图说明

本发明的更多优点和细节参阅下文对优选实施例的说明以及图式。

图中：

图1为本发明的乘用车车身的一个实施例的后端区域的局部俯视图，具有第一实施方式中的保护装置，该保护装置包括支撑装置，其具有至少一个布置在乘用车车身的后变形区的外端上的外支撑元件，该支撑元件通过形成另一负荷路径的支撑用支撑结构，而支撑在至少一个布置在乘用车车身的保护区内的形式为传动轴通道结构部件的车身结构部件上，图中可看出通过障碍物发生事故相关力施加时的力变化；

图2为乘用车车身的后端区域的局部俯视图，该后端区域具有类似于图1的保护装置；

图3为图1和2所示保护装置的主要构件的透视分解图；

图4为中央支臂的一个实施例的透视图；

图5为图1和2所示后端区域的局部纵截面图，该后端区域位于高度Y＝0上，即沿乘用车的纵向中心轴延伸，以及

图6为图1和2所示后端区域的较图5有所增大的局部图，该后端区域位于高度Y＝0上，具有布置在中央支臂上方的用于为驱动组件供能的储能装置。

具体实施方式

在图1和2所示局部俯视图中示出乘用车车身的后端区域10。作为乘用车车身的主要结构构件，首先可看出两个侧向布置的主纵梁12，其通过后隔墙/端壁16的后横梁14而相连。这个隔墙16在中央区域内终止于构成行李箱的装载梁18的横梁20。这两个主纵梁12之间设有一般称作备胎槽22的容置腔，其例如用作视需要设置的备胎或者其他组件、装载物或类似物品的放置腔。沿汽车前进方向观察，这个备胎槽22朝前延伸直至将这两个主纵梁12连接在一起并朝后限制后车尾底板26的横梁24。这个后底板26朝前延伸至另一横梁28，其同样将这两个主纵梁12连接在一起并朝后限制前部的车尾底板29，其在下文中称为“车尾底板下后座椅”。前车尾底板下后座椅29朝前延伸至横梁30，其朝后限制不再予以显示的主底板，该主底板至少基本上在相应凸缘32的高度上延伸。在横梁30上例如可以固定有后座椅。

车尾底板下后座椅29在其中央区域内配设有朝上伸出其主平面的加强部34，其例如成形在车尾底板下后座椅29中。这个加强部从车辆中心的横梁28出发沿车辆纵向朝前延伸至横梁28的区域内的凸缘装置36，在该横梁上附接或固定有构建或设置在主底板上的在图6中仅作部分显示的在车辆中居中延伸的传动轴通道35。在此大体呈U形或弧形且至少局部向下朝道路暴露的传动轴通道35朝前延伸至未予显示的前端壁，并可以连续式一体成型或者由多个传动轴通道结构部件组成。

在所述车身的一个未予图示的实施例中，中心底板放置在主底板上并被其封闭。这样就在汽车中心区域内形成一个闭合式非常稳定且坚固的空心型材。这个优选连续式闭合的主底板能够在行驶过程中在汽车车底区域内实现在空气动力学方面有所改进的气流。

传动轴通道35与车辆底板连接且在也称为乘客间的乘客室区域内至少主要沿车辆纵向(x向)延伸。亦即，传动轴通道为自承式白车身的组成部分且例如可以用于容置万向轴、冷却水管或排气管。

主底板被相应的侧门槛38限制，这些侧门槛在前车尾底板29的区域内或者大体在横梁28的高度上过渡至后主纵梁12。因此，后主纵梁12在横梁28和后车尾底板26的区域内朝内限制未绘示的用于后车轮的车轮罩。

