CN107054268A - 碰撞吸能盒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的碰撞吸能盒(1)，其具有车身侧的端侧(2)和保险杠侧的端侧(10)和多个支承壁(7、8；19)，所述支承壁在不同的、沿所述碰撞吸能盒(1)的纵向(24)延伸的平面中在端侧(2、10)之间延伸。至少一个端侧(2)构造为曲拱(4、16、17)。

Description

碰撞吸能盒
技术领域
本发明涉及一种碰撞吸能盒，其在机动车中按传统方式安装在保险杠和车身的承载部件之间，以便在碰撞的情况中在能量吸收下变形并且由此保护承载部件不变形。
背景技术
DE 20 2009 017016 U1公开了由纤维强化的塑料注塑成形的碰撞吸能盒，在该碰撞吸能盒中，两个彼此嵌套的空心体和在空心体之间延伸的连接元件构成支承壁，该支承壁沿所述碰撞吸能盒的负载方向在该碰撞吸能盒的保险杠侧的端侧和车身侧的端侧之间延伸。所述端侧自身是开口的。碰撞能量通过所述支承壁的变形被吸收。正好沿负载方向延伸的支承壁具有高的变形阻力，只要该支承壁还未变形。但是一旦所述支承壁在压力下开始向侧向偏移，变形阻力就快速地瓦解。但是为了在所述碰撞吸能盒的整个能够压缩的长度上实现均匀的能量吸收，在此传统的碰撞吸能盒中建议了所述内部空心体的支承壁的分级的结构，在该结构中，每个级部可以独立萎缩并且在此吸收能量。能够以这种方式消散的能量的量却出于多个原因而受到限制。一方面，能够被单个的级部吸收的能量的量取决于该级部的壁厚，确实该壁厚越大，则在所述级部之间的间距也必须越大，以便这些级部能够相互分开地萎缩，并且在所给定的尺寸的碰撞吸能盒中的级部就越少。另一方面，在碰撞情况中最后两个空心体通过在通常构造为空心异形件的纵梁的尖部处的法兰支承在其纵壁处。这两个空心体中的仅一个能够在所述纵梁的纵壁的延长部中伸延，不进行伸延的那个空心体不被允许具有在碰撞情况中将法兰变形的刚性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种碰撞吸能盒，所述碰撞吸能盒相对于其重量具有高的能量吸收能力。
按照本发明的设计方案上述技术问题通过一种碰撞吸能盒解决，其具有车身侧的端侧和保险杠侧的端侧和多个支承壁，支承壁在不同的、沿碰撞吸能盒的纵向延伸的平面中在端侧之间延伸，并且其中，端侧的至少一个构造为曲拱。一方面，这种结构的有效性的基础在于，以曲拱的中部为出发点的支承壁具有不同于以曲拱的边缘为出发点的支承壁的长度。支承壁越短，则首先其抵抗变形的阻力越高，当然路径(支承壁能够在支承壁溃缩并且变形阻力由此强烈地降低之前以该路径压缩)也越短。支承壁的不同的长度导致碰撞吸能盒在整个变形路径上的均匀的能量吸收，因为在短的支承壁已经溃缩的变形时，较长的支承壁还能够具有高的变形状态。提高碰撞吸能盒的能量吸收能力的第二效果是曲拱本身的承载能力。曲拱即便在小壁厚时也具有高的负荷能力并且因此能够被设计用于：首先还抵挡使得支承壁崩溃的负载，并且当能量吸收能力和支承壁的变形能力被完全充分利用时才被压坏。此外，借助于曲拱可以使得作用在相对于承载碰撞吸能盒的纵梁的纵壁移位的支承壁上的碰撞力侧向地导出并且导进纵壁中。因为由此使得不在纵壁的延长部中延伸的支承壁也有助于碰撞吸能盒的刚度，所以碰撞吸能盒的体积被有效地利用。
在制造工艺方面最简单的情况中，曲拱可以是筒形拱。因为这样的筒形拱的外部棱边能够与承载碰撞吸能盒的纵梁的壁齐平地布置，所以纵梁的纵壁可以有利于压缩力的传递。
通过球形拱能够实现比用筒形拱更高的负荷能力，不过在此由于曲拱的圆形的边缘走向使得力向纵梁中的传导变难。
结合高负荷能力和有效地把力导入纵梁的解决方案是所谓的修道院式拱顶。
