DE102013208710A1

DE102013208710A1 - Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung und Verfahren zum Bilden derselben

Info

Publication number: DE102013208710A1
Application number: DE102013208710A
Authority: DE
Inventors: Amit A. Wavde; Brian D. Van Buren; Trevor T. Winch
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-11-21
Also published as: US8746763B2; US20130307288A1

Abstract

Es wird eine mehrstufige Energieabsorbervorrichtung vorgesehen, die mindestens zwei allgemein rohrförmige Elemente umfasst. Jedes der allgemein rohrförmigen Elemente weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das zweite allgemein rohrförmige Element ist unabhängig von dem ersten allgemein rohrförmigen Element und passt in das erste allgemein rohrförmige Element. Die ersten Enden der allgemein rohrförmigen Elemente sind im Wesentlichen bündig zueinander, doch ragt das zweite Ende des zweiten allgemein rohförmigen Elements ausreichend über das zweite Ende des ersten allgemein rohrförmigen Elements hinaus, um eine erste Verformungsstufe zu bilden. Das erste und zweite allgemein rohrförmige Element erstrecken sich koextensiv ausreichend von den ersten Enden des ersten und des zweiten allgemein rohrförmigen Elements zu dem zweiten Ende des ersten allgemein rohrförmigen Elements, um eine zweite Verformungsstufe zu bilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Energieabsorbervorrichtung, wie etwa eine Energieabsorbervorrichtung für ein Fahrzeug, sowie ein Verfahren zum Bilden der Vorrichtung.
HINTERGRUND
Kraftfahrzeuge sind typischerweise ausgelegt, um im Fall eines Aufpralls Aufprallenergie unter Verwenden speziell konzipierter Vorrichtungen zu absorbieren. Zum Beispiel ist der Fahrzeugrahmenträger ausgelegt, um einen signifikanten Energiebetrag zu absorbieren. Es können zusätzliche Energieabsorbervorrichtungen verwendet werden, um lokalisierte Energieabsorptionsbereiche vorzusehen, um eine Verformung von umgebenden Komponenten zu verhindern oder zu begrenzen. Diese Energieabsorbervorrichtungen können von komplexer Konstruktion sein oder sind unter Umständen für verschiedene Anwendungen nicht einfach skalierbar.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird eine mehrstufige Energieabsorbervorrichtung vorgesehen, die mindestens zwei allgemein rohrförmige Elemente umfasst. Jedes der allgemein rohrförmigen Elemente weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das zweite allgemein rohrförmige Element ist unabhängig von dem ersten allgemein rohrförmigen Element und passt in das erste allgemein rohrförmige Element. Die ersten Enden der allgemein rohrförmigen Elemente sind im Wesentlichen bündig zueinander, doch ragt das zweite Ende des zweiten allgemein rohförmigen Elements ausreichend über das zweite Ende des ersten allgemein rohrförmigen Elements hinaus, um eine erste Verformungsstufe zu bilden. Das erste und zweite allgemein rohrförmige Element erstrecken sich von den ersten Enden des ersten und zweiten allgemein rohrförmigen Elements koextensiv ausreichend zu dem zweiten Ende des ersten rohrförmigen Elements, um eine zweite Verformungsstufe zu bilden.
In einer zweiten Ausführungsform ist ein drittes allgemein rohrförmiges Element mit dem ersten und zweiten allgemein rohrförmigen Element enthalten, um eine dritte Verformungsstufe vorzusehen.
Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung kann in einem Fahrzeug zwischen Fahrzeugkomponenten eingebaut verwendet werden. Zum Beispiel kann die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung zwischen einem Fahrzeugstoßfänger und einem Rahmenträger oder zwischen einer Instrumententafel und einer Kniepolsterkomponente eingebaut werden.
