CN101484336A - 用于将保险杠固定在汽车纵梁上的成型件及其固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设计为空心型材支承段，的成型件(66)用于将保险杠固定在汽车纵梁(30)上，成型件(66)配属于用钢成形的纵梁(30)，作为纵梁内腔(32)的插接段；用轻金属材料成形的成型件(66)插接段至少两个彼此对置的壁(68)，将其端棱(67)分别固定在一个插接机构(70)内，插接机构作为隔离层防止用轻金属和碳化铁合金制的相邻面腐蚀，以及插接段与插接机构(70)一起插入纵梁(30)内。

Description

用于将保险杠固定在汽车纵梁上的成型件及其固定方法

本发明涉及一种用于将保险杠固定在汽车纵梁上的成型件；成型件设计为含有至少一个侧壁和两个与之连接的横壁的型材，它有一个为用钢成形的纵梁配设的空心型材支承段，作为纵梁内腔的插接段。此外，本发明包括一种装入此成型件的方法。

由EP1079992B1可知在汽车上的一种吸收冲击能的装置，包括在汽车底架上的保险杠固定梁；该固定梁有至少两个沿纵向延伸的壁，它们制有一个或多个孔，以便安装一个或多个贯穿的螺栓。在撞击或汽车相撞时，螺栓相对于固定梁和/或汽车底架和/或保险杠各自吸收能量的壁沿预定的线路运动，将那些孔扩大成条。为此将螺栓设计为，使它们剪切壁的材料，增大或加长在吸收能量的壁内的孔。

EP0718158B1介绍了一种保险杠，它具有横向于其纵梁纵轴线的板状支架，其中指出除了保险杠的横截面形状外，与汽车纵梁连接的设计也会影响其形状稳定性及其对于所产生变形能的补偿能力。

为了将保险杠固定在汽车上，例如由US-A-5080410或US-A-4563028已知多种固定装置，然而它们对于改善保险杠在冲击时的形状稳定性几乎没有贡献。

在EP0894675A1中介绍了一种保险杠装置，其中，保险杠的固定件呈锥形扩展，并因而将其外壁紧靠在保险杠的型材壁上或过渡到此型材壁内。

DE29823973U1建议了一种特别轻的保险杠，它在大负荷区内通过附加的型材增强。在这里，增强型材也可以由部分保险杠固定装置组成。在后一种情况下，固定装置的侧壁锥形扩展并与保险杠的型材板框相靠。

基于对所述现状的认识，发明人要达到的目的是，创造一种前言所提及类型的保险杠，它在重量轻的同时有高度的形状稳定性，对于产生的变形能有足够的补偿能力，也就是说，得到的是一种有效吸收能量的构件。保险杠和成型件的生产和操作应当非常简便以及纵梁力小而集中。此外还有一个目的是，能相互补偿不同材料的影响；必须防止成型件或铝制防护盒(Crashbox)与钢制纵梁之间的腐蚀。此外应补偿接合过程中构件的不准确度，以及闭合在防护盒与纵梁之间比较大的间隙。

独立权利要求的教导可导致达到此目的：从属权利要求说明有利的进一步发展。此外，所有由至少两项在说明书、附图和/或权利要求中公开的特征的组合，均应处于本发明的框架内。在说明的命名范围中，处于列举的界限之内的值也应作为极限值公开和可以任意使用。

按本发明，用轻金属材料成形的成型件插接段的壁，将其端棱装入一个插接机构中，插接机构具有防止一方面用轻金属合金和另一方面用碳化铁合金制的相邻面腐蚀的材料，以及插接段与插接机构一起插入纵梁内。

所述用轻金属材料成形的成型件也可以有一个比纵梁小的横截面，它用其至少两个内表面朝成型件方向构成一个空隙的边界；此外，插接段的至少两个壁在它们插入纵梁后，可朝纵梁内表面方向变形和可固定在其内表面上。

例如用非金属材料制造并具有防腐剂表面涂层的那个插接机构，构成在一方面成型件的轻金属或铝材与另一方面含铁的纵梁之间的防护或隔离层。所述表面可通过渗铝、阳极化、干镀锌、镀铬、磷化、涂瓷漆、镀铅、镀锡、镀铜等涂层工艺进行处理，或通过金属包覆、金属喷镀工艺、熔体浸渍、电镀技术等进行处理。固体防腐剂可以通过粘贴和卷绕带或膜，通过滚压、挤压等，通过涂敷涂料，通过用可以喷、滚或刷的材料如漆或清漆涂漆，或通过熔化用于防护层的熔料和旋风烧结涂覆。

