针对轻微重叠的碰撞设计的机动车车身.pdf

根据本发明的机动车车身具有纵梁和保险杠横梁，所述保险杠横梁固定在所述纵梁的端部上。所述保险杠横梁的端部区段沿横向方向突出于所述纵梁。所述保险杠横梁的端部区段构成为闭合的或敞开的空心型材。在保险杠横梁的端部区段中的空心型材中至少局部地构成有抗碰撞的型材加强部。

1.  机动车车身(1)，包括
纵梁(3、4)；以及
保险杠横梁(5)，所述保险杠横梁固定在纵梁(3、4)的端部上， 并且其中，保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)沿横向方向突出于 纵梁(3、4)；
其中，保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)构成为闭合的或敞 开的空心型材，并且在保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)中的所 述空心型材中至少局部地构成有抗碰撞的型材加强部(21)。

2.  根据权利要求1所述的机动车车身，其中，所述型材加强部(21) 构成为使得在正面碰撞的过程中、尤其是在轻微重叠的正面碰撞过程 中通过型材加强部(21)使保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)的 横截面的变形、尤其是使保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)的横 截面沿碰撞方向的压缩得到限制或禁止。

3.  根据权利要求2所述的机动车车身，其中，所述保险杠横梁(5) 的端部区段(51、52)构成为使得其在正面碰撞的情况下是可弯曲的， 并且其中，保险杠横梁(5)的具有型材加强部(21)的端部区段(51、 52)构成为使得其在正面碰撞的情况下直接或间接地支撑在纵梁(3、 4)上。

4.  根据权利要求3所述的机动车车身，其中，在间接支撑的情况 下，在纵梁(3、4)上设置支撑元件(7、8；307)，其中，支撑元件 (7、8；307)突入到在车轮容纳部(9、10)与保险杠横梁(5)的端 部区段(51、52)之间的中间空间中，并且其中，该支撑元件(7、8； 307)和保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)设置为共同作用的， 使得所述保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)在正面碰撞过程中碰 撞到支撑元件(7、8；307)上。

5.  根据权利要求3或4所述的机动车车身，其中，所述支撑元件 是悬臂梁(7、8)，并且所述保险杠横梁(5)的由于正面碰撞而变形 的端部区段(51、52)碰撞到悬臂梁(7、8)上并且尤其是能够在所 述悬臂梁的端侧端部(71、81)上进行支撑，从而阻止了保险杠横梁 (5)的端部区段(51、52)发生进一步变形。

6.  根据权利要求3至5中任一项所述的机动车车身，其中，仅在 保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)的下述区域中设置所述型材加 强部(21)，所述区域在轻微重叠的正面碰撞的情况下碰撞到纵梁(3、 4)上或支撑元件(7、8；307)上。

7.  根据权利要求3至6中任一项所述的机动车车身，其中，所述 保险杠横梁(5)的端部区段(51、52)与纵梁(3、4)或支撑元件(7、 8；307)在正面碰撞过程中共同作用，使得横向力作用到机动车车身 (1)上。

8.  根据权利要求4至7中任一项所述的机动车车身，其中，所述 支撑元件(7、8；307)、纵梁(3、4)以及保险杠横梁(5)基本上处 于一个平面内、尤其是处于一个与机动车车身(1)的纵轴线和横轴线 平行的平面内。

9.  根据权利要求1至8中任一项所述的机动车车身，其中，所述 纵梁(3、4)和/或保险杠横梁(5)由铝制材料构成。

10.  根据权利要求1至9中任一项所述的机动车车身，其中，在 车轮容纳部(9、10)的与保险杠横梁(5)的端部区段相背离的一侧 上设置支撑梁(11、12)，所述支撑梁实施为使得能够通过支撑梁(11、 12)来承受经由车轮所传递的正面碰撞的负荷，并且支撑梁(11、12) 尤其是构成为使得其在正面碰撞过程中支持车轮沿横向方向的运动。

11.  根据权利要求10所述的机动车车身，其中，所述支撑梁(11、 12)具有用于车轮的滑离斜面(111、112)，所述滑离斜面构成为使得 所述车轮能够向外滑离。

12.  根据权利要求10或11所述的机动车车身，其中，所述支撑 梁(11、12)固定在所述纵梁上或固定在另一纵梁(13、14)上，并 且其中尤其是在支撑梁(11、12)上构成有千斤顶容纳部。

13.  根据权利要求1至12中任一项所述的机动车车身，其中，所 述型材加强部(21)由发泡的或非发泡的塑料构成，或者其中，型材 加强部(21)由金属挤压型材构成，所述金属挤压型材的挤压方向沿 轻微重叠的碰撞的主要负荷方向构成。

