CN109311442B - 加强的用于机动车辆的保险杠和用于制造该保险杠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机动车辆的保险杠(10)，具有：一个横梁元件(30)，所述横梁元件(30)具有一个后侧(22)和一个前侧(21)，所述后侧被设计成通过至少一个紧固装置(25)紧固到所述机动车辆，所述前侧与所述后侧(22)相对，所述紧固装置优选地呈碰撞盒的形式，其中所述横梁元件(30)具有至少一个中空室(36，37)，所述至少一个中空室具有封闭的横截面；以及一个加强元件(40；40a)，所述加强元件在所述横梁元件(30)的长度的一部分上延伸并且与所述横梁元件(30)接合。本发明提出所述横梁元件(30)被设计成与所述加强元件(40；40a)一起作为单件式挤出部件。

Description

加强的用于机动车辆的保险杠和用于制造该保险杠的方法
现有技术
本发明涉及一种用于机动车辆的保险杠。更具体地，本发明涉及一种用于机动车辆的保险杠，具有：一个横梁元件，所述横梁元件具有至少一个中空室，所述至少一个中空室具有封闭的横截面；以及一个加强元件，所述加强元件在所述横梁元件的长度的一部分上延伸并且与所述横梁元件接合。本发明还涉及一种用于制造根据本发明的保险杠的方法。
从DE 10 2011 053 784已知一种用于机动车辆的保险杠，具有：一个横梁元件，所述横梁元件具有至少一个中空室，所述至少一个中空室具有封闭的横截面；以及一个加强元件，所述加强元件在所述横梁元件的长度的一部分上延伸并且与所述横梁元件接合。已知的保险杠的特征在于，该保险杠具有一个横梁元件，所述横梁元件由至少两个成形的片状金属部分构成，所述片状金属部分例如通过焊接接合在一起。在所述横梁元件的纵向方向上查看(其中纵向方向被理解为所述横梁元件具有其最大延伸的方向，并且其中纵向方向在车辆上的安装状态下横向于车辆的纵向方向延伸)，所述横梁元件的横截面具有一个中空室。所述横梁元件的高度在纵向方向上改变，使得所述横梁元件在一个中心部段中具有最大高度。通过具有较小高度的中间部段，所述中心部段在两侧上过渡到一个外部部段，所述外部部段具有最小高度。在所述横梁元件的横截面的内部或在所述中空室的内部一个在另一个顶部定位的是两个单独的加强元件，每个加强元件具有一个中空空间并且采用具有矩形横截面的管的形式，其中在所述横梁元件的纵向方向上查看时它们的长度不同。具有一个加强元件的此构造的保险杠可以根据法定要求或碰撞测试进行调整，以便在重量相对低的情况下具有最佳的变形行为。在此，缺点是由若干部件构成的此构造导致已知的保险杠的制造成本相对高。
从JP 4057815 B2已知另一种保险杠，具有：一个横梁元件，所述横梁元件具有至少一个中空室，所述至少一个中空室具有封闭的横截面；以及一个加强元件，所述加强元件在所述横梁元件的长度的一部分上延伸并且与所述横梁元件接合。此保险杠的特征在于，若干加强元件被定位在所述横梁元件的背离车辆前部的一侧上，并且每个加强元件在所述横向元件的纵向方向上在所述横向元件的局部区域上延伸。所述加强元件每个都被设计为成形的片状金属部件，所述片状金属部件与所述横向构件元件的面向所述加强元件的一侧一起在安装状态下形成一个中空室。所述加强元件被紧固到所述横梁元件的外部，例如通过焊接等紧固在重叠区域中。由于必须与所述横梁元件接合或必须紧固到所述横梁元件的单独的加强元件，因此此类型的保险杠生产费用也相对高。
从DE 10 2015 009 473 A1进一步已知，在挤出过程中制造特别是由轻质材料(诸如铝)制成的保险杠的横梁元件，并且为它提供定位在所述横梁元件的中空型材的横截面中的一个单独的加强元件。这样的保险杠的特征在于，由于挤出过程，在纵向方向上观察到所述横梁元件的横截面是至少基本上恒定的。
发明内容
