CN111717290A - 用于车辆的上部结构的结构部件以及车辆上部结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于车辆的上部结构(13)的结构部件(14,28)，其中结构部件(14,28)包括：第一(15)和第二(16)细长纵向结构元件，它们彼此间隔开并且至少部分地基本上沿相同的纵向方向(L)延伸；细长横向结构元件(17)，其将两个纵向结构元件(15,16)连接在一起并且基本上横贯于两个纵向结构元件(15,16)延伸；以及细长结构支撑腹板(18)，其基本上横贯于两个纵向结构元件(15,16)和横向结构元件(17)延伸，其中两个纵向结构元件(15,16)和结构支撑腹板(18)均被配置为连接到车辆的上部结构(13)。本发明还涉及具有这种结构部件(14,28)的车辆上部结构(13)。

Description

用于车辆的上部结构的结构部件以及车辆上部结构

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于车辆的上部结构的结构部件。本发明还涉及根据权利要求9的前序部分所述的车辆上部结构。

背景技术

用于车辆上部结构的结构部件是已知的。它们尤其能承受拉伸、压缩和/或弯曲。

在具有侧面偏移的正面碰撞中，即当物体与车辆的前部发生非中心碰撞时，例如在标准碰撞测试中，可变形障碍物与车辆前部重叠约40％，则发动机舱变形会导致通常容纳在发动机舱中的传动系(例如内燃发动机和变速器)旋转。传动系的这种旋转基本上围绕传动系的横向轴线(在下文中也被称为Y轴)和/或围绕传动系的竖直轴线(在下文中也被称为Z轴)发生，并导致将力传递到隔板中，该隔板通常将发动机舱与车辆内部空间(尤其是在踏板区域中，例如离合器踏板、制动踏板等和/或车辆的转向柱)分开。隔板通常由特定厚度的金属板制成。具有侧面偏移的正面碰撞所引起的传动系的移动或旋转即使在相对小的力传递下也通常直接导致隔板的变形。

然而，隔板在踏板区域中的变形也减小了车辆乘员可用的脚部空间，由此显著增加了在正面碰撞中使乘员的脚和腿受伤的风险。传动系围绕竖直轴线或Z轴朝向转向柱的旋转/扭转可能导致力传递到转向柱中，并导致转向柱向车辆内部的相关移动，从而增加进一步受伤的风险，例如增加了车辆乘员的胸部区域的受伤风险。

US9073503B2公开了一种设置在传动系上的侧面处的捕获装置，在具有显著侧面偏移(即最小重叠)的车辆正面碰撞时，该捕获装置可以与安装在保险杠上的对应工件(counterpiece)啮合，这取决于由正面碰撞引起的保险杠绕其竖直轴线的旋转，与没有该捕获装置的车辆上部结构相比，可以使传动系绕其竖直轴线旋转，以便在具有最小重叠的正面碰撞时能够吸收和耗散更多的碰撞能量。

此外，FR2789031B1公开了一种车辆上部结构，其中基本上沿车辆竖直方向延伸的突出部或止挡件附接到车辆两侧的车辆上部结构的相应纵向构件上，从车辆前部开始观察，其位于传动系后面和转向联动装置后面。在车辆正面碰撞时，这些措施可防止传动系朝车辆内部的方向移动。

US2017/0073014A1和US9421865B2还各自公开了一种附着在车辆传动系上的捕获装置，其中在具有侧面偏移的正面碰撞后变形或皱折的纵向构件可以啮合，从而导致额外的力传递到传动系中，以便能够耗散更多的碰撞能量。

从US2018/0065669A1中已知的机动车辆具有推力杆，该推力杆在外侧横向附接到车辆上部结构的相应纵向构件上，并且相对于纵向构件以特定角度倾斜地延伸，其目的是在具有小重叠的正面碰撞中向内弯曲纵向构件，以实现碰撞能量向传动系的附加横向力传递。

US6131685A描述了一种车辆的踏板底板，该踏板底板被构造成使得在车辆的正面碰撞时它使车辆传动系在乘客舱下方移位。

US7762619B2描述了针对车辆前部区域中的上部结构的纵向构件的进一步预防措施(例如以横截面收缩的形式)，其在车辆的正面碰撞时导致相应的纵向构件的特定变形，从而形成所谓的碰撞接头(类似于传统的薄膜接头或薄膜铰链的功能)。

