CN111483301A - 车辆结构的冲击保护加强件及其连接方法和制造方法 - Google Patents

车辆结构的冲击保护加强件及其连接方法和制造方法 Download PDF

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Abstract

车辆结构的冲击保护加强件1，其可支撑地紧固在车辆结构中以抵抗外部机械异常载荷情况的作用，并且包括以下特征：具有纵向中心线ML和横向于纵向中心线布置的横向中心线MQ的细长型材元件，其具有在每个端侧的紧固端部20、30和位于其间的中心部10，其中中心部10包括周向封闭的中空型材，其包括基层12和与基层12相对布置的顶层14，基层和顶层通过侧面16彼此连接，以及紧固端20、30均具有一平面形状，其具有至少两个紧固点，所述至少两个紧固点与横向中心线MQ和纵向中心线ML不同地间隔开，并且被设置为到所述车辆结构的连接点。

Description

车辆结构的冲击保护加强件及其连接方法和制造方法
技术领域
本发明涉及一种车辆结构的冲击保护加强件，其可支撑地紧固在车辆结构中以抵抗外部机械异常载荷情况(例如道路交通事故)的影响。此外，本发明包括具有至少一个冲击保护加强件的车辆结构。此外，本申请的主题是用于将这种冲击保护加强件连接到车辆结构的连接方法以及用于由铝或铝合金制成的冲击保护加强件的制造方法。
背景技术
现有技术中已知各种梁结构，这些梁结构被用作诸如车架之类的框架结构中的加强元件。这种加强梁的特征在于轮廓形状，以便能够更强烈地抵抗预期的弯曲载荷。其中，T形梁或双T形梁用于加强。
另一替代方案是将中空型材紧固在框架结构中。
加强梁以不同的方式紧固以加强框架结构。除了传统的螺钉或铆钉连接之外，将加强结构焊接到已有的框架结构上也是常见的。然而，为此，必须确保有足够的通路通向焊接位置或连接位置。
JP 201322622描述了一种由中空型材形成的型材梁。该空心型材由基层和顶层组成，它们通过侧面或侧向面相互连接。在横截面中，型材梁显示为矩形型材，其中基层和顶层具有比连接侧向面更大的厚度。型材梁通过辅助连接元件被固定在框架结构上。为此，这些辅助连接元件仅穿透基层，以便随后建立与相邻框架结构的连接。为了允许接近连接位置，移除在具有连接元件的基层上方的顶层。根据另一替代方案，开口布置在顶层中，以便通过这些开口可以接近基层中的连接元件。由于连接元件以及由此的连接位置布置在型材梁的纵向方向上，因此最初仅一个连接结合元件通过型材梁的垂直于型材梁的纵向方向的弯曲并将机械载荷传递到框架结构中。这里的缺点是，型材梁弯曲期间的机械载荷不分散在几个连接元件上，因此不分散在几个连接位置上。这是因为只有单独的连接位置被一个接一个地机械加载。
在DE 10 2017 123 645 A1中，描述了不同类型的车门防撞梁。该车门防撞梁布置在车辆的车门框架内。为了实现车门防撞梁的必要稳定性，车门防撞梁具有管形形状。将管插入单独的端侧支架中，然后紧固到车架或门框上。根据另一替代方案，将冲头插在管端部上，然后在进一步的加工步骤中将其平坦地扩展至紧固端部。这里，所述管还形成为U形型材，以便实现车门防撞梁所需的机械稳定性。所述管和管端部的变形通过热压来实现。这种变形过程的缺点是内部材料损坏会使得所产生的U形型材减弱。此外，U形型材仅适用于不同于空心型材的特定载荷情况。
这种车门防撞梁的另一个缺点是其连接位置的布置，连接位置将车门防撞梁连接至框架结构(这里为车门框架)。这是因为这些连接位置横向于车门防撞梁的纵向轴线彼此相邻地布置。这无疑意味着机械弯曲载荷被分配到相邻的连接位置。因此，各个连接位置承受减小的载荷。然而，如果连接位置在距车门防撞梁的弯曲位置相同的高度或相同的距离处失效，则不存在能够在距中心弯曲中心更大距离处吸收机械载荷的另外的连接位置。因此，彼此相邻布置的用过的连接位置的松开将使得车门防撞梁从框架结构中释放。
在WO 2012/041515 A1中也描述了不同的附加加强件。一方面，存在车门加强梁，该车门加强梁在其横截面中被设计为U形型材。该车门加强梁经由平的端部紧固到车门框架。这里，如上所述，端部中的紧固点位于距加强梁元件中可能的弯曲载荷相同的距离处。因此，在梁的可能的弯曲载荷的情况下，机械载荷分布在布置在端侧的连接位置之间。然而，如果以相同距离布置的连接位置失效，则加强梁从框架结构释放。
此外，WO 2012041515 A1描述了一种用于B柱的附加加强型材。该附加的加强型材被设计成U形型材的形状。因此，它可以插入同样为U形的B柱中，并通过若干连接位置固定。因此，该附加的加强型材被实现为长度减小的同等的B柱，导致多层设计的B柱构造。与车门防撞梁相比，附加加强型材的构造和附加加强型材在B柱中的紧固都是不同的。这是因为附加加强型材经由均匀分布在附加加强型材的整个长度上的多个连接位置紧固到B柱。以这种方式，B柱上的来自B柱的不同长度范围的弯曲载荷可以由附加的加强型材接收和支撑。因此，所使用的紧固原理不是在相对于附加加强型材的纵向所布置的端部中提供对B柱的紧固。相反，B柱和附加加强型材之间的紧固点分布在附加加强型材的整个长度上。
