CN109982899A - 具有8字形横截面的保险杠梁 - Google Patents

具有8字形横截面的保险杠梁 Download PDF

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Abstract

保险杠梁(1)由至少一个滚轧成形钢板(10)制成，该保险杠梁(1)包括上梁(12)和下梁(14)，上梁(12)和下梁(14)沿横向方向延伸，所述上梁(12)和所述下梁(14)各自具有闭合横截面，该闭合横截面由前壁(16、22)、后壁(18、24)、上壁(20)以及下壁(26)限定，上壁(20)和下壁(26)使前壁(16、22)接合至后壁(18、24)，其中，在上梁(12)的前壁(16)与后壁(18)之间以及下梁(14)的前壁(22)与后壁(24)之间延伸的中央壁(28)形成上梁(12)的下壁以及下梁(14)的上壁两者。中央壁(28)在至少两个不同的平面中延伸。

Description

具有8字形横截面的保险杠梁
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的下述类型的保险杠梁：该保险杠梁由至少一个滚轧成形钢板制成，该保险杠梁包括上梁和下梁，上梁和下梁沿横向方向延伸，所述上梁和所述下梁各自具有闭合横截面，该闭合横截面由前壁、后壁、上壁以及下壁限定，上壁和下壁将前壁接合至后壁，其中，在上梁的前壁与后壁之间以及下梁的前壁与后壁之间延伸的中央壁形成上梁的下壁以及下梁的上壁两者。
本发明还涉及一种用于制造这样的保险杠梁的方法。
背景技术
包括具有共用的中央壁的上梁和下梁的保险杠梁被称为“8字形”保险杠梁。这样的保险杠梁因具有良好的强度和冲击特性——归功于增大了保险杠梁的抵抗性的中央壁——同时保持相对轻并且适应于要安装该保险杠梁的车辆中的可用空间而众所周知。例如，文件US-8 716 624和US-2014/0361558公开了这样的8字形保险杠梁。
在冲击、例如柱试验冲击的情况下，保险杠梁需要具有特定的行为，在柱试验冲击中局部障碍物以约15Km/h的速度撞击保险杠梁的中央部分。更具体地，当冲击发生时，保险杠梁必须能够在吸收能量的同时变形，使得冲击的能量不传递至或较少地传递至在车辆中的保险杠梁后方延伸的部件。
为此，在峰值作用力施加到保险杠梁时以及在大量变形之后，保险杠梁必须在下述方面具有令人满意的特性：对大于预定作用力阈值的峰值作用力的抵抗性，该峰值作用力在冲击期间施加至保险杠梁；在保险杠梁由于冲击而以预定变形距离的变形之后吸收的最小能量；以及在保险杠梁变形期间的抗断裂性，这意味着保险杠梁必须塑性变形并且不超过预定变形距离而断裂，以确保在塑性变形期间能量的吸收。
在设计新的保险杠梁时，有人试图在这些三个参数中获得最佳结果(对峰值作用力的抵抗性、吸收的最小能量和抗断裂性)。然而，试图改善这些特性中的一个特性通常对于另一个特性和/或其他特性是有害的。例如，例如通过改变保险杠梁的几何形状或通过增大保险杠梁的抗拉强度来增大保险杠梁的抵抗性从而使保险杠梁能够抵抗较大的峰值作用力，这使得保险杠梁更不易变形并且更可能在保险杠梁的变形达到预定距离之前断裂。
发明内容
本发明的目的中的一个目的是提出一种在所有三个参数中均具有改进结果的保险杠梁。
为此，本发明涉及一种上述类型的保险杠梁，其中，中央壁在至少两个不同的平面中延伸。
具有在至少两个不同平面中延伸的中央壁从而在中央壁中形成阶梯部允许了改善保险杠梁的抵抗性，这使得保险杠梁能够抵抗在冲击期间施加的较大的峰值作用力。此外，形成的阶梯部使得能够减小在单个平面中延伸的中央壁的部分的长度，该长度是沿由施加在保险杠梁上的冲击引起的作用力的方向测量的，这改善了在保险杠梁变形期间的能量吸收，因此改善了以预定变形距离吸收的最小能量，并且使得保险杠梁在变形期间不太可能断裂。获得该结果是因为引起表面屈曲的作用力随着在单个平面中延伸的表面的沿纵向方向的长度增大而变得更低，在冲击期间作用力沿该纵向方向施加在保险杠梁上。相比于中央壁在单个平面中延伸的这种情况，由于在中央壁中具有平面的变化使得能够减小在中央壁的单个平面中延伸的表面的沿纵向方向的长度，这些表面的屈曲由于引起屈曲的作用力较大而被延迟。延迟屈曲允许了将上梁的中空本体和下梁的中空本体保持在较大的变形距离上，这改善了保险杠梁在冲击期间在吸收能量方面的性能。
在权利要求2至17中叙述了该保险杠梁的特定特征。
本发明还涉及一种用于制造如上所述的保险杠梁的方法，该方法包括下述步骤：
-提供钢板；
-在连续的滚轧工位中使该钢板滚轧成形以形成保险杠梁，该保险杠梁包括：上梁和下梁，上梁和下梁沿横向方向延伸，所述上梁和所述下梁各自具有闭合横截面，该闭合横截面由前壁、后壁、上壁以及下壁限定，上壁和下壁将前壁接合至后壁，在上梁的前壁与后壁之间以及下梁的前壁与后壁之间延伸的中央壁形成上梁的下壁以及下梁的上壁两者，
其中，该中央壁在连续的滚轧工位中的至少一个滚轧工位中定形状成使得该中央壁至少两个不同的平面中延伸。
在权利要求19和20中叙述了该方法的特定特征。