针对轻微重叠的碰撞设计的机动车车身
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的机动车车身，该机动车车身针对轻 微重叠的碰撞而设计或优化。
背景技术
近来出现了这样的努力：针对轻微重叠的正面碰撞的情况来提高 机动车车身的碰撞强度。
例如由WO 2007/101285 A2已知一种在局部重叠正面碰撞的情况 下用于机动车的偏转装置，其中，该偏转装置应该使横向力在碰撞情 况下作用到机动车车身上或机动车上。该转向装置由铰接的梁结构构 成，该梁结构在与对撞方(如与另一机动车)发生轻微重叠的碰撞的 情况下负责有利地使机动车的车轮受到碰撞。
发明内容
现在本发明的任务在于，创造一种针对轻微重叠的碰撞而设计的 机动车车身，其中所述车身以简单的方法这样构成，即横向力或横向 加速度在发生轻微重叠的碰撞的情况下作用到该机动车车身上。
所述任务通过具有权利要求1所述特征的机动车车身来解决。
根据本发明的机动车车身具有纵梁和固定在该纵梁的端部上的保 险杠横梁。所述保险杠横梁的端部区段沿横向方向突出于纵梁。所述 保险杠横梁的端部区段构成为闭合的或敞开的空心型材。在所述保险 杠横梁的端部区段中的空心型材中至少局部地构成有抗碰撞的型材加 强部。
“局部地”就这点而言意思是，所述型材加强部并非必须设置在保 险杠横梁的整个端部区段中。按本发明的意义，抗碰撞的型材加强部 经得起正面碰撞、尤其是轻微重叠的正面碰撞。该型材加强部至少经 得起直至预设的碰撞能量或直至预设的负荷量的正面碰撞，所述预设 的碰撞能量或预设的负荷量例如通过经标准化的碰撞测试来预先给 定。
通过抗碰撞的型材加强部、尤其直至所述预设的碰撞能量是抗碰 撞的型材加强部，所述保险杠横梁的端部区段在碰撞过程中、尤其是 在轻微重叠的碰撞过程中在设置或设计有所述抗碰撞的型材加强部区 域中不会受到压缩。尤其是型材加强部沿碰撞方向不压缩。由此，所 述保险杠横梁的端部区段(沿机动车车身的行驶方向)的宽度至少在 具有所述型材加强部的区域上保持不变。换句话说，所述保险杠横梁 的端部区段的横截面至少在具有所述型材加强部的区域中基本上保持 不变。通过所述保险杠横梁的端部区段的横截面基本上保持不变并且 不会受到压缩，该保险杠横梁的端部区段引起侧面冲量，也就是在发 生轻微重叠的正面碰撞的情况下沿机动车车身横向方向作用到机动车 车身上的冲量。该横向冲量减小了对撞双方的重叠并且由此减小了沿 机动车车身纵向方向的碰撞能量。
优选地，所述型材加强部这样构成，使得在正面碰撞的过程中、 尤其是轻微重叠的碰撞过程中通过该型材加强部使所述保险杠横梁的 端部区段的横截面的变形、尤其是使所述保险杠横梁的端部区段的横 截面沿碰撞方向的压缩得到限制或禁止。
按本发明的意义，轻微重叠的正面碰撞指的是机动车车身与障碍 物的正面碰撞。所述障碍物可以是固定的刚性的障碍物或者可以是事 故对撞方、即另一机动车。“轻微重叠”这一表述的意思是，障碍物与 机动车车身或机动车并非对中地彼此相撞而是错开地彼此相撞、尤其 是下述这样彼此相撞，使得正面碰撞基本上发生在纵梁之外的区域中， 也就是发生在纵梁的车轮容纳部所处的一侧上。轻微重叠的正面碰撞 可以指，机动车车身与障碍物沿车辆横向方向的重叠约为25％或更 少。
此外，所述型材加强部可以这样构成，使得所述型材加强部不会 或基本上不会由于轻微重叠的正面碰撞而变形。
就这点而言，“不会变形”这一表述指的是在轻微重叠的碰撞过程 中产生力的情况下的不可变形性。
根据本发明所述的机动车车身的一种进一步扩展方案，所述保险 杠横梁的端部区段这样构成，使得其在发生正面碰撞的情况下是可弯 曲或可折断的。在此，保险杠横梁的具有型材加强部的端部区段这样 构成，使得其在发生正面碰撞的情况下直接地或间接地支撑在纵梁上。 换句话说，保险杠横梁的端部区段发生弯曲或折断，直至保险杠横梁 的端部区段的所述区域在纵梁本身上(即直接地)或在设置在该纵梁 上的元件上(即间接地)得到支撑。
