CN116080571A - 用于车辆的保险杠横梁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的保险杠横梁1，该保险杠横梁在车辆横向方向Y上延伸并且基本上具有至少一个单侧敞开的空心型材，其中，所述空心型材具有通过竖直的连接片6相互连接的上翼缘4和下翼缘5，在所述上翼缘4和/或下翼缘5中一件式地且材料统一地构造有变形区8，在该变形区中金属材料具有相对于所述连接片6较小的抗拉强度Rm，其中，所述变形区8在车辆横向方向Y上在所述保险杠横梁1的长度的20％至60％、尤其是25％至50％、特别优选30％至40％上延伸。

Description

用于车辆的保险杠横梁

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的保险杠横梁。

背景技术

从现有技术中已知耦联在车辆车身上的保险杠横梁。这大多在装入碰撞盒的情况下进行。保险杠横梁大多由金属材料制成并且也可以称为减震器、保险杠或横梁。

这种保险杠横梁应具有足够的刚度，使得尤其是例如在进行极或桩测试时实现足够的支承作用。因此，保险杠横梁本身尽可能刚性地构成。车辆辆撞击到物体上并且碰撞盒变形。在此，碰撞能量被转化成变形功。

在此，保险杠横梁本身存在利益冲突，一方面在于有利的可生产性方面以及在本身通过变形吸收能量的任务方面。

但同时保险杠必须具有高刚度，以便例如在中央碰撞的物体中而不是在面状碰撞的物体中因此在桩测试中本身具有克服变形的这样高的阻力，使得在变形时降低足够的能量，以便解除位于其后的碰撞承载路径如纵梁、侧壁、通道并且尤其是牵引电池盒的负荷或对其进行保护。

发明内容

本发明的任务是，提供一种保险杠横梁，其可有利地生产，具有小的自重，同时具有高刚度和自身变形的可能性。

根据本发明提供一种具有保险杠横梁，该保险杠横梁在车辆横向方向上延伸并且基本上具有至少一个单侧敞开的空心型材，其中，所述空心型材具有通过竖直的连接片相互连接的上翼缘和下翼缘，在所述上翼缘和/或下翼缘中一体式地且材料统一地构造有变形区，在该变形区中金属材料具有相对于所述连接片较小的抗拉强度Rm，其中，所述变形区在车辆横向方向上在所述保险杠横梁的长度的20％至60％、尤其是25％至50％、特别优选30％至40％上延伸。

所述保险杠横梁设置用于装配在车辆上、尤其是电动车辆上。该保险杠横梁在车辆横向方向上基本上在车辆的宽度上延伸、尤其是在从车轮外侧直到相对置的车轮外侧的约80至95％的长度范围上延伸。

该保险杠横梁由金属材料构成、特别优选由钢材构成。该保险杠横梁在其横截面本身上具有空心型材。所述空心型材尤其是构造为单侧敞开的空心型材。完全特别优选地，该空心型材是在横截面中帽形的结构。此外优选地，该空心型材用封闭板材来封闭。然而，在本发明的范围内也可设置其它横截面结构，例如矩形的空心型材或多室空心型材。

所述空心型材可以在钢材的情况下例如通过辊压成型制成。

所述空心型材具有至少一个上翼缘和至少一个下翼缘。上翼缘和下翼缘基本上水平延伸地定向。可以一起包括相对于单纯的水平线的一定的角度位置。上翼缘和下翼缘也能够被称作边框。上翼缘和下翼缘通过基本上竖直定向地延伸的连接片相互连接。上翼缘、下翼缘和竖直的连接片一件式地且材料统一地构造。

根据本发明现在规定，在所述上翼缘和/或所述下翼缘中一件式地且材料统一地构造有变形区。在该变形区中，所述金属材料相对于所述连接片的抗拉强度、尤其是相对于包围该变形区的边缘区域具有较小的抗拉强度Rm。从变形区到包围的区域的过渡区域优选小于30mm、特别优选小于20mm。特别优选地，连接片或周围的边缘区域的抗拉强度对应于其余的保险杠横梁的抗拉强度。然而，在保险杠横梁上可以构造有其它易延展的区域。

