CN114655149A - 用于机动车辆的吸能元件 - Google Patents
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Abstract
一种用于机动车辆的吸能元件1，其包括由注塑模制聚合物材料而制成的吸能部件3，所述吸能部件3具有小于或等于20％、优选地小于或等于15％、更优选地小于或等于10％、更优选地等于大约5％的不可压缩性。
Description
技术领域
本发明涉及保险杠领域，更具体地说涉及用于机动车辆的吸能系统或撞击吸收系统的撞击吸收元件或吸能元件的领域。
背景技术
在下文中，认为机动车辆的撞击吸收系统包括适于在撞击时，尤其是在高速撞击时，吸收能量的车辆部件。因此，吸能系统可包括横梁，该横梁通过在本申请下文中被称作“吸能盒(英语crash box)”或吸能元件的一组撞击吸收元件对而被支承在车辆白车身的纵梁端部上。在本申请中，吸能元件对是一对旨在布置为在吸能系统中相同高度处的一个在吸能系统左侧、另一个在吸能系统右侧的两个吸能元件。要指出的是，纵梁则成为了撞击吸收系统的一部分。要提醒的是，将车辆的包括底盘、纵梁以及车门侧立柱的结构性组件称作该车辆的“白车身”。
在撞击的情况下，如果撞击位于两个纵梁之间，横梁能以弯曲起作用，或在横梁刚性过高或在撞击发生在正对纵梁处的情况下，横梁不发生弯曲地起作用。在所有情况中，吸能元件受应力而变形，通过吸收尽可能多的撞击能量，以使得纵梁不受损坏，并且能够在维修车辆时无需修理白车身。这样的基于白车身的纵梁的传统撞击吸收路径被称作“吸能上路径”。
这样的上路径能够应对正面高速撞击(56至64Km/h)，以及保险撞击(chocsassurance)。需指出的是，“高速”撞击是指车辆以56至64km/h的速度撞到刚性或可变形的障碍物的撞击，以保护车辆乘员为目的处理该撞击。此外，“保险撞击”是指车辆以大约15km/h撞到刚性墙，例如被称作Danner或“AZT”的撞击，或以大约8km/h撞到柱子(柱子型撞击，IIHS标准)的撞击。以降低车辆维修成本和更进一步保护车辆白车身为目的处理这样的撞击。
在这样的吸能上路径以外，某些车辆还包括被称作“撞击吸收下路径”的路径，其被支承在发动机架的延长部上或在大致平行于上路径的纵梁但位于行人防撞梁的高度处的小纵梁上。
在设有下路径的机动车辆的情况中，车辆在下路径处包括另一对吸能元件，其一般被支承在下路径的第二横梁上。这样的下路径能够同时应对行人撞击和保险撞击。要指出的是，保险杠上的“行人撞击”是指将模拟行人腿部的撞击器以40km/h抛射到保险杠上的撞击。
这样的下路径能够在撞击情况下将待吸收的能量分布在该下路径和经过纵梁的传统上路径之间。尤其是在保险撞击的情况下，吸能则一般主要由上路径确保，其次由下路径确保，例如2/3由上路径确保，1/3由下路径确保。吸收最多能量的路径(在所述示例中为上路径)被称作主要吸能路径。另一路径被称作次要吸能路径。
在该系统中，吸能元件是指旨在被固定在底盘的前部端部上并在车辆纵向方向上延伸的部件。吸能元件包括吸能部件和一个或两个固定板。
在给定的车辆上，吸能系统的尺寸通过计算以预先确定，该计算主要根据其质量、撞击规范及因此在一定行程上可吸收的能量完成。该能量水平逐侧(右侧或左侧)加以限定，以符合之后为车辆许可而进行的正面但偏于一侧的撞击的物理验证测试。
目前，机动车辆制造商追求日益降低机动车辆的能耗，尤其是通过减小其重量。考虑到这点，他们追求减小在车辆轮子前方的保险杠和吸能系统的体积，尤其是防撞横梁和纵向吸能元件的体积。在车辆前部，车辆长度减小50mm对应于横梁前部至吸能元件后部之间的距离减小50mm，这使得车辆减轻大约5kg。该体积的减小使轮子前方的车辆悬出部减小，这还允许额外的风格自由度，尤其是对于设计更加竖直的保险杠和更加短的引擎罩而言。
