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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufprall- bzw. Stoßabsorptionseinheit (im Weiteren kurz: Aufprallabsorptionseinheit), welche eingerichtet ist zum Steigern einer Kupplungskraft zwischen Komponenten durch Kuppeln einer Kupplungsaussparung mit einem Kupplungsvorsprung, und welche zum Absorbieren von Aufprallenergie eingerichtet ist.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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In dem Falle einer Fahrzeugkarosserie, welche aus einem Stahlmaterial gemacht ist, ist eine Mehrzahl von Zusammenstoßelementen zum Steigern der Steifigkeit im Innenraum eines Seitenschwellers mittels Schweißens bereitgestellt, um eine Zusammenstoßwiderstandsleistungsfähigkeit zu steigern. Ebenfalls in dem Fall einer Fahrzeugkarosserie, welche aus einem Kompositmaterial gemacht ist, ist eine zusätzliche Struktur im Seitenschweller durch Kleben unter Verwendung eines Klebstoffes bereitgestellt, um die Steifigkeit zu steigern.
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Jedoch kann eine Struktur, welche lediglich an den Seitenschweller unter Verwendung eines Klebstoffes geklebt ist, eine Aufprallabsorptionsfunktion aufgrund einer ungenügenden Kupplungskraft nicht ausreichend ausführen. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Aufprallabsorptionseinheit vorgeschlagen, welche eine verbesserte Kupplungskraft durch Kuppeln eines Kupplungsvorsprungs mit einer Kupplungsaussparung hat. Weiter ist diese Aufprallabsorptionseinheit ausgebildet, um einen einheitlich geschlossenen Querschnitt aufzuweisen, um eine Produktivität und mechanische Eigenschaften zu verbessern, und ist in der Lage, durch einen (z.B. Faser-)Ziehvorgang hergestellt zu werden.
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Die in diesem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ offenbarten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollen nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Vorschlag verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der dem Fachmann schon bekannt ist.
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Erläuterung der Erfindung
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Aufprallabsorptionseinheit bereitzustellen, welche eingerichtet ist zum Steigern einer Kupplungskraft zwischen Komponenten durch Kuppeln einer Kupplungsaussparung mit einem Kupplungsvorsprung, und welche eingerichtet ist zum Absorbieren von Aufprallenergie.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die obigen und andere Ziele erreicht werden durch das Bereitstellen einer Aufprallabsorptionseinheit, welche in einem Innenraum (z.B. eines Seitenschwellers, bspw. eines Kraftfahrzeugs) angeordnet ist, der durch ein Außenpaneel und ein Innenpaneel definiert ist, wobei die Aufprallabsorptionseinheit aufweisen kann: ein Verstärkungsteil, welches aus einem Kompositmaterial (z.B. Faserverbundmaterial) gemacht ist, wobei das Verstärkungsteil eine Paneelgestalt hat, zwei einander entgegengesetzte Endabschnitte hat, die mit dem Innenpaneel verbunden sind, um den Innenraum in einen Separationsraum, welcher zum Außenpaneel angrenzt, und in einen Partitionsraum, welcher zum Innenpaneel angrenzt, zu unterteilen, und einen Kupplungsvorsprung hat, der ausgehend von einer Innenfläche davon in Richtung zum Innenpaneel vorsteht, und ein Aufprallabsorptionsteil, welches aus einem Kompositmaterial (z.B. Faserverbundmaterial) gemacht ist, wobei das Aufprallabsorptionsteil eine Kupplungsaussparung aufweist, welche in einer ersten Seite davon geformt ist, um den Kupplungsvorsprung aufzunehmen, um mit dem Verstärkungsteil im Partitionsraum verbunden zu sein, und eine entgegengesetzte Seite hat, die mit einer Innenfläche des Innenpaneels verbunden ist, um vom Innenpaneel abgestützt zu sein.
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Beispielsweise kann das Aufprallabsorptionsteil hohl sein, um einen Freiraum darin gebildet zu haben, und die Aufprallabsorptionseinheit kann weiter ein Stützteil aufweisen, welches im Freiraum angeordnet ist und integral/einstückig oder monolithisch mit dem Aufprallabsorptionsteil verbunden ist, um den Freiraum in Einheitsräume (z.B. Unterräume) zu unterteilen.