US8596712B2也描述了一种捕捉装置，该捕捉装置被设置在车辆的空调系统的风扇马达上，并布置在传动系与仪表板之间，由此在车辆正面碰撞时围绕其横向轴线旋转的传动系可以啮合，以便将风扇马达或下部与空调系统分离，并沿车辆地板方向将其从仪表板上移开，以防止风扇马达穿入车辆内部。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的是提供车辆的上部结构的结构部件，以及车辆的改进的上部结构(即车辆上部结构)，在正面碰撞中，特别是在具有侧向偏移(例如车辆前部与碰撞障碍物的重叠小于约50％)的车辆正面碰撞中，该车辆上部结构显著降低对车辆乘员(例如坐在车辆前排座椅上的车辆乘员)的伤害风险。此外，结构部件和车辆上部结构都具有构造简单和生产经济的特点。

该目的是通过具有权利要求1的特征的车辆的上部结构的结构部件以及具有权利要求9的特征的车辆上部结构来实现的。由各个从属权利要求公开本发明的其他特别有利的实施例。

需要指出的是，以下描述中单独列出的特征可以以任何技术上合理的方式彼此组合，并且公开本发明的进一步实施例。以下描述进一步对发明进行了阐述和说明(特别是结合附图)。

应进一步指出，下面在两个特征之间使用并将它们连接在一起的连词“和/或”应始终解释为：在根据本发明的对象的第一实施例中，只能存在第一特征；而在第二实施例中，只能存在第二特征，并且在第三实施例中第一特征和第二特征都可以存在。

根据本发明，一种车辆(特别是机动车辆)的上部结构的结构部件包括第一和第二细长纵向结构元件，这些纵向结构元件彼此间隔开，并且至少部分地在基本上相同的纵向方向上延伸。在本案中，纵向方向是纵向结构元件在其各自的细长方向上的延伸方向，其在下文中也被称为各个纵向结构元件的主延伸方向或主纵向延伸方向。

在本发明的上下文中，术语“细长(elongate)”通常描述这样一个部件，其在一个空间方向(在本案中为纵向方向)上的延伸明显大于其在另两个相互垂直的空间方向(横向方向和竖直方向)上的延伸，特别是多倍的大，例如至少3倍、4倍、5倍或10倍或甚至更多。

此外，根据本发明的结构部件包括细长横向结构元件，该横向结构元件将两个纵向结构元件连接在一起并且基本上横贯于两个纵向结构元件延伸。换言之，横向结构元件在其细长方向(横向结构元件的纵向方向)上横贯于纵向结构元件的纵向方向延伸。横贯于相应纵向结构元件的纵向延伸的横向结构元件的纵向延伸尤其可以成90°左右的角度，并且在任何情况下是优选地大于或等于45°且小于或等于90°的角度。

根据本发明的结构部件还包括细长结构支撑腹板(web)，该结构支撑腹板基本上横贯于纵向结构元件和横向结构元件两者延伸。因此，结构支撑腹板的纵向延伸(其细长方向的行程)不仅横贯于纵向结构元件的纵向延伸方向而且横贯于横向结构元件的纵向延伸方向延伸，从而形成该结构部件的元件(即纵向结构元件、横向结构元件和结构支撑腹板)不在同一平面上延伸(在这种情况下会形成“扁平”结构部件)，而是形成在三维空间中扩展并在其中延伸的结构部件。

此外，两个纵向结构元件和结构支撑腹板均为配置为使得它们能够连接到车辆的上部结构。换言之，上述结构元件(即至少两个纵向元件和支撑腹板)具有一个元件部分，该元件部分被配置和布置成允许与车辆上部结构进行相应的连接，例如通过形状配合(例如借助于螺栓、铆钉等)或通过物质键合(例如通过焊接、键合等)来实现。例如，当使用形状配合连接方法时，相应结构元件的相应元件部分可以具有孔，通过该孔可以放置螺钉、螺栓、铆钉或类似物件并将其连接到车辆上部结构。当使用物质键合方法时，各个结构部件部分可以具有相应的键合面或焊接面(例如表现为键合或焊接法兰的形式)。

应注意，与车辆上部结构的空间尺寸相比，根据本发明的结构部件被配置为小得多。当整个车辆上部结构至少在其纵向方向和/或横向方向(例如在一米或多米的范围内)延伸时，根据本发明的结构部件在其纵向、横向和竖直方向测量时是在几厘米的范围内，例如在大约5厘米和最大50厘米之间的范围内，优选在10厘米和30厘米之间。

此外，应理解，根据本发明的结构部件通常被配置用于车辆上部结构，使得(例如，在其形式、几何形状、材料、材料厚度和类似值方面)它特别可以通过压缩和/或拉伸和/或弯曲来加载并承受高达可预定最大值的相应的力，而自身不会发生明显的塑性变形。只有当超过最大承载能力时，结构部件(即上述单个或若干个结构元件)才会发生塑性变形。