然而，(防撞横梁前部与吸能元件后部之间的)该距离的缩减，以及因此悬出部的缩减受限于要求撞击吸收系统具有令人满意的强度的安全标准。缩减悬出部的一个方式在于，对于吸能部件的恒定或更小的纵向体积，增大吸能部件的有效长度，即吸能部件在达到其不可压缩性阈值之前通过挤压而变形的行程，该阈值在行程/力统计图上的特征为在撞击行程末段出现力的陡增。在本发明的范围中，可压缩性应理解为物体变形至最大限度的能力，即尽可能小地留下不可压缩的余量的能力。不可压缩性是形成不可压缩余量的剩余长度与撞击之前的初始总长度之间的比值。不可压缩性被表示为该总长度的百分比。可压缩性是有效长度与初始总长度之间的比值。
吸能元件的吸能部件可以用其不可压缩性、有效长度、整定值和能量容量来表征。吸能部件的长度是当吸能部件安装在车辆上时在车辆的纵向方向上测得的最大尺寸。有效长度是吸能部件在撞击期间在不超过整定值的压缩力的作用下变形的长度。有效长度对应于吸能部件除了不可压缩余量以外的长度。吸能元件的“整定值”是指在撞击期间吸能元件的吸能部件在其作用下应发生变形的最大力。在撞击期间在吸能部件中的实际力不应超过该最大力，否则会损坏位于其后方的结构。车辆结构、尤其是纵梁可接受的力的极限在机动车辆制造商的规范细则中也被称作“整定值”：吸能部件的整定值必须设置为小于纵梁的整定值。“能量容量”是指吸能部件吸收撞击能量的能力。能量容量是吸能部件在给定行程上在不损坏结构的情况下所能吸收的最大能量。撞击期间吸收的能量是使吸能部件在撞击期间发生形变的力和对应于有效长度的凹陷行程的共同结果。能量容量Ec等于有效长度Le与整定值Fmax的乘积，并可根据以下方程计算：
[数学式1]
Ec＝Fmax×Le
在表示根据挤压距离的最大力(整定值)的行程/力统计图中，能量容量等于曲线下方的面积。
作为示例，200mm的金属吸能部件可在力增大之前变形140mm，即70％的压缩性，或换句话说30％的不可压缩余量或不可压缩性。因此，追求增大吸能部件的可压缩性以使得它们能够在撞击情况下在减小的轴向体积中吸收尽可能多的能量。该轴向体积主要与在撞击期间待吸收的能量的量相关，因此是挤压行程(能量在该挤压行程期间被吸收)和最后留下的不可压缩余量的总和。换句话说，追求减小吸能部件的不可压缩部分。
还已知注塑模制聚丙烯而成的吸能部件。这些吸能部件也具有大约25至30％的不可压缩性。
还已知由复合材料构成的吸能部件，其中，吸能部件由两个半壳体构成，每个半壳体集成在连接元件中。这些半壳体的连接方式导致吸能元件的堆缩类型(法语bottelage)的变形模式，这得益于两个半壳体的不连续连接(螺钉、铆钉等)和在这些连接点之间产生的触发起弧(法语
)(通过半壳体的连续波浪变形来吸收能量)。“堆缩”模式也在撞击之后产生大约25-30％的不可压缩余量。
最后，由法国专利申请FR3061465已知一种由复合材料制成的呈管状的吸能部件。该复合材料包括塑料基体和增强纤维。通过穿过赋予形状和恒定截面的挤压模的连续生产工艺，例如通过拉挤成型或活性拉挤成型或通过“拉挤缠绕成型(英语pullwinding)”来制造管。在拉挤缠绕成型工艺中，纤维围绕由拉挤成型所牵拉的材料而卷绕。由此生产的管适于通过起鳞而解体，即它在其厚度中纵向地剪切，这破坏吸能部件的很大一部分以使得它不再是一整块的。这样的吸能部件的可压缩性显著增大。这样的吸能部件可达到95％的可压缩性并可吸收高于10000J，例如每个吸能部件30000J，即对于布置在3.5吨的车辆上的一对左/右对而言为60000J。
这样的吸能部件的很大一部分在撞击期间被破坏，并且应与至少一个用作维持横梁在撞击之后连接到车辆的连接元件结合。其形状为简单管状的这样的吸能部件不能够直接固定到车辆，还需要一个或两个能够将其固定到横梁和/或底盘的接口板。吸能部件和所述一个或多个接口板的组件构成了吸能元件。由此，制造这样的吸能元件不仅需要制造吸能部件，而且还需要制造所述一个或多个连接和固定元件，以及组装这些不同部件以形成吸能系统。
发明内容
本发明的目的尤其在于提供具有良好的可压缩性并且例如通过减小待组装部件的数量而无需复杂制造的吸能元件。本发明还旨在提供一种可容易地改变其吸能性能并且其形状可容易地适合它们所必须装备的车辆的吸能元件。因此设计和制造适用于给定车辆的吸能元件变得容易。实际上，在开发给定车辆时，在重复调整期间很容易稍微改变注塑模具以改变吸能元件的吸能能力，并精确地获得适合它为之所开发的车辆的规范细则的吸能元件。同样的，将基于已经为某一车辆而开发的吸能元件适配于另一车辆也很容易。
