CN109070721A - 用于机动车的具有加强元件的结构构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的结构构件,其具有至少部分空心地构造的型材段,所述型材段能够通过至少两个布置在固定区段中的固定器件与机动车车身连接。本发明的任务是提高该结构构件的碰撞安全性,并且通过下述方式得到解决:在所述固定区段中在侧面的碰撞面(16)与所述固定器件(4)之间布置有加强元件(6),所述加强元件在所述型材段的纵向方向上延伸,并且当从所述碰撞面碰撞时,所述加强元件在至少部分地通过所述固定器件的移位来接收碰撞能的情况下侧面地贴靠到所述固定器件上。

Description

用于机动车的具有加强元件的结构构件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于机动车的结构构件以及一种结构框架和一种用于机动车的蓄电池箱。
背景技术
在现代机动车中,越来越多地使用单个机动车部件的模块化构造。
在此将结构构件构造在所述机动车上,所述结构构件由至少部分中空地构造的型材段组成,并且利用多个固定器件将所述结构构件安装在车辆车身上。这些结构构件尤其构成碰撞结构的一部分,所述碰撞结构在发生事故时负责该机动车的稳定性并且应该制止碰撞影响到隐蔽在车辆中的机动车部件。
这样的结构构件在发生碰撞时变形,以便通过转化成变形功来吸收在发生所述碰撞时作用到机动车上的动能。
在将空心型材用于这样的结构构件时,能够出现所述型材自确定的负荷起萎陷并且在进一步变形时仅仅还能够少量地负担变形功。此外,穿过所述型材的固定器件会削弱该结构构件的结构,因此,具有固定元件的结构构件原则上必须设计得更结实。但是,这又与现代机动车中对于轻质结构的要求相矛盾。
DE 10 2005 038 463 A1公开了一种壳式结构的箱体(Schweller),其中,设置有内置的加强型材。这种加强型材是双壳的,其中,这两个壳通过螺纹栓形式的联锁式连接(Verhakungsverbindung)相互连接,通过所述联锁式连接能够为碰撞的情况设置和限界加强壳的相互运动。
DE 10 2013 103 719 A1公开了一种弯曲支架,该弯曲支架在侧面固定在支撑结构处,其中,固定位置(尤其是铆接连接)在碰撞的情况下在出现挠曲时允许相对于所述支撑结构的移位。
发明内容
因此,本发明所基于的任务是,给出一种改善的结构构件,尽管可能由于固定器件削弱该结构构件,但该结构构件具有高稳定性和相对于变形能的吸收能力。
该任务通过根据权利要求1所述的结构构件得到解决。
据此,给出一种用于机动车的结构构件,该结构构件具有至少部分空心地构造的型材段。所述型材段能够通过至少两个布置在该型材段的固定区段中的固定器件与机动车车身连接。在该型材段的固定区段中在侧面的碰撞面与所述固定器件之间布置有加强元件,该加强元件在所述型材段的纵向方向上延伸,并且当从碰撞面碰撞时,该加强元件在至少部分地通过固定器件的移位来吸收碰撞能的情况下侧面地贴靠到所述固定器件上。
通过所述加强元件实现该结构构件有针对性的加强,所述加强引起局部出现的事故影响(也被称为侵入)借助于该加强元件分布在该结构构件的更大的长度上。在此,所述加强元件贴靠到多个固定器件上并且将由于碰撞导入的力传递到这些固定器件上,从而使得在该型材段内的所述固定器件被移位并且在此施加附加的变形能。
此外能够设置所述加强元件在装配的状态中贴靠在至少一个固定器件上。通过这种方式能够实现所述加强元件一方面在装配的状态中已经在一个方向上固定、即朝所述固定器件的方向上固定,以避免在正常运行期间的运动。另一方面,这种构型方案负责在发生碰撞时,作用到所述加强元件上的碰撞能被直接传递到所述固定器件上,所述加强元件已经在装配的状态中贴靠在所述固定器件上。
此外,有利地能够设置所述加强元件在装配的状态中力锁合地和/或形状锁合地固定在该型材段的夹紧区域中。这具有下述优点:在正常运行期间,能够成功地降低或者避免可能出现的振动和由此导致的噪声。