Ein Verfahren zum Bilden der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung umfasst das Bilden eines ersten allgemein rohrförmigen Elements und eines zweiten allgemein rohrförmigen Elements, das in das erste allgemein rohrförmige Elements passt. Das Bilden der allgemein rohrförmigen Elemente kann durch nahtloses Schweißen, Strangpressen oder Walztechnik mit Nahtschweißen erfolgen, ist aber nicht auf solche Prozesse beschränkt. Ferner können allgemein rohrförmige Elemente nach Bedarf gebildet werden. Das Verfahren umfasst auch das Positionieren der ersten Enden sowohl des ersten als auch des zweiten allgemein rohrförmigen Elements im Wesentlichen bündig zueinander, so dass das zweite Ende des zweiten allgemein rohrförmigen Elements ausreichend über das zweite Ende des ersten allgemein rohrförmigen Elements ragt, um eine erste Verformungsstufe zu bilden. Das Verfahren umfasst das Positionieren des ersten allgemein rohrförmigen Elements und des zweiten allgemein rohrförmigen Elements, so dass sie sich von den ersten Enden des ersten und zweiten allgemein rohrförmigen Elements koextensiv ausreichend zu dem zweiten Ende des ersten rohrförmigen Elements erstrecken, um eine zweite Verformungsstufe zu bilden. Das Verfahren umfasst das Positionieren von zusätzlichen allgemein rohrförmigen Elementen, um nach Bedarf zusätzliche Verformungsstufen zu bilden. Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung kann zwischen zwei Komponenten eingebaut werden, die an jedem Ende der Vorrichtung angebracht oder funktionell positioniert sind.
Da die Stufen der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung bezüglich der Länge, der Dicke, des Radius und der Form bemessen werden können, ist die Energieabsorbierungsvorrichtung problemlos skalierbar, um in einen erforderlichen Bauraum zu passen und eine erwünschte Aufprallenergie zu absorbieren, während sie aus wenigen einfachen Teilen mit geringerer Fertigungskomplexität als bei anderen Konstruktionen gebildet wird. Die unterschiedlichen Stufen sehen zusätzlich eine variable Eindrückratenvorrichtung vor, die ein typisches Aluminiumstrangpressen nicht vorsehen kann.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den Begleitzeichnungen genommen wird, leicht deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Perspektivdarstellung einer Ausführungsform einer mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung;
2 ist eine schematische Querschnittdarstellung der Vorrichtung von 1 in Richtung der Pfeile 2-2 von 1;
3 ist eine schematische Perspektivdarstellung einer anderen Ausführungsform einer mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung;
4 ist eine schematische Querschnittdarstellung der Vorrichtung von 3 in Richtung der Pfeile 4-4 von 3;
5A–5D sind schematische Seitenansichtdarstellungen der Vorrichtung von 3 und 4 bei verschiedenen Verformungsstufen während eines Aufprallvorgangs;
6 ist eine graphische Darstellung der in 5A–5D gezeigten Verformungsstufen;
7 und 8 sind schematische Querschnittdarstellungen von anderen Ausführungsformen einer zweiten Komponente zum Anbringen an einem zweiten Ende einer mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung;
9 ist eine schematische Perspektivdarstellung einer anderen Ausführungsform der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung, die achteckförmige allgemein rohrförmige Elemente aufweist;
10 ist eine schematische Querschnittdarstellung in unvollständiger Teilansicht eines vorderen Abschnitts eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung von 3 und 4 zwischen Fahrzeugkomponenten wie etwa einem Stoßfänger und einem Rahmenträger eingebaut ist;
11 ist eine schematische Seitendarstellung in unvollständiger Teilansicht mit von einem Abschnitt eines Fahrzeugs abgebrochenen Teilen, wobei die Vorrichtung von 3 und 4 zwischen Fahrzeugkomponenten wie etwa einer Fahrzeuginstrumententafel und einem Kniepolster eingebaut ist; und