为此，本发明的主题在于一种用于机动车辆的吸能元件，其包括由注塑模制聚合物材料而制成的吸能部件，所述吸能部件具有小于或等于20％、优选地小于或等于15％、更优选地小于或等于10％、更优选地大约等于5％的不可压缩性。
“聚合物材料”是指主要包含一种或多种聚合物的材料。
根据本发明的吸能元件可用于例如应对以大约60km/h的速度撞到障碍物的正面撞击或以15km/h撞到固定墙的保险撞击。
为了调整这样的吸能元件的吸能部件的吸能能力或可压缩性，只需对模具进行改变，这非常简单并且为人熟知，像改变加固壁和肋部(添加、删除、位置、厚度)，这与挤出成型或拉挤缠绕成型相比提供了更多调整尺寸的可行性。因此，与由挤出成型或拉挤缠绕成型制成的且适于通过起鳞而解体的现有技术的吸能部件相比，改变这样的吸能元件的吸能部件的吸能性能更容易。因此，可容易地开发吸能元件，该吸能元件作为针对另一车辆而开发的已存在的吸能元件的补充，并将它们的组件用于新的车辆。最后，在组装期间通过注塑模制获得的吸能元件无需与待附接的固定板结合，这是因为众所周知的是，该工艺能够在同一模制操作期间在同一的部件上组合并获得复杂的形状和技术功能，固定板由此与吸能部件一体制成。因此无需制造额外的固定部件，也无需随后将其与吸能元件组装。因此，与由挤出成型、活性挤出成型或挤出缠绕成型制成的现有技术的适于通过起鳞而解体的吸能部件相比，根据本发明的吸能元件的吸能部件可更容易地适合所要求的吸能能力，并且它们的制造更简单。
根据所述吸能元件的单独或组合地采用的可选的其它特征：
-所述聚合物材料包括共聚物、弹性体和增强纤维。“弹性体”是指通过通过聚合化获得的具有强弹性恢复的合成橡胶。“增强纤维”是指呈纤维状元件形式的构件，其强度允许增强与之结合的材料。令人惊讶地，本发明人已证实，通过注塑模制这样的聚合物材料来制造吸能元件允许获得其在撞击下表现如下的吸能部件：不像由注塑聚丙烯、铝或钢制成的传统吸能部件那样的弹性变形(压缩/堆缩/等等)，也不像由挤出成型、活性挤出成型或挤出缠绕成型制成的吸能部件那样的起鳞，而是由形成吸能元件壁的材料的整体碎片化/破坏的挤压，这样的整体碎片化/破坏在因撞击而造成的凹陷行程期间在整个有用长度(或有效长度)上蔓延。这样，吸能部件的可压缩性一直增大，这是因为余量的不可压缩部分可被限制为20％，甚至是5％；该可压缩性类似于可观察到的由挤出成型(传统、活性或挤出缠绕成型)制成的现有技术的吸能部件的可压缩性。撞击吸收系统所必需的长度因此被减小，这有助于减小悬出部并大大地减轻车辆的重量。
根据本发明的吸能部件可具有7000J的能量容量，即对设置在车辆上的一对左/右对而言为14000J。
-在所述聚合物材料中：
-所述共聚物是丙烯-乙烯共聚物，其构成所述聚合物材料的65至95重量％、优选地70至90重量％、更优选地80重量％，
-所述弹性体是乙烯-辛烯弹性体或乙烯-丁烯弹性体，所述弹性体构成所述聚合物材料的1至20重量％、优选地2.5至10重量％、更优选地5重量％，和
-所述增强纤维是长度为4.5mm至7.5mm、优选地5.5mm至6.5mm、更优选地6mm，并且直径为4.5至8.5μm、优选地5至8μm、更优选地6至7μm的碳纤维，其构成所述聚合物材料的5至25重量％、优选地10至20重量％、更优选地15重量％。
本发明人已证实这样的材料在可压缩性和吸收的能量方面特别有利。
-所述丙烯-乙烯共聚物包括75至95摩尔％、优选地80至90摩尔％、优选地85摩尔％的丙烯链，并包括5至25摩尔％、优选地10至20摩尔％、优选地15摩尔％的乙烯链。令人惊讶的是，丙烯-乙烯共聚物中这样的乙烯比例提供了能更好地抵抗撞击的柔性。
-所述弹性体是包括以下单元的乙烯-辛烯弹性体：
[化学式1]
其中：
W指CH2-CH2，
X指CH2-CH，
Y指CH2-CH3，
Z指CH3-(CH2)5-CH-CH2。
本发明人已证实，在机械特性方面，尤其是在抗寒性方面，乙烯-辛烯弹性体得出比乙烯-丁烯弹性体更好的效果。
