专利名称：汽车的车头结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车的车头结构，其具有一个下保险杠和一个设置在该下保险杠上方的上保险杠，这两个保险杠以其侧端部固定在汽车的纵梁上。
在DE 1 000 840 A2中公开了这样一种车头结构。其中描述的车头结构具有两个相叠的、保险杠形式的横梁，这两个横梁彼此独立地各固定在一个纵梁上。借助于这样一种结构与一大面积的碰撞护板结合地提供了多个用于接受碰撞能量以及将碰撞能量分配到车头结构中的承重梁。此外也应该能够达到更好地保护被碰撞的行人。这尤其适用于与行人碰撞可以调整的下横梁。
但是所述下横梁对于被汽车从前面撞到的行人的伤害程度并不起确定作用。更确切地说，典型的运动过程是两个保险杠都撞到了行人，行人因此倒向汽车以及上身撞在发动机罩上。这也被描述为行人身体平摊在车头结构上。在运动的开始阶段，腿围绕上保险杠倒翻以及此时离开下保险杠，因此对受伤程度起确定作用的是作用在所述上横梁上的力。
由DE 198 02 841 A1已知一种由两个用于保险杠的上下叠置的横梁组成的系统。这两个横梁设置成相对于车身的纵轴线可移动。所述上横梁在正常情况下位于下横梁之前，因此行人最先撞到上横梁上。为了确保行人的身体确实撞到车头盖上，而不是被向前抛出去，所述下横梁应基于碰撞作用而移出一些并似乎是将行人抬到发动机罩上。
但是对于绝大多数的行人交通事故来说并不需要采用这种结构，因为所述上横梁撞到行人身体时大多远低于身体重心，因此，在没有DE 198 02841 A1所记载的结构的情况下行人也会撞击到发动机罩上。
通常在上述两种现有技术方案中关键是传导到上横梁中的作用力要低于某一极限值，这样，至少在低于某一碰撞速度时不会发生行人腿断的事情。所述极限值通过法律法规确定。事实表明，只有在所述上横梁被安装软垫、即设有一较软的大约8cm厚的泡沫材料层时，才能达到上述目的。
当汽车行驶撞到另一辆汽车或一固定障碍物时，所述泡沫材料层基于其柔软性不会提供有效的阻力。因此此时产生的撞击能量必须由位于保险杠后的车身构件来接受。此外，所述泡沫材料层导致对应于其厚度地加长了汽车的长度，而并不是在所有情况下都期望汽车加长。
或许人们可以考虑相应地缩短所述在发生高能量碰撞、即与另一辆汽车或一固定障碍物相撞时吸收能量的汽车纵梁。但是这可能无论如何也不会被接受，因为例如无法遵循现行的、有关以一50或60km/h的速度与一固定障碍物碰撞时的规定或Danner要求(见下文)。
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种车头结构，该车头结构既具有与行人的兼容性，即，构造为在与行人碰撞时只有低于某一规定极限值的作用力传导给行人的腿部，同时又能够在发生高能量碰撞时，即，与另一辆车或一固定障碍物碰撞时吸收能量。但是这应该在尽可能地避免加长汽车的情况下实现。
上述技术问题通过一种汽车的车头结构得以解决，该车头结构除了具有权利要求1前序部分所述特征外，其特征在于，所述上保险杠在其前侧具有一带有一前表面的泡沫材料层，该泡沫材料层用于限制在与一行人发生碰撞时作用在人腿上的作用力，而所述下保险杠同样具有一前表面，其中，该前表面沿汽车纵向与所述上保险杠的前表面大约位于同一垂直面内或者位于其前面。
据此，所述下保险杠不设有泡沫材料层，由此在发生高能量撞击时它可以马上提供大的阻力，致使整个汽车产生一定的缓冲减速度。
