CN112469598B - 用于机动车的保险杠 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车的设计为空心型材的保险杠横梁(1)，所述保险杠横梁具有上部构件和与上部构件接合的下部构件，其中，所述上部构件和下部构件分别设计为半壳(2、3)，所述半壳具有两个相互间隔的翼缘(5、5.1)和连接这些翼缘(5、5.1)的接板(6)，其中，嵌板(4)与这些半壳(2、3)的翼缘(5、5.1)相接合。所述嵌板(4)布置在这些半壳(2、3)的翼缘(5、5.1)的彼此朝向的对接件(7、8；7.1、8.1)之间并且跨接两个半壳(2、3)的翼缘(5、5.1)的对接件间距。

Description

用于机动车的保险杠

本发明涉及一种用于机动车的设计为空心型材的保险杠横梁，所述保险杠横梁具有上部构件和与上部构件接合的下部构件，其中，所述上部构件和下部构件分别设计为半壳，所述半壳具有两个相互间隔的翼缘和连接这些翼缘的接板，其中，嵌板与这些半壳的翼缘相接合。

在实施例中使用的保险杠横梁的概念包括这样的保险杠横梁，即无论其是客车还是商用车、尤其是卡车中使用，其中，在后一种情况中其也可以用作车底保护装置。

由文献DE 10 2015 101 435 B3已知一种保险杠横梁。这种已知的保险杠横梁包括上部的P形成型的构件和与之接合的下部P形成型的构件。因为两个构件相互以180度相互旋转并且其突出的翼缘彼此朝向地布置，通过这种布局形成了空心型材，以构成具有三个在垂向叠置的空腔的保险杠横梁。这种具有多于两个空腔的保险杠横梁的碰撞性能相对于仅具有两个空腔或仅一个空腔的保险杠横梁的构造更好。但是，这种已知的多空腔保险杠横梁的制造由于多次工艺步骤更加耗费，多次工艺步骤也包括用于制造单独构件的辊压成型、尤其当其由钢板制成时。

由文献EP 1 182 095 A1已知一种双壳式保险杠横梁，其由上壳体和下壳体组成。通过两个壳体构成的型材朝向车辆底盘的方向是开放的，并因此具有C形横截面。

从现有技术DE 10 2009 005 606 B9已知一种横梁，其包括帽形的布置在车辆底盘侧的壳体型材，其在车辆横向上通过封闭板封闭。封闭板在沿垂向从成型的壳体型材弯折出来的凸缘上与该型材件焊接。由文献DE 10 2010 050 013 A1可知类似的概念，这种已知的保险杠横梁中封闭板也可以成型。

此外，由文献DE 20 2008 017 596 U1也已知一种保险杠，其由两个基本对称的半壳组成，它们这样相互设置，使得它们可以限定出空腔的边界。这两个半壳上下叠置地布置，使得半壳构成下半壳并且另一个半壳构成上半壳。两个半壳分别具有将两个相互间隔的翼缘相连的接板。在这种已知的保险杠横梁上在车辆底盘侧成型出碰撞吸能盒。

由文献DE 195 11 868 A1也已知此类的保险杠，其具有横梁。这种保险杠横梁由下部和上部半壳构成，其相互间隔的翼缘分别通过接板相互连接。此外在两个半壳之间设置嵌板，其与翼缘接合。

这些保险杠横梁满足传统的碰撞性能要求。最近，由IIHS(高速公路安全保险协会)在车辆检测中实施了所谓的“小重叠测试”。在这种测试中，保险杠横梁也会承受相当大的侧面冲击力。前述保险杠横梁有时不能满足所示测试。即使这种保险杠横梁易于制造，仍然期望在IIHS(美国高速公路安全保险协会)的所谓的“小重叠测试”中改善碰撞性能。

所述技术问题按照本发明通过前述类型的保险杠横梁解决，其中，所述嵌板布置在这些半壳的翼缘的彼此朝向的对接件之间并且跨接两个半壳的翼缘的对接件间距。

所述保险杠横梁被设计成空心型材。所述空心型材通过上半壳、下半壳和连接在两个半壳之间的嵌板构成。空心型材因此设计为两腔室的。这并不排除各个通过半壳构成的腔室被进一步划分。上部以及下部的半壳在此具有两个沿车辆行驶方向(x方向)相互间隔的翼缘，所述翼缘在其一个端部通过接板相连。所述半壳这样相互布置，从而由翼缘的自由端部构成的对接件彼此朝向。在这些半壳的翼缘的彼此朝向的对接件之间连接有嵌板。嵌板跨接两个半壳的翼缘的对接件间距。一个半壳的对接件因此通过嵌板与另一个半壳的对接件相间隔或分离。半壳的翼缘与嵌板焊接，并且通常从外侧焊接。所述的三个参与保险杠横梁构成的构件的接合连接在此适应于对保险杠横梁提出的要求，所述接合连接作为通过贯穿保险杠横梁的纵向延伸的焊缝、作为具有不同的单独焊接的长度的步进接缝或通过点焊接合实现。

