阅读说明：本技术 保险杠系统 (Bumper system ) 是由 O·P·瑟维克 V·维拉莫萨 于 2019-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种保险杠系统(1),该保险杠系统包括一个横梁(2)和两个碰撞盒(3)以及两个中间元件(4),其中,所述中间元件(4)具有第一壁(5)和第二壁(6),所述第一壁和第二壁设置成,使得所述第一壁(5)沿x方向观察指向车辆外侧并且所述第二壁(6)指向车辆内部,所述壁(5、6)在其沿y方向的一个端部(7、8)上相互耦联,该耦联的端部(7、8)指向车辆外侧,所述壁(5、6)还利用至少一个第一支撑壁(9)连接,所述中间元件(4)在保险杠系统(1)中设置成,使得在力沿x方向作用到横梁(2)上时首先中间元件(4)变形并且在中间元件变形之后配设给中间元件(4)的碰撞盒(3)接着变形。(The invention relates to a bumper system (1) comprising a cross member (2) and two crash boxes (3) and two intermediate elements (4), wherein the intermediate elements (4) have a first wall (5) and a second wall (6) which are arranged such that the first wall (5) points to the vehicle outside, as seen in the x-direction, and the second wall (6) points to the vehicle inside, wherein the walls (5, 6) are coupled to one another at one end (7, 8) thereof in the y-direction, wherein the coupled ends (7, 8) point to the vehicle outside, wherein the walls (5, 6) are further connected by means of at least one first supporting wall (9), wherein the intermediate elements (4) are arranged in the bumper system (1) such that, when a force acts on the cross member (2) in the x-direction, the intermediate elements (4) are first deformed and the crash boxes (3) associated with the intermediate elements (4) after deformation of the intermediate elements subsequently change shape And (4) shaping.)

保险杠系统

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的特征的保险杠系统。

背景技术

所谓的碰撞管理系统在汽车制造中具有很大的意义。其任务是在前面发生碰撞时将碰撞能量转化成变形能量并且因此消减碰撞能量。

DE102009053861A1示出一种具有一个横梁和两个碰撞盒的保险杠系统。所述横梁具有弯曲的走向并且直接与碰撞盒耦联。在力沿车辆纵向方向、即垂直于横梁的纵向延伸部作用的情况下，所述横梁朝向碰撞盒移动。碰撞能量经由横梁被引入到碰撞盒中，所述碰撞盒变形并且因此消减碰撞能量。在此，当没有弯曲力矩被引入到碰撞盒中并且碰撞盒均匀地变形时，更好地进行所述能量消减。

但根据车辆类型横梁构造成不同的、尤其是设有不同的弯曲部。这意味着，横梁的特性在碰撞情况中根据车辆类型而不同并且因此碰撞盒也必须匹配于相应的车辆类型，以便能够均匀地变形并且因此优化地消减能量。

此外，如下提出越来越多更高的要求：即使在高压入特性时保险杠系统也不失效。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种保险杠系统，该保险杠系统以小的耗费可以适用于在多种不同的车辆类型中使用并且显示出改进的碰撞特性。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的保险杠系统来解决。本发明的特别的构造是从属权利要求2至17的主题。

本发明涉及一种保险杠系统，该保险杠系统包括一个横梁和两个碰撞盒以及两个中间元件，其中，所述中间元件具有第一壁和第二壁，所述第一壁和第二壁设置成，使得第一壁沿x方向观察指向车辆外侧并且第二壁指向车辆内部，所述壁在其沿y方向的一个端部上相互耦联，耦联的端部指向车辆外侧，并且所述壁还利用至少一个第一支撑壁相连接，并且所述中间元件这样设置在保险杠系统中，使得当力沿x方向作用到横梁上时首先中间元件变形并且在其变形之后配设给中间元件的碰撞盒接着变形。

在此，x方向应理解成车辆纵向方向，而y方向指的是车辆横向方向。以相应的方式，z方向应理解成车辆垂直方向。

所述横梁大多制造成铝挤压型材或钢板构件并且沿行驶方向凸出地弯曲。此外，横梁可以具有一个或多个沿横梁的纵向方向延伸的腔室。

所述碰撞盒同样可以由铝挤压型材制成或制造成钢板构件。根据要求，碰撞盒在内部可以构造具有一个或多个沿车辆纵向方向延伸的腔室。在内部的腔室可以通过水平的、竖直的以及对角线的内壁互相分隔开。