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bilden beliebiger der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Zeichen in den gesamten mehreren Ansichten gleiche Komponenten bezeichnen, zeigen 1 und 2 eine mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 110, die ausgelegt ist, um die Absorption von Aufprallenergie zu steuern. Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 110 umfasst ein erstes allgemein rohrförmiges Element 120 mit einem ersten Ende 122 und einem zweiten Ende 124. Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 110 umfasst auch ein zweites allgemein rohrförmiges Element 130, das unabhängig von dem ersten allgemein rohrförmigen Element 120 ist. Das zweite allgemein rohrförmige Element 130 passt in das erste allgemein rohrförmige Element 120, und das zweite allgemein rohrförmige Element 130 weist ein (in 2 gezeigtes) erstes Ende 132 und ein (in 1 in Phantomdarstellung und in 2 im Schnitt gezeigtes) zweites Ende 134 auf. Die ersten Enden 122, 132 des ersten und zweiten allgemein rohrförmigen Elements 120, 130 sind jeweils im Wesentlichen bündig zueinander. Das zweite Ende 134 des zweiten allgemein rohrförmigen Elements 130 ragt ausreichend über das zweite Ende 124 des ersten allgemein rohrförmigen Elements 120 hinaus, um eine erste Verformungsstufe S1 zu bilden. Sowohl das erste allgemein rohrförmige Element 120 als auch das zweite allgemein rohrförmige Element 130 erstrecken sich von den ersten Enden 122, 132 des ersten und zweiten allgemein rohrförmigen Elements 120, 130 koextensiv ausreichend zu dem zweiten Ende 124 des ersten allgemein rohrförmigen Elements 120, um eine zweite Verformungsstufe S2 zu bilden. Der Begriff ”koextensiv”, wie er hierin verwendet wird, bedeutet, dass sich mindestens ein allgemein rohrförmiges Element in einem anderen allgemein rohrförmigen Element befindet und diese allgemein rohrförmigen Elemente über eine bestimmte axiale Länge, die eine spezifische Verformungsstufe bildet, koaxial sind. Der Begriff ”ausreichend”, wie er hierin verwendet wird, bedeutet, dass die allgemein rohrförmigen Elemente ein genügendes Längenmaß aufweisen, um eine spezifische Verformungsstufe zu bilden. Spezifische Maße werden anhand erwünschter Konstruktionseigenschaften ermittelt. Das zweite Ende 134 des zweiten allgemein rohrförmigen Elements 130 kann an einer ersten Komponente 150 angebracht oder funktionell benachbart dazu positioniert sein. Die ersten Enden 122, 132 des ersten und zweiten allgemein rohrförmigen Elements 120, 130, die im Wesentlichen zueinander bündig sind, können an einer zweiten Komponente 152 angebracht oder funktionell benachbart dazu positioniert sein. An der ersten Komponente 150 kann eine Kraft F in einer Richtung hin zur zweiten Komponente 152 angelegt werden. Auch wenn dies nicht erforderlich ist, kann das zweite Ende 124 des ersten allgemein rohrförmigen Elements 120 unter Verwenden einer Punktschweißung 126, einer Stichschweißung, mechanischen Zusammenpressens, etc., um dadurch die erwünschten Verformungseigenschaften zu erreichen, an dem zweiten allgemein rohrförmigen Element 130 befestigt werden.
Wie in 2 näher gezeigt ist, weist das erste allgemein rohrförmige Element 120 eine Länge L11 und eine Dicke t11 auf. Das zweite allgemein rohrförmige Element 130 weist eine Länge L12 und eine Dicke t12 auf. Wenn das allgemein rohrförmige Element 120 sowie 130 wie in 1 und 2 gezeigt Zylinder sind, dann weist das erste allgemein rohrförmige Element 120 einen Radius r11 auf, der größer als der Radius r12 des zweiten allgemein rohrförmigen Elements 130 ist. Die Maße L11, L12, t11, t12, r11 und r12 sind wählbar, um die erwünschten Verformungsraten d11 und d12 für die Verformungsstufen S1 bzw. S2 zu bewirken.
