用于前部碰撞期间改进的相容性的车辆前部结构的制作方法

1.本公开涉及车辆(尤其是乘用车)的车辆前部结构中的被动安全系统。仍然存在对被动安全系统的进一步发展/改进的需求。被动安全系统的目的是一旦发生事故，减轻后果并降低乘员受伤的风险。


背景技术：

2.被动安全系统具有由车身前部结构限定的变形区域和安全笼(safety cage)。变形区域被设计成允许受控的能量吸收，因此导致车辆撞击速度的平稳降低。另一方面，安全笼被设计成尽可能刚性，从而保护乘员。获得这两个矛盾方面之间的适当平衡的经典难题在很长时间内对于汽车制造商而言是巨大挑战。但是，在过去的几十年中，在所述结构中使用高强度材料解决了这个问题。
3.这种发展导致了关于与其他车辆的相互作用的另一个问题。在保护车辆自身的乘员的同时，在车对车事故的情况下，强的车辆结构可能对对应方(配对车辆)具有有害影响。尤其是在两个碰撞的汽车之间存在尺寸差异的情况下，例如suv碰撞小汽车。这种车对车的问题可以称为相容性(compatibility)并且变得更重要。
4.保险杠区域后面的横向延伸构件是已知的。现有技术中已知的横向延伸构件的功能是在与驾驶员侧的固定的偏移刚性障碍物(例如杆)小重叠碰撞的情况下侧向地移动汽车。载荷情况被称为“spoc”。但是，这种横向突出可能在各种环境下朝向乘客舱驱动汽车前轮，这是非常不期望的。


技术实现要素：

5.根据本公开，为了改进在碰撞期间与配对车辆的相容性，通过横向延伸构件对所述结构的前表面进行加宽。这将确保载荷和力矩恰当地传递到侧构件的弯曲线上。保险杠梁、碰撞箱和侧构件之间的强度平衡的优化是必要的。这通过增加横向延伸构件以从前表面沿y方向(即横向方向)延伸来实现。
6.为了集成所述横向延伸构件，前部保险杠梁被加强以用于改进载荷分布并且避免梁中心处的突然偏转。另外，整个保险杠系统的强度平衡被优化。重要的是，所述横向延伸构件被配置成使得所述横向延伸构件在朝向所述侧构件的后向方向上的弯曲强度与远离所述侧构件的前向方向上的弯曲强度相比更高。这避免了在前部碰撞期间前轮朝向乘客舱的移动。
7.根据本公开，提供了如上限定的车辆前部结构，其中所述前部结构包括；
8.‑
侧构件，其用于支撑车辆保险杠梁，所述侧构件在用于连接到所述车辆保险杠梁的第一端部与用于连接到舱壁的第二端部之间沿着纵向轴线延伸，以及
9.‑
横向延伸构件，其基本上垂直于所述侧构件的所述纵向轴线相对于所述车辆前部结构向外延伸，
10.所述横向延伸构件连接到所述侧构件并且所述横向延伸构件被配置为向所述侧
构件施加弯矩，并且所述横向延伸构件在朝向所述侧构件的后向方向上的弯曲强度与在远离所述侧构件的前向方向上的弯曲强度相比更高。
11.本公开的效果是在前部碰撞的初始阶段期间均匀分布对配对车辆的载荷。更均匀的分布是可能的，因为横向延伸构件使得能够将碰撞载荷在所述保险杠和所述侧构件之间分配，其原因是后面的延伸构件引发所述侧构件的变形。在前部碰撞的后面阶段期间，减少了在后向方向上的材料堆叠，因为所述横向延伸构件在朝向所述侧部件的后向方向上的弯曲强度与远离所述侧部件的前向方向上的弯曲强度相比更高。因此，所述横向延伸构件在前向方向上弯曲而不是堆叠材料。
12.因此，本公开确保了减少配对车辆的损坏，同时朝向乘客舱的后向方向上的材料堆叠不会受损。这是可能的，因为在前部碰撞的第一初始阶段，所述横向延伸构件在朝向所述侧构件的后向方向上的弯曲强度确保了载荷在所述前部结构与配对车辆之间的分布以及对所述侧构件的撞击载荷的有效传递。重要的是，在前部碰撞的后面阶段期间，远离所述侧构件的前向方向上的较小弯曲强度减小了材料在后向方向上的堆叠。
13.所述侧构件用于支撑车辆保险杠梁。所述保险杠梁是传统的众所周知的车辆前部结构(尤其是乘用车前部结构)的一部分。所述保险杠梁直接或间接地连接到所述侧构件以支撑所述保险杠梁。
