CN111194281A - 保险杠横梁 - Google Patents

Abstract

保险杠横梁包括梁型材(4)和封闭板(11)，该梁型材在保险杠横梁的长轴上、在车辆横向(y方向)上延伸并且在行驶方向(x方向)上敞开，并且该梁型材具有上臂、下臂(6、7)和连接所述臂(6、7)的腹板(8)并且由此形成腔室(5)，并且所述封闭板(11)与上臂和下臂(6、7)邻接。在型材腔(5)中安装至少一个加强元件(1)或具有这种加强元件(1.1)的加强元件装置(13)，其中，加强元件(1)在其指向型材纵向的端部上分别具有朝梁型材(4)的腹板(8)的方向弯折的、与所述腹板相间隔地终止的臂(3、3.1)。

Description

保险杠横梁

本发明涉及一种保险杠横梁，其具有梁型材，该梁型材在保险杠横梁的纵轴上、在车辆横向(y方向)上延伸并且在行驶方向(x方向)上敞开，并具有上臂、下臂和连接它们的腹板并且由此形成腔室，并且保险杠横梁具有在垂直方向(z方向)上跨过型材开口的并至少在其纵向延伸部的一部分上延伸的、与上臂和下臂邻接的封闭板。

保险杠横梁布置在汽车的前侧和/或后侧。保险杠横梁包括一个梁型材，该梁型材的横截面通常为帽形，并固定在车辆侧。型材由上臂、下臂和连接两个臂的腹板形成，腹板也可以称为型材的背部。梁型材在行进方向上是敞开的，因此具有型材腔，该型材腔的横截面通常为U形，并在行进方向上敞开。连接臂的腹板指向车辆。通过中间连接防撞盒将梁型材固定在车辆侧。包围型材腔的梁型材的两个臂在其垂直方向(y方向)的端部具有背离型材腔弯折的凸缘。在凸缘上固定封闭板用于在前侧封闭型材腔。与梁型材的臂的凸缘邻接的封闭板还用于加强梁型材，因为这在封闭板的区域内提供了盒形型材。通过这样的构造防止了在要吸收冲击的情况下梁型材的一个或另一个臂相对于另一个臂移位。在一些实施例中，封闭板在梁型材的整个或几乎整个纵向长度上延伸。

这种保险杠横梁的刚度在很大程度上取决于梁型材的型材深度。保险杠横梁的深度及其在车辆纵向(x方向)上的长度通常受到限制。这在确定与保险杠横梁的设计有关的梁型材的型材深度的尺寸时必须被考虑。然而在某些情况下，这不足以赋予保险杠横梁期望的刚度。为了在这一点上对此进行补救，WO 2016/163054A1建议在梁型材的型材腔中装入加强元件。由该现有技术已知的加强元件是开放的或封闭的加强元件，其横截面大致为梯形，其较短的梯形边的底部与梁型材的连接臂的腹板焊接。在一个实施例中，加强元件被设计成是敞开的，它具有在垂直方向上向外弯折的臂，这些臂被集成到梁型材的臂的弯折凸缘和封闭板之间的接合位置中。这种装备元件相对于梁型材位于中心，并且相对于梁型材的纵向长度仅在较短的部段上延伸。

尽管通过装入这种装备元件能够在所谓的极点测试(Poletest)中实现保险杠横梁的碰撞性能的改善，但仍然必须承受缺点。一方面，这涉及将加强元件必要地焊接到梁型材的腹板上，特别是当加强元件是封闭的并且因此设计为空腔型材时，由于缺少接合位置的可触及性或很难触及接合位置，这不是没有问题的。这种保险杠横梁所涉及的部件通常由钢板制成。为了使这些保险杠横梁具有期望的防腐性能，则使用阴极浸涂(或者说电泳涂漆)对其进行涂覆。由于加强元件和梁型材之间的接触表面较大，因此不能保证整个表面的适当的润湿，因此不能保证上述类型的涂覆。

因此，基于所讨论的现有技术，本发明所要解决的技术问题在于，改进所述类型的保险杠横梁，使得首先简化了加强元件在保险杠横梁的梁型材中的安装。另外，保险杠横梁应该适合于通过阴极浸涂的防腐涂覆。