Unter Bezugnahme auf 3 und 4 ist eine andere Ausführungsform einer mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 210 gezeigt, die ausgelegt ist, um die Absorption von Aufprallenergie zu steuern. In dieser Ausführungsform sind drei Verformungsstufen S1, S2 und S3 vorgesehen. Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 210 umfasst ein erstens allgemein rohrförmiges Element 220 mit einem ersten Ende 222 und einem zweiten Ende 224. Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 210 umfasst auch ein zweites allgemein rohrförmiges Element 230, das unabhängig von dem ersten allgemein rohrförmigen Element 220 ist. Das zweite allgemein rohrförmige Element 230 passt in das erste allgemein rohrförmige Element 220, und das zweite allgemein rohrförmige Element 230 weist ein (in 4 gezeigtes) erstes Ende 232 und ein zweites Ende 234 auf. Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 210 umfasst auch ein drittes allgemein rohrförmiges Element 240, das unabhängig von den ersten und zweiten allgemein rohrförmigen Element 220, 230 ist. Das dritte allgemein rohrförmige Element 240 passt in das zweite allgemein rohrförmige Element 230, und das dritte allgemein rohrförmige Element 240 weist ein (in 4 gezeigtes) erstes Ende 242 und ein (in 3 in Phantomdarstellung und in 4 im Schnitt gezeigtes) zweites Ende 244 auf. Die ersten Enden 222, 232, 242 des ersten, zweiten und dritten allgemein rohrförmigen Elements 220, 230, 240 sind jeweils im Wesentlichen bündig zueinander. Das zweite Ende 244 des dritten allgemein rohrförmigen Elements 240 ragt ausreichend über das zweite Ende 234 des zweiten allgemein rohrförmigen Elements 230 hinaus, um eine dritte Verformungsstufe S3 zu bilden. Das erste allgemein rohrförmige Element 220, das zweite allgemein rohrförmige Element 230 und das dritte allgemein rohrförmige Element 240 erstrecken sich jeweils koextensiv ausreichend von den ersten Enden 222, 232, 242 des ersten, zweiten und dritten allgemein rohrförmigen Elements 220, 230, 240 zu dem zweiten Ende 224 des ersten allgemein rohrförmigen Elements 220, um eine zweite Verformungsstufe S2 zu bilden. Das zweite allgemein rohrförmige Element 230 und das dritte allgemein rohrförmige Element 240 erstrecken sich koextensiv ausreichend von den ersten Enden 232, 242 des zweiten und dritten allgemein rohrförmigen Elements 230, 240 zu dem zweiten Ende 234 des zweiten allgemein rohrförmigen Elements, um eine erste Verformungsstufe S1 zu bilden. Das zweite Ende 244 des dritten allgemein rohrförmigen Elements 240 kann an einer ersten Komponente 250 angebracht oder funktionell benachbart dazu positioniert sein. Die ersten Enden 222, 232, 242 des ersten, zweiten und dritten allgemein rohrförmigen Elements 220, 230, 240, die im Wesentlichen zueinander bündig sind, können an einer zweiten Komponente 252 angebracht oder funktionell benachbart dazu positioniert sein. An der ersten Komponente 250 kann eine Kraft F in einer Richtung hin zu der zweiten Komponente 252 angelegt werden. Auch wenn dies nicht erforderlich ist, können die zweiten Enden 224, 234 des ersten allgemein rohrförmigen Elementes 220 und des zweiten allgemein rohrförmigen Elements 230 an dem zweiten allgemein rohrförmigen Element 230 und dem dritten allgemein rohrförmigen Element 240 jeweils unter Verwenden einer Punktschweißung 226, 236; einer Stichschweißung; mechanischen Zusammenpressens; etc., befestigt werden, um dadurch die erwünschten Verformungseigenschaften zu bewirken.