因此，参考上面所讨论的现有技术，本发明的目的是提供一种用于支撑车辆结构的替代加强结构，其有效地吸收机械异常载荷情况并且同时可靠地紧固在车辆结构中。
发明内容
上述目的通过根据独立权利要求1的车辆结构的冲击保护加强件、根据独立权利要求12的具有至少一个上述冲击保护加强件的车辆结构、根据独立权利要求16的用于冲击保护加强件与车辆结构的连接方法以及根据独立权利要求22的用于上述冲击保护加强件的制造方法来解决。本发明的其他有利设计由以下描述、附图和所附权利要求书产生。
本发明的车辆结构的冲击保护加强件能够支撑地紧固在车辆结构中以抵抗外部机械异常载荷情况的影响，该车辆结构的冲击保护加强件包括以下特征：细长型材元件(profile element)，该细长型材元件具有纵向中心线和横向于纵向中心线布置的横向中心线，所述细长型材元件在纵向方向上具有在每个端侧的紧固端和其间的中心部，其中所述中心部包括周向封闭的中空轮廓，该中空轮廓具有一个基层和一个与该基层相对的顶层，所述基层和顶层通过多个侧面彼此连接，以及每个固定端均具有带有至少两个紧固点的平坦的形状，所述至少两个紧固点与横向中心线和纵向中心线不同地间隔开，并且所述至少两个紧固点设置为到车辆结构的连接点。
本发明的冲击保护加强件用于车辆结构的附加加强件，例如车门框架、车架的前部或后部区域以及可能面临异常载荷情况的其他位置。在本文中，机械异常载荷情况被定义为物体在冲击保护加强件所处的区域中对车辆结构的机械冲击。物体例如是在交通事故的情况下与车辆结构碰撞的另一车辆。此外，物体也是由于车辆的不可预见的移动路径而撞击车辆结构的大的道路障碍物、树或其他障碍物。当在不利的道路情况下车辆开始打滑并且不可控地与树或道路障碍物碰撞时，尤其是这种情况。
冲击保护加强件通过使用细长型材元件作为冲击保护加强件的中心部来实现其机械稳定性。该型材元件由紧固端限制，在该紧固端处，冲击保护加强件可连接到车辆结构。为了实现冲击保护加强件的尽可能广泛的应用范围，在细长型材元件的中心部中使用封闭的中空型材。由于优选的周向封闭的中空型材，各种载荷情况可由型材元件接收，而封闭的中空型材自身稳定。在这种情况下，周向封闭的中空型材尤其比简单的T形型材或U形型材更稳定并且因此更有利。
紧固端被设计成平的或二维的，使得多个紧固点可布置在这些紧固端中，这些紧固点随后形成到车辆结构的连接点。为此，根据连接的类型，冲击保护加强件首先通过根据优选替代方案的接合工艺设置有焊接辅助接合部件，使得冲击保护加强件例如可随后被焊接到车辆结构。如果冲击保护加强件优选地通过钉子、冲压铆钉、旋压成形的螺钉或铆接工艺连接到车辆结构，则在紧固点处不提供孔或类似结构。相反，诸如钉子、冲压铆钉、旋压成形的螺钉的连接元件优选地在与车辆结构的连接过程期间直接连接到紧固点中(参见下文)。这同样适用于不需要任何准备的连接铆接过程。对于紧固点处的螺纹连接，优选地还提供孔，通过该孔可建立连接。
作为在本发明中优选使用的不同类型的连接方式的示例，参考焊接辅助接合部件。因此，代替所描述的焊接辅助接合部件，也可应用不同的连接装置和与其相关的连接方法。
焊接辅助接合部件形成将冲击保护加强件和车辆结构的不同材料彼此焊接的基础。由此，焊接辅助接合部件由可焊接到车辆结构的材料制成。
紧固端部的平坦或平面形状确保多个焊接辅助接合部件或替代连接装置或接合元件能够相对于冲击保护加强件的横向中心线和纵向中心线布置成使得可能的载荷情况被有利地移除或带走，并且焊接辅助接合部件的单独焊接对邻近的接合位置具有尽可能小的影响。
由于到横向中心线和到纵向中心线的至少两个紧固点的不同间隔，确保了在冲击保护加强件的载荷情况期间，所使用的焊接辅助接合部件或替代连接装置或接合元件彼此机械地支撑。此外，该布置确保在第一连接位置失效的情况下，至少第二连接位置仍然存在并且完好无损，以便在车辆结构中保持冲击保护加强件。例如，如果至少两个紧固点距冲击保护加强件的横向中心线的距离相同，则不会出现这种情况。在这种情况下，载荷情况可能导致这样的事实，即如果足够高的机械载荷以相同的力的量施加到两个连接位置，则这些连接位置将失效并且因此冲击保护加强件将从车辆结构分离。
根据本发明的优选实施例，中心部的中空型材的基层和顶层包括比连接侧面更大的厚度。
已经发现，在有利的中空型材内，特别是由顶层和基层去除或带走的机械载荷。这是因为这些层由于异常载荷情况的机械载荷而弯曲，并且必须充分地抵抗该弯曲。连接基层与顶层的封闭侧壁或侧向壁由于它们的布置而为中空型材提供额外的稳定性，所述布置例如垂直于或倾斜于基层和顶层。因此，中空型材的稳定性一方面通过基层和顶层的厚度而增加，另一方面通过在基层和顶层之间的侧面的布置而增加。
