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CN111469929A - 加强装置 - Google Patents

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CN111469929A CN202010035859.1A CN202010035859A CN111469929A CN 111469929 A CN111469929 A CN 111469929A CN 202010035859 A CN202010035859 A CN 202010035859A CN 111469929 A CN111469929 A CN 111469929A
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Abstract

一种用于在前向碰撞的情况下保护乘员的加强装置(100)。与先前使用的连接于位于车辆通道结构中的纵梁的加强装置相比，被构造为位于中央的可连接于框架的横向支撑梁(106)的加强装置提供了更轻便的解决方案。所描述的加强装置还被构造成在发生前向碰撞的情况下最小化对车辆内部的侵入，而经由横向支撑梁将力引导至框架中。由此，力可以被引导到框架中，而不是被引导至能量源的敏感组件。

Description

加强装置
发明领域
本发明涉及一种用于车身的加强装置。特别地，本发明涉及一种加强装置，其构造成在发生前向碰撞的情况下保护车辆乘员，所述加强装置包括可连接至车身框架的框架结构。
背景技术
包括替代能量源例如电池或燃料电池的车辆的开发提出了与碰撞安全性和车身结构完整性有关的新问题。传统的车辆通常包括内燃发动机和相关的机械元件例如驱动轴和排气系统，并且与这些元件相关的结构可以用于增加车辆的结构稳定性，从而提高车辆乘员的安全性。
然而，在电动、电动混合动力车辆或包括替代能量源的其他车辆中，车身的结构被修改以适应替代能量源和推进系统。电动或混合动力车辆可以例如包括电池而不是内燃发动机和传动轴，并且由于电池位于车辆的地板部分中，因此可能不适合使用由传动轴提供的相同类型的机械结构。
因此，需要提供用于在电动或混合动力车辆中提供乘员安全的新解决方案。
发明内容
鉴于现有技术的上述和其他缺点，本发明的一个目的是提供一种用于车辆的改进的加强装置，以在发生前向碰撞的情况下保护车辆乘员。
根据本发明的第一方面，提供了一种构造成居中地设置在车身中的加强装置。所述加强装置还被构造为在发生前向碰撞的情况下保护车辆乘员。所述加强装置包括：加强框架结构，所述加强框架结构的第一末端可连接于限定乘员舱前壁的车身的一部分，并且第二末端可连接于框架的第一横向支撑梁；以及支撑元件，其第一末端在加强框架结构的后部与前部之间的位置处连接于加强框架结构，并且其第二末端可连接于框架的设置在第一横向支撑梁前面的第二横向支撑梁。
在本说明书中，将参考车辆的几何形状来描述加强装置的特征，其中，纵向定向是沿着车辆长度的方向，而横向定向是沿着车辆宽度的方向。此外，乘员舱的前壁被定义为面向车辆前面的壁。
此外，将框架设置在车身的地板部分中是指框架位于车辆乘员舱的下方。框架构造成保持车辆的可替换能量源(即与内燃发动机无关的能量源)。位于框架中的能量源可以例如是一个或多个电池组、燃料电池或任何其他合适的能量源。
加强装置被描述为居中地设置，这意味着加强装置位于车辆的中央，与车辆的两侧等距，以便位于能够吸收因前向碰撞而产生的力的位置。因此，沿横向方向看，加强装置位于车辆的中央。
本发明基于以下认识：与先前使用的位于车辆的通道结构(tunnel structure)中的纵向梁相比，附接于框架的横向支撑梁的中心定位的加强装置提供了更轻便的解决方案。所描述的加强装置构造成在发生前向碰撞的情况下最小化对车辆内部的侵入，而经由横向支撑梁将力引导至车架中。由此，力可以被引导到框架中，而不是被引导至能量源的敏感组件。
根据本发明的一个实施例，加强框架的后部相对于加强框架的前部朝着第一横向支撑梁向下倾斜。后部与前部之间的角度用于沿后部长度引导作用在加强装置上的前向力，并获得在前部和后部相交的点处的向上力。
根据本发明的一个实施例，支撑元件连接于加强框架的中心位置。支撑元件例如可以大致设置在加强装置的长度的中间处。
根据本发明的一个实施例，加强框架结构可以包括两个平行设置的纵向元件。从而提供了坚固而重量轻的框架。