业已证实有利的是，成型件在至少两个彼此对置的壁上分别设有一个围绕一个壁区的插接机构，以及插接机构固定在壁上。这种插接机构应当有两个贴靠在壁两个面上的壁板，它们通过槽形接片连接，形成一个内腔；内腔的宽度大体等于成型件壁的厚度，以及在装入位置槽形接片应构成插接段端棱的止挡。

按本发明另一项特征，外壁板设两个侧条，它们在内壁板侧边的外部延伸，以及在槽形接片下部，有向里倾斜起辅助置入作用的舌片，它们优选地相对于壁面倾斜一个约为30°的角。

有利地，为内壁板的每个侧边配设一个固定在其外面，优选地大体在其高度中心的螺母，一个在外壁板上的通孔与其螺纹孔对齐，螺纹孔用于安装成型件和插接机构固定连接的螺钉。

按插接机构另一项按本发明的设计，在连接位置，从插接机构的内壁板大体沿径向成形出悬臂，尤其似环状的成形悬臂，它插入插接机构壁的内部孔内，将插接机构与壁板紧密连接在一起。

此外按本发明在插接机构外壁板的上棱成形至少一个从其侧向伸出的舌片状连接板，在装入位置它安放在纵梁相应的侧向结构上，并可与之通过点焊连接；为此纵梁在其端棱处有孔口侧翼，以及可安放在孔口侧翼上的插接机构连接板与其焊接。

按一项特殊的设计，至少一个铆钉作为附加的固定件，连接插接机构的壁板与成型件紧贴着其内侧的壁，在装上螺钉后也可以重新将铆钉拆除。

在本发明的框架内，纵梁有两个互相对齐排列的通孔的平行壁，它们分别隔开距离与成型件带有通孔的壁对置；按本发明纵梁和成型件的这些通孔，与分别在内侧为成型件壁配设的两个材料条上的螺纹孔，共同决定一条公共的中心线。这些材料条优选地是四边形或六角形横截面。

因此在这种情况下，便于成型件或防护盒在纵梁内的插入，因为防护盒的横截面比纵梁的小得多；按本发明纵梁的侧壁和横壁与成型件的侧壁和连接它们的横壁分别构成空隙，亦即距离范围的边界。在这种成型件中，为两个侧壁在成型件内腔分别隔开距离地配设一个内壁，这两者成形在横壁上，以及在这两个侧壁内，大体在其纵向中央，成形一个缩短其横截面的槽区。所述的槽区应与成型件连接的横壁一起构成用于材料条之一的安装腔的边界，这一材料条按本发明至少在插接段区域内面状贴靠在成型件相关横壁的内表面上。

为了使成型件的横壁能移近纵梁，两个系统相邻壁的通孔可被一个拉力螺钉穿过，它旋入贴靠内侧的材料条螺纹孔的螺纹中，以及可旋转地安装在其中；通过朝纵梁方向拉紧此拉力螺钉，横壁被材料条从后方作用的区域变形，直至变形的成型件将其横壁相对于其中线平行向外变形的区域贴靠在纵梁相邻壁的内表面上。在这种情况下有利地，成型件的这两个横壁在一个结合在内的弯曲区过渡为向外变形的区域，以及这些内壁在变形状态现在有一种线状横截面。

按本发明的成型件装入方法包括，在材料条的螺纹孔内装入一个穿过成型件和纵梁的拉力螺钉，并将它通过旋转与材料条一起拉向纵梁的横壁；成型件的横壁，如已说明的那样，贴靠在纵梁横壁上，以及悬挂在成型件横壁上的两个内壁的横截面，通过其槽区的伸展变成直线。

也就是说，按本发明在防护盒上安装一个有防腐层的插接机构，防腐层防止钢制纵梁与防护盒接触。薄钢板制的插接机构设计为端部有一个斜度，它使在接合过程时防护盒更容易插入纵梁中。