从所描述的现有技术出发，本发明的目的是进一步开发一种用于机动车辆的保险杠，具有：一个横梁元件，所述横梁元件具有一个后侧和一个前侧，所述后侧被设计成通过至少一个紧固装置紧固到所述机动车辆，所述前侧与所述后侧相对，所述紧固装置优选地呈碰撞盒的形式，其中所述横梁元件具有至少一个中空室，所述至少一个中空室具有封闭的横截面；以及一个加强元件，所述加强元件在所述横梁元件的长度的一部分上延伸并且与所述横梁元件接合，以这样的方式以便在给出最低的可能重量和最好的可能碰撞行为下使制造保险杠简单且便宜。
此目的通过一种用于机动车辆的保险杠实现，其中所述横梁元件被设计成与所述加强元件在一起作为单件式挤出部件。
本发明基于这样的构思：在挤出过程中在单个制造步骤中一起制造保险杠的横梁元件与加强元件，然后从横梁元件部分地移除加强元件，以使得加强元件仅在对保险杠施加更严格的强度要求，特别是确保符合碰撞要求的区域中与横梁构件接合(作为单件)。横梁元件和加强元件的单件配置被理解成在一个制造步骤中同时生成两个元件的整体配置。
这样的保险杠的优点特别是在于，与现有技术相反，不必在一个附加的制造步骤中将加强元件紧固到横梁元件。相反，将在横梁元件的整个长度上延伸并且与横梁元件一起制造的加强元件首先从横梁元件的区域移除就足够了。例如，在该过程中移除的材料可以再循环，并且因此返回到生产过程。此外，根据本发明的保险杠的优点在于，假设在加强元件与横梁元件接合的区域中存在没有焊缝等的均质材料接头，横梁元件连同加强元件的单件配置使得可以在给定的重量下优化保险杠的强度或在给定的抵抗力下减轻重量。
除此之外，横梁元件连同加强元件的单件配置的特殊优点在于，原则上可以为加强元件实现任何几何形状，并且加强元件可以在用常规方法(例如，通过焊接接头)不可实现的位置处接合到横梁元件。例如，当提供焊接接头时，必须能够从外部形成焊缝，并且通常必须在横梁元件和加强元件之间设置重叠区域。这在根据本发明的保险杠中不是必需的，因为加强元件和横梁元件可以在保险杠的横截面的几乎任何点处接合在一起。
在从属权利要求中列举了根据本发明的用于机动车辆的保险杠的有利的进一步发展。在说明书、权利要求和/或附图中公开的特征中的至少两个的任何组合都落入本发明的框架内。
在一个优选实施方案中，所述加强元件由至少一个封闭的横截面制成。为了在所述加强元件上形成一个封闭的横截面同时最小化所需的材料和重量，提出所述加强元件与所述横梁元件的至少一个壁一起形成至少一个附加的中空室(除了在所述横梁元件中的至少一个中空室之外)。
为了减小在车辆方向上或在垂直于所述横梁元件的纵向方向延伸的方向上观察到的保险杠的尺寸同时维持良好的碰撞属性或强度属性，提出所述加强元件至少基本上在所述横梁元件的整个高度上延伸，其中所述至少一个中空室被形成在所述横梁元件上。
为了在所述保险杠安装到车辆前部时实现不具有突起的平坦表面，特别地提出所述加强元件被定位在所述横梁元件的后侧上。
然而，还可以提出所述加强元件被定位在所述横梁元件的背离车辆的前侧上。通常，当所述横梁元件或保险杠仍然被设置有一个附加的装饰件或其他元件时，这总是可行且合理的，所述装饰件或其他元件增加了保险杠在保险杠的背离车辆的前侧上的尺寸，以使得加固元件有足够的安装空间。
在所述加强元件的一个优选结构配置中，所述加强元件具有平行于所述横梁元件的后侧定位的一个端壁和优选地彼此平行定位并且垂直于所述横梁元件的后侧延伸的至少两个连接桥。因此，所述加强元件具有U形横截面，并且其敞开侧与所述横梁元件的后侧接合。
为了优化保险杠或加强元件的强度属性同时保持所需的材料并且因此保持重量尽可能低，后一结构提议的进一步发展提出端壁和连接桥具有不同的壁厚。特别地，可以提出所述端壁的壁厚比所述两个连接桥大。然而，根据具体要求，还可以想到，所述端壁的壁厚比所述连接桥的小。
通过使所述加强元件的连接桥与至少一个横向壁至少大致对齐来进一步优化所述保险杠的碰撞属性，所述至少一个横向壁在所述横梁元件上形成至少一个中空室。
涉及强度属性和重量最小化的另一优化提出所述加强元件的端壁在其高度上具有不同壁厚的部段。
为了使凹口效应最小化并因此优化保险杠的碰撞属性，进一步有利的是，在设计上使所述加强元件在到所述横梁元件的过渡区域中是倒圆的或倾斜的。这排除了任何将削弱强度的锐利拐角或边缘。