根据本发明的一个实施例，加强框架可以进一步包括连接两个平行设置的纵向元件的前横向元件。
根据本发明的一个实施例，加强框架可以进一步包括连接两个平行设置的纵向元件的后横向元件。
根据本发明的一个实施例，加强框架可以进一步包括中心横向元件，其在支撑元件连接至加强框架结构的位置处连接所述两个平行设置的纵向元件。
根据本发明的一个实施例，支撑元件可包括用于所述两个平行设置的纵向元件中每一个的一个支撑腿。支撑元件可以例如基本上竖直地设置在所述加强框架结构与所述框架的第二横向支撑梁之间。
根据本发明的一个实施例，加强装置可以进一步包括设置在加强框架的第一末端与车身之间的可变形部分，所述可变形部分构造成在车辆的前向碰撞的情况下变形。有利的是，在车辆乘员舱的前面具有变形区，以便在发生前向碰撞时保护乘员。
根据本发明的一个实施例，可变形部分构造成在初始撞击阶段过程中弹性变形并且在第二撞击阶段过程中塑性变形。在此，可以由从弹性变形到塑性变形的过渡来定义初始撞击阶段和随后的第二撞击阶段之间的过渡。
根据本发明的一个实施例，可变形部分构造成在初始撞击阶段过程中弹性变形并且如果作用在加强装置上的正面力超过力阈值则在第二撞击阶段过程中塑性变形。因此，如果加强装置上的前向力不超过力阈值，则负载会被加强框架结构的可变形部分弹性吸收。因此，对于前向力低于力阈值的载荷，加强装置不会永久变形，因此能够恢复其原始形状。
根据本发明的一个实施例，所述框架的第一横向支撑梁位于与车辆前排座椅的前部对应的位置处。这带来的优点是，可以采用车辆的平坦地板设计，其中地板在所述框架的第二横向支撑梁后面是平坦的。特别地，由于所描述的加强装置消除了对通道控制台(tunnel console)和纵向支撑梁的需要，因此平坦的地板设计可用于增加车辆乘员的腿部空间，并且还在前排座椅之间提供额外的空间。
根据本发明的一个实施例，所述框架的第二横向支撑梁是框架的最前横向支撑梁。如果假设所述框架延伸到车身乘员舱的前部，则加强装置能位于乘员舱的最前部处，从而最小化加强装置在乘员舱中占据的体积。
当研究所附权利要求书和以下描述时，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见。技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以创建除了以下描述的那些实施方式之外的实施方式。
附图说明
现在将参考示出本发明示例性实施例的附图来更详细地描述本发明的这些和其他方面，其中：
图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的加强装置。
图2示意性地示出了根据本发明一个实施例的加强装置；和
图3示意性地示出了根据本发明一个实施例的加强装置。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了透彻和完整，并将本发明的范围完全传达给技术人员。相同的附图标记在全文中表示相同的元件。
图1示意性地示出了车身101的加强装置100的侧视图，所述加强装置100用于在发生前向碰撞的情况下保护车辆乘员。特别地，加强装置100构造成在前向碰撞的情况下防止或减少对乘员舱的侵入。
加强装置100附接于框架102，框架102设置在车身101的地板部分中并构造成保持能量源104，所述框架包括间隔开的多个横向支撑梁106、108以使能量源104可定位于两个相邻的横向支撑梁106、108之间。框架102在这里被示为配置成保持多个电池组104的电池框架102。框架102还可包括纵向支撑梁(未示出)，纵向支撑梁优选设置在车身101外边缘处以保护电池组104免受侧面撞击。
加强装置100包括设置在中央的加强框架结构110，所述中央框架结构的第一末端112连接于车身101的限定乘员舱前壁114的部分，并且第二末端116连接于所述框架的第一横向支撑梁106。前壁114在乘员舱与位于乘员舱前面的例如发动机或储物舱之间限定了边界。此外，前壁114在此被示出为朝向车辆的前部倾斜。然而，前壁114同样可以基本竖直。加强框架结构110被进一步描述为包括后部117和前部118。后部117和前部118可以是一个框架结构元件的不同部分，但同样可能将后部118和前部117提供为单独的元件，所述单独元件接合在一起以形成加强框架结构110。
