CN111791819A - 一件式载荷分配装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于车辆的载荷分配装置，该载荷分配装置被配置成在发生涉及车辆的撞击时分配载荷，该载荷分配装置包括：上部梁，该上部梁在横向方向上延伸并且可连接至车辆的至少一个上部载荷路径；下部梁，该下部梁在横向方向上延伸并且可布置在车辆的至少一个下部载荷路径上；以及互连部分，该互连部分连接所述上部梁和所述下部梁，其中，所述上部梁、所述下部梁和所述互连部分以单件方式制成。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的载荷分配装置，其被配置成在发生撞击时分配载荷。
背景技术
安装在车辆的前部和后部的传统保险杠的作用是承受至少较小的冲击。保险杠通常被附接至车辆的下部框架梁轨，并且被配置成吸收冲击能量以保护己方车辆及其乘客。传统的保险杠通常包括能量吸收梁，该能量吸收梁被配置成在发生碰撞时变形。
在正面撞击中，保险杠和车辆的所谓冲击缓冲区域的其他能量吸收部分吸收冲击产生的能量中的一部分。这可以保护己方车辆，但是传统上不会考虑冲击中对面车辆的安全性。换句话说，传统的保险杠系统的功能首先是为了保护己方车辆。
最近，焦点已经转移到同样关注撞击中的对面车辆。当较轻的车辆与较重的车辆撞击时，这一点尤其重要。从动量守恒原理可以理解，两个车辆中较轻的车辆必须承受比较重的车辆更高的载荷。
因此，期望在两个车辆之间发生撞击时在正面更好地分配载荷。
发明内容
欧洲即将颁布的立法(由欧洲新车评估计划发布)要求针对新测试项对车辆进行测试，该新测试项涉及与所谓的移动渐进形变障碍物(例如，另一车辆)的撞击。发明人认识到提供用于处理新测试项的令人满意的解决方案的一种方式是提供一种相对刚性的载荷分配装置，其覆盖车辆前部的相对大的区域，从而将载荷更均匀地分配到对面的障碍物(例如，对面的车辆)中。
因此，所公开的主题大体上涉及一种载荷分配装置，该载荷分配装置适于将冲击产生的载荷更均匀地分配到与己方车辆相撞的较轻的对方车辆中。此外，利用所提出的载荷分配装置，己方车辆的冲击缓冲区域能够吸收更多的能量，而不是让较轻的车辆吸收最多的能量。
所提出的载荷分配装置至少部分地通过以单件(一体件)方式制成而提供上述优点，所述载荷分配装置可连接至车辆的至少一个上部载荷路径并且可布置在车辆的至少一个下部载荷路径上。有利地，所述载荷分配装置因此在发生撞击时与车辆结构的上部载荷路径和下部载荷路径相连接，以使得冲击载荷被分配在相对大的区域上，并且被分配到车辆结构中的上部载荷路径和下部载荷路径二者中。
与多件式装置相比，所述载荷分配装置以单件方式制成提供了改进的结构完整性。因此，单件式载荷分配装置可以更好地承受在碰撞中产生的较高的力，这也使得所述载荷分配装置可以更好地分配载荷。
此外，为了改善横向方向上的载荷分配，所述载荷分配装置包括可连接至车辆的相应的上部载荷路径和下部载荷路径的上部梁和下部梁。
互连部分有利地将所述上部梁和所述下部梁相连接，从而将所述上部载荷路径和所述下部载荷路径彼此连接。可以理解，所述互连部分由与所述上部梁和所述下部梁具有相同刚性的材料制成。
尽管本公开的实施例描述了，所述下部梁可布置在所述下部载荷路径上，但是根据实施例，所述下部梁也可被连接至至少一个下部载荷路径。这确保了所述载荷附接装置在安装时牢固地附接至车辆。
为了能够将所述上部载荷路径和下部载荷路径彼此连接，所述载荷分配装置的尺寸大于诸如现有技术中的保险杠或类似装置的现有的单件式装置。
根据一些实施例，所述载荷分配装置的尺寸可能使得，需要通孔来允许冷却空气到达所述载荷分配装置的后面。冷却空气可以被引导至需要冷却的任何已知装置，例如散热器、电池等。所述通孔在所述互连部分中形成。
优选地，所述通孔位于所述上部梁和所述下部梁之间。
在实施例中，所述互连部分是板状的，并且在所述上部梁和所述下部梁的前壁处连接至所述上部梁和所述下部梁。有利地，这提供了所述载荷分配装置的相对平坦的前侧。
在一些实施例中，所述上部梁可连接至至少一个上部碰撞吸收构件，并且所述下部梁可连接或可布置在至少一个下部碰撞吸收构件处。因此，所述载荷分配装置能够至少在发生撞击时将碰撞吸收构件彼此连接，从而借助于相互连接的上部碰撞吸收构件和下部碰撞吸收构件来改善载荷的吸收。