-乙烯-辛烯弹性体的密度为0.855至0.87、优选地小于0.865。本发明人已证实与密度更大的乙烯-辛烯弹性体相比，这样的乙烯-辛烯弹性体具有更好的断裂伸长率和更好的抗寒性。优选地，弹性体是陶氏公司(Dow)的产品ENGAGETM 8842。
-所述吸能元件包括至少一个与所述吸能部件一起注塑模制的固定板。除了与其高可压缩性和与这些吸能元件的适合便利度相关的优点以外，这样的吸能元件还容易制造，这是因为吸能部件和板在同一注塑模制期间被制造。因此无需制造额外的固定部件，也无需随后将其与吸能元件组装。
-吸能部件是其截面在其长度中变化的部件，例如具有金字塔形、截断的金字塔形、金字塔段形、锥形或截锥形。
本发明的主题还在于一种用于机动车辆的吸能系统，其包括至少一对如上所述的吸能元件。包括根据本发明的吸能元件的这样的吸能系统具有根据本发明的吸能元件的所有优点。
根据所述吸能系统的单独或组合地采用的可选的其它特征：
-撞击吸收系统包括被称作第一对的第一对吸能元件和被称作第二对的第二对吸能元件，所述第一对布置在所述吸能系统上的高度不同于所述第二对的高度。
在该构造中，可将根据本发明的吸能元件对与根据现有技术的吸能元件对结合，或组合根据本发明的两对吸能元件。优选地，现有技术的吸能元件包括适于通过起鳞而解体的吸能部件。在该情况中，如果已经有为轻型车辆开发的因而具有能量容量小于所要求的能量容量的吸能元件的话，在本吸能系统中，可用专门制造的根据本发明的吸能元件去“补充”该适于通过起鳞而解体的吸能元件。由此，仅需使用已存在的吸能元件和根据本发明的吸能元件就能获得适合新的车辆的完整吸能系统，这很容易设计。该实现方式能够容易地使已知的吸能元件适配另一车辆。
在撞击吸收系统包括两对根据本发明的吸能元件的情况中，第一对吸能元件的形状可以与第二对吸能元件的形状相同或不同(例如在壁的厚度、不同的肋部方面，数量可变并且其位置也可变化)。
-所述第一对的吸能元件的吸能部件和所述第二对的吸能元件的吸能部件具有大致相同的有效长度和大致相同的整定值。
由于第一和第二对的吸能部件具有大致相同的有效长度和整定值，这使得这些吸能部件具有大致相同的能量容量。
因此可理解，以相同的方式设置第一对吸能元件和第二对吸能元件的尺寸，即它们具有大致相同的总长度、大致相同的整定值和由此大致相同的能量容量。实际上，由于吸能部件的可压缩性非常高，吸能部件的总长度大致等于其有效长度。
具有两对根据本发明的吸能元件的吸能系统可在非常轻的车辆中使用，例如没有纵梁并包括整定值一致的单体式竖直结构的四轮车，该竖直结构上直接固定有吸能元件(例如形成将引擎罩下的隔室(发动机总成或行李箱)与座舱隔开的挡板的壁)。
-与所述第二对的吸能部件相比，所述第一对的吸能元件的吸能部件具有更小的有效长度和更大的整定值，以使得所述第一对的吸能部件和所述第二对的吸能部件具有大致相同的能量容量。
可通过将第一对布置为与车辆的力传输上路径相对，并将第二对布置为与力传输下路径相对，来使用该吸能系统。
在该情况中，与布置为与下路径相对的吸能部件(下吸能部件)相比，布置为与上路径相对的吸能部件(上吸能部件)具有更小的总长度、更大的整定值和大致相等的能量容量。
该构造能够在与下路径处的吸能元件相同的纵向体积中，在上路径处集成横梁的体积，甚至是横梁和行人撞击吸收器的体积。换句话说，在该构造中，防撞功能性完全包含在相同的纵向体积中，即两个路径中没有任何一个“超出”对方，如果“超出”，那么超出的路径相对于更小路径的体积将产生额外的悬出部。
有利地，在吸能系统包括适于通过起鳞而解体的吸能部件的吸能元件对的情况下，这些吸能部件将用在上路径。实际上，现有技术的这些吸能部件可在更短的挤压行程上吸收更多的能量。
还可通过将第二对布置为与车辆的力传输上路径相对，并将第一对布置为与力传输下路径相对，来使用该吸能系统。
该构造可例如用于SUV(“sport utility vehicle，运动型多用途车”)类型的车辆，其中，在上路径下方，例如靠近翼部，存在着也可配备有吸能设备的力传输的补充第三路径。
-与所述第二对的吸能部件相比，所述第一对的吸能元件的吸能部件具有大致相同的有效长度和更大的整定值。