这种保险杠横梁显著改善了碰撞性能，尤其是在“小重叠测试”方面。通过布置在翼缘的对接件之间的嵌板和在嵌板与半壳的翼缘之间的接合连接，可以有效地抑制保险杠横梁横向于其纵向延伸段的弯折。这不仅是因为通过设置嵌板需要更多的能量才能让保险杠横梁变形，进而在发生碰撞时吸收更多的能量，而且尤其是因为嵌板与两个半壳的相间隔的翼缘相接合，所以在水平方向上作用在保险杠横梁上的力不仅通过嵌板吸收，而且通过半壳自身来吸收，并且在保险杠横梁的后侧连接处传递到机动车上。通过嵌板与翼缘的接合固定了翼缘的空间位置。反之，与嵌板接合的翼缘抑制了在水平平面中作用在嵌板上的拉力和压力载荷。在“小重叠试验”中，在保险杠横梁的沿x方向在外侧的端部部段上、也就是在保险杠横梁与车辆纵梁的连接处的外部作用有拉力载荷，而在保险杠横梁的内侧作用有压力载荷。在压力载荷中，嵌板试图翘曲，但是这通过立在其上的并且与嵌板接合的两个半壳的翼缘有效地阻止。相应地适用于拉力侧，在拉力侧上通过与之相连的两个半壳的翼缘有效抑制嵌板的撕裂。

上述技术方案实现了，保险杠横梁能够低耗费地由三个构件制成。因此，可以使用与先前已知的多构件保险杠横梁基本相同的制造步骤来制造这种保险杠横梁。最重要的是，保险杠横梁能够由钢板构件制成。嵌板优选是冲压的钢板。

在半壳的翼缘的彼此朝向的对接件之间设置跨接两个半壳的翼缘的对接件间距的嵌板，并且与半壳的翼缘相接合，这种方案可以实现仅通过修改嵌板就能够使保险杠横梁的碰撞性能满足相应的要求。这可以通过嵌板的几何形状、即其在x-y平面中的几何形状方面和/或其厚度方面和/或所用的材料方面和/或使用的材料质量方面来实现。碰撞性能例如通过嵌板的材料厚度的变化被影响。在保险杠横梁的x-y平面中的几何形状中的影响包含这种可能性，嵌板在前侧和/或在后侧突出超过半壳的翼缘的沿x方向的外侧。通过这种突起可以增大嵌板的针对弯折的有效面，因此可以显著提高在“小重叠测试”中用于使这种保险杠横梁弯折所需的力。

对于按照本发明的保险杠横梁，在使用相同的半壳的情况下、在构建保险杠横梁时仅通过使用不同设计的嵌板就能影响碰撞性能，因此对于不同的保险杠横梁批次其可以借助在半壳方面相同零件制造，并且仅通过在半壳的对接件之间连接不同设计的嵌板而不同。

所述嵌板的伸出的突起的尺寸在前侧和后侧可以是相同的。嵌板的在前侧伸出的突起的尺寸例如由于可用结构空间的限制可以小于在后侧朝车辆底盘指向的突起的尺寸。这同样适用于相反的情况，即在前侧的突起大于在后侧的突起。嵌板的突起在前侧和/或后侧也可以被弯折，通常弯折到半壳的两个翼缘之一的平面中。

在后侧的且朝向车辆底盘指向的突起为了与机动车的纵梁构件、通常为碰撞吸能盒相连而在后侧的突起的连接区域中断开，由此这种保险杠横梁的碰撞性能可以通过嵌板进一步改善。这由此实现，即该突起的由断开而造成的指向保险杠横梁的中央的端侧支撑在纵梁构件的沿y方向向外指向的侧面上。保险杠横梁在纵梁构件上的侧面的支撑实现了进一步改善的侧面的碰撞保护。这种效果通过指向车辆底盘的突起的尺寸朝断开的方向的逐渐增大来加强。在纵梁构件的侧壁上的支承相应地更长和更有效。

出人意料的是，尽管保险杠横梁通过这种断开弱化了，但是这通过所述断开的指向中央的端面的侧面支撑被更多地补偿。

嵌板在两个半壳的彼此朝向的翼缘的对接件之间的连接和由此实现的显著改善的碰撞性能无需显著提高保险杠横梁的重量。这尤其是因为在现有技术中所需的在半壳上的接合或安装凸缘是不需要的。此外，通过设置这种嵌板，由于前述的在碰撞情况中力分布在参与构成保险杠横梁的多个部件上，还可以使用具有更小材料厚度的材料。在这方面，这种保险杠横梁可重量优化地设计。