根据本发明的变形区相对于保险杠横梁的纵向方向居中地并且在纵向方向上连续地构造。因此，该变形区在保险杠横梁的纵向方向上在安装状态下在车辆横向方向上在保险杠横梁本身长度的20％至60％、尤其是25％至50％、特别优选30％至40％上延伸。

通过根据本发明的措施实现了在碰撞的情况下所述上翼缘或下翼缘或边框变形并且在此碰撞能量减少。与之相比硬的或者说刚性的连接片则按照牵引带的原理起作用并且给予保险杠横梁足够的剩余刚度。因此，在没有裂纹危险的情况下也允许横梁的大的变形或者说侵入，这尤其是在没有实心发动机缸体的电池电动车辆中在纵梁之间是可能的并且是特别有利的。无裂纹可能的变形深度或者说侵入可以处于横梁长度的多达1/4的数量级中和/或处于碰撞盒长度的数量级中。当上翼缘和下翼缘具有软区时，得出最好的碰撞结果。然而，如果仅在上翼缘或下翼缘中形成软区，也可以实现好的结果。

因此，可以预先给定所定义的弯曲载荷。直至达到这种弯曲载荷，保险杠横梁保持刚性或者通过边框的变形有针对性地减少碰撞能量。如果超过这种弯曲载荷，保险杠横梁的横截面坍塌，因此保险杠横梁弯折。因此，剩余的连接片如牵引带那样起作用并且防止物体例如朝向乘员舱或发动机或驱动空间的方向进一步进入。由此实现了实现从弯曲横梁到牵拉带的受控制的过渡。同时，在牵拉纤维中的弯曲法向应力显著地减小。因此，大的变形和能量吸收是可能的，而不会出现断裂或形成裂纹并且因此不会出现击穿进入的物体。

在一个优选的设计变型方案中，所述上翼缘和/或下翼缘以半径过渡至竖直的连接片。特别优选地，所述变形区延伸直至进入半径中。该变形区也可以略微延伸到连接片中。然而，在车辆竖直方向上为连接片的至少80％、特别优选至少90％的高度范围应由硬材料制成。由于变形区延伸直至半径中，在此有针对性地避免了在半径中可能发生的裂纹萌生。

尤其是使用高强度的钢材。通常，在此涉及硼锰钢，例如22MnB5。所述硼锰钢可以通过热成形和加压淬火过程被调节到大于1500MPa、尤其是大于1600MPa、完全特别优选大于1800MPa的抗拉强度Rm。通过不同的定制性能制造变型方案，例如有针对性的后热处理或还有在热成形和加压淬火过程之前或期间的局部热处理，可以形成所谓的软区。根据本发明，变形区因此构造在上翼缘或下翼缘中。因此，在软区或变形区中的抗拉强度优选在500至1000MPa之间、尤其是在600至800MPa之间。

变形区在车辆纵向方向上构造成在上翼缘和/或下翼缘的深度的至少70％、优选至少80％、尤其是大于90％上延伸。然而特别优选地，变形区构造成在上翼缘和/或下翼缘的深度的小于95％上。通过该措施可以实现在此通过变形实现有针对性的碰撞能量减少并且在超过力水平时然后发生弯折特性，然而竖直的连接片作为牵引带防止击穿或断裂或撕裂。由此可以显著提高横梁的变形或侵入并且因此也显著提高在构件失效之前的能量减少。

在另一个优选的设计变型方案中，变形区在碰撞盒之间的在车辆横向方向上的长度范围上延伸，该长度范围对应于碰撞盒在车辆横向方向上相互间的距离的20％至40％、尤其是25％至35％。

