BR112018016206B1

BR112018016206B1 - Componente de absorção de energia e processo para produzir um componente de absorção de energia

Info

Publication number: BR112018016206B1
Application number: BR112018016206-0A
Authority: BR
Inventors: Andreas Wuest; Levente Juhasz; Sebastian EBLI; Sebastian ALLINGER; Daniel Fertig; Henrik Schmidt
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2023-03-14
Also published as: JP6808744B2; WO2017137480A1; KR20180113577A; BR112018016206A2; US20190048962A1; EP3414133A1; CN108778847A; CN108778847B; JP2019506577A

Abstract

Trata-se de um componente de absorção de energia (1) para absorver a energia de impactos sobre o mesmo, em que o componente (1) pode ser deformado plasticamente por um impacto e, opcionalmente, pode ser submetido, pelo menos até certo ponto, à destruição. O componente de absorção de energia (1) compreende pelo menos uma estrutura de núcleo (10) e pelo menos uma estrutura auxiliar (12). A pelo menos uma estrutura de núcleo (10) foi fabricada a partir de um primeiro material que é um metal ou é um polímero reforçado com fibras de filamento contínuo, e a pelo menos uma estrutura auxiliar (12) foi fabricada a partir de um segundo material que é um material de polímero não reforçado ou é um material de polímero reforçado com fibras curtas ou com fibras longas. A pelo menos uma estrutura auxiliar compreende preferencialmente nervuras (14, 15, 16, 18) e foi ligada a pelo menos uma estrutura de núcleo (10), de modo que a pelo menos uma estrutura auxiliar (12) sustente a pelo menos uma estrutura de núcleo (10) conectada à mesma A invenção se refere adicionalmente a um processo para produzir esse componente de absorção de energia (1).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um componente de absorção de energia para absorver a energia de impactos sobre o mesmo, em que o componente de absorção de energia pode ser deformado plasticamente por um impacto e, opcionalmente, pode ser submetido, pelo menos até certo ponto, à destruição. A invenção se refere adicionalmente a um processo para produzir esse componente de absorção de energia.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os componentes de absorção de energia são usados, como forma de exemplo, para para-choques na indústria automotiva. Os mesmos são usados quando, como forma de exemplo, há uma necessidade de dissipação controlada de grandes quantidades de energia cinética de um impacto a fim de, por exemplo, minimizar efeitos adversos, por exemplo, em passageiros ou estruturas adjacentes importantes e valiosas. A energia é absorvida através da deformação e falha controlada dos componentes, por exemplo, no caso de uma colisão. Devido ao fato de que a redução de peso é essencial em vista do desejo de reduzir o consumo de combustível, é desejável fabricar os componentes a partir de materiais mais leves, por exemplo, a partir de plásticos. Outra necessidade, em particular, para os tipos de componentes de absorção de energia usados em para-choques é que os componentes exibem comportamento de falha otimizado. O objetivo é absorver mais energia enquanto minimiza-se o espaço de instalação.

[003] O documento no WO2010/015711 A1 revela uma estrutura para absorver a energia de impactos sobre a mesma. A estrutura é deformável plasticamente por um impacto e, opcionalmente, pode ser submetida, pelo menos até certo ponto, à destruição. Em uma realização, a estrutura tem nervuras de reforço, sendo que a disposição das nervuras em relação uma a outra está em um ângulo para a direção axial de tal modo que, assim que uma nervura falhar, uma força que atua na estrutura seja absorvida por outra nervura na direção axial. As nervuras podem ser fabricadas a partir de um material de polímero reforçado com fibras longas. A estrutura exibe absorção de energia uniforme.

[004] A maneira em que a força introduzida no componente de absorção de energia atua no componente é geralmente unidirecional e altamente dinâmica. Isso leva ao carregamento dominado por forças compressivas. O projeto dos componentes de absorção de energia precisa, portanto, ser tal que evite o risco de encurvadura, isto é, instabilidade mecânica do componente inteiro. Uma consequência de encurvadura prematura é que o princípio físico real usado para absorver a energia (plastificação, esmagamento, quebra de fibra) não pode operar conforme pretendido e o componente de absorção de energia não atua da maneira pretendida. Outro importante fator, junto com o risco de encurvadura, é que o componente de absorção de energia tem robustez suficientemente alta em relação à direção da força. Se, por exemplo, um componente de absorção de energia, que é muito eficaz quando uma força atua apenas axialmente, é submetido a forças transversais que resultam de um impacto oblíquo, o resultado disso pode ser que a absorção de energia desejada não possa ser mantida, devido à quebra lateral de parte ou mesmo do componente de absorção de energia inteiro.

[005] A geometria dos componentes conhecidos de absorção de energia com uma matriz termoplástica ou termoestável reforçada por fibras de filamento contínuo é muito simples em virtude do processo de produção. Absorventes conhecidos são tubos ou cilindros simples, ou perfis abertos achatados individualmente e também absorventes de múltiplas partes produzidos pela união de perfis simples. À medida que a modelagem necessária para uma característica de deslocamento de força (energia) particular se torna mais complexa, o projeto também se torna mais complexo e mais complicado. Como exemplo, fibras de filamento contínuo e um material de matriz são primeiro usados para produzir pré-impregnados personalizados antes de serem adicionalmente processados em uma etapa adicional para gerar uma estrutura. O processo de produção restringe muito a geometria do componente de absorção de energia e, portanto, é impossível, ou possível apenas com muita restrição, integrar elementos funcionais tais como roscas e sistemas de fixação para outras estruturas adjacentes e para a fixação segura do próprio componente de absorção de energia.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] O objetivo do projeto para um componente de absorção de energia é em grande parte uma determinada quantidade de energia que deve ser absorvida em uma distância de deformação prescrita. A exigência aqui é realizar uma curva de deslocamento de força predefinida, por exemplo, uma curva de deslocamento de força que é tão constante quanto possível ou uma que se eleva de maneira constante. Uma condição auxiliar sempre exigida é que, a fim de evitar danos aos componentes localizados atrás do componente de absorção de energia na direção de ação da força, não é permitido exceder uma determinada força máxima. A quantidade de energia presumida ser absorvida e também a força máxima pressuposta, em qualquer desenvolvimento aqui depende das informações disponíveis no ponto do tempo relevante em relação ao comportamento do restante do sistema. Essas exigências frequentemente mudam durante o curso de um desenvolvimento ou quando testes iniciais com protótipos do sistema inteiro estão eminentes. Frequentemente, é difícil usar os princípios de projeto conhecidos para medir em escala o componente de absorção de energia que já foi desenvolvido, isto é, adaptar o mesmo para condições alteradas relacionadas à característica de deslocamento de força, quantidade de energia ou força máxima permitida. Portanto há uma exigência de um componente de absorção de energia que pode facilmente ser adaptado para uma característica de deslocamento de força prescrita.

[007] Outro objetivo da invenção é fornecer um componente de absorção de energia que também assegura absorção de energia controlada quando forças transversais são lateralmente introduzidas.

[008] Outro objetivo da invenção é fornecer um processo que, durante a produção de componentes de absorção de energia, permite fácil adaptação dos componentes para fornecer uma característica de deslocamento de força e também permite fácil adaptação da geometria dos componentes.

[009] Um componente de absorção de energia é proposto para absorver a energia de impactos no mesmo, em que o componente pode ser deformado plasticamente por um impacto e, opcionalmente, pode ser submetido pelo menos até certo ponto à destruição. O componente de absorção de energia compreende pelo menos uma estrutura de núcleo e pelo menos uma estrutura auxiliar. A pelo menos uma estrutura de núcleo foi fabricada a partir de um primeiro material que é um metal ou é um polímero reforçado com fibras de filamento contínuo, e a pelo menos uma estrutura auxiliar foi fabricada a partir de um segundo material que é um material de polímero não reforçado ou é um material de polímero reforçado com fibras curtas ou com fibras longas. A pelo menos uma estrutura auxiliar compreende preferencialmente nervuras e a pelo menos uma estrutura auxiliar foi ligada a pelo menos uma estrutura de núcleo. É preferível que o projeto da conexão e o formato das estruturas sejam tais que a pelo menos uma estrutura auxiliar sustente o pelo menos um núcleo estruturado conectado à mesma.