可通过将第一对布置为与车辆的力传输上路径相对，并将第二对布置为与力传输路下径相对，来使用该吸能系统。
与下吸能部件的相比，上吸能部件因此具有大致相同的总长度和更大的整定值，由此使得上吸能部件具有比下吸能部件的更大的能量容量。该吸能系统因此适合以上路径为主要能量传输路径的车辆。有利地，在吸能系统中包括现有技术的吸能元件对(其包括钢、铝或适于通过起鳞而解体的吸能部件)时，这些吸能部件将用在上路径。实际上，现有技术的这些吸能部件可在更短的距离上吸收更多的能量。
还可通过将第二对布置为与机动车辆的力传输上路径相对，并将第一对布置为与下力传输路径相对，来使用该吸能系统。与下吸能部件相比，上吸能部件因此具有大致相同的长度和更小的整定值，由此导致上吸能部件具有比下吸能部件更小的能量容量。该吸能系统因此适合以下路径为主要能量传输路径的车辆。有利地，在吸能系统中包括现有技术的吸能元件对(其包括钢、铝或适于通过起鳞而解体的吸能部件)时，这些吸能部件将用在下路径。实际上，现有技术的这些吸能部件可在更短的距离上吸收更多的能量。
本发明的主题还在于一种机动车辆，其包括如上所述的吸能系统。
本发明的另一主题在于一种聚合物材料，其能够制造所述吸能元件。
本发明还涉及一种用于制造如上述的吸能元件的方法，通过注塑模制聚合物材料来制造吸能部件。这样的方法能够容易地制造具有适合多种情况的撞击吸收能力的撞击吸收系统。
附图说明
阅读以下仅作为示例提供的并参照附图所做出的说明，将更好地理解本发明，在附图中：
图1示出了吸能部件的行程/力的统计图，以及根据现有技术注塑模制的吸能部件(图1a)或根据本发明的吸能零件(图1b)的挤压长度的被吸收能量的变化，该吸能部件由根据现有技术注塑模制标准热塑性材料制成(图1a)，或根据本发明的吸能零件(图1b)；
图2是根据本发明的吸能元件的视图；
图3是根据本发明的吸能元件与连接元件组装后的视图；
图4是根据本发明的第一实施方式的吸能系统的分解视图；
图5是图4的吸能系统的组装视图；
图6是根据本发明的第二实施方式的吸能系统的组装视图；
图7是根据本发明的第三实施方式的吸能系统的组装视图；
图8a、8b和8c，9a、9b和9c，和10a、10b的每个示出了根据本发明的吸能系统的示意图，对于每对吸能元件，都附有吸能部件的行程/力统计图。
具体实施方式
在图1a中示出了上部图和下部图，上部图示出了在撞击期间变形的现有技术的吸能部件相对于该吸能部件的挤压距离d的挤压力F，下部图示出了相对于距离d的被吸收能量E。该现有技术的吸能部件由注塑模制标准的聚合物材料制成。以被称作整定值的最大力Fmax来设置吸能部件的尺寸，在该最大力下，吸能部件在长度Le(有效长度)上变形。吸能部件还具有对应于由一堆被挤压的材料团构成的不可压缩余量的不可压缩长度Li。所谓的不可压缩长度和不可压缩余量对应于挤压行程的结束，从材料团更加强烈地抵抗挤压，而且力变得大于整定值Fmax时起。吸能部件的总长度Lt是这两个长度Le和Li之和。吸能部件的尺寸设置为在仅利用有效长度Le的车辆中使用，以遵循规范细则所强制的在最大行程上以保持在整定值以下的挤压力吸收既定的能量水平。如图所示，撞击期间的力Fmax是恒定的，且在撞击期间被该现有技术的吸能部件吸收的能量E1可根据以下公式计算：
[数学公式1]
E＝F×d。
在该现有技术吸能部件中，不可压缩长度Li占吸能部件的总长度Lt的大约25至30％。
在图1b中示出了根据本发明的吸能部件所获得的类似的图。不可压缩长度Li可被忽略，在此没有示出。有效长度Le几乎等于总长度Lt。因此，有效长度Le更长。由此导致被该根据本发明的吸能部件吸收的能量E2在更大的长度上被吸收。因此，相对于现有技术的吸能部件，在相同的纵向体积中吸收有更多的能量。
在图2中示出了用一般性附图标记1指代的根据本发明的吸能元件的示例。吸能元件1包括吸能部件3和固定板5。在该示例中，吸能部件3是其截面在其长度中变化的部件。更具体而言，在该示例中，吸能部件3具有截断的金字塔的形状。吸能部件也可具有恒定截面，或具有例如金字塔形、锥形或截锥形，或任何其它截面不恒定的形状。在所示出的吸能元件1中，固定板5与吸能部件3一同注塑模制。然而，可考虑单独制造固定板并将其与吸能部件组装。示出的吸能部件3具有加固肋部7和加固壁9，可以改变它们的数量、厚度和位置以调整吸能部件3的吸收能力。
