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CN110053669A - 包含用于增加横向运动的横向构件的电动汽车 - Google Patents

包含用于增加横向运动的横向构件的电动汽车 Download PDF

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CN110053669A
CN110053669A CN201910031274.XA CN201910031274A CN110053669A CN 110053669 A CN110053669 A CN 110053669A CN 201910031274 A CN201910031274 A CN 201910031274A CN 110053669 A CN110053669 A CN 110053669A
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CN
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cross member
vehicle
electric car
interconnecting piece
front rail
Prior art date
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Application number
CN201910031274.XA
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B·W·丹德卡尔
W·李
D·柳
S·吴
J·姜
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GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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Publication date
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Abstract

本公开涉及一种电动汽车。具体讲，本发明提供的电动汽车，包括：前车架(400)，其构成电动汽车前侧左右两边的骨架；连接部(300)，其位于所述前车架(400)的内侧；横向构件(100)，其一侧按照可旋转的方式与所述连接部(300)连接；防止旋转构件(200)，其位于所述横向构件(100)的前侧。所述横向构件(100)沿所述车辆的宽度方向延长。

Description

包含用于增加横向运动的横向构件的电动汽车
技术领域
本公开涉及一种电动汽车。具体讲，就是带有单独设置的横向构件，当电动汽车的前侧发生碰撞时，可以增加横向运动，从而能够减少车辆的损伤及驾驶员的伤害。
背景技术
对车辆发生碰撞时产生的冲击进行吸收的结构，对于减少车辆的损伤及乘坐驾驶员的伤害显得非常重要。因此，科研人员一直在持续开展改善该结构的研究及开发。
一直以来，科研人员都在以能够缓解车辆前面发生碰撞时产生冲击结构的研究及开发为中心开展相关研发活动。即，以通过增加车辆前车架的刚性或者利用其它的构件等在车辆前面发生碰撞时因碰撞而使车辆前面部分凹陷的过程中能够对冲击进行吸收的方法为中心开展相关研究及开发。
但是，最近除了前面发生碰撞之外，科研人员已开始研究吸收前侧发生碰撞时产生的冲击从而能够减少车辆损伤及驾驶员伤害的结构。这是因为，仅针对前面发生碰撞而设计的车辆往往在前侧碰撞过程中表现出结构性能较差。
特别是，当车辆前侧发生碰撞时，向一侧施加的冲击量就必须向另一侧传递，由此增加车辆的横向运动，减少车辆车厢的变形量，因此能够提高驾驶员的安全性。
依据传统技术，采用内燃机的车辆利用位于发动机舱内侧的发动机及变速箱将向一侧施加的冲击量向另一侧传递。但是，对于电动汽车来说，在车辆前侧发动机舱内没有发动机，只设置有较小的驱动单元，因此不可能通过驱动单元传递冲击量。