优选地，曲拱是向外凹的，就是说从曲拱的顶点为出发点的支承壁短于以曲拱的边缘为出发点的支承壁。
为了有效地把力传导到纵梁中，适宜的还在于，曲拱构成碰撞吸能盒的车身侧的、就是说朝向纵梁的端侧。
为了通过模铸工艺例如铸造或尤其注塑实现碰撞吸能盒的低成本制造，支承壁限定优选地横向于纵向开放的凹陷部。
凹陷部的侧壁优选地由彼此平行的支承壁构成。因此多个凹陷部能够通过同样的、横向于碰撞吸能盒的纵向能够移动的模具的互补的凸出部制造。
制造工艺方面有利的还在于，支承壁包括初级的支承壁和从初级支承壁的对置的侧向突起的次级的支承壁。
碰撞吸能盒能够完全地或部分地由塑料注塑成形。
为了实现高的负载能力，碰撞吸能盒优选地至少部分地由纤维强化的塑料成形。
纤维强化的塑料虽然也能够注塑，但是在能够注塑的塑料中纤维的浓度和长度是被限制的。当使用高浓度的长纤维用于实现高负载能力时，碰撞吸能盒就至少部分地由纤维强化的半成品、例如所谓的有机板制造、尤其热成形。
碰撞吸能盒的保险杠侧的端侧能够与保险杠横梁一体式地构造。
为了在碰撞时的高负载下也保证在保险杠横梁和碰撞吸能盒之间的防止破裂的连接，纤维芯可以从保险杠横梁延伸进支承壁之一中。
附图说明
从参照附图对实施例的下述的说明中得到本发明的其它的特征和优点。附图中：
图1示出根据本发明的第一设计方案的碰撞吸能盒的示意立体图；
图2示出按照所述第一设计方案的变型方案的碰撞吸能盒；
图3示出第一设计方案的第二变型方案；
图4示出按照第二设计方案的碰撞吸能盒
图5示出按照第三设计方案的碰撞吸能盒；
图6示出按照第四设计方案的碰撞吸能盒从斜上方的立体示图；
图7示出第二设计方案的变型方案；
图8示出与保险杠横梁一体式构造的碰撞吸能盒的前侧部件的立体视图；并且
图9示出剖切与保险杠横梁一体式的碰撞吸能盒的水平剖切面。
具体实施方式
图1以立体视图中示出按照本发明的第一设计方案的碰撞吸能盒1，其中，车身侧的端侧2朝向观察者。车身侧的端侧2通过闭合的壁3构成，该壁成形为曲拱、在此为筒形拱4。筒形拱4被法兰5包围用于固定在车身纵梁处。构成筒形拱3的曲率中点的轴线6在此位于法兰5的平面中；轴线6也能够在法兰5的另外一侧、即在纵梁尖部安装有碰撞吸能盒1的一侧通过纵梁延伸，但是，轴线6到法兰5的平面的距离不应大于曲拱4的曲率半径的一半。
多个支承壁7、8从筒形拱4的背离于观察者的凸起的侧向沿碰撞吸能盒的纵向24延伸。彼此平行的平行于曲拱轴线定向的支承壁8被部分地透明地展示，以便能够示出被隐藏在碰撞吸能盒1的内部中的支承壁7，支承壁7分别与支承壁8在中部交叉并且彼此连接。支承壁7、8的背离观察者的棱边与法兰9一体式地成形，该法兰构成碰撞吸能盒1的保险杠侧的端侧10。
当碰撞吸能盒1在相撞时承受负荷时，在最短的支承壁8中、在碰撞吸能盒1的中部最先积累应力，该应力迫使支承壁8侧向地偏移和弯曲。首先通过由相邻的支承壁8施加的压力阻碍筒形拱4的这种弯曲。接着，在中部的侧向的各较长的支承壁8弯曲，并且当支承壁8被压缩至该支承壁不能够继续弯曲时筒形拱3才被压扁。
为了成形由塑料制成的碰撞吸能盒1，需要带有三个相对彼此能够移动的部件的注塑模具，一个部件用于成形保险杠侧的端侧，沿碰撞吸能盒1的纵向能够移动的部件用于成形筒形拱3，以及两个横向于纵向24能够移动的部件，其具有嵌入在支承壁6之间的凹陷部11中的凸出部，以便成形支承壁5、6，并且它们共同地成形法兰9。
图2以与图1相同的立体视角示出按照本发明的第二设计方案的碰撞吸能盒1。车身侧的端侧2在这里同样通过筒形拱4构成，但是彼此平行的支承壁8横向于筒形拱3的轴线6地定向，并且连接平行的支承壁8的支承壁7从筒形拱3的顶点垂线12出发。