特别是结合图3所示，乘用车车身的后端区域10内设有保护装置40，图3为该保护装置的主要构件的透视分解图。

这个保护装置40包括后部的外支撑元件42，其在此构建为角形件且在此情形下布置在隔墙16的横梁14上。这个支撑元件42在此情形下是沿车辆纵向延伸的形式为支臂44的支撑元件的组成部分，该支臂朝前通过构建为角形件的前部的内支撑元件45与横臂46连接。在车身的这个实施例中，支臂44居中布置且与轴线对齐，该轴线平行于车辆纵轴地布置在高度Y＝0上。其中Y＝0定义了车辆横向(y向)上的车辆中心。这个横臂46朝前连接有板元件48，如图1和2所示，该板元件大体分布在后车尾底板26的整个长度范围内。板元件48的沿车辆横向所测宽度远大于支臂44的宽度，但略小于在车尾底板26上的纵梁12间的距离。支臂44例如借助螺旋连接可拆卸地或者替代地以压紧配合、形状配合和/或材料结合的方式与横臂46连接，而板元件48优选同样借助可拆卸的连接元件或者替代地以压紧配合、形状配合和/或材料结合的方式与横臂46连接。

从图2和3可明显看出，将支臂44与板元件48连接在一起的横臂46位于横梁24的后端上。支臂44或其支撑元件45是与板元件48对齐布置的，它们沿车辆垂直方向(z向)大体处于同一高度，为在此基础上仍能在该支撑装置的这些部件间实现无缝且无级的过渡，板元件48具有边缘侧暴露的切口，在形状和尺寸上与其相匹配的支撑元件45卡入该切口。

图4为中央支臂44的透视图，该支臂具有端侧布置的构建为角形元件的支撑元件42和45。如图所示，杆状支臂44具有横截面大体呈矩形的长形本体，其在接近外支撑元件42的端区内具有外形尺寸有所减小的第一纵向区段47a。长的多的其余的第二纵向区段47b连接该第一纵向区段47a并具有大于第一纵向区段47a的尺寸。第一纵向区段47a以形成可变形区域的方式构建，该区域在碰撞对象的碰撞时针对性地以能量吸收的方式类似于已知碰撞吸能盒地发生变形，从而减轻作用于乘员的负荷。而支臂44的第二纵向区段47b构建为刚性杆，其按期望方式将碰撞力朝前传递或进一步传递至传动轴通道，下文将对此进行详细说明。

可以肯定的是，板元件48以类似于支臂44的第二纵向区段47b的方式构建为刚性杆或刚性面元件，其按期望方式将碰撞力朝前传递或进一步传递至传动轴通道而不妨碍车身在这个区域内的结构完整性。

图5为后端区域在高度Y＝0上，即沿车辆纵轴的纵截面图，图中示出了中央支臂44的结构。该中央支臂包括两个横截面大体呈矩形的管状空心柱体，其中构成纵向区段47a的空心柱体插入直径较大的构成纵向区段47b的空心柱体，这样就在纵向区段47b的区域内基本上形成具有加强效果的双重壁部。在这个实施例中，这两个空心柱体在其过渡区域49内相连，例如焊接在一起。这两个空心柱体可以采用材料相同和/或壁厚相同的构建方案。唯一重要之处在于，它们以某种方式构建和相连，从而按期望方式形成不同强度的纵向区段47a、47b。此外还能看出，在这些纵向区段47a、47b的端侧上附接和固定有(如焊接有)支撑元件42和45。

板元件48朝前通过凸缘50支撑在横梁28上。此外，板元件48与力传递元件52连接，特别是如图1所示，该力传递元件跨接横梁28并将板元件48与车尾底板下后座椅29连接在一起。支撑装置40还包括更多力传递元件54，如图1所述，这些力传递元件将车尾底板下后座椅29与横梁30连接在一起或者支撑在该横梁上。此外，这些力传递元件54还负责将相应的作用力相应传递至未示出的前传动轴通道结构部件，其在同样未予示出的主底板区域内布置在横梁30前面。

整体可以看出，支臂44、横臂46、板元件48以及力传递元件52、54形成一个支撑装置56，通过该支撑装置，在此情形下布置在乘用车车身外部的形式为横梁14的结构元件以形成另一中央式负荷路径L的方式朝前支撑在后纵梁12的高度上。