14.所述延伸构件是横向延伸构件并且从所述侧构件侧向延伸。横向方向是相对于乘用车的纵向轴线。因此，所述横向延伸构件增加了从前面看到的(即在前部碰撞之前从配对车辆看到的)表面区域的宽度。
15.所述横向延伸构件连接到侧梁。所述横向延伸构件可直接或间接地连接到所述侧梁，只要所述横向延伸构件能对所述侧梁施加弯矩。
16.相反，在现有技术中，所述横向延伸构件抵接杆(pole)并且接触汽车结构的刚性部分，如发动机或发动机支撑部。因此，汽车被迫侧向远离所述杆。一般地，在现有技术中不知道横向延伸构件分布碰撞载荷和触发侧构件的变形。配置横向延伸构件使得所述横向延伸构件在朝向所述侧构件的后向方向上的弯曲强度与远离所述侧构件的前向方向上的弯曲强度相比更高，这在现有技术中也不是已知的。
17.在车辆前部结构的一个实施例中，所述横向延伸构件在所述侧构件的第一端部处连接到所述侧构件。所述横向延伸构件在所述侧构件的第一端部处连接到所述侧构件确保了整个侧构件的变形能由所述横向延伸构件引发。所述侧构件的第一端部是所述侧构件的面向保险杠梁的端部。
18.在车辆前部结构的一个实施例中，所述车辆前部结构包括；
19.‑
保险杠梁；
20.‑
撞击吸收单元，其连接到所述保险杠梁和所述侧构件的所述第一端部，并且限定在所述保险杠梁与所述侧构件之间的变形区域，用于车辆撞击速度的平滑减小；
21.‑‑
安装系统，其用于将所述横向延伸构件安装到所述撞击吸收单元和/或所述侧构件的第一端部，并且配置成向所述侧构件施加弯矩。
22.所述撞击吸收单元和引发所述侧构件的变形的所述横向侧构件的组合，使得更能够避免超过所述保险杠梁的塌缩载荷。换句话说，所述保险杠梁保持完整性和形式。这更有助于载荷在前部结构和配对车辆之间的分布。所述撞击吸收单元还被称为“碰撞箱”，因为
给车辆乘客提供安全保护，这里是被动安全保护。所述安装系统有利于所述横向延伸构件能将弯矩施加到所述侧构件。在这种情况下，所述安装系统是模块化设计。这有利于将所述安装系统的设计聚焦在其主要功能上，以将所述横向延伸构件安装到所述车辆前部结构并且向侧构件施加弯矩。此外，模块化设计的安装系统使得能够对所述侧构件和所述撞击吸收单元的设计的适应最小化。所述保险杠梁和撞击吸收单元以及这里还包括横向延伸构件也可以称为“保险杠系统”。
23.在车辆前部结构的一个实施例中，所述横向延伸构件延伸得比所述保险杠梁更远。这增加了面向前向方向的撞击表面，并且可以更有助于载荷分布。
24.在车辆前部结构的一个实施例中，所述安装系统连接到所述撞击吸收单元和侧构件二者。这使得能够利用所述侧构件的整个长度作为可用于变形并且因此吸收碰撞能量的有效长度。所述安装系统可直接或间接地
‑
如通过安装板那样
‑
连接到所述撞击吸收单元和侧构件中的一个或两个。
25.在车辆前部结构的一个实施例中，所述安装系统配置为通过保持支撑部和承载支撑部(bearing support)两者安装所述横向延伸构件。保持支撑部的示例是保持螺栓连接、形状闭合连接(form closed connection)或力闭合连接(force closed connection)。所述承载支撑部是在一个方向上工作并且在与该一个方向相反的方向上释放的接触支承。
26.在车辆前部结构的一个实施例中，所述安装系统包括蜂窝状结构，并且包括用于容纳所述横向延伸构件的至少一部分的至少两个蜂窝。这更有利于所述横向延伸构件能向所述侧梁施加弯矩。所述蜂窝可向用于容纳所述横向延伸构件的至少一部分的侧敞开。这些蜂窝可以由连续的周向蜂窝壁形成。用于容纳所述横向延伸构件的至少一部分的两个蜂窝可以是相邻蜂窝。尽管所述安装系统被解释为具有蜂窝状结构，但是可以想到不同的结构，只要所述安装系统被配置为通过保持支撑部和轴承支撑两者安装所述横向延伸构件。
27.在车辆前部结构的一个实施例中，所述横向延伸构件布置在所述保险杠梁与所述侧构件之间。当在车辆的纵向方向上观察时，所述横向延伸构件布置在所述保险杠梁与所述侧构件之间。