防护盒壁被薄钢板围绕。在其内侧固定至少一个螺母。在用螺钉固定防护盒时，铝型材的外壁拉近纵梁。弯曲的铝接片伸展并封闭防护盒与纵梁之间的缝隙。

由下面对优选实施例的说明并借助附图提供本发明的其他优点、特征和详情；其中：

图1表示保险杠和用于连接在纵梁上按先有技术在保险杠两端不同设计的固定装置俯视图；

图2表示保险杠和固定装置局部与图1相比放大的斜视图；

图3或4表示通过纵梁和插入纵梁内作为固定装置的成型件的横截面或其局部纵剖面；

图5或6表示通过纵梁的横截面或其局部纵剖面，作为固定装置插入的成型件经修改；

图7表示纵梁和相隔距离配设的有插入辅助装置的成型件局部简图；

图8表示一对插入辅助装置斜视图；

图9表示图7的零件组合后；

图10表示纵梁和装在纵梁内有插入辅助装置的成型件与图9相应的视图；以及

图11表示插入辅助装置另一种设计的放大详图。

为了视图清晰起见没有表示的小轿车铝合金挤压的保险杠10按图1有一个箱形空心型材12，它包括两个彼此隔开距离a延伸的型材壁14、16，它们通过两个横壁或侧壁18连接。空心型材12配属于一个相对于用A表示的汽车纵轴线成直角延伸的横向面E，以及在这里构成对称面的汽车纵轴线A两侧，相对于该横向面E的方向均匀弯曲；空心型材12在处于曲线顶点内的纵轴线A内相对于横向面方向确定一个弯曲量K。在装入位置背离横面E的外型材壁14构成一个吸收冲击力的外带或受压带，另一个在内部的型材壁14构成内带或受拉带。

在这里，保险杠10配属于一对用钢成形为矩形横截面的汽车纵梁30，它们平行于汽车纵轴线A在两侧延伸。纵梁本身由两个平行的侧壁34和连接侧壁的横壁36组成，它们构成汽车纵梁30内腔的边界。

在图1中右侧，在空心型材12右端棱20附近，表示了一个由型材段构成的管状变形机构40，它一端装在内型材壁16上，以及另一端与插接段43一起和汽车纵梁30相配。也称为防护盒的变形机构40同样由一个用轻金属挤压的成型件制成，在面朝保险杠10的那一端横向于变形机构40的中线M倾斜；成型件40如此形成的斜棱44与横面E共同确定一个例如10°的角w。

空心型材12连接在汽车纵梁30上的另一种设计，示意表示在保险杠1在图1中的左端并可由图2看出。在这里清楚看出，起外带的作用横截面波纹状设计的型材壁14，用设计为边棱条15、15_t的翼状壁段扣住两个横壁或侧壁18。由图2还可以看出，汽车纵梁30的侧壁34同样将边棱条35伸出装上的横壁36外表面。此外，在这里为了视图清晰的原因没有画第二侧壁34，它的固定区用阴影线表示。

在包括型材壁14、16以及连接它们的侧壁18的整体式空心型材12的型材内腔22内，设一个平行于型材壁14、16定向的横壁24和各一个在横壁24与型材壁14、16之间延伸的中间隔板26。可以看出，这些中间隔板26彼此沿高度或侧向错开。

空心型材12在汽车纵梁30上的连接，在这里通过一个设计为一个其本身用一种铝合金挤压的宽度b例如为55mm和高度h为75mm的空心型材的固定件46实现。在固定件46与剖面高度e的汽车纵梁30或其端棱31相配并用螺钉固定在其中的大体矩形截面(由固定装置46空心型材的两个平行的侧壁49和连接它们的横壁50组成)的插接段48上，连接一个弯曲段52；在图2中的右侧壁49向外，亦即在这里从插接段48纵轴线M₁向右弯曲，以及另一侧壁49在端部延伸为，使这两个侧壁49彼此重叠以及两个横壁50的每一个折叠到大体其纵向的中心。在这里，内弯曲轮廓相应于空心型材12内型材壁16的外表面延伸，也就是说，它与一条与横向面E平行的线相交已提及的角度w。

如此形成的槽形弯曲段52的双层臂54，在(图中不能看到的)通孔区域内被螺钉56之类的连接机构穿过，此外连接机构插入侧壁18在保险杠方面的通孔。连接机构56_a相应的通孔制在固定件46的插接段48内。这些连接机构56_a装在汽车纵梁30的通孔38中。

在图3、4的纵梁30中插入一个基本上矩形截面的成型件或防护盒42_a，它由壁长为c、f的两个侧壁45_a和两个连接它们的横壁47_a组成。侧壁45_a到横壁47_a的过渡区构成弯曲成部分圆形的角区45_e。