至此描述的保险杠尤其还可以沿着其纵向方向弯曲，以根据车体形状进行调整。另外，弯曲形状还改进了强度属性或碰撞行为。
在优化了保险杠的碰撞行为方面的构造——其中如在车辆的纵向方向上观察到的，所述保险杠同时具有相对浅的深度或要求相对小的安装空间——中，提出所述加强元件被定位在所述横梁元件的中心区域中，如在车辆的纵向方向上观察到的，并且提出设置两个碰撞盒，所述碰撞盒被定位在所述加强元件的每一侧上并且与所述横梁元件接合。特别是结合所述加强元件在所述横梁元件的后侧上的布置，与不具有加强元件的保险杠相比，这没有增加保险杠所需的安装空间。然而，所述加强元件也可以相对于所述横梁元件的纵向延伸定位在所述横梁元件的两个外部区域中。这特别是当在中心区域中需要附加的安装空间(例如车号牌等)时有意义。
出于重量和最容易的可能制造的原因，还特别进一步提出所述保险杠包括铝合金，优选地来自6XXX系列合金。合金是根据本领域技术人员已知的铝业协会(AluminumAssociation)的规定指定的。
本发明还包括一种用于制造如到目前为止所描述的根据本发明的保险杠的方法。所述方法的特征在于至少以下制造步骤：在第一步骤中，首先在挤出过程中制造单件式环形型材横部段，其中所述型材横部段具有：一个横梁元件部段，所述横梁元件部段具有至少一个中空室；以及一个加强元件部段。然后将一个部段与所述环形型材部段分离，其中将切割出的部段的长度调整到保险杠的长度。最后，从所述型材横部段移除所述加强元件部段的长度的至少一个局部区域。所述加强元件的移除区域的总长度优选地在保险杠的长度的20％和80％之间。
存在可用于从型材部段移除加强元件部段的不需要的局部区域的基本上不同的选择。优选地使用冲压机，因为这可以使得能够以相对低的成本合理地生产，特别是在大量生产的情况下。然而，例如，也可以想到使用激光束装置或铣削方法或其他分离方法，特别是在仅在产生弯曲保险杠的模制过程之后移除加强元件部段的局部区域的情况下。
在通过冲压从型材部段移除加强元件部段的局部区域的情况下，特别是使移除加强元件部段易于实现，仅在移除加强元件部段的局部区域之后使保险杠变形是有意义的。
可以从对优选示例性实施方案的以下描述并且基于附图收集本发明的附加的优点、特征和细节。
附图示出：
图1是根据本发明的用于机动车辆的保险杠的俯视图；
图2是与图1相比修改的保险杠的立体局部视图；
图3和图4是在立体图中的具有不同设计的加强元件的保险杠的相应的横截面，以及
图5是用于解释根据本发明的保险杠的制造过程的图解。
在图上相同的元件或具有相同的功能的元件用相同的附图标记标记。
在图1上以俯视图示出的用于车辆的保险杠10例如被定位在机动车辆(未描绘)的车辆前部上。然而，保险杠10的使用不限于车辆前部。相反，保险杠10也可以被定位在车辆的后侧或车辆的尾端上。
如从图1明显看出的，例如，保险杠10相对于平面11镜面对称。X轴线垂直于平面11延伸，X轴线表示保险杠10的纵向方向。从平面11出发，保险杠10具有弧形设计，如在X轴线的两个方向上观察到的，即保险杠10与垂直于轴线11定位的横向轴线12之间形成的距离y从轴线11开始在X轴线的方向上扩大。在示出的示例性实施方案中，保险杠10的曲率在设计上不一致。相反，保险杠10具有相应的部段15至17，部段15至17是大致直的或平的并且通过布置在部段15至17之间的弧形部段19彼此连接。当然，在X轴线的方向上一致地或不一致地弯曲保险杠10也位于本发明的框架内。
保险杠10包括铝合金，优选地来自6XXX系列合金，并且被设计为具有前侧21和后侧22的挤出部件。后侧22被设计成与两个区域接合，这两个区域关于纵向轴线11对称并与轴线11相对宽地间隔开，每个区域具有碰撞盒25。再次仅仅作为一个实施例，碰撞盒25具有相应的紧固板26，该紧固板与机动车辆(未描绘)的侧向构件接合。为了将碰撞盒25紧固到保险杠10，保险杠10例如具有紧固开口27，例如借助于所述紧固开口可以将碰撞盒25旋拧到保险杠10。