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Das Aufprallabsorptionsteil kann z.B. aufweisen: eine erste Innenfläche, welche einen Aussparungsabschnitt (z.B. einen Einbuchtungsabschnitt) aufweist, der sich in einer Einwärtsrichtung des Freiraums (z.B. in den Freiraum hinein) erstreckt und zur Kupplungsaussparung korrespondiert, eine zweite Innenfläche, welche zur ersten Innenfläche entgegengesetzt positioniert ist, wobei sie von der ersten Innenfläche in Richtung zum Innenpaneel im Abstand ist, und ein Paar von Verbindungsinnenflächen, welches zwei einander entgegengesetzte Enden der ersten Innenfläche und zwei einander entgegengesetzte Enden der zweiten Innenfläche miteinander verbindet, um den Freiraum zu bilden.
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Das Stützteil kann beispielsweise einen ersten Stützkörper, welcher den Aussparungsabschnitt in der ersten Innenfläche und die zweite Innenfläche, welche dem Aussparungsabschnitt zugewandt ist, miteinander verbindet, und einen zweiten Stützkörper aufweisen, welcher den ersten Stützkörper kreuzt (z.B. schneidet) und das Paar von Verbindungsinnenflächen miteinander verbindet.
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Das Aufprallabsorptionsteil kann z.B. in einer (z.B. Rechteck-)Rohrgestalt geformt sein, welche einen vorbestimmten Querschnitt hat, kann sich entlang einer Längsrichtung des Außenpaneels, des Innenpaneels und des Verstärkungsteils erstrecken und kann eine erste Seite, welche eine Außenfläche aufweist, die eine Innenfläche des Verstärkungsteils kontaktiert, und eine entgegengesetzte Seite aufweisen, welche eine Außenfläche aufweist, die eine Innenfläche des Innenpaneels kontaktiert.
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Das Stützteil kann beispielsweise als eine Mehrzahl von Paneelen eingerichtet sein, welche angeordnet sind, um einander zu kreuzen (z.B. schneiden)(z.B. weist das Stützteil eine Einfach- oder Mehrfach-Kreuzstruktur, eine Gitterstruktur, eine Wabenstruktur, etc. auf), kann sich entlang einer Längsrichtung des Außenpaneels, des Innenpaneels und des Verstärkungsteils erstrecken und kann Enden aufweisen, die mit Innenflächen des Aufprallabsorptionsteils verbunden sind.
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Die Aufprallabsorptionseinheit kann beispielsweise weiter ein Verstärkungspaneel aufweisen, welches mit einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Außenpaneel und dem Innenpaneel und mit einer Außenfläche des Verstärkungsteils verbunden ist.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Elementverbindungsstruktur bereitgestellt, welche aufweisen kann: ein erstes Element, welches ein Außenpaneel, ein Innenpaneel und einen Innenraum aufweist, der durch das Außenpaneel und das Innenpaneel definiert ist, eine Aufprallabsorptionseinheit, welche aufweist: ein Verstärkungsteil, welches aus einem Kompositmaterial (z.B. Verbundwerkstoffmaterial) gemacht ist, wobei das Verstärkungsteil eine Paneelgestalt hat, zwei einander entgegengesetzte Endabschnitte hat, welche mit dem Innenpaneel verbunden sind, um den Innenraum des ersten Elements in einen Separationsraum, der zum Außenpaneel angrenzt, und in einen Partitionsraum, der zum Innenpaneel angrenzt, zu unterteilen, und einen Kupplungsvorsprung hat, der ausgehend von einer Innenfläche davon in Richtung zum Innenpaneel vorsteht, ein Aufprallabsorptionsteil, welches aus einem Kompositmaterial (z.B. einem Verbundwerkstoffmaterial) gemacht ist, wobei das Aufprallabsorptionsteil eine Kupplungsaussparung aufweist, die geformt ist, um den Kupplungsvorsprung aufzunehmen, um mit dem Verstärkungsteil im Partitionsraum verbunden zu sein, und hohl ist, um einen Freiraum darin gebildet zu haben, und ein Stützteil, welches im Freiraum angeordnet ist und integral/einstückig oder monolithisch mit dem Aufprallabsorptionsteil verbunden ist, um den Freiraum in Einheitsräume (z.B. Unterräume) zu unterteilen, und ein zweites Element, welches eine Mehrzahl von Befestigungsabschnitten aufweist, die an einem ersten Endabschnitt davon geformt sind und welches mit dem ersten Element verbunden ist (bspw. sind die Befestigungsabschnitte des zweiten Elements mit dem ersten Element verbunden), sodass ein jeder der Befestigungsabschnitte in einen korrespondierenden Einheitsraum eingesetzt ist.