韩国注册专利文献第10-0364444号记载了一种发动机装配设置结构，其采用的发动机装配(mounting)结构带有一种专门设置的缓冲构件，它位于发动机舱内。由此，当车辆前面发生碰撞时，就可以防止将发动机向后推。
但是，这种类型的发动机装配设置结构，仅将着眼点放于车辆前面发生碰撞时对发动机的位置进行固定这一点上。因此，没有针对车辆前侧发生碰撞时产生的冲击吸收制定相应的对策，其在设计上存在一定的局限。
韩国注册专利文献第10-0968739号记载了一种汽车发动机滚筒装配结构，当前面发生偏置碰撞时，就引导发动机滚筒装配托架产生压曲及滑动，从而能够减小仪表盘(dash)下端部的车体变形。
但是，这种类型的汽车发动机滚筒装配结构在设计上也存在一定的局限，虽然可用于内燃机等发动机的大小及体积较大的情况，但是无法用于配备大小及体积较小的驱动单元的电动汽车。
【先行技术文献】
【专利文献】
韩国注册专利文献第10-0364444号(2002年12月11日)。
韩国注册专利文献第10-0968739号(2010年07月08日)。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电动汽车，配备有小型驱动单元的电动汽车前侧发生碰撞时，增加车辆的横向运动，以减小车辆车厢的变形量，从而能够提高驾驶员的安全性。
为了实现上述目的，本发明提供的电动汽车，包括：前车架(400)，其构成电动汽车前侧左右两边的骨架；连接部(300)，其位于所述前车架(400)的内侧；横向构件(100)，其一侧按照可旋转的方式与所述连接部(300)连接；防止旋转构件(200)，其位于所述横向构件(100)的前侧。所述横向构件(100)沿所述车辆的宽度方向延长。
另外，所述防止旋转构件(200)可以设计成直角三角形的形状。
另外，所述连接部(300)，包括：位于所述前车架(400)内侧的连接构件(310)，所述连接构件(310)，包括：螺栓(340)贯通的连接孔(320)；从所述连接孔(320)延长的释放开口部(330)。
另外，如果所述电动汽车前面发生碰撞，所述前车架(400)就会被压曲，所述横向构件(100)的一侧就可以通过所述释放开口部(330)向车辆的前侧释放。
另外，如果所述电动汽车前侧发生碰撞，所述前车架(400)就会被压曲，所述横向构件(100)的一侧就可以通过所述防止旋转构件(200)而防止向前侧旋转。
依据本发明，当车辆前侧发生碰撞时，冲击就可以通过横向构件向另一侧传递，增加车辆的横向运动，由此就可以减少车辆车厢的变形量，从而提高驾驶员的安全性。
另外，当车辆前面发生碰撞时，横向构件就可以通过防止旋转构件向前车架释放，由此能够通过前车架的压曲吸收冲击能量，从而提高驾驶员的安全性。
附图说明
图1是显示依据本发明实施例的横向构件处于连接状态的示意图；
图2是示意图1所示横向构件与前车架结合关系的示意图；
图3是显示包含图1所示横向构件的电动汽车在前面发生碰撞之前(a)及前面发生碰撞之后(b)状态的示意图；
图4是概略显示图3所示电动汽车在前面发生碰撞前后横向构件及前轨(frontrail)变化过程的示意图；
图5是显示图3所示电动汽车在前面发生碰撞后横向构件从前车架脱离状态的示意图；
图6是显示包含图1所示横向构件的电动汽车在前侧发生碰撞前(a)及前侧发生碰撞后(b)状态的示意图；
图7是概略显示图6所示电动汽车在前侧发生碰撞后状态的示意图；
图8是显示图6所示电动汽车在前侧发生碰撞后横向构件处于不旋转状态的示意图；
图9是显示包含图1所示横向构件的电动汽车在前侧发生碰撞后横向运动增加状态的曲线图。
具体实施方式
下面，将参照附图对包含依据本发明的实施例横向构件的电动汽车进行详细说明。
关于以下使用的“前侧”“后侧”、“左侧”、“右侧”等术语，当驾驶员坐在驾驶座上时，将驾驶员注视的方向定义为“前侧”，将驾驶员的后方定义为“后侧”，将驾驶员的左侧方向定义为“左侧”，将驾驶员的右侧方向定义为“右侧”。
另外，将被称为“完全正面碰撞”(full frontal crash)的术语定义为：车辆的前侧与障碍物发生正面碰撞。
另外，将被称为“正面偏置碰撞”(offset frontal crash)的术语定义为：与从车辆的左侧或右侧末端开始沿车辆的中心方向达到横向长度40％部分相当的车辆前面与障碍物发生碰撞。