在与一行人发生碰撞时，由于与下保险杠的没有装软垫的前表面接触而会对行人的腿形成一次无缓冲的撞击作用。但是这一时间很短，因为人体很快会围绕设有所述泡沫材料层的上保险杠倾翻，因此由于在下保险杠上接触时间短估计不会发生严重伤害。更确切地说，人腿主要支撑在上保险杠的装软垫的前表面上。其作用力由于所述泡沫材料层而受到限制。
因此本发明的中心思想在于，在所述车头上具有两个承受负荷的平面，即一刚性下平面和一在触碰开始阶段柔软的上平面。
所述保险杠有利地具有从一纵梁延伸到另一纵梁的横梁，这些横梁具有一U形的、向下开口的剖面形状，由此使所述由纵梁和横梁构成的汽车构架具有一足够的强度。
为了使由于所述泡沫材料层而形成的附加长度尽可能保持较小，所述泡沫材料层被装入到所述上横梁的凹槽中，凹槽的深度与泡沫材料层的卡塞长度(Blocklaenge)相适配。也就是说，该泡沫材料层向前突伸超出横梁的程度刚好与其实际上最大的可能变形程度一致。当例如使用一8cm厚的泡沫材料层时，这可以将汽车的有效加长长度减小到6cm。
如果将所述两个横梁设计为一整体式构件，即，由一个构件的两个部段构成，该构件在构成这两个横梁的部段之间具有一向后回缩的内缩部段，那么这种情况下可以获得一特别好的强度。
也可以设想，将所述两个横梁或组合部件直接与汽车的纵梁连接。但是这种结构具有的缺点是，本身小的变形力也远远地导入到所述纵梁中，导致对汽车的损害发生在发动机舱中。
因此长期以来存在这样的要求，即，本发明专业领域公知的Danner要求(该要求由Danner教授提出并以其姓名来命名)，其要求对于以一低速度行驶的、由于与一固定障碍物相撞受到损坏的汽车可以在不花费大的费用的情况下进行维修。这意味着这种碰撞的损害必须限制在一小的车身区域并且该区域需构造成，使得被损坏的部段可以方便地更换。遵循Danner要求对于汽车按安全等级分级是极具意义的。
因此在所述车头结构的区域中设有所谓的防撞箱(Crashbox)。在此原则上涉及到要加长所述纵梁，但是这些防撞箱明显地要比纵梁软，其中，一位于所述防撞箱与本身纵梁之间的刚性隔板防止变形量传导转移。在小的碰撞速度的情况下这些防撞箱只是接受所述变形。维修可以方便地实现，因为只须将被损坏的防撞箱从支撑板上取下并且换上新的即可。
通过在所述上横梁后面安装上防撞箱以及在所述下横梁后面安装下防撞箱来满足这些要求。因为所述下防撞箱向前多延伸一段，因此它在与一固定障碍物碰撞时首先单独接受能量，直至所述泡沫材料层被压缩以及所述上防撞箱也被碰撞为止。
通过所述优选的下防撞箱来直接接受在与一重的障碍物第一次接触时的变形能量以及由此达到在以小的速度碰撞时满足所述Danner要求。因为所述泡沫材料层沿汽车的纵向方向与所述下防撞箱设置在相同的纵向距离处，这样不会导致汽车过度地加长。
另一方面要考虑的是，在以小的速度碰撞时尽可能地不要波及到发动机舱中的机组，因为要更换这些机组要花费高费用。在此特别关键的是在汽车的发动机舱中相对靠前地设置发动机散热器。
因此，按照本发明设有一移动系统，其中，在发生碰撞时可以将所述发动机散热器从碰状区域移出。为此在所述保险杠下并且在所述防撞箱之间设有一可沿汽车纵向易于压缩的支架，在该支架上固定所述发动机散热器，其中，该支架以其后端部固定在一个将所述纵梁相互连接起来的横梁上以及以其前端部固定在其中一个保险杠、优选下保险杠上。
当发生碰撞时首先所述下防撞箱被压缩，所述发动机散热器的支架同样被压缩，这导致在其上固定的发动机散热器被向后从碰撞区域移出，因此估计在大多数情况下不会损坏该发动机散热器。