28.在车辆前部结构的一个实施例中，所述横向延伸构件包括t形横截面，用于增加面向前向方向的撞击表面。t形横截面有效地增加所述横向延伸构件的撞击表面结合所述横向延伸构件的优化重量。
29.在车辆前部结构的一个实施例中，所述横向延伸构件包括弱化区段，用于确定所述横向延伸构件的失效载荷和/或失效机理。所述弱化区段更有利于所述横向延伸构件在朝向所述侧构件的后向方向上的弯曲强度比远离所述侧构件的向前方向上的弯曲强度更高。任何合适的弱化区段都将是足够的。例如，弱化区段可包括通孔。
30.在车辆前部结构的一个实施例中，所述横向延伸构件包括用于容纳在所述安装系统中的安装突出部，并且所述安装突出部通过诸如一对螺栓的紧固装置联接到所述安装系统。所述安装突出部有利于将所述横向延伸构件连接到所述侧构件。所述安装突出部通过诸如一对螺栓的紧固装置联接到所述安装系统，该对螺栓形成所述安装系统的保持支撑部。所述安装突出部可以容纳在所述安装系统的蜂窝状结构的蜂窝中。螺栓可竖直地延伸以有利于在前部碰撞的后面阶段期间所述横向延伸构件在远离所述侧构件的前向方向上弯曲。这避免了材料的包围并且减少了材料在后向方向上的堆叠。
31.在所述车辆前部结构的一个实施例中，所述横向延伸构件包括一对安装突出部，该对安装突出部中的至少一个以滑动配合容纳在所述安装系统中。以滑动配合将该对安装突出部中的至少一个容纳在所述安装系统中甚至更有利于所述横向延伸构件在远离所述侧构件的前向方向上弯曲。该对安装突出部可形成面向所述安装系统的叉形部分。以滑动配合被容纳在所述安装系统中的该对安装突出部的至少一个形成所述安装系统的承载支撑部。
32.在车辆前部结构的一个实施例中，该对安装突出部中的至少一个包括斜切端部。这有利于将该对安装突出部中的至少一个旋转出所述安装系统。
33.在车辆前部结构的一个实施例中，所述横向延伸构件包括抵接所述安装系统的止挡表面，用于向所述侧构件施加弯矩并且引发侧构件变形。
34.在车辆前部结构的一个实施例中，所述止挡表面位于该对安装突出部中的至少一个的两个侧翼。所述止挡表面可包括位于该对安装突出部中的至少一个的相对两侧处的一对止挡表面。
35.根据本公开，提供了一种车辆，该车辆包括如上所述的车辆前部结构。所述车辆可以是任何类型的可想到的车辆，特别是乘用车。
36.根据本公开，提供了一种用于对车辆(特别是车辆)改装如上所述的横向延伸构件的方法。
37.根据本公开，提供了如上所述的横向延伸构件。所述横向延伸构件被设计和配置成用于如上所述的车辆前部结构。
附图说明
38.下面将参照附图更详细地讨论本公开，在附图中：
39.图1描绘了根据本公开的车辆前部结构的前视图；
40.图2描绘了图1的前部结构的俯视图；
41.图3描绘了在前部碰撞的初始阶段中图1和图2的前部结构的一部分；
42.图4描绘了在前部碰撞的后面阶段中的前部结构的细节；
43.图5描绘了在碰撞测试期间一个阶段的示意性俯视图；
44.图6示出了在不同载荷条件下的横向延伸构件；
45.图7描绘了延伸构件和安装系统的横截面透视图；以及
46.图8描绘了延伸构件的横截面透视图。
具体实施方式
47.图1和图2描绘了根据本公开的车辆前部结构的实施例。乘用车前部结构1包括侧构件2。在大多数情况下，前部结构1具有对称性，因此乘用车前部结构1包括两个侧构件2。这对侧构件2布置在前部结构1的相对侧上。侧构件沿着纵向轴线7延伸。侧构件2在第一端部8和第二端部9之间延伸。车辆前部结构1包括保险杠梁4。侧构件2的第一端部8连接到车辆保险杠梁4。侧构件2的第二端部9连接到舱壁(未示出)。车辆保险杠梁4和侧构件2以及撞击吸收单元6形成确定车辆在碰撞载荷条件下表现如何的被动安全系统的一部分。侧构件2的第二端部9可连接到车辆结构的任何合适的其他部分，只要清楚地形成被动安全系统。侧