另外，将被称为“前面碰撞”的术语定义为：包括所述“完全正面碰撞”及“正面偏置碰撞”。
另外，将被称为“小偏置正面碰撞”(shallow offset frontal crash)的术语定义为：与从车辆的左侧或右侧末端开始沿车辆的中心方向达到横向长度25％部分相当的车辆前面与障碍物发生碰撞。
另外，将被称为“前侧碰撞”的术语定义为：是指所述“小偏置正面碰撞”。
下面，将参照附图对包含依据本发明实施例横向构件(100)的电动汽车进行详细说明。
1、电动汽车的构成说明
参照图1至图3可知，依据本发明实施例的电动汽车，包括：横向构件(100)、防止旋转构件(200)、连接部(300)、前轨(400)、刚性增强构件(500)、第1车架部(600)、驱动单元(700)、第2车架部(800。
(1)横向构件(100)的说明
参照图1及图2可知，依据本发明实施例的电动汽车包括横向构件(100)。
横向构件(100)在车辆发生前面碰撞或前侧碰撞时将向发生碰撞的前侧施加的冲击量向车辆的另一侧传递，在附图所示实施例中，横向构件(100)呈棒状，但是横向构件(100)的形状可以改变。
横向构件(100)最好采用具有刚性的材质制造。这是因为，如果横向构件(100)在传递冲击量的过程中发生弯曲(bending)，就只能传递一部分冲击量。
后述防止旋转构件(200)与横向构件(100)的前侧结合，当发生前面碰撞时，横向构件(100)就不会旋转，并能够与后述连接部(300)脱离。后面将对这一过程进行详细说明。
在附图所示实施例中，横向构件(100)的一侧通过后述连接部(300)与后述前轨(400)连接。作为一种替代方案，既可以只将横向构件(100)的另一侧通过后述连接部(300)与后述前轨(400)连接，也可以将横向构件(100)的两侧都与前轨(400)连接。
横向构件(100)包括构件连接孔(110)。
1)构件连接孔(110)的说明
构件连接孔(110)形成一个贯通孔，以确保横向构件(100)能够与后述连接部(300)连接。
在附图所示实施例中，构件连接孔(110)以贯通孔的形式配置在在横向构件(100)的一侧末端附近。
后述螺栓(340)贯通插入构件连接孔(110)内，从而使横向构件(100)与连接部(300)结合在一起。
(2)防止旋转构件(200)的说明
参照图1及图2可知，依据本发明实施例的电动汽车包括防止旋转构件(200)。
防止旋转构件(200)配置在横向构件(100)的前侧，当车辆发生前侧碰撞时，就可以防止横向构件(100)旋转。为此，防止旋转构件(200)与横向构件(100)的前侧及后述前轨(400)的内侧接合。
为了在车辆发生碰撞能够防止横向构件(100)旋转，防止旋转构件(200)最好采用具有充足刚性的材质制造。
在附图所示实施例中，防止旋转构件(200)呈直角三角形，其底面与后述前轨(400)接合，侧面与横向构件(100)的前侧面接合，但是其形状可以改变。
在附图所示实施例中，防止旋转构件(200)配备在横向构件(100)与连接部(300)连接的一侧。作为一种替代方案，防止旋转构件(200)既可以只配备在横向构件(100)的另一侧，也可以在横向构件(100)的两侧都配备。
(3)连接部(300)的说明
参照图1及图2可知，依据本发明实施例的电动汽车包括连接部(300)。
连接部(300)将与横向构件(100)及横向构件(100)结合的防止旋转构件(200)同后述前轨(400)连接起来。
在附图所示实施例中，连接部(300)与后述前轨(400)的内侧面(410)接合，前侧及后侧方向可以根据设计进行变更。
在附图所示实施例中，连接部(300)配备在与横向构件(100)一侧邻接的前轨(400)上。作为一种替代方案，连接部(300)也可以配备在与横向构件(100)另一侧或两侧邻接的前轨(400)上。
连接部(300)，包括：连接构件(310)、连接孔(320)、释放口(330)、螺栓(340)。
1)连接构件(310)的说明
连接构件(310)构成连接部(300)的主体，其与后述前轨(400)的内侧面(410)接合。优选地，连接构件(310)与后述前轨(400)接合的面彼此结合在一起。
