本發(fā)明涉及一種按照在權(quán)利要求1前序部分中的特征的防撞梁。

本發(fā)明此外還涉及一種按照在權(quán)利要求11前序部分中的特征的用于制造防撞梁的方法。

背景技術(shù)：

由現(xiàn)有技術(shù)已知，在機(jī)動(dòng)車車身上有碰撞危險(xiǎn)的位置區(qū)域中設(shè)置防撞梁。所述防撞梁用于將在碰撞時(shí)產(chǎn)生的力有針對性地引導(dǎo)至力流路徑中，以便借此保持乘客內(nèi)部空間穩(wěn)定并且由此保護(hù)乘客。防撞梁構(gòu)造為盡量抗彎的。防撞梁是不可忽略的構(gòu)件，對于該構(gòu)件因此此外提出以下要求，該構(gòu)件盡可能地成本低地制造并同時(shí)具有小的自重。

這樣的防撞梁在汽車前部區(qū)域中或在汽車尾部區(qū)域中已知構(gòu)成為橫梁或者也構(gòu)成為保險(xiǎn)杠支架。所述橫梁構(gòu)成為細(xì)長的構(gòu)件并且大多在大部分機(jī)動(dòng)車寬度上延伸。所述防撞梁的縱軸因此主要定向于機(jī)動(dòng)車的y軸方向。這種類型的橫梁與設(shè)置在機(jī)動(dòng)車端部的縱梁直接耦合或者間接通過加入碰撞盒或者吸震器進(jìn)行耦合。

在機(jī)動(dòng)車側(cè)面區(qū)域中，防撞梁已知構(gòu)成為車門防撞梁。所述防撞梁安裝在機(jī)動(dòng)車車門的內(nèi)部空間中并且連接機(jī)動(dòng)車車門的鉸鏈側(cè)和鎖側(cè)。所述車門防撞梁同樣構(gòu)成為細(xì)長的構(gòu)件并且以其縱軸線主要沿機(jī)動(dòng)車縱向延伸，因此沿機(jī)動(dòng)車x軸方向延伸或與之成小的角度延伸。

除了將防撞梁借助金屬板成形方法制造為鋼構(gòu)件，此外由現(xiàn)有技術(shù)已知相應(yīng)的由輕金屬合金制成的防撞梁，該防撞梁尤其由鋁合金制成。防撞梁在橫截面中至少具有敞開的或閉合的空心型材。對于敞開的空心型材，所述橫截面主要構(gòu)成為c形、u形，或者也構(gòu)成為帽子形。為了制造這樣的防撞梁已知將提供的(尤其由輕金屬合金制成的)板坯通過沖壓成形技術(shù)如此變形，使其成為想要的最終形狀。

此外已知沿縱向擠壓成型輕金屬型材。這樣擠壓成型的輕金屬型材也稱為擠壓成型型材。在擠壓成型和定長切斷之后，所述擠壓成型型材然后通過彎曲和/或沖壓成形成為最終形狀。

然而上述制造方法的缺點(diǎn)在于，所述構(gòu)件通常僅以均勻的壁厚制造并且因此有時(shí)具有太高的構(gòu)件重量，以便達(dá)到要求的承載能力、尤其是碰撞性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種防撞梁以及一種用于其制造的方法，該防撞梁在負(fù)載優(yōu)化并且同時(shí)重量優(yōu)化的情況下可特別節(jié)省成本地制造。此外其結(jié)構(gòu)自由度應(yīng)該是高的。

按照本發(fā)明，前述任務(wù)借助按照權(quán)利要求1中特征的防撞梁來實(shí)現(xiàn)。

該任務(wù)的方法技術(shù)的部分此外用一種用于制造按照權(quán)利要求1中特征的防撞梁的方法來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明有利的變型設(shè)計(jì)方案為從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。

所述防撞梁構(gòu)成為細(xì)長的構(gòu)件。這表示沿防撞梁的縱向，防撞梁的長度顯著大于其寬度和/或深度。所述防撞梁在橫截面中構(gòu)成為型材化的。因此至少在部分長度上構(gòu)成為橫截面型材，優(yōu)選構(gòu)成為敞開的空心型材。所述防撞梁由輕金屬合金制成，尤其由鋁合金制成，其中坯件或輕金屬型材通過擠壓成型制造。之后該坯件繼續(xù)通過變形技術(shù)尤其通過沖壓成形、深沖或者拉壓成型加工，以便使所述防撞梁成為最終形狀。在至少兩個(gè)長度部段中，所述防撞梁具有彼此不同的壁厚。按照本發(fā)明，所述防撞梁特征在于，其縱向、即縱軸線橫向于擠壓成型方向定向。

