CN102639365A - 用于商用车的防钻撞保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防钻撞保护装置，特别为用于商用车的前防钻撞保护装置，该防钻撞保护装置具有分成多个部分的横梁，该横梁由一个长形的中间件（4.1）、一个位于右侧的端部件（4.2）和一个位于左侧的端部件（4.3）构成，其中，这两个端部件（4.2、4.3）分别与中间件（4.1）连接在一起。为了在对于特定汽车的这种防钻撞保护装置的碰撞特性优化方面实现较高的结构自由度，其中，该防钻撞保护装置应该具有尽可能小的重量并能够以相对较低的成本制造，根据本发明，各个端部件（4.2、4.3）都由位于前面的板壳（4.21、4.31）和位于后面的板壳（4.22、4.32）构成，其中，各个端部件（4.2、4.3）的板壳（4.21、4.22、4.31、4.32）由具有不同材料性能的板坯制成并且限定出中空体区段（4.25、4.35），中空体区段在行驶方向上测得的平均横截面深度（T1）大于中间件（4.1）的在行驶方向上测得的横截面深度（T2）。

Description

用于商用车的防钻撞保护装置
技术领域
本发明涉及一种防钻撞保护装置，特别为用于商用车的前防钻撞保护装置，该防钻撞保护装置具有分成多个部分的横梁，该横梁由一个长形的中间件、一个位于右侧的端部件和一个位于左侧的端部件构成，其中，这两个端部件分别与中间件连接在一起。
背景技术
目前，大型载重汽车和其它重型商用车都设有防钻撞保护装置，用以在与轿车发生碰撞的情况下防止轿车从下面驶入到载重汽车下方，并由此减少使轿车乘客受伤的危险。
惯用的前防钻撞保护装置由一件式横梁和连接件构成，该横梁形成为贯穿的型材，连接件用于将横梁连接到底盘或其它构件上。在此再次证明，横梁（型材）的端部区段相对于横梁的中间区段的纵轴向后弯曲或倾斜弯曲。在碰撞情况下，该防钻撞保护装置在横梁连接到底盘上的区域中以及在弧形或弯曲的端部区段的区域中受到的载荷大于在横梁的中间区段上的载荷。因为对于较大载荷的下面通过保护特别体现在横梁的连接区域上，所以再次证明，横梁的中间区段要非常大，这就意味着增加多余的重量。
日本专利申请2004243831A公开了一种用于重型载重汽车的前防钻撞保护装置。该防钻撞保护装置具有一个由三个部分组装而成的中空横梁。该横梁由一个大体上呈直线的中间件、一个单独制造的位于右侧的端部件和一个单独制造的位于左侧的端部件组装而成，其中，这两个端部件分别与中间件焊接在一起，并且各个端部件分别具有相对于呈直线的中间件向后完全的端部区段。为了避免多余的重量，该中间件由板厚度小于两个端部件的成型件制成。在各个中空的端部件中，在横梁连接处的区域上采用一个板式的横截面呈U形的加强部件，该加强部件在横梁制成的状态下延伸至中间件。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开始所述类型的防钻撞保护装置，在具有较小重量和相对低成本制造性的同时，该防钻撞保护装置还在对于特定汽车的碰撞特性优化方面实现了较高的结构自由度。
上述目的通过具有权利要求1的技术特征的防钻撞保护装置来实现。
本发明的防钻撞保护装置主要具有分成多个部分的横梁，该横梁由一个长形的中间件、一个位于右侧的端部件和一个位于左侧的端部件构成，其中，这两个端部件分别与中间件连接在一起。根据本发明，各个端部件都由位于前面的板壳和位于后面的板壳构成，其中，各个端部件的板壳由具有不同材料性能的板坯制成并且限定出中空体区段，中空体区段在行驶方向上测得的平均横截面深度大于中间件的在行驶方向上测得的横截面深度。在此，板壳的中空体区段在行驶方向上测得的平均横截面深度优选为中间件的在行驶方向上测得的横截面深度的至少1.05倍、优选至少1.1倍。
各个由至少两个板壳构成的端部件的构造实现了较高的结构自由度，从而以低成本的方式优化上述类型的防钻撞保护装置的碰撞特性，特别是优化变形特性。由成型的板壳制成的端部件使中空端部件在其长度上具有横截面非常多变的结构。在此，横截面可以具有优势地符合机械要求、特别符合弯曲力矩的走向。此外，板壳还可以这样成型，以使防钻撞保护装置省去额外的构件，这些额外的构件用于桥接将该防钻撞保护装置连接到底盘上的距离。
由各个端部件的板壳限定出的中空体区段特别可以这样构成，即，该中空体区段可以通过塑性变形吸收碰撞能量，并由此承担所谓的碰撞箱的功能。传统的防钻撞保护装置在其连接到底盘的区域上可选择地设有额外的碰撞箱，而与传统的防钻撞保护装置不同，本发明的防钻撞保护装置实现了将碰撞箱集成在横梁中的功能。相对于传统的用碰撞箱补充的防钻撞保护装置，通过本发明这样的集成使各个部件的数量以及制造或装配耗费得以减少。特别地，在变形路径、作用力走向以及碰撞能量吸收方面，使碰撞特性能够通过材料选择和造型以所希望的方式受到影响。