根据本发明，所述技术问题通过开头所述类型的保险杠横梁来解决，其中，在型材腔中安装至少一个加强元件或具有这种加强元件的加强元件装置，该加强元件具有在型材的纵向长度上延伸的长轴和在垂直方向上延伸的短轴，长轴的长度是短轴的几倍，并且如果不是加强元件装置的一部分，则其指向型材开口的上边缘与梁型材的上臂邻接，并且其指向型材开口的下边缘与梁型材的下臂邻接，或者如果是加强元件装置的一部分，加强元件装置与封闭板的指向型材开口的侧面邻接并且伸入梁型材的型材腔室中，其中加强元件在其面向型材纵向的端部上分别具有朝向梁型材的腹板弯折的、与所述腹板相间隔地终止的臂。

有利的实施方式由从属权利要求得出。

在这些实施形式的上下文中使用的方向指示，即x方向、y方向和z方向是在车辆中与之相关通常使用的方向。x方向是车辆纵向延伸部的方向，y方向是与x方向垂直的在车辆宽度方向上的横向。z方向是垂直方向。

在该保险杠横梁中使用的加强元件是细长的部件，该细长的部件以条带的形式设计，其纵向延伸部跟随梁型材的纵向延伸部。该加强元件以其上边缘和下边缘与保险杠横梁的指向行驶方向的端部错开地装入型材腔中，并且固定在上臂和下臂上。为此目的，焊接适合于将加强元件与梁型材邻接，其中焊缝不一定是连续的，而是也可以是步进缝。加强元件从梁型材的指向行驶方向的端部回缩并且位于其附近。加强元件在每个纵向端都具有一个相对于其纵向延伸部弯折的臂，其中，该臂通常与加强元件的条带状部段围成这样的角度，使得臂指向x方向。臂的端部与梁型材的腹板相距一定距离。这样的加强元件可以毫无问题地装入保险杠横梁的型材腔中，因为可以从支承型材的型材开口的侧面容易地接近接合位置。通过这种方式在加强元件或加强元件装置的长度上对保险杠横梁加强，这导致了碰撞性能的改善，特别是在所谓的极点测试中改善了碰撞性能。

有利的是，加强元件与梁型材和封闭板分开生产。因此，以简单方式能够通过对保险杠横梁的相应的造型提高由加强元件造成的加强。加强效果的改进实现的方式例如是，加强元件在垂直方向上具有成型轮廓。这通过跟随加强元件的纵向长度的并且通常在加强元件的整个纵向长度上延伸的凹槽实现。

若加强元件的连接所述弯折的臂的背部具有成型轮廓，则所述臂不具有成型轮廓。弯折的臂通常用于根据碰撞元件类型的碰撞能量吸收。在发生碰撞的情况下，所述臂朝向梁型材的腹板压入，或者当加强元件是加强元件装置的一部分时，压向加强元件装置的另外构件，并且当接触到腹板或属于加强元件装置的作为支座的构件的底部时，由于能量吸收而变形。如果需要，加强元件的弯折的臂在这种应用中具有能量吸收有效结构，例如在垂直方向上延伸的凹槽。

在这样的加强元件是加强元件装置的一部分的实施例中，加强元件嵌入加强元件装置的作为另外的构件的加强型材中。这种加强型材U形地造型为具有上臂、下臂和连接所述臂的腹板并且型材开口同样背向车辆。尽管这样的加强型材可以沿梁型材的y方向在整个长度上延伸，但如果它跨越在与梁型材邻接的碰撞盒之间延伸的部段，则通常认为是足够的。这种加强型材的更短的设计也是可能的。加强元件的上边缘和下边缘分别与上臂或下臂的内侧接合，通常相焊接。加强型材被装入梁型材的型材腔中，但是以其指向车辆的末端不与梁型材的连接两个臂的腹板接触。加强型材的横截面形廓很大程度上对应梁型材的横截面形廓。但这不一定必要。