这里，所述型材加强部是尤其有利的，这是因为所述型材加强部 至少在设置有该型材加强部的地方阻止保险杠横梁的端部区段的横截 面受到压缩，并且由此与所述横截面受到压缩情况下相比使更多的横 向冲量作用到机动车车身上。
在前述间接支撑的情况下，优选在纵梁上设置支撑元件，其中， 该支撑元件突入到在车轮容纳部与保险杠横梁的端部区段之间的中间 空间中，并且其中，该支撑元件和所述保险杠横梁的端部区段这样设 置为共同作用的，使得所述保险杠横梁的端部区段在正面碰撞过程中 碰撞到所述支撑元件上。
所述支撑元件的优点在于，所述支撑元件进一步增强了到机动车 车身上的横向冲量。
所述支撑元件优选是悬臂梁。在此，所述保险杠横梁的由于正面 碰撞而发生变形的端部区段碰撞到所述悬臂梁上。尤其有利的是，保 险杠横梁的已变形的端部区段能够在悬臂梁的端侧端部上进行支撑， 从而阻止保险杠横梁的端部区段的进一步变形。
所述特征额外地提高了到机动车车身上的前文已述的有利的横向 冲量。
所述型材加强部优选仅设置在保险杠横梁的端部区段的下述区域 中，所述区域在轻微重叠的正面碰撞的情况下碰撞到所述纵梁上或碰 撞到所述支撑元件上。
由此，所述型材加强部仅设置在就已说明的横向冲量方面尤其有 效的区域上。这在类似效用下既节省了材料又减轻了重量。
如前文已经提及的，保险杠横梁的端部区段以及纵梁(直接支撑 情况下)或支撑元件(间接支撑情况下)在正面碰撞的情况中这样共 同作用，使得横向力或横向冲量作用到机动车车身上。
横向力使得碰撞双方沿侧相方向、也就是横向于碰撞方向彼此推 开并且由此使得碰撞能量减小。
在根据本发明的机动车车身中有利的是，所述悬臂梁、纵梁和保 险杠横梁基本上处于一个平面内。该平面优选处于与机动车或机动车 车身的纵轴线和横轴线平行。
根据本发明所述的机动车车身的一种进一步扩展方案，所述保险 杠横梁和/或纵梁和/或支撑元件可以由铝制材料构成。
整体来说，本发明在车身中在考虑到以轻质材料的轻型结构和高 可靠性的情况下适用于轻微重叠的碰撞。
在机动车车身中，优选在车轮容纳部的与保险杠横梁的端部区段 相背离的一侧上设置支撑梁，该支撑梁这样实施，使得能够通过该支 撑梁来承受经由车轮所传递的正面碰撞的负荷，并且该支撑梁尤其这 样构成，使得其在正面碰撞过程中支持车轮沿横向方向的运动。
在正面碰撞的过程中，一方面车轮根据前文所述特征可以在支撑 梁上进行支撑，而另一方面该支撑梁通过其特殊的构成能实现车辆向 外的偏转，从而使车轮不会朝向乘客舱的方向侵入到车辆车身中。
支撑梁优选具有用于车轮的滑离斜面，该滑离斜面这样构成，使 得车轮能够向外滑离。所述支撑梁优选固定在纵梁上。
所述支撑梁也可以固定在另一纵梁上、例如固定在一个中间的纵 梁上。
根据具有支撑梁的机动车车身的一种进一步扩展方案，所述支撑 梁配设有千斤顶容纳部。
所述型材加强部优选由发泡的或非发泡的塑料构成。
备选地或附加地，所述型材加强部可以由金属挤压型材构成，所 述金属挤压型材的挤压方向沿轻微重叠的碰撞的主要负荷方向构成。
由此，所述型材加强部可以在强度和不可变形性足够的情况下尽 可能轻地构成。例如可以在保持强度不变的情况下通过存在型材加强 部来更小地选择保险杠横梁的型材的壁厚，从而使保险杠横梁更轻。
前文所述的本发明的各进一步扩展方案可以在可能的情况下彼此 结合。
附图说明
图1是按本发明第一实施例的机动车车身的底部车身框架的示意 性俯视图；
图2是按本发明第一实施例的机动车车身的保险杠横梁的端部区 段、纵梁及悬臂梁在正面碰撞之前的示意性俯视图；
图3是按本发明第一实施例的机动车车身的保险杠横梁的端部区 段、纵梁及悬臂梁在正面碰撞期间的示意性俯视图；
图4是按所述第一实施例的保险杠横梁的端部区段的示意性剖视 图；