在本發(fā)明的意義中，“橫向于擠壓成型方向定向”不僅意味著90°的角度，而且還意味著偏離于90°幾度的角度。例如可以通過后續(xù)的沖壓成形技術(shù)的加工使得防撞梁的縱軸線以從75°到105°的角度(尤其在80°到100°之間)相對于最初擠壓成型的輕金屬型材的擠壓成型方向延伸。所述擠壓成型的輕金屬型材此外通過擠壓成型過程優(yōu)選具有統(tǒng)一的橫截面輪廓。通過后續(xù)的沖壓成形步驟，所述統(tǒng)一的橫截面輪廓通過成型技術(shù)的加工被改變。所述防撞梁因此沿著其縱向具有沿縱向至少在部分長度上變化的橫截面。優(yōu)選，所述防撞梁在其長度曲分布的50％上在橫截面中構(gòu)成為敞開的空心型材。此外所述防撞梁優(yōu)選具有大于1000mpa的抗拉強(qiáng)度rm和/或尤其優(yōu)選具有大于5％的屈服強(qiáng)度a5和/或優(yōu)選具有在30°到60°之間的彎曲角。因此可以：通過彎曲提供一種能量消減，但同時(shí)將所述撞梁構(gòu)造為抗彎的。能量進(jìn)入到防撞梁中大多橫向于防撞梁的縱向發(fā)生。因此所述防撞梁具有高的剛度，但同時(shí)尤其在邊層纖維中能夠承受高的彎曲法向壓力，并且有針對性地消減能量。

因此按照本發(fā)明可以：擠壓成型在長度上彼此不同的壁厚，其中各不同的壁厚橫向于擠壓成型方向并排設(shè)置。通過擠壓成型方法又可以自由地定位所述彼此不同的壁厚以及處于這些不同壁厚之間的過渡部。所述防撞梁制造為細(xì)長的構(gòu)件，其具有大于50cm、尤其大于60cm，優(yōu)選大于70cm、尤其優(yōu)選大于80cm的長度，并且在橫梁的情形下所述防撞梁具有大于90cm、尤其大于100cm、尤其優(yōu)選大于110cm、非常尤其優(yōu)選大于120cm的長度。

然而為了能夠經(jīng)濟(jì)地使用具有至多大約100cm的擠壓成型寬度的常規(guī)的擠壓成型工具，首先以一種擠壓成型寬度制造所述擠壓成型型材(也稱為輕金屬型材)。為此制造不平坦的擠壓成型橫截面。該擠壓成型橫截面尤其構(gòu)成為軸斷面。

在擠壓成型之后，擴(kuò)寬或弄平具有波形的擠壓成型橫截面的輕金屬型材。這可以通過沖壓技術(shù)如此進(jìn)行，從上側(cè)和下側(cè)施加壓力，該壓力壓平或擴(kuò)寬空心型材。也可以在側(cè)面施加拉力，從而在擠壓成型橫截面中波形的空心型材通過側(cè)面的拉伸被弄平或擴(kuò)寬。優(yōu)選，該空心型材幾乎完全被弄平。因此該空心型材從擠壓成型寬度被擴(kuò)寬到加工寬度。所述加工寬度大于擠壓成型寬度，優(yōu)選至少為擠壓成型寬度的1.5倍、尤其是2倍。

在弄平或擴(kuò)寬之前或之后，所述輕金屬型材被定長切斷為各單個(gè)的輕金屬型材塊。所述單個(gè)的輕金屬型材塊優(yōu)選具有板坯形狀，并且之后通過沖壓成形成為想要的預(yù)形狀-或最終形狀。

在沖壓成形期間或者也在沖壓成形之后進(jìn)行剪切過程和/或打孔過程。由此能夠剪切外部環(huán)繞的輪廓。容納開口、固定開口或者類似物可以由沖壓或打孔得到。此外可以壓出加強(qiáng)卷邊。因此制造出的防撞梁的橫截面平面垂直于輕金屬型材的擠壓成型橫截面的橫截面平面定向。

所述防撞梁尤其優(yōu)選構(gòu)成為橫梁。這樣的橫梁設(shè)置在機(jī)動(dòng)車的前側(cè)或者尾側(cè)。這樣的橫梁的縱軸線主要沿機(jī)動(dòng)車橫向定向。所述橫梁此外尤其優(yōu)選在其走向上具有弧形的彎曲部。所述弧形的彎曲部的弧形而后在安裝位置中優(yōu)選又沿機(jī)動(dòng)車縱向定向。這表明對于在前側(cè)設(shè)置的橫梁而言，在安裝位置中所述弧形往前向機(jī)動(dòng)車定向地彎曲。

