用于商用车辆、优选用于载重汽车的前端结构的制作方法

1.本发明涉及一种用于商用车辆、优选用于载重汽车的前端结构(vorbaustrukture)，以及具有这种前端结构的商用车辆。


背景技术：

2.用于商用车辆的前端结构尤其是被设计为能够可靠地吸收碰撞力，同时保持足够的减速值。在此应当考虑用于安装的自由空间，如特别是用于驱动设备的前侧冷却器模块。在此情况下必要的是，支承在前端结构上的驾驶室或驾驶座舱在正面碰撞的情况下变形，使得驾驶员和另外的乘员在事故中尽可能幸免于难而不受重伤。由于大多数载重汽车都是前向控制型并且由此没有较长的缓冲带，因此在正面碰撞时必须将驾驶室移出碰撞区。在此情况下已发现适宜的是，为了保证最佳安全性，将驾驶室与行驶方向相反地向后移动，直到发动机组上的碰撞障碍物停顿为止，所述发动机组稍微向后偏移地布置在驾驶室下方。
3.为了创建一种前端结构，该前端结构除了在正面碰撞时有足够的变形路径外还使得可以有利地布置冷却器模块，公开文献ep 2 719 565 a1提出了一种用于商用车辆的前端结构，包括侧架纵梁、保险杠横梁和布置于其下方的用于防钻撞的横梁。同时，所述横梁承载冷却器模块，所述冷却器模块布置在保险杠横梁后方并且在纵梁之间。在此情况下，从侧面看，防钻撞横梁相对于保险杠横梁向后偏移了与车辆外轮廓的一个纵向位移，并且特别是承载所述冷却器模块。
4.以类似的方式，公开文献ep 2 397 391 a2提出了一种用于商用车辆的前端结构来解决该任务，所述前端结构包括具有两个在车辆纵向方向上延伸的纵梁的框架下部结构、弹性支承在所述纵梁上方的驾驶室、布置在前端并支承在纵梁之间的驱动设备和从车辆纵向方向看位于所述驱动设备前面的冷却器，以及连接所述纵梁的横梁。在此情况下，所述横梁布置在所述冷却器的下边缘区域下方和/或在车辆纵轴方向上布置在所述冷却器的下边缘区域后方。
5.在ep 972 700a2中描述了商用车辆的驾驶室悬架，其中提供了稳定器摇杆，其在后端经由轴承座与车架连接并且在前端经由弹簧阻尼器与驾驶室连接。
6.然而，这种设计形式并不能在任何情况下都保证在碰撞情况下驾驶室的可靠后撤。


技术实现要素：

7.因此，本发明的任务是提供一种用于商用车辆的前端结构，所述前端结构具有比现有技术更好的碰撞行为。本发明的任务特别是创建一种在结构和制造技术方面有利的前端结构，其使得驾驶室能够在正面碰撞时充分地向后移动并且实现冷却器模块的有利布置。
8.该任务通过根据独立权利要求的前端结构来解决。有利的扩展在从属权利要求和部分参考附图的描述中说明。
9.所述前端结构适合作为商用车辆、优选载重汽车的前端结构。所述前端结构包括商用车辆的车架(梯形车架)的两个侧向的车架纵梁。所述前端结构还包括布置在所述车架纵梁之间的冷却模块，所述冷却模块经由具有共同俯仰轴的侧向枢转轴承直接或间接地支撑在车架纵梁上。因此，所述枢转轴承可以固定在车架纵梁固定的连接点处，要么直接固定在车架纵梁本身上、要么经由布置在所述车架纵梁上的固定部件固定。
10.所述前端结构还包括固定在冷却模块上并直接或间接支撑在车架纵梁侧上的摆式支撑件，用于吸收所述冷却模块的俯仰运动。
11.在此情况下，所述摆式支撑件具有额定失效部位，例如额定断裂部位，所述额定失效部位被设计为在正面碰撞情况中由碰撞引起的力冲击下失效，以释放和/或不再吸收所述冷却模块的俯仰运动。
12.上述前端结构的特征实现了所述冷却模块的有利碰撞行为，以便在正面碰撞情况下增大驾驶室的向后位移。在正面碰撞情况下，摆式支撑件的自动失效使得所述冷却模块在车架纵梁方向上俯仰或摆动，由此释放比摆式支撑件完好情况下更大的旋转范围。由此，驾驶室支撑结构的从车辆纵向方向上看定位在冷却模块前面的元件例如稳定器摇杆通过碰撞引起的力冲击进一步向后移动，因此在正面碰撞情况下可以增加驾驶座舱的向后位移。