作为此处的保护装置40的补充方案，也可以设有U形支撑元件58，其包括在形式为横梁14的后结构元件的区域内且在其上方延伸的横向元件60，和在相应主纵梁12的区域内延伸的相应的侧边62。在横梁20上通过相应接片64而连接有支撑元件58，该支撑元件附加地支撑在整个长度范围内。侧边62通过相应角形元件66以及所属条带元件68连接在相应纵梁12上。

特别是如图3、5和6所示，支撑元件58的侧边62分别具有一个凹陷部，使得在车身上安装有支撑元件58的情况下，该支撑元件的横向元件60以某个竖向距离布置在上方，在图示实施例中布置在横梁14上方，而这两个侧边62则从上而下地放置在相应纵梁12上并固定在其中。U形支撑元件58采用这种凹陷结构后，就能沿车辆垂直方向(z向)大体在图6所示储能装置110的高度上布置横向元件60，该储能装置例如构建为高压电池112。此处构建为方块的高压电池112完全布置在图6所示保护区S内且位于结构空间区域114内，该结构空间区域设置在借助保护装置40而实现或可实现的负荷路径L上方。亦即，高压电池112位于支臂44和板元件48上方，因而在发生车尾碰撞的情况下，撞击力会通过负荷路径L在高压电池112下方被传递至传动轴通道。从而有效防止高压电池112受损，因为借助保持装置40，容置高压电池112的结构空间区域114在变形方面被基本跨接。采用非常坚固且刚性构建方案的弓形支撑元件58同样提供进一步保护，沿车辆纵向观察，该支撑元件的横向元件60与高压电池112处于同一高度且对齐布置，该横向元件这样就能在车尾因碰撞而变形和/或碰撞对象的某个部件侵入时承受住并保护高压电池112以免受损。作用于横向元件60的碰撞力通过侧边62同样会被传递或进一步传递至主纵梁12。

此外如图1所示，乘用车车身的布置在下文将予详细说明的变形区D的区域内的形式为横梁14的结构元件，通过支撑装置56以形成另一负荷路径L的方式，支撑在布置于乘用车车身的保护区S的区域内的相应车身结构部件上，特别是支撑在保护区S的区域内的传动轴通道结构部件34或横梁24和28以及纵梁12上。在后端区域10如图所示因障碍物92而被施加相应撞击力94的情况下，通过支撑装置56而形成位于车辆中心的箭头90所示负荷路径，其沿车辆纵向延伸且位于由主纵梁12构成的这两个负荷路径之间。撞击到障碍物92时，如箭头98所示，撞击力94首先通过后保险杠横梁96传递至相应的主纵梁12，该保险杠横梁是保险杠装置的组成部分。保险杠横梁96例如通过相应的吸能元件100支撑在相应主纵梁12的后端上。

在优选实施方式中，所述车身如此构建，使得在支撑装置56被施加撞击力的情况下，只有在也被称为碰撞吸能盒的吸能元件100变形成块体，即沿车辆纵向无法进一步变形以吸收能量，且保险杠横梁96相应变形的情况下，才在事故状况的进一步过程中产生另一负荷路径L。支撑装置56一方面用于按箭头102朝车辆外侧即朝相应的主纵梁12进行负荷分配，另一方面用于以形成箭头90所示负荷路径L的方式沿车辆纵向将作用力朝前分配至保护区S内的相应结构构件，特别是分配至相应的传动轴通道结构部件34，图中可看出后传动轴通道结构部件34。随后，通过该后传动轴通道结构部件将力进一步施加于未予绘示的前传动轴通道结构部件，其在主底板区域内朝前延伸。如箭头98所示传递至主纵梁12的作用力通过侧门槛38被朝前进一步传递。