吸能元件1由注塑模制聚合物材料制成。它具有小于或等于20％的不可压缩性。该聚合物材料包括共聚物、弹性体和增强纤维。共聚物是丙烯-乙烯共聚物，其构成聚合物材料的65至95％。弹性体是乙烯-辛烯弹性体，其构成聚合物材料的1至20重量％。增强纤维是长度为4.5mm至7.5mm并且直径为4.5至8.5μm的碳纤维，其构成聚合物材料的5至25％。丙烯-乙烯共聚物包括75至95摩尔％的丙烯链和5至25摩尔％的乙烯链。乙烯-辛烯弹性体包括以下单元：
[化学式1]
其中：
W指CH2-CH2，
X指CH2-CH，
Y指CH2-CH3，
Z指CH3-(CH2)5-CH-CH2。
乙烯-辛烯弹性体的密度为0.855至0.87。
在图3中示出的吸能元件1组装有用于在撞击之后维持横梁19连接到车辆的连接元件11。
在图4和5中示出用一般性附图标记13指代的根据本发明的第一实施方式的吸能系统。吸能系统13包括吸能元件1的第一对15(即第一对)和吸能元件1a的第二对17(即第二对)。吸能系统13还包括通过吸能元件1的第一对15被支承在车辆白车身的上纵梁21的端部上的横梁19。在该实施方式中，第一对15布置为与车辆力传输上路径相对。吸能系统13还包括布置为与力传输下路径相对的下纵梁24。下纵梁24配备有第二对17的吸能元件1a。第一对15布置在吸能系统13上的高度不同于第二对17的高度。
在该第一实施方式中，第一对15和第二对17的吸能元件1和1a是根据本发明的吸能元件。在所示出的示例中，这些根据本发明的吸能元件1和1a的吸能部件是其截面在其长度中变化的部件。它们具有截断的金字塔的形状。这些根据本发明的吸能部件也可具有恒定截面，或具有例如金字塔形、锥形或截锥形，或任何其它截面不恒定的形状。
在图8b所示的该第一实施方式的第一变型中，第一对15的吸能部件3具有如在对应的行程/力统计图中示出的有效长度，即在限制于整定值Fmax的力的作用下吸能部件被挤压的距离。如两个行程/力统计图所示，第一对15和第二对17的吸能部件3和3a的有效长度大致相同，并且整定值(最大力)也大致相同。这导致了能量容量(曲线下方的面积)大致相同。由此，以相同的方式设置第一对15和第二对17的吸能元件1和1a的尺寸，即它们具有相同的整定值和相同的有效长度。在上路径和下路径上包括根据本发明的吸能元件1和1a的该吸能系统13可用在非常轻的车辆上。
在图9b所示的该第一实施方式的第二变型中，两个行程/力统计图示出了第一对15的吸能部件3的有效长度小于第二对17的吸能部件3a的有效长度，并且第一对15的吸能部件3的整定值大于第二对17的吸能部件3a的整定值。此外，两个行程/力统计图示出了两个吸能部件3和3a的曲线下方的面积大致相同。因此，与第二对17的吸能部件3a相比，第一对15的吸能元件1的吸能部件3具有更小的有效长度和更大的整定值，以使得第一对15的吸能部件3和第二对17的吸能部件3a具有大致相同的能量容量。该构造能够在上路径处集成横梁的体积，甚至是横梁的体积和行人撞击吸收器的体积，这样的组件具有与下路径处的吸能元件相同的悬出部。换句话说，在该构造中，防撞功能性完全包含在相同的轴向体积中，即两个路径中没有任何一个“超出”对方，如果“超出”，那么超出的路径相对于更小路径的体积将产生额外的悬出部。
在图10b所示的该第一实施方式的第三变型中，两个行程/力统计图示出了第一对15的吸能部件3和第二对17的吸能部件3a大致具有相同的有效长度。而且，第一对15的吸能部件3的整定值高于第二对17的吸能部件3a的整定值。由此导致了第一对15的吸能部件3的能量容量高于第二对17的吸能部件3a的能量容量，如两个行程/力统计图所示，其中，第一对15的吸能部件3曲线下的面积更大。