在实施例中，所述至少一个上部碰撞吸收构件被附接至车辆底盘，并且所述至少一个下部碰撞吸收构件被附接至车辆的副车架或其他底盘结构部件。这使得能够将载荷有效地传递至所述上部载荷路径和所述下部载荷路径两者中。
当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以产生不同于以下描述的实施例的实施例。
附图说明
现在将参考示出本发明的示例实施例的附图来更详细地描述本发明的这些和其他方面，其中：
图1A-B是根据本公开的实施例的载荷分配装置的立体图；
图2A-B是根据本公开的实施例的载荷分配装置的立体图；
图3A概念性地示出了载荷分配装置到碰撞吸收构件的附接位置；
图3B是图3A中的下部碰撞吸收构件处的附接位置的截面；
图4A概念性地示出了载荷分配装置到碰撞吸收构件的附接位置；
图4B是示出图4A中的下部碰撞吸收构件与下部梁之间的间隙的截面；
图5是根据本公开的实施例的载荷分配装置的立体图；
图6A概念性地示出了载荷分配装置到下部碰撞吸收构件的附接位置；
图6B是图5A中的下部碰撞吸收构件处的附接位置的截面；以及
图7概念性地示出了根据本公开的实施例的车辆前部结构。
具体实施方式
在本详细描述中，描述了根据本发明的载荷分配装置的各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了透彻性和完整性，并将本发明的范围完全传达给技术人员。在全文中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1A-B概念性地示出了用于车辆的载荷分配装置100的不同视图。载荷分配装置100被配置成在发生涉及车辆的撞击(碰撞)时分配载荷。
载荷分配装置100包括：上部梁102，所述上部梁102在横向方向上延伸并且可连接至至少一个上部载荷路径，此处以可连接至车辆的至少一个上部碰撞吸收构件104为例；和下部梁106，所述下部梁106在横向方向上延伸并且可布置在至少一个下部载荷路径上，此处以可连接至车辆的至少一个下部碰撞吸收构件108为例。
此外，载荷分配装置100包括将上部梁102和下部梁106相连接的互连部分110。
上部梁102、下部梁106和互连部分110优选地通过挤压工艺制成单件(一体件)。换句话说，整个载荷分配装置100以单个挤压工艺制造以形成一件式载荷分配装置100。以这种方式，可以通过挤压相对快速地制造载荷分配装置100。此外，载荷分配装置100可以由轻质材料制成，例如由碳复合物或铝合金或者仅由铝制成。挤压方向在宽度方向上，沿着载荷分配装置100的上部梁102和下部梁106的横向方向。
发明人认识到，提供一种单件式载荷分配装置(其被设计成将上部载荷路径与下部载荷路径相连接)来以这种方式将冲击产生的载荷更均匀地分配到对面的发生碰撞的障碍物中。相反，由于现有技术装置仅连接至上部载荷路径和下部载荷路径之一，因此带有现有技术装置的车辆的吸收面积小于带有本公开的载荷分配装置的车辆的吸收面积。例如，仅连接至下部碰撞吸收构件的窄梁具有相对小的面积，其将撞击过来的障碍物，并因此将相对远地穿透至该障碍物中。可以(例如，通过连接上部碰撞吸收构件和下部碰撞吸收构件)连接至上部路径和下部路径两者的本公开的载荷分配装置可以更好地处理因与障碍物碰撞而产生的载荷，并将其分配在较大的面积上。因此，具有所述载荷分配装置的车辆不会较远地穿透至发生碰撞的障碍物中。
因此，发明人认识到载荷分配装置应相对大以便提供上述期望的优点。更精确地，较大的载荷分配装置使得能够将载荷更均匀地分配到对面的障碍物中。此外，与将仅仅一个载荷路径连接至载荷分配装置的情况相比，所述载荷分配装置与车辆的上部载荷路径和下部载荷路径相连接使得车辆能够吸收更多的能量。
另外，当承载本公开的载荷分配装置的车辆比对方车辆重时，由于载荷被分配到上部碰撞吸收构件和下部碰撞吸收构件中，因此所述载荷分配装置有助于使所述较大的车辆比较轻的对方车辆吸收更多的能量。
优选地，所述载荷分配装置100跨越车辆整个宽度的一大部分，例如，跨越所述宽度的至少90％。通过如此宽的构造，不仅解决了正面撞击，还解决了小的重叠撞击的情况。另外，以此方式，在车辆的设计要求和限制内，使载荷分配装置100的宽度尽可能大。