这样就通过保护装置40在后保险杠横梁96与图6中仅部分示出的传动轴通道35间形成另一负荷路径L，其中这个负荷路径L在相应的主纵梁12或侧门槛36之间延伸。这样就大幅减小了施加于主纵梁12的作用力并起减负作用，从而保持了后端区域10内的结构完整性并实现了主变形区域内(即变形区D)的针对性变形。这样就大幅减小了通常布置有高压电池的结构空间区域内的负荷，从而大幅降低车身过度变形的危险和乘用车车身的这个结构空间区域内的相应构件受损的危险。这些电池或类似构件例如可以布置在保护区S的区域内或者布置在变形区D的区域内，至少布置在变形区D的前区域内。

可以简单地将保护装置40安装在已构建为角隅型的乘用车车身上。这样就在成本和重量方面减轻角隅型的影响，从而实现简单的安装解决方案。

在一个未予图示的实施例中，与前述保护装置40不同，横臂46不与主纵梁12连接，因而经由这个横臂46不形成通向主纵梁12的负荷路径。在此情形下，横臂46大体用作通过沿车辆纵向定向的支臂44所传递的作用力朝板元件48的负荷分配装置。

与横臂46固定在主纵梁12上与否无关地，作为平面式板元件48的替代方案，也可以设有至少一个纵臂或者多个沿汽车横向间隔一定距离布置的纵臂，以便将通过横臂46所传递的作用力朝前进一步传递至横梁28。

Claims (8)

1.一种用于乘用车的车身，具有两个通过至少一个保险杠横梁(96)相连的延伸至后端区域(10)的主纵梁(12)，和在所述两个主纵梁(12)之间延伸的支撑装置(56)，所述支撑装置在发生碰撞相关施力时支撑在至少一个车身结构部件(34)上以形成另一负荷路径(L)，

其特征在于，

所述车身结构部件(34)是设置在所述乘用车车身的保护区(S)内的传动轴通道(35)，以及，在所述支撑装置(56)上方和/或下方设有用于放置至少一个需要保护的构件或组件的结构空间区域(114)，其中所述支撑装置(56)至少在所述结构空间区域(114)内构建为刚性、承受碰撞相关施力且将碰撞力朝前传递或进一步传递至所述传动轴通道(35)的保护装置(40)。

2.根据权利要求1所述的车身，

其特征在于，

所述支撑装置(56)包括在所述车辆中心的区域内位于所述主纵梁(12)之间的支臂(44)，所述支臂具有在碰撞对象的碰撞时可针对性地以能量吸收的方式发生变形的第一纵向区段(47a)，和在碰撞对象的碰撞时作为刚性杆工作的传递或进一步传递碰撞力的第二纵向区段(47b)。

3.根据权利要求2所述的车身，

其特征在于，

至少所述支臂(44)的第一纵向区段(47a)布置在变形区(D)的区域内。

4.根据上述权利要求中任一项所述的车身，

其特征在于，

所述支撑装置(56)在所述保护区(S)的区域内包括一个板元件(48)和/或至少一个支臂，所述板元件或所述支臂采用刚性且坚固的构建方案，使其在发生碰撞相关施力时承受住碰撞力并将其进一步传递至所述传动轴通道。

5.根据上述权利要求中任一项所述的车身，

其特征在于，

所述支撑装置(56)具有相应的力传递元件(52，54)，其用来将撞击力传递至车尾底板，特别是车尾底板下后座椅(29)、传递至横梁(30)和/或传递至所述传动轴通道(35)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的车身，

其特征在于，

设有U形支撑元件(58)，其在后结构元件(14)的区域内在所述变形区(D)的外端上以及在相应主纵梁(12)的区域内延伸，且沿车辆纵向观察至少部分地与布置在所述负荷路径(L)上方的用于容置所述至少一个需要保护的构件或组件的结构空间区域(114)重叠。

7.根据上述权利要求中任一项所述的车身，

其特征在于，

所述U形支撑元件(58)具有一个在所述结构空间区域(114)的高度上且与其重叠的横向元件(60)，和若干在所述主纵梁(12)的区域内延伸且连接在相应主纵梁(12)上的侧边(62)。

8.根据权利要求7所述的车身，

其特征在于，

所述横向元件(60)沿车辆纵向观察布置在构成行李箱的装载梁(18)的横梁(20)的高度上。