由于其个体结构元件的数量少且布置简单，因此根据本发明的结构部件具有生产简单且经济的结构。可以合理、经济地大量生产而无需花费大量成本。当根据本发明的结构部件被布置在车辆上部结构的前部上时，例如车辆上部结构的纵向构件和/或横梁(crossmember)上时，特别是当结构部件被物理布置在车辆的前部或发动机舱(例如内燃发动机和变速器或电动马达等)内布置的车辆传动系与分隔车辆内部和车辆发动机舱的车辆隔板之间时，由于主要发生在发动机舱的侧面部分中的变形，特别是由具有侧面偏移和低重叠(例如小于或等于40％)的正面碰撞引起的传动系的旋转可以减少，并且来自传动系的相关力传递可以转移到车辆上部结构(例如乘客舱)内以有效防止隔板的过度变形。通过使根据本发明的结构部件具有相应的设计并附接到车辆上部结构，可以有效地抵消传动系围绕传动系的横向轴线(在下文中也被称为Y轴)和竖直轴线(在下文中也被称为Z轴)的旋转。因此，在这种正面碰撞中，位于车辆内部中的隔板后面的车辆乘员受伤的风险大大降低，特别是在车辆乘员的脚和腿区域中。

根据本发明的一个有利实施例，为了实现高稳定性(高承载能力)且同时具有简单的结构和较轻的重量，两个纵向结构元件和横向结构元件基本上形成U形或拱形。换言之，在该实施例中彼此间隔开的两个纵向结构元件形成U形的两个支腿，其由横贯于它们延伸的横向结构元件连接在一起。

根据本发明的另一有利实施例，横向结构元件还可以与两个纵向结构元件中的至少一个整体配置，并通过单个工件的相应成形(例如弯曲、铸造和类似成形)来形成。还可以想象的是，纵向结构元件和横向结构元件都是由单个工件通过相应成形而形成的。此外，附加地或替代地，结构支撑腹板可以与两个纵向结构元件中的至少一个整体形成，并通过单个工件的相应成形而形成。两个纵向结构元件中的至少一个与横向结构元件和/或结构支撑腹板的整体形成节省了至少一个安装步骤(个体结构元件的连接)，同时也在相应的结构元件之间提供了结实且坚韧的连接部。特别是在车辆正面碰撞的情况下，坚韧但固定的连接部允许根据本发明的结构部件的较长时间的变形，并因此具有较高的能量耗散，这是结构部件开始变形后不久就屈服或断裂的个体结构元件之间的连接部无法保证的。

根据本发明的另一有利实施例，第一纵向结构元件和/或第二纵向结构元件和/或横向结构元件和/或结构支撑腹板被配置为型材腹板(profile web)。各个型材腹板的轮廓或横截面剖面可以是成角度的(例如正方形、矩形、梯形、大致多边形和类似形状)，或者是圆润的(例如圆形或椭球形)，或者由若干横截面剖面的组合构成。

优选地，根据本发明的另一有利实施例，型材腹板可以具有空心型材。这样一来，首先可以提高型材腹板的稳定性，其次可以减轻整个结构部件的重量。

本发明的另一有利实施例提供了被配置为条带的横向结构元件。这意味着横向结构单元的厚度实质上小于其宽度和长度。换言之，在该实施例中，横向结构元件可以形成有非常扁平的闭合横截面(实心横截面)，从而根据本发明的结构部件可以被有利地使用，特别是在车辆上部结构上只有非常有限的空间可用于布置整个结构部件的情况下，因为由于横向结构元件的带状设计，结构部件作为一个整体是非常紧凑的。带状横向结构元件尽管具有扁平的设计，但可以具有较高的拉伸承载能力，因此它仍然可以用于安全地捕捉或抓取因正面碰撞而移动或旋转的传动系。

根据本发明的另一有利实施例，两个纵向结构元件和它们之间的横向结构元件确立了开口的周界。因此，还可以通过该开口引导车辆的另一个部件，特别是转向柱(它是车辆的与安全特别相关的部件)。然后，根据本发明的结构部件以保护拱的形式布置在该车辆部件(例如转向柱)周围。在一个特别易于构造的实施例中，例如可以这样设置开口，即在根据上述本发明的实施例中形成结构部件，其中两个纵向结构元件和横向结构元件形成U形并且这些结构元件之间的空间保持自由。当转向柱被引导通过开口并因此被结构部件保护免受由于正面碰撞而运动或旋转的传动系传递过大的力时，在本实施例中，根据本发明的结构部件进一步降低了对坐在驾驶员侧的车辆乘员造成伤害的风险，因为阻止或至少在实质上减弱了转向柱穿透进入车辆内部。此外，有效地防止了与安全相关的转向柱的断裂，并因此有效地防止了附接到转向柱一端的方向盘与另一端处的转向车轮之间的机械中断。结构部件的尺寸(即开口的直径)，例如在上述U形中的两个纵向结构元件之间的相互间距，是根据要引导通过开口的车辆部件(例如转向柱)确定的。