两个设计方案共同之处在于，作用在碰撞吸能盒1上的负荷大部分被导出到法兰4的平行于筒形拱3的轴线6的、在此为垂直的臂部13上。由于筒形拱的端面15可以相对容易地变形，所以垂直于轴线6的臂部14仅受较小负荷。
这带来的启示在于，如在图3中所示，进一步简化碰撞吸能盒1的结构并且简单地除去端面15和臂部14。这具有的优点在于，能够进一步简化用于注塑成形碰撞吸能盒1的模具的结构，因为不再需要用于成形曲拱4的、沿碰撞吸能盒的纵向24能够运动的部件。
当通过带有球状的弯曲部的球形拱16替代筒形拱4时，就能够实现碰撞力在法兰4的周界上的均匀分布，正如在图4中所示。曲率中点在此同样能够位于法兰4的平面中或距离此平面直至曲率半径的一半位于邻接在法兰4上的纵梁中。
实现碰撞力在法兰4的整个周界上的均匀分布的其它的可行方案是，在图1或2中所示的筒形拱4的端面15相对于曲拱轴线6倾斜。平行于曲拱轴线6的支承壁7或8就能够延伸直至端面15上并且加固支承壁。
清楚的是，对曲拱3构造的再进一步的中间方案是可行的，例如倾斜的端面15本身是弯曲的，以便构成修道院式拱顶17，正如在图5中所示。
两个端面15能够具有共同的曲率轴线18或不同于图5的所示地具有两个不同的曲率轴线6。当曲率轴线不同时，曲率轴线也能够以不为零的角相对彼此定向，以便得到具有梯形的或者一般而言不均匀四边形的基面的曲拱。
同样考虑其他从建筑学中已知的曲拱形状。
图6以从保险杠侧的立体视图示出按照本发明的进一步设计方案的碰撞吸能盒1。图6在碰撞吸能盒1的内部示出相应于图1和2的筒形拱的筒形拱3，但是也可以考虑其它的曲拱形状。相对于至今所考虑的设计方案的区别在于，支承壁7、8在此构成向保险杠侧的端侧10开放的盒状物，并且必须把用于成形在内部加固盒状物的支承壁7、8的模具部件经保险杠侧的端侧10脱模。
当保险杠侧的端侧10为了脱模模具部件而开放时，相互交叉的和在碰撞吸能盒1的彼此对置的侧向之间连续地延伸的支承壁7、8能够被相套的支承壁19取代(正如在图7中所示那样)。相套的支承壁通过曲拱、在此为球形拱16的支承使得支承壁19没有必要相互通过沿碰撞吸能盒1的纵向24延伸的支承壁连接，使得在碰撞情况中支承壁19是彼此独立的并且第一个支承壁19的崩溃不会一同撕裂其它的支承壁。以围绕沿碰撞吸能盒1的纵向24定向的轴线弯曲的支承壁19在壁厚小时能够承受高负荷。因为它们能够紧凑地相套，所以它们能构造得数量多而壁厚小，使得在重量特别小时能够实现高的能量吸收。
尤其在图1至图4的设计方案中，构造为闭合的壁的保险杠侧的端侧10自身能够构造为保险杠横梁20的集成的组成部分，正如图6中局部视图所示。保险杠横梁20在此构造为单壁的板件21，板件21通过在板件中部凹陷的水平的槽22加固。为了成形槽22，需要至少一个另外的模具部件；但是因为槽22在此向背离碰撞吸能盒1的侧开放，所以在支承壁8之间的凹陷部11保持继续没有底切，使得四个模具部件就足以成形包括保险杠横梁21的碰撞吸能盒1。
原则上同样可以考虑保险杠横梁21的任意的其它横截面形状。如果有需求，则保险杠横梁21也能够构造为空心异形件、尤其由挤压型材实施的空心异形件，在第二处理步骤中在空心异形件上成形、尤其注塑碰撞吸能盒，或者保险杠横梁能够由多个单壁式的元件组装为空心异形件。
碰撞吸能盒1能够完全由塑料、尤其纤维强化的塑料注塑成形。为了在壁厚小时实现最大的负荷能力，优选的是，碰撞吸能盒1的至少单个壁由纤维强化的半成品、例如有机板制造。其实现方法是，必要时通过加热使半成品变软，将半成品置入如上文所述带有多个相对彼此能够移动的部件的注塑模具中并且通过注塑热塑性塑料为制造碰撞吸能盒1而补充。
