用于机动车的保险杠横梁的制作方法

用于机动车的保险杠横梁
1.本发明涉及一种用于机动车的保险杠横梁，其具有横向于车辆纵轴线延伸的横梁并且具有两个连接在所述横梁上的、设计为空腔型材的碰撞盒，所述碰撞盒分别在相应的端部区段中以其分别远离车辆的端部连接在横梁上并且能够以其指向车辆的端部连接在配属于车辆的结构构件、例如纵梁上。
2.保险杠用于在尤其是正面碰撞的情况下保护在车辆方面处于保险杠横梁之后的总成以及乘客空间。保险杠横梁具有这样的横梁，所述横梁以其纵向延伸横向于车辆的行驶方向(x方向)地并且因此沿y方向地延伸。在所述横梁的两个端部区段中，能量吸收构件、所谓的碰撞盒连接在横梁上。所述碰撞盒以其远离车辆的端部支撑在横梁的背面上。碰撞盒的另外的端部指向车辆的方向并且连接在或者能够连接在车辆的结构构件、通常是纵梁上。在很多情况下，这些碰撞盒的部件是处于其指向车辆的端部上的基础板、所谓的基板。这种基板通过其面延伸以法兰的形式突伸超出碰撞盒的周向面。在所述基板中开设有安装孔，以便将保险杠横梁连接在车辆方面的结构构件上。
3.碰撞盒用于通过所述碰撞盒的按规定的变形吸收碰撞能量。由此将需要吸收的能量转化为变形能。碰撞盒可以由适合于此的铝合金制造，由此通常制造为空腔型材。碰撞盒也可以由钢构件制造，由此通常通过两个以其纵向接口相互邻接的半壳制造，所述半壳的横截面多为u形。钢的碰撞盒通常具有影响褶皱形成、例如压槽等的结构。
4.与由哪种材料和如何设计这种碰撞盒无关地，作用在碰撞盒上的力必须超过一定的启动大小，以便在持续的力作用时在碰撞盒的长度上实现期望的变形。在显示这种碰撞盒在能量吸收情况下的变形特性的力-路程图中，这可以在能够明显识别出的起始峰值中被注意到。偶尔在这种碰撞盒中，只通过大于针对相应的应用允许的力的力达到所述起始峰值。出于此原因，尝试通过以下方式降低这种起始峰值的高度并且因此降低所需的启动力，即碰撞盒在纵向延伸中具有这样的区域，针对所述区域的变形需要不同的能量。例如这种碰撞盒可以在其与这种保险杠横梁的横梁邻接的起始区段上设计具有比在朝车辆的方向相邻的区域中更小的壁厚。由于壁厚减小，因此这种起始峰值的高度当然减小。也存在的可行性是，通过选择位置地加热将这种碰撞盒的区域调节为具有更小的强度，因此所述变形在这些区域中开始并且由于这个区段中的更小强度，只需要施加更小的力以克服起始峰值。
5.然而，这些预先已知的措施要求耗费的碰撞盒设计或者附加的工艺步骤。
6.由所讨论的这个现有技术出发，本发明所要解决的技术问题在于，这样扩展设计本文开头提到的本发明所述类型的保险杠横梁，使得原则上在没有影响这种碰撞盒的强度特性的特别措施的情况下，保险杠横梁还具有在能量吸收时关于高度减小的起始峰值。
7.该技术问题按本发明通过本文开头提到的按本发明所述类型的保险杠横梁解决，其中，碰撞盒以其端侧只区段性地支撑在横梁的背面上，即这样设计，使得支撑部要么在上部和下部的端侧区域中要么在两个侧向的端侧区域中是连续的或者至少在很大程度上是连续的，而相应另外的端侧区域的支撑部只区段性地设置或者不存在，其中，碰撞盒的没有支撑在横梁的背面上的端侧区域与横梁的背面的距离设置为，使得在通过碰撞盒的变形吸
收能量的第一阶段之后，指向横梁的端侧才整面地支撑在所述横梁的背面上。
8.在这个保险杠横梁中，碰撞盒以其指向横梁的端侧只区段性地支撑在横梁的背面上。通过这个只区段性的支撑部，起初只在支撑在横梁的背面上的端侧区段中实现从横梁到这种碰撞盒的指向横梁的端侧的力导入。待吸收的能量的关于这种碰撞盒的端侧的周向延伸的这种起初只区段性的导入导致力集中在被支撑的端侧区域中，因此在变形的第一阶段中只是邻接在被支撑的端侧区域上的碰撞盒区段变形。有时，在能量吸收的所述第一阶段中，能量不是环绕地导入指向横梁的碰撞盒端侧中。如果在被支撑的端侧区域中已经开始变形，则起初没有被支撑的端面侧也贴靠在横梁的背面上，从而由此大规模地实现向碰撞盒中的力导入。基于这种特别的作用关联，力-路程图中的起始峰值可以被明显减小。这种支撑布置能够通过指向横梁的碰撞盒端面的相应轮廓成型调节形成。
