用于吸收小偏置碰撞力的车辆前部结构的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月17日提交的美国发明申请no.14/573,768的优先权。上述申请的全部公开内容通过参引并入本文中。

本公开涉及具有用于吸收小偏置碰撞力的前部结构的车辆。

背景技术：

本部分提供与本公开有关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。

车辆照惯例具有包括一对纵梁的内部车身结构，所述一对纵梁沿着车辆的前部纵向地延伸并位于车辆的动力装置(例如，发动机)的相反两侧。保险杠通常沿着车辆的前部在两个纵梁之间延伸。纵梁通常支撑动力装置以及任意数量的车辆部件或车身面板。保险杠和纵梁照惯例被设计成吸收在碰撞事件期间可能因变形而出现的力中的一些力。这种变形的程度和位置会决定车辆在碰撞事件期间及之后的轨迹，并且会影响车辆乘员所经受的力。一种类型的碰撞事件被认为是仅车辆宽度的靠外25％在碰撞事件期间被碰撞的小偏置碰撞。

技术实现要素：

本部分提供本公开的总体概述，而不是本公开的全部范围或本公开的所有特征的全面公开。

根据本公开的一方面，车辆具有包括左侧纵梁和右侧纵梁、左前部构件和右前部构件以及左内支架和右内支架的前部结构。左侧纵梁在车辆的发动机的左侧沿车辆的前部部分纵向地延伸。右侧纵梁在车辆的发动机的右侧沿车辆的前部部分纵向地延伸。左前部构件联接至左侧纵梁的前端部并且从左侧纵梁沿横向向外方向延伸并至少部分地设置在车辆的左外四分之一的总宽度上。右前部构件联接至右侧纵梁的前端部并从右侧纵梁沿横向向外方向延伸并且至少部分地设置在车辆的右外四分之一的总宽度上。在一方面中，左内支架包括横向壁和基部。左内支架的横向壁具有沿着左侧纵梁纵向地延伸的侧边缘以及从左侧纵梁横向向外延伸的前边缘。左内支架的基部联接至左内支架的横向壁并且在左前部构件与左侧纵梁之间对角地延伸并联接至左前部构件和左侧纵梁。左内支架的基部的前边缘在车辆的左外四分之一的总宽度内联接至左前部构件。在一方面中，右内支架包括横向壁和基部。右内支架的横向壁具有沿着右侧纵梁纵向地延伸的侧边缘以及从右侧纵梁横向向外延伸的前边缘。右内支架的基部联接至右内支架的横向壁并且在右前部构件与右侧纵梁之间对角地延伸并联接至右前部构件和右侧纵梁。右内支架的基部的前边缘在车辆的左外四分之一的总宽度内联接至右前部构件。

根据本公开的一方面，前部结构包括左外支架和右外支架。左外支架联接至左侧纵梁并且围绕左内支架的基部。右外支架联接至右侧纵梁并且围绕右内支架的基部。

根据本公开的一方面，左内支架联接至左外支架，并且右内支架联接至右外支架。

根据本公开的一方面，每个外支架均包括顶侧面、底侧面以及在顶侧面与底侧面之间延伸的基部。左外支架的基部的至少一部分在左前部构件与左侧纵梁之间对角地延伸。右外支架的基部的至少一部分在右前部构件与右侧纵梁之间对角地延伸。

根据本公开的一方面，左外支架的基部与左内支架的基部间隔开，并且右外支架的基部与右内支架的基部间隔开。

根据本公开的一方面，前部结构包括右承载梁和左承载梁。每个承载梁均具有主要部分和前端部。每个承载梁的主要部分至少部分地限定车辆的相应轮罩。右承载梁的前端部联接至右外支架，并且左承载梁的前端部联接至左外支架。

根据本公开的一方面，前部结构包括左支撑构件和右支撑构件。左支撑构件在左侧纵梁与左侧承载梁的主要部分之间延伸。左外支架联接至左支撑构件。右支撑构件在右侧纵梁与右承载梁的主要部分之间延伸。右外支架联接至右支撑构件。

根据本公开的一方面，前部结构包括左内挤压壳和右内挤压壳。左内挤压壳在左前部构件的前侧面上安装至左前部构件。左内支架的基部的前边缘横向地设置在左内挤压壳的外侧。右内挤压壳在右前部构件的前侧面上安装至右前部构件。右内支架的基部的前边缘横向地位于右内挤压壳的外侧。