所示的加强装置100还包括支撑元件120，其第一末端在加强框架结构110的后部117与前部之间的位置处连接于加强框架结构110，并且其第二末端连接于框架102的设置在第一横向支撑梁106前面的第二横向支撑梁108。
如图1进一步所示，第二横向支撑梁108设置在第一横向支撑梁106的前面，并且支撑元件120在加强框架结构110的后部117与前部118之间的位置处连接至加强框架结构110。
因此，加强框架结构110被描述为纵向框架结构，所述纵向框架结构在车身101地板上方的位置处从前壁114延伸至第一横向支撑梁106，并且支撑元件120将加强框架结构110的中央部分连接于第二横向支撑梁108。因此，加强框架结构110从地板高度向上倾斜到与前壁114的连接处，这意味着加强框架结构110的第一末端112高于第二末端116。
此外，在图1所示的示例性实施例中，加强框架结构110的后部117与前部118的倾斜度之间存在角度差。这具有的效果是：由前向碰撞产生的作用在加强框架结构110的第一末端112上的力将在支撑元件120中产生向上方向的力，所述力又将拉动第二横向支撑梁108。支撑元件120中的力向上指向可保护框架102并且更重要的是保护位于框架102中的能量源104。应所述注意的是，在支撑元件120中力的所描述的向上方向也可以在其中加强框架结构110的后部117与前部118之间的倾斜角没有差异(即加强框架结构110是直的)的加强装置100中实现。
然而，在向前碰撞的情况下支撑元件120中的力向下指向的加强装置100也将通过防止或减少侵入乘员车厢的方式来保护车辆乘员。取决于车身101的精确构造，可能需要所描述的加强装置100的其他变型。
图2示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的加强装置100，其中加强框架结构110由两个平行设置的纵向元件202、204组成，所述两个纵向元件202、204通过位于加强框架结构110的第一末端112处的前横向元件206、位于加强框架结构110的第二末端116处的后横向元件208以及中心横向元件210连接在一起，所述中心横向元件210在支撑元件212连接至加强框架结构110的位置处连接两个平行设置的纵向元件202、204，其大约在加强框架结构110的长度的中部处。
前横向元件206增加了框架结构110的强度，并且还用于可控制地引导由前向碰撞产生的力。特别地，当负载不对称时，前横向元件206是有利的，在这种情况下，负载能借助于前向横向元件206更均匀地分布在框架结构110中。前向横向元件206也可以连接至车身101的现有横梁，并且前横向元件206也可能是车身101的现有横梁。
后横向元件208在加强框架结构110连接至框架横梁106的点处或附近提供刚度。设置成与横梁106接触的后横向元件208还将提高横梁106的强度，从而降低横梁106弯曲的风险。
尽管前横向元件206和后横向元件208被示为位于加强框架结构110的最末端，它们也可以同样地位于距加强框架结构110的端点一定距离处。
图2的支撑元件还包括用于两个平行设置的纵向元件202、204中每个的一个支撑腿212、214。此外，加强框架结构110的每个纵向元件202、204包括设置在加强框架结构110与前壁114之间在加强框架结构110的第一末端112处的可变形部分216、218，其中可变形部分216、218构造成在车辆的前向碰撞的情况下变形。可变形部分216、218也可以提供为设置在纵向元件202、204与作为车身101一部分的前壁114之间的单独元件的形式。在图2中，可变形部分216、218被示为构造为实现期望变形特性的格架结构。但是，同样可能使用可变形部分216、218的其他构造，例如穿孔、隆起、肋或框架结构110的其他类型的结构修改，以实现可变形部分216、218的期望特性。
图3示出了加强装置100的实施例，其中框架102的第二横向支撑梁108位于与车辆前座304的前部302相对应的位置处。由此，可以使乘员舱的地板从前座304的前部302向着车辆的后方变得平坦，例如释放后排乘员的腿部空间。第二横向支撑梁108可以是框架102的最前横向支撑梁。在本文中，横向支撑梁可以指框架内的梁，或者可以是构成框架102外边缘的横梁。因此，支撑元件120和加强框架结构110的后部117可以连接至框架102的任何合适的横向元件。
尽管已经参考本发明的特定示例性实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言，许多不同的改变、修改等将变得显而易见。另外，应当注意，可以各种方式省略、互换或设置加强装置的部件，所述加强装置仍能够执行本发明的功能。
