CN106994949A - 防撞梁和用于制造防撞梁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的防撞梁以及用于其制造的方法。为此首先制造具有挤压成型宽度6的轻金属型材。所述轻金属型材1被压平到加工宽度8以及被定长切断成半成品7。所述半成品7通过冲压成形技术继续被加工为防撞梁。所述防撞梁按照本发明具有横向于轻金属型材1的挤压成型方向9延伸的长度延伸。

Description

防撞梁和用于制造防撞梁的方法

技术领域

本发明涉及一种按照在权利要求1前序部分中的特征的防撞梁。

本发明此外还涉及一种按照在权利要求11前序部分中的特征的用于制造防撞梁的方法。

背景技术

由现有技术已知，在机动车车身上有碰撞危险的位置区域中设置防撞梁。所述防撞梁用于将在碰撞时产生的力有针对性地引导至力流路径中，以便借此保持乘客内部空间稳定并且由此保护乘客。防撞梁构造为尽量抗弯的。防撞梁是不可忽略的构件，对于该构件因此此外提出以下要求，该构件尽可能地成本低地制造并同时具有小的自重。

这样的防撞梁在汽车前部区域中或在汽车尾部区域中已知构成为横梁或者也构成为保险杠支架。所述横梁构成为细长的构件并且大多在大部分机动车宽度上延伸。所述防撞梁的纵轴因此主要定向于机动车的Y轴方向。这种类型的横梁与设置在机动车端部的纵梁直接耦合或者间接通过加入碰撞盒或者吸震器进行耦合。

在机动车侧面区域中，防撞梁已知构成为车门防撞梁。所述防撞梁安装在机动车车门的内部空间中并且连接机动车车门的铰链侧和锁侧。所述车门防撞梁同样构成为细长的构件并且以其纵轴线主要沿机动车纵向延伸，因此沿机动车X轴方向延伸或与之成小的角度延伸。

除了将防撞梁借助金属板成形方法制造为钢构件，此外由现有技术已知相应的由轻金属合金制成的防撞梁，该防撞梁尤其由铝合金制成。防撞梁在横截面中至少具有敞开的或闭合的空心型材。对于敞开的空心型材，所述横截面主要构成为C形、U形，或者也构成为帽子形。为了制造这样的防撞梁已知将提供的(尤其由轻金属合金制成的)板坯通过冲压成形技术如此变形，使其成为想要的最终形状。

此外已知沿纵向挤压成型轻金属型材。这样挤压成型的轻金属型材也称为挤压成型型材。在挤压成型和定长切断之后，所述挤压成型型材然后通过弯曲和/或冲压成形成为最终形状。

然而上述制造方法的缺点在于，所述构件通常仅以均匀的壁厚制造并且因此有时具有太高的构件重量，以便达到要求的承载能力、尤其是碰撞性能。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种防撞梁以及一种用于其制造的方法，该防撞梁在负载优化并且同时重量优化的情况下可特别节省成本地制造。此外其结构自由度应该是高的。

按照本发明，前述任务借助按照权利要求1中特征的防撞梁来实现。

该任务的方法技术的部分此外用一种用于制造按照权利要求1中特征的防撞梁的方法来实现。

本发明有利的变型设计方案为从属权利要求的内容。

所述防撞梁构成为细长的构件。这表示沿防撞梁的纵向，防撞梁的长度显著大于其宽度和/或深度。所述防撞梁在横截面中构成为型材化的。因此至少在部分长度上构成为横截面型材，优选构成为敞开的空心型材。所述防撞梁由轻金属合金制成，尤其由铝合金制成，其中坯件或轻金属型材通过挤压成型制造。之后该坯件继续通过变形技术尤其通过冲压成形、深冲或者拉压成型加工，以便使所述防撞梁成为最终形状。在至少两个长度部段中，所述防撞梁具有彼此不同的壁厚。按照本发明，所述防撞梁特征在于，其纵向、即纵轴线横向于挤压成型方向定向。