附图说明
在阅读以示例方式给出并参照所附附图给出的以下描述时，本发明的其他方面和优点将变得显而易见，在附图中：
-图1是包括根据本发明的保险杠梁的保险杠梁组件的立体图；
-图2是沿着图1的II-II平面的横截面图；
-图3是沿着图1的III-III平面的横截面图；
-图4是示出了在形成图1的保险杠梁时的每个成形步骤处的钢板形状的一系列横截面图；
-图5是图4中所示的步骤4至7的放大视图；以及
-图6是示出了施加至保险杠梁的力相对于图1的保险杠梁的变形距离的图表。
具体实施方式
在描述中，术语“纵向”是根据车辆的前-后方向而限定的，并且术语“横向”是根据车辆的左-右方向而限定的。术语“上”、“上部”、“下部”是相对于车辆的高度方向而限定的。
参照图1，描述了用于机动车辆的保险杠梁组件。这样的保险杠梁组件要布置在车辆的前部和/或后部处，以在车辆受到正面冲击和/或后部冲击的情况下保护发动机室和车厢。
保险杠梁组件包括：保险杠梁1，该保险杠梁1大致横向延伸；以及两个碰撞盒2，所述两个碰撞盒2沿纵向方向延伸，两个碰撞盒2在保险杠梁1的每个横向端部4附近附接至保险杠梁1。在每个碰撞盒2的与保险杠梁1相反的端部处设置有附接板6，以用于将保险杠梁组件附接至车辆的车身、例如附接至车辆的纵梁。保险杠梁1定尺寸成用于在横向方向上沿着车辆宽度的主要部分延伸。根据实施方式，保险杠梁1在比将车辆的两个纵梁间隔开的距离略大的距离上延伸，例如在车辆宽度的70％的距离上延伸。
保险杠梁1在横向方向上是弧形的，这意味着保险杠梁1具有弯曲形状，该弯曲形状布置成使得中央部分8比保险杠梁1的横向端部6朝向车辆外部延伸得更远。这意味着保险杠梁的外拱部意在朝向车辆的外部延伸，而内拱部意在朝向车辆的内部延伸。保险杠梁1的曲率半径例如小于或等于4000mm、例如被包含在2000mm与4000mm之间。该曲率半径沿横向方向可以是恒定的或不是恒定的。
保险杠梁1通过对钢板10进行滚轧成形而获得(图4)，这意味着钢板被折曲并弯折成如后面将更详细地描述的形状。更具体地，钢板10例如定轮廓成形状。钢板10由具有大于或等于980MPa、例如大于1500MPa或大于1700MPa的抗拉强度的钢制成。钢例如包含至少35％的马氏体或贝氏体。根据实施方式，钢是例如具有1500MPa的拉伸强度的全马氏体钢。可以例如以锌基覆层或铝基覆层来涂覆钢。替代性地，钢留在未涂覆状态。钢板10具有被包含在0.8mm与1.5mm之间的厚度、例如约1mm的厚度。钢板的厚度不一定是恒定的，以在保险杠梁1中形成具有不同厚度的部分。
以这样的方式折曲钢板10：使得保险杠梁1包括上梁12和下梁14，上梁12和下梁14各自沿横向方向延伸，上梁12在下梁14的上方沿车辆的高度方向延伸。
上梁12包括：前壁16，该前壁16意在朝向车辆的外部延伸；后壁18，该后壁18大致平行于前壁16并且意在朝向车辆的内部延伸；以及上壁20，该上壁20将前壁16的上端部接合至后壁18的上端部。
下梁14包括：前壁22，该前壁22意在朝向车辆的外部延伸；后壁24，该后壁24大致平行于前壁22并且意在朝向车辆的内部延伸；以及下壁26，该下壁26将前壁22的下端部接合至后壁24的下端部。
保险杠梁1还包括中央壁28，该中央壁28将上梁12的前壁16、下梁14的前壁22接合至上梁12的后壁18和下梁14的后壁24，并且该中央壁28在上梁12的上壁20与下梁14的下壁26之间延伸。因此，中央壁28形成上梁12的下壁以及下梁14的上壁两者，并且中央壁28是上梁12和下梁14共用的，如图2和图3中所示。
上梁12的前壁16和下梁14的前壁22大致在同一平面中延伸，并且上梁12的后壁18和下梁的后壁24大致在平行于前壁16、22的平面的同一平面中延伸。在安装状态下，前壁16、22的平面和后壁18、24的平面是大致对应于竖向平面的包含高度方向和横向方向的平面。前壁16、22与后壁18、24之间的距离例如约为30mm。
上梁12的上壁20和下梁14的下壁26例如大致彼此平行并且例如大致垂直于前壁16、22的平面以及后壁18、24的平面。在安装状态下，上壁20的平面和下壁26的平面是大致对应于水平平面的包含纵向方向和横向方向的平面。上梁12的上壁20与下梁14的下壁26之间的距离例如约为120mm。
中央壁28大致在距离上梁12的上壁20以及距离下梁14的下壁26相同的距离处延伸，使得上梁12和下梁14大致具有相同的尺寸和相等的横截面。根据变型，中央壁28可以在距离上壁20和下壁26不同的距离处延伸，使得上梁12的横截面和下梁14的横截面中的一个横截面大于另外的横截面。
根据上述实施方式，保险杠梁1因此具有在垂直于横向方向的平面中的横截面，该横截面具有如图2和图3中所示的8字形。然而，保险杠的横截面可以是不同的，例如通过具有不平行的前壁和后壁和/或不平行的上壁和下壁而使保险杠的横截面不同。
