CN101379235B - 尤其用于车辆构造的吸能织物结构及制造该结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种尤其用于车辆构造的能量吸收织物结构及制造该结构的方法。根据本发明，该织物结构由具有沿着力输入方向运行的地经(3)的编织织物(2)形成，并且该织物结构具有至少一个纤维结构局部改变。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有用于吸收力的高抗拉线的吸能织物结构以及制造该织物结构的方法。
背景技术
WO 95/30532A包括多种变形实施方式的帆布臂，所述帆布臂例如具有图1所示的弯曲结构。如本领域技术人员公知的包含织物结构的形状体那样，首先制造织物结构(预制物)，在这种情况下还预先硬化该织物结构。该织物结构包括多个同心的层，这些层在其结构方面是不同的。在此，在随后弯曲成最终形状时应该避免使得该织物结构在弯曲部的内侧出现波纹或者折裂，而在该织物结构的外侧出现滑脱。为了避免这种缺点，在最多三个纱线系统的制造过程中在它们的角位方面如此设置所述最多三个纱线系统(这些纱线系统以不同的角度相对于纵轴线按照螺旋线形的方式设置)，即，随后获得的呈直线形或者或多或少地被弯曲的形状也将被考虑在叠放角之内。例如根据图3并结合第23页的文字可以得知，针对随后弯曲的部分，使得三个纱线系统(它们彼此成预定角度地设置在直线形的部分中)中的全部三个均以预定角度倾斜。
EP 0249372A2公开了一种纤维增强的滑雪板，在此编织角沿着该滑雪板的长度是变化的。在这种已知的滑雪板中重要的是形成弹性不同的多个区域，从而使得该滑雪板沿其长度具有不同的刚性，从而对于特定应用来说是最优的。
当前，吸能结构基本上由金属结构形成，金属结构通过塑性变形吸收能量。但是，这些金属结构具有重量相对于能量吸收来说较高的缺点。为此，已经出现了用包含高抗拉纤维材料的织物结构代替金属结构的变革。织物结构具有高的单位重量吸能。
但是，由高抗拉织物材料制成的吸能结构不像金属材料那样塑性变形，而是若不进行适当防备就有可能在随机的弱点突然失效，从而不能显著吸收能量。为此，在这些结构中设置相应的力输入，通过这些力输入启动触发结构，这确保了失效以限定的方式开始并且连续发展。
根据现有技术通过改变基体的几何形状(例如通过使壁厚变薄)而实现这些力输入区。但是由于必须在下游处理步骤中实施这一措施，从而这一措施相对昂贵。另一不利之处在于如果力输入区中附着有其他结构元件(例如纵向束和横向束的连接)，则几何形状触发就不再能可靠地运行。在这些情况下，仅可通过增设结构元件来进行弥补，这增加了重量、带来了额外成本。
发明内容
因此，本发明的目的在于研制一种吸能织物结构并提供一种制造根据本发明的结构的方法，该吸能织物结构包含可由简单方式产生的可靠的力输入区。
该目的通过以下方案来实现：一种用在车辆构造中的能量吸收织物结构，该能量吸收织物结构具有用于吸收力的高抗拉线，该织物结构由具有沿着力输入方向的地经的编织织物形成，并且该织物结构具有至少一个由纱线制成的纤维结构局部改变的区域，并且所述局部改变由所述地经的方向变化形成。
进一步改进，所述方向变化是暂时变化。
进一步改进，所述方向变化是三次方向变化。
进一步改进，在局部改变的所述区域中改变所述编织织物的编织角。
进一步改进，至少所述地经由高抗拉材料形成。
进一步改进，所述地经由碳纤维形成。
本发明提供的一种制造前述能量吸收结构的方法，当编织到基体上时，该基体相对于编织工具移位，并且为了在由纱线制成的所述纤维结构中产生局部改变，对所述基体的运动加以改变，并且为了实现所述地经的方向变化，所述基体在方向变化期间除了供给运动之外还进行旋转。
进一步，所述基体的旋转运动适于期望的方向变化。
进一步，为了改变编织角，所述基体在产生局部改变期间的供给运动适应于编织角的期望变化程度。
根据本发明的由纱线制成的纤维结构的变化不仅能以简单方式且实质上不需要额外费用就可实施，而且确保了对结构进行有的放矢的、可调且可靠的局部弱化。这产生了限定的力输入区，该限定的力输入区确保了结构失效以限定的方式开始和发展。
除了可控且减小的开始载荷水平之外，还可在进一步变形过程中维持高能量吸收。这样，例如机动车辆在与阻碍物相撞的减速过程得以优化。还表明将其他结构元件连接在力输入区不会有损于触发器的效果，或者仅仅不明显地影响触发器的效果。因此，根据本发明的结构还适于复杂的力输入几何形状。