在本发明的意义中，“横向于挤压成型方向定向”不仅意味着90°的角度，而且还意味着偏离于90°几度的角度。例如可以通过后续的冲压成形技术的加工使得防撞梁的纵轴线以从75°到105°的角度(尤其在80°到100°之间)相对于最初挤压成型的轻金属型材的挤压成型方向延伸。所述挤压成型的轻金属型材此外通过挤压成型过程优选具有统一的横截面轮廓。通过后续的冲压成形步骤，所述统一的横截面轮廓通过成型技术的加工被改变。所述防撞梁因此沿着其纵向具有沿纵向至少在部分长度上变化的横截面。优选，所述防撞梁在其长度曲分布的50％上在横截面中构成为敞开的空心型材。此外所述防撞梁优选具有大于1000MPa的抗拉强度Rm和/或尤其优选具有大于5％的屈服强度A5和/或优选具有在30°到60°之间的弯曲角。因此可以：通过弯曲提供一种能量消减，但同时将所述撞梁构造为抗弯的。能量进入到防撞梁中大多横向于防撞梁的纵向发生。因此所述防撞梁具有高的刚度，但同时尤其在边层纤维中能够承受高的弯曲法向压力，并且有针对性地消减能量。

因此按照本发明可以：挤压成型在长度上彼此不同的壁厚，其中各不同的壁厚横向于挤压成型方向并排设置。通过挤压成型方法又可以自由地定位所述彼此不同的壁厚以及处于这些不同壁厚之间的过渡部。所述防撞梁制造为细长的构件，其具有大于50cm、尤其大于60cm，优选大于70cm、尤其优选大于80cm的长度，并且在横梁的情形下所述防撞梁具有大于90cm、尤其大于100cm、尤其优选大于110cm、非常尤其优选大于120cm的长度。

然而为了能够经济地使用具有至多大约100cm的挤压成型宽度的常规的挤压成型工具，首先以一种挤压成型宽度制造所述挤压成型型材(也称为轻金属型材)。为此制造不平坦的挤压成型横截面。该挤压成型横截面尤其构成为轴断面。

在挤压成型之后，扩宽或弄平具有波形的挤压成型横截面的轻金属型材。这可以通过冲压技术如此进行，从上侧和下侧施加压力，该压力压平或扩宽空心型材。也可以在侧面施加拉力，从而在挤压成型横截面中波形的空心型材通过侧面的拉伸被弄平或扩宽。优选，该空心型材几乎完全被弄平。因此该空心型材从挤压成型宽度被扩宽到加工宽度。所述加工宽度大于挤压成型宽度，优选至少为挤压成型宽度的1.5倍、尤其是2倍。

在弄平或扩宽之前或之后，所述轻金属型材被定长切断为各单个的轻金属型材块。所述单个的轻金属型材块优选具有板坯形状，并且之后通过冲压成形成为想要的预形状-或最终形状。

在冲压成形期间或者也在冲压成形之后进行剪切过程和/或打孔过程。由此能够剪切外部环绕的轮廓。容纳开口、固定开口或者类似物可以由冲压或打孔得到。此外可以压出加强卷边。因此制造出的防撞梁的横截面平面垂直于轻金属型材的挤压成型横截面的横截面平面定向。

所述防撞梁尤其优选构成为横梁。这样的横梁设置在机动车的前侧或者尾侧。这样的横梁的纵轴线主要沿机动车横向定向。所述横梁此外尤其优选在其走向上具有弧形的弯曲部。所述弧形的弯曲部的弧形而后在安装位置中优选又沿机动车纵向定向。这表明对于在前侧设置的横梁而言，在安装位置中所述弧形往前向机动车定向地弯曲。

尤其优选，所述防撞梁具有居中的长度部段(该居中的长度部段也称为中间部段)，该长度部段相对于与其相邻的长度部段具有较大的壁厚。所述居中的长度部段尤其在小于60％的、优选小于40％的并且尤其优选小于30％的防撞梁长度上延伸。

在所述居中的长度部段上跟随端部部段，而后跟随有之间部段。

在各单个部段(即端部部段、之间部段或中间部段)之间分别构成过渡部段。在过渡部段中壁厚从较大的壁厚转变为较小的壁厚，或者从较小的壁厚转变为较大的壁厚。这优选阶梯状地实现，从而所述壁厚根据阶梯的原理在防撞梁纵截面中通过阶梯过渡，即构成壁厚突变。因此所述过渡部段沿纵向具有仅为几毫米大小的宽度，该宽度尤其小于2mm、优选小于1mm。