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Die Befestigungsabschnitte können z.B. Innenflächen des Aufprallabsorptionsteils und/oder das Stützteil (z.B. Innenflächen des Stützteils) kontaktieren und daran unter Verwendung eines Klebstoffs befestigt sein.
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In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren des Herstellens einer Aufprallabsorptionseinheit bereitgestellt, welche in einem Innenraum angeordnet ist, der durch ein Außenpaneel und ein Innenpaneel definiert ist, wobei das Verfahren aufweist: Formen eines Verstärkungsteils aus Kompositmaterial unter Verwendung von Verstärkungsfasern (z.B. Glas-Carbon und/oder Naturfasern) und Harz, sodass das Verstärkungsteil eine Paneelgestalt haben kann und einen Kupplungsvorsprung aufweisen kann, welcher von einer Innenfläche davon vorsteht, integrales/einstückiges oder monolithisches Formen eines Aufprallabsorptionsteils aus Kompositmaterial, sodass das Aufprallabsorptionsteil eine Kupplungsaussparung geformt haben kann, um den Kupplungsvorsprung aufzunehmen, und hohl ist, um einen Freiraum darin geformt zu haben, und eines Stützteils, welches im Freiraum angeordnet ist und integral/einstückig oder monolithisch mit dem Aufprallabsorptionsteil verbunden ist, um den Freiraum in Einheitsräume (z.B. Unterräume) zu unterteilen, und Kuppeln des Verstärkungsteils und des Aufprallabsorptionsteils durch Kuppeln des Kupplungsvorsprungs mit der Kupplungsaussparung.
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Das Integralformen kann beispielsweise ein Ziehen/Einbringen von Verstärkungsfasern aufweisen (z.B. ein Faserstrangziehen), sodass eine Querschnittsgestalt, welche durch das Aufprallabsorptionsteil und das Stützteil gebildet ist, (z.B. zumindest im Wesentlichen) einheitlich ist (z.B. eine z.B. zumindest im Wesentlichen konstante Querschnittsgestalt aufweist), und Tränken (z.B. Imprägnieren) der gezogenen/eingebrachten Verstärkungsfasern in Harz.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Ansicht, welche einen Querschnitt einer Aufprallabsorptionseinheit zeigt, die zwischen einem Außenpaneel und einem Innenpaneel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
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2 ist eine Ansicht, die eine Verbindung zwischen einem Verstärkungsteil und einem Aufprallabsorptionsteil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist eine Ansicht, welche die Gestalt eines ersten Elements und eines zweiten Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist eine Ansicht, welche die innere Verbindungsstruktur des ersten und des zweiten Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist eine Ansicht, welche Befestigungsabschnitte zeigt, die in einem Freiraum gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt sind.
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Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Merkmalen darstellen, welche die Grundprinzipien der Erfindung aufzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, unter anderem z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
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Durchgehend in den zahlreichen Figuren der Zeichnung bezeichnen Bezugszeichen in den Figuren die gleichen oder wesensgleichen Teile der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
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Bezugnehmend auf die 1 und 2 weist eine Aufprallabsorptionseinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in einem Innenraum 30 angeordnet ist, der durch ein Außenpaneel 10 und ein Innenpaneel 20 definiert ist, auf: ein Verstärkungsteil 100, welches eine Paneelgestalt (z.B. einen offenen Querschnitt hat) hat und aus einem Kompositmaterial gemacht ist, von welchen zwei einander entgegengesetzte Endabschnitte mit dem Innenpaneel 20 verbunden sind, um den Innenraum 30 in einen Separationsraum 31, welcher zum Außenpaneel 10 angrenzt, und in einen Partitionsraum 32, welcher zum Innenpaneel 20 angrenzt, zu unterteilen, und welches einen Kupplungsvorsprung 110 aufweist, der ausgehend von der Innenfläche davon in Richtung zum Innenpaneel 20 vorsteht, und ein Aufprallabsorptionsteil 200, welches aus einem Kompositmaterial gemacht ist und eine Kupplungsaussparung 210 in einer ersten Seite davon geformt hat, um den Kupplungsvorsprung 110 aufzunehmen, um mit dem Verstärkungsteil 100 im Partitionsraum 32 verbunden zu sein, und von welchem die entgegengesetzte Seite mit der Innenfläche des Innenpaneels 20 verbunden ist und durch das Innenpaneel 20 gestützt ist.
