(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号 CN 103328272 A
(43)申请公布日 2013.09.25
(21)申请号 CN201280006213.4
(22)申请日 2012.01.12
(71)申请人 肯联铝业辛根有限责任公司
    地址 德国辛根
(72)发明人 M·库切拉 M·费厄斯坦 O·瑞布菲特
(74)专利代理机构 北京北翔知识产权代理有限公司
    代理人 徐燕
(51)Int.CI
      B60R19/18
      B60R19/02
                                                                  权利要求说明书 说明书 幅图
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(54)发明名称
      具有改进碰撞性能的汽车结构的管式梁
(57)摘要
      保险杠横梁（10，10’）具有对称面（Y）且总体朝向与对称面（Y）垂直的方向（T），包括两个附接区域（12a，12b），该区域相对于对称面（Y）对称布置且相互间隔一距离D，梁被设计为吸收由基本水平且朝向与方向（T）垂直的方向（L）的力所产生的撞击而消耗的能量，梁由总体管式主体（11），该主体具有在附接区域（12a，12b）之间、除了在两个削弱区域（15a，15b）中、在其大部分长度上单调变化的标称横截面（S
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.保险杠横梁（10，10’，10’’，10’’’），该横梁相对于对称面（Y）            基本对称并且总体朝向与所述对称面（Y）垂直的方向（T），该横梁被            设计用来吸收由集中的或基本水平分散的力所产生的撞击而消耗的能            量，所述力朝向与所述方向（T）垂直的方向（L），所述横梁包括两个            附接区域（12a，12b），所述附接区域被设计用来连接至车辆结构的两            个支撑件（20a，20b），相对于所述对称面（Y）对称布置，并且相互            间隔一距离D，所述横梁由总体管式主体制成并具有横截面（S<sub>n</sub>），该            横截面在所述附接区域（12a，12b）之间在其大部分长度上渐进变化，            即根据离所述对称面（Y）的距离（d）的单调函数变化，其特征在于，            所述横梁包括两个削弱区域（15a，15b），所述削弱区域相对于所述对            称面（Y）是对称的，远离
所述对称面一距离（d<sub>w</sub>），该距离在0.10D            至0.40D之间，优选地在0.15D至0.35D之间，更优选地在0.20D至            0.30D之间，其中所述横截面（S<sub>w</sub>）不同于标称横截面（S<sub>n</sub>）,以使得在            所述削弱区域中的围绕与平面（L，T）垂直的轴线（Z）的截面二次轴            距小于对应的标称横截面的截面二次轴距。           
2.根据权利要求1所述的保险杠横梁（10，10’，10’’），其特征            在于，在所述削弱区域（15a，15b）中的横截面S<sub>w</sub>的变化遵循另一函数，            该函数为非单调的连续函数，该连续函数足够光滑以防止所述梁在过渡            区突然断裂并且使得所述梁在所述削弱区域能够塑性变形，但是足够陡            峭以使得所述削弱区域可以起到触发器的作用，从而任何弯曲均在所述            削弱区域中开始。           
3.根据权利要求1或2所述的保险杠横梁（10，10’），其特征在            于，所述削弱区域的变形最严重的部分具有横截面S<sub>wmd</sub>，该横截面的围            绕轴线（Z）的截面二次轴距小于标称截面S<sub>n</sub>的围绕轴线（Z）的二阶惯            性矩的90%，优选地80%，更优选地70%，如根据所述单调函数预期的。           
4.根据权利要求1至3中任一项所述的保险杠横梁（10，10’，10’’），            其特征在于，所述总体管式成形主体具有未在所述削弱区域中穿孔的后            壁和前壁。           