替代地,所述加强元件能够在装配的状态中与所述型材段焊接。由夹紧和焊接组成的组合也是可行的。
此外,有利地能够设置所述加强元件具有与所述固定器件共同起作用的形状锁合器件,从而使得在发生碰撞时并且所述形状锁合器件配合到所述固定器件中时,在所述型材段的纵向方向上的力分量能够传递到所述固定器件上。这具有下述特别的优点:由所述加强元件传递的力不仅仅在本来的碰撞方向上传递到所述固定器件上。此外,在该加强元件发生变形时,在该型材段的纵向方向上的力分量传递到所述固定器件上,因此,所述固定器件也能够在横向方向上移位。这引起接收附加的变形能,因为当所述加强元件在弯曲的影响下缩短并且所述形状锁合器件横向于碰撞方向移位所述固定器件时,在该型材段内的固定器件朝向彼此被移位。
在本发明的一种特别的构型中能够设置所述固定器件构造为套管,所述套管在所述固定区段的上侧与下侧之间延伸,并且基本上形状锁合地抵抗侧面的移位保持在所述型材段中。这样的固定套管允许所述结构构件与车辆车身之间简单的螺纹连接。固定螺钉能够简单地穿过所述套管并且与所述机动车车身拧紧。为了避免拧紧力直接作用到所述型材段和其横截面形状上,所述套管一方面支撑在所述螺栓上,另一方面支撑在所述机动车车身上。这些套管抵抗侧面的移位形状锁合地保持在所述型材段中,从而使得一方面可靠地保持所述结构构件,另一方面,在发生碰撞时能够通过在该型材段内的所述套管移位直接施加变形功。
在本发明的特别的构型中还能够设置所述形状锁合器件是所述加强元件中的槽口、尤其是圆弧形槽口或凹处,所述槽口与所述套管的外罩面对应。已证实这样的构型能够特别简单地制造和装配。
此外能够设置所述加强元件构造为空心型材。在这种情况下,能够设置不同的型材形状。例如,所述加强元件能够是闭合的框架型材,该框架型材例如能够通过内高压成型来改型。替代地,所述加强元件能够实施为C形型材、尤其是具有卷边(Durchzug)的C形型材。这样的型材能够简单地制造。此外,在使用内高压改型工艺时,能够通过适当的热处理在该加强元件的确定位置实现有针对性的对材料特性的调节。例如,在这里参考根据WO98/54370 A1所述的制造方法,该制造方法原则上适用于制造所述加强元件。然而,该加强元件也能够由冷轧的型材制成,所述冷轧的型材在未经热处理的情况下就已经具有所需要的强度。
在本发明的另一种构型中能够设置所述形状锁合器件的槽口通过所述空心型材中的凹处构成。这样的凹处能够特别简单地在制造所述空心型材之后设置到其上,并且实现成本有利的和快速的可制造性。
根据本发明的一种特别的构型能够设置通过冷轧的型材构成所述加强元件,其中,在这里作为材料尤其能够使用高强度钢。
在将内高压成型的型材用于所述加强元件时,能够设置所述加强元件被淬火进而被硬化。在这种情况下,所述加强元件由能够硬化的钢构成,并且尤其能够根据上文提到的WO 98/54370 A1的制造方法来制造。
所基于的任务还通过一种结构框架来解决,该结构框架具有至少两个在端侧相互接合的、根据上述说明的结构构件,其中,所述结构构件的加强元件在端侧相互接合,用以将力从一个加强元件传递到另一个加强元件上。通过这种方式能够还进一步提高由上述结构构件构成的结构框架的总体稳定性,因为由一个加强元件接收的变形能能够部分地传递到第二加强元件上,因此整体上能够使起作用的变形分布到该结构框架的更大部分上。
在此,还能够设置所述加强元件在端侧具有挤压的管端部并且在所述管端部处相互接合。优选地,所述管端部在此接合使得实际上阻止所述管端部彼此的移位。
此外,在扩展方案中能够设置所述加强元件相互连接使得所述管端部彼此的旋转也被阻止。通过这种方式还能够将更多的变形功从第一加强元件传递到第二加强元件上。
此外能够设置所述管端部材料锁合地或者通过至少一个连接器件相互接合。焊接连接适合用作材料锁合的连接,其中,在这里能够应用不同的焊接方法。所谓的销适合用作连接器件,该销穿过引入到两个管端部中的钻孔并且优选力锁合地和/或形状锁合地保持在其中。