所述中间元件由第一壁和第二壁组成，所述第一壁和第二壁在分别一个端部上相互耦联。优选地，所述两个壁直接相互耦联。这例如可以材料锁合地但也一件式地并且材料相同地进行。与所述至少一个支撑壁一起构成在z方向上具有基本上三角形横截面的楔形结构，其中，耦联的端部指向车辆外侧。在此，耦联的端部可以直接或通过短的接片或半径连接，从而形成三角形的锐角或钝角。

在与另一个车辆碰撞的情况下亦或在所谓的圆柱碰撞试验(PoleTest)时横梁变形并且至少部分地沿x方向朝向车辆内部移位。在此中间元件变形。所述两个壁相对朝向彼此移动并且所述至少一个支撑壁被折叠。当中间元件完全或几乎完全变形时，而后仍剩余的碰撞能量由于碰撞盒变形而消减。

在现有技术中任何能量吸收必须通过碰撞盒进行，而在本发明中用于将碰撞能量转化成变形能量的整个过程在一定程度上被划分成两个阶段。第一能量由于中间元件变形而消减，第二能量由于碰撞盒变形而消减。

所述中间元件在此可以部分地或完全地变形。

由于横梁通常根据车辆类型具有不同的几何结构(例如弯曲部)，直接在碰撞过程开始之后的能量吸收特性对于不同的车辆类型而言是不同的。横梁不同地弯曲并且变形。随后在碰撞过程的进程中仅还进行横梁反向于行驶方向的移位以及与此相应的碰撞盒的变形。这可以通过中间元件的合适的构型被考虑。中间元件的第一壁和第二壁这样彼此设置，使得所述能量吸收在碰撞过程开始时根据车辆类型优化地进行。中间元件可以适配于横梁的几何结构和/或弯曲部。在此也可以考虑不同的载荷级或载荷路径。这导致碰撞盒不再必须适配于相应的车辆类型。这意味着，一个整个碰撞盒可被用于多种车辆类型，或至少相同的挤压型材或板型材可被用做在生产时的基础。这使得结构和生产更有效率。

在此总是重要的是，所述中间元件这样设计和设置，使得在其完全变形之后碰撞盒尽可能均匀地并且在没有附加作用的弯曲力矩的情况下变形，以便能够实现优化的能量吸收。在圆柱碰撞试验中，横梁在中间折弯并且朝向车辆内部移位。在此同时横梁的外部端部向内旋转，使得在没有中间元件的情况下通常弯曲力矩作用到碰撞盒上并且使得能量消减由于不利的折叠特性而变差。

通过使用按照本发明的中间元件，通过横梁的外部端部的旋入产生的弯曲力矩被吸收，而碰撞盒很大程度上仍保持不受影响。最后如果横梁仍移位，则在此碰撞盒变形，其中，这基本上在没有引入弯曲力矩的情况下进行。因此，碰撞盒的变形优选这样进行，使得碰撞盒在x方向上呈手风琴状地被折叠。

附加地，碰撞盒可以设有空隙部、压槽以及类似物，以便进一步优化和/或控制变形特性。

中间元件沿z方向的延伸尺寸通常视碰撞盒的尺寸而定。在一种特别的实施形式中，当多个碰撞管理平面应被连接时，中间元件也可以沿z方向延长。在此，中间元件用于支承至少一个另外的碰撞管理平面的横梁。

优选地，碰撞盒具有1.8毫米至4毫米的壁厚。碰撞盒的各个外壁和/或内壁可以具有彼此不同的壁厚。

优选地，中间元件具有2毫米至6毫米的壁厚。碰撞盒的各个外壁和/或内壁可以具有彼此不同的壁厚。

本发明的一种特别的构型规定，第一壁与y-z平面形成0°至20°、优选0°至15°、特别优选0°至10°的角度α₁。

本发明的另一种特别的构型规定，第二壁与y-z平面形成0°至20°、优选0°至15°、特别优选0°至10°的角度α₂。

在本发明的另一种构型中，第一壁和第二壁形成在0°至45°之间、优选0°至30°之间、特别优选0°至20°之间、极其优选0°至15°之间、最优选0°至10°之间的角度β。

在此，所述壁的位置一方面与横梁以及碰撞盒的几何结构有关，另一方面与横梁侵入到车辆内部的特性有关。

在碰撞的情况下，例如在圆柱碰撞试验时，横梁变形并且在中间折弯。在此，横梁的端部区域在旋转运动中移位到车辆内部中。

由于横梁的移动，中间元件的第一壁朝向第二壁移动。在此，所述第一支撑壁和第二支撑壁被折叠。在中间元件变形期间碰撞盒保持其最初的形状。碰撞盒在进一步的进程中才通过合适的变形帮助能量消减。中间元件的构型和所述壁相互之间的布置结构有利于横梁的移动转化成中间元件的变形，而在此没有碰到碰撞盒。

