汽车用吸能结构单元及其吸能件和加强件

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的汽车用吸能结构单元。本发明还涉及一种分别根据权利要求6或7的前序部分的用于该吸能结构单元的吸能件和加强件。

在乘用车的批量车辆制造中，多年来一直都有在一个或多个车系中提供衍生车型的趋势。除经典的豪华车外，在此通常还会在一个车系中提供双门轿跑车、敞篷车、SUV、厢式货车和其它构型。在此情况下，一方面希望在各衍生型号的相应车身结构/壳体结构中使用尽量多的相同部件，但另一方面也提供具有截然不同的车辆尺寸和车重的车辆。

此时尤其成问题的是在车高方面各不相同的车轮和车轴变体，例如在一个车系内的运动型双门轿跑车和SUV情况下，这显然可能是截然不同的。

不同的车高在此又导致车辆结构的某些结构部件具有不同的高度位置，所述结构部件例如在机动车碰撞情况下应当通过形成相应载荷路径而被激活。车辆结构的这些部件区域之一例如是在车辆尾部区域中的主纵梁平面的结构部件，其中后保险杠的保险杠托架/承弯结构通常支撑在其上。在这种情况下，通常设有在车辆横向上水平延伸的柔性横梁，它通过利用相应吸能件(所谓的吸能盒)支撑在车辆结构的主纵梁上。

由于车高不同或随之而来的车辆结构的结构部件的不同高度位置、在当前情况下尤其是变化的主纵梁高度位置，因而出现保险杠托架结构的不同高度位置。

尤其在对车身较高的车辆追尾的情况下，此时可能因为与碰撞障碍、即例如与事故对象或障碍物的重叠小或甚至没有重叠而会出现弯梁结构被完全或部分从下方钻过且至少没有完全按照期望方式作用，这在不采取有时极其昂贵的其它预防措施情况下例如导致车辆尾部区域内的侵彻更强。在此情况下尤其可能出现弯梁结构绕沿车辆横向延伸的轴线旋转，该旋转可能导致在车辆尾部区域内的所述故障。

为了避免这样的故障，已由DE 10 2006 019 653 B4公开了一种设置用于支撑相应柔性横梁的吸能件，它包括呈具有多个空腔的挤压型材形式的纵向件。该挤压型材在此具有用于一方面支撑在保险杠横梁侧且另一方面支撑在车身结构件侧的各支撑区域。此外，吸能结构单元包括呈横截面为矩形的管件形式的加强件，其被插入挤压型材的空腔内，由此加强该吸能件。

此外，已由DE 10 2004 014 047 A1公开了斜着朝向后上方升高地形成弯梁结构的相应吸能件或吸能盒，以便由此在较高的位置处定位保险杠横梁。

本发明的任务是提供一种汽车用吸能结构单元以及一种用于这样的吸能结构单元的吸能件和加强件，借此以简单廉价的方式来极其有效且更好地吸收经保险杠横梁被传入各吸能结构单元的碰撞力。

根据本发明，该任务通过一种具有权利要求1的特征的吸能结构单元以及通过一种分别具有权利要求6或7的特征的吸能件和加强件来完成。具有合适的发明改进方案的有利设计是从属权利要求的主题。

根据本发明的汽车用吸能结构单元包括具有纵向件的吸能件，该纵向件包括用于支撑在保险杠横梁侧和车身结构件侧的各支撑区域。另外，该吸能结构单元包括加强吸能件的加强件。为了做到现在这一点，尤其是在车高较高的汽车中在由具有碰撞障碍的事故引起的施力和随之而来的撞击下，此时例如保险杠横梁和障碍在其延伸高度范围内未重叠或未完全重叠，根据本发明，该加强件布置在纵向件的外侧并且以设于其端部的各支撑区域与纵向件的对应支撑区域间隔开，从而可以借助加强件实现附加支撑，结果，例如在吸能件区域内不会出现过度旋转或过度弯折等变形。因此，由于在外侧与吸能件的纵向件彼此间隔地布置该加强件，故提供了额外的力矩吸收，借此有利地吸收尤其因障碍或障碍物至少未完全与保险杠横梁重叠而出现的力矩。如果例如保险杠横梁因此从下部被完全或部分钻过，则由此尤其被传入吸能件的力矩可以借助加强件有利地通过加强件来吸收或支撑。在此，该加强件尤其布置在吸能件的对应纵向件下方的区域内且与之间隔开。

在此，本发明的加强件因为其在外侧固定而具有如下显著优点，即，其能仅被用在例如具有相应较大车辆高度的汽车中。因此，通过当前的吸能结构单元来提供一种模块化解决方案，在该方案中例如可以采用统一的吸能件和统一的纵向件，并且在该方案中根据在整个车系内的各车辆结构变型的不同来决定是否给相应的吸能结构单元配备加强件。因此，例如特别是具有第三排座椅或电驱动装置或高电压部件的车辆在出于安全考虑的情况下也可以配备所述加强件，而在例如因为其车辆高度较低而本来就具有良好的事故行为的车辆中可放弃这样的措施以便减轻重量和节约成本。