所基于的任务还通过用于机动车的蓄电池箱得到解决,该蓄电池箱具有根据上述说明所述的结构框架。
恰恰在现代的电动车辆或者混合动力车辆中,将根据本发明的结构构件用于创建作为蓄电池箱的部件的结构框架是特别有利的,因为必须特别好地保护构造在所述车辆中的蓄电池单元免遭侵入的影响。对此,具有根据本发明的结构构件的根据本发明的结构框架特别合适。
附图说明
本发明的其他目标、优点、特征和应用可行性根据附图由下文中对实施例的说明得出。在此,所有说明的和/或以图示示出的特征自身或者以任意有意义的组合形成本发明的主题,与其在权利要求中的概括或者其引用关系无关。
在此部分示意性地示出:
图1根据本发明的结构构件的示意性剖面图,
图2根据本发明的加强元件的示意性俯视图,
图3根据本发明的结构构件的示意性俯视图,
图4根据第二实施例的根据本发明的结构构件的示意性俯视图,
图5根据第二实施例的根据本发明的结构构件的示意性剖面图,
图6根据本发明的结构框架的俯视图,
图7具有根据本发明的加强元件和配属的固定器件的型材段的一部分的立体视图,
图8具有根据本发明的固定器件的根据本发明的加强元件的立体视图,
图9本发明的第三实施例的示意性侧视图,
图10本发明的第四实施例的示意性侧视图,
图11本发明的第五实施例的示意性侧视图,
图12根据本发明的第一实施例的细节视图,
图13根据经修改的第一实施例的示意性细节视图,
图14第一实施例的细节视图的俯视图,
图15第二实施例的细节视图的俯视图,
图16根据本发明的端侧接合位置的细节视图,
图17管端部的端侧接合连接的剖面示意图。
具体实施方式
在下面示出的根据多个实施方式的附图中,相同的或者起相同作用的构件设有附图标记,以提高可读性。
图1示出根据本发明的结构构件1,该结构构件具有型材段2,该型材段构造为空心型材,在这里为L形。其他型材形状自然也在本发明范围中。
型材段2具有固定区段3,在该固定区段中安装至少两个以套管5的形式的固定器件4,如图3和4所示。所述套管用于接收用以将结构构件1与机动车车身拧紧的螺栓。套管5具有用于接收拧紧螺栓的通孔。
在型材段2的水平支脚9的端部上构成碰撞面6,在发生事故时,碰撞通过所述碰撞面作用到结构构件1上。在碰撞面6与固定器件4之间布置有加强元件6。
加强元件6构造为伸长的型材构件,该型材构件在纵向方向18上延伸。如图1所示,该加强元件能够构造为圆形型材,但也能够构造为箱形型材(参看图5和图9)、C形型材(参看图10)或者具有卷边的C形型材(参看图11)。其它型材形状也是可行的。
根据第一实施方式,所述加强元件具有多个以槽口17或者凹处的形式的形状锁合器件10,所述形状锁合器件与固定器件4的外罩面11对应。在装配的状态中,例如图1中所示的装配状态,形状锁合器件10已经贴靠在固定器件4的外罩面11上。在这种情况下能够设置加强元件6已经通过形状锁合器件10的形状锁合配合而固定在外罩面11上。替代地,能够设置加强元件6通过在夹紧区域15中的夹紧连接保持在L形型材的水平支脚9内。此外,在根据图5的变型中可行的是,通过焊缝26将加强元件6固定在型材段2上。这些固定变型的组合也是可行的。
在朝型材段2的竖直支脚8的方向从碰撞面16碰撞时,加强元件6贴靠到固定器件4的外罩面11上并且实际上在纵向方向18的方向上的整个长度上将作用到加强元件6上的力传递到分布在型材段2中的固定器件上。在图3和4中示出所述固定器件的这种布置。通过力的分布,一方面加强元件6支撑在沿着结构构件1的纵向方向18的多个点上。另一方面,结构构件1的变形同样沿着纵向方向18在该型材段的较大区域中进行,因为在加强元件6移位时,在型材段2内的多个固定器件4移位进而负担变形功。
如从图1中还能够推断出的那样,在竖直支脚8内能够布置附加型材12,该附加型材进一步加强结构构件1的结构上的构造。在附加型材12中,根据应用情况的不同型材形状同样是可行的。