这种加强元件装置尤其与封闭板的内侧邻接。加强元件相对梁型材、进而保险杠横梁在封闭板内侧的通常通过焊接的固定是值得注意的，因为根据主流观点当前的出发点是，这种加强结构板必须自身固定在梁型材上。由于梁型材及其型材腔和封闭板与连接在封闭板上的加强元件装置是分开制造的，因此这些零件很容易被浸漆，特别是阴极浸漆，而不必担心某些表面区域没有涂层或涂层不足。这一方案的方法不同于现有技术所采用的方法。虽然在之前已知的保险杠横梁的梁型材的加强方案中，因为该梁型材是待加强的构件，所以具体地加强了梁型材，同时这种与封闭板邻接的并且伸入型材腔中的加强元件装置产生一定的加强。然而，若在发生碰撞的情况下加强型材与梁型材接触，该一定的加强则是特别有效的。因此，仅当或者只有当实际需要梁型材的满足要求的加强时即在碰撞的情况中才进行这种加强。

在这种实施例中还有利的是，通过加强型材不仅在极测试中提高了坚固度而且还提高了抗扭刚性。还有利的是，根据车辆或其布局，在同一梁型材中能够安装根各种要求调整的加强元件装置。这与加强型材的成型轮廓和材料厚度以及加强元件本身的设计有关。因此，对于保险杠横梁的这种模块化结构，同一梁型材连同其他与之邻接的构件、例如碰撞盒能够用于不同车辆，其中具体的保险杠横梁特性可通过相应地选择有待安装的加强元件装置来设置。这同样适用于封闭板。在这种封闭板上能够邻接不同设计的加强元件装置。同样的情况也适用于加强元件，即使该加强元件直接插入到梁型材中。

在一种扩展设计中规定，通常在相对梁型材的纵向延伸部居中的区域中，由梁型材形成的腔室具有通过梁型材的下臂的凹槽状拱形结构构成的收缩结构。这样的收缩结构降低了型材腔的高度，该收缩结构形成弯折装置，当通过作用在保险杠横梁上的物体产生了在z方向上具有矢量分量的力时，在该弯折装置上梁型材在碰撞时向上也就是沿z方向弯折。这种弯折装置的位置由上述收缩结构来定义。该位置通常位于梁型材的中心区域。如果加强元件装置伸入梁型材的腔室中，则这种配置是有利的。在这种配置中，加强元件装置通常与梁型材的臂相间隔地布置。当在z方向发生梁型材折叠的情况时，腔室中的加强元件装置相对于梁型材倾斜。两个元件开始相互作用，并导致冲击能量被吸收。这可以防止在常规测试中使用的力的情况下梁型材破裂。

下面参照附图借助实施例来描述本发明。在附图中：

图1示出根据本发明第一实施例的加强元件的立体图，

图2示出插入保险杠横梁的梁型材中的图1的加强元件，

图3示出图2的装置的横截面图，

图4示出原理上与图1的一样的加强元件的改进设计，

图5示出根据本发明的具有加强元件装置的保险杠横梁的分解图的立体图，

图6示出沿x-z平面居中地剖切图5的保险杠横梁的截面图，

图7示出力-位移图来说明图5和6中保险杠横梁的变形特性，

图8示出力-时间图来说明图5和6中保险杠横梁的变形特性，和

图9示出根据另一实施例的保险杠横梁的后视图，和

图10示出在图9的保险杠横梁的中心区域中剖切该保险杠横梁的横截面。

加强元件1设计为一个细长的元件并且包括一个带状背部2，当加强元件1安装在保险杠横梁上时其纵向延伸部跟随保险杠横梁的梁型材的纵向延伸部。加强元件1的在型材纵向延伸部上延伸的长轴比在垂直方向上延伸的短轴长出多倍。在背部2的指向纵向的端部上分别弯折出臂3、3.1。加强件1的背部2通过臂3、3.1的弯折而加强。臂3、3.1沿x方向、也就是朝向车辆延伸。

图2显示了作为其余未详细示出的保险杠横梁的部分的梁型材4的透视局部图，加强元件1装入保险杠横梁的型材腔5中。所示的梁型材4显示为使得型材腔5中的加强元件1的布局可见。型材腔5由上臂6、下臂7包围，上臂6、下臂7在车辆侧通过腹板8相互连接。因此，梁型材4的成型轮廓近似为U形。加强元件1以其背部2的指向型材开口的上边缘与上臂6的内侧焊接，并且加强元件1的背部的下边缘与梁型材4的下臂7的内侧焊接。如图2所示，所述接合连接实施为步进缝。在图3中在横截面中示出加强元件1在梁型材4的型材腔5中的布局。加强件1的背部2朝向腹板8与型材开口错移地布置。为了完成保险杠横梁，用封闭板(未显示)封闭前部的型材腔开口。