为便于插入过程，侧壁45_a、47_a分别与纵梁30的侧壁34和横壁36相邻的内表面28隔开一个距离g延伸，形成空隙41或41_q。

在成型件42_a内，每个侧壁45_a的内侧安置一个内壁51_a，它两端成形在横壁47_a上并在与之相隔一定距离处提供一种槽状截面。一个由内壁51的槽状区53确定的安装腔55处于每个成形区旁，用于装在其中的六边形实心截面的材料条60。后者设计有螺纹孔58，它与相邻横壁47_a的通孔57和纵梁30中的通孔38对齐。

在图4中，成型件42_a的中线M与周围纵梁30的纵轴线B对齐。可以看出，离纵梁30内表面28有所述间距g的成型件42_a的横壁47_a平行于轴线延伸。在系统一侧对齐的通孔38、57、58与系统另一侧通孔58、57、38确定了一条公共的中轴线Q，以及分别安装一个图4中表示的拉力螺钉56b，它在端部与螺纹孔58的螺纹59旋紧，并通过成型件42_a的变形，将它的横壁47_a连同材料条6一起向纵梁30相邻侧壁34拉近。通过所过的变形，形成在图5、6中示意表示的成型件42。

在图5、6中所述的成型件42，取代图3中的那个弯曲的内壁51_a，有侧壁45和相对于中轴线Q方向(由于实施的弯曲过程)横截面平行轴线的内壁51，从而使横壁由此提升的区域47在这里直接贴靠在纵梁30的内表面28上，以及它们的外间距c₁大体相当于成型件42的宽度，按图6此宽度由于折弯区47_k减小为图3中已提及的壁长c。因此在纵梁30内部形成一个两侧贴靠着纵梁轴向长度为z的插接段62。这两个与中轴线Q平行的侧壁45，它们通过相对于图3伸展后的角区45_g过渡为毗邻的横壁47，保持与纵梁30内表面28的间距g。

由图7、8可见一种特殊结构。因为纵梁3和成型件自动接合以及必须在粗坯结构时点焊，所以尤其带来以下问题：

(a)在接合过程中必须补偿构件尺寸的不准确度；

(b)在铝制防护盒与钢制纵梁之间必须防止腐蚀；

(c)用铝合金成形的成型件和纵梁必须通过点焊连接；

(d)在型材壁与纵梁之间大的间隙必须封闭。

为了在这里提供一种解决办法，在图7的成型件或管状防护盒66上安装一个用薄钢板制具有防腐层(保护漆或膜)的插接机构70；防腐层防止钢制纵梁30与通过横壁69连接的平行的防护盒壁68的铝材接触。

如尤其可由图8看出，插接机构70有一个由两块平行壁板72、72i组成的横截面U形的机体，它们通过一个在装入位置横向于中线M延伸的下部槽形接片74连接，并构成内腔80的边界。此内腔的宽度大体相当于防护盒66壁68的厚度i。

外壁板72包含两个互相平行的侧条76，它们在内壁板72i侧边86的外部延伸，端部相对于它倾斜以及有伸出槽形74的舌片78。舌片78与壁板72壁面之间的斜角t在这里约为30°。舌片78使装在插接机构70内腔80中的防护盒66更容易插入纵梁30内，也就是说，它们平行的壁68分别被薄钢板包围。

从外壁板72上棱82向外伸出一个成形在外壁板上的舌片状连接板84，以及在内壁板72_i上，大体在高度h₁的一半，固定两个分别配置在其一个侧边86处的螺母88。它们的中心螺钉孔89与外壁板72上的通孔73对齐。

防护盒66与轴向长度z用作插接段62_a的端部区同轴地沉入纵梁30中；防护盒66起插接辅助装置的作用，其中，插接机构70的四个舌片78意味着是附加的插入辅助装置。

为保证在防护盒66与纵梁30之间牢固连接，插接机构70和防护盒66也必须通过牢固定的连接接合。为此，防护盒设有伸入螺母88内的螺钉64。然后将此组件插入纵梁30内，并与其点焊，也就是说连接板84与纵梁30的孔口侧翼29通过点焊连接。现在操作螺钉64，它们将插接机构70的外壁板72拉近纵梁30。弯曲的铝接片伸展并封闭防护盒66与纵梁30之间的缝隙。