根据本发明的另一特别有利的实施方式，第一和/或第二纵向结构元件具有围绕第一弯曲轴线的第一弯曲部和/或围绕第二弯曲轴线的第二弯曲部。优选地，第一弯曲轴线垂直于相应的纵向结构元件的纵向方向延伸，而第二弯曲轴线垂直于第一弯曲轴线并垂直于相应的纵向结构元件的纵向方向延伸。因此，在相对较低的复杂度下，根据本发明的结构部件的三维几何结构可以根据车辆上实际可用的安装空间、车辆上部结构上的特定布置和/或在正面碰撞(尤其是具有侧面偏移)中要抵抗的限定载荷情况来调整或设计。

应理解，横向结构元件和/或结构支撑腹板也可以设置有第一和/或第二弯曲部，以便在结构部件的几何设计中获得更大的灵活性。

根据本发明的另一方面，一种车辆上部结构具有纵向构件和横梁，该横梁与纵向构件连接并基本上横贯于纵向构件延伸。车辆上部结构还包括根据上述任一实施例所述的结构部件，其中结构支撑腹板连接到纵向构件，并且两个纵向结构元件中的一个连接到横梁，而另一个纵向结构元件连接到横梁和/或纵向构件。因此，该结构部件至少有三个连接点，并通过这些连接点附接到车辆上部结构。如上所述，由于其纵向结构元件、横向结构元件和结构支撑腹板的布置，该结构部件具有扩展的三维几何形状/延伸部，并且由于结构部件被布置在纵向构件与车辆上部结构上的横梁的连接区域内，即在该布局的拐角区域内，因此该结构部件同时使纵向构件和/或横梁在围绕相对于相应构件的各自纵向方向横向延伸的弯曲轴线进行弯曲方面具有改进的稳定性。因此，在正面碰撞后车辆的传动系发生移动和/或旋转时，结构元件也会抵消纵向构件中围绕其横向轴线(向上或向下弯曲)和/或其纵向轴线(向右或向左横向弯曲)的弯曲(因此被特别地施加载荷)。

如上文所述，结构部件与车辆上部结构的连接或附接或者连接或附接于其上可以优选地通过形状配合和/或物质键合来实现。车辆上部结构的纵向构件和横梁以及结构部件的结构元件都具有相应的连接装置。

关于与结构有关的术语定义以及这些特征的作用和优点，请充分参考上述针对与结构元件有关的相应定义、作用和优点的解释。除非在此明确排除，否则本文中关于根据本发明的结构元件的公开内容可以相应地转移到根据本发明的车辆上部结构的定义。此外，除非在此明确排除，否则本文中关于根据本发明的车辆上部结构的公开内容也可以相应地用于根据本发明的结构部件的定义。

此外，本发明的一个有利实施例还提供：在结构支撑腹板与纵向构件之间和/或在至少一个纵向结构元件与横向结构元件之间的连接部被构造为预定的断开连接部，该断开连接部在超出了预定义的力负载时屈服。以这种方式，既可以实现对布置在车辆上部结构上的结构部件的塑性变形的限定的初始高抗性，也可以在超过特定的最大载荷时允许结构部件或其一部分在特定的优选方向上(例如在横向延伸方向上)塑性变形。因此，首先吸收了碰撞能量，其次有可能使传动系的受控横向移位(例如，在车辆横向方向上，Y空间方向上)作用于结构部件上。因此，传动系在车辆横向方向上的侧向移动基本上平行于也沿车辆横向方向延伸的隔板进行，从而有效地防止传动系穿入车辆内部。

为了在结构部件的结构元件之间形成预定的断开连接部，例如，横向结构元件可以被设计成具有相应横截面积的带状。此外，可以在被配置为空心或带状轮廓的结构部件上提供相应成形的横截面收缩部。

优选地，根据本发明的整个结构部件由金属材料制成，其中个体结构元件(即纵向结构元件、横向结构元件和结构支撑腹板)可以由相同材料或不同的金属材料制成。也可以想象，整个结构部件或其至少个体零件或结构元件是由金属以外的材料制成的。