仅在中间元件部分地或完全地变形之后，碰撞盒才沿x方向被折叠并且由此进一步消减碰撞能量。在此，没有弯曲力矩被引入到碰撞盒中，使得碰撞盒的折叠可以均匀地进行并且可以完成最大可能的变形工作。

同时确保支撑壁具有足够的空间被折叠并且在变形结束时保留足够的空间以用于接纳经折叠的壁。

本发明的一种优选的变型方案规定，中间元件设置在横梁与碰撞盒之间。

特别优选地，第一壁与横梁耦联并且第二壁与碰撞盒耦联。这可以材料锁合地、例如通过焊接技术实现，但也可以通过螺栓、螺纹件以及类似物或通过任意其它的耦联方法实现。所述耦联方法的组合也是可行的。

在具有在横梁与碰撞盒之间的中间元件的构型变型方案中，用于牵引钩的容纳部也可以被集成于中间元件中。

中间元件的并且尤其是第一壁和第二壁的几何结构也与横梁以及碰撞盒的构型有关以及与在碰撞情况下的给定条件有关。

在此，尤其是第一壁设计成适配于贴靠的横梁壁的外部轮廓。第一壁适配于横梁的弯曲部并且尽可能全表面地与所述弯曲部贴靠，以便能够实现优化的能量传输。在此也可以考虑压槽、空隙部、突起以及其它横梁构型。

尤其是这也可以表示，中间元件具有点状的、线形的或面状的接合区域，这些接合区域适配于横梁的贴靠的壁，并且在所述接合区域之间的区域中中间元件的第一壁和贴靠的横梁壁间隔开距离。

在所述构型形式中，碰撞盒沿行驶方向可以具有倾斜的端部(即其形成斜坡)。在此，该斜坡和中间元件的第二壁与y-z平面形成相同的角度α₂。

另一种优选的变型方案规定，中间元件设置在碰撞盒与配设给碰撞盒的背板之间。

优选地，第一壁与碰撞盒耦联并且第二壁与背板耦联。所述耦联方法在此与在第一种变型方案中一样。

本发明的一种特别优选的构型规定，第一壁与碰撞盒耦联，并且中间元件与背板构造成一件式的并且材料相同的。这例如在中间元件设计成挤压型材时是可能的。通过所述构型进一步简化了保险杠系统的制造，因为可避免附加的接合步骤。

尤其是，优选第二壁由背板构成。这意味着附加的功能整合。此外通过节省接合步骤简化了制造。

本发明的另一种构型规定，碰撞盒的邻接中间元件的端部适配于中间元件的邻接的壁，使得碰撞盒和中间元件完全贴靠。所述适配例如可以通过如下方式进行，即碰撞盒的邻接的端部这样倾斜，使得端部的边缘平行于中间元件的第一壁或第二壁延伸。碰撞盒然后可以直接设置在中间元件上并且与所述中间元件耦联。两个构件然后完全贴靠，这可能表示但不是必须：所述贴靠是全表面的。根据中间元件的构型，所述适配也可以规定，法兰或其它耦联元件由碰撞盒的端部构成。所述完全的贴靠改善各构件之间的载荷传递。

碰撞盒的与中间元件的第一壁或第二壁贴靠的倾斜端部也用于提供用于变形的中间元件的容纳空间，使得在中间元件变形之后其第一壁几乎平行于y-z平面定位。由此也能够实现碰撞盒在进一步载荷引入时均匀地变形。

本发明的另一种构型规定，第一支撑壁将第一壁和第二壁的自由端部相互连接。由此通过第一支撑壁能够实现最大的能量吸收，因为第一支撑壁具有最大长度。在此，所述支撑壁不是必须设置在所述壁的最外部的端部上，而是第一和/或第二壁的一个小的边缘也可以突出，如果这在结构上或制造技术上是合适的。

此外优选地，至少一个第二支撑壁设置在第一壁与第二壁之间。通过第二亦或第三或更多支撑壁的布置结构，中间元件的变形特性以及能量吸收可以适配于碰撞盒的相应使用情况或几何结构。通过支撑壁的数量可以模拟不同载荷的吸收。