图4显示了另一个加强元件1.1，它是根据类似于图1到3的加强元件1的原理构造的。与此相关的说明同样适用于加强元件1.1。加强元件1.1在背部2.1的设计方面与加强元件1的背部2的设计不同。背部2.1在垂直方向上也就是z方向上具有成型轮廓以加强背部。在所示的示例中，所述成型轮廓设计为在背部2.1的纵向延伸部上延伸的凹槽。所述成型轮廓不延续到弯折的臂3.2、3.3中，因为臂3.2、3.3不应在x方向额外加强。否则这将损害所示实施例中由于变形引起的能量吸收。

图5所示为具有其梁型材10的保险杠横梁9、在前侧封闭梁型材10的封闭板11和伸入梁型材10的型材腔12中的加强元件装置13。梁型材10和梁型材4一样具有上臂14、下臂15和在背侧连接上臂和下臂14、15的腹板16。腹板16指向车辆方向。两个防撞盒17、17.1与梁型材10邻接。上臂14和下臂15各自具有朝z方向弯折的安装凸缘。它们背离型材腔12指向。在从下臂15弯折出的凸缘中、优选在中心区域中设置缺口或者减小凸缘高度的压凹结构。

加强元件装置13包括加强元件1.1和加强型材18。加强型材18具有基本上U形的成型轮廓。该成型轮廓由上臂19、上臂20和连接两个臂19、20的腹板21构成。加强元件1.1利用其两个臂3.2、3.3嵌入通过对加强型材18的造型提供的腔室。图6的剖视图示出了保险杠横梁9的结构和加强件13在梁型材10的型材腔12内的布置。对于所示实施例的梁型材10，两个臂14、15朝腹板16的方向收缩地以小角度倾斜。结果，型材腔12的高度从腹板16的区域朝型材腔12的背向车辆的开口增大。两个臂14、15的背向腹板16的端部背离型材腔12地、朝垂直方向(z方向)弯折，以形成凸缘22、22.1。凸缘22、22.1的背向腹板16的侧面用于连接连接板11，该连接板11与所述侧面焊接。

加强元件1.1插入由加强型材18提供的腔室中，并在其背部2.1的上边缘和下边缘区域中与上臂和下臂19、20的内侧焊接。在这种设计中，焊缝也设计成步进缝9。图6中用附图标记23、23.1标识了焊道。加强元件1.1的臂3.2、3.3不延伸至加强型材18的腹板21。相反，在指向腹板21的端部3.2和3.3之间保留距离，该距离大约相当于臂的高度。加强件1.1的背部2.1从加强型材18的上臂19和下臂20的指向封闭板11的端部回缩地布置。在所示的实施例中，这种布置是在上臂19和下臂20的前端的凸起弯曲的背景下进行的，而加强元件1.1的背部设计为直线状的。

加强件装置13以加强型材18的臂19、20的端侧邻接封闭板11的内侧，并通过各焊缝24、24.1与之连接。这些焊缝可以是连续的，也可以设计成步进缝。

图6相对于保险杠横梁9的横截面视图清楚地表明，加强型材18的外侧与梁型材10没有直接接触。在所示实施例中，梁型材10仅由封闭板1.1承载。因此，型材腔12以其整个内表面通风，这有利于耐腐蚀性。

保险杠横梁9也满足特别高的要求。尤其是，它可以吸收更高的力，而不会撕裂其面向车辆的梁型材10的侧面。其原因是由加强元件装置13提供的加固度，在发生碰撞的情况下，该加固度发挥其全部作用，也就是当加强型材18以其外部作用于梁型材10的内部。此外，通过加强型材18的臂19、20和通过加强元件1.1的臂3.2、3.3提供沿x方向作用的碰撞盒结构，通过变形可以削减碰撞能量。