当嵌板具有缺口时可以进一步降低重量。在此涉及的是设置在嵌板中的用于降低重量的孔。所述缺口这样设置，使得嵌板的期望的力传递的特性被保留。所述缺口可以具有任意形状，例如圆形、矩形、星形或类似形式。嵌板的其余结构是标准的，例如按照框架的形式，通过框架将半壳的相间隔的翼缘相互连接。

在实施例中提到的方向，即x方向、y方向或z方向涉及在机动车行业中通常使用的方向。在此，x方向对应车辆纵向延伸，y方向对应车辆横向延伸并且z方向对应车辆高度方向延伸。

以下参考附图借助实施例描述本发明。在附图中：

图1示出按照本发明的保险杠横梁的分解图，

图2示出图1中的保险杠横梁，其具有与保险杠横梁相互接合的构件，在保险杠横梁的背侧连接有两个作为纵梁构件的碰撞吸能盒，和

图3示出图2的焊接组件的沿A-B线剖切所得的剖视示意图。

图1所示的保险杠横梁1包括上半壳2和下半壳3以及半壳2、3之间的嵌板4。两个半壳2和3基本相同地构造。半壳2由两个彼此间隔的翼缘5、5.1和将两个翼缘5、5.1相连的接板6构成。翼缘5、5.1在所示实施例中垂直地成型在在实施例中平直构成的接板6上。翼缘5、5.1的与接板6相对置的自由端部分别构成对接件7、7.1。半壳2、3以其对接件7、7.1和对接件8、8.1彼此朝向地布置。对接件7、7.1；8、8.1位于x-y平面中。因此翼缘5、5.1沿竖向(z方向)延伸。

对于所示的实施例，每个半壳2、3的接板6均设计为平直的。还可行的是，通过压制强化接板6，例如通过横向于每个半壳2、3的纵向延伸的凹槽。在彼此朝向的对接件7、8；7.1、8.1之间设有嵌板4，所述嵌板跨接两个半壳2、3的翼缘5、5.1的对接件间距。对接件间距是每个半壳2、3的两个对接件7、7.1或8、8.1的相互间的距离。为了减小重量，在嵌板4中设有缺口9。缺口9的几何形状和尺寸这样选择，使得嵌板4在其与两个半壳2、3一起在期望的加固作用方面保持期望的特性。缺口9在保险杠横梁1的中间部段中设计为长孔形。在与“小重叠测试”相关的外部部段中，缺口是圆形的。在圆形缺口和长孔形缺口之间的嵌板4的部段没有缺口。在该区域中，在保险杠横梁1上分别连接碰撞吸能盒10、10.1(参照图2)。

图2显示了图1中关于单独构件2、3、4所示的保险杠横梁1在这些构件相互焊接之后的视图。图1的保险杠横梁的组合视图表明，嵌板4在前侧和在后侧朝车辆底盘指向地突出超过半壳2、3的翼缘5、5.1的外侧。三个被焊接的构件，即上半壳2、下半壳3和跨接半壳2、3的对接件间距的嵌板4在此如此相互焊接，使得嵌板4既在后侧朝车辆底盘的方向、也反向地在前侧以相同程度的突起从翼缘5、5.1的外侧突伸出来。

此外，图2显示了本发明的保险杠横梁1如何连接作为纵梁构件的碰撞吸能盒10、10.1。下面对碰撞吸能盒10的结构及其与保险杠横梁1的连接进行说明。碰撞吸能盒10.1相同地构造并与保险杠横梁1相连，因此这些实施方式同样适用于碰撞吸能盒10.1。碰撞吸能盒10由两个相应的半壳11、11.1组成。碰撞吸能盒10在其上板和下板均具有搭接在半壳2的接板6的上侧或半壳3的接板的下侧的凸缘，通过所述凸缘构成用于插入保险杠横梁1的后侧的U形容纳部。碰撞吸能盒10的两个半壳11、11.1在其朝向半壳2、3的翼缘5.1的外侧侧面上具有缺口，使得碰撞吸能盒10在端侧贴靠在保险杠横梁1的后侧上，而焊道12不会阻挡这种贴靠，半壳2、3借助所述焊道与嵌板4焊接。此外，碰撞吸能盒10的半壳11在其缺口的延长段中具有凹部，嵌板4的向后的突起伸入所述凹部中。