也可以规定，至少一个支撑壁具有弯曲部。在此，支撑壁的凸侧以及凹侧可以指向车辆外侧。变形特性受到所述支撑壁或多个支撑壁的弯曲部的影响。所述弯曲部预先规定，支撑壁沿哪个方向被折叠，即以如下形式，使得支撑壁的凹入的壁区段相向移动。

此外优选地，中间元件这样设置，使得支撑壁在碰撞盒的外壁和/或内壁上定向以形成连续的载荷路径。通过这些措施，保险杠系统的能量吸收能力进一步得到改进。在此，碰撞盒可以装备有仅一个腔室但也可以装备有多个沿车辆纵向方向延伸的腔室。这些腔室通过内壁相互分隔开。当中间元件的支撑壁和碰撞盒的壁彼此对齐并且因此形成连续的载荷路径时，能量也可以优化地被引入到车辆结构中。

优选地，中间元件是铝挤出体。特别优选地，挤出方向平行于车辆垂直方向。由于中间元件作为该铝挤压型材的构型，以简单的方式可以产生多种几何结构。不需要成型/变形和接合步骤来制造中间元件。

同样优选地，中间元件是被机械加工和/或局部增强的。通过引入压槽、空隙部和/或衬层可以使变形特性适配于使用情况。

此外有利的是，中间元件具有固定元件、尤其是法兰。特别是在作为铝挤出体的构型中，固定元件可以集成地由中间元件成形并且例如设有孔。这因此有利的是，中间元件由与其余构件不同的材料制成。因此很难实现在由钢制成的横梁与由铝制成的中间元件之间的焊接连接，从而形锁合和/或力锁合的连接因此是优选的。

在本发明的另一种构型中，所述横梁由6000系列或7000系列铝合金制成并且中间元件和碰撞盒由与此相比较软的材料制成。在此，中间元件和碰撞盒同样可以由铝材料制成。所述材料可被热处理并且由此较软或可以是较软的合金。

此外，用于横梁的材料可以人工老化。

优选地，横梁具有大于250兆帕的屈服强度Rp0.2。通过保险杠系统的所述构型得到相对刚性的横梁以及与此相比较软的中间元件和碰撞盒，使得后者优选可以承担变形工作并且可以进一步改进在碰撞情况中的特性。

最后本发明的一种有利的构型规定，中间元件具有比碰撞盒高的变形能力。

中间元件和碰撞盒的变形能力受到材料强度、壁厚以及支撑壁或内壁数量的影响。为了使中间元件具有比碰撞盒高的变形能力，尤其是中间元件的支撑壁的壁厚和/或强度和/或数量小于在碰撞盒的情况下。

当支撑壁或内壁的数量相同时，尤其是中间元件的壁厚比碰撞盒的壁厚大致小10％。

附图说明

其它构型和特征是后续附图的主题。图中示出：

图1示出保险杠系统；

图2以细节图示出实施成铝挤出体的中间元件；

图3以俯视图示出保险杠系统1的一个区段；

图4示出碰撞情况的过程；并且

图5至图8示意性地以俯视图和透视图示出按照本发明的保险杠系统的其它构型形式。

具体实施方式

在此，相同的附图标记也表示相同的或一致的特征或构件。

图1示出保险杠系统1，该保险杠系统包括一个横梁2和两个碰撞盒3以及两个中间元件4，其中，所述中间元件4具有第一壁5和第二壁6，所述两个壁这样设置，使得第一壁5沿x方向观察指向车辆外侧并且第二壁6指向车辆内部，并且所述壁5、6在其沿y方向的一个端部7、8上相互耦联，并且耦联的端部7、8指向车辆外侧，并且所述壁还利用至少一个第一支撑壁9相连接，其中，所述中间元件4这样设置在保险杠系统1中，使得在力沿x方向作用到横梁2上时首先中间元件4变形并且在其变形之后配设给中间元件4的碰撞盒3接着变形。

所述横梁2与碰撞盒3一样设计成铝挤压型材。横梁2具有弯曲的几何结构，该几何结构通过中间元件4的第一壁5模拟，使得第一壁5与横梁2全表面地贴靠。在中间元件4上分别耦联一个配设的碰撞盒3。保险杠系统1还具有背板13，该背板装配在碰撞盒3上并且用于将保险杠系统1连接到未示出的车身纵梁上。

图2以细节示图示出实施成铝挤出体的中间元件4。除将自由端部相连接的第一支撑壁9以外还存在有第二支撑壁10，该第二支撑壁加固中间元件4。可看出，第一支撑壁9不连接在壁6的最外部边缘上。