载荷分配装置100可以有些弯曲，因此载荷分配装置的前侧在宽度方向上弯曲。可以通过首先将载荷分配装置100挤压成笔直的形状，然后通过拉伸弯曲技术使其成形来获得弯曲的形状。弯曲设计的优点在于，载荷分配装置的形状有效地遵循了车辆的前部造型。
载荷分配装置100可以通过各种措施机械地连接至上部碰撞吸收构件104和下部碰撞吸收构件108，下面将参考随后的附图描述其中一些措施。
上部碰撞吸收构件104和下部碰撞吸收构件108大体上可以被称为所谓的碰撞盒。碰撞盒被配置成在发生碰撞时变形以便吸收能量。传统的保险杠通常机械地固定至下部碰撞盒。对于本发明的载荷分配装置100，下部碰撞吸收构件108(例如，下部碰撞盒)经由所述载荷分配装置连接至上部碰撞吸收构件104(例如上部碰撞盒)，从而将碰撞产生的能量分配到更大的面积上。这使得进入发生碰撞的较轻的对面对方车辆中的载荷被分配在较大的面积上，从而减轻了较轻的对方车辆的损坏，从而使得与带有较小的传统保险杠的情况相比，较大的己方车辆吸收了更多的能量。
此外，上部梁102和下部梁106是空心的，这减轻了载荷分配装置100的重量。梁102和106分别显示为具有两个和一个单元(格室)。但是，所述梁可以包括任何适当数量的单元，并且此处示出的梁是出于示例性目的而示出的。
图2A-B概念性地示出了根据本公开的实施例的载荷分配装置200的不同视图。由于载荷分配装置200的尺寸，在所述载荷分配装置中可能需要通孔202以允许冷却空气到达载荷分配装置200后面的部件。因此，如图2A-B所示，互连部分210包括通孔202，该通孔202用于允许冷却空气到达载荷分配装置200的后面。载荷分配装置200可以被布置成使通孔202位于车辆的格栅之后，但是这取决于车辆的具体设计和规格。
通孔202位于上部梁102和下部梁106之间。
互连部分210大体上是板状的，并且优选地是弯曲的，并且在上部梁102和下部梁106的前壁112、113处连接至上部梁102和下部梁106。换句话说，在用于制造所述载荷分配装置的挤压工艺中，所述互连部分被形成为分别是上部梁102和下部梁106的前壁112和113的延伸。这有利地形成了载荷分配装置100的平坦的前侧115。相对平坦的前侧115使得能够将载荷良好地分配至发生碰撞的障碍物中。
所述载荷分配装置的高度优选地使得其覆盖车辆前部的相对大的部分，以便将载荷分配在大的面积上。例如，上部梁102和下部梁106可以分开比上部梁102和下部梁106中的每一个的竖直长度大的距离。因此，互连部分210的高度大于上部梁102和下部梁106二者的高度。优选地，当安装在车辆上时，所述载荷分配装置覆盖从离地面大约200-250mm到离地面大约600-650mm的区域。
图3A概念性地示出了将载荷分配装置100、200附接至碰撞吸收构件的一种有利方式。图3B是附接位置之一的横截面。
如图3A所示，下部梁106包括附接点204，该附接点204适于经由衬套将下部梁106附接至至少一个下部碰撞吸收构件。附接点204以孔的形式提供(在图3B中更佳地示出)，螺栓或螺钉207被附接至其中(参见图3B中示出的横截面)。
如图3B所示，螺栓或螺钉207被布置成穿过碰撞吸收构件108的孔208、穿过下部梁106的孔204以及穿过凸缘210的孔。
在碰撞吸收构件108的通孔208中布置有衬套。所述衬套包括弹性构件206，例如具有管状形状的橡胶管或衬垫。所述衬套的橡胶衬垫206围绕内套筒220，该内套筒220优选地由诸如铝的金属制成。所述衬套的外套筒230围绕橡胶衬垫和内套筒220两者。因此，所述衬套包括同轴布置的内套筒220、橡胶衬垫206和外套筒230。所述衬套围绕螺栓或螺钉207，即，螺栓或螺钉207被布置成穿过内套筒220。所述衬套被插入凸缘210和孔204之间。
由于衬套206，载荷分配装置200和/或碰撞吸收构件108和104被允许发生一些振动和/或移动，而不会在它们之间的界面处引起过多的噪声。所述衬套的衬垫可以是橡胶或塑料衬垫。利用布置在凸缘210的相反侧上的螺母209拧紧螺栓或螺钉207，凸缘210具有与附接点204轴向分开的通孔。因此，螺栓或螺钉207被布置成在碰撞吸收构件108的相反侧穿过凸缘210中的通孔和处于凸缘210下方的下部梁106中的通孔204。
上部梁102例如在上部碰撞吸收构件104的凸缘212处通过诸如螺栓连接或焊接的已知措施附接至上部碰撞吸收构件104。