根据本发明的另一优选实施例，冲击保护加强件的至少一个紧固端由压缩的中空型材构成，使得基层和顶层以平坦或平面的方式彼此邻近布置，并且侧面相对于冲击保护加强件的纵向中心线横向向外加宽。
由于至少一个紧固端的上述构造，基层和顶层优选地彼此邻接。然后借助于通过结合的基层和顶层到车辆结构的优选的焊接辅助接合部件实现到车辆结构的紧固。由于在至少一个紧固端中的基层和顶层的堆叠式布置，紧固端首先被设计成比单独的基层或顶层更稳定。此外，紧固端的压缩导致中空型材在紧固端的部分中横向加宽。这提供了用于将紧固端紧固到车辆结构的更大面积。这优选地开发了将多个优选的焊接辅助接合部件或替代的连接装置或接合元件的布置调节到可能的载荷情况的可能性，使得多个焊接辅助接合部件的这种布置在车辆结构中可靠地紧固冲击保护加强件并且在载荷情况下也保持或持续。
根据本发明的另一优选实施例，在横向中心线的方向上的侧视图中，至少一个紧固端是楔形的，并且基层或顶层被切割，使得紧固点和优选焊接辅助接合部件被布置在未切割的顶层或基层中。
与上述实施例相反，根据本发明的另一优选设计，仅通过基层或顶层实现冲击保护加强件的紧固。这是因为为了这个目的，相应的其他层被切割，从而提供到保持的基层或顶层的足够的通路，用于接合优选的焊接辅助接合部件和随后的焊接或用于连接替代的连接装置或接合元件。虽然该至少一个紧固端的优选构造不具有与基层和顶层的组合相同的厚度，但是由于该构造，可以考虑车辆结构的某些空间限制以及车辆结构的紧固可能性。这是因为，以与上述紧固端的替代方式类似的方式，切割顶层或紧固层还为优选的焊接辅助接合部件的接合提供了足够的面积或空间。由于切割顶层或基层而更容易接近确保了优选的电阻焊接或可选的连接方法也可以与优选用作中心部的中空型材结合实现。
根据本发明的另一优选实施例，在至少一个紧固端处仅设置用于一个连接装置的两个紧固点，两个紧固点在冲击保护加强件的横向方向和纵向方向上彼此间隔开。
根据本发明的优选实施例，为了保持尽可能低的紧固冲击保护加强件的效能并且也不通过布置冲击保护加强件而额外增加车辆重量，在一个或两个紧固端中仅布置两个连接装置，优选地两个焊接辅助接合部件。为了有利地分配可能出现的机械载荷情况，两个连接装置(优选为焊接辅助接合部件或替代接合元件或紧固方法)，特别地不彼此相邻地平行于冲击保护加强件的横向中心线或纵向中心线定位。相反，优选的是，两个焊接辅助接合部件或计划紧固点之间的假想连接线布置成与冲击保护加强件的纵向中心线和横向中心线成不等于0°且不等于90°的角度。这允许机械载荷被分配到两个连接位置并且这些连接位置不会同时失效的可能性。此外，这种布置允许两个连接点彼此间隔开的可能性，使得它们避免或至少减少在电阻焊接时经由另一连接位置的旁路或分流电流。
根据本发明的另一优选实施例，在至少一个紧固端处仅提供用于一个连接装置的三个紧固点，其中至少两个紧固点与横向中心线不同地间隔开并且全部与纵向中心线不同地间隔开。
根据本发明的该优选实施例，优选使用三个连接装置(优选焊接辅助接合部件)，或在至少一个紧固端上使用三个紧固点。这是因为使用三个焊接辅助接合部件还确保了可能出现的机械载荷以这样的方式分布，即三个连接位置彼此支撑并且在载荷的情况下不会同时失效。为此，三个焊接辅助接合部件不布置在一条线上，例如平行于冲击保护加强件的横向中心线或平行于冲击保护加强件的纵向中心线。优选地，所述三个焊接辅助接合部件在所述至少一个紧固端中的布置形成等边三角形。以相同的方式，还优选地，为该布置选择等腰三角形。即使两个焊接辅助接合部件彼此相邻地布置并且平行于横向中心线，也以一定距离布置的另一焊接辅助接合部件恰恰确保了冲击保护加强件和车辆结构之间的连接的机械载荷的有利分布。
根据本发明的另一优选设计，三个焊接辅助接合部件或三个计划连接点或三个计划连接装置的布置形成三角形，然而，三角形的任意边都不平行于冲击保护加强件的横向中心线和纵向中心线布置。
根据本发明的另一优选实施例，仅三角形的一侧平行于冲击保护加强件的横向中心线或纵向中心线布置。
根据本发明的另一优选实施例，在至少一个紧固端处仅设置用于一个连接装置的四个紧固点，所述紧固点中的至少两个紧固点与横向中心线不同地间隔开，并且所述紧固点中的至少两个紧固点与冲击保护加强件的纵向中心线不同地间隔开。
在该优选实施例中布置的四个焊接辅助接合部件或替代连接装置(参见上文)或在至少一个紧固端中的计划的四个紧固点在同时观看时形成四边形或四边的图形。该四边形优选地具有正方形、平行四边形、矩形或梯形的形状。根据该布置的优选实施例，焊接辅助接合部件的四边形布置的侧面或计划紧固点的侧面都不平行于冲击保护加强件的横向中心线和纵向中心线延伸。然而，还优选的是，四边形的相对侧中的至少两个平行于横向中心线或纵向中心线布置。焊接辅助接合部件的这种布置或相应紧固点的布置还确保了冲击保护加强件在车辆结构中的可靠紧固。