也可看出第一支撑壁9的弯曲部和第二支撑壁10的弯曲部。第一和第二支撑壁9、10的凸出侧在此指向车辆外侧。如果中间元件4在碰撞情况中变形，则第一壁5和第二壁6朝向彼此移动。第一支撑壁9和第二支撑壁10被折叠并且因此碰撞能量被消灭。在此，所述支撑壁9、10的折叠应尽可能可重现地以始终相同的方式进行，使得支撑壁9、10的材料在变形之后处于为此设置的空间体积中。为了实现所述设定的折叠特性，设置有弯曲部。在力作用到第一壁5上时(如在碰撞情况中通常是所述情况)第一壁朝向第二壁6移动。由所述弯曲部决定地，支撑壁9、10的凹侧11、12也相向移动。支撑壁9、10然后在中间元件4内部折叠并且没有材料从中间元件4中伸出。

在图3中以俯视图示出保险杠系统1的一个区段。在此可看出，第一和第二壁5、6分别与y-z平面形成一个0°至20°、优选0°至15°、特别优选0°至10°的角度α₁、α₂。

第一和第二壁5、6形成0°至45°、优选0°至30°、特别优选0°至20°、极其优选0°至15°、最高优选0°至10°的角度β。

所述碰撞盒3在所述构型形式中沿行驶方向具有倾斜(即形成斜坡)的第一端部14，该第一端部适配于第二壁6的走向。在此，所述倾斜的端部14的斜坡和中间元件4的第二壁6与y-z平面形成相同的角度α。

因此，对于保险杠系统1的在结构上彼此区分的不同设计而言可以分别使用一个在其基本形状方面相同的碰撞盒3。该碰撞盒3仅通过端部14的加工而适配于相应的结构。由此强烈简化了生产。

为了进一步优化碰撞盒3的折叠特性，碰撞盒3具有压槽15，该压槽可以被设置与应用有关。

所述中间元件4经由焊接连接17与横梁2耦联。

图4a和图4b示出碰撞情况的过程。保险杠系统1碰到障碍物16。横梁2变形，横梁在中间折弯并且局部地移动到车辆内部中。由于横梁2的移动，中间元件4的第一壁5朝向第二壁6移动。在此，第一支撑壁9和第二支撑壁10被折叠。在中间元件4变形期间，碰撞盒3保持其最初的形状。碰撞盒3而后才在进一步的过程中通过合适的变形有助于能量消减。在此，碰撞盒3沿x方向被折叠并且由此碰撞能量消减。在此，没有弯曲力矩被引入到碰撞盒3中，使得碰撞盒3的折叠可以均匀地进行并且可以完成最大可能的变形功。

横梁2由相对硬的材料(6000系列或7000系列铝合金)制成。与此相比，中间元件4和碰撞盒3由较软的铝合金制成。这意味着，横梁2在碰撞的情况下保持相对稳定并且优选通过中间元件4和碰撞盒3完成用于消减碰撞能量的变形功。

图5至图8示意性地以俯视图和透视图示出按照本发明的保险杠系统的其它构型形式，其具有中间元件4的不同的实施形式以及布置结构。

在图5中，中间元件4设置在横梁2与碰撞盒3之间。第一壁5和第二壁6的耦联的端部7、8直接相互连接。在此，中间元件4的第二壁6与y-z平面形成0°的角度α₂。

图6示出中间元件4的一种实施形式，其耦联的端部7、8形成三角形的钝角，该三角形沿z方向由中间元件的横截面形成。中间元件4更确切地说楔形地成形。

在图7中示出保险杠系统1的一种实施形式，在该保险杠系统中中间元件4设置在碰撞盒3与背板13之间。在这里碰撞盒3的第二端部18倾斜(即形成斜坡)，以便适配于中间元件4。由此碰撞盒3和中间元件4的第一壁5也在此完全贴靠，以便作用到保险杠系统1上的载荷优化地被传输。

在图8中，中间元件4与背板13构造成一件式的并且材料相同的。这样的中间元件4可以与背板13一起在一个挤压成型过程中被制造。此外取消用于两个构件的耦联步骤，这简化了保险杠系统1的组装。

附图标记

1 保险杠系统

2 横梁

3 碰撞盒

4 中间元件

5 中间元件的第一壁

6 中间元件的第二壁

7 第一壁的端部

8 第二壁的端部

9 第一支撑壁

10 第二支撑壁

11 第一支撑壁的凹形侧

12 第二支撑壁的凹形侧

13 背板

14 碰撞盒的第一端部

15 压槽

16 障碍物

17 焊接连接

18 碰撞盒的第二端部