图4A-B示出了另一种可能的附接布置。此处，如上所述，上部梁102被附接至上部碰撞吸收构件104。然而，下部梁106适于被布置成在下部碰撞吸收构件108处具有纵向间隙214和高度间隙215，以允许载荷分配装置与下部碰撞吸收构件之间的相对移动。
因此，载荷分配装置300并未机械地连接至下部碰撞吸收构件108。以这种方式，允许下部碰撞吸收构件108相对于载荷分配装置300进行移动，这可以减小噪音。
此外，由于不需要松开或拧紧位于载荷分配装置300后方的可能难以触及的紧固器件，因此将载荷分配装置300布置成具有间隙并且未机械地连接至下部碰撞吸收构件108有助于从车辆移除载荷分配装置300/将载荷分配装置300安装至车辆。
图5示出了另一实施例，其中，载荷分配装置400与下部碰撞吸收构件108之间具有间隙，如参照图4A-B所述。然而，梁106被呈U形托架形式的成形支撑构件402中断，该成形支撑构件402适于接收下部碰撞吸收构件108。布置在下部梁106的切口部分中的托架402为下部碰撞吸收构件108提供了局部支撑，这特别是在发生撞击时防止下部碰撞吸收构件108掉出位置。所述梁中的切口部分还提供了对碰撞吸收构件108的更好的服务可及性。
参考图6A-B，下部梁106可以利用螺栓或螺钉207附接至至少一个下部碰撞吸收构件108，所述螺栓或螺钉207被布置成穿过碰撞吸收构件108的通孔208、穿过下部梁106的通孔204以及上部凸缘210中的通孔，其中螺母209位于凸缘210的相反侧。图6A-B中所示的附接方案与图3A-B中所示的附接方案之间的差异是：在图6A-B中，没有使用衬套。
图7示出了根据本公开的实施例的示例性车辆前部结构600。前部结构600包括根据上述实施例的载荷分配装置100或200。此外，车辆前部结构600包括至少一个上部碰撞吸收构件104和至少一个下部碰撞吸收构件108。在该示例实施例中，有两个上部碰撞吸收构件104和两个下部碰撞吸收构件108。载荷分配装置100的上部梁102被连接至上部碰撞吸收构件104，下部梁106被连接至下部碰撞吸收构件106。
取决于车辆的具体结构，上部碰撞吸收构件104被附接至车身602，下部碰撞吸收构件108被附接至副车架604或车辆的其他底盘结构部件。上部碰撞吸收构件104和车身602提供上部载荷路径606。下部碰撞吸收构件108和副车架604提供下部载荷路径608。载荷路径606和608旨在将前部撞击产生的载荷向后引导至车辆结构中。
在上部梁102被连接至上部碰撞吸收构件104并且下部梁106被连接至下部碰撞吸收构件108的情况下，上部路径606和下部路径608经由载荷分配装置200彼此连接。因此，前部撞击产生的载荷被包括前部结构600的车辆更好地吸收和分配。
下部载荷路径608可包括例如沿着车辆侧面的挤压门槛，从而将载荷向后传递至车辆中。上部载荷路径可以包括穿过例如车辆的A柱和侧梁的路径，以将载荷向后传递。
在载荷分配装置200以单件方式制成的情况下，所述载荷分配装置在结构上更坚固，并且因此与组装而成的多件式装置相比，能够更好地适于将载荷分配到上部载荷路径和下部载荷路径。这种多件式装置可能在结合处塌陷。
本领域技术人员将意识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。
例如，所述载荷分配装置的形状可以与所描绘的实施例中所示的形状不同。载荷分配装置的特定形状可以取决于车辆的设计参数。
在本文中，参考成对的上部碰撞吸收构件和下部碰撞吸收构件示出了载荷分配装置。在某些情况下，所述载荷分配装置也可应用于车辆中仅存在上部碰撞吸收构件或下部碰撞吸收构件的情况。
还提供了一种车辆，其包括根据本文提出的实施例中的任一个的载荷分配装置。另外，车辆可以包括根据本文提出的实施例的车辆前部结构。
根据所提出的实施例中的任一个的载荷分配装置适于被布置在车辆的前部结构处。
上部碰撞吸收构件和下部碰撞吸收构件可以是碰撞盒，尽管根据车辆前部的具体设计，本领域中已知的其他类型的碰撞吸收构件也可以适用。
车辆可以是各种类型的，但是优选的车辆是诸如汽车的轻型车辆，尽管较轻的卡车也可以配备所述载荷分配装置。