[010] No componente de absorção de energia, é preferível que a maior parte da energia que surge durante um impacto seja absorvida através da estrutura de núcleo. A pelo menos uma estrutura auxiliar ligada à pelo menos uma estrutura de núcleo aqui sustenta a estrutura de núcleo de modo que impede encurvadura da estrutura de núcleo no caso de forças transversais que surgem de um impacto não frontal. Em particular, isso impede quebra lateral da estrutura de núcleo. O projeto da estrutura de núcleo aqui é preferencialmente tal que a mesma pode absorver a maior parte da energia exigida. A energia absorvida através de destruição da estrutura de núcleo aqui pode ser maior do que no caso dos componentes de absorção de energia do estado da técnica reforçados com fibras de filamento contínuo, devido ao fato de que a pelo menos uma estrutura auxiliar ligada à pelo menos uma estrutura de núcleo aumenta a resistência à encurvadura. O componente de absorção de energia proposto na invenção, portanto, também alcança uma característica de deslocamento de força pretendida durante a absorção de energia mesmo quando o impacto não é precisamente frontal, mas também compreende um componente transversal ou componente lateral.

[011] Outra realização vantajosa estabelece que energia seja principalmente absorvida através da pelo menos uma estrutura auxiliar, sendo que o projeto da estrutura de núcleo nessa realização é tal que o mesmo sustenta a estrutura auxiliar. Isso é alcançado por meio de exemplo projetando- se a pelo menos uma estrutura de núcleo de tal modo que a mesma encerre a pelo menos uma estrutura auxiliar.

[012] As propriedades de absorção de energia do componente, isto é, em particular uma característica de deslocamento de força, são preferencialmente ajustadas através da variação da estrutura de núcleo e variação do número de estruturas de núcleo usadas. A expressão “característica de deslocamento de força” aqui significa que a força necessária para deformar ou destruir o componente de absorção de energia como uma função da distância de deslocamento, em que a distância de deslocamento é a redução, na direção da força, das dimensões do componente que resultam da destruição progressiva do componente.

[013] A variação da estrutura de núcleo pode ser alcançada em particular através da variação da geometria e/ou através da variação do material usado.

[014] O formato da estrutura de núcleo pode ser, por exemplo, o de um tubo ou um formato frustocônico oco. Esse tipo de geometria pode ser alcançado, por exemplo, submetendo-se um produto semifinalizado, por exemplo, na forma de folha, a um processo de formação, ou a estrutura de núcleo pode ser produzida diretamente nesse formato.

[015] Em particular, quando uma estrutura de núcleo é produzida a partir de um produto semifinalizado achatado, é preferível que a estrutura de núcleo visualizada em uma seção plana perpendicular a uma direção axial seja ondulatória, em formato de zigue-zague ou em formato de Q ou seja composta de seções lineares e/ou curvadas. Em particular, a preferência é dada aqui aos formatos que não compreendem cortes inferiores e que podem, portanto, ser produzidos a partir de um produto semifinalizado achatado por processos de panejamento.

[016] Para os propósitos da presente invenção, a expressão "direção axial” significa, no caso de um componente de absorção de energia não deformado, a principal direção de ação de um impacto no componente. Essa direção também é geralmente a mesma que a direção em que o comprimento do componente de absorção de energia é maior.

[017] É preferível que a estrutura de núcleo visualizada em uma seção plana perpendicular à direção axial compreende pelo menos uma angulação. O termo angulação aqui significa curvatura com um raio de curvatura que é da ordem de magnitude da menor alcançável submetendo-se o material da estrutura de núcleo a um processo de formação. Essas angulações fornecem maior estabilidade à estrutura de núcleo e no caso de um impacto servem como ponto de iniciação em que energia é absorvida através de destruição controlada da estrutura de núcleo.

[018] Se o componente de absorção de energia tem um formato oco, por exemplo, aquele de um tubo ou um formato frustocônico oco, ou se o componente de absorção de energia foi produzido a partir de uma folha semifinalizada achatada por um processo de panejamento, a espessura de parede da estrutura de núcleo é outro parâmetro que pode ser variado a fim de ajustar a característica de deslocamento de força. É preferível aqui que uma espessura de parede da estrutura de núcleo aumente ou diminua em uma direção axial. Portanto, é vantajosamente possível que à medida que a destruição do componente de absorção de energia progride a força necessária para destruição adicional aumenta.

[019] É preferível que a pelo menos uma estrutura de núcleo seja fabricada a partir de um material de polímero reforçado com fibras de filamento contínuo. As propriedades de absorção de energia da estrutura de núcleo aqui podem ser influenciadas através de seleção apropriada do material de polímero reforçado com fibras de filamento contínuo. Em particular, é possível aqui prescrever o polímero, as fibras usadas, a proporção das fibras e/ou a orientação das fibras. Alternativamente, a pelo menos uma estrutura de núcleo foi fabricada a partir de um metal, por exemplo, de aço ou alumínio.

[020] Se o primeiro material é um material de polímero reforçado com fibras de filamento contínuo, a proporção de fibras é preferencialmente na faixa de 1 a 70% em volume, em particular de 10 a 60% em volume e particular e preferencialmente de 20 a 50% em volume. As fibras de filamento contínuo do primeiro material podem ter sido introduzidas em uma ou mais camadas no primeiro material. O primeiro material aqui pode, por exemplo, compreender as fibras na forma de um pano tecido ou na forma de fibras de filamento contínuo orientadas paralelamente. É particularmente preferencial que as fibras sejam fibras de filamento contínuo orientadas paralelamente.

[021] Se as fibras assumem a forma de fibras de filamento contínuo orientadas paralelamente, quando as mesmas são introduzidas no primeiro material, é possível usar o que é conhecido como fitas, por exemplo. As fibras de filamento contínuo presentes nestes têm orientação paralela e foram saturadas com material de polímero. Se as fibras são introduzidas na forma de um pano tecido produzido a partir de fibras de filamento contínuo, o pano tecido compreende fibras de filamento contínuo que foram orientadas em pelo menos duas direções diferentes e, por exemplo, foram tecidas uma com a outra.

[022] Se fibras são introduzidas em uma pluralidade de camadas, a orientação das camadas individuais pode ser variada em relação uma a outra de tal modo que as direções de fibra individuais sejam giradas em relação uma a outra. Se, por exemplo, duas camadas de fitas são usadas, o ângulo encerrado entre as duas direções de fibra diferentes pode ser 90°, por exemplo. Se, por exemplo, dois panos tecidos são mutuamente superpostos, é preferível girar as duas camadas de pano tecido em um ângulo de 45° em relação um ao outro, fornecendo, assim, um ângulo de 45° entre cada uma das quatro direções de fibra. A preferência é dada a uma disposição simétrica das camadas através da espessura do material.

[023] É preferível que a proporção de fibras no primeiro material da pelo menos uma estrutura de núcleo varie na direção axial. Para essa finalidade, por exemplo, a proporção de fibras no primeiro material pode aumentar ou diminuir em uma direção axial. Isso tem um resultado similar a um resultado de espessura de parede variável: a energia exigida para a destruição das estruturas de núcleo aumenta ou diminui conforme a distância de deslocamento aumenta.