构件2支撑车辆保险杠梁4。侧构件2以及保险杠梁4被配置成在限定的载荷条件下变形，并且因此将在车辆碰撞期间吸收撞击能量。
48.乘用车前部结构1包括横向延伸构件3。横向是指，延伸构件3相对于侧构件2的纵向轴线7大致垂直地延伸。延伸构件3相对于车辆前部结构1向外延伸。当沿着车辆前部结构1的纵向轴线10观察时，横向延伸构件3布置在保险杠梁4和侧构件2之间。这里，横向延伸构件3延伸得比保险杠梁4更远。横向延伸构件3提供撞击表面的增加。“撞击表面”是能承受碰撞载荷并且在这种情况下面向前方的有效表面。横向延伸构件3连接到侧构件2。横向延伸构件3在侧构件2的第一端部8处连接到侧构件2。
49.横向延伸构件3连接到侧构件2，使得横向延伸构件3能向侧构件2施加弯矩。横向延伸构件3被配置成使得横向延伸构件3沿朝向侧构件2的后向方向的弯曲强度与远离侧构件2的前向方向上的弯曲强度相比更高。
50.乘用车前部结构1在这种情况下包括撞击吸收单元6。这种撞击吸收单元6也被称为“碰撞箱(crash box)”。撞击吸收单元6连接到保险杠梁4和侧构件2的第一端部8。这里，侧构件2因此间接地连接到保险杠梁4。侧构件2通过撞击吸收单元6间接地连接到保险杠梁4。侧构件2经由撞击吸收单元6间接地连接到保险杠梁4。撞击吸收单元6是被设计和配置成限定在保险杠梁4与侧构件2之间的变形区域的部件。撞击吸收单元6对车辆撞击速度的平滑减小有重要的帮助。
51.乘用车前部结构1包括用于将横向延伸构件3安装到车辆前部结构1的安装系统5。在这种情况下，安装系统5将横向延伸构件3连接到撞击吸收单元6。其效果是，横向延伸构件能独立于对保险杠梁4的碰撞载荷引发侧构件的变形。这在一些碰撞载荷情况下是有益的，提供了平衡保险杠梁4、撞击吸收单元6和侧构件2之间的变形的能力。这里，安装系统5通过安装板11a、11b间接地连接到侧构件2。
52.作为图1和图2中示出的实施例的替代，可以想到的是，安装系统5直接连接到侧构件2的第一端部8。但是，这可以减小侧构件2的用于由横向延伸构件3引发的变形的有效长度。这里，“有效长度”是可用于变形的长度。还可以想到的是，安装系统5连接到撞击吸收单元6和侧构件2的第一端部8两者。
53.现在将参考附图3、4和5描述根据本公开的变形的车辆前部结构1。
54.图3描绘了在前部碰撞的初始阶段中的图1和图2的前部结构的一部分。在前部碰撞的这个初始阶段中，横向延伸构件3仍然处于其与安装系统5的初始接合。延伸构件3通过将在下面解释的保持支撑部和承载支撑部两者联接到安装系统5。这种连接有利于向侧构件2施加弯矩。如所示，碰撞载荷fc已经被施加到横向延伸构件3。作为结果，横向延伸构件3已经引发了侧构件2的变形。在这种情况下，侧构件3的变形包括屈曲(buckling)和弯曲(bending)。严重的碰撞还使保险杠梁4以及撞击吸收单元6变形。因此，撞击能量已经被分布在侧构件3、保险杠梁4以及撞击吸收单元6之间。
55.图4描绘了在前部碰撞的后面阶段中的前部结构的细节。在前部碰撞的这个后面阶段中，横向延伸构件3脱离其与安装系统5的初始接合。横向延伸构件3相对于安装系统5向前弯曲。横向延伸构件3与安装系统5部分地脱离接触。延伸构件3现在通过保持支撑部联接到安装系统5，同时承载支撑部脱离接触。如所示，延伸构件3的向前弯曲是由施加到横向延伸构件3的次级力fs引起的。该载荷fs是或能由车轮结构(未示出)施加。该载荷在这里被
称为次级力，因为它可以被认为是作为对碰撞载荷的响应的内部力。侧构件3的变形已经发展并且在这种情况下包括甚至更多的屈曲和弯曲。同样地，保险杠梁4以及撞击吸收单元6已经逐渐变形。结果，撞击能量已经被分布在侧构件3、保险杠梁4以及撞击吸收单元6之间，而同时，减少后向方向上的材料堆叠。后向方向是从车辆前部结构1到车辆乘客舱(未示出)。
56.图5描绘了在碰撞测试期间的某个阶段的示意性俯视图。作为一般信息：eu
‑