横向构件(100)插入连接构件(310)内，通过后述螺栓(340)将横向构件(100)与连接构件(310)连接起来。
在连接构件(310)上设置有连接孔(320)及释放口(330)。
2)连接孔(320)的说明
如果将横向构件(100)插入连接构件(310)内，后述螺栓(340)就能够同时插入连接孔(320)与横向构件(100)的构件连接孔(110)内，从而使横向构件(100)与连接部(300)结合在一起。
在附图所示实施例中，连接孔(320)可以设计成圆形或者其它形状。
但是，如果为了完成上述结合而将横向构件(100)插入连接构件(310)内，最好使连接孔(320)与横向构件(100)的构件连接孔(110)能够保持同心配置。
3)释放口(330)的说明
当车辆发生前面碰撞时，释放口(330)形成横向构件(100)能够向连接部(300)外侧脱离的通道。
在附图所示实施例中，释放口(330)向连接孔(320)的上侧贯通，但是其位置可以改变。
释放口(330)的宽度可以改变。但是，如后面所述，为了确保当车辆发生前面碰撞时横向构件(100)容易脱离，其宽度最好超过后述螺栓(340)的直径。
车辆发生前面碰撞时横向构件(100)脱离的过程将在后面进行说明。
4)螺栓(340)的说明
当横向构件(100)插入连接部(300)内之后，螺栓(340)就贯通连接孔(320)及构件连接孔(110)与之结合，从而使横向构件(100)与连接部(300)结合在一起。
螺栓(340)可以采用能够使横向构件(100)与连接部(300)结合的其它构件。
(4)前轨(400)的说明
参照图1及图2可知，依据本发明实施例的电动汽车包括前轨(400)。
前轨(400)构成车辆前面左右两侧的骨架。为此，前轨(400)在车辆结构的左侧及右侧末端配备有多个。
在附图所示实施例中，前轨(400)呈内部带有一定空间的棱柱形，但是前轨(400)的形状可以改变。
在前轨(400)的内侧或外侧配备有后述刚性增强构件(500)，可以增强前轨(400)的刚性。
前轨(400)最好采用具有充足刚性的材质制造。但是，当车辆发生前面碰撞或前侧碰撞时，前轨(400)为了吸收冲击量就必然产生一定程度的压曲(buckling)。
车辆发生碰撞及由此导致前轨(400)压曲的过程将在后面进行说明。
前轨(400)包括内侧面(410)及外侧面(420)。
1)内侧面(410)的说明
内侧面(410)是指前轨(400)的两侧面中朝向车辆内侧的一面，后述刚性增强构件(510)及连接部(300)与内侧面(410)结合。
2)外侧面(420)的说明
外侧面(420)与内侧面(410)对向配置，其是指前轨(400)的两侧面中朝向车辆外侧的一面。
在外侧面(420)与内侧面(410)彼此隔离形成的空间内配备有后述刚性增强构件(520)，可以增强前轨(400)的刚性。
(5)刚性增强构件(500)的说明
参照图1及图2可知，依据本发明实施例的电动汽车包括刚性增强构件(500)。
为了增强前轨(400)的刚性，将刚性增强构件(500)配置在前轨(400)的外侧及内侧。在低于标准冲击量的条件下，刚性增强构件(500)可以防止前轨(400)产生压曲。
刚性增强构件(500)包括第1刚性增强构件(510)及第2刚性增强构件(520)。
1)第1刚性增强构件(510)的说明
第1刚性增强构件(510)配置在前轨(400)的内侧面(410)与连接部(300)之间，可以增强前轨(400)的刚性。同时，还可以获得增强连接部(300)刚性的效果。
在附图所示实施例中，第1刚性增强构件(510)采用板状构件，但是第1刚性增强构件(510)的形状可以改变。
2)第2刚性增强构件(520)的说明
第2刚性增强构件(520)配置在前轨(400)的内侧，可以增强前轨(400)的刚性。
在附图所示实施例中，第2刚性增强构件(520)被设计成多边形的一体结构，但是第2刚性增强构件(520)的形状可以改变。
(6)第1车架部(600)的说明
参照图3可知，依据本发明实施例的电动汽车包括第1车架部(600)。
在附图所示实施例中，第1车架部(600)配置在车辆的前侧，当车辆发生前面碰撞或前侧碰撞时，就向车辆的后侧产生压曲，在这一过程中可以吸收向车辆施加的冲击量。