进一步优选的是，冲击保护加强件的紧固端包括多个焊接辅助接合部件，所述多个焊接辅助接合部件接合在其中并且可焊接到由钢制成的车辆结构。这种结构的优点在于，冲击保护加强件可以例如由不可焊接或焊接不良的材料制成。这种材料包括铝、铝合金、塑料、纤维增强塑料、夹层成分或与金属焊接不良或不可焊接的任何其他材料的组合。由于车辆结构通常由钢或其他金属制成，因此冲击保护加强件的紧固端设置有多个由钢制成的焊接辅助接合部件。一旦这些已经以优选的布置设置到紧固端中，冲击保护加强件(特别是紧固端)，可通过电阻焊接方法连接到车辆结构。
根据本发明的另一优选实施例，冲击保护加强件的紧固端均在紧固点处具有孔，冲击保护加强件可通过该孔被旋拧到车辆结构上。为此，使用已知的螺纹连接，例如具有螺母或类似结构的螺栓。
根据本发明的另一优选实施例，冲击保护加强件以挤压或连续铸造的铝型材的形式提供，该铝型材由铝或铝合金制成。在这种情况下，使用铝和/或铝合金具有机械稳定和同时具有低重量的优点。通过使用上面已讨论过的焊接辅助连接部件和随后的电阻焊接，解决了制造例如具有钢结构的焊接连接的更高要求。
根据本发明的另一优选实施例，冲击保护加强件被提供为辊轧成形或深冲的金属部件，优选地由钢或金属合金制成，或者被提供为金属铸造部件。
本发明还包括具有至少一个根据上述优选实施例的冲击保护加强件的车辆结构，该冲击保护加强件通过紧固端焊接到车辆结构。
根据所述车辆结构的优选实施例，多个焊接辅助接合部件设置在冲击保护加强件的紧固端中，所述多个焊接辅助接合部件通过电阻焊接方法焊接到车辆结构，并提供车辆结构和冲击保护加强件之间的牢固连接。
根据具有冲击保护加强件的车辆结构的另一优选设计，冲击保护加强件的紧固端经由设置在其中的多个孔螺纹连接到车辆结构，以提供车辆结构和冲击保护加强件之间的牢固连接。
作为对此的替代方案，并且根据具有冲击保护加强件的车辆结构的另一优选设计，冲击保护加强件的紧固端经由设置在其中的多个紧固点连接到车辆结构，每个紧固点具有冲压铆钉、螺栓或钉子、旋压成形的螺钉或铆接件，其提供车辆结构和冲击保护加强件之间的牢固连接。
本发明还公开了一种用于将冲击保护加强件连接到车辆结构的连接方法，该冲击保护加强件由挤压或连续铸造的铝、铝合金、铸造金属、或根据上述优选实施例之一的辊轧成形或深拉的金属制成。该连接方法包括以下步骤：将多个焊接辅助接合部件设置到冲击保护加强件的紧固端中，将冲击保护加强件布置在车辆结构中，并且在紧固点处利用对应的连接装置将冲击保护加强件的紧固端连接到车辆结构。
在优选连接方法的上下文中，结合优选作为连接装置的焊接辅助接合部件，作为进一步的步骤，将多个焊接辅助接合部件分别设置到冲击保护加强件的紧固端中，并且将焊接辅助接合部件电阻焊接到车身。根据连接方法的替代优选设计，冲击保护加强件的紧固端各自在紧固点处具有孔。根据该结构基础，在进一步的步骤中，将冲击保护加强件和车辆结构螺纹连接在一起。根据另一优选和可选的替代方法，多个冲压铆钉各自设置在冲击保护加强件的紧固点处的紧固端中并设置在车辆结构中。作为另一优选的替代方法，使用旋压成形的螺钉作为连接装置。因此，可选地执行在冲击保护加强件的紧固点处将多个旋压成形的螺钉设置到紧固端中并且设置到车辆结构中。根据连接方法的另一可选方案，冲击保护加强件和车辆结构通过各自在紧固端的紧固点处的铆接件而彼此连接。基于上文概述的连接替代方案，清楚的是，可以使用不同的连接装置和连接方法利用与待加强的结构(例如车辆结构)结合的冲击保护加强件的优点。
另外，本发明包括由铝或铝合金制成的根据上述优选实施例之一的冲击保护加强件的制造方法。该制造方法包括以下步骤：将细长型材元件挤压或连续铸造为中空型材，该中空型材具有通过侧面彼此连接的基层和顶层，压缩型材元件的至少一端，使得基层和顶层彼此邻近布置，并且侧面相对于冲击保护加强件的纵向中心线横向向外加宽，和/或在紧固端的部分或区域中切除基层或顶层，使得至少一个紧固端在横向中心线的方向上的侧视图中形成为楔形，并且紧固点布置在未切割的顶层或基层中，并且将多个焊接辅助接合部件设置到每个紧固端中，以准备通过电阻焊接将冲击保护加强件焊接到车辆结构。
另外，本发明包括用于由不包括铝的金属或金属合金制成的上述冲击保护加强件之一的替代制造方法。其中包括例如钢。该制造方法包括以下步骤：辊轧成形、深拉或铸造作为中空型材的细长型材元件，该中空型材具有通过侧面彼此连接的基层和顶层，并且压缩型材元件的至少一个端部，使得基层和顶层彼此邻近布置，并且侧面相对于冲击保护加强件的纵向中心线横向向外加宽，和/或在紧固端的部分或区域中切除基层或顶层，使得至少一个紧固端在横向中心线的方向上的侧视图中形成为楔形，并且紧固点布置在未切割的顶层或基层中。在该制造方法的上下文中，存在进一步优选的步骤：在每个紧固端中产生多个孔，以准备将冲击保护加强件螺纹连接至车辆结构上。