根据本公开的一方面，前部结构包括左外挤压壳和右外挤压壳。左外挤压壳在左前部构件的前侧面上安装至左前部构件并且横向地位于左内挤压壳的外侧。左内支架的基部的前边缘在横向地位于左内挤压壳与左外挤压壳之间的位置处联接至左前部构件。右外挤压壳在右前部构件的前侧面上安装至右前部构件并且横向地位于右内挤压壳的外侧。右内支架的基部的前边缘在横向地位于右内挤压壳与右外挤压壳之间的位置处联接至右前部构件。

根据本公开的一方面，每个侧纵梁设置成靠近一对偏移轴线中的相应的偏移轴线。每个相应的偏移轴线与每个对应的侧纵梁设置在车辆的同一侧。每个偏移轴线从车辆的中心纵向轴线偏移了车辆的百分之二十五的总横向宽度。

根据本公开的一方面，左外支架和右外支架中的每一者的基部以及顶侧面和底侧面形成分别朝向左侧纵梁和右侧纵梁敞开的大致u形的截面。

根据本公开的一方面，每个侧纵梁均包括形成管状结构的顶侧面、底侧面、内侧面和外侧面。每个外支架的顶侧面的一部分与联接至该外支架的侧纵梁的顶侧面叠置，并且外支架的底侧面的一部分与联接至该外支架的侧纵梁的底侧面叠置。

根据本公开的一方面，每个内支架均包括横向壁，该横向壁从内支架的基部朝向内支架所联接的侧纵梁横向向内延伸。

根据本公开的一方面，每个内支架的横向壁与内支架所联接的侧纵梁的顶侧面和底侧面中的一者叠置。

根据本公开的一方面，每个内支架均包括凸缘，该凸缘从内支架的基部横向向内延伸并且联接至外支架的顶侧面和底侧面中的一者。

本发明的其它适用领域通过下文中提供的详细描述将变得明显。应当理解的是，尽管详细描述和具体示例表示本发明的优选实施方式，但这些详细描述和具体示例仅意在用于说明的目的而不意在限制本发明的范围。

附图说明

本发明将通过详细描述和附图更充分地理解，在附图中：

图1是根据本公开的车辆和碰撞体的示例的俯视图；

图2是图1的车辆的前部结构的左前部部分的立体图；

图3是图2的左前部部分的一部分的局部分解立体图，其示出了内支架和外支架；

图4是图2的前部结构的左前部部分的俯视图，其示出了图1的碰撞体处于碰撞前位置；

图5是与图4相似的俯视图，其示出了在继与碰撞体发生碰撞后的第一时间量之后的车辆；以及

图6是与图5相似的俯视图，其示出了在继与碰撞体发生碰撞后的第二时间量之后的车辆。

贯穿附图的若干视图，对应的附图标记表示对应的部件。

具体实施方式

以下对优选实施方式的描述本质上仅为示例性的而不意在限制本发明、本发明的应用或用途。

本公开涉及一种具有用于小偏置碰撞的前部结构的车辆。该车辆前部结构吸收一些碰撞力并将一些纵向力转换成车辆远离碰撞点的横向运动，如下文所描述的。尽管参照车辆的左侧进行了图示和描述，但应当理解的是，车辆以关于本公开的前部结构的左侧部和右侧部对称的方式构造。

参照图1，示出了示例性车辆10以及根据公路安全保险协会(“iihs”)小偏置正面碰撞测试而定位的碰撞体或壁障14。壁障14是刚性壁障，使得壁障14固定至地面18以阻止壁障14在纵向方向22或横向方向26上的运动。壁障14具有碰撞面30和大致圆形的端部34。车辆10在纵向方向22上具有朝向壁障14的速度v。在所提供的示例中，车辆10在横向方向26上没有速度，并且车辆10的速度v垂直于碰撞面30。在所提供的示例中，速度v是40mph，但也可以使用其他速度。车辆10具有从车辆10的前部42至后部46纵向地延伸穿过车辆10并将车辆10平分的中央轴线38。壁障14定位成在车辆10外部四分之一50——即，外25％——的总横向宽度上碰撞车辆10。在所提供的示例中，外四分之一50与内四分之一54通过偏移轴线58定界，偏移轴线58从中央轴线38偏移了车辆10的25％的总横向宽度。换言之，车辆10和壁障14定位成使得当车辆10碰撞壁障14时，端部34大致与偏移轴线58对准。

另外参照图2至图4，示出了车辆前部结构212的左前部部分210。根据本公开的一方面，车辆如车辆10(图1)包括左前部部分210。尽管仅示出了车辆前部结构212的左前部部分210，但是车辆前部结构212的右前部部分(未示出)以类似的方式构造。左前部部分210包括侧纵梁214、承载梁218、立柱本体222、支撑架226、前部构件230、内挤压壳234、外挤压壳238、保险杠242、内支架246以及外支架或外伸架250。