在本实施方式中。型材段2由辊轧成型的板材构件成型,该板材构件被多次弯曲,然后拼合和闭合在下接片和上接片13、14上。
当结构构件1构成结构框架21的一部分时,这些接片用作支承面,用于要布置在结构框架21内的机动车部件。
为了减轻带有连接螺钉的固定力的型材形状的持久负荷,固定器件4构造为套管5,所述套管在水平支脚9的上侧19与下侧20之间延伸。通过这种方式,由穿过通孔7插入的螺栓为了固定结构构件1而施加的压紧力被套管5完全接收,而不在此损坏型材段2的横截面形状并且将上侧19压向下侧20。
在图3中示出了所述第一实施方式,根据该第一实施方式,加强元件6根据图2来构造,从而使得该加强元件具有用于至少部分地接收套管5的外罩面11的形状锁合器件。
在图4中示出了替代的实施方式,其中,加强元件6不具有形状锁合器件10,从而使得加强元件6仅仅贴靠在套管5的外罩面11上,并且在出现碰撞时主要朝远离碰撞面16的方向移动所述套管。
图5在此示出一种可行的变型,其中,加强元件6构造为箱形型材,该箱形型材借助于焊缝26固定在型材段2内。
图6示出装配的结构框架21,该结构框架具有四个结构构件1,所述结构构件各具有一个加强元件6。
图16和17中示出了加强元件6在角落区域中的可行的相互接合,在所述角落区域中能够看到相应的加强元件6的管端部22。管端部22在这里被挤压地构造,从而使得这些管端部相对于加强元件6的其余部分是展平的。此外,在这里还设置有用于接收销28的孔,该销构成用于连接管端部22的连接器件23。
在图7、8和12至15中示出了本发明的其他变型。在根据图7的变型中设置有箱形型材,该箱形型材设有多个以槽口17或者凹处的形式的形状锁合器件,以便将多个套管5至少部分地接收在其中。
图8中示出了本发明的一种变型,其中,加强元件6构造为C形型材,其中,与图7相比槽口17更明显地表现出来,并且将套管5的外罩面11的更大周缘接收在其中。槽口17或凹处能够例如最多画一个完整的半圆形。
图9示出本发明的侧视图,其中,箱形型材用作加强元件6。在此与根据图1和5的变型相比,套管5从下侧20嵌入到型材段2的水平支脚9中。
与此相比,在图10中替代该箱形型材设置C形型材用于加强元件6。
在图11中,替代常规的C形型材,将具有卷边的C形型材用于制造加强元件6。
图12和13示出根据图7和8的实施方式的细节视图,其中,能够特别清楚地看出形状锁合器件10的不同表现。
图14是相应于图13的俯视图。图15是加强元件6和三个套管5的布置的俯视图,其中,加强元件6不具有形状锁合器件10,并且仅仅侧面地贴靠在套管5的外罩面11上。
应理解,这里示出的变型的各个特征能够相互调换并且能够应用到其它实施例上,从而使得由这里示出的本发明的特征也产生子组合,所述子组合同样包括在本发明的框架中。
本发明的基本构想是,为了增强该结构型材而设置以加强元件6形式的加强型材,相对于加厚该结构型材,该加强元件能够局部地在发生碰撞的地方起作用。所述加强元件不仅能够设置在结构框架21的纵向区域中,还能够设置在结构框架21的横向区域中,并且首要由高强度钢制成。
所述功能基本上基于下述内容,即加强元件6支撑在该车辆固定件的周围的套管5上,由此将例如桩式样本的局部加载分布到该结构框架的更大区域上。在此,当所述加强元件在没有固定的情况下平放到螺钉套筒上进而能够纵向平衡时,基于加强元件6的弯曲提高反作用力。若加强元件6的长度增加并且在套管5的区域中包含形状锁合器件10,则产生咬边(Hinterschnitte),所述咬边在桩式样本侵入时会阻止该加强元件的移动,由此在发生相同的侵入时,通过更好地分布导入的力提高加强元件6的力接收。为了进一步提高载荷分布的作用,所述加强元件在框架角落处以上文所给出的方式相互连接,从而使得在所述框架角落处出现的力能够附加地由框架件来接收,该框架件相对所述力大致成直角。
