专利名称：汽车保险杠横梁及其增强构件和保险杠横梁的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆的保险杠横梁和一种用于保险杠横梁的增强构件。本发明还涉及一种适用于制造保险杠横梁的方法。
背景技术：
汽车的保险杠横梁以其安装在其上的构件用于在发生碰撞的情况下吸收变形能量并且保护车辆内部部件(如发动机)。出于保护行人以减小腿部区域伤害的目的，可变形性需要满足一定的要求。因此，通常在保险杠横梁上安装厚度为6至7厘米的可压缩式塑料泡沫。这明显有利于车辆前悬(其定义为前轮中点与保险杠覆盖层最前部轮廓之间的距离)。在现代汽车中カ求减小前悬进而实现特别紧凑的构造方式。由DE 10 2004 024 468 Al已知ー种用于汽车的、减缓碰撞的构件布置，其中，取代可压缩式塑料泡沫而在保险杠横梁前部安装水平延伸的弯折壁。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在干，提供一种用于汽车的保险杠横梁，它使得前悬可得到减小，同时能够经济地并且以技术上简单的方式制造。本发明进一歩要解决的技术问题在干，提供一种用于制造汽车保险杠横梁的特別经济的方法。该技术问题按本发明通过ー种用于汽车的保险杠横梁、一种汽车、ー种用于汽车保险杠横梁的增强构件和一种用于制造汽车保险杠横梁的方法解決。按照本发明的ー个方面提供了一种用于汽车的保险杠横梁，其中，该保险杠横梁具有至少ー个沿行驶方向位于前部的第一腔室和沿行驶方向位于该第一腔室后方的第二腔室，其中，第一和第二腔室设计为空心板型材，并且第一腔室具有比第二腔室更高的可变形性。在此，沿行驶方向位于前部的侧面表示在正面碰撞中首先变形的ー侧。因此，行驶方向也可以參考还未安装在车辆中的部件来定义，因为对于这些部件来说之后的定向和碰撞中的性能也已经确定了。可变形性在此及以下理解为构件能够承接变形能量的性能。因此，构件较高的可变形性表示在作用相同的力时导致更强烈的变形。保险杠横梁的优点是，它由于第一腔室较高的可变形性确保了保护行人，而它同时通过第二腔室较高的刚度为车辆内部部件提供了良好的保护。以这种方式，通常使用的普通可变形的泡沫塑料可由一种构件代替，这种构件一方面能够特别简单地制造，另ー方面也可以设计得这样节省空间，使得它可以在保持良好功能性的同时减小前悬。保险杠横梁的另ー优点是，这种金属腔室的变形性能可以方便地计算出并且通过实验可重复地检验。因此，可以非常精确地定义为保护行人和保护内部部件所需的变形性能。在一种实施形式中，第一和第二腔室由连续的板材一体式地构成。按照这种实施形式的保险杠横梁可尤其用滚压成型方法制造，其中，在保险杠横梁成型后焊接敞开的端部，从而形成封闭的空心型材。可用不同方式影响两个室的可变形性。在一种实施形式中，第一腔室较高的可变形性由此或还另外由此实现，即，板材在第一腔室区域内的壁厚小于该板材在第二腔室区域内的壁厚。可选地或附加地，板材可以在第一腔室的区域内具有多个提高可变形性的通孔。 通孔的数量、尺寸和布置可尤其通过有限元模拟确定。可选地或附加地，保险杠横梁可以具有布置在第二腔室区域内的增强构件，该增强构件例如设计为塑料注塑件并且可以具有蜂窝状结构。通过滚压成型方法尤其可以制造直线延伸的型材。因此，通常在滚压成型方法之后对保险杠进行弯折处理，以使保险杠与保险杠覆盖层的轮廓匹配。如果应该使用增强构件并且在进行弯折处理之前将增强构件安装到第二腔室中， 则有利的是，增强构件在其纵向侧之一上具有多个使弯折更容易进行的楔形缺ロ。按照本发明的ー个方面提供了 ー种具有前述保险杠横梁的汽车。按照本发明的另一方面提供了一种用于汽车保险杠横梁的增强构件，其中，增强构件由塑料构成并且设置用于插入保险杠横梁的腔室中。增强构件的优点是，它可以有针对性地影响保险杠横梁的变形性能并且尤其可以增强容纳增强构件的腔室。因为增强构件设置用于插入腔室中，所以其外部轮廓与保险杠横梁的内部轮廓匹配。增强构件可以尤其设计为蜂窝状结构的塑料注塑件。在此，蜂窝状结构实现了较轻而同时较硬的增强构件结构。在一种实施形式中，增强构件在其纵向侧之一上具有多个楔形缺ロ。当增强构件插入保险杠横梁的腔室中吋，楔形缺ロ可允许增强构件弯折。按照本发明的另一方面提供了一种用于制造汽车保险杠横梁的方法，其中，保险杠横梁具有至少ー个沿行驶方向位于前部的第一腔室和沿行驶方向位于该第一腔室后方的第二腔室。在此，所述方法具有以下步骤-制备板材，其具有设置用于构成第一腔室的第一区域和设置用于构成所述第二腔室的第二区域；-通过滚压成型方法使板材变形，由此形成第一腔室和第二腔室并且焊接敞开端部。在一种实施形式中，在第二区域中，以轧制エ艺和/或通过将多层板材焊接到一起来形成比在第一区域中更大的板材材料厚度。由此使第一腔室的可变形性大于第二腔室的可变形性。可选地或附加地，可以在第二腔室内也安装增强构件。这种增强构件位于构成保险杠横梁的空心型材内部，并且能够以期望的方式影响第二腔室的变形性能。在一种实施形式中，保险杠横梁在进行滚压成型方法之后通过弯折而与保险杠覆
