CN101410275B - 碰撞盒和带有碰撞盒的缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于吸收碰撞能量的无基板的碰撞盒(1)，适于插入一相匹配的支承框架(7)中，尤其是汽车支承框架，该碰撞盒具有一可变形的型材件(2)，该型材件包括：至少一个第一腔室(3a)和一个相邻于该第一腔室设计的第二腔室(3b)，所述腔室分别由型材件(2)的壁围成，其中，所述腔室(3，3a)之一在插入方向上设计的较短，从而使所述另一腔室(3，3b)具有一突出区域(4)，该突出区域可插入相应的支承框架(7)，以便实现碰撞盒(1)与支承框架(7)之间的连接，其中，所述突出区域(4)具有至少一个用于连接所述突出区域(4)和所述支承框架(7)的第一连接装置(5)。此外，本专利申请的主题还涉及一种用于吸收碰撞能量的缓冲装置(6)，其包括一带有用于插入碰撞盒(1)的接纳孔的支承框架(7)和所述碰撞盒(1)。

Description

碰撞盒和带有碰撞盒的缓冲装置

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的无基板的碰撞盒和一按权利要求9的前序部分所述的带有碰撞盒的缓冲装置。

这类用于汽车的碰撞盒用作在安全碰撞试验或其它碰撞试验中吸收在碰撞或冲击时出现的大部分动能，从而使位于动能引入位置后面的汽车结构保持完整无损，且使该汽车获得了良好的标准损伤分级。

公知有多种类型的碰撞盒，它们大多借助一块基板用法兰连接在汽车车架，前车架或后车架上。这些方案需要一环形的机架法兰。这时基板和车架之间的连接通过至少一个螺栓连接实现，所述螺栓连接基本上在汽车纵向拧紧，螺栓连接位置的可接近性通常会对减震器支承框架横截面造成损害。此外，这种碰撞盒由多个板件连接而成，尤其是焊接。如果不同的车型需要不同长度的碰撞盒，那么每种车型都需要新的工具。

另一种碰撞盒设计为，即，该碰撞盒构造为插入方案，其中，所插入的碰撞盒正好和后车架或前车架高度一致，因此，始终垂直的螺栓连接可以形成必要的力传递，以便保证力从碰撞盒传导至车架。在这种实施形式中，垂直的螺栓必须通过底板拧紧，这导致装配时拧紧螺栓需要的身体姿势违背人体工程学。此外，螺栓连接必须密封，因为螺栓要穿入内部空腔中，从外部进入的物质，如水不应到达那里。

EP 1 384 536公开了一种用于汽车的碰撞盒或一种制造这种碰撞盒的方法。该方案规定了一种在半成品板材基础上制造汽车碰撞盒的方法以及一种带有多腔室型材件的汽车碰撞盒。在此，半成品板材通过弯曲或折叠成型成一种多腔室的型材件，尤其是两腔室的型材件。

该方案的缺点是，制造该双腔室的型材件需要多道工序。此外，在该方案中，必须设置一固定板，以便实现碰撞盒的固定。此外，在该方案中，车架的固定通过垂直的螺栓连接实现。

本发明所要解决的技术问题是创造一种碰撞盒或一种带有一碰撞盒的、用于吸收碰撞能量的缓冲装置，该缓冲装置或碰撞盒可应用于带有不同车架系统的不同车型，并且易于制造和装配。

该技术问题以一种按权利要求1的前序部分所述的无基板的碰撞盒为出发点，结合其特征部分特征解决，以及以一种按权利要求9的前序部分所述的用于吸收碰撞能量缓冲装置为出发点，结合其特征部分特征解决。

各从属权利要求给出了本发明有利的进一步发展。

本发明包含这样的技术教导，即，一种用于吸收碰撞能量的无基板的碰撞盒，适于插入一相匹配的支承框架，尤其是汽车支承框架中，该碰撞盒具有一可变形的型材件，该型材件包括：至少一个第一腔室和一个相邻于该第一腔室设计的第二腔室，所述腔室分别由所述型材件的壁围成，其中，所述腔室之一在插入方向上设计为较短，从而使所述另一腔室具有一突出的区域，该突出区域可插入相匹配的支承框架中，以便实现所述碰撞盒和所述支承框架之间的连接，并且，所述突出区域具有至少一个用于连接所述突出区域和所述支承框架的第一连接器件。