附图说明
参考附图来更详细地说明本发明的优选实施例。示出为：
图1是根据本发明的冲击保护加强件的优选实施例的侧视图，
图2是根据图1的优选实施例的俯视图，
图3示出了冲击保护加强件的中空型材状的中心部的优选横截面形状，
图4是根据图1的优选实施例的紧固端的放大图，
图5是冲击保护加强件的紧固端的优选实施例的放大图，
图6是冲击保护加强件的紧固端的另一优选实施例的放大图，
图7是冲击保护加强件的紧固端的又一优选实施例的放大图，
图8是冲击保护加强件的紧固端的另一优选实施例的放大图，
图9是冲击保护加强件与车辆结构的连接方法的优选实施例的流程图，以及
图10是冲击保护加强件的制造方法的优选实施例的流程图。
具体实施方式
根据本发明的优选实施例，本发明的冲击保护加强件1在图1中以侧视图示出，并且在图2中以俯视图示出。冲击保护加强件1由细长的型材元件形成。这包括在中心部10中的空心型材。
优选地，细长型材元件由铝或铝合金制成。由于与钢和其他金属或塑料相比，其自身重量及其强度和变形性质，使得这种材料的选择是优选的。根据本发明的其他优选实施例，冲击保护加强件1也可根据应用由钢、塑料或增强塑料制成。
优选地，为了制造由铝或铝合金制成的冲击保护加强件1，将细长型材元件10挤压或连续铸造(步骤H1)。为了给冲击保护加强件1设置合适的长度，将挤压或连续铸造的空心型材10切割成合适的长度。此后，继续进行加工。
如果冲击保护加强件由钢或不包括铝的另一金属或不包括铝的另一金属合金制成，则使用辊轧成形、深压成形或铸造细长型材元件作为中空型材。
下面，使用由铝或铝合金制成的冲击保护加强件1的示例来描述冲击保护加强件1的构造。这对于冲击保护加强件1是示例性的，冲击保护加强件1可由上述材料中的一种或另一种合适的材料形成。
中心部10的细长中空型材包括基层12和顶层14。基层12和顶层14优选地彼此平行地布置并且经由侧面16彼此连接。还优选的是，基层12和顶层14布置成彼此会聚并且经由侧面16彼此连接。
优选地，基层12和顶层14以及侧面16的组合形成周向封闭的中空型材。
本发明优选的是，冲击保护加强件1包括在细长型材结构的每一端的紧固端20、30。通过两个紧固端20、30，冲击保护加强件1连接到车辆结构或另一框架结构，并且由此加强所述车辆结构或另一框架结构。
基层12和顶层14可沿纵向中心线ML和横向中心线MQ来描述。纵向中心线ML在基层12或顶层14的中间沿基层12或顶层14的纵向方向延伸(参见图1)。横向中心线MQ将横向于纵向方向的冲击保护加强件1分成两半(参见图1)。为了进一步描述冲击保护加强件1的优选构造，纵向中心线ML和横向中心线MQ在基层12的平面中延伸，如图2所示。
为了实现本发明优选的冲击保护加强件1的稳定性，基层12和顶层14具有比连接侧面16更大的材料厚度。根据应用，还优选为基层12、顶层14和侧面16提供相同的材料厚度。然而，为了实现重量减轻，有利的是使用与基层12和顶层14相比具有更小材料厚度的侧面16。
根据中心部10的封闭的中空型材的第一优选实施例，横截面具有正方形的形状。进一步优选的还有矩形或平行四边形或梯形或多边形形式的横截面形状。相应的中空型材状的中心部10的可用横截面在图3中示出。
通过中空型材状中心部10的不同横截面，冲击保护加强件1适于可能的机械异常载荷情况和为此所需的加强件。机械异常载荷情况是指框架结构(例如车辆结构)上的机械载荷，其不是永久地或循环地发生，而是仅在例外情况下发生。对于机动车辆，机械异常载荷情况是交通事故、由于不利的道路状况或类似情况而与障碍物碰撞。通过异常载荷情况，框架结构受到机械载荷，对于该机械载荷，其不必被设计为标准。为了仍然能够充分地抵抗该异常载荷情况，框架结构在可能发生异常载荷情况的区域中用冲击保护加强件1来加强。
例如，图3示出了作为中空型材状的中心部10的横截面的非穷举的示例设计的以下形状：A)正方形、B)矩形、C)平行四边形、D)梯形以及E)和F)多边形。还优选使用八边形的多边形作为横截面。
优选地，在假设机械异常载荷情况作用在基层12或顶层14的法线方向上时，则冲击保护加强件1通过沿纵向中心线ML弯曲而受到载荷或应力。该弯曲应力优选通过侧面16的不同形状设计来抵消。
根据另一优选实施例，除了紧固端20、30之外，中心部10的中空型材在其周长上形成为封闭的。根据中空型材状的中心部10的另一优选实施例，基层12和顶层14在它们的长度的至少70％上彼此平行地延伸。
紧固端20、30的不同优选设计在图4和图5中示出。优选地，两个紧固端20、30仅使用一种结构类型。同样地，优选地以不同结构类型提供紧固端20、30。
紧固端20、30的第一优选构造类型使用图4中的紧固端20的示例来描述。在紧固端20处，基层12和顶层14被压在一起，即它们被压缩。因此，基层12和顶层14优选地彼此邻接，从而加强紧固端20。