所述支架原则上可能涉及两个支撑梁。但是也可以设想一个同时具有封闭所述下横梁优点的板件。
为了进一步加强汽车车身按照本发明设有一个在所述发动机散热器上方延伸的并且与所述两个支撑板相互连接的发动机舱横梁。该发动机舱横梁由此构成了一用于所述散热器的罩板并且以一个前部倾斜段构成用于所述展开的行人身体的承接面。因为所述发动机散热器位于所述横梁之下，因此不必担心其上支伸出的构件伸入到所述行人与车头撞击时展开平躺在车头的区段中并由此对行人造成附加的伤害。
下面借助于一实施方式详细阐述本发明。附图中
图1表示一从前面看过去的带有保险杠的汽车车头结构的立体示意图，图2表示该车头结构的后视图，图3以及图4各表示在汽车结构中的保险杠的配设结构的一个横剖视图。
首先来看图1。图1表示一汽车的车头结构1的前部区域。纵梁2，3朝汽车两端延伸，从图1中只能看到其中的左纵梁2。这些纵梁2，3构成了用于汽车车身的基架并且技术人员对其不同的实施方案已非常熟悉。
一保险杠结构从所述纵梁2，3的端部横向于汽车纵向地延伸，该保险杠结构由一下保险杠4和一上保险杠5构成。这两个保险杠4，5分别具有一个向下开口的U形横截面形状的横梁6，7。
所述两个横梁6，7设计在一个唯一的构件中，该构件具有一个内缩部段8。进气口9位于该内缩部段8处。
由所述两个横梁6，7构成的组合部件通过防撞箱10，10′，11，11′与各纵梁2，3相连。所述防撞箱10，10′，11，11′的横截面为正方形或长方形的薄管，薄管的侧面带有压槽，以便于沿纵向压缩。与所述各纵梁2，3的连接是通过一垂直对准地固定在各纵梁2，3的前端部上的支撑板12，12′实现的。为了达到可靠地沿其整个高度支撑这些支撑板12，12′，在所述纵梁2，3之下设有一座套13。所述防撞箱10，10′，11，11′焊接或通过螺栓连接在所述支撑板12，12′的前侧面上。
所述上防撞箱11，11′的前端部伸入到所述上横梁6的U形轮廓中。所述下防撞箱10，10′的前端部设计为阶梯形，使得其较小的部段伸入到所述下横梁7的U形轮廓中，而其后续的部段贴靠在所述内缩部段8上。由此所述由所述两个保险杠4，5和内缩部段8构成的组合部件沿其整个高度在两侧全面积地被支撑。
所述上横梁6设有一泡沫材料层，该泡沫材料层具有这样的厚度，使得其前表面与下横梁7的前表面位于同一平齐。为了简明起见，所述泡沫材料层在图1中没有示出，而在图3和4中清楚地示出了。
如图1所示，一发动机散热器20位于所述两个横梁6，7后面。其固定方式将在图2中详细表示。图2表示图1所示结构的立体后视图。在此同一构件用相同的附图标记表示。人们可以再次特别清楚地看出，各上防撞箱11，11′伸入到所述上横梁6的U形轮廓中，而下防撞箱10，10′既支撑所述下横梁7，也支撑所述内缩部段8。
为了固定上述发动机散热器20，一支撑板21位于所述防撞箱10，10′，11，11′之间的区域中，该支撑板21的前端部与下横梁7的背侧相连，由此使下横梁具有一更高强度的封闭的横截面形状。其后端部与一个在所述座套13之下的、固定在所述纵梁上的发动机架横梁22焊接在一起。该发动机架横梁22主要用于支撑汽车发动机。
在所述支撑板21上设有两个固定点23，在图2中只能看到其中一个固定点。所述发动机散热器20固定在这两个固定点上。所述支撑板21定向成，其在所述防撞箱10，10′，11，11′压缩时也同样被压缩地向后推移。此时，该支撑板21带动发动机散热器20向后移动，该发动机散热器20相对于所述前保险杠4，5保留一定的距离以及由此在产生小的变形深度时不被损坏。