4盖层的轮廓匹配。
以下參照附图进ー步阐述本发明的实施例。在附图中图1示意性地示出具有按本发明实施形式的保险杠横梁的汽车；图2以立体图示意性地示出按图1的保险杠横梁；图3示意性地示出剖切按图2的保险杠横梁的横截面；图4示意性地示出剖切按第二种实施形式的保险杠横梁的横截面；图5示意性地示出剖切按第三种实施形式的保险杠横梁的横截面；图6示意性地示出按图1的保险杠横梁的另ー立体图；图7示意性地示出用于保险杠横梁的增强构件；图8示意性地示出剖切安装有增强构件的保险杠横梁的纵截面；图9示意性地示出剖切弯折エ艺前的增强构件的纵截面并且图10示意性地示出剖切弯折エ艺后的增强构件的纵截面。
具体实施例方式相同的部件在所有附图中配有相同的附图标记。图1示出汽车1，其具有布置在汽车1前部区域中的保险杠横梁2。保险杠横梁2 通过已知方式借助碰撞盒4安装在纵梁3上并且用于在发生碰撞的情况下保护安装在汽车 1发动机舱内的部件。汽车中的ー个重要的设计尺寸是前悬F，前悬F定义为前轮7中点与保险杠覆盖层 5的最外部轮廓6之间的距离。通过以下附图中描述的保险杠横梁2的特别构造可以实现特別小的前悬F。箭头M在此及在以下附图中标示出汽车1通常的行驶方向，以便于更好地识别方位。图2示出保险杠横梁2的立体图，其中可以看到两个碰撞盒4。保险杠横梁2由唯一的板材11通过滚压成型方法成型，其中，板材11弯折成空心型材并且形成第一腔室8和第二腔室9，其中，第一腔室8沿行驶方向布置在第二腔室9之前。板材11在第一腔室8的区域内具有多个提高板材11在该区域中的可变形性的通孔10。第一腔室8具有比第二腔室9更高的可变形性。图3示出沿图2中的剖切线A-A剖切保险杠横梁2的横截面。在该视图中可以看出保险杠横梁2如何由唯一的板材11弯折而成。为此，板材11制备成卷绕在滚子上的、在其宽度上具有不同材料厚度的条带(带卷)。该板材可尤其由铝材料或钢制成。板材11在设置用于形成第一腔室8的第一区域12中比在设置用于形成第二腔室 9的第二区域13中薄。若板材由铝材料制成，则第一区域12的材料厚度例如为0. 8至1mm，并且第二区域13的材料厚度为3至4mm。若板材由钢制成，则其在第一区域12中为0. 6至0. 7mm,并且在第二区域13中为1. 5至2. 5mm。材料厚度的差別可例如以轧制ェ艺和/或通过将多层板材焊接到一起来形成。
板材条带随后在滚压成型方法中变形为由两个腔室8、9构成的型材。在一种未示出的实施形式中，型材具有三个或多个腔室。变形这样进行，使得板材11在第一区域12和第二区域13之间的过渡区域14位于第一腔室8和第二腔室9之间。板材11的自由端部15分別以焊缝16借助激光焊接、摩擦焊接和/或(X)2焊接与板材11连接。在滚压成型方法中通常形成直线的型材。为了使保险杠横梁2与保险杠覆盖层5 的轮廓匹配，在进行滚压成型方法后对保险杠横梁进行弯折处理。腔室8、9在图3所示的实施形式中具有矩形的横截面。也可以考虑其它形状，例如正方形、圆形、椭圆形或半圆形的横截面和这些形状的組合。腔室8、9其它可能的实施形式由图4和图5示出。图4示出剖切按第二种实施形式的保险杠横梁2的横截面，其与图3所示横截面的区別在干，第一腔室8比第二腔室9更平和更高。此外，保险杠横梁2的正面17具有多个提高第一腔室8的变形性能的凹槽22。图5示出剖切按第三种实施形式的保险杠横梁2的横截面，其与图4所示实施形式的区别在于没有凹槽22。图6示出具有剖切平面B-B的保险杠横梁2的立体图，其中在这种实施形式中，将增强构件18插入第二腔室9中。图7示出增强构件18的立体图，其设置用于插入保险杠横梁2的第二腔室9中。 增强构件设计为塑料注塑件并且具有蜂窝状结构19。图7示出增强构件18已弯折并且进而与保险杠覆盖层5的轮廓匹配。为了能够轻易地并且不损坏增强构件18地进行弯折，增强构件18在纵向侧20具有多个楔形缺ロ 21， 这些楔形缺ロ在所示的实施形式中这样设置，使得它们在进行弯折处理时打开。图8示出沿图6中的剖切平面B-B剖切保险杠横梁2的纵截面，该保险杠横梁具有插入第二腔室9中的增强构件18。