在图9中示出了剖切使用纤维强化的半成品的情况下所获得的碰撞吸能盒1的示例性剖视图。碰撞吸能盒1是在图1中所示出的带有筒形拱4的类型。由纤维强化的半成品构成的坯料被置入注塑模中，使其从筒形拱4通过两个最外部的平行于轴线6的支承壁8延伸直至保险杠横梁21中。半成品的热塑性基质在化学上与注塑的热塑性塑料相同并且深入地与其熔融，使得在制造的产品中两者不再能区分并且半成品的仅一个纤维芯23保持可见。
纤维强化的半成品在对在模具中的碰撞吸能盒1的构造匹配中能够以何种程度变形，取决于纤维芯23的类型。当纤维芯是松软的无纺布时，球状的变形(尤其在构造球形拱16时)是可行的。当纤维芯构造为织物时就限定了延展性，使得在球形拱中的变形是会带来问题的。当为曲拱的四个侧翼分别使用分开的坯料并且该坯料沿曲拱的将侧翼相互分开的边棱相互叠合时，可以容易地实现修道院式拱顶17。
清楚的是，上面的详细地说明和附图尽管显示了本发明的特定的示例性的设计，但是它们只是为了形象地说明，并且不应理解为限制本发明的范围。只要不脱离权利要求书和其等效范围，所述设计的多种变型都是可能的。尤其从说明和附图中也得出未在权利要求书中提到的实施例的特征。这种特征也可能以不同于此处具体公开的组合出现。多个这样的特征在相同句子中或者以另外的文字关联方式相互提及是合理的，因此不能推断出它们只能出现在具体公开的组合中；相反基于此，也能去掉或改变多个这种特征之中的几个，只要不影响本发明的功能作用即可。
附图标记列表
1 碰撞吸能盒
2 车身侧的端侧
3 壁
4 筒形拱
5 法兰
6 轴线
7 支承壁
8 支承壁
9 法兰
10 保险杠侧的端侧
11 凹陷部
12 顶点垂线
13 (法兰4的)臂部
14 (法兰4的)臂部
15 端面
16 球形拱
17 修道院式拱顶
18 曲率轴线
19 支承壁
20 保险杠横梁
21 板件
22 槽
23 纤维芯
24 纵向

Claims (14)

1.一种用于车辆的碰撞吸能盒(1)，其具有车身侧的端侧(2)和保险杠侧的端侧(10)和多个支承壁(7、8；19)，所述支承壁在不同的、沿所述碰撞吸能盒(1)的纵向(24)延伸的平面中在端侧(2、10)之间延伸，其中，端侧(2)的至少一个构造为曲拱(4、16、17)。
2.按照权利要求1所述的碰撞吸能盒，其中，所述曲拱是筒形拱(4)、球形拱(16)或者修道院式拱顶(17)。
3.按照权利要求1或2所述的碰撞吸能盒，其中，所述曲拱是向外凹的。
4.按照权利要求1、2或3所述的碰撞吸能盒，其中，所述曲拱构成车身侧的端侧(2)。
5.按照上述权利要求之一所述的碰撞吸能盒，其中，所述支承壁(7、8)限定横向于所述纵向(24)开放的凹陷部(11)。
6.按照权利要求5所述的碰撞吸能盒，其中，所述凹陷部(11)的侧壁由彼此平行的支承壁(8)构成。
7.按照上述权利要求之一所述的碰撞吸能盒，其中，所述支承壁包括初级的支承壁(7)和从所述初级支承壁(7)的对置的侧向突起的次级的支承壁(8)。
8.按照权利要求1至6之一所述的碰撞吸能盒，其中，所述支承壁(19)是相套的。
9.按照上述权利要求之一所述的碰撞吸能盒，其中，所述碰撞吸能盒至少部分地由塑料注塑成形。
10.按照上述权利要求之一所述的碰撞吸能盒，其中，所述碰撞吸能盒至少部分地由纤维强化的塑料成形。
11.按照上述权利要求之一所述的碰撞吸能盒，其中，所述碰撞吸能盒至少部分地由纤维强化的半成品深冲。
12.按照权利要求12所述的碰撞吸能盒，其中，由纤维强化的半成品深冲的部分包括曲拱(4)。
13.按照上述权利要求之一所述的碰撞吸能盒，其中，所述保险杠侧的端侧(10)与保险杠横梁(20)一体式地构造。
14.按照权利要求13所述的碰撞吸能盒，其中，纤维芯(23)从保险杠横梁(20)延伸进所述支承壁(8)之一中。
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