所述载荷分配装置可以具有附加的通孔或安装点，以用于将喇叭或其他装置安装在所述载荷分配装置之中或之后。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一种”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中所记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的仅有事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制该范围。
已经描述了各种示例。这些和其他示例在所附权利要求的范围内。
Claims (15)
1.一种用于车辆的载荷分配装置，所述载荷分配装置被配置成在发生涉及车辆的撞击时分配载荷，所述载荷分配装置包括：
-在横向方向上延伸并且可连接至车辆的至少一个上部载荷路径的上部梁；
-在横向方向上延伸并且可布置在车辆的至少一个下部载荷路径上的下部梁；和
-连接所述上部梁和所述下部梁的互连部分，
其中，所述上部梁、所述下部梁和所述互连部分以单件方式制成。
2.根据权利要求1所述的载荷分配装置，其中，所述互连部分包括通孔，所述通孔用于允许冷却空气到达所述载荷分配装置的后面。
3.根据权利要求2所述的载荷分配装置，其中，所述通孔位于所述上部梁和所述下部梁之间。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的载荷分配装置，其中，所述下部梁适于被布置成在所述下部碰撞吸收构件处有间隙，以允许所述载荷分配装置与所述下部碰撞吸收构件之间的相对移动。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的载荷分配装置，其中，所述下部梁可连接至所述至少一个下部碰撞吸收构件，并且所述上部梁可连接至至少一个上部碰撞吸收构件。
6.根据权利要求5所述的载荷分配装置，其中，所述下部梁包括附接点，所述附接点适于经由衬套将所述下部梁附接至所述至少一个下部碰撞吸收构件。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的载荷分配装置，其由包括铝或碳复合物的材料制成。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的载荷分配装置，其中，所述互连部分是板状的，并且在所述上部梁和所述下部梁的前壁处连接至所述上部梁和所述下部梁。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的载荷分配装置，其中，所述上部梁和所述下部梁分开的距离大于所述上部梁和所述下部梁中的每一个的竖直长度。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的载荷分配装置，其中，所述载荷分配装置的宽度基本上跨越车辆的整个宽度。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的载荷分配装置，
其中，所述上部梁可连接至车辆的至少一个上部碰撞吸收构件，而所述下部梁被连接至或布置在车辆的至少一个下部碰撞吸收构件处，或者
其中，所述下部梁可连接至车辆的至少一个下部碰撞吸收构件，而所述上部梁被连接至车辆的至少一个上部碰撞吸收构件。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的载荷分配装置，其中，所述载荷分配装置的高度跨越车辆前部结构的上部载荷路径和下部载荷路径。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的载荷分配装置，其中，所述载荷分配装置是通过挤压制造的。
14.一种车辆前部结构，其包括：
-根据前述权利要求中的任一项所述的载荷分配装置；
-至少一个上部碰撞吸收构件；和
-至少一个下部碰撞吸收部件，
其中，所述上部梁被连接至所述至少一个上部碰撞吸收构件，并且所述下部梁可连接至所述至少一个下部碰撞吸收构件。
15.根据权利要求14所述的车辆前部结构，其中，所述至少一个上部碰撞吸收构件被附接至车身，并且所述至少一个下部碰撞吸收构件被附接至车辆的副车架或其他底盘结构部件。
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