[024] A pelo menos uma estrutura de núcleo no componente de absorção de energia foi ligada à pelo menos uma estrutura auxiliar. Essa ligação pode ser uma ligação coerente, de intertravamento ou ligação por atrito. Uma ligação coerente pode ser alcançada, por exemplo, por meio de ligação por soldagem ou adesivo. Para uma ligação coerente, é possível também usar um processo de fundição tal como moldagem por injeção, fundição gravitacional ou fundição a vácuo em que pelo menos uma estrutura auxiliar é fundida em pelo menos uma estrutura de núcleo, ou uma estrutura auxiliar é fundida ao redor da pelo menos uma estrutura de núcleo. Um processo de moldagem por injeção é, em particular, adequado para esse propósito. Para uma ligação de intertrava, é preferível que elementos de conexão, por exemplo, na forma de elementos de fecho, sejam formados na pelo menos uma estrutura de núcleo e/ou na pelo menos uma estrutura auxiliar. Igualmente, pode haver elementos de conexão, por exemplo, rebites ou elementos de rosca, fornecidos a fim de ligar a pelo menos uma estrutura de núcleo à pelo menos uma estrutura auxiliar.

[025] A pelo menos uma estrutura auxiliar foi fabricada a partir do segundo material e, preferencialmente, tem uma pluralidade de nervuras.

[026] O segundo material é um material de polímero que, por exemplo, é não reforçado, isto é, é livre de fibras, ou é reforçado com fibras curtas ou fibras longas. A preferência aqui é para o reforço com fibras curtas ou fibras longas. Se o segundo material é reforçado com fibra, a proporção de fibras no segundo material é preferencialmente de 1 a 70% em volume, particularmente, de preferência na faixa de 10 a 60% em volume e, muito particularmente, de preferência na faixa de 20 a 50% em volume.

[027] Com os propósitos da presente invenção, a expressão "fibras longas” significa fibras tipicamente de comprimento na faixa de 5 mm a 25 mm. Com os propósitos da presente invenção, a expressão “fibras curtas” significa fibras de comprimento abaixo de 5 mm, comprimentos típicos de fibras curtas aqui sendo na faixa de 0,1 mm a 1 mm.

[028] Com os propósitos da presente invenção, a expressão “fibras de filamento contínuo” significa filamentos que são fabricados continuamente e são encurtados para um comprimento finito durante processamento adicional, mas cujo comprimento é substancialmente maior do que o comprimento de fibras longas. O comprimento de fibras de filamento contínuo pode primeiramente ser submetido à restrição através das dimensões do componente, em particular, através das dimensões de uma estrutura de núcleo. O comprimento pode em segundo lugar ser submetido à restrição através das dimensões do produto semifinalizado a partir do qual uma estrutura de núcleo é produzida através de um processo de formação. É preferível que o comprimento das fibras de filamento contínuo seja selecionado para ser tão grande quanto possível em relação ao componente ou ao produto semifinalizado, de modo que o comprimento das fibras em essência corresponda às dimensões de uma estrutura de núcleo ou do produto semifinalizado.

[029] Uma estrutura auxiliar preferencialmente tem uma pluralidade de nervuras e compreende pelo menos uma região moldada de tal modo que a estrutura auxiliar possa ser ligada a pelo menos uma estrutura de núcleo. Para essa finalidade, por exemplo, há um lado externo da estrutura auxiliar, uma região moldada de um modo que permite contato íntimo entre uma estrutura de núcleo e a estrutura auxiliar. A pelo menos uma estrutura auxiliar pode compreender também pelo menos uma cavidade moldada de um modo que permite à mesma receber uma estrutura de núcleo. Alternativamente, o formato externo da estrutura auxiliar pode ter sido prescrito através do formato de uma cavidade de uma estrutura de núcleo de tal modo que uma estrutura auxiliar possa ser recebida dentro do interior de uma estrutura de núcleo.

[030] A disposição das nervuras da estrutura auxiliar é preferencialmente tal que a estrutura auxiliar compreenda pelo menos uma nervura que percorre em um primeiro plano na direção axial e tenha conexão com pelo menos uma nervura que percorre em um segundo plano na direção axial, girado em relação ao primeiro plano. É preferível aqui que a estrutura auxiliar compreenda uma pluralidade de nervuras que são paralelas ao primeiro ou ao segundo plano.

[031] É preferível que adicional ou alternativamente às nervuras dispostas paralelas a um plano que percorre na direção axial, a estrutura auxiliar compreenda pelo menos uma nervura que percorre paralela a um plano disposto perpendicularmente à direção axial. É preferível aqui que nervuras paralelas a um plano que percorre na direção axial atravessem nervuras paralelas a um plano disposto perpendicularmente à direção axial. As nervuras se atravessam mutuamente aqui formam preferencialmente estruturas regulares de formato retangular. Dentro desse retângulo formado a partir de uma pluralidade de nervuras, pode haver outras estruturas dispostas para reforço adicional. É preferível aqui que uma nervura adicional divida um retângulo em duas metades, em que a nervura adicional conecta dois cantos diagonais do retângulo um ao outro. É preferível que a orientação dessas nervuras que percorrem diagonalmente esteja em um ângulo na faixa de -45° a +45° em relação a um plano disposto perpendicularmente à direção axial. Isso gera duas estruturas triangulares. As estruturas de nervura triangular são particularmente vantajosas devido ao fato de que as mesmas fornecem um efeito de suporte particularmente vantajoso.

[032] As nervuras que percorrem ao longo da direção axial sustentam a pelo menos uma estrutura de núcleo de um modo que a mesma não possa desviar lateralmente ou ser derrubada. As nervuras com orientação que são paralelas ou com um ângulo na faixa de -45° a 45° em relação a um plano disposto perpendicularmente à direção axial impedem encurvadura da pelo menos uma estrutura de núcleo reforçado com fibras de filamento contínuo.

[033] As nervuras podem ter adicionalmente as estruturas: por exemplo, as nervuras podem ter uma estrutura ondulatória ou em formato de estrutura em zigue-zague.

[034] A estrutura auxiliar compreende preferencialmente também regiões funcionais, em particular, regiões de conexão. Essas regiões de conexão servem, por exemplo, para ligação entre uma ou mais estruturas auxiliares, para fixar o componente de absorção de energia em seu local de uso e/ou para fixar outros componentes no componente de absorção de energia.

[035] Com essa finalidade, a pelo menos uma estrutura auxiliar pode compreender, em seu lado voltado para longe de um impacto, uma placa de fixação. Dispostos na placa de fixação, pode haver, por sua vez, por exemplo, elemento de fixação tais como aberturas, elementos de ação de mola, elementos de fecho ou roscas que permitem fixação do componente de absorção de energia em seu local de uso.

[036] É possível também dispor regiões de conexão, por exemplo, na forma de áreas para elementos de rosca, domos par elementos de rosca, elementos de ação por mola, elementos de fecho e aberturas de fixação, em outros locais de uma estrutura auxiliar, permitindo, desse modo, a ligação de outros componentes ao componente de absorção de energia: por exemplo, é concebível, quando o componente de absorção de energia é usado em um veículo, fixar montagens auxiliares do veículo no componente de absorção de energia. Isso economiza no peso e espaço de instalação, devido ao fato de que o componente de absorção de energia também assume uma função de retenção.

[037] Se o primeiro material é um material de polímero reforçado com fibras de filamento contínuo, é preferível que as fibras com que o primeiro material é reforçado sejam selecionadas a partir de fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de basalto, fibras de boro, fibras de metal e fibras de titanato de potássio.

[038] Se o segundo material tem reforço de fibra, as fibras curtas ou fibras longas são preferencialmente selecionadas a partir de fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de basalto, fibras de boro, fibras de metal e fibras de titanato de potássio. Além disso, é possível, tanto no caso das fibras de filamento contínuo quanto no caso das fibras curtas ou fibras longas usar combinações dos tipos de fibra mencionados acima.