13.所述前端结构应理解为商用车辆的前部区域的结构，该结构包括部分支撑结构和驾驶室的前部支承件。在正面碰撞期间由碰撞引起的力冲击可以包括在撞击或正面碰撞状况时超过对前端结构、特别是对冷却模块的预定力或临界力或能量影响。
14.在特别优选的实施方式中，所述冷却模块具有前冷却器和后冷却器，所述后冷却器优选平面平行于所述前冷却器地布置。术语“前”和“后”涉及这些术语在布置于商用车辆前部区域中的前端结构情况下的通常含义，即前冷却器从商用车辆的前向行驶的方向看布置在后冷却器的前面。为了更好区分，下面也将前冷却器称为第一冷却器，同时下面也将后冷却器称为第二冷却器。在该优选实施方式中，第一和第二冷却器借助于铰接连接彼此连接。在此情况下，所述第二冷却器经由铰接连接相对于所述第一冷却器的运动通过机械防护装置阻止。该机械连接的特征在于其具有额定失效部位，例如额定断裂部位，该额定失效部位被设计为在正面碰撞情况中由碰撞引起的力冲击下失效，以释放所述第二冷却器经由所述铰接连接相对于所述第一冷却器的运动。借助于所述前端结构的这种第二额定失效部位，在碰撞情况下所述第一冷却器和所述第二冷却器形成冷却模块的阻挡自动被打破，使得这两个冷却器可以在碰撞情况下经由铰接连接受控地相对于彼此运动。
15.由此，在正面碰撞情况下，所述冷却模块的旋转范围可以进一步增大，由此驾驶座舱的向后位移可以进一步增加。
16.在该实施方式的变体中，所述机械防护装置通过设置有额定断裂部位的刚性连接部件实施，所述刚性连接部件布置在两个冷却器之间并且刚性地与两个冷却器连接。所述刚性连接部件例如可以设计为具有额定断裂部位的腹板。这使得所述机械防护装置的实施是成本有利且节省空间的。所述机械防护装置因此可以在结构上与所述铰接连接分开设置。然而，替代地，所述机械防护装置也可以在结构上集成到机械防护装置中。
17.额定断裂部位可以通过所述刚性连接部件的适宜实施的几何设计形成，所述几何设计在正面碰撞情况下作用于所述刚性连接部件的临界力被超过时导致该连接部件断裂。
所述几何设计可以例如以狭窄部的形式实现。适宜实施的几何设计的替代实现可以规定，整个连接部件(例如桁架)的横截面弱化以形成额定断裂部位。替代地，额定断裂部位可以通过在碰撞情况下自动脱开或受到破坏的闩锁连接来实施。
18.所述前端结构还可以以本身已知的方式具有布置在所述车架纵梁下方的防钻撞装置，也称为防钻撞件。这种防钻撞装置旨在防止在道路交通事故中较小的车辆(小轿车、两轮车)从前方行驶到商用车辆的上部结构、车轮或底盘下方。
19.在一种实施方式中，所述防钻撞装置布置在所述第一冷却器的下端区域下方并且布置在所述第二冷却器的下端区域的高度处。这提供了以下优点，如果在正面碰撞情况下摆式支撑件由于其额定失效部位失效，则前冷却器可以经过防钻撞装置而旋转出去，以由此改善驾驶座舱的向后位移。
20.在此情况下，所述前端结构的尺寸被设置为和/或所述前端结构被设计为优选地在正面碰撞情况中由碰撞引起的力冲击下并且在所述摆式支撑件和所述机械防护装置在各自的额定失效部位处失效之后，所述第一冷却器的下部区域向前摆动到防钻撞装置上方，并且所述第二冷却器经由所述铰接连接向后移动，例如摆动。这例如可以通过以下方式实现，即所述机械防护装置在所述第一冷却器和所述第二冷却器之间的额定失效部位被设计为，使得当所述第二冷却器在正面碰撞情况下以其下端区域撞击防钻撞装置时所述额定失效部位失效，从而然后所述第一冷却器可以通过由碰撞引起的力冲击摆动到防钻撞装置上方，并且不会被较大的后冷却器阻挡。