附图说明

本发明的其它优点、特征、特性和方面是下述说明的主题。优选的设计变型方案在示意图中示出。它们用于简单理解本发明。附图示出：

图1示出保险杠梁装置的透视图；

图2示出根据图1的横截面视图；

图3以替代的设计变型方案示出横截面视图；

图4示出在桩测试时根据本发明的解决方案的优点；

图5示出桩测试的俯视图；

图6a至6g示出根据图1中的剖切线I-I的不同的横截面视图。

具体实施方式

在附图中为相同或相似构件使用同一附图标记，即使出于简化原因省略了重复说明。

图1示出根据本发明的保险杠横梁1。所述保险杠横梁在其各自的端部区域中与碰撞盒2耦联，以便尤其是在端侧连接在未详细示出的车辆的纵梁上或在尾侧连接在车辆的纵梁上。保险杠横梁1具有长度L和在横截面中所示的帽形轮廓。图2中的横截面轮廓是具有可选的封闭板材3的在横截面中所示的帽形轮廓。所述帽形轮廓为此具有基本上水平定向的上翼缘4以及下翼缘5和连接上翼缘4以及下翼缘5的连接片6。连接片6本身基本上竖直地定向。上翼缘4和下翼缘5以及连接片6不必完全平面地构造，而是也能够具有略微弧形的走向。上翼缘4或下翼缘5以相应的半径7过渡到连接片6中。

根据本发明现在规定，变形区8设置在上翼缘4和/或下翼缘5中，其中，变形区8一件式地且材料统一地构造。变形区8相对于保险杠横梁1的纵向方向居中地设置并且自身连续地构造。

在图2中示出，变形区8以大约优选大于70％、尤其是大于80％的深度T8在车辆纵向方向上相对于上翼缘4或者下翼缘5的深度T延伸。变形区8在车辆横向方向Y上以长度L8延伸，该长度基本上对应于保险杠横梁1的长度L的20％至60％。变形区8的长度L8也可以具有长度L8，该长度对应于碰撞盒2之间的距离A2的长度的20％至40％。

变形区一件式地且材料统一地构造。这尤其是通过在周围的硬质材料上产生定制性能来制造。尤其是例如在图2中示出的过渡区域9在车辆纵向方向X上具有从变形区8的软质材料到连接片6或上翼缘4或下翼缘5的硬质材料的小于20mm、尤其是小于10mm的延伸尺寸。

图3示出一个优选的设计变型方案，变形区8在此延伸到半径区域7中。连接片的硬区域应当具有高度H6，该高度对应于上翼缘4至下翼缘5的间距的至少70％、优选大于80％。由此避免在半径7的区域中发生裂纹萌生。封闭板材3可以通过相应未详细示出的耦联例如点焊或类似方式与帽形型材耦联。然后变形区8也过渡到半径区域上，然而这仅在背离碰撞侧的一侧上。因此，封闭板材3在车辆纵向方向X上向前指向。

由此实现在图4中所示的根据本发明的目的。上面的示图对应于现有技术。所示的保险杠横梁1在撞击到桩10上时弯曲。保险杠横梁在此是扭转刚性的，从而不会发生进一步的碰撞能量减少。在图4的下方示图中示出根据本发明的保险杠横梁。所述保险杠横梁也撞击到桩10上。如果超过力水平，则横截面坍塌，这意味着横截面在超过力水平时弯折。剩余的连接片6则用作牵引带，从而实现更大的变形并且同时实现更高的碰撞能量减少。

尤其是可以有针对性地通过变形区引起弯折特性。

图5示出根据本发明的保险杠横梁1或保险杠梁装置的俯视图。所述保险杠梁装置在车辆纵向方向X上撞到桩10上，变形区域8在此负责保险杠横梁1在桩10的区域中的有针对性的弯折。此外，在图5中示出两个具有碰撞盒长度L2的碰撞盒2，保险杠横梁1可以通过所述碰撞盒与车辆连接。在碰撞盒2上，在其前端部附近在内侧分别设置有额定变形部位15，该额定变形部位可以实施成孔、卷边或软区，并且在中央桩测试时，当超过横梁变形或者说侵入的特定水平时，通过碰撞盒1的有针对性的弯曲确保减轻尤其是在碰撞盒2与保险杠横梁1之间的接合连接的负荷。碰撞盒然后向内弯折，这有利于保险杠横梁1的(未示出的)弯曲，如在图5中所示的那样。