附图说明

图1示出了根据现有技术的车辆上部结构在具有侧面偏移的正面碰撞之前的正面部分的俯视图。图2A-图2B示出了来自图1的车辆上部结构在具有侧面偏移的正面碰撞之后的正面部分的俯视图；图3示出了来自图1的车辆上部结构在具有侧面偏移的正面碰撞之后的正面部分的仰视图。本发明的其他特征和优点来自对本发明的示例性实施例的以下描述，该描述不应被限制性地解释，并且下面参照附图更详细地解释。这些图以图解方式显示：

图4是从斜下方观察根据本发明的车辆上部结构的示例性实施例的前部的透视图，其附接有根据本发明的结构部件的示例性实施例；

图5是带有图4的结构部件的图4的车辆上部结构的前部的侧视图；

图6A-图6B是带有图4的结构部件的图4的车辆上部结构的前部的仰视图；

图7是带有图4的结构部件的图4的车辆上部结构的前部的另一仰视图；

图8A-图8B首先是带有图4的结构部件的图4的车辆上部结构的前部的侧视图，其次是仅图4的结构部件的另一侧视图；

图9A-图9B首先是带有图4的结构部件的图4的车辆上部结构的前部的俯视图，其次是仅图4的结构部件的另一俯视图，以及

图10A-图10B是处于两种不同变形阶段的结构部件的另一示例性实施例的俯视图。

在各个附图中，等效功能的零件始终带有相同的附图标记，因此通常只描述一次。

此外，在不同的图中示出了三个空间方向X、Y和Z以及H、L和Q，以便规定在每种情况下所描绘的物体的方向。空间方向X、Y和Z分别是指车辆上部结构或其部分的常规延伸方向，而空间方向H、L和Q是相对于根据本发明的结构部件的延伸方向。

具体实施方式

图1以图解方式示出了车辆或机动车辆(未详细示出)的根据现有技术的车辆上部结构的前部1的俯视图，其为具有侧面偏移的正面碰撞之前的俯视图。关于车辆上部结构的前部1，图1基本上显示了两个纵向构件2(一个在左侧，一个在右侧)和一个横梁3，该横梁3横贯于纵向构件2延伸并将两个纵向构件2连接在一起。保险杠4附接到在两个纵向构件2的前端之间的车辆前部。车辆上部结构的前部1基本上确立了车辆的发动机舱5，其中布置并容纳了带有内燃发动机7和变速器8的传动系6(如图1所示)。此外，图1示出了隔板9的一部分，隔板9基本上将发动机舱5与乘客舱10或车辆内部10分隔开。图1还显示了转向柱11的一部分，在图1所示的视图中，该部分穿过隔板9从上到下延伸。在根据现有技术的车辆上部结构的前部1(如图1所示)中，转向柱11布置在车辆的右侧(右舵驾驶)。可以理解的是，对于用于在道路右侧行驶的车辆，转向柱11也可以布置在车辆的左侧(左舵驾驶)。

在图1所示的情况下，可变形障碍物12实际显示在车辆上部结构或保险杠4的前部1的前面。可以清楚地看到，障碍物12具有从车辆上部结构1或车辆的中间起的侧面偏移。在图1所示的情况下，障碍物12与车辆前部宽度的重叠约为40％。

图2A和图2B分别以图解方式显示了图1的车辆上部结构的前部1的俯视图，其为在与障碍物12有偏面移侧的正面碰撞之后的图，其中图2B示出了图2A的放大提取视图。该图清楚地示出了传动系6(发动机7和变速器8)绕其竖直轴线旋转，即绕着垂直于图2中可见的两个空间轴线X和Y的Z轴旋转，该旋转是在障碍物12穿透到发动机舱5中之后发生的。在传统的车辆上部结构中，传动系6的旋转因此导致转向柱11的区域中的隔板9的实质变形，这首先显著减小了车辆内部10的尺寸(特别是在脚和腿区域)，此外还可能导致转向柱11移动到车辆内部10中。因此，在本案中，车辆乘员(特别是车辆的驾驶员)暴露在脚和腿区域以及胸部区域的高伤害风险中。

图3显示了在与障碍物12有偏面移侧的正面碰撞之后(即图2所示的情况下)的图1的车辆上部结构的前部1的仰视图。图中清楚地显示了传动系6或发动机7的旋转所引起的力传递进入转向柱11(虚圆环线)，这可能导致转向柱11不期望地穿入车辆内部10中和/或导致方向盘(未在图3中显示)和车辆的转向轮(也未显示)之间的机械连接中断。