[039] Se o primeiro material é um material de polímero reforçado com fibras de filamento contínuo, o polímero do primeiro material é preferencialmente um polímero termoplástico ou um polímero termoestável. Os polímeros termoestáveis adequados são, por exemplo, resinas epóxi ou resinas de poliuretano. Contudo, é particularmente preferencial que o polímero seja um polímero termoplástico. Nesse caso, qualquer dos polímeros termoplásticos é em princípio adequado. Exemplos de polímeros adequados são poliamidas e polipropileno, mas preferência particular é dada às poliamidas. Exemplos de poliamidas adequadas são PA 6, PA 66, PA 46, PA 6/10, PA 6T, PA 66T, PA 9T e também PA 11 e PA 12.

[040] O polímero do segundo material é preferencialmente um polímero termoestável processado por processos de fundição ou um polímero termoplástico. Contudo, é particularmente preferencial que o polímero seja um polímero termoplástico. Qualquer dos polímeros termoplásticos são adequados aqui. Exemplos de polímeros adequados são poliamidas e polipropileno, mas preferência particular é dada às poliamidas. Exemplos de poliamidas adequadas são PA 6, PA 66, PA 46, PA 6/10, PA 6T, PA 66T, PA 9T e também PA 11 e PA 12.

[041] É preferível que os polímeros selecionados para o primeiro material e para o segundo material sejam idênticos ou os respectivos polímeros selecionados sejam mutuamente compatíveis. Dois polímeros são considerados aqui serem compatíveis se um processo de ligação coerente tal como soldagem, ou injeção de um material em outro em um processo de moldagem por injeção, pode ser usado para produzir uma ligação com boa adesão entre os ditos materiais.

[042] É preferível que o componente de absorção de energia compreenda adicionalmente pelo menos um elemento postiço. O elemento postiço é preferencialmente disposto em contato com uma estrutura de núcleo e especificamente na lateral em que o impacto atua no componente de absorção de energia. Contudo, é possível também introduzir o elemento postiço no componente de absorção de energia em outros locais, por exemplo, a fim de fornecer reforço controlado do último. É preferível aqui que o elemento postiço tenha sido fixado na pelo menos uma estrutura auxiliar. O elemento postiço pode compreender adicionalmente meios de ligação, por exemplo, uma rosca, por meio dos quais é possível, por exemplo, ligar montagens auxiliares ao componente de absorção de energia. Os meios de ligação podem também ser usados para fixar o componente de absorção de energia em seu local de uso.

[043] Se a disposição tem o elemento postiço em uma estrutura de núcleo, é preferível que o dito elemento postiço esteja em contato com mais de um local de contato na estrutura de núcleo. No caso de um impacto no componente de absorção de energia, os locais de contato em que o elemento postiço está em contato com a estrutura de núcleo atuam como um aríete ou uma lâmina e, portanto, representam pontos de iniciação para destruição controlada da estrutura de núcleo com absorção de energia. Absorção de energia controlada e definida é, portanto, assegurada através da destruição controlada da estrutura de núcleo. É preferível que um elemento postiço esteja em contato com de 1 a 10 locais de contato na estrutura de núcleo, fornecendo, desse modo, correspondentemente de 1 a 10 pontos de iniciação para destruição controlada. É particularmente preferencial usar de 2 a 8 locais de contato por estrutura de núcleo.

[044] É preferível que o elemento postiço tenha sido fabricado a partir de um metal ou a partir de um plástico. O formato do elemento postiço é, por exemplo, anular, em que o anel pode ter um formato achatado. Como exemplo, um elemento postiço anular produzido a partir de metal é disposto na estrutura de núcleo reforçada com fibra de filamento contínuo a fim de permitir delaminação desejada controlada, isto é, dividindo entre camadas, acoplado com quebra desejada similar de fibras através de rachaduras axiais. Isso é alcançado com o elemento postiço descrito forçado ou puxado axialmente através da estrutura de núcleo e, portanto, destrói a dita estrutura com dissipação de energia. O projeto específico desse elemento postiço permite os modos de falha principais respectivos serem abordados separada e apropriadamente, por exemplo, através de uma mudança no número de rachaduras ou em regiões em corte transversal envolvidas na delaminação e, portanto, de modo similar, permite a melhoria da escalabildade descrita acima da característica de absorção de energia e deslocamento de força.

[045] É preferível que o componente de absorção de energia compreenda um alojamento que compreende a pelo menos uma estrutura de núcleo e a pelo menos uma estrutura auxiliar. O alojamento pode assumir a forma, por exemplo, de uma caixa ou de uma jaula e pode ter sido fabricado, por exemplo, a partir de um metal ou a partir de um polímero. Se o alojamento foi fabricado a partir de um polímero, o polímero selecionado pode em particular ser idêntico ou compatível com o polímero do primeiro e/ou do segundo material. Se o componente de absorção de energia for usado em um veículo, o alojamento pode ser parte de uma estrutura de carroceria do veículo. O alojamento pode ser, por exemplo, uma soleira lateral ou uma armação de telhado de um veículo.

[046] O alojamento do componente de absorção de energia pode adicionalmente reforçar a estabilidade da pelo menos uma estrutura de núcleo compreendida no mesmo e da pelo menos uma estrutura auxiliar e pode, opcionalmente, fornecer regiões adicionais de conexão por meio das quais o componente de absorção de energia pode ser fixado em seu local de uso ou como forma das quais as montagens auxiliares podem ser fixadas ao componente de absorção de energia.

[047] É preferível que cavidades do componente de absorção de energia tenham sido preenchidas com uma espuma. As cavidades dentro da estrutura de núcleo e/ou dentro da estrutura auxiliar podem ter sido preenchidas com a espuma aqui. Se o componente de absorção de energia tem adicionalmente um alojamento, pode haver aberturas ou canais apropriados fornecidos na pelo menos uma estrutura de núcleo e/ou na pelo menos uma estrutura auxiliar para a introdução da espuma e pode haver cavidades similares preenchidas dentro de uma espuma entre o alojamento e as estruturas compreendidas na mesma. A espuma é preferencialmente uma espuma de poliuretano, uma espuma de poliamida ou uma espuma termoestável com base em epóxi.

[048] A espuma primeiramente fornece suporte adicional às estruturas do componente de absorção de energia. Em segundo lugar, a espuma aderente impede, ou pelo menos inibe, escape descontrolado de fragmentos pontiagudos no caso de um impacto.

[049] O componente de absorção de energia precisa ter uma determinada característica de deslocamento de força para seu propósito específico pretendido e precisa ser adequado para absorção de uma quantidade de energia prescrita. Outro fator que exige consideração no projeto do componente é que quando a energia atuando no componente de absorção de energia é absorvido, é necessário evitar exceder uma força máxima prescrita, a fim de evitar danos aos elementos dispostos atrás do componente de absorção de energia na direção de ação da força. Apenas em casos muito raros é possível considerar o componente de absorção de energia em isolamento, devido ao fato de que é exigido interagir com outros componentes em seu local de uso prescrito. Fatores que exigem consideração aqui no projeto do componente de absorção de energia são, em particular, as dimensões exteriores e a disposição de regiões de conexão. A divisão, proposta na invenção, do componente de absorção de energia na estrutura de núcleo e estrutura auxiliar vantajosamente permitem as várias exigências a serem alocadas separadamente na pelo menos uma estrutura de núcleo e na pelo menos uma estrutura auxiliar: por exemplo, as regiões de conexão pretendidas e a dimensão exterior do componente de absorção de energia podem ser prescritas por meio da pelo menos uma estrutura auxiliar, embora a adaptação apropriada para a quantidade de energia a ser absorvida, e também para a característica de deslocamento de força, seja alcançada variando exclusivamente a pelo menos uma estrutura de núcleo em relação à natureza da mesma e/ou o número da mesma. Isso permite colocar em escala o desempenho de um componente de absorção de energia de acordo com exigências, sem uma mudança para projeto exterior ou a disposição das regiões de conexão do componente de absorção de energia. Se o componente de absorção de energia da invenção for, por exemplo, para ser usado com projeto geométrico exterior idêntico em veículos de massa diferente que exigem introdução de uma quantidade de energia diferente, a característica de deslocamento de força pode ser colocada em escala através de uma mudança simples da pelo menos uma estrutura de núcleo. Como exemplo, é possível varias a espessura de parede, combinação de material de fibra/polímero, estrutura de camada em direção longitudinal e de espessura, arquitetura de reforço e teor de fibra sem mudar o projeto exterior do componente. A expressão “arquitetura de reforço” aqui significa a seleção da disposição das fibras dentro da estrutura de núcleo.