中央壁28在前壁16、22与后壁18、24之间包括平面的至少一个变化，这意味着中央壁28在至少两个不同的平面中延伸。中央壁28包括：前部部分30，该前部部分30连接至前壁16、22；后部部分32，该后部部分32连接至后壁18、24；以及中央部分34，该中央部分34将前部部分30连接至后部部分32。中央部分34在与前部部分30和/或后部部分32在其中延伸的平面不同的平面中延伸。根据图2和图3中所示的实施方式，前部部分30在第一平面中延伸，后部部分32在第二平面中延伸，并且中央部分34在第三平面中延伸。第一平面和第二平面是大致平行的，并且第一平面和第二平面垂直于前壁16、22的平面以及后壁18、24的平面。第三平面在第一平面与第二平面之间倾斜。例如，第三平面与第一平面及第二平面形成被包含在10°与170°之间的角度α。根据示例，角度α被包含在30°与60°之间。因此，中央部分34形成位于中央壁28中的阶梯部。在冲击期间保险杠梁变形的期间，中央壁中的阶梯部将中央壁间隔成在不同的平面中延伸的两个部分，这因此延迟了所述两个部分的屈曲。实际上，引起表面屈曲的作用力随着该表面的沿纵向方向的长度增大而变得更低，在冲击期间作用力沿该纵向方向施加在保险杠梁上。由于在中央壁中设置阶梯部使得能够减小中央壁的第一部分和第二部分的表面的沿纵向方向的长度，第一部分和第二部分的屈曲由于引起屈曲的作用力较大而相对于在单个平面中延伸的中央壁被延迟。延迟屈曲允许将上梁12的中空本体和下梁14的中空本体保持在较大的变形距离上，这改善了保险杠梁在冲击期间在吸收能量方面的性能。
中央部分34通过倒圆部分36——即在第一平面与第三平面之间以及第三平面与第二平面之间形成过渡的弯曲部分——连接至前部部分30并连接至后部部分32。倒圆部分36的曲率半径大于或等于钢板10的厚度的0.5倍。根据示例，倒圆部分36的曲率半径大于或等于钢板10的厚度的两倍。根据前面提及的示例，倒圆部分36的曲率半径因此根据钢板10的厚度而大于或等于在1.6mm与3mm之间的值。
第一部分30例如在与第二部分32的高度不同的高度处延伸，这意味着第一部分30分别与上梁12的上壁20、下梁14的下壁26之间的距离不同于第二部分32分别与上梁12的上壁20、下梁14的下壁26之间的距离。根据图2和图3中所示的实施方式，第一部分30与上梁12的上壁20之间的第一距离小于第二部分32与上梁12的上壁20之间的第二距离，这意味着在保险杠梁的安装状态下第一部分30比第二部分32延伸得更高。根据实施方式，第一距离与第二距离之间的差小于将上梁12的上壁20与下梁14的下壁26间隔开的距离的三分之一、即根据前述示例小于40mm。根据实施方式，第一距离与第二距离之间的差约为10mm，该差对应于第一平面与第二平面之间的距离。
第一部分30通过倒圆前端部38连接至上梁12的前壁16，并且第二部分32通过倒圆后端部40连接至下梁14的后壁24。类似于中央部分34与前部部分30及后部部分32之间的倒圆部分36，倒圆前端部38和倒圆后端部40的曲率半径大于或等于钢板10的厚度的0.5倍。根据示例，倒圆端部38、40的曲率半径大于或等于钢板10厚度的两倍。
根据图1和图2中所示的实施方式，中央壁28具有位于中央壁的纵向方向上的中央处的对称中心。
大致在保险杠梁1的中央处延伸的中央壁28增大了保险杠梁1的抵抗性。因此，保险杠梁1可以在冲击期间抵抗较大的峰值作用力。此外，如前所述，由中央部分34形成的阶梯部在冲击期间延迟了在单个平面中延伸的表面的屈曲，这使得保险杠梁1能够在保险杠梁1的变形期间吸收较大量的能量并且不太可能在变形期间断裂。因此，中央壁28改善了保险杠梁的特性。
在图6中所示的图表中，示出了相对于保险杠梁的变形距离的施加到保险杠梁的力，峰值作用力在力坐标上被示出为位于“Ep”处。在保险杠梁不断裂的情况下仍然吸收最小能量的变形距离在距离坐标上被示出为位于Em处。这能够通过根据本发明的中央壁28而获得，因为通过这样的中央壁，例如可以在以15Km/h的速度发生的对保险杠梁的正面冲击期间将中央壁28的屈曲延迟10ms至20ms。
应当理解的是，中央壁28的形状可以是不同的。根据示例，中央壁的第一部分30和第二部分32可以在同一平面中延伸，而中央部分34可以在多于一个平面中延伸。前端部38可以连接至下梁14的前壁22，而后端部40可以连接至上梁12的后壁18。第一部分30可以在低于第二部分32的高度的高度处延伸。
现在将描述保险杠梁1的改善其性能和/或简化其制造的其他特征。
如图4中所示，钢板10在第一边缘42与第二边缘44之间延伸。当形成保险杠梁1时，第一边缘42附接至上梁12的前壁16并覆盖中央壁28的倒圆前端部38，并且第二边缘44附接至下梁14的后壁24并覆盖中央壁28的倒圆后端部40。因此，第一边缘42和第二边缘44使上梁12的横截面及下梁14的横截面闭合。第一边缘42和第二边缘44在平行于前壁16、22的平面及后壁18、24的平面的平面中延伸，使得在边缘附接至前壁和后壁时平坦表面附接在一起。这使横截面的闭合成为较容易的步骤。例如，第一边缘42和第二边缘44通过焊接前壁16和后壁24而附接，并且焊接平坦表面比焊接弯曲表面更容易。焊接优选为激光焊接。