通过压缩紧固端20的部分中的中空型材，侧面16优选地横向向外变形，从而形成外褶皱22。优选地，这些彼此相对布置的褶皱22延伸由基层12或顶层14提供的紧固端20的紧固面24。
优选地，提供多个焊接辅助接合部件40，用于将紧固端20紧固到框架结构。优选的焊接辅助接合部件40由可焊接材料构成，以便焊接到框架结构或车辆结构。类似于实心冲压铆钉或焊接螺柱，如DE 10 2012 010 870、DE 10 2012 018 866或DE 10 2017 115 229中所述，多个焊接辅助接合部件40通过基层12和顶层14设置到紧固端20中。因此，焊接辅助接合部件40的头部分别将自身支撑在基层12或顶层14上，并且焊接辅助接合部件40的轴从相对的顶层14或基层12突出。因此，突出的轴部可用于焊接到框架结构或车辆结构。为此，优选使用电阻焊接方法。
作为本发明优选的替代连接装置，在紧固端的紧固点处使用冲压铆钉、钉子或定位螺栓、旋压成形(flow-forming)的螺钉或螺母组合，而不是焊接辅助连接部。应当理解的是，螺钉-螺母组合只能与先前设置在紧固点处的孔结合来实现。与此相比，优选的冲压铆钉、钉子、螺栓和旋压成形的螺钉在紧固点以连接方式直接连接。另外，作为没有辅助接合部件的连接方法，也优选铆接。在下文中，将描述冲击保护加强件利用焊接辅助接合部件的优选紧固。利用焊接辅助接合部件的紧固用作利用其他上述连接装置进行紧固的示例，并且可以类似地应用于这些连接装置。
根据紧固端30的另一优选构造，紧固端30在侧视图(参见图5)中形成为楔形。优选的楔形通过在横向中心线MQ的方向上去除顶层14的端部的一部分而形成。因此，基层12在该区域中是可自由接近的，以便将焊接辅助接合部件40设置在基层12中并且随后将它们焊接。从图5中可以看出，焊接辅助接合部件40的头部将其自身支撑在面向顶层14的基层12上。在基层12的背向顶层14的一侧上，焊接辅助接合部件40的轴突出，使得其能够通过电阻焊接而被焊接。
优选地，顶层14在紧固端30的区域中被切除或缩短到焊接辅助接合部件40对于用于电阻焊接的焊接电极来说是容易接近的程度。
同样优选的是，切断基层12并且将焊接辅助接合部件40设置到顶层14中。
根据本发明的不同优选实施例，紧固端20、30经由多个焊接辅助接合部件40通过电阻焊接方式的被焊接到框架结构。为此，首先将焊接辅助接合部件40设置在紧固端20、30中(如上所述)。
根据本发明的优选实施例，在冲击保护加强件1的制造方法的上下文中，焊接辅助接合部件40被设置到紧固端20、30中。
根据本发明的另一优选实施例，在冲击保护加强件1与框架结构的连接方法的上下文中，焊接辅助接合部件40在将冲击保护加强件1焊接到框架结构之前设置在紧固端20、30中。
根据第一优选设计，两个焊接辅助接合部件40设置在紧固端20、30中。两个焊接辅助接合部件40位于在纵向中心线ML和横向中心线MQ的方向上彼此间隔开的紧固点处。相应地，仅两个焊接辅助接合部件40不一起位于纵向中心线ML和平行于横向中心线MQ的线LQ上。优选地，两个紧固点或已经设置的焊接辅助接合部件40布置在连接线LV上，该连接线LV相对于纵向中心线ML和横向中心线MQ以不同于0°或90°的角度倾斜。
还优选的是，多个焊接辅助接合部件40沿着连接线LV在预定范围内彼此隔开。优选地以这样的方式选择该距离或范围，使得在经由相邻连接的电阻焊接期间减少电分流的危险。
根据图7，还优选地借助于仅三个焊接辅助接合部件40紧固至少一个紧固端20、30。这些焊接辅助接合部件40设置在平的紧固端20、30中，使得紧固点中的至少两个与横向中心线MQ间隔开并且布置成不同，并且紧固点中的所有三个与纵向中心线ML间隔开并且布置成不同。从图7和图8中显而易见的是，焊接辅助接合部件40可布置在距纵向中心线ML相同距离处。然而，由于一个焊接辅助接合部件40布置或定位在纵向中心线ML的上方并且一个焊接辅助接合部件40布置或定位在纵向中心线ML的下方，或者一个焊接辅助接合部件40布置或定位在纵向中心线ML的右侧并且一个焊接辅助接合部40布置或定位在纵向中心线ML的左侧，所以优选的紧固模式导致所有三个紧固点或焊接辅助接合部件与纵向中心线ML间隔开并且定位不同。
因此，多个焊接辅助接合部件40或多个预选紧固点形成以下形状：等腰三角形(图7)、等边三角形(未示出)、不等边三角形(图8)或直线(参见图8，其中焊接辅助接合部件40用虚线画出)。
根据本发明的另一优选实施例(参见图4)，至少一个紧固端20、30仅通过四个焊接辅助接合部件40在四个紧固点处紧固。焊接辅助接合部件40中的至少两个与横向中心线MQ间隔开且定位不同，以及焊接辅助接合部件40中的至少两个与纵向中心线ML间隔开且定位不同。在上述条件下，仅四个焊接辅助接合部件40形成以下形状之一：正方形、矩形、平行四边形、梯形、不规则正方形或三角形。