尤其優(yōu)選，所述防撞梁具有居中的長度部段(該居中的長度部段也稱為中間部段)，該長度部段相對于與其相鄰的長度部段具有較大的壁厚。所述居中的長度部段尤其在小于60％的、優(yōu)選小于40％的并且尤其優(yōu)選小于30％的防撞梁長度上延伸。

在所述居中的長度部段上跟隨端部部段，而后跟隨有之間部段。

在各單個(gè)部段(即端部部段、之間部段或中間部段)之間分別構(gòu)成過渡部段。在過渡部段中壁厚從較大的壁厚轉(zhuǎn)變?yōu)檩^小的壁厚，或者從較小的壁厚轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的壁厚。這優(yōu)選階梯狀地實(shí)現(xiàn)，從而所述壁厚根據(jù)階梯的原理在防撞梁縱截面中通過階梯過渡，即構(gòu)成壁厚突變。因此所述過渡部段沿縱向具有僅為幾毫米大小的寬度，該寬度尤其小于2mm、優(yōu)選小于1mm。

然而所述壁厚還可以以遞增的、直線的或者遞減的曲線從較小的壁厚轉(zhuǎn)變到較大壁厚或從較大的壁厚轉(zhuǎn)變到較小的壁厚。這尤其有利，因?yàn)樗鰯D壓成型的輕金屬型材首先通過弄平被擴(kuò)寬。由此基于變化的壁厚避免了切口應(yīng)力集中和/或裂紋形成，并且用于最終形狀的壓模被簡化。所述過渡部段優(yōu)選具有這樣的寬度，該寬度沿防撞梁的縱向定向延伸并且小于等于較大的相鄰的壁厚的三倍。所述寬度尤其小于等于較大的相鄰的壁厚的1.5倍。

所述壁厚過渡部在防撞梁中優(yōu)選在一側(cè)(即在上側(cè)或下側(cè))構(gòu)成。然而所述壁厚過渡部還可以在上側(cè)和下側(cè)構(gòu)成。

在橫梁的情形中，端部區(qū)段優(yōu)選構(gòu)成為兩件式的。所述壁厚在端部部段的外部端部構(gòu)成為較小的。在端部部段的朝向中間部段定向的部分(也稱為連接部段)上與之相對地構(gòu)成較大的壁厚。在此，橫梁的連接區(qū)域設(shè)置在碰撞盒或縱梁上。在此通過較大的壁厚為橫梁的安裝提供了更多的穩(wěn)定性，并且在碰撞的情形中通過較大的壁厚避免了橫梁從碰撞盒斷開。朝向端部部段的外部端部又設(shè)置較小的壁厚。

在車門防撞梁的情形中，優(yōu)選在端部部段中設(shè)置較大的壁厚。所述較大的壁厚在此能夠使得車門防撞梁以其外部端部被安裝到門框中的部段上。在碰撞的情形中在車門防撞梁中間產(chǎn)生拉力，從而所述車門防撞梁通過在端部部段區(qū)域中較大的壁厚對于固定點(diǎn)或固定容納部的斷裂具有較大的阻力。所述端部部段優(yōu)選在小于1/4、尤其小于1/6的構(gòu)件長度上延伸。

此外尤其優(yōu)選，防撞梁端部邊緣的外部(尤其對于車門防撞梁而言)以相對于縱軸線不等于90°的角度延伸。所述角度優(yōu)選構(gòu)成為在60°和88°之間，尤其在70°和85°之間。通過該手段能夠達(dá)到防撞梁(尤其是車門防撞梁)的一個(gè)構(gòu)件長度，該構(gòu)件長度大于擠壓成型寬度并且尤其大于加工寬度。因此可能的是：制造具有這樣的構(gòu)件長度的構(gòu)件，其中所述擠壓成型寬度與之相對顯著較小和/或所述加工寬度與之相對較小。由此可以減小在弄平和/或擴(kuò)寬時(shí)產(chǎn)生的在材料結(jié)構(gòu)中的微小裂縫，因?yàn)楸M管要制造具有足夠的構(gòu)件長度的構(gòu)件，僅需要較小的弄平度或擴(kuò)寬度。