呈加强件形式的附加构件还确保了各吸能件和在其后面的车身结构、尤其是纵梁结构在轴向上尽量多地吸收力，并提供一种附加的多腔室结构用于增强能量吸收。本发明的吸能结构单元此时既可以被用在车辆尾部区域中，也可被用在汽车的车辆前部区域中。

在此，在本发明的其它设计中已经被证明是有利的是，该加强件具有至少一个臂，加强件通过臂与吸能件的纵向件相连。而在本发明的特别有利的设计中，该加强件至少在一纵向区域内具有U形横截面，其具有将加强件联接到吸能件纵向件的两个相应臂。所述的臂在此以特别有利的方式有助于能量吸收并且可以通过合适的设计被调节，从而将获得相应的能量吸收能力。因此，例如凹槽、缺口或类似结构可用于调节加强件。

本发明的另一个有利实施方式规定，该加强件以其在保险杠横梁侧的支撑区域直接支撑在保险杠横梁上，并且以其在车身结构件侧(尤其在相应纵梁结构侧)的支撑区域距对接件(例如吸能件的固定板)有一定距离地结束。由于在保险杠横梁侧直接支撑，故在此可以尽早吸收被传入保险杠横梁的力。由于在车身结构件侧的支撑区域与对应的对接件如固定板之间的距离，尤其在碰撞情况下，保险杠横梁结构的最先受力的横梁侧被支撑以防止由在保险杠横梁与障碍之间不利的重叠比率而导致的额外旋转，并由此将轴向力尽早传入车身侧的对接件，其中，所传入的力的大小和方向借助在车身结构件侧的加强件支撑区域与对应的对接件之间的可调距离而是可调的，使得在车辆纵向和车辆竖向上的座舱总体变形因车身结构件不太易于扭转或弯曲而被降低。

最后，还被证明有利的是，该保险杠横梁在其下端附近、尤其是法兰附近可通过加强件的对应的支撑区域来支撑。由此可以进一步以改善的方式吸收因为保险杠横梁与障碍之间的重叠小而所出现的旋转力。

之前根据本发明的吸能结构单元所描述的优点同样适用于根据权利要求6的吸能件。它的特点尤其是相应的紧固件，借助该紧固件可固定所述加强件。由此，吸能件可以不仅单独地、也与加强件组合地被用于本发明的吸能结构单元，因此以特别有利的方式可作为模块式系统的一部分，在该系统中，根据某个车系的车辆不同、尤其根据车辆高度而可以单独采用该吸能件或与加强件组合使用。

以上根据本发明的吸能结构单元或吸能件所描述的优点也同样适用于根据权利要求7的加强件。它优选地也具有相应紧固件，借助于该紧固件它可被安置在吸能件的纵向件的外侧。因此，该加强件也是模块式系统的一部分并且随后可以在应提供如下的吸能结构单元时被尤其用于力矩支撑，在所述吸能结构单元中，尤其是在保险杠横梁和对应的碰撞障碍之间的重叠小，因此面临保险杠横梁过度旋转的风险。通过本发明的加强件，能有利地防止这种旋转。

从以下对优选实施例的描述中且结合附图得到本发明的其它优点、特征和细节。之前在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在附图中被单独示出的特征和特征组合不仅可在所指出的组合中、也可在其它组合中或本身单独地采用，而不超出本发明范围，其中：

图1示出乘用车尾部的立体图，在此保险杠横梁通过两个相应的吸能结构单元被固定和支撑在汽车的对应车身结构件上，其中，每个所述吸能结构单元具有吸能件和设于其底侧的加强件，加强件被固定在对应吸能件的纵向件外侧且至少在一纵向区域内以横截面呈U形的方式构成；

图2示出根据图1的两个吸能结构单元之一的侧视图；

图3示出用于支撑在对应的汽车车身结构件上的保险杠横梁和各吸能件的分解立体图，其中，用于加强对应的吸能件或用于形成相应吸能结构单元的各加强件被单独示出；

图4示出保险杠横梁经由两个吸能结构单元之一在呈汽车后部主纵梁形式的对应车身结构件上的布局的侧视示意图，吸能结构单元通过对应的吸能件和对应的加强件来构成；

图5示出保险杠横梁以及各吸能结构单元在乘用车尾部结构上的布局的不同的截面图；

图6示出在利用两个吸能结构单元情况下保险杠在乘用车尾部结构上的布局的另一个立体图，其中，示出了在由事故引起的受力过程中因尾部撞到障碍物所造成的力传递或相应载荷路径；

图7示出在利用相应吸能结构单元情况下保险杠横梁在乘用车尾部结构上的布局的侧视图，其中，再次示出在由事故引起的受力过程中由障碍造成的力传递或相应载荷路径。

图1以局部立体图示出乘用车车身的车尾部。在这里，它例如是具有较大的车辆高度的SUV或厢式货车。

在此，在车尾部区域内可以看到保险杠横梁10，其通过两个以下还将详述的吸能结构单元12被固定和支撑在车身侧。

在图2和图3的概览中，现在还将解释各吸能结构单元12的具体结构。

如首先从图3的对应的立体图中可看到地，每个所述吸能结构单元12包括相应的吸能件14，该吸能件具有盒形的纵向件16作为中心构件，其至少基本上水平地且在车辆纵向上延伸。