ncap(european new car assessment program，欧洲新汽车评估程序)已经开发了新的前面偏移方法，以对与其他汽车的碰撞性能和碰撞相容性进行评定。新的测试mpdb(moving progressive deformable barrier，移动渐进可变形壁障)由移动渐进可变形壁障26组成。根据该新方法测量和评定壁障26的变形。均匀分布的影响被提升，并导致更高的评定结果。这增加了设计汽车的前部结构时的复杂性。如上所述，本公开的效果是在前部碰撞的初始阶段期间对配对车辆24的载荷被均匀分布。碰撞载荷在可变形壁障26上的更均匀的分布是可能的，因为横向延伸构件3使得能够在保险杠梁4和侧构件2之间分配碰撞载荷，其原因是后面的延伸构件引发侧构件2的变形。在这种情况下，碰撞载荷的一部分还指向撞击吸收单元6。如图所示，这里横向延伸构件3仍然处于其与安装系统5的初始接合。但是，车轮结构25刚好接触横向延伸构件3并且很快将向横向延伸构件3施加次级力fs。
57.现在参考附图6、7和8更详细地描述横向延伸构件3及其安装系统。
58.横向延伸构件3包括t形横截面14。t形横截面14导致在前部碰撞情形下面向朝向配对车辆的前向方向的撞击表面的增加。横向延伸构件3包括安装突出部15a、15b。安装突出部15a、15b将横向延伸构件3连接到安装系统5。横向延伸构件3包括弱化区段18。弱化区段布置在t形横截面14与安装突出部15a、15b之间。弱化区段18确定横向延伸构件3的失效载荷和/或失效机理。这里，弱化区段18包括通孔19。通孔19有利于后面的延伸构件3的甚至破裂的变形。
59.在这种情况下，横向延伸构件3包括一对安装突出部15a、15b。该对安装突出部15a、15b形成面向安装系统5的叉形部分。这里，安装突出部15a、15b两者都被容纳在安装系统5中。前向安装突出部15b通过紧固装置(这里是一对保持螺栓16a和16b)联接到安装系统。因此，前向安装突出部15b通过保持支撑部联接到安装系统5。与安装系统5保持在一起的前向安装突出部15b包括弱化区段18。后向安装突出部15a以滑动配合容纳在安装系统5中。滑动配合有利于后向安装突出部15a可滑离与安装系统5的接触。后向安装突出部15a包括斜切端部17。斜切端部17更有利于后向安装突出部15a从安装系统5旋转出。
60.图7描绘了延伸构件3和安装系统5的横截面透视图。在这种情况下，安装系统5包括蜂窝状结构13，蜂窝状结构13以低重量提供了强度。蜂窝状结构13具有三个蜂窝(cells)12a、12b和12c。这些蜂窝12a、12b、12c可具有封闭的连续壁22。有可能具有不同数量的蜂窝，如图6所示，添加了第四蜂窝12d。蜂窝状结构13容纳横向延伸构件3的一部分。这里，安装突出部15a、15b两者都容纳在安装系统5中。安装突出部15a、15b两者中的每一个都容纳在安装系统5的蜂窝状结构13的相应蜂窝12b、12c中。蜂窝壁部分22a容纳在安装突出部15a、15b之间的空的空间23中。后向安装突出部15a以滑动配合容纳在安装系统5中。后向安装突出部15a与安装系统5承载接触。因此，后向安装突出部15a通过承载支撑部联接到安装系统5。后向安装突出部15a通过横向延伸构件3的止挡表面20a而与安装系统5承载接触。止
挡表面20a接触安装系统5的蜂窝壁22。在这种情况下，一对止挡表面20a、20b位于后向安装突出部15a的两侧并且都与安装系统5的蜂窝壁22接触。因此，延伸构件3通过保持支撑部和承载支撑部两者联接到安装系统5。保持支撑部包括弱化区段18。
61.如在图8中最佳可见，横向延伸构件3包括止挡表面20a。这里，横向延伸构件3包括一对止挡表面20a、20b。该对止挡表面20a、20b布置在横向延伸构件3的相反侧。该对止挡表面20a、20b位于后向安装突出部15a的两侧。该对止挡表面20a、20b抵接安装系统5，用于向侧构件2施加弯矩并促使侧构件变形。