然而所述壁厚还可以以递增的、直线的或者递减的曲线从较小的壁厚转变到较大壁厚或从较大的壁厚转变到较小的壁厚。这尤其有利，因为所述挤压成型的轻金属型材首先通过弄平被扩宽。由此基于变化的壁厚避免了切口应力集中和/或裂纹形成，并且用于最终形状的压模被简化。所述过渡部段优选具有这样的宽度，该宽度沿防撞梁的纵向定向延伸并且小于等于较大的相邻的壁厚的三倍。所述宽度尤其小于等于较大的相邻的壁厚的1.5倍。

所述壁厚过渡部在防撞梁中优选在一侧(即在上侧或下侧)构成。然而所述壁厚过渡部还可以在上侧和下侧构成。

在横梁的情形中，端部区段优选构成为两件式的。所述壁厚在端部部段的外部端部构成为较小的。在端部部段的朝向中间部段定向的部分(也称为连接部段)上与之相对地构成较大的壁厚。在此，横梁的连接区域设置在碰撞盒或纵梁上。在此通过较大的壁厚为横梁的安装提供了更多的稳定性，并且在碰撞的情形中通过较大的壁厚避免了横梁从碰撞盒断开。朝向端部部段的外部端部又设置较小的壁厚。

在车门防撞梁的情形中，优选在端部部段中设置较大的壁厚。所述较大的壁厚在此能够使得车门防撞梁以其外部端部被安装到门框中的部段上。在碰撞的情形中在车门防撞梁中间产生拉力，从而所述车门防撞梁通过在端部部段区域中较大的壁厚对于固定点或固定容纳部的断裂具有较大的阻力。所述端部部段优选在小于1/4、尤其小于1/6的构件长度上延伸。

此外尤其优选，防撞梁端部边缘的外部(尤其对于车门防撞梁而言)以相对于纵轴线不等于90°的角度延伸。所述角度优选构成为在60°和88°之间，尤其在70°和85°之间。通过该手段能够达到防撞梁(尤其是车门防撞梁)的一个构件长度，该构件长度大于挤压成型宽度并且尤其大于加工宽度。因此可能的是：制造具有这样的构件长度的构件，其中所述挤压成型宽度与之相对显著较小和/或所述加工宽度与之相对较小。由此可以减小在弄平和/或扩宽时产生的在材料结构中的微小裂缝，因为尽管要制造具有足够的构件长度的构件，仅需要较小的弄平度或扩宽度。

所述防撞梁尤其优选构成为一件式的并且材料统一的。该防撞梁尤其具有这样的壁厚，该壁厚处于1mm和6mm之间(尤其优选从1.5mm到4mm)的区域中。尤其优选，薄区域(即较薄的长度部段)具有在1mm到3mm之间的壁厚，该壁厚优选在1.5mm和2mm之间。较厚的区域优选具有在3mm和6mm之间的壁厚，该壁厚尤其为3.5mm到5.5mm、优选为从4mm到5mm。

用于制造前述防撞梁的方法特征在于下列方法步骤:

挤压成型轻金属型材，该轻金属型材具有不平坦的挤压成型横截面并且具有挤压成型宽度，

通过压平和/或拉伸将所述挤压成型宽度扩宽至加工宽度，

其中，在扩宽期间或者在扩宽之后定长切断为各单个半成品，

将所述半成品冲压成形为防撞梁，其中在冲压成形操作之前或者在冲压成形操作期间或者在冲压成形操作之后进行剪切操作。

所述半成品在定长切断之后和/或在冲压成形之前优选具有板坯形状。

本方法的一种优选的变型设计方案规定，所述挤压成型型材尤其在压平和/或扩宽之后被横向于挤压成型方向定向地剪切。

一种备选的、尤其优选的变型设计方案规定，所述挤压成型型材以不等于90°的角度，尤其以小于90°的角度相对于挤压成型方向被剪切或被定长切断。由此能够达到大于加工宽度的构件长度。

附图说明

本发明的其他优点、特征和观点是后续说明的内容。优选的变型设计方案将在示意的附图中阐述。这用于简单地理解本发明。图中示出:

图1a至c示出按照本发明的制造方法的各个过程步骤，

图2a至e示出利用在图1a至c中示出的方法制造的车门防撞梁，

图3a至f示出横梁，并且

图4a和b示出按照本发明的防撞梁的纵剖面针对壁厚过渡部的部分视图。

具体实施方式

图1a至c示出按照本发明的方法：从制造挤压成型型材1，经由削平或扩宽，直到分离和/或剪切出由此制造的半成品7为止。按照图1a制造具有波形的、即不平坦的横截面的挤压成型型材1。在此居中设置的壁厚W2大于位于外侧的壁厚W3，并且设置位于之间的从壁厚W2减小到壁厚W3的具有变化的壁厚W1的过渡部。所述从壁厚W2到壁厚W3连续的厚度过渡因此能够没有问题地基于挤压成型被制造。所述壁厚变化可以仅在一侧上构成，例如在上侧4上构成，但也可以在下侧5上或者同时在上侧4上和在下侧5上构成。所述挤压成型型材1又具有挤压成型宽度6。