图7所示的力-位移图清楚地显示了按照本发明的保险杠横梁9自200mm的变形开始能够明显吸收更多的力，其中保险杠横梁9的特性借助实线表示并且与相同的保险杠横梁(仅其中未集成有加强元件装置)相比其以虚线表示。这可以通过已经描述加强元件装置13在梁型材10中的造型和安装来证明。在图8所示的力-时间图中更清楚地示出保险杠横梁9相对这种没有加强元件装置、但是其他构造相同的保险杠横梁的碰撞特性的区别。在这些曲线中关注在力吸收曲线下降之前的部分。保险杠横梁9的改进特性清楚地表明，在曲线急剧下降之前所示的时间内，可吸收的力比根据现有技术使用保险杠横梁吸收的力明显更多。

图9示出具有梁型材10.1的另一个保险杠横梁9.1的后视图，该梁型材10.1在前侧通过封闭板11.1封闭。可看到型材腔12.1在侧面区域中具有向后弯曲的部段。碰撞盒标有附图标记17.2、17.3。保险杠横梁9.1与保险杠横梁9基本相同地构造。保险杠横梁9.1与之唯一区别是，其下臂15.1在保险杠横梁9.1的中部区域中相对于其纵向延伸部在型材腔12.1的高度方面构成缩窄结构。这是通过在下壁15.1中施加的压凹结构25实现的，在压凹结构25中也连接有腹板16.1。压凹结构25按照沿z方向伸入型材腔12.1指向的拱形结构的形式构成。所述压凹结构在碰撞情况中用作弯折装置，因此保险杠横梁9.1以其梁型材10.1在具有向上指向的z分量的力作用时产生定义的变形运动，也即在压凹结构25的顶部区域中折叠。

图10所示剖切图9的保险杠横梁9.1的横截面显示，插入型材腔12.1的加强元件装置13.1的构造方式与前面附图的保险杠横梁9所述的加强元件装置13相同。因此，保险杠横梁9及其加强元件装置13的设计同样适用于保险杠横梁9.1的加强元件装置13.1。与梁型材10.1的设计不同的是，加强元件装置13.1的加强型材18.1的高度在其整个纵向延伸部上是恒定的。所述高度根据型材腔12.1由压凹结构25形成的高度减小(缩窄)调整，也即构造成(如图10所示)加强型材18.1的外侧与上臂14.1和下臂15.1的内侧保持距离地布置。

在以朝向z方向上的力分量发生碰撞的情况下，梁型材10.1可以在规定的部位、也就是在压凹结构25的顶点的区域中向上按规定地折叠，这又导致加强元件装置13.1在型材腔12.1内倾斜。加强元件装置13.1利用其加强型材18.1楔入包围型材腔12.1的臂14.1、15.1。加强元件装置13相对于梁型材10.1的折叠、倾斜以及由此导致的梁型材10.1与加强型材18.1的反作用在很大程度上吸收了冲击能量。因此，在这样的实施方式中，碰撞性能再次得到改善。

根据实例描述了本发明。在不脱离现有权利要求的范围的情况下，对于技术人员来说，有许多其他的可能性来实现本发明，而在这些实施形式的框架内不必详细描述这些可能性。

附图标记清单

1、1.1加强元件

2、2.1背部

3.1、3.2、3.3臂

4梁型材

5型材腔

6上臂

7下臂

8腹板

9、9.1.保险杠横梁

10、10.1梁型材

11、11.1封闭板

12、12.1型材腔

13、13.1加强元件装置

14、14.1上臂

15、15.1下臂

16、16.1腹板

17、17.1、17.2、17.3碰撞盒

18、18.1加强型材

19上臂

20下臂

21腹板

22、22.1凸缘

23、23.1焊道

24、24.1焊缝

25压凹结构

Claims (12)