在图1的描绘中，如在X轴线的方向上观察到的，保险杠10具有不同的宽度B。在部段15的区域中宽度B大于在部段17的区域中。
保险杠10包括横梁元件30，该横梁元件在其前侧21上具有前端壁31，特别是从图1和图2可见。如在X轴线的方向上观察到的，前端壁31的高度H的大小可以变化。特别地，提出前端壁31的高度H在保险杠10的中心区域最大，并且在保险杠10的侧向边界的方向上(即，在部段17的区域中)最小。在挤出保险杠10之后，特别是在机械加工步骤中，实现前端壁31的变化的高度H。如尤其从图2进一步明显看出的，彼此间隔开的三个平行的横向壁32至34在横梁元件30的后侧22的方向上从前端壁31出发，并且再一次与平行于前端壁31定位的后端壁35接合作为单件。优选地，横向壁32至34的壁厚d薄于前端壁31和后端壁35的壁厚D。然而，壁厚d、D的大小也可以相等。另外，前端壁31延伸超过相应的上横向壁32或下横向壁34。两个端壁31和35以及横向壁32至34形成两个封闭的中空室36、37，例如，所述中空室被设计有正方形横截面。
横梁元件30的后端壁35与加强元件40接合作为单件。从本申请的意义上说，加强元件40是用于增强横梁元件30以例如在碰撞测试中获得更好的结果，或是使得横梁元件30能够以更好的方式履行法定测试碰撞程序的元件。此外，加强元件40是横梁元件30的一个集成部分，在某种意义上说，在挤出过程期间加强元件40与横梁元件30整体生产。加强元件40被定位在保险杠10的后侧22上，并且在根据图1的示例性实施方案中在部段15和16的区域中相对于纵向轴线11对称地延伸。图2和图3上描绘的加强元件40具有上连接桥41和下连接桥42，所述上连接桥和下连接桥被定位成彼此平行并且平行于横向壁32至34。两个加强桥41、42与两个横向壁32至34大致对齐地延伸，在图2和图3中的示例性实施方案中，在中心横向壁33的方向上略微偏移。两个连接桥41、42在背离后端壁35的一侧上与端壁44接合作为单件，从而在端壁35和加强元件40之间形成附加的中空室38。在示出的示例性实施方案中，两个连接桥41、42的壁厚t比端壁44的壁厚S薄。如从图3进一步明显看出的，如在端壁44的高度之上观察到的，壁厚S的大小不一致，而是在两个连接桥41和42的区域中大于在端壁44的中心部段中。
图4上示出的加强元件40a具有端壁44a，该端壁在设计上伸长超过两个连接桥41、42，从而形成在X轴线的方向上延伸的相应的加强边缘45、46。
如特别是基于图1明显看出的，加强元件40和横梁元件30之间的过渡区域被设计或被设置有相应的倒圆47。
在挤出过程中将横梁元件30与加强元件40、40a制造在一起作为单件。现在将参考图5来解释生产方法或生产步骤。如其中所描绘的，制造保险杠10包括第一步骤101，在该第一步骤中，制造环形型材横部段。在此环形型材部段被理解为其如在X轴线的方向上观察到的长度大于保险杠10的长度的型材横部段。在(常规)挤出工厂制造的型材部段在此具有横梁元件部段形式的横梁元件30的横部段，以及加强元件部段形式的加强元件40、40a的横部段。换句话说，这意味着在第一步骤101中制造的型材横部段在其整个长度上观察也具有加强部段40、40a。在第二步骤102中，然后从环形型材部段切割出用于制造个体保险杠10的长度的部段。
在随后的第三步骤103中，移除加强元件40、40a的存在于在完成的保险杠10上未设置加强元件40、40a的局部区域中的部分。虽然这优选地通过冲压来实现，但是也可以提供其他分离方法，特别是机械加工方法，例如铣削或锯切，或借助于激光束装置进行切割。
最后，例如，在第四步骤104中，将保险杠10成形为如图1上描绘的弧形形状或弯曲形状。随后可以将两个碰撞盒25安装在以此方式制造的保险杠10上。
在不脱离发明构思的前提下，可以以各种方式改变或修改至此描述的保险杠10。例如，还可以想到附加地或替代地将加强元件40、40a定位或设计在保险杠10的上侧或下侧的区域中。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的保险杠(10)，具有：