根据附图中所示的实施方式，上梁12的前壁16和下梁14的前壁22各自包括前肋46，该前肋46沿着保险杠梁1的整个长度横向延伸。每个前肋46具有凹槽或通道形状，该凹槽或通道形状从前壁朝向保险杠梁的内部延伸、即在保险杠梁的横截面的内部朝向在设置有前肋46的前壁的对面延伸的后壁延伸。如已知的那样，这样的前肋46增大了上梁12和下梁14的冲击强度值，从而使保险杠梁1能够在冲击期间承受重要的最大作用力。每个前肋46具有弧形形状。根据实施方式，每个前肋的曲率半径等于或大于钢板10的厚度的0.5倍。根据示例，前肋46的曲率半径大于或等于钢板10的厚度的两倍。每个前肋46大致在前壁16、22的中央处沿高度方向延伸。根据实施方式，前肋的高度、即前肋46的沿高度方向测量的尺寸大致被包含在前壁的高度的10％与一半之间，前肋在该前壁上延伸。前肋的高度例如被包含在10mm与30mm之间。前肋46的深度、即肋的沿纵向方向测量的尺寸例如被包含在前壁与面向该前壁的后壁之间的距离的十分之一与三分之一之间，前肋在该前壁上延伸。例如，前肋46的深度被包含在3mm与10mm之间。根据特定示例，肋的高度等于肋的深度。在上梁12的前壁16上延伸的前肋46例如与在下梁14的前壁22上延伸的前肋46大致相同。
根据不同实施方式，上梁12的上壁20、下梁14的下壁26、上梁12的后壁18以及下梁14的后壁24中的至少一者还包括肋，该肋横向延伸并朝向保险杠梁1的内部延伸。通过“横向延伸并朝向保险杠梁的内部延伸的肋”可以理解的是，该肋在保险杠梁的横截面的内部延伸。
更具体地，根据附图中所示的实施方式，上梁12的后壁18和下梁14的后壁24各自包括后肋48，该后肋48沿着保险杠梁1的整个长度横向延伸。每个后肋48具有凹槽或通道形状，该凹槽或通道形状从后壁朝向保险杠梁的内部延伸、即在保险杠梁的横截面的内部朝向在设置有后肋48的后壁的对面延伸的前壁延伸。
后肋48设置成用于改进保险杠梁1的制造以获得质量改进的保险杠梁。如前所述，保险杠梁1是弯曲的，并且内拱部在保险杠梁1的后壁18、24侧上延伸。内拱部侧上的大的平坦表面——比如由不具有肋的后壁18、24形成的表面——在保险杠梁1的弯折期间趋向于屈曲，从而执行使保险杠梁1沿横向方向弯曲。这种屈曲在平坦表面中产生波状部，因此平坦表面在弯折之后不会保持平坦。这种现象在保险杠梁的曲率半径较小时比较明显。由于波状部的深度和高度可能约为可接受的制造公差或超过可接受的制造公差，这种屈曲是有问题的。因此，保险杠梁与周围部件、例如与碰撞盒2的一体化可能是有问题的。
在后壁18、24上设置肋48通过减小平坦表面的沿高度方向测量的高度而允许了减小形成后壁18、24的平坦表面的尺寸。因此，由于后肋48，在保险杠梁的弯折期间能够避免后壁18、24的屈曲。实际上，引起表面屈曲的作用力随着表面的沿高度方向的长度增大而变得更低。由于在后壁中设置肋使得能够减小平坦表面的沿高度方向的长度，能够避免平坦表面的屈曲，这是因为引起屈曲的作用力较大并且仍然低于在保险杠梁的弯折期间施加在保险杠梁上的作用力。
为此，后壁上的每个后肋48的高度和位置布置成使得在后肋48的任一侧上延伸的平坦表面50不具有足以在保险杠梁的弯折期间引起屈曲的高度。根据示例，每个平坦表面50的高度不超过后表面的高度的一半，肋48在该后表面上延伸。每个后肋48例如大致在后壁18、24的中央处沿高度方向延伸。每个后肋48的高度例如大致被包含在前壁高度的三分之一与一半之间，前肋在该前壁上延伸。对于具有较大高度的后表面，可能有利的是，在所述后表面上设置有多于一个的后肋以限制所述后表面的每个平坦表面的高度，使得在保险杠梁1的弯折期间能够避免后表面的屈曲。根据实施方式，后肋48布置成使得每个平坦表面的高度小于或等于30mm。
每个后肋48具有弧形形状。根据实施方式，每个后肋的曲率半径等于或大于钢板10的厚度的0.5倍。根据示例，后肋48的曲率半径大于或等于钢板10的厚度的两倍。每个后肋的深度根据后壁的所需几何形状可以是大于或等于钢板10厚度的0.5倍的任何值。根据实施方式，该深度可以使得后肋48延伸直至在后壁的对面延伸的前壁，后肋在该后壁上延伸；或者当后肋48在前肋46的对面延伸时，该深度可以使得后肋48延伸直至前肋46。根据附图中所示的实施方式，后肋48的深度小于前肋46的深度。后肋48可以在前肋46的对面延伸或者可以在高度方向上相对于前肋46偏移。
此外，横向延伸并朝向保险杠梁内部延伸的后肋48避免了散热器(radiator)穿孔的风险，这可能由于在横向延伸并朝向保险杠梁外部延伸的肋例如在碰撞期间推动保险杠梁抵靠散热器而发生。