如尤其从图2的吸能结构单元12的侧视图中看到地，纵向件16在保险杠横梁10侧具有后支撑区域18，在以下还要详述的车身结构件20侧具有前支撑区域22。向后看地，纵向件16的支撑区域18例如通过焊接等被直接联接到保险杠横梁10。向前看地，利用对接件24进行纵向件16的支撑区域22与车身结构件20的联接，该对接件在这里被设计为带螺纹的板。在当前情况下，纵向件16作为盒形型材由多个金属板壳件组成。但在这里也可以想到由相应金属合金制成的挤压型材、管、铸件或其它构件。也还可以想到由塑料构成各部分。

如现在可尤其从图3中看到地，每个所述吸能结构单元12除了各吸能件14外还包括如图3分别单独示出的加强件26。在此，加强件26被设计成具有基本呈U形的横截面的金属板壳件的形式，并且包括将加强件26可连接或连接至吸能件14的对应纵向件16的相应臂28。在此，这些臂28相互间隔开，从而它们分别贴靠在相应纵向件16的对应外壁32的外侧。在此，加强件26在这里具有多个紧固部位、紧固件34等，借此可以将加强件26联接至对应的纵向件16。在此，自然可以想到各种不同的固定形式比如焊接、螺纹连接、铆接等。

各加强件26包括后支撑区域36，其如尤其是结合图2所能看到地适配于保险杠横梁10的在其朝向加强件26一侧的轮廓曲线。在此情况下，加强件26的支撑区域36在安装状态下至少基本上贴靠保险杠横梁10。在此情况下，大面积支撑是有利的。

此外，加强件26包括前支撑区域38，其在当前情况下朝向呈带螺纹的板的形式的对接件24。但支撑区域38可以距呈带螺纹的板的形式的对接件24有一定距离A

结合极其示意性地示出保险杠10在利用各吸能结构单元12情况下安置在乘用车尾部结构上的图4可以看到，加强件26的底面40是与相应的吸能件14的纵向件16的下壁42有一定距离a地延伸的。加强件26在这里与纵向件16的下壁42一起形成空腔46，从而总体上提供一种具有空腔46和空腔44(其由纵向件16的轮廓形成)的吸能结构单元12。

图4还示意性示出保险杠横梁10也具有两件式结构，其包括基本呈封闭件形式的后侧构件50和基本呈壳罩状的前侧构件48。两个构件48、50例如都可以由金属板制成并且通常在相应凸缘54处接合，以形成呈箱型材或梁型材形式的保险杠横梁10。

图4还示出各自呈主纵梁20形式的车身结构件，横向配属的相应吸能结构单元12在借助于对应的对接件24(拧紧板)以及另一个法兰件21的情况下被固定在车身结构件上，其中另一个法兰件21被套入对应的主纵梁20内且与之联接。因此，吸能结构单元12在车辆纵向上在相应主纵梁的延长部内大致水平地向后延伸。最后，结合图3和图4也可以看到，保险杠横梁10在其下端附近、尤其在法兰54区域内在两个构件48、50之间通过加强件26的相应支撑区域36、尤其是加强件26的底面40而被从前向后支撑。

图5在沿车辆竖向或车辆纵向延伸的各截面视图中示出安置在相应的汽车尾部上的吸能结构单元12的共五幅局部截面图，其中，这些截面图在关于车辆横向(y方向)的不同位置处被示出。在此，左上方的图示表示在关于车辆横向(y方向)的汽车车辆中心处的截面图。右上方的图示表示关于车辆横向在两个吸能结构单元12之一前方不远的截面图。

下面的三幅图分别表示在其中一个吸能结构单元12区域内的各截面图，其中，它们示出关于车辆横向的不同位置的截面图。因此，这些截面图从左中到右中再到左下方图示地再现了关于车辆横向从内向外地延伸穿过两个吸能结构单元12之一的过程(y＝450，y＝475，y＝510)。

在尤其是结合下侧三幅图来看时再次清楚的是，通过加强件26、尤其通过其底面40，在吸能件14的纵向件16下方有一定距离a地形成支撑，借此附加地支撑该保险杠横梁10以抵抗顺时针的旋转力矩，因此吸能件14不会过早弯曲、弯折或以类似方式塌瘪。这样的旋转力矩尤其出现在保险杠横梁10与碰撞障碍56的重叠程度

此外，从图5的图示中示出了最大可能重叠部

图5示出了在加强件26的前支撑区域38或从其底面40到对接件24(在此是法兰板的法兰)之间的距离A

因此，总之可看到如何提供一种模块式系统，其中如果需要相应车辆的各自的车辆高度，则各吸能件可借助加强件被补全成相应的吸能结构单元。