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Das Außenpaneel 10 und das Innenpaneel 20 können ein Element des Fahrzeugs bilden, insbesondere ein Element wie beispielsweise einen Seitenschweller, und bilden den Innenraum 30 dazwischen aus. Eine zusätzliche Einheit zum Absorbieren von einem externen Aufprall/Stoß aufgrund eines Zusammenstoßes kann im Innenraum 30 angeordnet sein.
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Das Verstärkungsteil 100 ist – wie das Außenpaneel 10 und das Innenpaneel 20 – in einer Paneelgestalt geformt. Zwei einander entgegengesetzte Endabschnitte des Verstärkungsteils 100 können mit dem Innenpaneel 20 verbunden sein, und ein Mittelabschnitt (z.B. zwischen den Endabschnitten) kann geformt sein, um in Richtung zum Außenpaneel 10 gekrümmt (z.B. gebogen) zu sein, wodurch ein Raum darin gebildet ist. Dementsprechend ist der Innenraum 30, welcher durch das Außenpaneel 10 und das Innenpaneel 20 definiert ist, in den Separationsraum 31 angrenzend zum Außenpaneel 10 und in den Partitionsraum 32 angrenzend zum Innenpaneel 20 unterteilt. Die zwei einander entgegengesetzten Endabschnitte des Verstärkungsteils 100 können mit Verbindungsabschnitten zwischen dem Außenpaneel 10 und dem Innenpaneel 20 verbunden sein, um eine feste Verbindung des Verstärkungsteils 100 sicherzustellen. Die zwei einander entgegengesetzten Endabschnitte des Verstärkungsteils 100 können fest zwischen dem Außenpaneel 10 und dem Innenpaneel 20 unter Verwendung eines Klebstoffes geklebt sein.
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Der Separationsraum 31 ist ein Raum, welcher durch die Innenfläche des Außenpaneels 10 und die Außenfläche des Verstärkungsteils 100 definiert ist, und der Partitionsraum 32 ist ein Raum, welcher durch die Innenfläche des Innenpaneels 20 und die Innenfläche des Verstärkungsteils 100 definiert ist.
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Das Verstärkungsteil 100 kann einen Vorsprung aufweisen, welcher ausgehend von der Innenfläche davon, die der Innenfläche des Innenpaneels 20 zugewandt ist, in Richtung zur Innenfläche des Innenpaneels 20 vorsteht.
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Durch Anbringen des Verstärkungsteils 100 am Innenpaneel 20, um den Partitionsraum 32 im Innenraum 30 zu bilden, ist ein Raum zum Aufnehmen des Aufprallabsorptionsteils 200, welches weiter unten beschrieben ist, bereitgestellt.
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Das Verstärkungsteil 100 ist aus einem Kompositmaterial geformt, welches Verstärkungsfasern und Harz aufweist. Die Verstärkungsfasern können zumindest eine von einer Carbonfaser, einer Glasfaser oder einer Naturfaser aufweisen. Das Harz kann zumindest eines von einem duroplastischen Harz (z.B. einem warm aushärtbaren Harz) und einem thermoplastischen Harz aufweisen. Jedoch ist die Ausführungsform darauf nicht beschränkt.
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Das Aufprallabsorptionsteil 200 ist im Partitionsraum 32 angeordnet, welcher durch das Verstärkungsteil 100 und das Innenpaneel 20 definiert ist, und kann eine Kupplungsaussparung 210 aufweisen, welche geformt ist, um ausgehend von einer ersten Seite des Aufprallabsorptionsteils 200 einwärts ausgespart zu sein. Durch das Kuppeln der Kupplungsaussparung 210 mit dem Kupplungsvorsprung 110 wird ein mechanischer Eingriff (z.B. ein Formschluss) zwischen dem Verstärkungsteil 100 und dem Aufprallabsorptionsteil 200 erreicht. Die Kupplungsaussparung 210 kann geformt sein, um eine Gestalt zu haben, welche zum Kupplungsvorsprung 110 korrespondiert.