结构框架21能够是蓄电池箱的部件,该蓄电池箱在图5中示出。所述蓄电池箱在此也具有盖25,所述盖平放在结构框架21上并且通过密封装置24密封。
附图标记列表
1 结构构件
2 型材段
3 固定区段
4 固定器件
5 套管
6 加强元件
7 通孔
8 竖直支脚
9 水平支脚
10 形状锁合器件
11 外罩面
12 附加型材
13 下接片
14 上接片
15 夹紧区域
16 碰撞面
17 槽口
18 纵向方向
19 上侧
20 下侧
21 结构框架
22 管端部
23 连接器件
24 密封装置
25 盖
26 焊缝
28 销

Claims (15)

1.一种用于机动车的结构构件(1),其具有至少部分空心地构造的型材段(2),所述型材段能够通过至少两个布置在固定区段(3)中的固定器件(4)与机动车车身连接,其特征在于,在所述固定区段(3)中在侧面的碰撞面(16)与所述固定器件(4)之间布置有加强元件(6),所述加强元件在所述型材段(2)的纵向方向(18)上延伸,并且当从所述碰撞面(16)碰撞时,所述加强元件在至少部分地通过所述固定器件(4)的移位来接收碰撞能的情况下侧面地贴靠到所述固定器件(4)上。
2.根据权利要求1所述的结构构件(1),其特征在于,所述加强元件(6)在装配的状态中贴靠在至少一个固定器件(4)上。
3.根据上述权利要求中任一项所述的结构构件(1),其特征在于,所述加强元件(6)在装配的状态中力锁合地和/或形状锁合地固定在所述型材段(2)的夹紧区域(15)中。
4.根据上述权利要求中任一项所述的结构构件(1),其特征在于,所述加强元件(6)具有与所述固定器件(4)共同作用的形状锁合器件(10),从而使得在发生碰撞并且所述形状锁合器件(10)配合到所述固定器件(4)中时,在所述型材段(2)的纵向方向(18)上的力分量能够传递到所述固定器件(4)上。
5.根据上述权利要求中任一项所述的结构构件(1),其特征在于,所述固定器件(4)构造为套管(5),所述套管在所述固定区段(3)的上侧(19)与下侧(20)之间延伸并且基本上形状锁合地抵抗侧面的移位而保持在所述型材段(2)中。
6.根据权利要求4和5所述的结构构件(1),其特征在于,所述形状锁合器件(10)是在所述加强元件(6)中的槽口(17)、尤其是圆弧形槽口(17),所述槽口与所述套管(5)的外罩面(11)对应。
7.根据上述权利要求中任一项所述的结构构件(1),其特征在于,所述加强元件(6)构造为空心型材。
8.根据权利要求6和7所述的结构构件(1),其特征在于,所述形状锁合器件(10)的槽口(17)通过在所述空心型材中的凹处构成。
9.根据上述权利要求中任一项所述的结构构件(1),其特征在于,所述加强元件(6)通过冷轧的型材、尤其是由高强度的钢构成。
10.根据上述权利要求1至9中任一项所述的结构构件(1),其特征在于,所述加强元件(6)通过内高压成型的型材构成。
11.根据上述权利要求中任一项所述的结构构件(1),其特征在于,所述加强元件(6)被淬火硬化。
12.一种结构框架(21),其具有至少两个在端侧相互接合的、根据上述权利要求中任一项所述的结构构件(1),其特征在于,所述结构构件(1)的加强元件(6)在端侧相互接合,用以将力从一个加强元件(6)传递到另一个加强元件(6)上。
13.根据权利要求12所述的结构框架(21),其特征在于,所述加强元件(6)在端侧具有挤压的管端部(22),并且在所述管端部(22)处相互接合,优选地抵抗所述管端部(22)相对彼此的移位,尤其抵抗所述管端部(22)相对彼此的移位和旋转。
14.根据权利要求13所述的结构框架(21),其特征在于,所述管端部(22)材料锁合地或者通过至少一个连接器件(23)相互接合。
15.一种用于机动车的蓄电池箱,所述蓄电池箱具有根据权利要求12至14中任一项所述的结构框架(21)。
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