[050] Se o componente de absorção de energia é, por exemplo, destinado ao uso em um veículo motorizado, é possível usar formatos e dimensões, e também pontos de fixação, que são padronizados pelos vários tipos de veículo, ao mesmo tempo que a característica de deslocamento de força e a quantidade de energia que pode ser absorvida é respectivamente ajustada através de seleção diferente da pelo menos uma estrutura de núcleo. Igualmente, é possível mudar o projeto do componente de absorção de energia no projeto do veículo sem quaisquer efeitos resultantes nos outros componentes do veículo, por exemplo, outros componentes fixados no componente de absorção de energia.

[051] Outra vantagem é que o componente de absorção de energia proposto pode combinar as boas propriedades de absorção de energia de estruturas reforçadas com fibras de filamento contínuo com as vantagens de geometria complexa de estruturas reforçadas sem fibra ou estruturas reforçadas apenas com fibras curtas ou fibras longas. As estruturas reforçadas com fibras de filamento contínuo podem absorver energia por meio de vários mecanismos de destruição, em particular, por meio da energia exigida para quebrar as fibras de filamento contínuo e também através da energia exigida para delaminação das várias camadas do material reforçado com fibra de filamento contínuo. A estrutura auxiliar proposta tem um efeito particularmente vantajoso aqui pois isso impede encurvadura ou quebra lateral das estruturas reforçadas com fibras de filamento contínuo no caso de impactos envolvendo forças em uma direção transversal. A absorção controlada da energia através de destruição definida e controlada do componente de absorção de energia pode vantajosamente ser adicionalmente aprimorada através da introdução de elementos postiços. Esses podem ser dispostos em frente às estruturas de núcleo na direção de impacto, fornecendo pontos de iniciação definidos para destruição da estrutura de núcleo. Portanto, o mecanismo de falha do componente de absorção de energia é prescrito de um modo controlado através da introdução das estruturas auxiliares e, opcionalmente, dos elementos postiços de modo a permitir controle do comportamento de falha do componente não apenas no caso de impactos frontais, mas também no caso de uma força que atua com componentes transversais. O componente de absorção de energia da invenção, portanto, alcança a absorção de energia prescrita mesmo quando as condições não são ideais. O comportamento de falha no caso de um impacto aqui é prescrito, em particular, através de seleção do número de estruturas de núcleo, seleção do material das estruturas de núcleo, seleção do material de fibra das estruturas de núcleo, seleção da proporção de fibra na estrutura de núcleo, seleção da espessura de parede da estrutura de núcleo e/ou seleção do número de locais de contato de um elemento postiço disposto na estrutura de núcleo.

[052] É preferível que o componente de absorção de energia compreenda pelo menos duas estruturas auxiliares unidas. As estruturas auxiliares aqui podem ser ligadas, por exemplo, por elementos de conexão tais como elementos de rosca ou rebites ou por ligação por soldagem ou adesivo. A ligação de uma pluralidade de estruturas auxiliares também permite fácil fabricação de estruturas com cortes inferiores em um processo de fundição.

[053] Uma realização adicional da invenção é o fornecimento de um processo para a produção desse componente de absorção de energia. Os recursos revelados no contexto da descrição do componente de absorção de energia são também considerados como revelados para o processo aqui e, em contrapartida, os recursos descritos no contexto do processo são também considerados como revelados na conexão com o componente de absorção de energia.

[054] No processo proposto para a produção componente de absorção de energia com pelo menos uma estrutura de núcleo e pelo menos uma estrutura auxiliar, pelo menos uma estrutura de núcleo ou pelo menos uma folha semifinalizada é colocada em um molde. O molde compreende pelo menos dois perfis de molde móveis em direção oposta, em que regiões projetantes e regiões rebaixadas dos perfis de molde compreendem uma imagem negativa de uma estrutura auxiliar. A estrutura de núcleo e, respectivamente, a folha semifinalizada foram fabricadas a partir de um primeiro material selecionado a partir de um metal ou um material de polímero reforçado com fibras de filamento contínuo.

[055] Em uma etapa subsequente do processo, o molde é fechado, em que no fechamento do molde qualquer produto semifinalizado inserido é submetido a um processo de formação para gerar uma estrutura de núcleo. Um segundo material é depois injetado no molde fechado e a pelo menos uma estrutura auxiliar é formada aqui. O segundo material é um material de polímero que é livre de fibras ou que compreende, para reforço, fibras curtas ou fibras longas. Depois da produção da estrutura auxiliar, o molde é aberto e o componente resultante é removido.

[056] Se, como na segunda variante, uma folha semifinalizada for inserida no molde, a mesma é preferencialmente um laminado termoplástico reforçado com fibras de filamento contínuo. Esse é, por exemplo, um organopainel que compreende uma ou mais camadas de um pano tecido produzido a partir de fibras de filamento contínuo, ou é um tecido para forro composto de fitas reforçadas com fibra de filamento contínuo unidirecional e pré- impregnadas com matriz de polímero.

[057] Com os propósitos da presente invenção, é também possível que os produtos semifinalizados sejam, por meio de um processo isolado, submetidos de previamente a um processo de formação. Como exemplo, os produtos semifinalizados ou pré-formas usadas podem ser produzidas antecipadamente em outro local e a colocação das estruturas de núcleo resultantes no molde de injeção pode ser atrasada até o processo final de produção ocorrer.

[058] O produto semifinalizado colocado no molde é preferencialmente aquecido antes da colocação, de modo que o molde possa submeter o mesmo a um processo de formação para gerar o formato final.

[059] É preferencial que pelo menos um elemento postiço seja adicionalmente colocado no molde antes do fechamento do molde. O elemento postiço aqui pode ser disposto, por exemplo, de tal modo que a disposição seja a mesma em frente de uma estrutura de núcleo quando visualizado na direção de impacto no componente de absorção de energia. O elemento postiço tem preferencialmente foi fabricado a partir de um metal ou a partir de um polímero, com particular preferência sendo dada aqui aos metais.

[060] É também possível, adicional ou alternativamente, dispor pelo menos um elemento postiço depois da fundição da estrutura auxiliar. Com essa finalidade, é preferível fornecer estruturas de conexão tais como elementos carregados por mola ou elementos de fecho na estrutura auxiliar e/ou o elemento postiço pode ser conectado à estrutura auxiliar através de elemento de rosca, rebite ou ligação por adesivo.

[061] Depois de abrir o molde é possível remover o componente moldado e inserir o mesmo em um alojamento. O componente aqui pode ser ligado de modo seguro ao alojamento, por exemplo, por um processo de ligação com o uso de soldagem, ligação por adesivo ou rebites. O alojamento pode ser aberto nas áreas situadas na direção axial no componente de absorção de energia.

[062] Depois da produção da estrutura auxiliar, cavidades presentes no componente de absorção de energia podem ser preenchidas com uma espuma. As cavidades localizadas entre partes da estrutura de núcleo e/ou da estrutura auxiliar e o alojamento opcionalmente presente são também opcionalmente preenchidos aqui. É preferível que aberturas e/ou canais sejam dispostos na estrutura de núcleo e/ou na pelo menos uma estrutura auxiliar para a introdução da espuma. O preenchimento das cavidades com a espuma pode ocorrer depois da remoção do componente do molde. Alternativamente, partes do molde podem ser substituídas antes da remoção do molde, de tal modo que novas cavidades formem o que pode depois ser preenchido pela espuma.