9.这种碰撞盒的指向横梁的端侧的这种支撑部分别在彼此沿z或者y方向对置的端侧区域中以相同的方式实现。上部和下部的端侧区域或者两个侧向的端侧区域连续地或者至少在很大程度上连续地支撑在横梁的背面上。相应另外的表面对或者端侧对根据保险杠横梁的设计而定只区段性地或者不支撑在横梁的背面上。保险杠横梁的这种设计的特别在于，通过在不连续地或者至少在很大程度上不连续地支撑的端侧区域中的支撑部的尺寸，能够影响定义起始峰值的变形启动力。因此，可以只通过这种碰撞盒的指向横梁的端面的相应轮廓成型通过设置更长或者更短的支撑长度实现相应的影响。
10.在这种保险杠横梁中，因为原则上不需要执行用于其制造的附加方法步骤并且也不需要使用特定的碰撞盒，所以制造成本相对于碰撞盒在保险杠横梁的横梁上的传统连接没有提高，无论如何没有明显提高。如果碰撞盒由两个压制成型的半壳组成，则可以在冲裁或者剪裁由板材制成的扁坯时就已经进行这种碰撞盒的指向横梁的端侧的轮廓成型。
11.按照这种保险杠横梁的一种设计方案，在两个碰撞盒中，上部和下部的端侧区域分别是连续的或者至少在很大程度上是连续的。两个侧向的沿y方向指向的端侧区域在存在的情况下只区段性地支撑在横梁上。
12.碰撞盒在横梁上的前述支撑也能够在具有沿高度方向(z方向)定向的波纹结构的横梁中实现。有时也使用这种横梁，因为这种横梁通过其波纹结构具有较高的刚性。波纹结构沿高度方向的定向使得波纹结构包括遵循横梁的纵向延伸的顶部结构，即包括至少三个同向的顶部结构，并且因此包括三个沿相同方向指向的顶部结构。两个相邻的顶部结构分别通过相对于水平面倾斜的侧翼相互连接。在这种横梁中，按照本发明的一种设计方案规定，每个碰撞盒的上部和下部的端侧区域支撑在这种侧翼上，即优选支撑在沿高度方向指向的侧翼上。在这种设计中，支撑上部的端侧区域的上部的侧翼沿高度方向指向。支撑下部的端侧区域的下部的侧翼沿高度方向向下指向。在这种设计中，支撑在沿高度方向指向的侧翼上的上部和下部的端侧区域能够轻易接触到，以便沿着这些被支撑的端侧区域将碰撞盒与横梁的背面材料接合式地连接，即通常通过将两个部件相互焊接而连接。优选地，所述碰撞盒的侧向的端侧区域具有朝所述横梁的背面的方向突伸出的支撑连接板。所述支撑连接板抓握处于两个外部的顶部结构之间的顶部结构。然而，在这个顶部结构中，所述支撑连接板只支撑在两个彼此相对指向的侧翼上，这个中间的顶部结构通过所述彼此相对指向的侧翼与两个外部的顶部结构连接。根据这种支撑连接板与横梁的这种侧翼的接触面有多长，可以影响在变形过程的第一阶段中的变形特性。因此在保险杠横梁的这种设计中，至少
指向碰撞盒的顶部结构不支撑在碰撞盒的端侧上。在碰撞盒的不被支撑的端侧区域中的支撑在第一变形阶段之后、即在已经通过被支撑的端侧区域启动了碰撞盒中的变形的情况下实现。
13.在这个实施的范围内使用的方向说明、即x方向、y方向和z方向指的是通常在车辆中使用的方向说明。x方向相应于车辆纵向延伸。y方向是车辆在其宽度方向上的横向延伸。z方向是高度方向。
14.以下参考附图根据实施例描述本发明。在附图中：
15.图1：示出保险杠横梁的立体图，
16.图2：示出以对图1示出的左侧端部的观察方向观察的、通过处于保险杠横梁的纵向延伸中心的剖切线剖切图1的保险杠横梁得到的横截面并且
17.图3：示出力-路程图，所述力-路程图显示保险杠横梁的起始变形特性。
18.保险杠横梁1包括横梁2，在所述横梁2上在其端部的区域中分别连接有碰撞盒3、3.1。保险杠横梁1的横梁2具有沿z方向定向的波纹结构。所述波纹结构的成型轮廓以其顶部结构在横梁2的纵向延伸中延伸。横梁2是压制成型的钢构件。
19.碰撞盒3(碰撞盒3.1具有相同的结构)由两个u形的半壳4、4.1组成，所述半壳4、4.1分别由扁钢压制成型。两个半壳4、4.1以其纵向侧的接口彼此邻接并且在这个部位相互焊接。在指向附图中未示出的车辆的端部处，碰撞盒3具有所谓的基板5，在所示的实施例中，保险杠横梁1通过该基板连接在车辆侧的纵梁上。
20.由于横梁2的由图1可以看出的成型轮廓是在高度方向上的，碰撞盒3的指向横梁2的背面的端侧也相应地被成型轮廓，如由图2可以看出的那样。