1.一种保险杠横梁，其具有梁型材(4、10、10.1)和封闭板(11、11.1)，所述梁型材在保险杠横梁的纵轴上、在车辆横向(y方向)上延伸并且在行驶方向(x方向)上敞开，并且所述梁型材具有上臂(6、14、14.1)、下臂(7、15、15.1)和连接所述臂(6、7；14、15；14.1、15.1)的腹板(8)并且由此形成腔室(5、12、12.1)，所述封闭板在垂直方向(z方向)上跨过型材开口并至少在型材开口的纵向延伸部的一部段上延伸，并且与上臂和下臂(6、7；14、15；14.1、15.1)邻接，其特征在于，在型材腔(5、12、12.1)中安装至少一个加强元件(1)或具有这种加强元件(1.1)的加强元件装置(13、13.1)，所述加强元件(1、1.1)具有在型材纵向上延伸的长轴和在垂直方向上延伸的短轴，所述长轴的长度是所述短轴的几倍，并且如果加强元件不是加强元件装置的一部分，则加强元件以它的指向型材开口的上边缘与梁型材(4)的上臂(6)邻接，并且以它的指向型材开口的下边缘与梁型材(4)的下臂(7)邻接，或者，如果所述加强元件是加强元件装置(13、13.1)的一部分，则加强元件装置(13、13.1)与封闭板(11、11.1)的指向型材开口的侧面邻接并且伸入梁型材(10、10.1)的型材腔(12、12.1)中，其中，所述加强元件(1、1.1)在其指向型材纵向的端部上分别具有朝向梁型材(4、10、10.1)的腹板(8、16、16.1)弯折的、与所述腹板(8、16、16.1)相间隔地终止的臂(3、3.1；3.2、3.3)。

2.根据权利要求1所述的保险杠横梁，其特征在于，所述保险杠横梁具有唯一的加强元件(1)或唯一的加强元件装置(13)。

3.根据权利要求2所述的保险杠横梁，其特征在于，唯一的加强元件(1)或唯一的加强元件装置(13)相对于梁型材(4，10)的纵向延伸部居中地布置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的保险杠横梁，其特征在于，所述加强元件(1.1)在垂直方向(z方向)上具有成型轮廓。

5.根据权利要求4所述的保险杠横梁，其特征在于，作为所述加强元件(1.1)的垂直方向(z方向)上的成型轮廓，设有跟随加强元件的纵向长度的并且在加强元件的整个纵向长度上延伸的凹槽。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的保险杠横梁，其特征在于，所述加强元件(1、1.1)在其朝向型材纵向指向的端部上分别具有朝向梁型材(4、10)的腹板(8、16)弯折的、没有到达所述腹板(8、16)的臂(3、3.1；3.2、3.3)，其中，所述加强元件(1、1.1)的弯折的臂(3、3.1；3.2、3.3)在垂直方向(z方向)上不具有成型轮廓。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的保险杠横梁，其特征在于，所述加强元件(1.1)是加强元件装置(13、13.1)的一部分，除所述加强元件(1.1)外、作为另外的构件的加强型材(18、18.1)属于所述加强元件装置(13、13.1)，所述加强型材具有上臂(19)、下臂(20)和连接所述臂(19、20)的腹板(21)，并由此形成腔室，所述加强型材的开口指向梁型材(10、10.1)的型材开口，所述加强元件(1.1)相对于加强型材的纵向延伸部居中地装入加强型材(18，18.1)的腔室中并且与上臂和下臂(19、20)邻接。

8.根据权利要求7所述的保险杠横梁，其特征在于，所述加强型材(18，18.1)的上臂和下臂(19、20)沿朝向梁型材(10、10.1)的开口的方向、在x-y平面中跟随所述梁型材(10、10.1)的前侧弯曲部凸起地弯曲。

9.根据权利要求8所述的保险杠横梁，其特征在于，所述加强元件(1.1)沿其纵向延伸部设计为平直的并且从上臂和下臂(19、20)的凸起地弯曲的末端缩回地布置在由加强型材(18，18.1)提供的腔室中。

10.根据权利要求9所述的保险杠横梁，其特征在于，所述加强型材(18，18.1)的横截面形廓很大程度上对应所述梁型材(10、10.1)的横截面形廓。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的保险杠横梁，其特征在于，在相对梁型材(10.1)的纵向延伸部居中的部段中，通过梁型材(10.1)形成的腔室(12.1)的高度由于引入下臂(15.1)中的压凹结构(25)而减小。

12.根据权利要求11所述的保险杠横梁，其特征在于，所述下臂(15.1)的压凹结构(25)设计为在保险杠横梁(9.1)的中部区域中朝向梁型材(10.1)的腔室(12.1)指向的拱形结构。

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