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Die entgegengesetzte Seite des Aufprallabsorptionsteils 200 ist durch das Innenpaneel 20 gestützt, sodass die zwei einander entgegengesetzten Seiten davon mit dem Verstärkungsteil 100 bzw. dem Innenpaneel 20 verbunden sind. Als solches ist das Aufprallabsorptionsteil 200 fest im Partitionsraum 32 angeordnet.
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Wenn das Aufprallabsorptionsteil 200 im Separationsraum 31 angeordnet ist (z.B. wäre), welcher durch das Verstärkungsteil 100 und das Außenpaneel 10 definiert ist, ist der Kupplungsvorsprung 110 des Verstärkungsteils 100 in Richtung zum Außenpaneel 10 geformt. In diesem Fall wird Aufprallenergie direkt vom Außenpaneel 10 zum Aufprallabsorptionsteil 200 übertragen und wird dann zum Verstärkungsteil 100 übertragen. Jedoch kann diese Struktur dahingehend einen Nachteil haben, dass die Funktion des Verstärkungsteils 100, welches erst erforderlich ist, um die Aufprallenergie zu empfangen, und weiter erforderlich ist, um die Aufprallenergie zum Aufprallabsorptionsteil 200 zu übertragen, nicht ausgeführt werden kann.
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Deshalb ist es bevorzugt, dass das Aufprallabsorptionsteil 200 im Partitionsraum 32 angeordnet ist, welcher durch das Verstärkungsteil 100 und das Innenpaneel 20 definiert ist, sodass die Aufprallenergie nacheinander von einer Außenseite zum Außenpaneel 10, zum Verstärkungsteil 100 und zum Aufprallabsorptionsteil 200 übertragen wird, und dementsprechend ist es bevorzugt, dass der Kupplungsvorsprung 100 geformt ist, um ausgehend von der Innenfläche des Verstärkungsteils 100 in Richtung zum Innenpaneel 20 vorzustehen.
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Wenn der Stoß/Aufprall, welcher auf das Außenpaneel 10 von einer Außenseite aufgebracht wird, zum Aufprallabsorptionsteil 200 mittels des Verstärkungsteils 100 übertragen wird, wird so viel Aufprallenergie wie möglich durch eine Verformung des Aufprallabsorptionsteils 200 absorbiert, wodurch die Insassen sicher geschützt sind.
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Die Kontaktfläche zwischen dem Verstärkungsteil 100 und dem Aufprallabsorptionsteil 200 ist durch das Kuppeln des Kupplungsvorsprungs 110 und der Kupplungsaussparung 210 gesteigert. Deshalb, wenn sich das Verstärkungsteil 100 und das Aufprallabsorptionsteil 200 miteinander unter Verwendung eines Klebstoffes in Eingriff befinden, kann die Eingriffskraft in Abhängigkeit von der Steigerung der Kontaktfläche gesteigert sein.
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Wenn die Aufprallenergie, die durch einen externen Zusammenstoß erzeugt wird, vom Außenpaneel 10 zum Aufprallabsorptionsteil 200 übertragen wird, kann eine Exzentrizität und ein daraus resultierendes Vertikalmoment (z.B. ein Dreh- und/oder Biegemoment) erzeugt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Verriegelungsstruktur, welche durch das Kuppeln des Kupplungsvorsprungs 110 und der Kupplungsaussparung 210 geformt ist, das Aufprallabsorptionsteil 200 daran hindern, aus dem Partitionsraum 32, welcher durch das Verstärkungsteil 100 und das Innenpaneel 20 definiert ist, heraus bewegt zu werden.
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Dementsprechend kann eine ausreichende strukturelle Steifigkeit sichergestellt sein, kann die Aufprallenergie effektiv vom Verstärkungsteil 100 zum Aufprallabsorptionsteil 200 verteilt werden und kann so viel Aufprallenergie wie möglich durch das Aufprallabsorptionsteil 200 absorbiert werden.