图6a至6g示出根据图1中的剖切线II-II的不同的横截面几何形状。根据图6a，在所述连接片上还构造有附加的卷边11。所述卷边11也再次在图1中示出。卷边11可以引起保险杠梁的附加的加固。根据图6b，插入加固板材12。加固板材12基本上是w形的或者具有波浪形的横截面。根据图6c，在加固板材12上还设置有附加的封闭板材3。图6d示出类似于图2的没有封闭板材的帽形型材。图6e示出通过辊压成型制造的横截面。在此构造有多室空心型材。多室空心型材同样具有上翼缘4和下翼缘5。在上翼缘4和下翼缘5中构造有多个变形区。在前侧上分别存在一个连接上翼缘和下翼缘的连接片6。在背侧上构造有通过辊压成型制造的相应的封闭板材3。附加地加固的卷边11能够在前壁3中被引入。

所有实施例的共同之处在于，相应的连接片6经受减小的裂纹危险并且与均匀硬化的板材构件或均匀高强度的材料相比具有更高的变形能力和能量吸收能力。

图6f示出本发明的另一个设计变型方案。在此，构造有两个帽形的板材，变形区8不仅在相应的上翼缘和下翼缘的区域中延伸。变形区也可以包括分别向外伸出的法兰13。这根据本发明提供的优点是，所述两个板材在法兰13的区域中相互耦联、尤其是也焊接。在碰撞情况下，由于更易延展的材料在此不会出现焊接连接部的裂纹萌生或撕开。

图6g示出另一个设计变型方案，其中，在此板材、尤其是连接片在从上翼缘4至连接片6或者说下翼缘5至连接片6的过渡区域中具有附加的成型部14。由此，也可以再次有针对性地调节弯折特性和/或在时间上分级。

附图标记

1     保险杠横梁

2     碰撞盒

3     封闭板材

4     上翼缘

5     下翼缘

6     连接片

7     半径

8     变形区

9     过渡区域

10    桩

11    卷边

12    加固板材

13    法兰

14    成型部

15    额定变形部位

L     长度

L     8的长度

L2    碰撞盒长度

T     4/5的深度

T8    8的深度

A2    2之间的距离

H     高度

H6    高度

X     车辆纵向方向

Y     车辆横向方向

Z     车辆竖直方向

A2    2之间的距离

Claims (8)

1.一种用于车辆的保险杠横梁(1)，该保险杠横梁在车辆横向方向(Y)上延伸并且基本上具有至少一个单侧敞开的空心型材，其中，所述空心型材具有通过竖直的连接片(6)相互连接的上翼缘(4)和下翼缘(5)，其特征在于，在所述上翼缘(4)和/或下翼缘(5)中一体式地且材料统一地构造有变形区(8)，在该变形区中金属材料具有相对于所述连接片(6)较小的抗拉强度Rm，其中，所述变形区(8)在车辆横向方向(Y)上在所述保险杠横梁(1)的长度的20％至60％、尤其是25％至50％、特别优选30％至40％上延伸。

2.根据权利要求1所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述空心型材构造为帽形型材、优选具有封闭板材。

3.根据权利要求1或2所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述上翼缘(4)和/或下翼缘(5)以半径(7)过渡至竖直的连接片(6)、尤其是仅过渡到背离碰撞方向的侧上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述变形区(8)延伸直至到所述半径中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述材料是高强度的钢、尤其是通过热成形和加压淬火制成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述保险杠横梁的材料具有大于1400Mpa、尤其是大于1600Mpa、特别优选大于1800Mpa的抗拉强度，并且在所述变形区(8)中所述抗拉强度在500至1000Mpa之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述变形区(8)在车辆纵向方向(X)上在所述上翼缘(4)和/或下翼缘(5)的深度的至少70％、优选至少80％、尤其是大于90％、然而特别优选所述深度的小于95％上延伸。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的保险杠横梁(1)，其特征在于，所述变形区(8)在车辆横向方向(Y)上居中地设置并且在所述碰撞盒(2)之间的在车辆横向方向(Y)上的长度范围上延伸，所述长度范围对应于所述碰撞盒(2)相互间的距离20％至40％、尤其是25％至35％。

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