另外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不意味着不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (18)

1.一种加强装置(100)，其被构造为居中地设置在车身(101)中，用于在发生前向碰撞的情况下保护车辆乘员，所述加强装置包括：
加强框架结构(110)，所述加强框架结构的第一末端(112)可连接于车身的限定乘员舱前壁(114)的部分且所述加强框架结构的第二末端(116)可连接至框架的第一横向支撑梁(106)；以及
支撑元件(120)，所述支撑元件的第一末端在加强框架结构的后部与前部之间的位置处连接于加强框架结构且所述支撑元件的第二末端可连接于框架的设置在所述第一横向支撑梁的前面的第二横向支撑梁(108)。
2.根据权利要求1所述的加强装置，其中，当设置在车辆中时，所述加强框架结构的后部(117)相对于所述加强框架结构的所述前部(118)朝所述第一横向支撑梁(106)向下倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的加强装置，其中，所述支撑元件连接至所述加强框架结构的中心位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的加强装置，其中，所述加强框架结构由两个平行设置的纵向元件(202、204)组成。
5.根据权利要求4所述的加强装置，其中，所述加强框架结构还包括连接所述两个平行设置的纵向元件的前横向元件(206)。
6.根据权利要求4或5所述的加强装置，其中，所述加强框架结构还包括连接所述两个平行设置的纵向元件的后横向元件(208)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的加强装置，其中，所述加强框架结构还包括中心横向元件(210)，所述中心横向元件在所述支撑元件连接至所述加强框架结构的位置处连接所述两个平行设置的纵向元件。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的加强装置，其中，所述支撑元件包括用于所述两个平行设置的纵向元件中每一个的一个支撑腿(212、214)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的加强装置，还包括设置在所述加强框架结构与所述车身之间在所述加强框架结构的第一末端(112)处的可变形部分(216、218)，所述可变形部分构造成在车辆的前向碰撞情况下变形。
10.根据权利要求9所述的加强装置，其中，所述可变形部分构造成在初始撞击阶段过程中弹性变形，并且在第二撞击阶段过程中塑性变形。
11.根据权利要求10所述的加强装置，其中，所述可变形部分构造成在初始撞击阶段过程中弹性变形，并且如果作用在所述加强装置上的前向力超过力阈值，则在第二撞击阶段过程中塑性变形。
12.根据前述权利要求中任一项所述的加强装置，其中，所述支撑元件基本竖直对齐。
13.根据前述权利要求中任一项所述的加强装置，还包括设置在所述车身的地板部分中并且构造成保持能量源(104)的框架(102)，所述框架包括多个间隔开的横向支撑梁(106、108)以使能量源能位于两个相邻的横向支撑梁之间。
14.根据权利要求13所述的加强装置，其中，所述框架的所述第二横向支撑梁是所述框架的最前横向支撑梁。
15.根据权利要求13或14所述的加强装置，其中，当设置在车辆中时，所述框架的所述第一横向支撑梁位于与车辆前座(304)的前部(302)相对应的位置处。
16.一种加强装置(100)，包括加强框架结构(110)和连接于所述加强框架结构的支撑元件(120)，用于在发生前向碰撞的情况下保护车辆乘员，所述加强框架结构构造成将来自前向碰撞的力重新导向至电池框架的横向设置的梁。
17.根据权利要求17所述的加强装置(100)，其中，所述加强框架结构(110)的可变形部分被构造为在初始撞击阶段过程中弹性变形并且在第二撞击阶段过程中塑性变形。
18.一种车辆，包括根据前述权利要求中任一项所述的加强装置。
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