碰撞盒包括一个可变形的型材件，该型材件通过碰撞时的变形作用吸收大部分的能量。可变形的型材件具有至少一个第一腔室和一相邻于该第一腔室设计的第二腔室，因此，该型材件设计有大体成管状，并在纵向延伸的腔室。所述腔室由壁围成。这样设计的、具有管状腔室的型材件可以具有任意几何形状的横截面，然而优选设计为矩形、梯形或圆形截面。其中一个腔室在插入方向或管轴纵向上设计的比其它腔室短。因此，设计较长的腔室有一突出区域，该突出的区域可插入支承框架内与之相匹配的孔中。与之相反，较短的腔室提供了一个止挡，因此，在插入时通过突出区域或止挡可精确地确定推入长度。

因为，仅仅插入还不足以形成碰撞盒和车架之间的可靠连接，所以，突出区域具有至少一个第一连接器件，该连接器件适用于进一步连接突出的区域和支承框架。这样尤其可以避免碰撞盒无意中脱离支承框架。

由于可插入性，碰撞盒可以使用在不同车型中，其中，该碰撞盒可以通过简单的插入设置在支承框架上。通过所述设计成易接触够到的连接器件则可实现稳固的连接。

第一连接器件优选设计为基本上水平作用的连接器件。由于该基本水平作用的取向，该连接器件不必沿汽车底板方向安设以及可能穿过该底板来装配，而是可以基本上平行于汽车底板取向。由此，不需要对例如汽车底板作额外密封，并更易于从汽车侧面接近连接器件。

此外优选的是，第一连接器件设计为通孔，以便结合至少一个第二连接器件实现从包括插接连接和/或螺栓连接的连接方式组中选出的一种连接。

因此，碰撞盒可以插入支承框架的孔中，并且通过相应的连接，如螺栓连接实现。连接的选择也很容易实现自动化，并在部分自动或全自动的生产线上使用。

此外，碰撞盒的型材件优选设计为一体的。由此，不需要其它耗费的装配步骤来制造碰撞盒的各个腔室，例如没有多个腔室相互之间的连接过程。

优选的是，所述型材件借助于挤压方法或类似的方法制造。该型材件可以这样借助一个模具无困难地成型，并且大量地制造。借助冲压方法或其它的脱模方法很容易以预定长度完成对至少其中一个腔室的改短。为此，仅需一个其它的步骤，也就是切除或分割多余的部分。

为此优选的是，所述型材件由可挤压的材料构成，可挤压的材料可从包括金属、铝和类似的材料的组中选出。此外，这些材料具有该优点，即，在吸收能量时能相应地最佳变形，因而吸收了大部分能量。

为了实现相应的变形，优选的是，围成腔室的壁具有用于不同变形的不同壁厚。因此，可以在发生事故的情况下在型材件折叠起来时实现例如折叠缓冲。事故发生时，可以通过不同壁的不同材料强度针对性地引入一种折叠，而不需要额外的部件。

一种优选的实施形式规定，所述型材件具有第三腔室，该第三腔室同样设计成相对于带有突出区域的所述腔室缩短，并和所述另外两个腔室这样设置在一起，即，所述带有突出区域的腔室夹设在所述两个缩短的腔室之间。通过这种方式产生了两个止挡，这些止挡使得型材件能支撑在支承框架上。在此实现了一个额外的强度。此外，所述型材件可在汽车车架上更精确地定向。

本发明还进一步包含了这样的技术教导，即，一种尤其是用于汽车的、用于吸收碰撞能量的缓冲装置，其包括：一带有用于插入碰撞盒的接纳孔的支承框架和一按本发明的碰撞盒，其中，所述接纳孔的内轮廓基本上与所述碰撞盒突出区域的外轮廓相匹配，以便借助所述突出区域的插入将碰撞盒纳入所述接纳孔。中间腔室的外轮廓或带有突出区域的腔室的外轮廓，或者更准确地说突出区域的轮廓在对应区域内，其形状基本上与后车架或前车架的接纳孔的内轮廓一致。

此外，轮廓在这里可以例如通过公差有轻微的偏差。

为了在尽管出现公差的时候也能将碰撞盒装配在车架上，中间腔室具有比车架的接纳孔稍微小一点的高度，以便更容易从一个略高的位置插入或在一个略高的位置处插入。

后车架尤其可具有梯形轮廓，这在优化的适配中也必然导致接纳孔具有梯形轮廓。

因此，中间腔室或带有突出区域的腔室的外部轮廓，其截面形状基本和后车架至少下部的内轮廓一致。为了在尽管出现可能的公差时也能轻易地装配，带有突出区域的腔室，其高度比支承框架与之对应的接纳孔略小，以便使得在一个略高的位置处插入更容易进行。车架，优选是后车架的梯形形状，在碰撞盒于略高的位置插入时会导致碰撞盒与车架之间出现空隙。当碰撞盒到达其最终位置，尤其是其垂直的最终位置时，该空隙减小。碰撞盒与车架在最终位置的对齐可以额外借助一附加的螺栓连接或其它连接器件得到支持，其中，优选的螺栓连接之后将碰撞盒向下拉，即向接纳孔底部的方向拉紧，直至碰撞盒平放在车架接纳孔的底部。