图4示出了从斜下方观察车辆(未详细示出)特别是机动车的根据本发明的车辆上部结构13的示例性实施例的前部1的透视图，其附接有根据本发明的结构部件14的示例性实施例。如图4所示，结构部件14具有第一细长纵向结构元件15和第二细长纵向结构元件16，它们彼此间隔开并且基本上沿相同的纵向方向L延伸。此外，结构部件14具有细长横向结构元件17，该横向结构元件17将两个纵向结构元件15、16连接在一起(在本案中，在端部连接这些元件)并基本上横贯于两个纵向结构元件15、16延伸(在本案中，在横向方向Q上)，并且最后还具有细长结构支撑腹板18，该结构支撑腹板18基本上横贯于两个纵向结构元件15、16而且也横贯于横向结构元件17(在本案中，基本上在竖直方向H上)延伸。

如图4清楚地示出，两个纵向结构元件15、16和横向结构元件17形成U形。特别地，图4所示的结构部件14的两个纵向结构元件15、16和横向结构元件17在它们之间形成开口19的周界。此外，在本示例性实施例中，横向结构元件17与第二纵向结构元件16整体形成，其中两个结构元件16和17通过形成单个工件而形成。第一纵向结构元件15和结构支撑腹板18可以通过本文所述的连接技术(例如，通过形状配合和/或物质键合)连接到结构部件14的其余部分。

此外，在图4所示的结构部件14的示例性实施例中，第一纵向结构元件15和第二纵向结构元件16以及横向结构元件17和结构支撑腹板18各自形成为型材腹板(在本案中，具有矩形或正方形横截面)，其中两个纵向结构元件15、16和横向结构元件17具有空心型材，而结构支撑腹板18具有实心型材。

如图4所示，两个纵向结构元件15、16和结构支撑腹板18分别被配置为连接到车辆的上部结构13。车辆上部结构13和用于此的结构部件14都具有相应的固定或连接装置20，其仅在图4中象征性地示出。尽管图4中的连接装置20仅由单个附图标记指示，但是各个连接装置20可以被不同地配置。例如，结构支撑腹板18的连接装置20可以被配置为孔，以便在结构支撑腹板18与车辆上部结构13(特别是纵向构件2)之间创建形状配合连接(例如螺栓连接或铆接)，而两个纵向结构元件15、16的连接装置20例如可以被配置为连接法兰，以便在纵向结构元件15、16和车辆上部结构13(特别是横梁3)之间创建物质键合连接(例如焊接或键合)。

在图4所示的车辆上部结构13中，结构支撑腹板18连接到纵向构件2的内侧，而两个纵向结构元件15、16均连接到横梁3的前侧。还可以想到的是，第一纵向结构元件15可替代地或附加地连接到纵向构件2的内部。

图5显示了带有图4的结构部件14的图4的车辆上部结构13的前部1的侧视图。

图6A和图6B分别显示了带有图4的结构部件的图4的车辆上部结构13的前部1的仰视图，其中图6B显示了来自图6A的放大提取视图。从图6可以清楚地看出，在隔板9中设置了通道开口21，图1至图3所示的转向柱11(另见图7)被引导穿过该开口。有利的是，结构部件14被附接并固定在车辆上部结构13上，使得由结构元件15、16、17形成的开口19被布置在通道开口21的下方，使转向柱11(图7)被结构部件14的结构元件15、16、17以拱形的方式保护性地包围，如图7所示。

图7显示了带有图4的结构部件14的图4的车辆上部结构13的前部1的另一仰视图。通过与图3所示的根据现有技术的车辆上部结构的前部1相比，可以清楚地看到，布置在根据本发明的车辆上部结构13上的根据本发明的结构部件14有效地保护了转向柱11，以避免在与障碍物12具有侧面偏移的正面碰撞作用下(参见图1和图2)旋转的驱动传动系6或发动机7带来的过度、不受控制和直接的力传递。

图8A显示了带有图4的结构部件14的图4的车辆上部结构13的前部1的侧视图，该结构部件14位于纵向构件2的内侧。图8B从与图8A相同的观察方向上显示了仅有图4的结构部件14的侧视图。

图9A显示了从带有图4的结构部件14的图4的车辆上部结构13的前部1上方看的俯视图。图9B显示了从上方看的仅有图4的结构部件14的另一俯视图。应注意，图9B中的结构部件14的俯视图相对于图9A所示的俯视图围绕竖直轴线Z或H逆时针旋转90°。

从图8A可以清楚地看出，附接到车辆上部结构13的结构部件14在与障碍物12具有侧面偏移(参见图1)的正面碰撞之后抵消了传动系6围绕其横向轴线Y的旋转，并且在传动系6能够到达隔板9并通过碰撞能量的力传递使其变形之前基本上停止或转移这种旋转。在图8A中还可以明显看出，转向柱11也被结构部件14保护，以避免与围绕Y轴旋转的传动系6直接接触。