根据本发明的第一方案，所述织物结构由具有沿着力输入方向的地经的编织纤维形成。确保基本力吸收的地经的方向变化导致了非常有效的力输入弱化，因此明确限定了力输入区。
由于力输入区以外的其余区域必须提供高的能量吸收量，因而方向变化优选是暂时的。
已表明地经的三次方向变化使载荷峰值产生非常明显的减小，从而不会产生过高的起始减速。
编织角的变化也引起该结构的局部变化。但是，只有在角度偏差相对比较明显的情况下，仅仅变化编织角才是非常有效的。因此，明智的是将编织角的变化与地经的方向变化相结合。原则上，所述结构弱化效果的程度也随着相应变化的程度而改变。因此，利用本发明几乎可以为各种应用场合定制出相应的构造。地经和编织线中的线材料的选择进一步有助于此。总的来说，无须在编织线中采用特别昂贵的材料，从而例如使用玻璃纤维，而优选将更昂贵的碳纤维线用于地经。
根据本发明的方法为非常经济且灵活地制造根据本发明的结构提供了一种可能性。固定的编织工具和用于供应地经的线引导件通过供给基体并在局部改变区域中改变这一运动而制造出根据本发明的织物结构。还使基体进行另外旋转来改变地经的方向，同时为了改变编织角，还将基体的供给速度改变至期望范围。
附图说明
以下借助实施方式更详细地描述本发明。在附图中：
图1表示根据本发明的织物结构，其具有其中地经的方向变化两次的区域；
图2表示根据本发明的织物结构，其具有其中地经的方向变化三次的区域；以及
图3表示根据本发明的织物结构，其具有其中编织线的方向发生变化的区域。
具体实施方式
在图1所示的根据本发明的变型中，由沿着基体1延伸的碳纤维制成的地经3相对于它们在区域4中的方向偏转两次，从而在该结构中形成用于目标力输入的弱点，换句话说借助于该弱点一方面限制了启动变形过程的载荷峰值，而且也有利于目标触发，该目标触发用于在变形过程中持续进行高能量吸收。使基体1进行供给运动外还使其在可预定角度内进行旋转运动，从而以地经3的沉积角(depositing angle)发生偏差的方式生成这一区域。
在图2的实施例中，基体1在可预定角度内往复进行旋转过程。结果，地经在区域4的两侧在相同高度下运行。区域4作为力输入区的效果在这里尤其明显。
根据图3，编织线2的编织角在区域4中被改变。还因此产生由于结构变化而生成的力输入区。但是，仅仅使编织角发生变化不会导致相应形成弱化，因此编织角变化和地经方向变化相结合通常是优选的。编织角变化是由基体供给速度的变化带来的。
Claims (9)
1.一种用在车辆构造中的能量吸收织物结构，该能量吸收织物结构具有用于吸收力的高抗拉线，其特征在于，该织物结构由具有沿着力输入方向的地经(3)的编织织物(2)形成，并且该织物结构具有至少一个由纱线制成的纤维结构(2，3)局部改变的区域(4)，并且
所述局部改变由所述地经(3)的方向变化形成。
2.根据权利要求1所述的能量吸收织物结构，其特征在于，所述方向变化是暂时变化。
3.根据权利要求2所述的能量吸收织物结构，其特征在于，所述方向变化是三次方向变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的能量吸收织物结构，其特征在于，在局部改变的所述区域(4)中改变所述编织织物(2)的编织角。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的能量吸收织物结构，其特征在于，至少所述地经(3)由高抗拉材料形成。
6.根据权利要求5所述的能量吸收织物结构，其特征在于，所述地经(3)由碳纤维形成。
7.一种制造根据权利要求1至6中任一项所述的能量吸收织物结构的方法，其特征在于，当编织到基体(1)上时，该基体相对于编织工具移位，并且为了在由纱线制成的所述纤维结构中产生局部改变，对所述基体(1)的运动加以改变，并且为了实现所述地经(3)的方向变化，所述基体(1)在方向变化期间除了供给运动之外还进行旋转。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基体(1)的旋转运动适于期望的方向变化。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，为了改变编织角，所述基体(1)在产生局部改变期间的供给运动适应于编织角的期望变化程度。
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20150401 Termination date: 20200201 |
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