接着挤压成型之后的是压平或扩宽，这在图1b中示出。所述压平或扩宽在本发明的范畴中可以借助冲压成形工具执行，从而由于从上部和/或从下部作用在构件上的压紧力F能够将其扩宽，但作为补充或作为备选，借助拉伸成型，从而由于设置在端部的拉力Z将构件扩宽。最后通过分离挤压成型型材1制造板坯形式的、具有大于挤压成型宽度6的加工宽度8的半成品7。所述半成品7之后可以首先被储存和/或继续加工(尤其由于板坯剪裁)。优选，所述半成品7与挤压成型方向成角度α被剪切，从而由此能够达到在图2a中示出的构件长度10，该构件长度大于加工宽度8。所述角度α为此尤其优选为相对于挤压成型方向9在70°到90°之间。但也可能制造这样的构件剪切部，该构件剪切部横向于挤压成型方向9构成。在这种情形中，所述构件长度10基本等于加工宽度8。

例如可以用在图1a至c中示出的方法过程制造在图2a至e中示出的车门防撞梁11。该车门防撞梁在中间部段12上相对于从中间部段12延伸到端部13的之间部段14具有较大的壁厚W2。示出长度为L1的端部部段15，该端部部段具有较大的壁厚W3。分别按照剖面线D-D、C-C和E-E，所述中间部段12在图2d中以横截面示出，各之间部段14在图2c中以横截面示出，并且端部部段15在图2e中以横截面示出。端部边缘16因此以不等于90°的角度相对于车门防撞梁11的纵向17构成。壁厚过渡部3于是在所述各个区段之间延伸。图2b示出车门防撞梁11的透视图。所述端部部段15分别被压平。在中间部段12中的和在之间部段14中的横截面各构成为帽子状的。这通过提供的按照图1c的半成品7的冲压成形来实现。

图2a示出一俯视图，图2b示出透视图，并且图2c、2d和2e示出按照图2a的剖面线C-C和D-D和E-E的横剖图。在此所述壁厚W1、W2和W3以及所述壁厚过渡部3也处于车门防撞梁11中。所述构件长度10在此基于相对于挤压成型方向9成角度α斜着进行的剪切制造，所以大于按照图1的加工宽度8。按照图2b清楚可见，在板坯剪切之后，又例如通过冲压成形制造三维变形。

图3d至f示出按照本发明的构成为横梁18的防撞梁，其具有耦合在横梁上的碰撞盒19。所述横梁18在此自身按照图3a至c首先由轻金属型材1制造，该轻金属型材在挤压成型横截面中具有不平坦的横截面或横截面分布，尤其是波形的或W形的挤压成型横截面。该挤压成型横截面按照图3b压平并具有两个彼此不同的壁厚W1、W2连同相应的处于这两个壁厚之间的壁厚过渡部3。所述壁厚W1在此朝着壁厚W2增加。所述壁厚W2位于中间区域中，该壁厚在中间部段12上是恒定的。于是由此通过变形技术的加工来制造所述横梁，该横梁又按照剖面线C-C相对于剖面D-D具有较大的壁厚W2，在该剖面D-D中存在较小的壁厚W1。但在横梁18的横截面中，所述壁厚分别在整个横截面上均匀地分布。所述壁厚W1沿横梁18的纵向20连续减小。按照图3e，所述横梁18弧形弯曲地构成。

图4示出按照本发明的构成为横梁18或车门防撞梁11的防撞梁的纵截面。从较大的壁厚W2往较小的壁厚W1过渡。在图4a的情形中所述壁厚过渡部3既出现在按照本发明的防撞梁(车门防撞梁11或横梁18)的上侧4上，也出现在按照本发明的防撞梁的下侧5上。壁厚过渡部此外具有过渡部段21，该过渡部段以宽度B沿纵向17、20延伸。所述宽度B小于等于较大的壁厚W2的三倍。横截面曲线在过渡部段21中在上侧4递减地过渡到壁厚W1并且在下侧5递增地过渡到壁厚W1。