由于板壳的三维结构能够广泛地随意设计，因此还可以在各个端部件的至少一个板壳中成型有卷边/或凹陷部。根据本发明的另一结构方案，在板壳的确定位置上引入卷边/或凹陷部，从而有针对性地影响端部件的刚性和变形特性。
本发明的防钻撞保护装置的又一优选结构方案是，板壳由具有不同板厚度的板坯制成。特别可以使各个端部件的板壳至少部分相互连接在一起。使板壳的套置、板厚度和/或材料性能能够适用于各种要求（例如刚性、构件使用寿命、制造过程等）。连接的位置和过程同样能够适用于以上提及的要求。
特别由此提供了具有优势的碰撞特性，即，根据本发明的一个优选结构方案，横梁的各个端部件的位于后面的板壳的板厚度大于所述位于前面的板壳的板厚度。
另外，为了桥接防钻撞保护装置连接到底盘上的距离、或为了集成碰撞箱的功能，使位于后面的板壳设有用于将所述防钻撞保护装置与商用车的底盘连接在一起的连接板成型件。与底盘和/或保险杠的连接区域位于形成端部件的板壳的大体上中间三分之一的区域上。除了具有较高的作用力吸收的能力以外，特别是不需要采用额外的部件、诸如连接板或支架，就能够实现充分的腔室，从而在成型过程中于板壳中形成连接区域，一定程度上将连接区域集成在板壳中。位于前面的板壳的中部的在行驶方向上测得的横截面深度在连接区域上是位于后面的板壳的所测得的、与该位于前面的板壳的中部的横截面深度排成一行的横截面深度的至少1.2倍，优选至少2倍。
本发明的防钻撞保护装置的中间件典型地由钢板制成。然而根据一个具有优势的替换方案，还可以使中间件由非铁材料、优选由铝和/或塑料制成。由此可以使防钻撞保护装置的重量进一步降低。在这种情况下，作为用于将中间件与端部件连接在一起的连接工艺特别可以采用粘接、铆接和螺纹连接方式。
本发明的防钻撞保护装置的其它优选和有利的结构方案在从属权利要求中给出。
附图说明
接下来，结合示出多个实施例的附图对本发明进行详细说明。图中示出了：
图1为轿车以及具有前防钻撞保护装置的载重汽车的示意图；
图2为前防钻撞保护装置的正面立体图；
图3为图2的前防钻撞保护装置的背面立体图；
图4为用于制造图2的前防钻撞保护装置的左侧端部件的两个板壳的立体图；
图5为前防钻撞保护装置的横梁与右侧端部件的局部俯视图；
图6a为沿图5中Ⅵa-Ⅵa线的截面图；
图6b为沿图5中Ⅵb-Ⅵb线的截面图；
图6c为沿图5中Ⅵc-Ⅵc线的截面图。
具体实施方式
附图中所示的防钻撞保护装置1用于装配到商用车2的正面上，该商用车特别为载重汽车。在商用车2与轿车3发生碰撞的情况下，该轿车的保险杠3.1通常明显低于商用车2的前保险杠，那么，防钻撞保护装置1避免使轿车3的相对较低的正面部分伸入到商用车2的底盘2.1下方。通过商用车的前防钻撞保护装置1明显降低了碰撞的轿车3中乘客受伤的危险。
在图2和图3中示出了本发明的防钻撞保护装置的第一实施例，该防钻撞保护装置特别作为前防钻撞保护装置而适用于载重汽车和拖车。该防钻撞保护装置由一个分成多个部分的横梁4构成。横梁4由一个中间件（中间部）4.1和两个端部件（侧部）4.2、4.3组装而成。中间件（横向型材）4.1具有管状结构。该中间件例如还可以由钢带通过滚压成型而制成。可替换地，中间件4.1还可以由横截面大体呈U形的、相互焊接在一起的板壳组成。与图2和3不同，中间件4.1还可以具有敞开的横截面形状，和/或形成为冲压件。
典型地，中间件（横向型材）4.1形成直线形结构。该中间件在其整个长度上具有基本上恒定的、不对称的横截面形状（参见图6a）。在此，中间件4.1的正面高于与该正面大体上平行延伸的背面。中间件4.1的长度例如在700mm至1400mm的范围内，优选在900mm至1200mm的范围内。
分别与中间件4.1的两端连接的端部件（侧部）4.2、4.3各自由位于前面和位于后面的板壳4.21、4.31、4.22、4.32构成。板壳4.21、4.31、4.22、4.32的横截面具有大体上的U形结构。位于前面的板壳4.21、4.31从该板壳与中间件4.1的连接处一直弯曲延伸到该板壳的末端。板壳的支腿4.23、4.24、4.33、4.34沿着板壳4.21或4.31的长度具有持续变化的深度。这种深度变化的优点是，能够有针对性地影响碰撞特性。支腿4.23、4.24、4.33、4.34的深度首先从与中间件4.1的连接处开始逐渐增加，然后朝向***末端再逐渐减小。