此外，本发明包括上面已经提到的用于冲击保护加强件1与车辆结构或框架结构的连接方法。该连接方法包括以下步骤：在步骤V1中将冲击保护加强件1布置在车辆结构中。随后，通过位于紧固端20、30中的焊接辅助接合部件40借助于电阻焊接将冲击保护加强件连接到车辆结构(步骤V 2)。
在该连接方法的上下文中，作为准备步骤，还优选地，首先将多个焊接辅助接合部件40设置到冲击保护加强件1的紧固端20、30中。
根据优选实施例，连接方法由图9中的流程图示出。
另外，本发明提供了上述用于由铝或铝合金制成的冲击保护加强件1的制造方法。在细长型材元件被挤压或连续铸造为中空型材(步骤H1)之后，形成两个紧固端20、30。这些紧固端20、30优选具有相同的形状或不同的形状。
根据第一替代方案，在步骤H2中，对型材元件的至少一个端部进行压缩，使得基层12和顶层14彼此邻近地布置，并且侧面16相对于冲击保护加强件1的纵向中心线ML横向向外加宽。
可选地，还优选地，在步骤H2中，在紧固端20、30的区域中切割基层12或顶层14，使得至少一个紧固端20、30在横向中心线MQ的方向上的侧视图中形成为楔形。因此，用于焊接辅助接合部件40的紧固点布置在未切割的顶层14或基层12中。
此外，优选的是，焊接辅助接合部件40在紧固端20、30中的预备设置可作为制造方法的部分步骤进行。因此，多个焊接辅助接合部件40设置在每个紧固端20、30中，以便准备通过电阻焊接将冲击保护加强件1焊接到车辆结构上。
上述制造方法的各个步骤通过图10中的流程图示出。

Claims (25)

1.一种车辆结构的冲击保护加强件(1)，其可支撑地紧固在所述车辆结构中以抵抗外部机械异常载荷情况的作用，并且其包括以下特征：
a.具有纵向中心线(ML)和横向于所述纵向中心线(ML)布置的横向中心线(MQ)的细长型材元件，所述细长型材元件在纵向方向上具有在每端侧的紧固端(20、30)及其之间的中心部(10)，
b.所述中心部(10)包括周向封闭的中空型材，所述中空型材包括基层(12)和与所述基层(12)相对布置的顶层(14)，所述基层(12)和顶层(14)通过多个侧面(16)彼此连接，以及
c.所述紧固端(20、30)中的每一个具有一平面形状，所述平面形状具有至少两个紧固点，所述至少两个紧固点与所述横向中心线(MQ)和所述纵向中心线(ML)不同地间隔开，并且被设置为到所述车辆结构的连接点，特别是焊接连接点。
2.根据权利要求1所述的冲击保护加强件(1)，其中，所述中心部(10)的所述中空型材的所述基层(12)和顶层(14)具有比所述连接侧面(16)更大的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的冲击保护加强件(1)，其中，至少一个紧固端(20、30)由压缩的中空型材构成，使得所述基层(12)和顶层(14)以平面方式彼此邻近布置，并且所述多个侧面(16)相对于所述冲击保护加强件(1)的所述纵向中心线(ML)横向向外加宽。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的冲击保护加强件(1)，其中，至少一个紧固端(20、30)在所述横向中心线(MQ)的方向上的侧视图中形成楔形，并且所述基层(12)或所述顶层(14)被切割，使得所述紧固点布置在未切割的所述顶层(14)或基层(12)中。
5.根据前述权利要求中的一项所述的冲击保护加强件(1)，其在至少一个紧固端(20、30)处为每个连接装置(40)仅提供两个紧固点，所述两个紧固点在冲击保护加强件(1)的所述横向和纵向方向上彼此隔开。
6.根据前述权利要求1至4中的一项所述的冲击保护加强件(1)，其在至少一个紧固端(20、30)处为每个连接装置(40)仅提供三个紧固点，所述三个紧固点中的至少两个与所述横向中心线(MQ)间隔开并定位成不同，并且所述三个紧固点全部与所述纵向中心线(ML)间隔开并定位成不同。
7.根据前述权利要求1至4中的一项所述的冲击保护加强件(1)，其在至少一个紧固端(20、30)处为每个连接装置(40)仅提供四个紧固点，所述四个紧固点中的至少两个与所述横向中心线(MQ)不同地间隔开，并且所述四个紧固点中的至少两个与所述冲击保护加强件(1)的所述纵向中心线(ML)不同地间隔开。
8.根据前述权利要求5至7中的一项所述的冲击保护加强件(1)，其中，所述紧固端(20、30)在所述紧固点处各有一个接合在其中的焊接辅助接合部件(40)，所述焊接辅助接合部件(40)可焊接到由钢制成的车辆结构。
9.根据前述权利要求5至7中的一项所述的冲击保护加强件(1)，其中所述紧固端(20、30)在所述紧固点各有一个孔，通过所述孔可将所述冲击保护加强件螺纹连接到车辆结构上。