图4b示出壁厚突变22形式的过渡部段21，该过渡部段同样既在上侧4上，也在下侧5上构成。所述壁厚突变22因此具有沿纵向17、20的延伸长度，该延伸长度优选小于等于1mm。该壁厚突变尤其实现为阶梯状的。在图4a和b中的所述壁厚过渡部3也可以分别仅在上侧4上或仅在下侧5上构成。

附图标记列表

1 轻金属型材

2 半成品

3 壁厚过渡部

4 上侧

5 下侧

6 挤压成型宽度

7 半成品

8 加工宽度

9 挤压成型方向

10 构件长度

11 车门防撞梁

12 中间部段

13 端部

14 之间部段

15 端部部段

16 端部边缘

17 纵向

18 横梁

19 碰撞盒

20 横梁的纵向

21 过渡部段

22 壁厚突变

B 过渡部段的宽度

F 压力

L1 端部部段的长度

W1 壁厚

W2 壁厚

W3 壁厚

Z 拉力

Claims (12)

1.一种用于机动车的防撞梁，该防撞梁构成为细长的、在横截面中型材化的成型构件，该成型构件由挤压成型的轻金属型材(1)制成并且包括至少两个具有彼此不同壁厚(W1、W2、W3)的长度部段，其特征在于，所述轻金属型材(1)是在横向于防撞梁纵向(17、20)的方向上被挤压成型的并且在挤压成型之后被成形。

2.如权利要求1所述的防撞梁，其特征在于，所述防撞梁是用于机动车的车门防撞梁(11)或横梁(18)。

3.如权利要求1或2所述的防撞梁，其特征在于，中间的长度部段在小于50％、尤其小于40％、优选小于35％并且尤其优选小于30％的防撞梁长度上延伸，其中较大的壁厚(W2)至少是较小的壁厚(W1)的1.3倍、尤其是1.8倍。

4.如权利要求1至3之一所述的防撞梁，其特征在于，防撞梁的至少一个端部部段(15)、优选两个端部部段(15)相对于与相应的端部部段(15)邻接的之间部段(14)具有较大的壁厚(W3)。

5.如权利要求1至3之一所述的防撞梁，其特征在于，朝向两个端部(13)构成具有较大的壁厚(W1)的连接部段并且从所述连接部段到自由端部(13)加入具有较小的壁厚(W3)的端部部段(15)。

6.如权利要求1至5之一所述的防撞梁，其特征在于，在所述部段之间分别构成一个过渡部段，其中所述过渡部段具有宽度(B)，该宽度沿防撞梁的纵向(17、20)延伸并且所述宽度(B)小于等于较大的壁厚(W2)的三倍，或者从较大的壁厚(W2)到紧邻的较小的壁厚(W3)的过渡部构成为壁厚突变(22)。

7.如权利要求1至6之一所述的防撞梁，其特征在于，从较小的壁厚(W1)到较大的壁厚(W2)的过渡部在纵截面中直线地、递减地或递增地延伸。

8.如权利要求1至7之一所述的防撞梁，其特征在于，壁厚变化仅在单侧构成，或者壁厚变化在上侧(4)和下侧(5)上构成。

9.如权利要求1至8之一所述的防撞梁，其特征在于，防撞梁的端部边缘(16)相对于防撞梁的纵向(20)以小于90度的角度延伸，该角度(α)尤其是在70到89度之间、优选在75到85度之间。

10.如权利要求1至9之一所述的防撞梁，其特征在于，防撞梁至少在部分长度部段上具有C形的、U形的、W形的或者帽形的横截面轮廓，和/或所述防撞梁在其长度上具有弧形的弯曲。

11.一种用于制造至少具有权利要求1特征的防撞梁的方法，其特征在于以下方法步骤:

挤压成型轻金属型材(1)，该轻金属型材具有不平坦的挤压成型横截面并且具有挤压成型宽度(6)，

通过压平和/或拉伸将所述挤压成型宽度(6)扩宽至加工宽度(8)，

在扩宽期间或者在扩宽之后定长切断为各单个半成品(7)，

将所述半成品(7)冲压成形为防撞梁，其中在冲压成形操作之前或冲压成形操作期间或冲压成形操作之后实施剪切操作。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，斜着剪切所述半成品(7)，从而达到大于加工宽度(8)的构件长度。