优选的是，还包括第二连接器件，该第二连接器件与碰撞盒的第一连接器件相匹配，并且与之共同作用，以便实现所述支承框架和所述碰撞盒之间的附加连接。第一连接器件和第二连接器件基本上在水平方向上取向。因此，碰撞盒在支承框架上的主要固定借助于水平的螺栓连接或类似连接实现，该螺栓连接穿过后车架并且构成与碰撞盒的力传递的连接。因此，水平的连接，尤其是水平的螺栓连接是碰撞盒在后车架上的主要固定，其中，连接(器件)横向穿过后车架延伸。为了确保连接，尤其是螺栓连接在导入碰撞产生的力时不会损坏(auflaiben)车架材料，其设置有相应的加强器件。

因此优选的是，该缓冲装置还包括加强器件，该加强器件包括支承框架外轮廓上的一个加强区域，该加强区域位于所述连接器件相互作用的区域内，以便在该受所述连接器件影响或可被所述连接器件影响的区域内避免和/或减小意外的损害。例如借助于螺栓的连接在导入碰撞产生的力时会拉扯(ausleiben)车架材料，从而导致意外的变形。为了防止这种变形以及进一步的损害，需设置一定的加强件。加强区域优选焊接，并且在连接器件例如螺栓头的支承区域内这样压制，从而形成与连接器件的拧紧方向或作用方向成直角的支承面，以便平衡车架的由于梯形或例如由于脱模而产生的有角度的侧壁。为了使所传递的力均匀地分布在整个后车架的截面或前车架的截面上，背切出(zurückgeschnitten)的腔室纵向支承在汽车结构上。在此，上腔室通过水平的壁直接将力传递至底板凸缘。当型材件具有三腔室时，其下腔室则支撑在后车架的加强件上，该加强件向下加长了后车架并且形成了更大的支撑基座。

在一种实施例中，例如在三腔室型材件时，可由下腔室的水平壁或底面形成一垂直的凸缘，该凸缘用向下延伸的支承框架护套/支承框架加强件拧紧。此外，可以设置一塑料板，该塑料板可将从型材件边缘传递过来的力分布在支承框架内。还能把外腔室的上壁和下壁裁减成向内卷边，从而形成外腔室的封闭链(Schliesskette)，以便实现均匀的力传递。在此，外腔室的侧壁很容易设计成凹形。为使碰撞盒在碰撞时均匀地折叠，可以通过各个腔室稍微不同的壁厚平衡铝型材件的不对称性，这是铝挤压型材件在该应用中的特别优点之一。

其它改进本发明的措施由各从属权利要求给出或在接下来根据附图结合对本发明的多种实施形式的说明进行详细阐述。附图中：

图1表示一按本发明的、带有三个腔室的碰撞盒的立体视图；

图2表示按图1的碰撞盒在另一视角的立体视图；

图3表示带有支承框架及按图1的碰撞盒的缓冲装置的剖切面立体视图；

图4表示带有支承框架、按图1的碰撞盒及连接器件的缓冲装置的另一剖切面立体视图；

图5表示按图4的缓冲装置的另一剖面在另一视角的立体视图；和

图6表示缓冲装置的剖面立体视图，其中，连接装置被放大地示出。

图1示出了按本发明的碰撞盒1的立体视图。该碰撞盒1按照连铸方法制成，并且包括一带有三个腔室3的型材件2，一上部的第一腔室3a，一中间的第二腔室3b和一下部的第三腔室3c。型材件3由围成腔室3的壁构成。腔室3沿着插入方向或连铸方向设计为管状。第一和第三腔室3a、3c或者围成所述腔室3a、3c的壁在插入方向或纵向比第二腔室或围成该腔室的壁设计的更短，因此形成突出区域4。该突出区域4设计用于插入车架孔。设计的较短的腔室3a、3c用它们其中一个端面形成插入方向上的一种止挡。突出区域4上设计有连接装置5，该连接装置为基本水平于虚拟的汽车底板平面延伸的通孔。通孔，准确地说是两个通孔尤其考虑用于连接碰撞盒1和汽车的车架，并且计划作为插入车架孔内的碰撞盒1在已装配状态下的额外固定。由图2也可知，腔室3的型材件横截面是不同的，然而，第一和第三腔室3a、3c的长度在插入方向上基本上等长地设计。