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Wie das Verstärkungsteil 100 ist das Aufprallabsorptionsteil 200 aus einem Kompositmaterial geformt, welches Verstärkungsfasern und Harz aufweist. Die Verstärkungsfasern können zumindest eine von einer Carbonfaser, einer Glasfaser und einer Naturfaser aufweisen. Das Harz kann zumindest eines von einem duroplastischen Harz (z.B. einem warm aushärtbaren Harz) und einem thermoplastischen Harz aufweisen. Jedoch ist die Ausführungsform darauf nicht beschränkt.
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Das Aufprallabsorptionsteil 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann geformt sein, um hohl zu sein, sodass ein Freiraum 40 darin gebildet ist. Ein Stützteil 300 kann im Freiraum 40 geformt sein, sodass sich das Stützteil 300 ausgehend vom (z.B. im) Aufprallabsorptionsteil 200 erstreckt und den Freiraum 40 in eine Mehrzahl von Einheitsräumen (z.B. Unterräumen) unterteilt.
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Im Detail kann das Aufprallabsorptionsteil 200 eine Holgestalt haben, um einen Raum darin zu bilden, und kann mit dem Stützteil 300 verbunden sein, welches im Raum im Aufprallabsorptionsteil 200 bereitgestellt ist, um die Steifigkeit des Aufprallabsorptionsteils 200 zu steigern und um das Aufprallabsorptionsteil 200 daran zu hindern, durch die Aufprallenergie verformt zu werden. Das Stützteil 300 kann integral/einstückig oder monolithisch mit dem Aufprallabsorptionsteil 200 geformt sein und kann sich entlang einer Erstreckungslänge des Aufprallabsorptionsteils 200 erstrecken, um den Freiraum 40 im Aufprallabsorptionsteil 200 entlang der Richtung, in welcher es sich erstreckt, zu unterteilen (z.B. ist der Freiraum in der Längsrichtung des Aufprallabsorptionsteil in mehrere Unterräume unterteilt). Darüber hinaus kann das Stützteil 300 aus dem gleichen Material wie das Aufprallabsorptionsteil 200 geformt sein.
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Im Detail kann das Aufprallabsorptionsteil 200 aufweisen: eine erste Innenfläche 220, welcher einen Aussparungsabschnitt (z.B. eine Nut) aufweisen kann, der sich in die Einwärtsrichtung des Freiraums 40 erstreckt, korrespondierend zur Kupplungsaussparung 210, eine zweite Innenfläche, welche entgegengesetzt zur ersten Innenfläche 220 positioniert ist, wobei sie von der ersten Innenfläche 220 in Richtung zum Innenpaneel 20 im Abstand ist, und ein Paar von Verbindungsinnenflächen 240, welches zwei einander entgegengesetzte Enden der ersten Innenfläche 220 und zwei einander entgegengesetzte Enden der zweiten Innenfläche miteinander verbindet, wodurch der Freiraum 40 gebildet ist. Das Stützteil 300 kann einen ersten Stützkörper 310, welcher den Aussparungsabschnitt, der in der ersten Innenfläche 220 geformt ist, und die zweite Innenfläche, welche dem Aussparungsabschnitt zugewandt ist, miteinander verbindet, und einen zweiten Stützkörper 320 aufweisen, welcher den ersten Stützkörper 310 kreuzt und das Paar von Verbindungsinnenflächen 240 miteinander verbindet.
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Die erste Innenfläche 220 des hohlen Aufprallabsorptionsteils 200 ist eine Innenfläche an einer ersten Seite des Aufprallabsorptionsteils 200, welches mit dem Verstärkungsteil 100 durch das Kuppeln des Kupplungsvorsprungs 110 mit der Kupplungsaussparung 210 verbunden ist, und kann einen Aussparungsabschnitt aufweisen, welcher sich in der Einwärtsrichtung korrespondierend zur Kupplungsaussparung 210 erstreckt.
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Die zweite Innenfläche ist eine Innenfläche an der entgegengesetzten Seite des Aufprallabsorptionsteils 200, welche durch die Innenfläche des Innenpaneels 20 gestützt ist, und ist entgegengesetzt zur ersten Innenfläche 220 mit einer vorbestimmten Distanz von der ersten Innenfläche 220 in Richtung zum Innenpaneel 20 im Abstand.