10.根据前述权利要求中的一项所述的冲击保护加强件(1)，其被提供为由铝或铝合金构成的挤压或连续铸造的铝型材。
11.根据前述权利要求中的一项所述的冲击保护加强件(1)，其被提供为辊轧成形的或深拉成形的金属部件，优选由钢或金属合金制成，或作为金属铸造部件。
12.一种具有至少一个根据前述权利要求中的一项所述的冲击保护加强件(1)的车辆结构，所述冲击保护加强件(1)通过所述紧固端(20、30)连接到所述车辆结构。
13.根据与涉及权利要求8的权利要求10或11结合的权利要求12所述的车辆结构，其中，设置在所述冲击保护加强件(1)的所述紧固端(20、30)中的所述焊接辅助接合部件(40)通过电阻焊接方法焊接到所述车辆结构，并且提供所述车辆结构和冲击保护加强件(1)之间的牢固连接。
14.根据与涉及权利要求9的权利要求10或11结合的权利要求12所述的车辆结构，其中，所述冲击保护加强件(1)的所述紧固端(20、30)通过设置在其中的多个孔螺纹连接至所述车辆结构，并且提供所述车辆结构和冲击保护加强件(1)之间的牢固连接。
15.根据与涉及权利要求5、6或7的权利要求10或11结合的权利要求12所述的车辆结构，其中，所述冲击保护加强件(1)的所述紧固端(20、30)通过设置在其中的多个紧固点连接到所述车辆结构，每个紧固点具有冲压铆钉、螺栓或钉子、旋压成形的螺钉或铆接件，并提供所述车辆结构和冲击保护加强件(1)之间的牢固连接。
16.一种用于根据权利要求10或11所述的冲击保护加强件(1)至车辆结构的连接方法，其包括以下步骤：
V1)将所述冲击保护加强件(1)布置在所述车辆结构中，以及
V2)在所述紧固点处将所述冲击保护加强件(1)的所述紧固端(20、30)连接至所述车辆结构。
17.根据引用权利要求10的权利要求16所述的连接方法，包括进一步的步骤：
将多个焊接辅助接合部件(40)分别设置到所述冲击保护加强件(1)的所述紧固端(20、30)中，以及
将所述焊接辅助连接部件电阻焊接到车身。
18.根据权利要求16所述的连接方法，其中，所述冲击保护加强件的所述紧固端(20、30)分别在所述紧固点处具有孔，包括进一步的步骤：
将冲击保护加强件(1)和所述车辆结构螺纹连接在一起。
19.根据权利要求16所述的连接方法，包括进一步的步骤：
在所述冲击保护加强件(1)的所述紧固点处将多个冲压铆钉各自设置到所述紧固端(20、30)中并设置到所述车辆结构中。
20.根据权利要求16所述的连接方法，包括进一步的步骤：
在所述冲击保护加强件的所述紧固点处将多个旋压成形的螺钉设置到所述紧固端(20、30)中并且设置到所述车辆结构中。
21.根据权利要求16所述的连接方法，包括进一步的步骤：
在所述紧固端的所述紧固点处利用相应的铆接连接件来连接所述冲击保护加强件和所述车辆结构。
22.一种用于由铝或铝合金制成的根据前述权利要求1至7中任意一项所述的冲击保护加强件(1)的制造方法，其包括以下步骤：
H1)将细长型材元件挤压或连续铸造为中空型材，所述中空型材具有通过多个侧面(16)彼此连接的基层(12)和顶层(14)，以及
H2)压缩所述型材元件的至少一端，使得所述基层(12)和顶层(14)布置成彼此邻近，并且所述侧面(16)相对于冲击保护加强件(1)的所述纵向中心线(ML)横向向外加宽，和/或切除在所述紧固端(20、30)的区域中的基层(12)或顶层(14)，使得至少一个紧固端(30)在所述横向中心线(MQ)的方向上的侧视图中形成为楔形，并且所述紧固点布置在未切割的所述顶层(12)或基层(14)中。
23.根据权利要求14所述的制造方法，具有进一步的步骤：
H3)将多个焊接辅助接合部件(40)设置到每个紧固端(20、30)以准备通过电阻焊接的方式将所述冲击保护加强件(1)焊接到车辆结构上。
24.一种用于由金属或金属合金制成的根据前述权利要求1至7或9中任意一项所述的冲击保护加强件(1)的制造方法，其包括以下步骤：
H1)辊轧成形、深拉成形或铸造具有基层(12)和顶层(14)的作为中空型材的细长型材元件，所述基层(12)和顶层(14)经由多个侧面(16)彼此连接，以及
H2)压缩所述型材元件的至少一端，使得所述基层(12)和所述顶层(14)布置成彼此邻近，并且所述多个侧面(16)相对于所述冲击保护加强件(1)的所述纵向中心线(ML)横向向外加宽，和/或切除在所述紧固端(20、30)的区域中的基层(12)或顶层(14)，使得至少一个紧固端(30)在所述横向中心线(MQ)的方向上的侧视图中形成为楔形，并且所述紧固点布置在未切割的所述顶层(12)或基层(14)中。
25.根据权利要求24所述的制造方法，具有进一步的步骤：
在每个紧固端(20、30)中产生多个孔，以准备将所述冲击保护加强件(1)和车辆结构螺纹连接在一起。
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