图2示出了按图1的碰撞盒1在另一视角的立体视图。可清楚看出第一和第三腔室3a、3c的长度几乎一样，其中，第二腔室3b的长度在插入方向上明显超过腔室3a、3c的长度。在与插入方向相反的一侧，腔室3a、3b、3c的端面基本齐平。突出区域4可以具有任意长度，然而，当前设计为与腔室3a、3c大约一样长或较长。

正如已经提到的那样，碰撞盒借助于连铸方法制造。现在，为了形成不同的长度，在切割工艺或分离工艺中，将原来用相同长度的腔室构造的碰撞盒1沿着虚线切割或分离，腔室或壁的相应部分被移除。虚线示出的冲裁模可以相应地分别与所需的端部轮廓吻合。

可以看到的还有两个基本上水平延伸的通孔。所述通孔具有圆形横截面，然而，原则上也可设想成各种其它截面。通孔横向于插入方向延伸穿过整个型材件，更确切地说是穿过第二腔室3b。

现在，图3示出了带有支承框架7和按图1的碰撞盒1的缓冲装置6的剖面立体视图。支承框架7，在此设计为敞开的汽车后车架，其具有一设计在纵向，也就是说插入方向上的接纳孔，其中，该接纳孔的内轮廓至少局部地具有与插入的碰撞盒1或者更准确地说是其突出区域4的外轮廓相匹配的横截面。后车架部件7a尤其与碰撞盒1的突出区域4一致。在当前情况下，为了说明该装置，支承框架7的接纳孔并没有完全封闭，而是向上敞开地示出。尽管向上至少部分敞开的设计在理论上也是可行的，但优选的是，支承框架7的接纳孔设计为完全封闭。尤其是考虑到所要求的刚度或强度，支承框架的接纳孔完全封闭的设计是优选的。支承框架接纳孔具有与碰撞盒1的突出区域4基本相同的横截面，其中，支承框架接纳孔的横截面根据在接纳孔和碰撞盒突出区域4之间所期望有的间隙大小相应地设计，但优选具有一小的间隙。

在图3中，碰撞盒1或突出区域4部分插入支承框架接纳孔，而第一和第三腔室朝向突出区域4的端面没有与支承框架7接触，也就是说，碰撞盒1还没有插入至支承框架接纳孔内的止挡。出于该原因，也没有示出所有的连接元件。图4示出了该装置的剖视图，其中碰撞盒1完全插入支承框架接纳孔。

图4示出了带有一支承框架7、一碰撞盒1和连接装置5的缓冲装置6的另一剖切面立体视图。图4中，碰撞盒的突出区域4完全插入至接纳孔的止挡，并且通过连接器件5与支承框架7固定。连接器件5包括通孔以及穿过该通孔延伸的螺栓器件和/或插接器件，这些器件实现了一个形状基本匹配的连接。螺栓器件或插接器件又具有一头部元件或螺母元件，可防止这些器件轴向运动脱离通孔。为了承受高负载，设置有用于缓冲装置6的加强器件。该加强器件在图5中看得更清楚。此外，后车架部件具有一设计为框架底座7b的加强件，由此可提高支承框架7的刚度和强度。

图5示出了按图4的缓冲装置6在另一视角的另一剖切面的立体视图。特别的是在此设计有加强器件8，该加强器件当前包括一与支承框架的外轮廓相匹配的、至少局部包围支承框架的、带有加强肋10的板件9以及一加强区域11。加强器件8可以附加地包括一框架底座7b或者附加地构成一框架底座7b。连接器件5(螺栓器件以及通孔)不仅穿过加强区域11，板件9和支承框架7，还在横向于插入方向、基本上水平的方向穿过碰撞盒的型材件。如前所述，板件9可以是框架底座7a的组成部分，或者是单独的加强器件8，在此，该板件与支承框架7的外轮廓相匹配，并且具有基本上与支承框架7的外轮廓相同的轮廓，也就是说，板件9的内轮廓基本上与支承框架7的外轮廓相匹配。加强肋10主要用于提高刚度和提供更好的支撑，并在纵向倾斜地设计。因为支承框架7在横截面上看同样是倾斜的，也就是说，设计为梯形，并且板件9也与之相应地设计，所以为了使碰撞盒和支承框架7通过连接器件5更好地连接，连接区域11设计为凸起状增厚，或者设计为连接器件5区域内的材料加强件。这在图6的放大视图中更清楚地示出。为图解示出整个装置，图中也示出了后底板B。