在附图下半部分的详细视图中可以看出U形通道23， 其设置用于容纳未示出的、在受热影响时膨胀的粘接剂。增强构件18可借助这种粘接剂与板材11固定连接。增强构件18提高第二腔室9的刚性并且由此减小其可变形性。板材11在第一区域13的材料厚度可以由此选择得较小。在使用铝材料吋，板材11的材料厚度例如为2至 3mm，在使用钢时，板材11的材料厚度为1. 2至2mm。图9和图10示意性地示出保险杠横梁2弯折过程中增强构件18的性能。在所示的实施形式中，楔形缺ロ 21施加到增强构件18的另ー纵向侧20中，使得楔形缺ロ在弯折时不是打开，而是关闭。附图标记清单1 汽车2保险杠横梁3 纵梁4碰撞盒5保险杠覆盖层6最前部的轮廓
7前轮
8第一腔室
9第二腔室
10通孔
11板材
12第一区域
13第二区域
14过渡区域
15敞开的端部
16焊缝
17正面
18增强构件
19蜂窝状结构
20纵向侧
21楔形缺ロ
22凹槽
23 U形通道
24箭头
F刖悬。
权利要求
1.ー种用于汽车(1)的保险杠横梁O)，其中，所述保险杠横梁(2)具有至少ー个沿行驶方向位于前部的第一腔室(8)和沿行驶方向位于该第一腔室(8)后方的第二腔室(9)，其中，所述第一和第二腔室(8、9)设计为空心板型材，并且所述第一腔室(8)具有比所述第二腔室(9)更高的可变形性。
2.按权利要求1所述的保险杠横梁O)，其中，所述第一和第二腔室(8、9)由连续的板材(11) 一体式地构成。
3.按权利要求1或2所述的保险杠横梁0)，其中，所述板材(11)在所述第一腔室(8) 区域内的壁厚小于该板材(11)在所述第二腔室(9)区域内的壁厚。
4.按权利要求1至3之一所述的保险杠横梁O)，其中，所述板材(11)在所述第一腔室(8)的区域内具有多个提高可变形性的通孔(10)。
5.按权利要求1至4之一所述的保险杠横梁O)，其中，所述保险杠横梁(2)具有布置在所述第二腔室(9)区域内的增强构件(18)。
6.按权利要求5所述的保险杠横梁O)，其中，所述增强构件(18)设计为塑料注塑件。
7.按权利要求5或6所述的保险杠横梁O)，其中，所述增强构件(18)在其纵向侧之一 (20)上具有多个楔形缺ロ。
8.一种汽车(1)，具有按权利要求1至7之一所述的保险杠横梁(2)。
9.ー种用于汽车⑴保险杠横梁⑵的增强构件(18)，其中，所述增强构件(18)由塑料构成并且设置用于插入所述保险杠横梁O)的腔室中。
10.按权利要求9所述的增强构件(18)，其中，所述增强构件(18)设计为蜂窝状结构的塑料注塑件。
11.按权利要求9或10所述的增强构件(18)，其中，所述增强构件(18)在其纵向侧之一 (20)上具有多个楔形缺ロ 01)。
12.一种用于制造汽车⑴保险杠横梁(2)的方法，其中，所述保险杠横梁⑵具有至少ー个沿行驶方向位于前部的第一腔室(8)和沿行驶方向位于该第一腔室(8)后方的第二腔室(9)，其中，所述方法具有以下步骤-制备所述板材(11)，其具有设置用于构成所述第一腔室(8)的第一区域(1 和设置用于构成所述第二腔室(9)的第二区域(13)；-通过滚压成型方法使所述板材(11)变形，由此形成所述第一腔室(8)和第二腔室 (9)并且焊接敞开端部(15)。
13.按权利要求12所述的方法，其中，在所述第二区域(1 中，以轧制エ艺和/或通过将多层板材焊接到一起来形成比在所述第一区域(1 中更大的板材(11)材料厚度。
14.按权利要求12或13所述的方法，其中，在所述第二腔室(9)内安装增强构件(18)。
15.按权利要求12至14之一所述的方法，其中，所述保险杠横梁( 在进行所述滚压成型方法之后通过弯折而与保险杠覆盖层(5)的轮廓匹配。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车(1)的保险杠横梁(2)，其具有至少一个沿行驶方向位于前部的第一腔室(8)和沿行驶方向位于该第一腔室(8)后方的第二腔室(9)，其中，第一和第二腔室(8、9)设计为空心板型材，并且第一腔室(8)具有比第二腔室(9)更高的可变形性。
文档编号B60R19/18GK102529859SQ201110351960
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月9日 优先权日2010年11月10日
发明者L.泰斯克, U.米尔德纳 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司