Wie in 4 näher gezeigt ist, weist das erste allgemein rohrförmige Element 220 eine Länge L21 und eine Dicke t21 auf. Das zweite allgemein rohrförmige Element 230 weist eine Länge L22 und eine Dicke t22 auf. Das dritte allgemein rohrförmige Element 240 weist eine Länge L23 und eine Dicke t23 auf. Wenn die allgemein rohrförmigen Elemente 220, 230, 240 wie in 3 und 4 gezeigt Zylinder sind, dann weist das erste allgemein rohrförmige Element 220 einen Radius r21 auf, der größer als der Radius r22 des zweiten allgemein rohrförmigen Elements 230 ist. Der Radius r22 des zweiten allgemein rohrförmigen Elements 230 ist wiederum größer als der Radius r23 des dritten allgemein rohrförmigen Elements 240. Wie bezüglich 1 und 2 vorstehend beschrieben sind die Maße L21, L22, L23, t21, t22, t23, r21, r22 und r23 wählbar, um die erwünschten Verformungsraten d21, d22 und d23 für die Verformungsstufen S1, S2 bzw. S3 zu erreichen.
In 5A–5D sind schematische Seitenansichtdarstellungen der Vorrichtung von 3 und 4 während eines Aufprallvorgangs bei verschiedenen Verformungsstufen gezeigt. In 5A wird in einer Richtung hin zu einer zweiten Komponente 252 eine auf die erste Komponente 250 ausübbare Aufprallkraft F ausgeübt. Wie in 5B–5D gezeigt wird die Aufprallkraft F zu jeder Verformungsstufe übertragen, jede Verformungsstufe weist auswählbare Materialmaße (Dicke, Länge, etc., wie vorstehend erläutert) auf, um eine erwünschte Verformungsrate zu bewirken, bis die Aufprallenergie absorbiert ist oder alle Verformungsstufen verformt sind.
6 ist eine graphische Darstellung (Verlagerung D gegen Kraft F) der in 5A–5D gezeigten Verformungsstufen. Da sich das dritte allgemein rohrförmige Element 240 verformt, wird die Verformungsrate für die Verformungsstufe S3 gezeigt. Als Nächstes wird, da sich das zweite allgemein rohrförmige Element 230 und das dritte allgemein rohrförmige Element 240 verformen, die Verformungsrate für die Verformungsstufe S1 gezeigt. Die Verformungsrate für S1 unterscheidet sich von der Verformungsrate für S3. Analog verformen sich bei weiteren Ausüben der Aufprallkraft F auf die erste Komponente 250 das erste, zweite und dritte allgemein rohrförmige Element 220, 230 und 240 und es wird die Verformungsrate für die Verformungsstufe S2 gezeigt. Die Verformungsrate für die Verformungsstufe S2 unterscheidet sich von der Verformungsrate für S1.
7 und 8 sind schematische Querschnittdarstellungen von anderen Ausführungsformen einer zweiten Komponente (wie etwa einer Montageplatte) zum Anbringen an einem zweiten Ende einer mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung. In 7 ist eine Ausführungsform einer zweiten Komponente 262 gezeigt, bei der die Enden der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 260 an der zweiten Komponente 262 montiert sind, die eine erhabene Rippe oder Buchse 264 aufweist, in die die allgemein rohrförmigen Elemente passen. Die erhabene Rippe oder Buchse 264 kann kranzförmig, durchgehend oder segmentiert sein. In 8 ist eine Ausführungsform einer zweiten Komponente 272 gezeigt, wobei die zweite Komponente 272 eine Öffnung oder Durchbrechung 274 aufweist, die zum Aufnehmen der allgemein rohrförmigen Elemente der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 270 bemessen ist. Die bündigen Enden der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 270 ruhen dann bündig an dem baulichen Element 276, an dem die zweite Komponente 272 angebracht ist. Diese anderen Ausführungsformen der zweiten Komponente 262, 272 können einen Einbau der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 260, 270 ohne Schweißen oder anderweitig dauerhaftes Anbringen der Vorrichtung an der zweiten Komponente 262, 272 zulassen. Auch wenn die vorstehenden Ausführungsformen für die zweite Komponente 262, 272 gezeigt sind, wird ein Fachmann erkennen, dass ähnliche Konstruktionen bei einer ersten Komponente verwendet werden können, solange die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung sicher gehalten wird, um die erwünschte Aufprallabsorption vorzusehen.