图9A还显示出在与障碍物12的正面碰撞中传动系6围绕其竖直轴线Z的旋转也被结构部件14及时停止，从而隔板9不会发生实质性变形。同样显而易见的是，转向柱11被引导穿过的开口21也不会因传动系6的移动而发生实质性变形，从而也保护转向柱11不受来自传动系6的碰撞能量的直接过度的力传递的影响。

图8B示出了纵向结构元件16和纵向结构元件15，在所示视图中布置在其后面，每个元件都具有围绕第一弯曲轴线23的第一弯曲部22(图9B)，在本案中，第一弯曲轴线23的方向与结构部件14的横向轴线Q平行。第一弯曲部22的弯曲角度24优选地等于至少几度，例如至少约5°或至少约10°并且更优选地至多45°。

此外，根据图9B的纵向结构元件16还具有围绕第二弯曲轴线26的第二弯曲部25(图8B)，该第二弯曲轴线在本案中平行于结构部件14的竖直轴线H延伸。第二弯曲部25的弯曲角度27优选地等于至少几度，例如至少约5°或至少约10°并且更优选地至多45°。

第一弯曲轴线23和第二弯曲轴线26都垂直于结构部件14的纵向轴线L延伸。另外，两个弯曲轴线23和26彼此垂直。这给出了结构部件14的三维扩展几何形状，特别是在图8B和图9B的两个视图中，由此可以实现特定的优点，特别是在图8B和图9B中标记的结构部件14的三个不同部分A、B和C中。

因此，对于图8A和图9A中所示的传动系6在正面碰撞的情况下的运动，结构部件14可以被设计为具有抵抗其塑性变形的渐进阻力或强度，使结构部件14对传动系6产生阻力，该阻力根据传动系6已经执行的移动/旋转量而增加。

在正面碰撞中，穿透的传动系6与结构部件14的第一次接触发生在结构部件14的第一(正面)部分A中。相对于竖直轴线H倾斜定向的结构支撑腹板18的纵向延伸首先导致结构部件14相对缓慢地增加抵抗穿透的传动系6的碰撞诱发运动的阻力(“软接触”)。在第二部分B中，传动系6与横向结构元件17接触，横向结构元件17对传动系6的碰撞诱发运动的制动力明显大于A部分。在部分C中，由于两个纵向结构元件15、16的方向基本上是在结构部件14的纵向方向L或车辆上部结构13的X轴方向上，因此它们充当在与传动系6的运动方向正相反的方向上起作用的推力杆，从而产生最大阻力。

需要注意的是，由于结构部件14的实际几何设计(例如弯曲部的数量、布局和数量、材料厚度和个体结构部件的横截面等)，结构部件14的渐进阻力行为可以根据特定应用的需要以有针对性的方式进行调整。

图10A和图10B分别示出了处于两种不同变形阶段的结构部件28的另一示例性实施例的俯视图。结构部件28与上述结构部件14的区别主要在于：结构支撑腹板18通过连接装置29附接到纵向构件2(图4)，并且该连接装置29被配置为当超过结构支撑腹板18与纵向构件2之间的预定最大力载荷时发生屈服的预定断开连接部。

附加地或可替代地，结构部件28也可以在横向结构元件17与第一纵向结构元件15之间的连接区域中具有预定的断开连接部30，使得当超过最大载荷时，这些元件15、17之间的连接部就会屈服。

在上述两种情况下，在安装在车辆上部结构13上的状态下，结构部件28可以在预定断开连接部29和/或30屈服之后在朝向车辆中心的横向方向Q上(特别是在车辆横向方向Y上)变形，并以此方式通过变形做功来吸收碰撞能量。此处的连接装置20将产生的扭矩传递到车辆上部结构13的横梁3中。在正面碰撞中作用于横向结构元件17的传动系6也通过结构部件28的侧向变形在车辆横向方向Y上侧向移位。

一般来说，如本文所公开，附接在根据本发明的车辆上部结构上的根据本发明的结构部件对其他碰撞条件没有负面影响，例如，在中央正面碰撞时增加车辆上部结构的刚度，使得在这种情况下不期望的高减速力作用于车辆乘员。

根据本文公开的本发明的结构部件和根据本文公开的本发明的车辆上部结构不限于本文公开的各个实施例，而是也包括具有相同功能的其他实施例，这是结构部件和车辆上部结构在技术上适用于本文所述特征的进一步组合的结果。特别地，上述在附图的一般描述和说明中引用的特征和特征组合，和/或仅在附图中示出的特征和特征组合，不仅可以在本文明确给出的组合中使用，还可以在其它组合中使用，或单独使用，而不偏离本发明的背景。