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Das Paar von Verbindungsinnenflächen 240 verbindet die zwei einander entgegengesetzten Enden der ersten Innenfläche 220 und die zwei einander entgegengesetzten Enden der zweiten Innenfläche miteinander. Insbesondere verbindet das Paar von Verbindungsinnenflächen 240 das obere und das untere Ende der ersten Innenfläche 220 mit dem oberen und dem unteren Ende der zweiten Innenfläche, wodurch der Freiraum 40 gebildet ist.
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Der erste Stützkörper 310 verbindet den Aussparungsabschnitt, der in der ersten Innenfläche 220 geformt ist, und die zweite Innenfläche, welche dem Aussparungsabschnitt zugewandt ist, während er sich über/durch den Freiraum 40 in der Horizontalrichtung erstreckt, wodurch der Freiraum 40 in der Vertikalrichtung unterteilt wird (z.B. in einen oberen und in einen unteren Unterraum). Deshalb kann der Stützkörper 310 fungieren, um das Aufprallabsorptionsteil von innen gegen die Aufprallenergie, die in dem Falle eines Lateralzusammenstoßes erzeugt wird, zu stützen, und kann ebenfalls als ein Aufprallenergie-Übertragungspfad dienen, sodass die Aufprallenergie durch den ersten Stützkörper 310 mittels des Kupplungsvorsprungs 110 und der Kupplungsaussparung 210 übertragen wird.
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Der zweite Stützkörper 320 kreuzt den ersten Stützkörper 310, um das Paar von Verbindungsinnenflächen 240 miteinander zu verbinden, und erstreckt sich über/durch den Freiraum 40 in der Vertikalrichtung, wodurch der Freiraum 40 in der Horizontalrichtung unterteilt ist (z.B. in einen äußeren und in einen inneren Unterraum). Der zweite Stützkörper 320 kann als ein Aufprallenergie-Übertragungspfad dienen, sodass die Aufprallenergie ebenfalls durch den zweiten Stützkörper 320 mittels des Kreuzungsabschnitts mit dem ersten Stützkörper 310 übertragen wird.
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Alternativ (bzw. zusätzlich) kann das Stützteil 300 einen dritten Stützkörper und einen vierten Stützkörper aufweisen, welche einander kreuzen und so angeordnet sind, dass Enden des dritten Stützkörpers und Enden des vierten Stützkörpers mit vier Ecken, geformt durch die erste Innenfläche 220, die zweite Innenfläche und das Paar von Verbindungsinnenflächen 240, verbunden sind.
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Das Aufprallabsorptionsteil 200 kann in der Gestalt eines Rohres geformt sein, welches einen vorbestimmten Querschnitt (z.B. einen Rechteckquerschnitt) hat und sich entlang einer Längsrichtung des Außenpaneels 10, des Innenpaneels 20 und des Verstärkungsteils 100 erstreckt, und die Außenfläche kann an einer ersten Seite davon die Innenfläche des Verstärkungsteils 100 kontaktieren, und die Außenfläche kann an der entgegengesetzten Seite davon die Innenfläche des Innenpaneels 20 kontaktieren.
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Das Aufprallabsorptionsteil 200 kann in der Gestalt eines Hohlrohres geformt sein, welches zwei offene (z.B. Längsrichtungs-)Enden hat, ähnlich wie die Gestalt, die durch die Verbindung des Außenpaneels 10 und des Innenpaneels 20 gebildet ist, und kann sich entlang einer Längsrichtung des Außenpaneels 10, des Innenpaneels 20 und des Verstärkungsteils 100 erstrecken.
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Die Außenfläche einer ersten Seite des Aufprallabsorptionsteils 200, in welcher die Kupplungsaussparung 210 geformt ist, kontaktiert die Innenfläche des Verstärkungsteils 100, an welcher der Kupplungsvorsprung 110 geformt ist. Die Außenfläche der entgegengesetzten Seite des Aufprallabsorptionsteils 200, welche durch das Innenpaneel 20 gestützt ist, kontaktiert die Innenfläche des Innenpaneels 20. Dementsprechend ist die Kontaktfläche mit dem / im Partitionsraum 32 gesteigert, und folglich kann das Aufprallabsorptionsteil 200 daran gehindert werden, vom Partitionsraum 32 in dem Falle eines Zusammenstoßes separiert zu werden.