21.在一种实施方式中，所述摆式支撑件实施为至少一个耦合杆。所述耦合杆可以在其端部具有固定铰接装置。替代地或附加地，所述耦合杆可以构造为刚性的并且基本上在车架纵梁方向上和/或在车辆纵向方向上延伸。所述摆式支撑件的额定失效部位可以通过几何设计来实施，例如以耦合杆的狭窄部的形式，所述狭窄部在出现在正面碰撞时的典型力的作用下导致耦合杆断裂。车架纵梁方向应理解为车架纵梁的纵向方向，其对应于车辆纵向方向。
22.在一个实施例中，所述摆式支撑件在车辆侧直接固定在至少一个车架纵梁上或固定在固定于所述车架纵梁的部件上。这种部件例如可以是前部防钻撞装置、用于该前部防钻撞装置的支架或布置在车架纵梁之间的驱动设备或电池模块。
23.在另一实施例中，用于连接所述第一冷却器和所述第二冷却器的铰接连接布置在所述第一冷却器和所述第二冷却器的上端区域处并且实施为摆动连接。这有利地使得在正面碰撞情况下机械防护装置失效之后第一冷却器的下部区域能够向前摆动和/或第二冷却器的下部区域能够向后摆动，以在正面碰撞情况下释放冷却模块的更大旋转范围。
24.在优选的实施例中，所述第一冷却器是增压空气冷却器或冷却剂冷却器并且所述第二冷却器是冷却剂冷却器，例如水冷却器。此外，所述第一冷却器和所述第二冷却器可以依次布置。
25.所述前端结构还可以以本身已知的方式具有u形稳定器摇杆，所述稳定器摇杆在其后端区域中铰接在轴承座上，所述轴承座相对于车架纵梁固定地布置。在此情况下，冷却模块布置在稳定器摇杆的稳定杆后面。
26.所述稳定器摇杆可以在其两个外侧中的每一个上具有基本上沿车架纵梁方向布置的支腿，其中这些支腿在其前端区域中通过横向于车架纵梁方向延伸的稳定杆连接并在
其后端区域分别支承在布置于车架纵梁之一上的轴承座上。所述稳定器摇杆可以在纵向方向和横向方向上支撑支承在前端结构上的驾驶室，但允许在竖直方向上，即在车辆竖直轴方向上的弹簧运动。因此，所述稳定器摇杆也称为驾驶室轴承摇杆。
27.在优选的变体中，所述稳定杆布置在所述冷却模块的上半部的高度处，更优选地在上三分之一的高度处。换言之，所述稳定杆在冷却模块的上半部中横向于冷却模块延伸，从而稳定杆在正面碰撞情况下压靠在冷却模块前侧的上半部上。
28.所述前端结构在此情况下可以被构造为，使得在正面碰撞情况中由碰撞引起的力冲击下通过摆式支撑件在其额定失效部位失效以及机械防护装置在其额定失效部位失效而增加了稳定器摇杆的向后位移空间，以增加支承在前端结构上的驾驶室在正面碰撞情况下的向后位移。
29.本发明还涉及包括如本文件中所描述的前端结构的商用车辆。商用车辆是一种车辆，其通过其设计和装备而被设计用于运输人员、运输货物或牵引拖车。从而所述车辆例如可以是载重汽车、半挂载重汽车和/或公共汽车。
30.本发明的上述优选实施方式和特征可以任意相互组合。下面结合附图描述本发明的进一步细节和优点。
附图说明
31.图1示出了根据本发明一实施方式的前端结构的透视图；
32.图2示出了根据本发明一实施方式的前端结构在未变形初始状态下的高度示意侧视图；
33.图3示出了在正面碰撞期间处于第一变形状态的图2的视图；
34.图4示出了在正面碰撞期间处于第二变形状态的图2的视图；以及
35.图5示出了商用车辆。
36.在所有附图中相同或等同的元件由相同的附图标记表示并且其中一部分不再单独描述。
具体实施方式
37.图1示出了商用车辆的前端结构1的透视图，该商用车辆在图4中仅示例性地以载重汽车17的形式示出。
38.图1所示的前端结构1以本身已知的方式包括两个侧向的车架纵梁2和布置在车架纵梁之间的冷却模块3。