根据可以为上述实施方式的替代方案或可以通过上述实施方式而实现的实施方式，上梁12的上壁20和/或下梁14的下壁26包括加强肋(未示出)，该加强肋沿着保险杠梁1的整个长度横向延伸。加强肋具有与前肋46大致相同的效果并且改善了保险杠梁1的性能。此外，加强肋还可以有利于降低在上梁12的上壁20和/或下梁14的下壁26中的屈曲风险。加强肋具有弧形形状。根据实施方式，加强肋的曲率半径等于或大于钢板10的厚度的0.5倍。根据示例，加强肋的曲率半径大于或等于钢板10的厚度的两倍。每个加强肋的深度、即加强肋的沿高度方向的尺寸根据壁的所需几何形状可以是大于或等于钢板10厚度的0.5倍的任何值，该肋在该壁上延伸。然而，加强肋优选地布置成不与前肋和/或后肋干涉或不与中央壁28干涉。根据实施方式，加强肋的深度小于保险杠梁1的总高度的三分之一。加强肋例如在壁的中央处沿纵向方向延伸，该肋在该壁上延伸。加强肋通过产生另外的变形模式而允许了改善保险杠梁1在抗断裂性方面以及在最大作用力吸收方面的性能。
每个加强肋横向延伸并朝向保险杠梁的内部延伸。
根据图1和图3中所示的实施方式，保险杠梁1还包括加强元件52，该加强元件52由另一个滚轧成形钢板或冲压钢板制成，该钢板附接至上梁12的上壁20并附接至下梁14的下壁26，并且该钢板在前壁16、22的前方延伸。加强元件52在保险杠梁1的至少一部分上沿横向方向延伸，以形成位于前壁16、22的至少一部分的前方的冲击表面。加强元件52布置成与前壁16、22一起形成至少一个腔54，腔54在前壁16、22与加强元件52之间延伸。根据附图中所示的实施方式，加强元件52包括：上壁56，该上壁56与上梁12的前壁16一起限定上腔54a；以及下壁58，该下壁58与下梁14的前壁22一起限定下腔54b。在上壁56与下壁58之间，加强元件52包括中央壁60，该中央壁60施加成与保险杠梁1的中央壁28相对地抵靠前壁16、22。加强元件52可以包括肋62，该肋62在上壁56和/或下壁58中横向延伸。
加强元件52通过形成位于保险杠梁1前方的辅助可变形结构而允许了改善保险杠梁1的能量吸收。为此，由于加强元件52增大了保险杠梁在纵向方向上的横截面，加强元件52优选地在下述位置处延伸：必须吸收额外能量的位置处；以及位于保险杠梁1的前方的可利用纵向方向上的额外空间的位置处。例如，加强元件52围绕保险杠梁1的中央沿横向方向延伸，在车辆受到充分的正面冲击的情况下，大部分冲击能量施加在保险杠梁1的中央。腔54的横截面面积与形成加强元件52的钢的抗拉强度以及形成加强元件的钢板的厚度的乘积小于不具有加强元件的保险杠梁1的横截面面积与形成保险杠梁的钢的抗拉强度以及钢板的厚度的乘积，使得具有加强元件52的保险杠梁局部地吸收比保险杠梁的其余部分吸收的能量更多的能量。例如，加强件由钢制成，该钢比保险杠梁的钢更具延展性。
根据示例，加强元件在横向方向上沿着保险杠梁1的长度的10％与三分之二之间的长度延伸，并且腔54具有大致等于不具有沿纵向方向的加强元件的保险杠梁的横截面面积的三分之一的横截面面积。加强元件54例如由双相钢制成，该双相钢具有大致被包含在780MPa与1500MPa之间的抗拉强度并且具有例如等于钢板10的厚度的厚度。加强元件52例如激光焊接至保险杠梁1。
加强元件52还可以用于使保险杠梁1的几何形状适应于不同车辆的特定几何形状要求。例如，加强元件52的高度可以大于保险杠梁1的高度，使得保险杠梁1可以用于具有比标准车辆的高度更大的高度的车辆中。在这种情况下，加强元件52可以沿着保险杠梁1的整个长度延伸。因此，加强元件52可以用于使保险杠梁1适应于大范围的车辆，其中，保险杠梁1对于所有车辆保持不变，而仅改变加强元件以符合车辆的要求。
在图4中部分地示出了用于形成上述保险杠梁1的方法，其中，钢板10的连续的滚轧成形步骤被示出并标记为0至23。这些23个滚轧成形步骤对应于形成保险杠梁1所需的步骤数，该保险杠梁1具有带阶梯部的中央壁28，该阶梯部在滚轧成形步骤4至7中形成，如图5中更清晰地可见；并且该保险杠梁1具有前肋46和后肋48，前肋46和后肋48在步骤1至3中在上梁12的前壁16和后壁18以及下梁14的前壁22和后壁24中延伸。在连续的滚轧成形工位中执行不同的滚轧成形步骤。
在滚轧成形步骤的最后，钢板10的边缘42和44焊接至对应的前壁和后壁，并且保险杠梁1在横向方向上被拱起以获得保险杠梁1的弧形形状。由于后肋48，该操作即使在保险杠梁1的曲率半径减小时也不使后壁18、24屈曲。
当保险杠梁1包括加强元件52时，该加强元件52例如通过滚轧成形或通过冲压而单独形成并附接至形成的保险杠梁1。
上面公开的保险杠梁例如能够以大于200mm的距离沿纵向方向变形而不断裂，其中，第三平面与第一平面及第二平面形成大致等于45°的角度α。由保险杠梁承受的峰值作用力大于30KN，例如约33KN(图6中的Ep)，并且发生250mm的变形(图6中的Em)之后吸收的最小能量大于5.5KJ，例如约5.75KJ。因此，保险杠梁1在所有三个相关参数——即对大于作用力阈值的峰值作用力的抵抗性、吸收的最小能量及抗断裂性——中均表现出良好的性能。
根据可以为上述实施方式的替代方案或可以通过上述实施方式而实现的用于形成保险杠梁的方法的实施方式，该用于形成保险杠梁的方法包括滚轧成形步骤(未示出)，该滚轧成形步骤(未示出)用于在上梁12的上壁20中并且/或者在下梁14的下壁26中形成横向延伸并朝向保险杠梁的内部延伸的加强肋(未示出)。用于在上梁12的上壁20中并且/或者在下梁14的下壁26中形成肋的滚轧成形步骤在连续的滚轧成形工位中执行。