图5是按所述第一实施例的变型方案的保险杠横梁的端部区段的 示意性剖视图；
图6是按本发明第二实施例的机动车车身的保险杠横梁的端部区 段和纵梁在正面碰撞之前的示意性俯视图；
图7是按本发明第二实施例的机动车车身的保险杠横梁的端部区 段和纵梁在正面碰撞期间的示意性俯视图；
图8是按本发明第三实施例的机动车车身的保险杠横梁的端部区 段、纵梁及支撑元件在正面碰撞之前的示意性俯视图；
图9是按本发明第三实施例的机动车车身的保险杠横梁的端部区 段、纵梁即支撑元件在正面碰撞期间的示意性俯视图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的各实施例进行详细说明。
首先参照图1至图5对本发明的第一实施例进行详细说明。
图1示出了机动车车身1的底部框架。按所述第一实施例，机动 车车身1的底部框架基本上由铝制成。机动车车身1具有左侧前纵梁 3和右侧前纵梁4。保险杠横梁5设置在左侧纵梁3和右侧纵梁4的端 部上。保险杠横梁5的左侧端部区段51悬架左侧前纵梁3，并且保险 杠横梁5的右侧端部区段52悬架右侧前纵梁4。悬臂梁7抗扭矩地固 定在左侧前纵梁3上。同样地，右侧悬臂梁8抗扭矩地固定在右侧前 纵梁4上。左侧悬臂梁7设置在左侧车轮容纳部9与保险杠横梁5的 左侧端部区段51之间的中间空间中。同样地，右侧悬臂梁8设置在右 侧车轮容纳部10与保险杠横梁5的右侧端部区段52之间的中间空间 中。支撑梁11沿纵向位于车轮容纳部9之后。也就是说，车轮容纳部 9设置在支撑梁11和悬臂梁7之间。在轻微重叠的正面碰撞的情况下， 支撑梁11应该承受未示出的左侧车轮的负荷。此外，支撑梁11具有 滑离斜面111，该滑离斜面这样构成和设置，使得其有助于左侧车轮 在轻微重叠的正面碰撞的情况下向外滑离开。相类似地，具有滑离斜 面112的支撑梁12构成在机动车车身1的右侧上，该支撑梁沿行驶方 向位于车轮容纳部10之后。
支撑梁11固定在左侧中间纵梁13上，该纵梁与左侧前纵梁3轻 微错开地设置。同样地，支撑梁12固定在右侧中间纵梁14上，该纵 梁设计为与右侧前纵梁4轻微错开。
此外，支撑梁11和12分别设置有千斤顶容纳部的功能。
此外，在图1中示出了按桁架类型的斜撑15，该斜撑设置并固定 在左侧前纵梁3与右侧前纵梁4之间。左侧悬臂梁通过斜撑装置15 额外地在右侧前纵梁上进行支撑。此外，右侧悬臂梁8通过斜撑15 额外地在左侧前纵梁3上进行支撑。
下面参照图2和图3对轻微重叠的正面碰撞过程中的机动车车身 功能进行阐述。
图2示出了左侧前纵梁3的前区段、抗扭矩地固定在其上的悬臂 梁7以及保险杠横梁5的左侧端部区段51，其中，保险杠横梁5抗扭 矩地固定在纵梁3的前端部上。图2中示意性地示出了作为对撞方的 障碍物19。
在轻微重叠的正面碰撞的过程中，机动车或机动车车身错开地碰 撞到障碍物19上。尤其是障碍物19的中心位于纵梁3之外。
如图3中所示，在轻微重叠的碰撞的过程中，保险杠横梁5的端 部区段51由于障碍物19而向后弯曲，也就是说直至保险杠横梁5的 端部区段51碰撞到左侧悬臂梁7的端侧端部71上。在此，这样来设 计悬臂梁7的强度以及悬臂梁7在纵梁3上的支撑，使得出现横向力， 该横向力使碰撞双方、在此情况下使机动车和障碍物19彼此挤开或运 动离开，尤其也如图3中通过箭头所示。由此，只要碰撞双方彼此挤 开并且机动车车身不再必须承受相应的碰撞能量，就可以使正面碰撞 能量减小。
如上文已经阐述过的，对撞方可以是固定的障碍物或者可以是其 它的对向驶来的车辆，该障碍物或者该对向车辆仅少许重叠地与本车 辆或机动车车身发生碰撞。
在碰撞的进一步过程中，对撞方碰撞到左侧车轮(在图2和图3 中未示出)上并且将该左侧车轮压向(图1中所示的)支撑元件11。 在轻微重叠的正面碰撞的正常过程中，车轮在此还碰撞到支撑梁11 的滑离斜面111上。该滑离斜面引起所述车轮沿着滑离斜面111滑离 并且由此沿着机动车车身1的横向方向滑离。由此有助于所述车轮向 外运动。