图6示出了缓冲装置的剖切面的立体视图，其中放大示出了连接器件5和加强区域11。因为，在横截面视图中，支承框架7的轮廓以及板件的轮廓也会轻微倾斜(梯形)地关于平坦的表面延伸，所述平坦的表面例如为螺栓器件的头部元件或螺母元件的平坦表面，所以，设置有一凸起状的加强区域11，该凸起区域同样这样倾斜地构造，从而平衡例如螺母元件或头部元件和支承框架的表面或板件之间的间隙，并为螺纹器件实现了一基本平坦的支撑面。具有不同强度的凸起状加强区域11通过图6所示的圆以及指向该所述圆的箭头示出。

附图标记列表

1  碰撞盒

2  型材件(壁)

3  腔室

3a 第一腔室

3b 第二腔室

3c 第三腔室

4  突出的区域

5  连接器件

6  缓冲装置

7  支承框架

7a 后车架部分

7b 框架底座

8  加强区域

9  板件

10 加强肋

B  后底板

Claims (14)

1.一种用于吸收碰撞能量的无基板的碰撞盒(1)，适于插入一对应的汽车支承框架(7)中，该碰撞盒(1)具有一可变形的型材件(2)，该型材件包括：

至少一个第一腔室(3a)和一相邻于所述第一腔室设计的第二腔室(3b)，所述第一和第二腔室分别由所述型材件(2)的壁围成，其中，所述第一腔室沿着插入方向设计成管状，

其中，所述腔室(3，3a)之一在插入方向上设计为较短，从而使所述另一腔室(3，3b)具有一突出区域(4)，该突出区域可插入所述对应的支承框架(7)中，以便实现所述碰撞盒(1)和所述支承框架(7)之间的连接，其中，

所述突出的区域(4)具有至少一个用于连接所述突出的区域(4)和所述支承框架(7)的第一连接器件(5)。

2.按权利要求1所述的无基板的碰撞盒(1)，其特征在于，所述第一连接器件(5)设计为基本上水平作用的连接器件(5)。

3.按权利要求1或2所述的无基板的碰撞盒(1)，其特征在于，所述第一连接器件(5)设计为通孔，以便结合至少一个第二连接器件(5)实现插接连接。

4.按权利要求1或2所述的无基板的碰撞盒(1)，其特征在于，所述第一连接器件(5)设计为通孔，以便结合至少一个第二连接器件(5)实现螺栓连接。

5.按权利要求1或2所述的无基板的碰撞盒(1)，其特征在于，所述型材件(2)设计为一体。

6.按权利要求1或2所述的无基板的碰撞盒(1)，其特征在于，所述型材件(2)借助于挤压法制成。

7.按权利要求1或2所述的无基板的碰撞盒(1)，其特征在于，所述型材件(2)由一种可挤压的材料构成，所述可挤压的材料从包括金属的组中选出。

8.按权利要求7所述的无基板的碰撞盒(1)，其特征在于，所述金属是铝。

9.按权利要求1或2所述的无基板的碰撞盒(1)，其特征在于，所述围成所述腔室(3)的壁具有用于不同变形的不同壁厚。

10.按权利要求1或2所述的无基板的碰撞盒(1)，其特征在于，所述型材件(2)具有一第三腔室(3c)，该第三腔室同样设计成相对于带有所述突出区域(4)的所述腔室(3，3b)缩短，并和另外的两个所述腔室(3a，3c)这样设置在一起，即，所述带有突出区域(4)的腔室(3b)被夹设在两个缩短的所述腔室(3a，3c)之间。

11.一种用于吸收碰撞能量的、用于汽车的缓冲装置(6)，其包括：

带有用于插入碰撞盒(1)的接纳孔的一支承框架(7)和一按权利要求1至10之一所述的碰撞盒(1)，

其中，所述接纳孔的内轮廓基本上与所述碰撞盒(1)的突出区域(4)的外轮廓相匹配，以便借助所述突出区域(4)的插入将所述碰撞盒(1)纳入所述接纳孔。

12.按权利要求11所述的缓冲装置(6)，还包括，

与所述碰撞盒(1)的第一连接器件(5)相匹配的第二连接器件(5)，并且该第二连接器件(5)与所述第一连接器件(5)共同作用，以便实现所述支承框架和所述碰撞盒(1)之间的附加连接。

13.按权利要求11或12所述的缓冲装置(6)，其中，所述第一连接器件(5)和所述第二连接器件(5)基本上在水平方向上取向。

14.按权利要求11或12所述的缓冲装置(6)，还包括：

加强器件(8)，该加强器件具有在支承框架(7)外轮廓上的、处于所述连接器件(5)相互作用的区域内的加强区域(11)，用于避免或减小在这个受所述连接器件(5)影响的区域内出现所不期望的损害。

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