第1车架部(600)最好采用具有充足刚性的材质制造。
(7)驱动单元(700)的说明
参照图3可知，依据本发明实施例的电动汽车包括驱动单元(700)。
驱动单元(700)包含电动汽车行使所需的各种驱动装置(未图示)、控制装置(未图示)等。
与现有内燃机车辆相比，驱动单元(700)属于小型设备。因此，当发生前侧碰撞时，冲击量就很难向另一侧传递。通常情况下，冲击量只能通过依据本发明实施例的横向构件(100)进行传递。后面将对此进行说明。
驱动单元(700)的结构及功能属于广为熟知的技术，因此这里就不再进行赘述。
(8)第2车架部(800)的说明
参照图3可知，依据本发明实施例的电动汽车包括第2车架部(800)。
在附图所示实施例中，第2车架部(600)配置在驱动单元(700)的后侧，当车辆发生前面碰撞或前侧碰撞时，可以吸收向车辆施加的冲击量，对车辆向后侧产生压曲的距离进行限制，从而最大限度地减小车辆车厢变形，由此可以提高驾驶员的安全性。
第2车架部(800)最好采用具有充足刚性的材质制造。
2.发生碰撞时车辆横向运动过程的说明
依据本发明实施例的电动汽车通过横向构件(100)将向车辆前面一侧施加的冲击量向另一侧传递，增加车辆的横向运动，最大限度地减小车辆车厢的变形量，从而可以提高驾驶员的安全性。
下面，将参照图3至图9对依据本发明实施例的电动汽车碰撞过程及由此增加车辆横向运动的过程进行详细说明。
(1)发生前面碰撞时车辆横向运动的过程说明
参照图3至图5可知，附图所示实施例的车辆显示了发生前面碰撞前后的状况。
如果车辆发生前面碰撞，位于车辆左侧及右侧的前轨(400)分别沿车辆的外侧方向产生压曲。
在这种情况下，向车辆施加的冲击量因为前轨(400)产生压曲而被消耗，越往车辆的后侧方向，冲击量越小。
这时，如果在横向构件(100)与连接部(300)连接的状态下仍然残留有一定的冲击量，则横向前置构件(100)拖曳前轨(400)的方向就是与前轨(400)产生压曲方向相对的车辆内侧方向。
因此，为了通过前轨(400)产生的压曲减少向车辆后侧施加的冲击量，横向构件(100)就必须与连接部(300)脱离。
随着前轨(400)沿车辆的外侧方向产生压曲，横向构件(100)就通过设置在连接部(300)的连接孔(320)上侧的释放开口部(330)而分离。
如上所述，横向构件(100)的构件连接孔(110)及连接部(300)的连接孔(320)通过螺栓(340)连接，但是释放开口部(330)具有超过螺栓(340)直径的宽度，因此螺栓(340)可以通过释放开口部(330)与连接构件(310)分离。
由此，当车辆发生前面碰撞时，横向构件(100)就与连接部(300)脱离，可以确保前轨(400)的压曲过程顺利完成，从而能够通过对压曲产生的冲击进行吸收而减小车辆车厢的变形量。
(2)发生前侧碰撞时车辆横向运动过程的说明
参照图6至图8可知，附图所示实施例的车辆显示了发生前侧碰撞前后的状况。
如果车辆发生前侧碰撞，则与发生前面碰撞的情况不同，冲击量集中向车辆前面一侧(以下简称“冲击侧”)施加，从而以冲击侧的前轨(400)为主产生压曲。
在这种情况下，与发生前面碰撞的情况不同，只有冲击侧的前轨(400)产生压曲，碰撞产生的冲击量中只有相对较少的量被用于产生压曲，因此冲击量很可能会传递到车辆车厢。
由此，向冲击侧的前轨(400)施加的冲击量必须向另一侧的前轨(400)传递，这个过程通过与冲击侧前轨(400)的内侧面(410)结合的横向构件(100)完成。
在这种情况下，随着冲击侧的前轨(400)沿车辆内侧产生压曲，横向构件(100)就会呈现出以连接部(300)的连接孔(320)为中心沿逆时针方向旋转的倾向。
当然，如果将冲击侧的位置反过来，横向构件(100)就会呈现出以连接部(300)的连接孔(320)为中心沿顺时针方向旋转的倾向。
当横向构件(100)旋转时，向冲击侧的前轨(400)施加的冲击量就不能向另一侧的前轨(400)传递。
在这种情况下，配置在横向构件(100)前侧的防止旋转构件(200)就能够防止横向构件(200)旋转。