[063] É preferível que uma pluralidade de componentes produzida com o auxílio do processo proposto seja ligada a outro por um processo de junção tal como ligação por adesivo, soldagem, rebites ou uso de roscas para formar um componente de absorção de energia maior. Contudo, cada componente que compreende em si pelo menos uma estrutura de núcleo e pelo menos uma estrutura auxiliar forma um componente de absorção de energia funcional.

[064] O processo de produção proposto permite fabricação simultânea de uma estrutura de núcleo reforçado com fibras de filamento contínuo e também da pelo menos uma estrutura auxiliar. É vantajosamente possível aqui que a pelo menos uma estrutura de núcleo e a pelo menos uma estrutura auxiliar possam ser simultaneamente ligadas coerentemente entre si. Com essa finalidade, os polímeros selecionados do primeiro material da pelo menos uma estrutura de núcleo e do segundo material da pelo menos uma estrutura auxiliar são vantajosamente idênticos ou compatíveis, de modo que a pelo menos uma estrutura auxiliar possa ser moldada na pelo menos uma estrutura de núcleo.

[065] No processo proposto, é vantajosamente possível ajustar a característica de deslocamento de força e também a quantidade de energia que pode ser absorvida apropriadamente sem mudanças no molde. Isso é alcançado simplesmente através de ajuste apropriado da estrutura de núcleo colocada no molde/o número de estruturas de núcleo usadas. Se um produto semifinalizado for usado, é igualmente possível fazer ajuste apropriado do número de produtos semifinalizados colocados no lugar e também do material dos produtos semifinalizados. Vantajosamente, não há exigência aqui de qualquer mudança complicada de molde ou produção de um novo molde.

[066] A separação do componente de absorção de energia em estrutura de núcleo e estrutura auxiliar facilita também a integração de funcionalidade adicional no componente. Se a pelo menos uma estrutura auxiliar for produzida, por exemplo, pelo processo de moldagem por injeção, é possível fazer uso de todas as possibilidades oferecidas pela tecnologia de moldagem por injeção. A moldagem de flanges e a integração de sistemas de retenção, orifícios, elementos postiços de rosca e conectores carregados por mola é possível, como também é possível a integração funcional adicional de elementos postiços, por exemplo, produzidos a partir de metal. Portanto, a invenção descrita pode fornecer acesso a um componente que primeiramente tem a propriedade de absorção de energia exigida no caso de um impacto e, em segundo lugar, assume outras funções estruturais primárias ou secundárias. Como exemplo, o componente de absorção de energia descrito na invenção pode ser parte de um sistema de retenção para um retentor altamente integrado para um sistema de resfriamento de veículo ou parte de um elemento postiço de enrijecimento na carroceria de um veículo.

[067] Em uma realização particularmente preferencial da invenção, um elemento postiço separado produzido a partir de metal é concomitantemente integrado no componente de absorção de energia durante o processo de moldagem por injeção ou depois do mesmo. Uma primeira função desse elemento postiço integrado pode consistir na conexão de partes adjacentes ao componente de absorção de energia. Esses podem estar, por exemplo, na região frontal de um sistema de retenção de veículo para lâmpadas, sistemas de resfriamento ou outras montagens auxiliares. Em virtude do elemento postiço, a fixação do componente de absorção de energia pode preferencialmente fornecer também sustentação específica e reforço com os propósitos de transmissão de força.

[068] O componente de absorção de energia proposto, em particular, é adequado para o uso em veículos motorizados. Exemplos de locais de instalação possíveis em um veículo motorizado são abaixo do capô, na região dos peitoris laterais, no módulo da porta ou no interior abaixo de elementos de revestimento. Outra possibilidade junto com o uso em um veículo motorizado é o uso do componente de absorção de energia em tecnologia de empacotamento para a proteção de artefatos que exigem empacotamento.

[069] Um exemplo de outra aplicação é o uso estacionário do componente de absorção de energia em aplicativos de tráfego de estrada, por exemplo, em sinais de trânsito, barreiras de tráfego, separadores de pista ou estruturas temporárias em locais de construção ou em edifícios que exigem proteção. No caso de um impacto de veículo aqui, a energia cinética é dissipada de um modo controlado de tal modo que os ocupantes do veículo sejam expostos apenas a pequenos efeitos adversos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[070] As realizações da invenção são representadas nas Figuras e são explicadas em mais detalhes na descrição abaixo: - a Figura 1 é uma vista em perspectiva de um componente de absorção de energia da invenção; - a Figura 2a mostra a produção de um componente de absorção de energia através da colocação de uma estrutura de núcleo; - a Figura 2b mostra a produção de um componente de absorção de energia através da colocação de um produto semifinalizado; - a Figura 3 é uma vista em perspectiva de um componente de absorção de energia com regiões de conexão; - a Figura 4 é uma vista em perspectiva de um componente de absorção de energia com o alojamento; - a Figura 5 mostra uma disposição de um elemento postiço em um componente de absorção de energia; - a Figura 6 é um diagrama de mecanismos de falha de um componente reforçado com fibras de filamento contínuo; - as Figuras 7a, 7b e 7c mostram vários formatos de perfil de uma estrutura de núcleo; e - as Figuras 8a e 8b mostram várias realizações de um elemento postiço.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[071] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um componente de absorção de energia 1 da invenção com uma estrutura de núcleo 10 e uma estrutura auxiliar 12. Há uma ligação coerente entre a estrutura de núcleo 10 e a estrutura auxiliar 12. O formato da estrutura de núcleo 10 na realização retratada é aproximadamente aqueles de um tubo em que em cada uma das extremidades opostas do tubo a disposição tem, na superfície externa curvada do tubo, uma nervura que se une de modo contínuo a uma primeira nervura 16 da estrutura auxiliar 12. A disposição tem a primeira nervura 16 em um primeiro plano que percorre na direção axial. A direção axial é indicada pelo numeral de referência 2 na Figura 1.

[072] A estrutura auxiliar 12 compreende adicionalmente um grande número de segundas nervuras 14 dispostas paralelas a um segundo plano similar aquele que percorre a direção axial. O segundo plano é girado em relação ao primeiro plano de tal modo que um ângulo de 90° seja incluído entre o primeiro plano e o segundo plano. As segundas nervuras 14 cruzam a primeira nervura 16. Um grande número de terceiras nervuras 15 são fornecidas também, cada uma disposta paralela a um terceiro plano que percorre perpendicularmente em relação à direção axial. Junto às segundas nervuras 14 e às terceiras nervuras 15, a primeira nervura 16 forma regiões com o formato de paralelepípedos retangulares, em que um lado do paralelepípedo retangular é aberto. A estrutura auxiliar 12 com as nervuras 14, 15, 16 sustentam a estrutura de núcleo 10 aqui, de tal modo que, quando a mesma é exposta a uma força que não atua exclusivamente na direção axial, mas também inclui componentes transversais, a mesma não encurva ou é submetida a uma fratura lateral.

[073] Na realização retratada na Figura 1, algumas das regiões com o formato de paralelepípedos retangulares tem divisão adicional através de nervuras diagonais 18, em que cada região que tem o formato de um paralelepípedo retangular é dividida através de uma nervura diagonal 18 em duas regiões de formato triangular. O formato triangular exibe particularmente alta rigidez e reforço adicionalmente a estrutura auxiliar 12.

[074] As regiões situadas entre as nervuras 14, 15, 16 e 18 são preferencialmente preenchidas com uma espuma (não representada na Figura 1). As estruturas 10, 12 são adicionalmente sustentadas pela espuma. No caso de um impacto, além disso, escape descontrolado de fragmentos pontiagudos das estruturas 10, 12 é impedido ou pelo menos inibido.