39.冷却模块3具有前部第一冷却器4和与第一冷却器平面平行布置的后部第二冷却器5。两个冷却器4、5被实施为板状。在此情况下，第一冷却器4是增压空气冷却器，第二冷却器5是冷却介质冷却器、例如水冷却器。冷却剂冷却器6连接到车辆内燃机的未示出的冷却剂回路，而增压空气冷却器4用于冷却内燃机的增压燃烧空气。该冷却模块可以包括另外的组件，例如空调冷却剂回路的冷凝器。两个冷却器4和5的内部结构和流体连接可以以本身已知的方式实施并且不需要在这里详细描述。
40.在图1中还示出了前横粱16，两个车架纵梁2的前部区域通过所述前横梁相互连接。前端结构1还具有防钻撞装置12或防钻撞型材，其布置在前横梁3下方和车架纵梁2下方
并且基本上由左侧和右侧略呈u形的与行驶方向相反弯曲的管材构成。防钻撞装置12可以经由支架固定在车架纵梁的前端区域处，或者固定在固定于车架纵梁2的前端区域处的轴承座或连接支架上。
41.前端结构1还具有u形稳定器摇杆14，该稳定器摇杆在其后端区域中铰接在轴承座15上，轴承座15又相对于车架纵梁固定地布置并在车架纵梁2上方沿车辆垂直轴方向延伸。稳定器摇杆14在其两个外侧中的每一个上都具有基本上布置在车架纵梁方向上的支腿14b。支腿14b在其前端区域中通过横向于车架纵梁方向延伸的稳定杆14a连接并且在它们的后端区域中分别铰接在轴承座15之一上。稳定杆14a布置在冷却模块3的前面并且布置在冷却模块3的上半部的高度处。
42.前端结构1用于载重汽车的驾驶室(未示出)的前部支承(这里未完全示出)。在此情况下，以本身已知的方式并且仅示例性地，驾驶室可以在前部固定在两个连接支架上，利用这两个连接支架铰接在两个弹簧减震腿上，经由两个弹簧减震腿相对于车架纵梁2缓冲，并且还在u形稳定器摇杆14上被横向引导以及可摆动地枢转以用于倾斜。所述连接支架可以由两部分组成，即上支承部分和下支承部分，其中驾驶室固定于所述上支承部分上，在所述下支承部分的一个位置处铰接了弹簧减震腿并且在另一个位置处铰接了稳定器摇杆14。
43.整个冷却模块3通过前部第一冷却器4相对于商用车辆被支撑。为此，冷却模块6通过前部第一冷却器4经由具有共同俯仰轴的侧向摆动轴承6支撑在车架纵梁侧上，这在图2至图4中可以更好地看出。摆动轴承6具有铰接点，垂直于图面、即在y方向上延伸的摆动轴穿过该铰接点。冷却模块3因此可以通过所述铰接点围绕该摆动轴摆动。
44.还提供了摆式支撑件7，其在图1中被车架纵梁2遮盖、但在图2中示意性地示出。如图2中可看出，摆式支撑件7在一端固定在冷却模块3上并且在另一端支撑在车架纵梁侧上。摆式支撑件7因此吸收在行驶期间由于振动、冲击等产生的冷却模块4的俯仰运动。摆式支撑件7可以实施为拉紧杆或铰接地连接到其端部区域中的耦合杆。
45.摆式支撑件基本上在车架纵梁方向上或在车辆纵向方向上延伸。该方向在图2中用x表示。车辆垂直轴方向用y标记。
46.摆式支撑件7具有额定断裂部位8，该额定断裂部位被设计为使得在正面碰撞情况中由碰撞引起的力冲击f下，摆式支撑件在额定断裂部位8处断裂，以释放和/或不再吸收冷却模块3的俯仰运动。额定断裂部位因此被设计为当力作用在摆式支撑件上或者额定断裂部位上时额定断裂部位断裂，所述力典型地出现在正面冲撞事件或正面碰撞的情况下。额定断裂部位8可以通过几何设计来实现，例如以摆式支撑件7的狭窄部的形式。
47.如图2中还示意性地示出，第一和第二冷却器4、5借助于铰接连接9相互连接。在当前情况下，铰接连接9布置在第一和第二冷却器4、5的上端区域处并且实施为旋转铰接装置形式的摆动连接件，其摆动轴对应于垂直于附图平面，即在y方向上延伸的摆动轴。