一个横梁元件(30)，所述横梁元件(30)具有一个后侧(22)和一个前侧(21)，所述后侧被设计成通过至少一个紧固装置(25)紧固到所述机动车辆，所述前侧与所述后侧(22)相对，所述紧固装置呈碰撞盒的形式，其中所述横梁元件(30)具有至少一个中空室(36，37)，所述至少一个中空室具有封闭的横截面；以及
一个加强元件(40；40a)，所述加强元件在所述横梁元件(30)的长度的一部分上延伸并且与所述横梁元件(30)接合，
其特征在于
所述横梁元件(30)被设计成与所述加强元件(40；40a)一起作为单件式挤出部件，并且所述加强元件(40；40a)被定位在所述横梁元件(30)的后侧(22)上。
2.根据权利要求1所述的保险杠，
其特征在于
所述加强元件(40；40a)与所述横梁元件(30)的至少一个壁(35)一起形成至少一个附加的中空室(38)。
3.根据权利要求1或2所述的保险杠，
其特征在于
所述加强元件(40；40a)至少基本上在所述横梁元件(30)的整个高度(H)上延伸，其中所述至少一个中空室(36，37)被定位在所述横梁元件(30)上。
4.根据权利要求1或2所述的保险杠，
其特征在于
所述加强元件(40；40a)被定位在所述横梁元件(30)的前侧(21)上。
5.根据权利要求1或2所述的保险杠，
其特征在于
所述加强元件(40；40a)具有一个端壁(44；44a)和至少两个连接桥(41，42)，所述端壁平行于所述横梁元件(30)的端壁(35)定位，所述至少两个连接桥彼此平行定位并且垂直于所述横梁元件(30)的端壁(35)延伸。
6.根据权利要求5所述的保险杠，
其特征在于
所述加强元件(40；40a)的端壁(44；44a)和连接桥(41，42)具有不同的壁厚(s，S)。
7.根据权利要求5所述的保险杠，
其特征在于
所述连接桥(41，42)至少与至少一个横向壁(32，33，34)大致对齐，所述至少一个横向壁在所述横梁元件(30)上形成至少一个中空室(36，37)。
8.根据权利要求5所述的保险杠，
其特征在于
所述加强元件(40；40a)的端壁(44；44a)具有不同壁厚(S)的部段。
9.根据权利要求1或2所述的保险杠，
其特征在于
所述保险杠(10)在设计上是弧形的。
10.根据权利要求1或2所述的保险杠，
其特征在于
所述加强元件(40；40a)相对于所述横梁元件(30)的纵向延伸定位在所述横梁元件(30)的中心区域中，并且设置两个紧固装置(25)，所述紧固装置被定位在所述加强元件(40；40a)的每一侧上并且与所述横梁元件(30)接合。
11.根据权利要求1或2所述的保险杠，
其特征在于
所述加强元件(40；40a)相对于所述横梁元件(30)的纵向延伸定位在所述横梁元件(30)的两个外部区域中。
12.一种用于制造根据权利要求1至11中任一项设计的保险杠(10)的方法，所述方法包括至少以下生产步骤：
-挤出单件式环形型材横部段，所述型材横部段具有：一个横梁元件部段，所述横梁元件部段具有至少一个中空室(36，37)；以及一个加强元件部段；
-从所述环形型材横部段切割出与所述保险杠(10)的长度相对应的一个部段；
-从所述横梁元件部段移除所述加强元件部段的至少一个局部区域。
13.根据权利要求12所述的方法，
其特征在于
通过冲压，至少部分地移除所述加强元件部段的所述局部区域。
14.根据权利要求12所述的方法，
其特征在于
通过冲压，完全地移除所述加强元件部段的所述局部区域。
15.根据权利要求12或13的方法，
其特征在于
在已经移除了所述加强元件部段的所述局部区域之后，使所述保险杠(10)变形。
CN201780035752.3A 2016-06-08 2017-05-17 加强的用于机动车辆的保险杠和用于制造该保险杠的方法 Active CN109311442B (zh)

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