位于后面的板壳4.22、4.32具有呈S形弯曲的背面，这些板壳的高度首先从与中间件4.1的连接处开始逐渐增加，然后朝向***末端再逐渐减小。在位于后面的板壳的背面上固定、优选焊接一个连接板成型件4.4、4.5，用以将防钻撞保护装置与商用车（载重汽车）2的底盘2.1连接在一起。该连接板成型件4.4、4.5具有一个板式的大体上平面式的连接腹板，支腿4.41、4.51焊接在该连接腹板上，使由此组装成的结构与位于后面的板壳的背面的弯曲结构相匹配。该连接腹板具有固定孔5，该固定孔设有焊接在其上的螺母6。
各个端部件的板壳4.21、4.31、4.22、4.32相互焊接在一起。优选，使板壳4.21、4.31、4.22、4.32以对焊的形式相互焊接在一起。然而可替换地，还可以使板壳4.21、4.31、4.22、4.32的支腿的相对的边相互搭接在一起，从而使焊缝随之形成为槽形焊缝（参见图6b和6c）。中间件4.1的两端伸入到中空的端部件4.2、4.3中。可替换地，还可以使端部件4.2、4.3的朝向中间件的端部伸入到中间件4.1中。端部件4.2、4.3或板壳4.21、4.31、4.22、4.32与中间件4.1焊接在一起，其中，形成的焊接连接部优选实施为槽形焊缝。
各个端部件4.2、4.3的板壳4.21、4.31、4.22、4.32限定出中空体区段4.25、4.35，用以通过塑性变形吸收碰撞能量，中空体区段在行驶方向上测得的平均横截面深度T1大于中间件4.1的在行驶方向上测得的横截面深度T2，优选T1至少为横截面深度T2的1.2倍。
在连接板成型件4.4、4.5区域或在大体上于中间三分之一的连接区域上，位于前面的板壳4.21、4.31的中部的在行驶方向上测得的横截面深度T3是位于后面的板壳4.22、4.32的所测得的与该横截面深度排成一行的横截面深度T4的至少1.2倍，优选至少为1.5倍，特别优选至少为2倍。因此，图中示出的防钻撞保护装置具有集成在连接板4.4、4.5区域上的碰撞箱。
位于后面的板壳4.22、4.32由钢板成型制成，该钢板的板厚度大于用于制成位于前面的板壳4.21、4.31的钢板的板厚度。位于前面的板壳4.21、4.31的板厚度例如为约2.5mm，而位于后面的板壳4.22、4.32的板厚度为约3.0mm。此外，位于前面和位于后面的板壳4.21、4.31、4.22、4.32由具有不同材料性能的钢板制成。位于后面的板壳4.22、4.32例如由冷成型的微合金钢板制成，其抗拉强度Rm在480至620N/mm2的范围内，屈服极限Re在400至440N/mm2的范围内。与此相对，位于前面的板壳4.21、4.31由高强度冷成型钢板制成，优选由多相钢或复合相钢构成，其抗拉强度Rm在700至1000N/mm2的范围内，屈服极限Re在600至720N/mm2的范围内。
中间件4.1可以由与位于前面的板壳4.21、4.31的材料性能相同的钢板制成。然而，中间件4.1的板厚度优选小于位于前面的板壳4.21、4.31的板厚度。中间件4.1的板厚度例如为约2.0mm。
连接板成型件4.4、4.5可以由与位于后面的板壳4.22、4.32的材料性能相同的钢板制成。然而，连接板成型件4.4、4.5的板厚度优选大于位于后面的板壳4.22、4.32的板厚度。连接板成型件4.4、4.5的板厚度例如为约3.5mm。
在端部件4.2、4.3的***末端上焊接有支架7，用以与踏板阶梯（未示出）螺纹连接在一起。各个支架7形成为板式结构，并且具有固定孔7.1，这些固定孔设有焊接于其上的螺母7.2。
此外，各个端部件4.2、4.3设有支架8，用以螺纹连接到保险杠（未示出）上。该支架8与位于前面的板壳4.21、4.31的上方支腿4.23、4.33的顶面焊接在一起。该支架设有多个固定孔8.1，这些固定孔例如设置成基本上垂直的一排孔。而且，支架8还具有弯曲的支腿8.2、8.3，这些支腿与具有固定孔8.1的中间腹板在俯视图中形成为一个Z形的固定基座。
图7所示的实施例与图2和3所示的实施例的主要区别在于：中间件4.1在其长度上具有基本恒定的、对称的横截面形状；并且，各个端部件4.2、4.3分别由位于上方的板壳4.27、4.38和位于下方的板壳4.28、4.37构成，其中，右侧端部件4.2的位于上方的板壳4.27对应于左侧端部件4.3的位于下方的板壳4.37，而左侧端部件4.3的位于上方的板壳4.38对应于右侧端部件4.2的位于下方的板壳4.28。在这种情况下，端部件4.2、4.3就形成为通用件。在板壳4.27、4.37、4.28、4.38中成型有凹陷部10，该凹陷部影响到端部件4.2、4.3刚性和塑性变形特性。
本发明的实施方案并不局限于前述的以及附图中所示的实施例。具体地说，还可以考虑多种变换形式，这些变换形式即使在与公开的实施例不同的方案中也能够在保护范围内采用本发明。因此，例如可以使横梁的中间件4.1不仅具有直线形结构，还可以根据需要、特别是在相应的结构需求中具有弯曲的结构。而且，防钻撞保护装置的中间件4.1还可以实施为封闭式成型件以及敞开式成型件。同理，在本发明范围内，中间件4.1的横截面形状在长度上不是恒定的，而是变化的。