横向延伸并朝向保险杠梁的内部延伸的肋使得能够限制由保险杠梁占据的体积。实际上，车辆的深度(即车辆的沿纵向方向测量的尺寸)不应当超过50mm至60mm，否则该车辆可能太长。
此外，横向延伸并朝向保险杠梁的内部延伸的肋比横向延伸并朝向车辆的外部延伸的肋更令人满意。实际上，朝向车辆的外侧延伸的肋形成突出部，在冲击的情况下作用力集中在该突出部上。在肋被朝向保险杠梁的内部引导的情况下，作用力被分配在该肋的任一侧上延伸的两个大的表面上。因此降低了保险杠梁断裂的风险。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于机动车辆的保险杠梁(1)，所述保险杠梁(1)由至少一个滚轧成形钢板(10)制成，所述保险杠梁(1)包括上梁(12)和下梁(14)，所述上梁(12)和所述下梁(14)沿横向方向延伸，所述上梁(12)和所述下梁(14)各自具有闭合横截面，所述闭合横截面由前壁(16、22)、后壁(18、24)、上壁(20)以及下壁(26)限定，所述上壁(20)和所述下壁(26)使所述前壁(16、22)接合至所述后壁(18、24)，
其中，在所述上梁(12)的所述前壁(16)与所述后壁(18)之间以及所述下梁(14)的所述前壁(22)与所述后壁(24)之间延伸的中央壁(28)形成所述上梁(12)的下壁以及所述下梁(14)的上壁两者，
所述中央壁(28)在至少两个不同的平面上延伸，
所述中央壁(28)包括：前部部分(30)，所述前部部分(30)从所述上梁(12)的所述前壁(16)和所述下梁(14)的所述前壁(22)延伸；后部部分(32)，所述后部部分(32)从所述上梁(12)的所述后壁(18)和所述下梁(14)的所述后壁(24)延伸；以及中央部分(34)，所述中央部分(34)使所述前部部分(30)与所述后部部分(32)接合，所述前部部分(30)和/或所述后部部分(32)在如下平面中延伸：所述平面不同于所述中央部分(34)在其中延伸的平面，
其特征在于，所述前部部分(30)在第一平面中延伸，并且所述后部部分(32)在平行于所述第一平面的第二平面中延伸，所述中央部分(34)在第三平面中延伸，所述第三平面在所述第一平面与所述第二平面之间倾斜，
分别在所述中央部分(34)与所述前部部分(30)之间、所述中央部分(34)与所述后部部分(32)之间的连接部由倒圆部分(36)形成，所述倒圆部分(36)分别在所述中央部分(34)与所述前部部分(30)之间、所述中央部分(34)与所述后部部分(32)之间延伸，并且
其中，所述倒圆部分(36)的曲率半径大于或等于所述钢板(10)的厚度的0.5倍。
2.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述第一平面和所述第二平面平行于所述上梁(12)的所述上壁(20)并且平行于所述下梁(14)的所述下壁(26)。
3.根据权利要求1或2所述的保险杠梁，其中，所述前部部分(30)在距离所述上梁(12)的所述上壁(20)第一距离处延伸，并且所述后部部分(32)在距离所述上梁(12)的所述上壁(20)第二距离处延伸，所述第二距离大于所述第一距离。
4.根据权利要求3所述的保险杠梁，其中，所述第一距离与所述第二距离之间的差小于使所述上梁(12)的所述上壁(20)与所述下梁(14)的所述下壁(26)间隔开的距离的三分之一。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述前部部分(30)通过倒圆前端部(38)连接至所述上梁(16)的所述前壁(16)，并且其中，所述后部部分(32)通过倒圆后端部(40)连接至所述下梁(14)的所述后壁(24)。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述上梁(12)的所述前壁(16)和所述下梁(14)的所述前壁(22)中的每个前壁包括前肋(46)，所述前肋(46)横向延伸并朝向所述保险杠梁(1)的内部延伸。
7.根据权利要求6所述的保险杠梁，其中，所述上梁(12)的所述上壁(20)、所述下梁(14)的所述下壁(26)、所述上梁(12)的所述后壁(18)以及所述下梁(14)的所述后壁(24)中的至少一者还包括肋(48)，所述肋(48)横向延伸并朝向所述保险杠梁(1)的内部延伸。
8.根据权利要求7所述的保险杠梁，其中，所述上梁(12)的所述后壁(18)和所述下梁(14)的所述后壁(24)中的每个后壁包括后肋(48)，所述后肋(48)横向延伸并朝向所述保险杠梁(1)的内部延伸。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述钢板(10)由具有大于或等于980MPa的抗拉强度的钢制成。