9 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 510, die achteckig geformte allgemein rohrförmige Elemente aufweist. Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung kann eine beliebige mehreckige Form aufweisen, solange erwünschte Eindrückeigenschaften erreicht werden.
10 zeigt eine Anwendung der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 210 in einem Fahrzeug 300 zwischen einer ersten und zweiten Fahrzeugkomponente, wie etwa einem Stoßfängerträger 308 und einem Rahmenträger 316, eingebaut. Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 210 wird in einer Stoßfängerbaugruppe 302 verwendet, die eine vordere oder hintere Stoßfängerbaugruppe sein kann. Die Stoßfängerbaugruppe 302 umfasst eine Verkleidung 304, die von einem Schaumstoff- oder Kunststoffabstandshalters 306 nach außen beabstandet ist. Der Abstandshalter 306 ist an einem Stoßfängerträger 308 montiert. Die erste Komponente 250 ist an dem zweiten Ende 244 der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 210 an Schweißstellen 312 angeschweißt oder anderweitig angebracht. Die erste Komponente 250 kann an Schweißbereichen 310 an den Stoßfängerträger 308 geschweißt sein. Alternativ kann die erste Komponente 250 an den Stoßfängerträger 308 angeschraubt oder anderweitig damit befestigt sein. Die zweite Komponente 252 ist an einem ersten Ende 222 der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 210 angeschweißt oder anderweitig daran angebracht. Die zweite Komponente 252 ist an einen Flansch 314 des Fahrzeugrahmenträgers 316 mit Schrauben 318 angeschraubt. Alternativ kann die zweite Komponente 252 stattdessen durch andere Mittel an dem Rahmenträger 316 befestigt sein. Durch Einbauen der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 210 zwischen dem Stoßfängerträger 308 und dem Rahmenträger 316 wird ein Teil der Energie einer Aufprallkraft, die durch die Verkleidung 304 und den Schaumstoffabstandshalter 306 zu dem Stoßfängerträger 308 übertragen wird, durch Verformung der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 210 absorbiert, um eine Bewegung des Stoßfängerträgers 308 hin zu dem Rahmenträger 316 zu steuern.
11 zeigt eine andere Anwendung der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 210 in einem Fahrzeug 350, die zwischen einer ersten und zweiten Fahrzeugkomponente, wie etwa einer Instrumententafel 352 und einer Kniepolsterkomponente 354, eingebaut ist. Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 210 weist an einem Ende eine erste Komponente 250 auf, die an einer Instrumententafel 352 montiert ist. Die zweite Komponente 252 ist an dem anderen Ende der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 210 an einer Kniepolsterkomponente 354, wie etwa einem Schaumstoff, montiert. Eine auf die Instrumententafel 352 in der Richtung der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 210 ausgeübte Aufprallkraft lässt die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 210 mindestens einen Teil der Aufprallenergie absorbieren, wobei die Verformungsenergie bei unterschiedlichen Raten absorbiert wird, wie in 5A–5D gezeigt ist.