在人们将防护盒66与纵梁30用螺钉固定前，汽车车身和支架系统KTL涂层和喷漆。

图10示意表示插接机构70与防护盒66连接的另一种设计。此插接机构70借助金属铆钉90作为辅助固定装置与防护盒66的壁68连接，并除此之外还可以用螺钉64固定；可以看出它们的螺母88离铆钉90有侧向距离。

图11成型件66a的壁68在其端棱67附近制有直径d的通孔92，其中分别压入一个作为贴靠的插接机构70a内壁板72i悬臂的成形悬臂94。所述的成形悬臂94通过冲压过程形成并导致牢固地固定。

Claims (16)

1.一种用于将保险杠(10)固定在汽车纵梁(30)上的成型件(66、66_a)，其中，成型件设计为含有至少一个侧壁(68)和两个与之连接的横壁(69)的型材，它有一个与由钢成形的纵梁相配设的空心型材支承段，作为纵梁内腔(32)的插接段(62_a)，其特征为：用轻金属材料成形的所述成型件(66、66_a)的插接段(62_a)的壁(68)，以其端棱(67)设置在一个具有防止用轻金属和碳化铁合金制的相邻面腐蚀的材料的插接机构(70、70_a)内，以及所述插接段(62_a)与插接机构一起插入纵梁(30)内。

2.按照权利要求1所述的成型件，其特征为，所述插接机构(70、70_a)在所述成型件(66、66_a)与纵梁(30)之间构成一个隔离层。

3.按照权利要求1或2所述的成型件，其特征在于一个涂覆在插接机构(70、70_a)上由防腐剂组成的涂层，尤其是作为防护层的箔漆。

4.按照权利要求1或2所述的成型件，其特征在于镀锌薄钢板作为所述插接机构(70、70_a)的外表面。

5.按照权利要求1至4之一所述的成型件，其特征为，所述成型件(66、66_a)在至少两个彼此对置的壁(68)上分别设有一个围绕一个壁区的插接机构(70、70_a)，以及所述插接机构固定在壁上。

6.按照权利要求1至5之一所述的成型件，其特征为，所述插接机构(70、70a)有两个贴靠在壁(68)两个面上的壁板(72、72_i)，这两个壁板(72、72_i)通过槽形接片(74)连接，形成一个内腔(80)。

7.按照权利要求1或6所述的成型件，其特征为，所述槽形接片(74)构成所述插接段(62_a)端棱(67)的止挡。

8.按照权利要求6所述的成型件，其特征为，所述内腔(80)的宽度大体等于成型件(66、66_a)壁(68)的厚度(i)。

9.按照权利要求6至8之一所述的成型件，其特征为，所述外壁板(72)设有两个侧条(76)，它们在内壁板(72_i)侧边(86)的外部延伸，以及在槽形接片(74)下部有向里倾斜的舌片(78)。

10.按照权利要求9所述的成型件，其特征为，所述舌片(78)相对于壁面倾斜一个优选约为30°的角度(t)。

11.按照权利要求6至10之一所述的成型件，其特征为，为所述内壁板(72i)的每个侧边(86)配设一个固定在该内壁板(72_i)的外表面并大体在其高度(h₁)居中的螺母(88)，该螺母的螺纹孔与在外壁板(72)上的一通孔(73)对齐。

12.按照权利要求6至11之一所述的成型件，其特征为，在所述插接机构(70_a)的连接位置，从其内壁板(72_i)成形出侧向伸出的悬臂元件(94)，并插入插接机构壁(58)相应的内部孔(92)内(图11)。

13.按照权利要求12所述的成型件，其特征在于一个似环状的成形悬臂(94)作为悬臂元件。

14.按照权利要求6至13之一所述的成型件，其特征为，在所述插接机构(70、70_a)外壁板(72)的上棱(82)成形至少一个从其侧向伸出的舌片状连接板(84)。

15.按照权利要求14所述的成型件，其特征为，纵梁(30)在其端棱(31)设有孔口侧翼(29)，在孔口侧翼(29)上可分别安放所述插接机构(70、70_a)的一个连接板(84)并可与其焊接。

16.按照权利要求6至15之一所述的成型件，其特征为，至少一个铆钉(90)连接所述插接机构(70)的壁板(72、72_i)与所述成型件(66)紧贴着其内侧的壁(68)(图6)。

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