根据所述第一实施例，悬臂梁和支撑梁都有利地起到了下述作用， 即从侧面导出正面碰撞力。
图4中示出了保险杠横梁5的端部区段51的剖视图。(如优选为 整个保险杠横梁5的)端部区段51构成为闭合的空心型材。该闭合的 空心型材可以一件式地构成或者可以由U形型材和固定在其上的板元 件组成。型材加强部21设置在该空心型材的腔中。型材加强部21基 本上填充了整个空心型材横截面，但备选地也可以仅填充该空心型材 的部分。根据该第一实施例，型材加强部21填充保险杠横梁5的端部 区段51的空心型材的如下部分，该部分在发生轻微重叠的碰撞的情况 下碰撞到悬臂梁7的端侧端部71上。型材加强部21沿机动车宽度的 方向大致与悬臂梁7的端侧端部71一样宽。
型材加强部21引起保险杠横梁5的端部区段51不被压缩，该端 部区段在碰撞过程中碰撞到悬臂梁7的端侧端部71上。由此，有利地 限制了保险杠横梁5的端部区段51由于对撞方而发生弯曲。由此，在 更晚的时间点上才会或根本不会到达保险杠横梁的端部区段51的材 料的屈服极限。
图5中示出了图4中所示空心型材的一种备选方案。特别是，备 选的空心型材有两个腔构成，而图4中所示空心型材仅具有一个腔。 在备选空心型材的每个腔中都设置有一个型材加强部21。
接下来，参照图6和7对本发明的第二实施例进行详细说明。特 别是对相比于所述第一实施例的不同之处进行说明。
按第二实施例的机动车车身具有纵梁3和保险杠横梁5，与按第 一实施例的机动车车身不同的是，该机动车车身不具有悬臂梁。图6 是保险杠横梁5的左侧端部区段51和左侧纵梁3在正面碰撞之前的、 也就是在未碰撞和变形状态下的示意性俯视图。型材加强部21设置在 端部区段51中。
参照图7示出了本发明在第二实施例中的效用。由于与对撞方19 的轻微重叠的正面碰撞，保险杠横梁5的端部区段51在左侧纵梁3 的区域中发生弯曲，直至端部区段51借助型材加强部21与纵梁3的 外部侧壁产生贴靠。然而，端部区段51的横截面保持不变。由于型材 加强部21的存在，端部区段51不被压缩。由此产生了按照图7中指 向上的箭头的横向力，该横向力使得机动车被侧向挤开。通过该侧向 挤开减小了机动车与对撞方19之间的重叠并且因此减小了到机动车 上的碰撞作用。
根据车身以及纵梁的位置，并非强制需要第一实施例中所说明的 悬臂梁，这样型材加强部21在轻微重叠的正面碰撞的情况下就有利地 引起横向力以及横向冲量的产生，以便减小了与对撞方的重叠。
接下来，参照图8和9对本发明的第三实施例进行详细说明。特 别是对相比于所述第一和第二实施例的不同之处进行说明。
按第三实施例的机动车车身具有纵梁3和保险杠横梁5，与按第 一实施例的机动车车身不同的是，该机动车车身不具有倾斜向前延伸 的悬臂梁。替代按第一实施例的悬臂梁的是，在纵梁3的侧壁上安装 有支撑元件307。图8是保险杠横梁5的左侧端部区段51、左侧纵梁 3以及安装在其上的支撑元件307在正面碰撞之前、以及在未碰撞和 变形的状态中的示意性俯视图。与所述第一实施例和第二实施例相类 似，型材加强部21设置在端部区段51中。型材加强部21尤其设置在 端部区段51的下述区域中，该区域在轻微重叠的正面碰撞的过程中碰 撞到支撑元件307上。
参照图9示出了本发明在第三实施例中的效用。由于与对撞方19 的轻微重叠的正面碰撞，保险杠横梁5的端部区段51在左侧纵梁3 的区域中发生弯曲，直至具有型材加强部21的端部区段51与支撑元 件307贴靠。然而，端部区段51的横截面保持不变。由于型材加强部 21的存在，端部区段51被压缩。由此产生按照与图9中指向上的箭 头的横向力，该横向力引起机动车被侧向挤开。通过该侧向挤开减小 了机动车与对撞方19之间的重叠并且因此减小了到机动车上或机动 车车身上的碰撞作用。