Unter Bezugnahme nun auf 12 ist ein Verfahren 400 zum Bilden einer mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung wie etwa den Energieabsorbervorrichtungen 110 und 210 von 1–4 gezeigt. Das Verfahren 400 beginnt mit Schritt 402, der ein erstes allgemein rohrförmiges Element 120 mit einem ersten Ende 122 und einem zweiten Ende 124 bildet. Bei Schritt 404 wird ein zweites allgemein rohrförmiges Element 130, das in das erste allgemein rohrförmige Element 120 passt, gebildet. Das zweite allgemein rohrförmige Element 130 weist ein erstes Ende 132 und ein zweites Ende 134 auf. Sowohl das Bilden des ersten allgemein rohrförmigen Elements 120 als auch des zweiten allgemein rohrförmigen Elements 130 in den Schritten 402, 404 kann durch nahtloses Schweißen, Strangpressen oder Walztechnik mit Nahtschweißen erfolgen, ist aber nicht auf solche Prozesse beschränkt. Schritt 404 kann auch das Bilden zusätzlicher allgemein rohrförmiger Elemente zum bedarfsweisen Vorsehen zusätzlicher Verformungsstufen umfassen, wie etwa zum Bilden eines dritten allgemein rohrförmigen Elements 240 für eine mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 210 zum Passen in ein erstes allgemein rohrförmiges Element 220 und ein zweites allgemein rohrförmiges Element 230. Nach dem Bilden der allgemein rohrförmigen Elemente 120, 130 bewegt sich das Verfahren 400 zu Schritt 406, der die ersten Enden 122, 132 des ersten und zweiten allgemein rohrförmigen Elements 120, 130 im Wesentlichen zueinander bündig positioniert, so dass das zweite Ende 134 des zweiten allgemein rohrförmigen Elements 130 über das zweite Ende 124 des ersten allgemein rohrförmigen Elements 120 ausreichend ragt, um eine erste Verformungsstufe S1 zu bilden. Ferner werden in Schritt 406 das erste und zweite allgemein rohrförmige Element 120, 130 so positioniert, dass sich das erste allgemein rohrförmige Element 120 und das zweite allgemein rohrförmige Element 130 koextensiv ausreichend von den ersten Enden des ersten und zweiten allgemein rohrförmigen Elements 120, 130 zu dem zweiten Ende 124 des ersten rohrförmigen Elements 120 erstrecken, um eine zweite Verformungsstufe S2 zu bilden. Wenn in Schritt 404 zusätzliche allgemein rohrförmige Elemente wie etwa ein drittes allgemein rohrförmiges Element 240 gebildet werden, dann umfasst Schritt 406 das Positionieren dieser zusätzlichen allgemein rohrförmigen Elemente.
Schließlich wird bei Schritt 408 die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 110 oder 210 zwischen zwei Komponenten eingebaut, die an einem Ende der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtung 110 oder 210 angebracht oder funktionell benachbart dazu sind. In 10 wird ein Schritt 408 gezeigt, wobei die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 210 zwischen der ersten Fahrzeugkomponente, dem Stoßfängerträger 308 (an der ersten Komponente 250 angebracht) und der zweiten Fahrzeugkomponente, dem Rahmenträger 316 (an der zweiten Komponente 252 angebracht) eingebaut ist. In 11 wird ein Schritt 408 gezeigt, wobei die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 210 zwischen der ersten Fahrzeugkomponente, der Instrumententafel 352 (an der ersten Komponente 250 angebracht) und der zweiten Fahrzeugkomponente, der Kniepolsterkomponente 354 (an der zweiten Komponente 252 angebracht) eingebaut ist. Die mehrstufige Energieabsorbervorrichtung 210 ist für andere Anwendungen brauchbar, einschließlich fahrzeugfremde Anwendungen, bei denen eine gesteuerte Energieabsorption gefordert wenn.
Demgemäß sehen die mehrstufigen Energieabsorbervorrichtungen 110, 210 und das Verfahren 400, die hierin beschrieben sind, einfache Fertigung und müheloses Skalieren der Vorrichtung (Durchmesser, Kaliber, Länge, Form) für verschiedene Anwendungen der mehrstufigen Energieabsorbervorrichtungen vor, um eine sich aus einem Aufprall ergebende Verformung von Komponenten zu steuern. Unterschiedliche Dicken etc. ergeben unterschiedliche Verformungsraten. Zusätzlich können durch Hinzufügen von Stufen erwünschte Verformungsraten für verschiedene Konstruktionskriterien erreicht werden.
Es versteht sich, dass die mehrstufigen Energieabsorbervorrichtungen 110, 210 in 1–4 mit übertriebenem Platz zwischen den allgemein rohrförmigen Elementen gezeigt sind, um zu betonen, dass jedes allgemein rohrförmige Element unabhängig ist. Konstruktionsgesichtspunkte können vorgeben, dass die allgemein rohrförmigen Elemente erfindungsgemäß sehr eng zusammenpassen.
Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung, umfassend: ein erstes allgemein rohrförmiges Element mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende; ein zweites allgemein rohrförmiges Element, das von dem ersten allgemein rohrförmigen Element unabhängig ist und in das erste allgemein rohrförmige Element passt, wobei das zweite allgemein rohrförmige Element ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; wobei die ersten Enden des ersten und des zweiten allgemein rohrförmigen Elements im Wesentlichen bündig zueinander sind; wobei das zweite Ende des zweiten allgemein rohrförmigen Elements ausreichend über das zweite Ende des ersten allgemein rohrförmigen Elementes ragt, um eine erste Verformungsstufe zu bilden; und wobei das erste allgemein rohrförmige Element und das zweite allgemein rohrförmige Element sich koextensiv ausreichend von den ersten Enden des ersten und des zweiten allgemein rohrförmigen Elements zu dem zweiten Ende des ersten rohrförmigen Elements erstrecken, um eine zweite Verformungsstufe zu bilden.
Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Ende des ersten allgemein rohrförmigen Elements an das zweite allgemein rohrförmige Element punktgeschweißt ist.
Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite allgemein rohrförmige Element Stahl mit ausreichender Dicke ist, um eine erste Verformungsrate für die erste Verformungsstufe zu bewirken.
Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das erste allgemein rohrförmige Element Stahl mit ausreichender Dicke ist, um eine zweite Verformungsrate für die zweite Verformungsstufe zu bewirken.
Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine erste Komponente, die an dem zweiten Ende des zweiten allgemein rohrförmigen Elements angebracht ist; und eine zweite Komponente, die an dem ersten Ende des ersten allgemein rohrförmigen Elements und dem ersten Ende des zweiten allgemein rohrförmigen Elements angebracht ist; wobei eine auf die erste Komponente ausübbare Kraft in einer Richtung hin zu der zweiten Komponente ausgeübt wird.
Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung nach Anspruch 1, wobei sowohl das erste allgemein rohrförmige Element als auch das zweite allgemein rohrförmige Element ein Zylinder ist.
Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein drittes allgemein rohrförmiges Element, das von dem ersten allgemein rohrförmigen Element und dem zweiten allgemein rohrförmigen Element unabhängig ist und in das zweite allgemein rohrförmige Element passt, wobei das dritte allgemein rohrförmige Element ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; wobei die ersten Enden des ersten, des zweiten und des dritten allgemein rohrförmigen Elements im Wesentlichen bündig zueinander sind; wobei das zweite Ende des dritten allgemein rohrförmigen Elements ausreichend über das zweite Ende des zweiten allgemein rohrförmigen Elements ragt, um eine dritte Verformungsstufe zu bilden; wobei das erste, das zweite und das dritte allgemein rohrförmige Element sich koextensiv ausreichend von den ersten Enden des ersten, des zweiten und des dritten allgemein rohrförmigen Elements zu dem zweiten Ende des ersten allgemein rohrförmigen Elements erstrecken, um die zweite Verformungsstufe zu bilden; und wobei das zweite und das dritte allgemein rohrförmige Element sich koextensiv ausreichend von den ersten Enden des zweiten und des dritten allgemein rohrförmigen Elements zu dem zweiten Ende des zweiten allgemein rohrförmigen Elements erstrecken, um die erste Verformungsstufe zu bilden.
Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung nach Anspruch 7, wobei das zweite Ende des zweiten allgemein rohrförmigen Elements an das dritte allgemein rohrförmige Element punktgeschweißt ist und das zweite Ende des ersten allgemein rohrförmigen Elements an das zweite allgemein rohrförmige Element punktgeschweißt ist.
Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung nach Anspruch 7, wobei das dritte allgemein rohrförmige Element Stahl mit ausreichender Dicke ist, um eine dritte Verformungsrate für die dritte Verformungsstufe zu bewirken.
Mehrstufige Energieabsorbervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das zweite allgemein rohrförmige Element Stahl mit ausreichender Dicke ist, um eine vierte Verformungsrate für die erste Verformungsstufe zu bewirken.