侧纵梁214具有靠近车辆10的前部42的前末端端部310，并且侧纵梁214从末端端部310沿纵向方向22朝向车辆10的后部46延伸。侧纵梁214包括内壳体314和外壳体318。内壳体314和外壳体318具有大致“u”形或帽形的截面，其中，每个壳体314、318分别具有远侧面322、326，分别具有上侧面330、334，分别具有下侧面338、342，分别具有上凸缘346、350以及下凸缘(未明确示出)。上凸缘346、350和下凸缘大致形成具有帽状截面的“边沿”，并且沿着侧纵梁214纵向地延伸。由远侧面322以及上侧面330和下侧面338限定的u形部的内部与由远侧面326以及上侧面334和下侧面342限定的u形部的内部面向彼此，并且上凸缘346、350和下凸缘各自被焊接以形成管状结构。因此，远侧面322形成管状侧纵梁214的内侧面，远侧面326形成管状侧纵梁214的外侧面。在所提供的示例中，内壳体314的形状和外壳体318的形状各自例如通过冲压诸如钢之类的材料片而形成。

侧纵梁214的形状构造成在某些载荷下有利于一定程度的受控变形。在所提供的示例中，侧纵梁214包括位于内壳体314和外壳体318上的多个凹口362以有利于侧纵梁214的一部分的皱缩。侧纵梁214从中央轴线38偏移。在所提供的示例中，侧纵梁214从中央轴线38偏移成使得末端端部310近似以偏移轴线58为中央。在未明确示出的替代性结构中，侧纵梁214可以完全位于或基本上位于车辆10的外四分之一50内，或者靠近偏移轴线58(即，以偏移轴线58为中央在±5％内)。

承载梁218大致从侧纵梁214且从偏移轴线58横向向外偏移。承载梁218具有主要部分410以及前端部或鼻部部分414。鼻部部分414靠近车辆10的前部42。主要部分410从鼻部部分414大致纵向地朝向车辆10的后部46延伸，并且沿着弓形路径向上延伸以与立柱本体222接合并形成用于容置前轮(未示出)的轮罩418。立柱本体222大致形成车辆10的“a”柱。鼻部部分414从主要部分410朝向偏移轴线58向内弯曲，并且在到达侧纵梁214之前终止。承载梁218包括上梁422和下梁426。上梁422和下梁426各自是具有大致矩形截面的管状结构。上梁422堆叠在下梁426的上方。

支撑架226是具有大致“u”形或帽形截面的冲压结构。支撑架226与冲压结构446叠置以形成封闭部段。支撑架226具有内长度450和外长度454。内长度450安装(例如，焊接)至侧纵梁214的外壳体318并且从侧纵梁214横向向外且向上延伸。外长度454从内长度450横向向外且向上延伸，使得内长度450和外长度454形成朝向地面敞开的内部角度。外长度454安装(例如，焊接)至承载梁218的主要部分410。因此，支撑架226在侧纵梁214与承载梁218之间横向地延伸。

在一方面中，前部构件230是大致平坦的单件，该单件具有通过桥架478接合的内板470和外板474。应当理解的是，前部构件230可以具有其它构型。前部构件230横向于侧纵梁214。前部构件230具有大致面向车辆10的前部42的前侧面482和大致面向车辆10的后部46的后侧面486。在所提供的示例中，内板限定第一孔口490，外板474限定第二孔口494。第一孔口490和第二孔口494从前侧面482至后侧面486穿过前部构件230。内板470的后侧面486安装(例如，焊接)至侧纵梁214的末端端部310，使得外板474从内板470沿横向方向26向外延伸。第一孔口490大致与侧纵梁214的由“u”形内壳体314的内部和“u”形外壳体318的内部形成的中空的管状区域对准。

内挤压壳234是具有大致矩形截面的管状体。内挤压壳234具有前端部510和后端部514。后端部514安装(例如，焊接)至内板470的前侧面482。管状的内挤压壳234的中空内部(未明确示出)大致与内板470的第一孔口490对准，使得内挤压壳234的管状体围绕第一孔口490。前端部510相对于后端部514成角度，使得前端部510的内边缘518与前端部510的外边缘522相比沿纵向方向22朝向车辆10的前部42进一步延伸。内挤压壳234具有有利于在某些载荷下在纵向方向22上的受控挤压或受控皱缩的形状。在所提供的示例中，内挤压壳234还包括多个槽口526，所述多个槽口526纵向地间隔开并且穿过内挤压壳234的拐角以利于皱缩。