[075] A estrutura auxiliar 12 do componente de absorção de energia 1 é preferencialmente produzida em um processo de moldagem por injeção. Com essa finalidade, a disposição das nervuras 14, 15, 16 e 18 é tal que há não cortes inferiores resultantes em relação a um plano de simetria 20. O formato da estrutura auxiliar 12 representado na Figura 1 pode, assim, ser facilmente produzido por moldagem por injeção. A estrutura de núcleo 10 não é produzida por meio de moldagem por injeção, mas conforme descrito abaixo com referência às Figuras 2a e 2b já é uma estrutura de núcleo finalizada 10 ou um produto semifinalizado quando o mesmo é colocado em um molde.

[076] As Figuras 2a e 2b retratam diagramaticalmente a produção do componente de absorção de energia 1. Cada uma das Figuras 2a e 2b mostra um molde 22 que compreende dois perfis de molde 23. Os perfis de molde 23 compreendem regiões projetantes 24 e regiões rebaixadas 25 que fornecem um molde negativo para uma estrutura auxiliar. Os perfis de molde 23 podem ser movidos em direção um ao outro a fim de fechar o molde 22.

[077] Na realização retratada na Figura 2a, uma estrutura de núcleo 10 é colocada no molde 22 antes do fechamento do molde 22. No exemplo retratado, a estrutura de núcleo 10 é composto de um primeiro material de polímero, reforçado com fibras de filamento contínuo. Depois do fechamento do molde 22, um segundo material de polímero é injetado no molde 22 a fim de produzir a estrutura auxiliar. Os polímeros do primeiro material de polímero e do segundo material de polímero são selecionados aqui para serem idênticos ou compatíveis entre si, de modo que uma ligação coerente seja formada entre a estrutura auxiliar resultante e a estrutura de núcleo 10. Depois da fabricação da estrutura auxiliar, o molde 22 é novamente aberto e o componente de absorção de energia resultante é removido. Alternativamente, é possível fabricar a estrutura de núcleo 10 a partir de um metal e injetar uma estrutura auxiliar 10 ao redor da mesma. Nesse caso, uma estrutura de núcleo metálica é colocada em um molde apropriado e o segundo material é injetado ao redor da mesma, produzindo, desse modo, uma estrutura auxiliar ao redor da estrutura de núcleo metálica.

[078] No processo de produção variante retratado na Figura 2b, um produto semifinalizado 11, em vez de uma estrutura de núcleo 10, é colocado no molde 22. Nesse exemplo, o produto semifinalizado foi fabricado a partir de um material de polímero reforçado com fibras de filamento contínuo. Se um termoplástico for selecionado como polímero do primeiro material de polímero, o produto semifinalizado 11 é aquecido antes de colocar no molde 22. Se um plástico termoestável for usado, o plástico não foi endurecido. No fechamento do molde 22, o mesmo exerce pressão no produto semifinalizado 11 de tal modo que o mesmo seja submetido a um processo de formação para gerar a estrutura de núcleo 10. Depois do fechamento do molde 22, o segundo material de polímero é novamente injetado a fim de formar a estrutura auxiliar.

[079] A Figura 3 representa outra variante do componente de absorção de energia 1. Conforme descrito acima em relação à Figura 1, o componente de absorção de energia 1 compreende uma estrutura de núcleo 10 e uma estrutura auxiliar 12 coerentemente ligadas ao mesmo. A estrutura auxiliar 12 retratada na Figura 3 compreende adicionalmente regiões de conexão 30 que podem ser usadas para prender o componente de absorção de energia 1 em seu local de uso ou conectar aos outros componentes. Com essa finalidade, o componente de absorção de energia compreende, em seu lado posterior quando visualizado na direção axial, uma placa de fixação 32 com aberturas 36. Há dois domos de parafuso 34 dispostos no lado superior do componente de absorção de energia 1. Os domos de parafuso 34 podem ser usados, por exemplo, para prender outros componentes.

[080] Tanto a placa de fixação 32 quanto o domo de parafuso 34 são projetados aqui como parte da estrutura auxiliar 12 e são preferencialmente fabricados junto com a estrutura auxiliar por meio de moldagem por injeção.

[081] A Figura 4 representa um componente de absorção de energia 1 que compreende um alojamento 40. O alojamento 40 compreende uma estrutura de núcleo 10 com uma estrutura auxiliar 12 coerentemente ligada à mesma conforme descritos em relação à Figura 1. No interior do alojamento 40, entre o alojamento 40 e as estruturas 10, 12 compreendidas no mesmo, ainda há uma cavidade 42 que compreende preferencialmente uma espuma (não retratada na Figura 4). As estruturas 10, 12 são embutidas na espuma e conectadas por meio da espuma ao alojamento 40. Em realizações diferentes, a cavidade 42 é completamente preenchida com a espuma ou a espuma é disposta apenas em locais selecionados na cavidade 42.

[082] A Figura 5 mostra a disposição de um elemento postiço 50 em uma estrutura de núcleo 10 do componente de absorção de energia 1. No exemplo retratado, o elemento postiço 50 assume a forma de uma armação retangular e está em contato em quatro locais de contato 52 com a estrutura de núcleo 10 reforçada com fibras de filamento contínuo. Visualizado em uma direção axial, o elemento postiço 50 está em frente à estrutura de núcleo 10 e, portanto, no caso de uma colisão, o elemento postiço 50 é forçado na estrutura de núcleo 10 ou através da estrutura de núcleo 10. Nos locais de contato 52 o elemento postiço 50 corta a estrutura de núcleo 10 da maneira de uma faca e, assim, prescreve pontos de iniciação para rachaduras na estrutura de núcleo 10. Isso fornece confiavelmente um comportamento de destruição definido ou comportamento de falha da estrutura de núcleo 10.

[083] O elemento postiço 50 pode ser conectado, por exemplo, através de elementos de conexão tais como elementos de fecho ou elementos carregado por mola dispostos na estrutura auxiliar 12. Exemplos de outros métodos de conexão possíveis são o use de roscas ou rebites para fixar o elemento postiço 50 e também o uso de processos de junção tais como ligação por adesivo ou soldagem. Alternativa ou adicionalmente, o elemento postiço 50 pode ter sido embutido na estrutura de núcleo 10 e na estrutura auxiliar 12 em uma espuma.

[084] A Figura 6 é um retrato diagramático de mecanismos de falha de um componente reforçado com fibras de filamento contínuo com referência a um painel 60 reforçado com fibras de filamento contínuo. As fibras de filamento contínuo 64 assumem a forma, por exemplo, de um pano tecido, um tecido para forro de múltiplas camadas ou uma fita. No exemplo representado, a disposição tem múltiplas camadas 62 das fibras de filamento contínuo 64. A ação de uma força de cima quebra as fibras de filamento contínuo 64 em duas rachaduras 66. A quebra das fibras de filamento contínuo 64 exige uma grande quantidade de energia e, isso, portanto, permite ao painel 60 absorver uma grande quantidade de energia. Além disso, a delaminação ocorre entre as camadas de fibra individuais 62 e no exemplo retratado na Figura 6 algumas camadas de fibra se inclinam para frente e algumas se inclinam para trás. A delaminação também exige energia e, portanto, a energia também é absorvida por meio desse segundo mecanismo de falha.

[085] Uma exigência de absorção ideal da energia de impacto em ambos os casos é que uma rachadura 66 percorra para baixo através do painel 60. A quebra lateral do painel 60 removeria a força atuando sobre o painel 60 sem a absorção da energia conforme pretendido pela rachadura e delaminação. Portanto, a estrutura auxiliar 12 atua vantajosamente para sustentar a estrutura de núcleo 10 reforçado com fibras de filamento contínuo e assegura que mesmos exposto à força com componentes transversais, o componente de absorção de energia da invenção absorve a energia à qual o mesmo é exposto.

[086] As Figuras 7a, 7b e 7c mostram, por exemplo, três formatos diferentes da estrutura de núcleo 10. Cada um dos formatos é representado como corte transversal visualizado na direção axial.