在图6中示出了用一般性附图标记23指代的根据本发明的第二实施方式的吸能系统。吸能系统23包括第一对15和第二对17。吸能系统23还包括通过第一对15被支承在车辆白车身的上纵梁21的端部上的横梁19。在该实施方式中，第一对15布置为与车辆的力传输上路径相对。吸能系统23还包括能够将力传输下路径连接到上路径的被称作悬杆(法语pendards)的立柱25。在下路径处，悬杆25配备有第二对17的吸能元件1a。
在图8c所示的该第二实施方式的一个变型中，第一对15和第二对17的吸能部件3和3a的有效长度大致相同，并且整定值也大致相同。由此导致能量容量大致相同。由此，以相同的方式设置第一对15和第二对17的吸能元件1和1a的尺寸。在上路径和下路径处包括根据本发明的吸能元件1和1a的该吸能系统23可用在非常轻的车辆上。
在图7中示出了用一般性附图标记33指代的根据本发明的第三实施方式的吸能系统。该吸能系统33与图4和5的吸能系统的类似之处在于：吸能系统33包括被支承在车辆白车身的上纵梁21的端部上的横梁19，并且吸能系统33包括布置在与力传输下路径相对并配备有第二对17的吸能元件1a的下纵梁24。在该实施方式中，横梁19通过吸能元件31的第一对35被支承在白车身的上纵梁21的端部上。
在该第三实施方式中，第一对35的吸能元件31是适于通过起鳞而解体的现有技术的吸能元件。
在图8a所示的该第三实施方式的第一变型中，第一对35的吸能部件313具有如对应的行程/力统计图所示的有效长度，即该吸能部件在其上经受最大力的距离。由于通过穿过挤压模来制造，该现有技术的吸能部件313具有恒定的截面：它在此具有管状。如在两个行程/力统计图中所示，第一对35和第二对17的吸能部件313和3a的有效长度大致相同，并且整定值(最大力)也大致相同。由此导致能量容量(曲线下的面积)也大致相同。因此，以相同的方式设置第一对35和第二对17的吸能元件31和1a的尺寸，即它们具有相同的整定值和相同的有效长度。
在图9a所示的该第三实施方式的第二变型中，两个行程/力统计图示出了第一对35的吸能部件313的有效长度小于第二对17的吸能部件3a的有效长度，并且第一对35的吸能部件313的整定值高于第二对17的吸能部件3a的整定值。此外，两个行程/力统计图示出了两个吸能部件313和3a的曲线下的面积大致相同。因此，与第二对17的吸能零件3a相比，第一对35吸能元件31的吸能部件313具有更小的有效长度和更高的整定值，以使得第一对35的吸能部件313和第二对17的吸能部件3a具有大致相同的能量容量。在该变型中，有利的是在上路径处具有适于通过起鳞而解体的吸能部件313，这是因为这些吸能部件可在更短的距离上吸收更多的能量。因此可以在更大型的车辆上使用该吸能系统。此外，该构造使得能在上路径处集成横梁的体积，甚至是横梁的体积和行人撞击吸收器的体积，这样的组件具有与下路径处的吸能元件相同的悬出部。换句话说，在该构造中，防撞功能性完全包含在相同的轴向体积中，即两个路径中没有任何一个“超出”对方，如果“超出”，那么超出的路径相对于更小路径的体积将产生额外的悬出部。
在图10a所示的该第三实施方式的第三变型中，两个行程/力统计图示出了第一对35的吸能部件313和第二对17的吸能部件3a具有大致相同的有效长度。而且，第一对35的吸能部件313的整定值高于第二对17的吸能部件3a的整定值。由此导致第一对35的吸能部件313的能量容量高于第二对17的吸能部件3a的能量容量，如两个行程/力统计图所示，其中，第一对35的吸能部件313的曲线下的面积更大。在该变型中有利的也是在上路径处具有适于通过起鳞而解体的吸能部件313，这是因为这些吸能部件可在更短的距离上吸收更多的能量。因此可在更大型的车辆上使用该吸能系统。
本发明不限于所说明的实施方式，其它实施方式对于本领域技术人员来说会是明显的。
附图标记列表
1、1a：根据本发明的吸能元件
3、3a：根据本发明的吸能部件
5：固定板
7：加固肋部
9：加固壁
11：连接元件
13、23、33：吸能系统
15、35：吸能元件的第一对
17：吸能元件的第二对
19：横梁
21：上纵梁
24：下纵梁
25：悬杆
31：根据现有技术的吸能元件
313：根据现有技术的吸能部件
F：力
d：吸能部件的挤压行程
E：被吸收的能量
Fmax：最大力，整定值
Le：有效长度