5.根据权利要求1至4中任一项所述的保险杠横梁（10，10’），            其特征在于，在所述削弱区域中，所述总体管式成形主体的横截面（S<sub>w</sub>）                            包括后壁和/或前壁，所述后壁和/或所述前壁比在标称横截面（S<sub>n</sub>）中            更薄和/或更靠近重心。           
6.根据权利要求1至5中任一项所述的保险杠横梁（10’，10’’），            具有基本竖直的前壁（161）和基本竖直的后壁（162），所述前壁和所            述后壁相互间隔一距离l并且通过至少上壁（164）和下壁（163）相互            连接，其特征在于，在所述削弱区域（15a，15b），所述前壁和/或所            述后壁具有凹陷（160’，160’’）。           
7.根据权利要求6所述的保险杠横梁（10’，10’’），其中，所述            凹陷（160）的深度（△X）在0.05l和0.2l之间，通常接近0.1l。           
8.根据权利要求6至7中任一项所述的保险杠横梁（10’，10’’），            其中，所述凹陷的最大尺寸朝向竖直方向。           
9.根据权利要求8所述的保险杠横梁（10’），其中，所述凹陷（160’）            是基本圆柱形，沿轴线（Z）定位，并且在所述前壁和/或所述后壁的整            个表面上延伸。           
10.根据权利要求8所述的保险杠横梁（10’’），其中，所述前壁            和/或所述后壁局部塑性变形，以使得所述凹陷（160’’）的最大深度在            所述前壁和/或所述后壁的顶部和/或底部上。           
11.根据权利要求1至3中任一项所述的保险杠横梁，具有基本竖            直的前壁和基本竖直的后壁，所述前壁和所述后壁相互间隔一距离l并            且通过至少上壁和下壁相互连接，其特征在于，在所述削弱区域中，所            述上壁和/或所述底壁设有孔。           
12.根据权利要求1至3中任一项所述的保险杠横梁（10’’’），由            中空型材制成，该型材具有基本竖直前壁、基本竖直后壁、上壁和下壁，            其特征在于，所述削弱区域已通过机加工所述型材的一部分而形成，所            述部分包括所述前壁，和所述上壁和所述下壁的紧邻所述前壁的部分，            机加工的表面具有托架型形状，并且界定与所述中空型材的内部连通的            洞（17）。           
13.根据权利要求1至12中任一项所述的保险杠横梁，其特征在            于，所述削弱区域受到局部热处理，以提供比所述横梁的其余部分更低            的机械性能。           
说  明  书
<p>本发明涉及被设计用来不可回复地吸收碰撞能量的汽车结构部件。        所涉及的领域不同于吸能器元件的领域（吸能器元件有时被称为“变形        元件”或“防撞盒”），因为所述部件在碰撞时不是主要遭受压缩应力，        而是主要遭受弯曲应力。更具体地，本发明涉及保险杠横梁。       
在九十年代中期之前，被设计用来在碰撞时不可回复地吸收能量的        梁，更具体地是保险杠横梁，由成形的金属板制成，所述金属板通常由        钢制成。来自汽车制造商的越来越迫切的要求，导致在所述梁和纵向车        辆支架之间插入可变形的中间元件，所述中间元件被称为“吸收器”、        “防撞盒”或“变形元件”。       
保险杠梁必须既在弱撞击过程中弹性变形，又通过塑性变形而部分        吸收强碰撞能量并且受控地将剩余能量传递到吸收器和纵向支架，尤其        是在变形过程中不会突然压扁。为了
满足该要求，经常使用多孔管式梁，        所述多孔管式梁由铝块挤压而成，或者由钢板或铝板制成。它们的主要        价值在于它们具有高惯性并在碰撞过程中保持高惯性；还在于尤其是在        保险杠梁的情况下所述惯性尽可能长久地实现结构增强作用，尤其是在        车辆的前方。例如，美国专利5340178要求保护使用该类型的梁替代        传统的开口梁，该开口梁通常由高屈服应力钢制成。在美国专利5727        826中公开了一种多孔管式梁，其结构既能够吸收撞击又能够承受碰撞        后的突然压扁。注意到其他结构梁（诸如但不限于，侧门增强件、A前        柱或B中柱、门槛导轨、防侵入导轨等）具有相同的趋势。美国专利6        000738也记载了中空多孔管式保险杠梁，其中外壁和内壁设有多个对        齐的开口，所述开口适于用来将空气引导至车辆散热器。