图3表示发动机散热器20区域处结构的横截面图，图4表示所述防撞箱10，10′，11，11′区域处结构的横截面图。在此同一构件也用相同的附图标记表示。另外，在此示意性地表示出了所述泡沫材料层25。该层25位于所述横梁6上，该横梁6为此具有一凹槽，所述泡沫材料层25以与其卡塞长度相应的部分长度嵌入该凹槽中。该泡沫材料层25向前突伸的程度只恰好与其最大的可能变形程度一致。
人们从这两幅图3，4中可以清楚地看出，所述横梁6的泡沫材料层25的前表面与下横梁7的前表面位于同一高度上或者下横梁7的前表面还位于所述泡沫材料层25的前表面之前。
如图4所示，也存在这样的可能性，即，所述下防撞箱10，10′明显比上防撞箱11，11′长。因此在发生与一固定的障碍物正面碰撞时所述下防撞箱10，10′立即起作用并且可以接受在一高的作用力程度上的能量。只要变形一克服了一个约6cm的行程，所述上防撞箱11，11′的作用也就被包括在所述变形中了。以这种方式可以减小与另一辆汽车或与一固定的障碍物碰撞时的碰撞能量，在这种变形中不将位于所述防撞箱10，10′，11，11′后面的纵梁2，3包括在内。
为了确保在碰撞的开始阶段，只有所述下防撞箱10，10′起作用，所以所述泡沫材料层25位于可能具有略大长度的下防撞箱10，10′之上。通过所述防撞箱与泡沫材料层的组合结构不会明显地加长汽车长度。
借助于一下保险杠和一上保险杠的结构也能达到改善尤其是在按照本发明的汽车撞到另一汽车时的侧面撞击行为，因为所述按照本发明的下保险杠碰到一固定的汽车结构、尤其是一梁(Schweller)上。由此碰撞能量被传导到该梁上，使得在接下来上保险杠撞到侧门时另一辆汽车的B支柱承受较小的负荷。
在与一行人发生碰撞时，虽然人腿的下部稍后被没有装软垫的下保险杠4碰到，但是无论如何可能首先要产生高的作用力。但是由于人体重心升高马上导致人体围绕所述泡沫材料层25倾斜，人腿在短时间后已从下保险杠上脱离，致使力的作用减小。进一步的支撑作用发生在所述泡沫材料层25上，该泡沫材料层25在一定程度上被挤压并且由于它具有的柔软性只允许某一程度的作用力，估计在这种作用力下被撞到的行人的下肢不会受到严重的伤害。
附图标记清单
1 车头结构2 左纵梁3 右纵梁4 下保险杠5 上保险杠6 横梁7 横梁8 内缩部段9 进气口10 防撞箱10′防撞箱11 防撞箱11′防撞箱12 支撑板12′支撑板13 座套14 前表面20 发动机散热器21 支撑板22 发动机架横梁23 固定点25 泡沫材料层26 前表面27 发动机舱横梁
权利要求
1.一种汽车的车头结构，其具有一个下保险杠(4)和一个设置在该下保险杠上方的上保险杠(5)，这两个保险杠以其侧端部固定在汽车的纵梁(2，3)上，其特征在于，所述上保险杠(5)在其前侧具有一带有一前表面(26)的泡沫材料层(25)，该泡沫材料层(25)用于限制其在与一行人发生碰撞时作用在人腿上的作用力，而所述下保险杠(4)同样具有一前表面(14)，其中，该前表面(14)沿汽车纵向与所述上保险杠(5)的前表面(26)大约位于同一垂直面内或者位于其前面。
2.按照权利要求1所述的车头结构，其特征在于，所述泡沫材料层(25)安置在一从所述纵梁(2，3)中的一个纵梁延伸到另一个纵梁的上横梁(6)的前侧。