Li：不可压缩长度
Lt：初始的总长度。
Claims (15)
1.一种用于机动车辆的吸能元件(1、1a)，其包括由注塑模制聚合物材料而制成的吸能部件(3、3a)，所述吸能部件(3、3a)具有小于或等于20％、优选地小于或等于15％、更优选地小于或等于10％、更优选地大约等于5％的不可压缩性。
2.如权利要求1所述的吸能元件(1、1a)，所述聚合物材料包括共聚物、弹性体和增强纤维。
3.如权利要求2所述的吸能元件(1、1a)，其中：
-所述共聚物是丙烯-乙烯共聚物，其构成所述聚合物材料的65至95重量％、优选地70至90重量％、更优选地80重量％，
-所述弹性体是乙烯-辛烯弹性体或乙烯-丁烯弹性体，所述弹性体构成所述聚合物材料的1至20重量％、优选地2.5至10重量％、更优选地5重量％，和
-所述增强纤维是长度为4.5mm至7.5mm、优选地5.5mm至6.5mm、更优选地6mm，并且直径为4.5至8.5μm、优选地5至8μm、更优选地6至7μm的碳纤维，其构成所述聚合物材料的5至25重量％、优选地10至20重量％、更优选地15重量％。
4.如权利要求3所述的用于机动车辆的吸能元件(1、1a)，其中，所述丙烯-乙烯共聚物包括75至95摩尔％、优选地80至90摩尔％、优选地85摩尔％的丙烯链，并包括5至25摩尔％、优选地10至20摩尔％、优选地15摩尔％的乙烯链。
5.如权利要求2至4中任一项所述的用于机动车辆的吸能元件(1、1a)，其中，所述弹性体是包括以下单元的乙烯-辛烯弹性体：
其中：
W指CH2-CH2，
X指CH2-CH，
Y指CH2-CH3，
Z指CH3-(CH2)5-CH-CH2。
6.如权利要求3至5中任一项所述的用于机动车辆的吸能元件(1、1a)，其中，所述乙烯-辛烯弹性体的密度为0.855至0.87、优选地小于0.865。
7.如上述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的吸能元件(1、1a)，所述吸能元件包括至少一个与所述吸能部件(3、3a)一起注塑模制的固定板(5)。
8.一种用于机动车辆的撞击吸收系统(13、23、33)，其包括至少一对(15、17)如上述权利要求中任一项所述的吸能元件(1、1a)。
9.如权利要求8所述的用于机动车辆的撞击吸收系统(13、23、33)，其包括被称作第一对的第一对(15、35)吸能元件(1、31)和被称作第二对的第二对(17)吸能元件(1a)，所述第一对(15、35)布置在所述吸能系统(13、23、33)上的高度不同于所述第二对(17)的高度。
10.如权利要求9所述的用于机动车辆的撞击吸收系统(13、23、33)，其中，所述第一对(15、35)的吸能元件(1、31)的吸能部件(3、313)和所述第二对(17)的吸能元件(1a)的吸能部件(3a)具有大致相同的有效长度(Le)和大致相同的整定值(Fmax)。
11.如权利要求9所述的用于机动车辆的撞击吸收系统(13、33)，其中，与所述第二对(17)的吸能部件(3a)相比，所述第一对(15、35)的吸能元件(1、31)的吸能部件(3、313)具有更小的有效长度(Le)和更高的整定值(Fmax)，以使得所述第一对(15、35)的吸能部件(3、313)和所述第二对(17)的吸能部件(3a)具有大致相同的能量容量。
12.如权利要求9所述的用于机动车辆的撞击吸收系统(13、33)，其中，与所述第二对(17)的吸能部件(3a)相比，所述第一对(15、35)的吸能元件(1、31)的吸能部件(3、313)具有大致相同的有效长度(Le)和更大的整定值(Fmax)。
13.一种机动车辆，其包括如权利要求8至12中任一项所述的撞击吸收系统(13、23、33)。
14.一种聚合物材料，其能够制造如权利要求1至7中任一项所述的吸能元件(1、1a)。
15.一种用于制造如权利要求1至7中任一项所述的吸能元件(1、1a)的方法，其特征在于，通过注塑模制聚合物材料来制造吸能部件(3、3a)。
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