具体讲，当想要使冲击侧的横向构件(100)以连接孔(320)为中心沿逆时针方向旋转时，在前轨(400)内侧面(410)与防止旋转构件(200)接合面的反弹力作用下，横向构件(100)就不会旋转。
因此，向冲击侧的前轨(400)施加的冲击量通过横向构件(100)向另一侧的前轨(400)分散，由此能够减小冲击侧前轨(400)产生压曲的程度，并能够减少向车辆车厢传递的冲击量。
在冲击的作用下，横向构件(100)以连接孔(320)为中心将与连接孔(320)连接的一侧推向后侧，另一侧呈现出想要朝前侧旋转的倾向，因此防止旋转构件(200)被分别设置在横向构件(100)各侧的前面。由此，即使在任何情况下，都能够防止横向构件(100)旋转。
(3)实验例的说明
参照图9可知，配备有依据本发明实施例的横向构件(100)的电动汽车及未配备所述横向构件的电动汽车在发生前侧碰撞的情况下其横向运动的速度差异是非常明显的。
实线所示曲线图表示配备有依据本发明实施例的横向构件(100)电动汽车的横向运动速度，虚线所示曲线图表示未配备所述横向构件电动汽车的横向运动速度。
从相同时间间隔内的横向运动速度来看，在初期二者速度接近，这可以理解为冲击侧前轨(400)产生压曲期间的横向运动速度。
经过一定的时间之后，横向运动速度就开始出现较大的差异。这是因为，如果是配备有依据本发明实施例横向构件(100)的电动汽车，其通过横向构件(100)传递冲击量，从而导致另一侧前轨(400)也开始产生压曲。
与此相反，如果是未配备横向构件(100)的电动汽车，冲击量向另一侧前轨(400)传递的速度较低，因此可以理解为另一侧前轨(400)产生压曲的速度及其压曲程度较低。
即，配备有依据本发明实施例横向构件(100)的电动汽车即使发生前侧碰撞，向冲击侧前轨(400)传递的冲击量也会比向另一侧前轨(400)传递的冲击量更大，速度更快。
因此，因发生前侧碰撞而向一侧施加的冲击量向另一侧传递，并增加车辆的横向运动，从而可以减少车辆车厢的变形量，提高驾驶员的安全性。
以上，参照本发明的理想实施例对本发明进行了详细说明。但是，具有本领域一般知识的技术人员，完全可以在不偏离以下权利要求书中记载的本发明思想及领域的范围内，对本发明实施多种变更以及修改。
【符号说明】
100：横向构件
110：构件连接孔
200：防止旋转构件
300：连接部
310：连接构件
320：连接孔
330：释放开口部
340：螺栓
400：前轨
410：内侧面
420：外侧面
500：刚性增强构件
510：第1刚性增强构件
520：第2刚性增强构件
600：第1车架部
700：驱动单元
800：第2车架部

Claims (5)

1.一种电动汽车，其特征在于：
包括：前车架(400)，其构成电动汽车前侧左右两边的骨架；
连接部(300)，其位于所述前车架(400)的内侧；
横向构件(100)，其一侧按照可旋转的方式与所述连接部(300)连接；
防止旋转构件(200)，其位于所述横向构件(100)的前侧；
所述横向构件(100)沿所述车辆的宽度方向延长。
2.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：
所述防止旋转构件(200)呈直角三角形。
3.根据权利要求2所述的电动汽车，其特征在于：
所述连接部(300)，包括：位于所述前车架(400)内侧的连接构件(310)，所述连接构件(310)，包括：螺栓(340)贯通的连接孔(320)；从所述连接孔(320)延长的释放开口部(330)。
4.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于：
如果所述电动汽车前面发生碰撞，所述前车架(400)就会被压曲，所述横向构件(100)的一侧就可以通过所述释放开口部(330)向车辆的前侧释放。
5.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于：
如果所述电动汽车前侧发生碰撞，所述前车架(400)就会被压曲，所述横向构件(100)的一侧就可以通过所述防止旋转构件(200)而防止向前侧旋转。
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