外挤压壳238是具有大致矩形截面的管状体。外挤压壳238的截面面积小于内挤压壳234的截面面积。外挤压壳238具有前端部530和后端部534。后端部534安装(例如，焊接)至前侧面482。管状的外挤压壳238的中空内部(未明确示出)大致与外板474的第二孔口494对准，使得外挤压壳238的管状体围绕第二孔口494。前端部530相对于后端部534成角度，使得前端部530的内边缘538与前端部530的外边缘542相比在纵向方向22上朝向车辆10的前部42进一步延伸。外挤压壳238具有有利于在某些载荷下在纵向方向22上的受控挤压或受控皱缩的形状。外挤压壳238横向向外并与内挤压壳234间隔开。外挤压壳238的前端部530在纵向上位于内挤压壳234的前端部510的后方。

保险杠242是具有大致矩形截面且设置成大致越过车辆10的前部42的管状体。保险杠242具有中央长度550和端部长度554。中央长度550大致沿横向长度26延伸越过车辆10的前部42并且在所提供的示例中大致延伸越过车辆10的内四分之一54。端部长度554相对于中央长度550朝向车辆10的后部46弯曲或成角度，并且至少部分地延伸到车辆10的外四分之一50中。在所提供的示例中，端部长度554以与内挤压壳234的前端部510和外挤压壳238的前端部530相似的角度形成。保险杠242安装(例如，焊接)至内挤压壳234的前端部510和外挤压壳238的前端部530。在所提供的示例中，保险杠242在横向方向26上并未完全越过外挤压壳238延伸至外挤压壳238的外边缘542，但也可以使用其他构型。

具体参照图3，左前部部分210的一部分的分解图被示出为包括侧纵梁214的一部分、前部构件230、支撑架226的内长度450的一部分、内支架246以及外支架250。内支架246例如通过冲压诸如钢之类的材料片而形成。内支架246具有顶部壁或横向壁610、基部614、上凸缘618、后凸缘622以及一对下凸缘626、630，其中，基部614在说明性实施方式中为内支架的外壁。横向壁610和基部614大致垂直于彼此以形成大致“l”形的截面。内支架246安装至侧纵梁214，使得横向壁610和基部614的前边缘或前部边缘634与侧纵梁214的末端端部310对准。横向壁610的内边缘638与外壳体318的上侧面334的一部分叠置。上凸缘618大致垂直于横向壁610并且从内边缘638延伸成与外壳体318的上凸缘350的一部分叠置。内支架246的上凸缘618安装(例如，焊接)至外壳体318的上凸缘350。在未明确示出的替代性结构中，横向壁610的内边缘638与外壳体318的下侧面342的一部分叠置。在这种结构中，上凸缘618为大致垂直于横向壁610并从内边缘638延伸成与外壳体318的底部凸缘(未示出)的一部分叠置的下凸缘(未示出)。内支架246的下凸缘安装(例如，焊接)至外壳体318的下凸缘。

横向壁610具有大致梯形的形状。横向壁610的前部边缘634形成梯形的底部，横向壁610的后边缘642形成梯形的顶部。梯形的底部的长度使内支架246的基部614与侧纵梁214分开。梯形的顶部的长度比底部的长度短，使得内支架246的基部614朝向侧纵梁214成角度以随着距车辆10的前部42的距离的增大而更加靠近侧纵梁214。内支架246的基部614成角度以在侧纵梁214与前部构件230之间对角地延伸并与侧纵梁214形成15度至20度的锐角。梯形的顶部的长度大于外壳体318的上侧面334的横向长度，使得内支架246的基部614沿着基部614的整个纵向长度保持与侧纵梁214间隔开。梯形的底部的长度使得基部614的前部边缘634从中央纵向轴线38偏移了车辆(10)的至少20％的总横向宽度。

后凸缘622从内支架246的基部614横向向外延伸并且与支撑架226的内长度450的一部分叠置。后凸缘622安装(例如，焊接)至支撑架226的内长度450。内支架246的基部614的前部边缘634与前部构件230的桥架478对准。内支架246的前部边缘634安装(例如，焊接)至前部构件230。下凸缘626、630从内支架246的基部614朝向侧纵梁214横向向内延伸。每个下凸缘626、630均大致平行于内支架246的横向壁610延伸。下凸缘626、630沿着基部614在纵向上彼此间隔开。在所提供的示例中，下凸缘626、630横向向内延伸了使得下凸缘626、630与侧纵梁214不叠置的长度。在所提供的示例中，下凸缘626、630安装(例如，焊接)至外支架250，如下文所描述的。