21.从图2中也可以比在图1中更清楚地看出，横梁3的波纹结构具有三个远离车辆的正顶部结构6、6.1、6.2和位于所述正顶部结构之间的两个负顶部结构7、7.1，所述负顶部结构作为相对于正顶部结构6、6.1、6.2的凹处。在朝碰撞盒3的方向上，负顶部结构7、7.1代表正顶部结构，而顶部结构6、6.1、6.2代表负顶部结构，因为它们相对于顶部结构7、7.1回缩。相邻的顶部结构分别通过侧翼(flanken)8、8.1、8.2、8.3相互连接。这些侧翼8、8.1、8.2、8.3相对于水平面倾斜，在所示实施例中以大约30度倾斜。
22.碰撞盒3的指向横梁2的端侧的轮廓设计为，使得由上壁9提供的上部端侧区域10和由下壁11提供的下部端侧区域12在它们沿y方向的延伸上分别支撑在沿高度方向指向的侧翼8、8.3上并且通过焊接连接与所述侧翼接合。上部和下部的端侧区域10、12支撑在侧翼8或8.3上的区域在图2中分别由粗箭头标明。相反地，指向碰撞盒3的顶部结构7、7.1不支撑在碰撞盒3的端面设计中的互补轮廓13、13.1上。
23.碰撞盒3的两个侧壁14(其中在图1中只能看到侧壁14)在碰撞盒3的纵向延伸方向上承载朝横梁2的方向突出的支撑连接板15。所述支撑连接板啮合在由碰撞盒3的观察方向观察位于顶部结构7、7.1之间的负顶部结构6.1中。支撑连接板15关于其在图2中可以看出的轮廓几何形状设计为，使得支撑连接板只支撑在彼此相对指向的倾斜的侧翼8.1、8.2上。这些支撑区域也分别由粗箭头标明。支撑连接板15的指向横梁2的顶部又与顶部结构6.1相间隔。
24.在碰撞能量被吸收的情况下，如在图2中通过粗箭头所示的那样，碰撞能量起初只在处于侧翼8、8.1、8.2、8.3上的端侧区域中被引入碰撞盒3中。只有当直接支撑在横梁2背
面上的端侧区域已经开始变形、因此已经朝基板5的方向变形时，顶部结构6、7、7.1才以其指向碰撞盒3的侧面贴靠在互补几何形状13、13.1上以及贴靠在支撑连接板15的顶部上。碰撞盒3随即才在其指向横梁2的整个横截面上变形以进一步吸收能量。
25.在图2中所示的、碰撞盒3的以其远离车辆的端侧支撑在横梁2的背面上的设计可以看出的是，顶部结构7、7.1与碰撞盒3的互补几何形状13、13.1之间的距离小于支撑连接板15的顶部与所述顶部结构6.1的距离。因此，从横梁2到碰撞盒3的起始的力导入、直至开始向碰撞盒的整个横截面的力导入，设计为三级。在变形阶段开始时能量只通过上部和下部的端侧区域10、12导入碰撞盒3中，而顶部7、7.1在碰撞盒3的第一变形阶段之后贴靠在碰撞盒3的互补几何形状13、13.1上，以便由此在进一步的变形中也包含这些支撑区域。只有在进一步的变形之后，顶部结构6.1的指向碰撞盒3的侧面才贴靠在支撑连接板15的顶部上。随后在碰撞盒3的整个横截面几何形状上实现向碰撞盒3的力导入。
26.如果将上述的变形特性记录在力-路程图中，则保险杠横梁1的上述设计产生明显降低的起始峰值。这种力-路程图与图3中的保险杠横梁1相关地显示。这个力-路程图显示了碰撞盒4的区域中的变形特性。在图中所示的实施例中，目标是不允许超过140kn的最大力。这一目标由于碰撞盒3、3.1在横梁2的背面上的支撑的特别设计得以实现。
27.显示连接在横梁2的背面上的碰撞盒3的变形特性的曲线(实线)与显示在碰撞盒通过其整个指向同一横梁的背面的端面支撑在该横梁上的情况下的碰撞盒变形的曲线(虚线)形成对比。对于以这种方式设计的保险杠横梁，起始变形所需的力明显高于针对上述情况所允许的140kn的力。在这种设计方案中，确切地形成起始峰值。
28.已经根据实施例描述了本发明。例如，如果横梁具有帽形的横截面轮廓，特别是如果腿部相互倾斜并且因此空腔远离碰撞盒地进一步打开，则也能够实现碰撞盒在横梁上的所描述的支撑布置。碰撞盒的上部和下部的端侧区域则连接在这些侧翼上。横梁的连接侧翼的板条至少区域性地与碰撞盒的端面在其侧壁的区域中相间隔。
29.对于本领域技术人员来说，存在大量用于实现本发明的其它可行性，而不必在这些实施方式的范围内详细地说明。
30.附图标记清单
31.1保险杠横梁
32.2横梁
33.3、3.1碰撞盒
34.4、4.1半壳
35.5基板
36.6、6.1、6.2顶部结构
37.7、7.1顶部结构
38.8、8.1-8.3侧翼
39.9壁
40.10上部的端侧区域
41.11壁
42.12下部的端侧区域
43.13、13.1互补轮廓
44.14侧壁
45.15支撑连接板