所述防撞梁尤其優(yōu)選構(gòu)成為一件式的并且材料統(tǒng)一的。該防撞梁尤其具有這樣的壁厚，該壁厚處于1mm和6mm之間(尤其優(yōu)選從1.5mm到4mm)的區(qū)域中。尤其優(yōu)選，薄區(qū)域(即較薄的長度部段)具有在1mm到3mm之間的壁厚，該壁厚優(yōu)選在1.5mm和2mm之間。較厚的區(qū)域優(yōu)選具有在3mm和6mm之間的壁厚，該壁厚尤其為3.5mm到5.5mm、優(yōu)選為從4mm到5mm。

用于制造前述防撞梁的方法特征在于下列方法步驟:

擠壓成型輕金屬型材，該輕金屬型材具有不平坦的擠壓成型橫截面并且具有擠壓成型寬度，

通過壓平和/或拉伸將所述擠壓成型寬度擴(kuò)寬至加工寬度，

其中，在擴(kuò)寬期間或者在擴(kuò)寬之后定長切斷為各單個(gè)半成品，

將所述半成品沖壓成形為防撞梁，其中在沖壓成形操作之前或者在沖壓成形操作期間或者在沖壓成形操作之后進(jìn)行剪切操作。

所述半成品在定長切斷之后和/或在沖壓成形之前優(yōu)選具有板坯形狀。

本方法的一種優(yōu)選的變型設(shè)計(jì)方案規(guī)定，所述擠壓成型型材尤其在壓平和/或擴(kuò)寬之后被橫向于擠壓成型方向定向地剪切。

一種備選的、尤其優(yōu)選的變型設(shè)計(jì)方案規(guī)定，所述擠壓成型型材以不等于90°的角度，尤其以小于90°的角度相對于擠壓成型方向被剪切或被定長切斷。由此能夠達(dá)到大于加工寬度的構(gòu)件長度。

附圖說明

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和觀點(diǎn)是后續(xù)說明的內(nèi)容。優(yōu)選的變型設(shè)計(jì)方案將在示意的附圖中闡述。這用于簡單地理解本發(fā)明。圖中示出:

圖1a至c示出按照本發(fā)明的制造方法的各個(gè)過程步驟，

圖2a至e示出利用在圖1a至c中示出的方法制造的車門防撞梁，

圖3a至f示出橫梁，并且

圖4a和b示出按照本發(fā)明的防撞梁的縱剖面針對壁厚過渡部的部分視圖。

具體實(shí)施方式

圖1a至c示出按照本發(fā)明的方法：從制造擠壓成型型材1，經(jīng)由削平或擴(kuò)寬，直到分離和/或剪切出由此制造的半成品7為止。按照圖1a制造具有波形的、即不平坦的橫截面的擠壓成型型材1。在此居中設(shè)置的壁厚w2大于位于外側(cè)的壁厚w3，并且設(shè)置位于之間的從壁厚w2減小到壁厚w3的具有變化的壁厚w1的過渡部。所述從壁厚w2到壁厚w3連續(xù)的厚度過渡因此能夠沒有問題地基于擠壓成型被制造。所述壁厚變化可以僅在一側(cè)上構(gòu)成，例如在上側(cè)4上構(gòu)成，但也可以在下側(cè)5上或者同時(shí)在上側(cè)4上和在下側(cè)5上構(gòu)成。所述擠壓成型型材1又具有擠壓成型寬度6。

接著擠壓成型之后的是壓平或擴(kuò)寬，這在圖1b中示出。所述壓平或擴(kuò)寬在本發(fā)明的范疇中可以借助沖壓成形工具執(zhí)行，從而由于從上部和/或從下部作用在構(gòu)件上的壓緊力f能夠?qū)⑵鋽U(kuò)寬，但作為補(bǔ)充或作為備選，借助拉伸成型，從而由于設(shè)置在端部的拉力z將構(gòu)件擴(kuò)寬。最后通過分離擠壓成型型材1制造板坯形式的、具有大于擠壓成型寬度6的加工寬度8的半成品7。所述半成品7之后可以首先被儲(chǔ)存和/或繼續(xù)加工(尤其由于板坯剪裁)。優(yōu)選，所述半成品7與擠壓成型方向成角度α被剪切，從而由此能夠達(dá)到在圖2a中示出的構(gòu)件長度10，該構(gòu)件長度大于加工寬度8。所述角度α為此尤其優(yōu)選為相對于擠壓成型方向9在70°到90°之間。但也可能制造這樣的構(gòu)件剪切部，該構(gòu)件剪切部橫向于擠壓成型方向9構(gòu)成。在這種情形中，所述構(gòu)件長度10基本等于加工寬度8。

