[发明专利]将保险杠横梁安装到车辆结构上的附接装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于将保险杠横梁安装到车辆结构上的附接装置。更具体地，本发明涉及所述附接装置的端部的设计和形成方法,所述端部待要固定到保险杠横梁。这样的附接装置有利地是变形元件，也被称作“碰撞盒(Crash-box)”或“C-盒(C-box)”，其被设计成在车辆碰撞的情况下通过塑性变形吸收尽可能多的动能。

背景技术

保险杠横梁包括大体上竖直的前壁和后壁，所述前壁和后壁在撞击的情况下分别起压缩支柱和拉伸支柱的作用并且前壁和后壁由于横向壁或侧翼壁(flanking wall)而间隔开。这些侧翼壁通常是水平的上壁和下壁。保险杠横梁经常是有利地用铝合金挤出的型材，包括具有至少一个室的中空截面构件，该室由所述竖直的前壁和后壁以及水平的上侧翼壁和下侧翼壁界定。因为车辆被运送到不同国家并且以不同变型，中空截面构件应被安置在相对于车辆结构(尤其是纵向梁)的多个不同高度处。为了符合由评价保险杠性能的汽车修理研究协会(RCAR)规定的测试程序，保险杠横梁的中空截面构件应被安置成与RCAR测试的障碍物充分接合并且应具有有效高度(significant height)，该有效高度典型地高于100mm。

保险杠横梁被设计成使得它们开始塑性变形的力低于使车辆结构不可逆变形需要的力。在较小撞击的情况下，仅使保险杠横梁变形，其结果是仅须更换此单独部件。在过去，提出变形元件(也被称作“碰撞盒”)来增加车辆结构仍没有塑性变形时的最大冲击力。定位在横梁和车辆结构(例如，其纵向梁)之间，变形元件还被用作附接装置。它们被设计成一旦在撞击时车辆的动能高于临界值就被塑性变形。它们的塑性变形有利地是渐进折叠，其至少部分地吸收冲击能量。变形元件通常是中空截面型材形式，一般是多室的中空截面型材，由此它们的纵向轴线位于车辆的纵向轴线的方向上。

美国专利US 7401825描述了一种具有保险杠横梁的保险杠系统，该保险杠横梁具有一个中空截面构件和两个挤出的多室的中空截面型材形式的附接装置。该多室的中空截面型材的截面的周缘包括相对的竖直的侧壁和相对的水平的外壁。该中空截面型材包括由中间室分开的相对的外围室，其中每个外围室至少由所述外壁之一和一个水平内壁界定，该水平内壁平行于所述外壁且在所述相对的侧壁之间延伸。该附接装置的意在与保险杠横梁附接的端部包括相对的水平的上双壁凸缘和下双壁凸缘，该上双壁凸缘和该下双壁凸缘与保险杠横梁的水平的侧翼壁搭接且被可松脱地附接至所述侧翼壁。这些双壁凸缘是通过如下方式获得的：使外围室塌缩且通过在所述端的边缘附近移除界定中间室的相对的侧壁部件的部分，使得保险杠横梁的中空截面构件至少部分地接合在这些相对的双壁凸缘之间的空间内。

德国专利申请DE 102008022564也描述了一种具有保险杠横梁的保险杠系统，该保险杠横梁具有一个中空截面构件和两个多室的中空截面型材形式的附接装置。中空截面型材也包括竖直相对的侧壁、水平相对的上外壁和下外壁以及由中间室分开的相对的上室和下室。该附接装置的待要固定到保险杠横梁的端部具有非对称形状，使得一旦被附接到车辆结构(纵向梁)该保险杠横梁可以具有相对于纵向梁的至少两个可能保持位置。这些端部的每个包括相对的凸缘，所述相对的凸缘与保险杠横梁的水平侧翼壁搭接且被可松脱地附接至所述水平侧翼壁。这些相对的凸缘不是以相同方式制造的：它们中的一个是由通过使相应的外围(下或上)室塌缩造成的双壁，另一个是在典型地通过机械加工、模切或模具加工移除另一个外围(上或下)外围室的其他壁之后该另一个外围室的外壁的剩余部件。

在US 7401825的情况下，双壁凸缘的端部的对称机械特性允许与保险杠横梁的稳定且刚性连接且在冲击的情况下允许可靠的能量吸收能力。然而，这些附接装置(其是极好的变形元件)具有可以仅与保险杠横梁配合的端部，保险杠横梁的中空截面构件具有小高度，即，侧翼壁之间的低距离，这是因为所述距离被限制到中间室的高度。因为保险杠横梁的中空截面构件应具有有效高度以符合评价保险杠性能的RCAR测试程序，所以碰撞盒应具有尽可能高的中间室，这会导致提供具有不适当的形状的碰撞盒，且因此导致不必要的重量。

在DE 102008022564的情况下，碰撞盒端部的不对称几何结构允许与具有较高中空截面构件的保险杠的配合。然而，碰撞盒的凸缘的不对称机械特性使得附接装置和保险杠之间的连接不那么稳定，尤其是在涉及扭矩和/或弯矩的碰撞载荷情况下。因此，在碰撞期间附接装置会具有较不可靠的无压曲塑性折叠并且从而吸收比预期少的能量。