[087] A Figura 7a mostra um perfil oco com quatro angulações. Essa estrutura de núcleo pode ser obtida, por exemplo, a partir de dois organopainéis que são unidos. Isso é alcançado submetendo-se um primeiro organopainel a um processo de formação de pano e depois juntando o mesmo a um segundo organopainel por ligação coerente, por exemplo, por meio de ligação por soldagem ou adesivo.

[088] A Figura 7b mostra uma estrutura de núcleo em formato de Q. Esse formato tem duas angulações e um arco circular entre as mesmas e pode ser obtido, por exemplo, submetendo-se um organopainel a um processo de formação de pano. Se duas dessas estruturas de núcleo em formato de Q forem colocadas de modo que as mesmas representem reflexões de espelho uma da outra e forem depois unidas, por exemplo, por ligação de soldagem ou adesivo, um tubo com duas nervuras na superfície externa curvada é obtido, conforme retratado nas Figuras 1, 3, 4 e 5.

[089] A Figura 7c mostra uma estrutura de núcleo com quatro angulações correspondentes ao formato na Figura 7a, mas não fechadas por ligação a um segundo organopainel.

[090] Outros formatos da estrutura de núcleo são também concebíveis adicionalmente aos exemplos retratados nas Figuras 7a, 7b e 7c. Se a estrutura de núcleo foi fabricada a partir de um metal, a mesma pode, em particular, assumir a forma de um perfil de metal ou tubo encurtado no comprimento necessário.

[091] As Figuras 8a e 8b representam dois exemplos de elementos postiços 50.

[092] O elemento postiço 50 mostrado na Figura 8a assume a forma de anel de metal achatado.

[093] A Figura 8b mostra um elemento postiço 50 de formato triangular. O elemento postiço 50 na Figura 8b compreende adicionalmente um elemento de conexão na forma de uma rosca 38 e, portanto, o elemento postiço 50 fornece possibilidades adicionais para prender outros componentes. PALAVRAS-CHAVE 1 Componente de absorção de energia 2 Direção axial 10 Estrutura de núcleo 11 Produto semifinalizado 12 Estrutura auxiliar 14 Segunda nervura 15 Terceira nervura 16 Primeira nervura 18 Nervura diagonal 20 Plano de simetria 22 Molde Perfil de molde Região projetante Região rebaixada Região de conexão Placa de fixação Domo de parafuso Abertura Rosca Alojamento Cavidade Elemento postiço Local de contato Painel Camada de fibra Fibra Rachadura

Claims

1. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1) PARA ABSORVER A ENERGIA DE IMPACTOS SOBRE O MESMO, sendo que o componente de absorção de energia (1) é caracterizado por poder ser deformado plasticamente por um impacto e, opcionalmente, pode ser submetido, pelo menos até certo ponto, à destruição, sendo que o componente de absorção de energia (1) compreende pelo menos uma estrutura de núcleo (10) e pelo menos uma estrutura auxiliar (12), em que a pelo menos uma estrutura de núcleo (10) foi fabricada a partir de um primeiro material que é um metal ou é um polímero reforçado com fibras de filamento contínuo, e a pelo menos uma estrutura auxiliar (12) foi fabricada a partir de um segundo material que é um material de polímero não reforçado ou é um material de polímero reforçado com fibras curtas ou com fibras longas, em que a pelo menos uma estrutura auxiliar compreende nervuras (14, 15, 16, 18) e a pelo menos uma estrutura auxiliar (12) foi ligada a pelo menos uma estrutura de núcleo (10); em que o componente de absorção de energia (1) é configurado para absorver energia por destruição definida e controlada do componente de absorção de energia (1), em que a maior parte da energia é absorvida através da pelo menos uma estrutura de núcleo e em que a pelo menos uma estrutura de núcleo (10) absorve energia por meio de vários mecanismos de destruição.

2. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo formato da estrutura de núcleo (10) ser o de um tubo ou um formato frustocônico oco, ou a estrutura de núcleo (10) visualizada em uma seção plana perpendicular à direção axial compreende pelo menos uma angulação.

3. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela estrutura de núcleo (10) visualizada em uma seção plana perpendicular à direção axial ser ondulatória, em formato de zigue-zague ou em formato de Q ou ser composta de seções lineares e/ou curvas.

4. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por uma espessura de parede da pelo menos uma estrutura de núcleo (10) aumentar ou diminuir em uma direção axial.

5. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela estrutura auxiliar (12) compreender pelo menos uma primeira nervura (16) que percorre um primeiro plano na direção axial e ter conexão a pelo menos uma segunda nervura (14) que percorre um segundo plano na direção axial, girado em relação ao primeiro plano.

6. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela estrutura auxiliar (12) compreender adicionalmente pelo menos uma terceira nervura (15) disposta perpendicularmente em relação à direção axial.

7. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelas fibras de filamento contínuo e/ou, opcionalmente, as fibras curtas ou fibras longas serem selecionadas a partir de fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de basalto, fibras de boro, fibras de metal e fibras de titanato de potássio.

8. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo componente de absorção de energia (1) compreender adicionalmente pelo menos um elemento postiço (50), em que o elemento postiço (50) é disposto em contato com uma estrutura de núcleo (10) no lado em que o impacto atua sobre o componente, e cobre, pelo menos até certo ponto, a estrutura de núcleo (10), e/ou o elemento postiço (50) compreender um elemento de conexão para conexão a outros componentes, em que o elemento postiço (50) está em contato com a estrutura de núcleo (10) em 1 a 10 locais de contato.

9. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por comportamento de falha definido durante o impacto ser estabelecido através de seleção do número de estruturas de núcleo (10), seleção do primeiro material, seleção da espessura de parede da pelo menos uma estrutura de núcleo (10) e/ou seleção do número de locais de contato de um elemento postiço (50) disposto na estrutura de núcleo (10).

10. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por pelo menos uma estrutura auxiliar (12) compreender pelo menos uma região de conexão (30).

11. COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender um alojamento (40) que compreende a pelo menos uma estrutura de núcleo (10) e a pelo menos uma estrutura auxiliar (12).

12. PROCESSO PARA PRODUZIR UM COMPONENTE DE ABSORÇÃO DE ENERGIA (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, com pelo menos uma estrutura de núcleo (10) e pelo menos uma estrutura auxiliar (12), caracterizado por compreender as etapas de: a) colocar pelo menos uma estrutura de núcleo (10) produzida a partir de um primeiro material, ou pelo menos uma folha semifinalizada (11) produzida a partir de um primeiro material para produzir uma estrutura de núcleo (10) em um molde (22) que compreende pelo menos dois perfis de molde (23) móveis em direção oposta, em que regiões projetantes (24) e regiões rebaixadas (25) dos perfis de molde (23) compreendem uma imagem negativa de uma estrutura auxiliar (12), e em que o primeiro material é selecionado a partir de um metal ou a partir de um material de polímero reforçado com fibras de filamento contínuo; b) fechar o molde (22), em que, durante o fechamento do molde (22), qualquer produto semifinalizado (11) inserido é submetido a um processo de formação para gerar uma estrutura de núcleo (10); c) injetar um segundo material no molde (22), em que a pelo menos uma estrutura auxiliar (12) é formada, e em que o segundo material é um polímero reforçado sem fibra ou é um polímero reforçado com fibras curtas ou com fibras longas; e d) abrir o molde (22) e remover o componente (1).

13. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por na etapa a) pelo menos um elemento postiço (50) ser adicionalmente colocado no molde (22).

14. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 13, caracterizado por, após a remoção do componente (1) do molde (22), as cavidades (42) do componente de absorção de energia (1) serem preenchidas com uma espuma.

15. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado por uma característica de deslocamento de força do componente de absorção de energia (1) ser estabelecida através de seleção da pelo menos uma estrutura de núcleo (10).