此外，在端部件中可以集成设置踏板阶梯，例如该踏板阶梯形成为位于至少一个板壳中的凹进部分，或者通过变形处理形成为平面式的、远离中间件的端部。可替换地，踏板阶梯同样可以作为备件与端部件例如通过焊接而连接在一起。

Claims (13)

1.一种防钻撞保护装置，特别为用于商用车的前防钻撞保护装置，所述防钻撞保护装置具有分成多个部分的横梁，所述横梁由一个长形的中间件（4.1）、一个位于右侧的端部件（4.2）和一个位于左侧的端部件（4.3）构成，其中，这两个端部件（4.2、4.3）分别与所述中间件（4.1）连接在一起，其特征在于，各个端部件（4.2、4.3）都由位于前面的板壳（4.21、4.31）和位于后面的板壳（4.22、4.32）构成，其中，各个端部件（4.2、4.3）的板壳（4.21、4.22、4.31、4.32）由具有不同材料性能的板坯制成并且限定出中空体区段（4.25、4.35），所述中空体区段在行驶方向上测得的平均横截面深度（T1）大于所述中间件（4.1）的在行驶方向上测得的横截面深度（T2）。
2.根据权利要求1所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述板壳（4.21、4.22、4.31、4.32）由具有不同板厚度的板坯制成。
3.根据权利要求1或2所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述各个端部件（4.2、4.3）的板壳（4.21、4.22、4.31、4.32）至少部分相互连接在一起。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述位于后面的板壳（4.22、4.32）的板厚度大于所述位于前面的板壳（4.21、4.31）的板厚度。
5.根据权利要求4所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述位于后面的板壳（4.22、4.32）设有用于将所述防钻撞保护装置与商用车（2）的底盘（2.1）连接在一起的连接板成型件（4.4、4.5），其中，所述位于前面的板壳（4.21、4.31）的中部的在行驶方向上测得的横截面深度（T3）在连接板成型件（4.4、4.5）区域上是所述位于后面的板壳（4.22、4.32）的所测得的、与所述位于前面的板壳的中部的横截面深度排成一行的横截面深度（T4）的至少1.2倍，优选至少2倍。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述板壳（4.21、4.22、4.31、4.32）的支腿（4.23、4.24、4.33、4.34）沿着各个板壳（4.21、4.22、4.31、4.32）的长度具有持续变化的深度。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的防钻撞保护装置，其特征在于，在各个端部件（4.2、4.3）的至少一个板壳（4.21、4.22、4.31、4.32、4.27、4.38、4.28、4.37）中成型有卷边（9）/或凹陷部（10）。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述板壳（4.21、4.22、4.31、4.32、4.27、4.38、4.28、4.37）以对焊的方式相互焊接在一起。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述中间件（4.1）由通过滚压成型制成的金属成型件、优选由钢成型件构成。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述中间件（4.1）由非铁材料、优选由铝和/或塑料制成。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述中间件（4.1）伸入到所述端部件（4.2、4.3）中。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述各个端部件（4.2、4.3）设有用于螺纹连接到踏板阶梯上的支架（7）。
13.根据权利要求1至12中任意一项所述的防钻撞保护装置，其特征在于，所述各个端部件（4.2、4.3）设有用于螺纹连接到保险杠上的支架（8）。
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