3.按照权利要求2所述的车头结构，其特征在于，所述横梁(6)具有一U形的、向后开口的横断面形状。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的车头结构，其特征在于，所述泡沫材料层(25)以其卡塞长度位于所述横梁(6)中的一个凹槽中。
5.按照权利要求1所述的车头结构，其特征在于，所述下保险杠(4)的前表面(14)由一个同样地从所述纵梁(2，3)中的一个纵梁延伸到另一个纵梁的下横梁(7)构成。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的车头结构，其特征在于，所述横梁(6，7)构成一个构件，该构件在其构成所述横梁(6，7)的部段之间具有一个向后回缩的内缩部段(8)。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的车头结构，其特征在于，在所述纵梁(2，3)的端部与所述横梁(6，7)的背侧之间设置一些防撞箱(10，10′，11，11′)，这些防撞箱的纵向刚度小于所述纵梁(2，3)的刚度。
8.按照权利要求7所述的车头结构，其特征在于，在所述纵梁(2，3)的前端部上分别设置一个大约垂直延伸的支撑板(12，12′)，在这些支撑板的前侧面上既安装了一个用于所述上横梁(6)的防撞箱(11，11′)，也安装了一个用于所述下横梁(7)的防撞箱(10，10′)。
9.按照权利要求8所述的车头结构，其特征在于，所述下防撞箱(10，10′)比上防撞箱(11，11′)长。
10.按照权利要求8或9所述的车头结构，其特征在于，所述下防撞箱(10，10′)具有一高度，使得其既支撑所述下横梁(7)，也支撑所述内缩部段(8)。
11.按照权利要求1至10中任一项所述的车头结构，其特征在于，在所述保险杠(4，5)之后和所述防撞箱(10，10′，11，11′)之间设有一个可易于压缩的支架，在其上固定有所述发动机散热器(20)，其中，该支架以其后端部固定在一个将所述纵梁(2，3)相互连接起来的发动机架横梁(22)上以及以其前端部固定在其中一个保险杠(4，5)上。
12.按照权利要求11所述的车头结构，其特征在于，所述支架设计为固定在所述下横梁(7)上的支撑板(21)。
13.按照权利要求8或11所述的车头结构，其特征在于，所述支撑板(12，12′)与一个在所述发动机散热器(20)上方延伸的发动机舱横梁(27)相连，该发动机舱横梁具有一个前部倾斜段。
全文摘要
为了能够兼顾在发生撞击时对行人保护方面的要求和对被撞击的汽车可方便地维修方面的要求，本发明建议，所述车头结构由两个保险杠(4，5)构成，这两个保险杠(4，5)在两侧各通过一个防撞箱(10，10′，11，11′)支撑在一纵梁(2，3)上，其中，在所述上保险杠(5)的一个横梁(6)上设有一泡沫材料层(25)，在发生撞到行人的交通事故时，该泡沫材料层(25)吸收力的作用，以及下保险杠(4)的防撞箱(10，10′)向前突伸超出所述泡沫材料层(25)，使得这些防撞箱(10，10′)可以在第一次碰撞后直接通过变形吸收在与另一辆汽车或一固定障碍物发生轻微碰撞时的作用力。因为所述泡沫材料层(25)相对于下防撞箱(10，10′)被后置，所以在不必明显加大汽车长度的情况下可达到保护行人的目的。
文档编号B60R21/34GK1694824SQ02821946
公开日2005年11月9日 申请日期2002年11月2日 优先权日2001年11月3日
发明者柯德－西格蒙德·博特彻 申请人:亚当·奥佩尔有限公司