图3以剖视图示出了前述保险杠横梁1。连接在半壳2、3的彼此朝向的对接件7、8；7.1、8.1之间的嵌板在该实施方式中在后侧朝车辆底盘的方向以及在相反方向的前侧突出超过翼缘5、5.1的外侧，所述嵌板4在四个外侧的沟槽处被焊接，所述沟槽由嵌板4和与之垂直的、在所示实施例中垂直邻接的翼缘5、5.1构成。在所示实施例中，焊接分别在保险杠横梁1的整个长度上进行。焊道在图3中以标记12表示。图3的剖视图表明，在两个半壳2、3与嵌板4的接合过程中，嵌板4提供了有效的焊接池支撑。实验表明，当嵌板仅超出半壳2、3的翼缘5或5.1的外表面数个十分之一毫米时，就已经提供了有效的焊接池支撑。

所述的保险杠横梁1的设计使其稳定并且尤其相对于弯折而言更为坚固。原因在于，当力作用在保险杠横梁图3左边所示的侧面时提供了对对接件间距的加固和多个载荷路径(Lastfarben)，作用在保险杠横梁1的这个侧面的力因此朝向碰撞吸能盒10、10.1的方向传递。所述载荷路径指的是两个半壳2、3以及嵌板4。当嵌板在x-y平面中承受压力时，通过这种设计可以通过位于嵌板上的并且接合在嵌板4上的翼缘5、5.1有效地抑制翘曲。相似地适用于在前侧的拉力侧。

在所示实施例中，两个半壳2、3的对接件间距相同。在图中未示出的另一实施例中，两个半壳的翼缘的对接件间距是不同的，因此例如上半壳具有比下半壳略微更大的对接件间距，或者反之亦然。两个半壳也可以通过设置嵌板相互接合，两个半壳具有不同的材料厚度。

为了加强两个半壳的翼缘，可以在其中设有遵循保险杠横梁1的纵向延伸的凹槽。所述凹槽可以限制在保险杠横梁1的与“小重叠测试”相关的、在y方向上靠外的部段上。如果中间部段也设计为更加刚性的，则这种凹槽也可以设置在翼缘部段中。

借助实施例并参照附图描述了本发明。在不脱离适用权利要求的范围的情况下，本领域技术人员可以得出大量其他的技术方案以实现按照本发明的教导，而不必在实施例的框架中详细阐述这些技术方案。

附图标记清单

1 保险杆横梁

2 上半壳

3 下半壳

4 嵌板

5，5.1 翼缘

6 接板

7，7.1 上半壳的对接件

8，8.1 下半壳的对接件

9 缺口

10 碰撞吸能盒

11 碰撞吸能盒的上半壳

11.1 碰撞吸能盒的下半壳

12 焊道

Claims (9)

1.一种用于机动车的设计为空心型材的保险杠横梁(1)，所述保险杠横梁具有上部构件和与上部构件接合的下部构件，其中，所述上部构件和下部构件分别设计为半壳(2、3)，所述半壳具有两个相互间隔的翼缘(5、5.1)和连接这些翼缘(5、5.1)的接板(6)，其中，嵌板(4)与这些半壳(2、3)的翼缘(5、5.1)相接合，其特征在于，所述嵌板(4)布置在这些半壳(2、3)的翼缘(5、5.1)的彼此朝向的对接件(7、8；7.1、8.1)之间并且跨接两个半壳(2、3)的翼缘(5、5.1)的对接件间距，其中，所述嵌板(4)在后侧朝着车辆底盘的方向和/或在前侧突伸超出翼缘(5、5.1)的外侧。

2.按照权利要求1所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述嵌板(4)的伸出的突起的尺寸在前侧和后侧是相同的。

3.按照权利要求1所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，在前侧伸出的突起的尺寸明显小于在后侧朝车辆底盘指向的突起的尺寸。

4.按照权利要求1所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述嵌板的突起相对于半壳的朝嵌板的方向指向的翼缘之一的外侧终止处、在前侧和/或后侧是弯折的。

5.按照权利要求1所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述嵌板的朝向车辆底盘伸出的突起为了与机动车的纵梁构件相连而在局部断开，其中，该突起的指向保险杠横梁的中央的端侧支撑在纵梁构件的沿y方向向外指向的侧面上。

6.按照权利要求5所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述突起在其伸出尺寸方面朝着由于断开所提供的支撑在纵梁构件的侧壁上的端侧的方向逐渐增大。

7.按照权利要求5或6所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述保险杠横梁(1)设置用于与作为纵梁构件的碰撞吸能盒(10、10.1)相连接。

8.按照权利要求1所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述嵌板(4)在其位于翼缘(5、5.1)之间的部段中并且与翼缘(5、5.1)相间隔地具有缺口(9)。

9.按照权利要求1所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述半壳(2、3)和嵌板(4)是钢板构件。