10.根据权利要求9所述的保险杠梁，其中，所述钢板(10)具有大致被包含在0.8mm与1.5mm之间的厚度。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述保险杠梁(1)沿横向方向弯曲，所述保险杠梁(1)的曲率半径小于或等于4000mm。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述钢板(10)在第一边缘(42)与第二边缘(44)之间延伸，所述第一边缘(42)焊接至所述上梁(12)的所述前壁(16)，并且所述第二边缘(44)焊接至所述下梁(14)的所述后壁(24)。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的保险杠梁，还包括加强元件(52)，所述加强元件(52)由钢板制成，所述加强元件(52)附接至所述上梁(12)并且附接至所述下梁(14)，使得所述加强元件(52)在所述上梁(12)的所述前壁(16)和所述下梁(14)的所述前壁(22)的至少一部分的对面延伸，并且所述加强元件(52)与所述前壁(16、22)一起限定至少一个腔(54)，所述至少一个腔(54)在所述前壁(16、22)与所述加强元件(52)之间延伸。
14.用于制造根据权利要求1至13中的任一项所述的保险杠梁(1)的方法，所述方法包括下述步骤：
-提供钢板(10)；
-在连续的滚轧工位中使所述钢板(10)滚轧成形以形成保险杠梁(1)，所述保险杠梁(1)包括：上梁(12)和下梁(14)，所述上梁(12)和所述下梁(14)沿横向方向延伸，所述上梁(12)和所述下梁(14)各自具有闭合横截面，所述闭合横截面由前壁(16、22)、后壁(18、24)、上壁(20)以及下壁(26)限定，所述上壁(20)和所述下壁(26)使所述前壁(16、22)接合至所述后壁(18、24)，在所述上梁(12)的所述前壁(16)与所述后壁(18)之间以及所述下梁(14)的所述前壁(22)与所述后壁(24)之间延伸的中央壁(28)形成所述上梁(12)的下壁以及所述下梁(14)的上壁两者，
其特征在于，所述中央壁(28)在连续的滚轧工位中的至少一个滚轧工位中定形状成使得所述中央壁(28)在至少两个不同的平面中延伸。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括下述步骤：将所述钢板(10)的边缘中的一个边缘(42)焊接至所述上梁(12)的所述前壁(16)，并将所述钢板(10)的另一个边缘(44)焊接至所述下梁(14)的所述后壁(24)。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述钢板(10)由具有大于或等于980MPa的抗拉强度的钢制成。

Claims (20)

1.用于机动车辆的保险杠梁(1)，所述保险杠梁(1)由至少一个滚轧成形钢板(10)制成，所述保险杠梁(1)包括上梁(12)和下梁(14)，所述上梁(12)和所述下梁(14)沿横向方向延伸，所述上梁(12)和所述下梁(14)各自具有闭合横截面，所述闭合横截面由前壁(16、22)、后壁(18、24)、上壁(20)以及下壁(26)限定，所述上壁(20)和所述下壁(26)使所述前壁(16、22)接合至所述后壁(18、24)，
其中，在所述上梁(12)的所述前壁(16)与所述后壁(18)之间以及所述下梁(14)的所述前壁(22)与所述后壁(24)之间延伸的中央壁(28)形成所述上梁(12)的下壁以及所述下梁(14)的上壁两者，
其特征在于，所述中央壁(28)在至少两个不同的平面上延伸。
2.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述中央壁(28)包括：前部部分(30)，所述前部部分(30)从所述上梁(12)的所述前壁(16)和所述下梁(14)的所述前壁(22)延伸；后部部分(32)，所述后部部分(32)从所述上梁(12)的所述后壁(18)和所述下梁(14)的所述后壁(24)延伸；以及中央部分(34)，所述中央部分(34)使所述前部部分(30)与所述后部部分(32)接合，其中，所述前部部分(30)和/或所述后部部分(32)在如下平面中延伸：所述平面不同于所述中央部分(34)在其中延伸的平面。
3.根据权利要求2所述的保险杠梁，其中，所述前部部分(30)在第一平面中延伸，并且所述后部部分(32)在大致平行于所述第一平面的第二平面中延伸，所述中央部分(34)在第三平面中延伸，所述第三平面在所述第一平面与所述第二平面之间倾斜。
4.根据权利要求3所述的保险杠梁，其中，所述第一平面和所述第二平面大致平行于所述上梁(12)的所述上壁(20)并且平行于所述下梁(14)的所述下壁(26)。
5.根据权利要求3或4所述的保险杠梁，其中，分别在所述中央部分(34)与所述前部部分(30)之间、所述中央部分(34)与所述后部部分(32)之间的连接部由倒圆部分(36)形成，所述倒圆部分(36)分别在所述中央部分(34)与所述前部部分(30)之间、所述中央部分(34)与所述后部部分(32)之间延伸。