例如可以用在圖1a至c中示出的方法過程制造在圖2a至e中示出的車門防撞梁11。該車門防撞梁在中間部段12上相對于從中間部段12延伸到端部13的之間部段14具有較大的壁厚w2。示出長度為l1的端部部段15，該端部部段具有較大的壁厚w3。分別按照剖面線d-d、c-c和e-e，所述中間部段12在圖2d中以橫截面示出，各之間部段14在圖2c中以橫截面示出，并且端部部段15在圖2e中以橫截面示出。端部邊緣16因此以不等于90°的角度相對于車門防撞梁11的縱向17構(gòu)成。壁厚過渡部3于是在所述各個(gè)區(qū)段之間延伸。圖2b示出車門防撞梁11的透視圖。所述端部部段15分別被壓平。在中間部段12中的和在之間部段14中的橫截面各構(gòu)成為帽子狀的。這通過提供的按照圖1c的半成品7的沖壓成形來實(shí)現(xiàn)。

圖2a示出一俯視圖，圖2b示出透視圖，并且圖2c、2d和2e示出按照圖2a的剖面線c-c和d-d和e-e的橫剖圖。在此所述壁厚w1、w2和w3以及所述壁厚過渡部3也處于車門防撞梁11中。所述構(gòu)件長度10在此基于相對于擠壓成型方向9成角度α斜著進(jìn)行的剪切制造，所以大于按照圖1的加工寬度8。按照圖2b清楚可見，在板坯剪切之后，又例如通過沖壓成形制造三維變形。

圖3d至f示出按照本發(fā)明的構(gòu)成為橫梁18的防撞梁，其具有耦合在橫梁上的碰撞盒19。所述橫梁18在此自身按照圖3a至c首先由輕金屬型材1制造，該輕金屬型材在擠壓成型橫截面中具有不平坦的橫截面或橫截面分布，尤其是波形的或w形的擠壓成型橫截面。該擠壓成型橫截面按照圖3b壓平并具有兩個(gè)彼此不同的壁厚w1、w2連同相應(yīng)的處于這兩個(gè)壁厚之間的壁厚過渡部3。所述壁厚w1在此朝著壁厚w2增加。所述壁厚w2位于中間區(qū)域中，該壁厚在中間部段12上是恒定的。于是由此通過變形技術(shù)的加工來制造所述橫梁，該橫梁又按照剖面線c-c相對于剖面d-d具有較大的壁厚w2，在該剖面d-d中存在較小的壁厚w1。但在橫梁18的橫截面中，所述壁厚分別在整個(gè)橫截面上均勻地分布。所述壁厚w1沿橫梁18的縱向20連續(xù)減小。按照圖3e，所述橫梁18弧形彎曲地構(gòu)成。

圖4示出按照本發(fā)明的構(gòu)成為橫梁18或車門防撞梁11的防撞梁的縱截面。從較大的壁厚w2往較小的壁厚w1過渡。在圖4a的情形中所述壁厚過渡部3既出現(xiàn)在按照本發(fā)明的防撞梁(車門防撞梁11或橫梁18)的上側(cè)4上，也出現(xiàn)在按照本發(fā)明的防撞梁的下側(cè)5上。壁厚過渡部此外具有過渡部段21，該過渡部段以寬度b沿縱向17、20延伸。所述寬度b小于等于較大的壁厚w2的三倍。橫截面曲線在過渡部段21中在上側(cè)4遞減地過渡到壁厚w1并且在下側(cè)5遞增地過渡到壁厚w1。

圖4b示出壁厚突變22形式的過渡部段21，該過渡部段同樣既在上側(cè)4上，也在下側(cè)5上構(gòu)成。所述壁厚突變22因此具有沿縱向17、20的延伸長度，該延伸長度優(yōu)選小于等于1mm。該壁厚突變尤其實(shí)現(xiàn)為階梯狀的。在圖4a和b中的所述壁厚過渡部3也可以分別僅在上側(cè)4上或僅在下側(cè)5上構(gòu)成。

附圖標(biāo)記列表

1輕金屬型材

2半成品

3壁厚過渡部

4上側(cè)

5下側(cè)

6擠壓成型寬度

7半成品

8加工寬度

9擠壓成型方向

10構(gòu)件長度

11車門防撞梁

12中間部段

13端部

14之間部段

15端部部段

16端部邊緣

17縱向

18橫梁

19碰撞盒

20橫梁的縱向

21過渡部段

22壁厚突變

b過渡部段的寬度

f壓力

l1端部部段的長度

w1壁厚

w2壁厚

w3壁厚

z拉力