在优选实施例中，根据本发明的结构部件被用在车辆(特别是机动车)的车辆上部结构上，如上文所述，其特别布置在拐角区域中的车辆前部处，其中车辆上部结构的横梁连接到车辆上部结构的纵向构件，并连接至横梁和纵向构件，以防止或至少在很大程度上减少在正面碰撞(尤其是具有侧面偏移的正面碰撞)中由碰撞诱发的车辆传动系的移位和/或旋转引起的隔板或乘客舱变形。

附图标记列表：

1 车辆上部结构的前部

2 纵向构件

3 横梁

4 保险杠

5 发动机舱

6 传动系

7 内燃发动机

8 变速器

9 隔板

10 车辆内部

11 转向柱

12 障碍物

13 车辆上部结构

14 结构部件

15 第一纵向结构元件

16 第二纵向结构元件

17 横向结构元件

18 结构支撑腹板

19 由15、16和17界定的开口

20 连接装置

21 通道开口

22 第一弯曲部

23 第一弯曲轴

24 第一弯曲角

25 第二弯曲部

26 第二弯曲轴

27 第二弯曲角

28 结构部件

29 连接装置

30 15和17之间的预定断开连接部

A 14的第一部分

B 14的第二部分

C 14的第三部分

H 垂直于L和Q的垂直方向

L 垂直于H和Q的纵向方向

Q 垂直于H和L的横向方向

X 垂直于Y和Z的第一空间方向

Y 垂直于X和Z的第二空间方向

Z 垂直于X和Y的第三空间方向

Claims (10)

1.一种用于车辆的上部结构(13)的结构部件，

其特征在于：

细长的第一纵向结构元件(15)和第二纵向结构元件(16)，其彼此间隔开并且至少部分地基本上沿相同的纵向方向(L)延伸；细长横向结构元件(17)，其将这两个纵向结构元件(15,16)连接在一起并且基本上横贯于这两个纵向结构元件(15,16)延伸；以及细长结构支撑腹板(18)，其基本上横贯于所述两个纵向结构元件(15,16)和所述横向结构元件(17)延伸，其中所述两个纵向结构元件(15,16)和所述结构支撑腹板(18)均被配置为连接到所述车辆的所述上部结构(13)。

2.根据权利要求1所述的结构部件，

其特征在于：

所述两个纵向结构元件(15,16)和所述横向结构元件(17)基本上形成U形。

3.根据权利要求1或2所述的结构部件，

其特征在于：

所述横向结构元件(17)与所述两个纵向结构元件(15,16)中的至少一个整体地构造并通过相应地形成单个工件来形成，和/或所述结构支撑腹板(18)与所述两个纵向结构元件(15,16)中的至少一个整体地形成并通过相应地形成单个工件来形成。

4.根据任一前述权利要求所述的结构部件，

其特征在于：

所述第一纵向结构元件(15)和/或所述第二纵向结构元件(16)和/或所述横向结构元件(17)和/或所述结构支撑腹板(18)被配置为型材腹板。

5.根据前述权利要求所述的结构部件，

其特征在于：

所述型材腹板具有空心型材。

6.根据任一前述权利要求所述的结构部件，

其特征在于：

所述横向结构元件(17)被配置为条带。

7.根据任一前述权利要求所述的结构部件，

其特征在于：

所述两个纵向结构元件(15,16)和所述横向结构元件(17)之间形成开口(21)的边缘。

8.根据任一前述权利要求所述的结构部件，

其特征在于：

所述第一纵向结构元件(15)和/或所述第二纵向结构元件(16)具有绕第一弯曲轴线(23)的第一弯曲部(22)和/或绕第二弯曲轴线(26)的第二弯曲部(25)。

9.一种车辆上部结构，其具有纵向构件(2)和与其连接且基本上横贯于其延伸的横梁(3)，

其特征在于：

根据上述任一权利要求所述的结构部件(14,28)，其中所述结构支撑腹板(18)连接到所述纵向构件(2)，并且所述两个纵向结构元件(16)中的一个连接到所述横梁(3)，而另一纵向结构元件(15)连接到所述横梁(3)和/或所述纵向构件(2)。

10.根据前述权利要求所述的车辆上部结构，

其特征在于：

所述结构支撑腹板(18)与所述纵向构件(2)之间的连接部和/或所述纵向结构元件(15,16)中的至少一个与所述横向结构元件(17)之间的连接部被配置为当超过预定义力载荷时屈服的预定断开连接部(29,30)。

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