外支架250例如通过冲压诸如钢之类的材料片而形成。外支架250具有顶部壁710、底部壁714和基部718，其中，基部718在说明性实施方式中是外支架250的外壁。顶部壁710和底部壁714大致平行于彼此并彼此间隔开。基部718大致垂直于顶部壁710和底部壁714并且在顶部壁710与底部壁714之间延伸，使得外支架250形成大致“u”形的横截面。外支架250的顶部壁710的一部分与内支架246的横向壁610叠置，并且外支架250的底部壁714的一部分与内支架246的底部壁714叠置。外支架250的前边缘或前部边缘722与侧纵梁214的末端端部310对准。外支架250的前部边缘722沿着内板470和外板474的长度安装(例如，焊接)至前部构件230使得前部边缘722的沿着外支架250的基部718延伸的部分横向地位于第二孔口494的外侧。

外支架250的顶部壁710的内边缘726与外壳体318的上侧面334的一部分叠置，并且安装(例如，焊接)至外壳体318或内支架246的横向壁610。外支架250的底部壁714的内边缘730与外壳体318的下侧面342叠置并且安装(例如，焊接)至外壳体318的下侧面342。外支架250的底部壁714与下凸缘626、630叠置。下凸缘626、630安装(例如，焊接)至外支架250的底部壁714的内表面。基部718具有第一部分734和第二部分738。第一部分734从外支架250的前部边缘722朝向车辆10的后部46延伸。在所提供的示例中，第一部分734大致平行于偏移轴线38或侧纵梁214延伸。第一部分734安装(例如，焊接)至承载梁218的鼻部部分414。第二部分738从第一部分734纵向向后且横向向内延伸，使得第二部分738朝向侧纵梁214成角度以随着距车辆10的前部42的距离的增大而更加靠近侧纵梁214。第二部分738成角度以在侧纵梁214与前部构件230之间对角地延伸并相对于侧纵梁214形成30度至35度的锐角。侧纵梁214与第二部分738之间的锐角可以大于侧纵梁214与内支架246的基部614之间的锐角。顶部壁710和底部壁714的长度使得基部718沿着基部718的整个长度与内支架246的基部614间隔开。顶部壁710和底部壁714的长度使得基部718的前部边缘722从中央纵向轴线38偏移了车辆(10)的至少15％的总横向宽度。第二部分738安装(例如，焊接)至支撑架226的内长度450。因此，外支架250完全包围并局部地支撑内支架246。

另外参照图5和图6，左前部部分210的一部分被示出为与壁障14处于不同的碰撞状态。图4示出了在碰撞之前的左前部部分210。图5示出了在碰撞后的第一次时间量之后的左前部部分210。图6示出了在碰撞后的较长的第二时间量之后的左前部部分210。由于内支架246的前部边缘634从侧纵梁214横向向外延伸并且沿着桥架478在内挤压壳234与外挤压壳238之间竖向地延伸，因而纵向碰撞力通过内挤压壳234和外挤压壳238以及前部构件230而沿着内支架246的整个横向长度传递至内支架246。内支架246的基部614的成角度取向以及横向壁610的梯形形状使侧纵梁214与外挤压壳238之间受到的纵向指向的碰撞力中的一些碰撞力转变成在支撑架226与侧纵梁214的接合部处被引导到侧纵梁214中的横向力。

由于外支架250的前部边缘722从侧纵梁214横向向外延伸，并且大致竖向地延伸靠近外挤压壳238的横向外侧面，因而纵向碰撞力通过内挤压壳234和外挤压壳238以及前部构件230而沿着外支架250的整个横向长度传递至外支架250。外支架250沿着外支架250与内支架246叠置的部分为左前部部分210增加额外的刚性。外支架250的第二部分738的成角度取向使沿着外支架250的长度受到的纵向指向的碰撞力中的一些碰撞力转换成在支撑架226处被引导到侧纵梁214中的横向力。

如图5和图6中所示，在碰撞之后，挤压壳234和外挤压壳238通过受控的皱缩而吸收一些纵向碰撞力。侧纵梁214的一部分也通过受控的皱缩而吸收一些纵向力。由内支架246和外支架250引导到侧纵梁214中的横向力使侧纵梁214横向地弯曲到车辆10的发动机和/或变速器810中，从而将横向力传递到发动机/变速器810中。由于发动机/变速器810是车辆10的主要质量，因而传递到发动机/变速器810中的这些横向力使车辆10沿横向方向26移动远离壁障14。受控变形以及纵向速度至横向速度的转换有助于吸收小偏置碰撞力，并且有利于使车辆10移动远离壁障14。

本发明的描述本质上仅为示例性的，并且因此不背离本发明的本质的变型意在处于本发明的范围内。这些变型不应被认为背离本发明的精神和范围。