6.根据权利要求5所述的保险杠梁，其中，所述倒圆部分(36)的曲率半径大于或等于所述钢板(10)的厚度的0.5倍。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述前部部分(30)在距离所述上梁(12)的所述上壁(20)第一距离处延伸，并且所述后部部分(32)在距离所述上梁(12)的所述上壁(20)第二距离处延伸，所述第二距离大于所述第一距离。
8.根据权利要求7所述的保险杠梁，其中，所述第一距离与所述第二距离之间的差小于使所述上梁(12)的所述上壁(20)与所述下梁(14)的所述下壁(26)间隔开的距离的三分之一。
9.根据权利要求2至8中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述前部部分(30)通过倒圆前端部(38)连接至所述上梁(16)的所述前壁(16)，并且其中，所述后部部分(32)通过倒圆后端部(40)连接至所述下梁(14)的所述后壁(24)。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述上梁(12)的所述前壁(16)和所述下梁(14)的所述前壁(22)中的每个前壁包括前肋(46)，所述前肋(46)横向延伸并朝向所述保险杠梁(1)的内部延伸。
11.根据权利要求10所述的保险杠梁，其中，所述上梁(12)的所述上壁(20)、所述下梁(14)的所述下壁(26)、所述上梁(12)的所述后壁(18)以及所述下梁(14)的所述后壁(24)中的至少一者还包括肋(48)，所述肋(48)横向延伸并朝向所述保险杠梁(1)的内部延伸。
12.根据权利要求11所述的保险杠梁，其中，所述上梁(12)的所述后壁(18)和所述下梁(14)的所述后壁(24)中的每个后壁包括后肋(48)，所述后肋(48)横向延伸并朝向所述保险杠梁(1)的内部延伸。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述钢板(10)由具有大于或等于980MPa的抗拉强度的钢制成。
14.根据权利要求13所述的保险杠梁，其中，所述钢板(10)具有大致被包含在0.8mm与1.5mm之间的厚度。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述保险杠梁(1)沿横向方向弯曲，所述保险杠梁(1)的曲率半径小于或等于4000mm。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的保险杠梁，其中，所述钢板(10)在第一边缘(42)与第二边缘(44)之间延伸，所述第一边缘(42)焊接至所述上梁(12)的所述前壁(16)，并且所述第二边缘(44)焊接至所述下梁(14)的所述后壁(24)。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的保险杠梁，还包括加强元件(52)，所述加强元件(52)由钢板制成，所述加强元件(52)附接至所述上梁(12)并且附接至所述下梁(14)，使得所述加强元件(52)在所述上梁(12)的所述前壁(16)和所述下梁(14)的所述前壁(22)的至少一部分的对面延伸，并且所述加强元件(52)与所述前壁(16、22)一起限定至少一个腔(54)，所述至少一个腔(54)在所述前壁(16、22)与所述加强元件(52)之间延伸。
18.用于制造根据权利要求1至17中的任一项所述的保险杠梁(1)的方法，所述方法包括下述步骤：
-提供钢板(10)；
-在连续的滚轧工位中使所述钢板(10)滚轧成形以形成保险杠梁(1)，所述保险杠梁(1)包括：上梁(12)和下梁(14)，所述上梁(12)和所述下梁(14)沿横向方向延伸，所述上梁(12)和所述下梁(14)各自具有闭合横截面，所述闭合横截面由前壁(16、22)、后壁(18、24)、上壁(20)以及下壁(26)限定，所述上壁(20)和所述下壁(26)使所述前壁(16、22)接合至所述后壁(18、24)，在所述上梁(12)的所述前壁(16)与所述后壁(18)之间以及所述下梁(14)的所述前壁(22)与所述后壁(24)之间延伸的中央壁(28)形成所述上梁(12)的下壁以及所述下梁(14)的上壁两者，
其特征在于，所述中央壁(28)在连续的滚轧工位中的至少一个滚轧工位中定形状成使得所述中央壁(28)在至少两个不同的平面中延伸。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括下述步骤：将所述钢板(10)的边缘中的一个边缘(42)焊接至所述上梁(12)的所述前壁(16)，并将所述钢板(10)的另一个边缘(44)焊接至所述下梁(14)的所述后壁(24)。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，所述钢板(10)由具有大于或等于980MPa的抗拉强度的钢制成。
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