48.然而在初始状态下，第二冷却器5相对于第一冷却器4的运动由机械防护装置10阻止，机械防护装置10实施为刚性连接部件10的形式，其布置在两个冷却器4、5之间并固定地与两个冷却器连接。连接部件10可以实施为刚性腹板或支柱。
49.机械防护装置或连接部件10还具有额定断裂部位11，该额定断裂部位设计为在正面碰撞情况中由碰撞引起的力冲击f下断裂，以释放第二冷却器5通过铰接连接9相对于第一冷却器4的运动。额定断裂部位11可以通过几何设计来实现，例如以连接部件10的狭窄部
的形式。
50.图2示出了前端结构1在正面碰撞事件之前的初始状态，其中摆式支撑件7和机械防护装置10都完好无损，即它们分别没有在其额定断裂部位8和11处断裂。
51.相反，图3示出了图2在正面碰撞期间处于第一变形状态的视图，其中由于在正面碰撞情况中由碰撞引起的力冲击f下，摆式支撑件7已经在额定断裂部位8处断裂。在正面碰撞情况下，稳定器摇杆14的稳定杆14a由于碰撞而压靠在前冷却器4的上前部区域上。力f导致摆式支撑件7在额定断裂部位8处断裂。
52.相应地，冷却模块3可以绕摆动轴承6的摆动轴进行俯仰运动，其中冷却模块3的上部向后摆动，而冷却模块3的下部向前摆动。然而，两个冷却器4和5继续通过机械防护装置10刚性连接。
53.由于防钻撞装置12延伸到第一冷却器4的下端区域4a下方，但延伸到第二冷却器5的下端区域5a的高度处，因此第二冷却器4的下部5a撞击防钻撞装置12。这导致机械防护装置10在额定断裂部位11处断裂。
54.这导致图4中所示的状况。在额定断裂部位11断裂之后，该额定断裂部位释放了冷却模块3的进一步旋转范围。两个冷却器4、5现在仅还在铰接连接9处连接，从而前冷却器4由于稳定杆14a的由碰撞引起的力f进一步摆动，使得第一冷却器的上部区域进一步向后运动，由此为稳定杆14a释放更大的变形空间。后冷却器5的下部区域5a可以摆动离开前冷却器4的下部区域4a。
55.由此总体上增加了在碰撞情况下可用于稳定器摇杆14的向后位移空间r，并因此增加了用于连接到稳定器摇杆的驾驶室的向后位移空间。
56.因此，所示出的前端结构能够实现：在正面碰撞情况中由碰撞引起的力冲击下通过摆式支撑件7在其额定失效部位8处失效以及机械防护装置10在其额定失效部位11失效而增加稳定器摇杆14的向后位移空间。由此增加了在正面碰撞情况下支承在稳定器摇杆14上的驾驶室18的向后位移。由此在正面碰撞时，驾驶室可以运动得离碰撞区域更远。由于驾驶室的座舱向后位移更远，碰撞情况下对座舱的入侵明显降低，并且碰撞情况下乘员的生存空间明显增加。
57.本发明不限于上述优选实施例。相反，大量的变体和修改是可能的，这些变体和修改也利用了本发明的思想，因此落入保护范围。特别地，本发明还要求保护独立于所引用的权利要求的从属权利要求的主题和特征。特别地，独立权利要求1的各个特征分别彼此独立地公开。此外，从属权利要求的特征也独立于独立权利要求1的所有特征公开。本文中的所有范围说明都应理解为按照以下方式公开，即落入相应范围内的所有值都被单独公开，例如也作为相应范围的各自优选的更窄外限。
58.附图标记列表
59.1前端结构
60.2车架纵梁
61.3冷却模块
62.4第一冷却器
63.4a第一冷却器的下部区域
64.5第二冷却器
65.5a第二冷却器的下部区域
66.6摆动轴承
67.7摆式支撑件，例如额定断裂部位
68.8额定失效部位
69.9铰接连接
70.10机械防护装置
71.11额定失效部位，例如额定断裂部位
72.12防钻撞装置
73.13支架
74.14稳定器摇杆
75.14a稳定杆
76.14b支腿
77.15轴承座
78.16前横梁
79.17商用车辆
80.18驾驶室
81.f正面碰撞时的力冲击
82.r向后位移空间