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Das Stützteil 300 kann eine Struktur haben, sodass eine Mehrzahl von Paneelen integral/einstückig oder monolithisch geformt ist, während sie einander kreuzen. Das Stützteil 300 kann sich entlang einer Längsrichtung des Außenpaneels 10, des Innenpaneels 20 und des Verstärkungsteils 100 erstrecken, und die Enden des Stützteils 300 können mit den Innenflächen des Aufprallabsorptionsteils 200 verbunden sein.
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Wie das Aufprallabsorptionsteil 200 kann sich das Stützteil 300, welches als eine Mehrzahl von Paneelen konfiguriert ist, die angeordnet sind, um sich zu kreuzen, entlang einer Längsrichtung des Außenpaneels 10, des Innenpaneels 20 und des Verstärkungsteils 100 erstrecken. Die zugehörigen Enden des Stützteils 300 können integral/einstückig oder monolithisch mit den Innenflächen des Aufprallabsorptionsteils 200 verbunden sein, sodass eine Querschnittgestalt eines Bereichs der Schockabsorptionseinheit die gleiche ist wie die irgendeines anderen Bereichs der Aufprallabsorptionseinheit, wenn diese senkrecht zur Längsrichtung, in welcher sich die Aufprallabsorptionseinheit erstreckt, geschnitten ist.
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Zu diesem Zweck können das Aufprallabsorptionsteil 200 und das Stützteil 300, welches integral/einstückig oder monolithisch mit den Innenflächen des Aufprallabsorptionsteils 200 geformt ist, hergestellt werden durch einen Ziehvorgang (z.B. einen (Faser-)Strangziehvorgang) unter Verwendung von Verstärkungsfasern und Harz. Deshalb ist eine Produktionsdauer verkürzt und folglich ist die Produktivität verbessert. Weiter, da die Verstärkungsfasern, welche entlang einer Längsrichtung des Aufprallabsorptionsteils 200 angeordnet sind, ohne Unterbrechung kontinuierlich geformt sind, ist es möglich, eine Aufprallabsorptionseinheit herzustellen, welche eingerichtet ist zum Erfüllen gewünschter mechanischer Eigenschaften.
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Die Aufprallabsorptionseinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann weiter ein Verstärkungspaneel 400 aufweisen, welches mit dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Außenpaneel 10 und dem Innenpaneel 20 und der Außenfläche des Verstärkungsteils 100 verbunden ist.
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Das Verstärkungspaneel 400 kann in einer Paneelgestalt wie das Verstärkungsteil 100 geformt sein. Die Innen- und Außenfläche(n) eines ersten Endabschnitts des Verstärkungspaneels 400 können unter Verwendung eines Klebstoffes an den Verbindungsabschnitt zwischen dem Außenpaneel 10 und dem Innenpaneel 20 geklebt sein, und die Innenfläche(n) des mittleren Abschnitts und der entgegengesetzte Endabschnitt davon können an die Außenfläche des Verstärkungsteils 100 unter Verwendung eines Klebstoffes geklebt sein, wodurch die Kupplungskraft zwischen dem Verstärkungsteil 100, dem Außenpaneel 10 und dem Innenpaneel 20 verbessert ist.
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Bezugnehmend auf die 3 bis 5 weist eine Einheitsverbindungsstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: ein erstes Element 1000, welches ein Außenpaneel 10 und ein Innenpaneel 20 aufweist und welches einen Innenraum 30 durch das Außenpaneel 10 und das Innenpaneel 20 definiert haben kann, eine Aufprallabsorptionseinheit 2000, die aufweist: ein Verstärkungsteil 100, welches eine Paneelgestalt haben kann und aus einem Kompositmaterial gemacht sein kann, von welchem zwei einander entgegengesetzte Endabschnitte, die mit dem Innenpaneel 20 verbunden sind, um den Innenraum 30 des ersten Elements 1000 in einen Separationsraum 31, der zum Außenpaneel 10 angrenzt, und in einen Partitionsraum 32, der zum Innenpaneel 20 angrenzt, zu unterteilen, und welches einen Kupplungsvorsprung 110 aufweisen kann, der ausgehend von der Innenfläche davon in Richtung zum Innenpaneel 20 vorsteht, ein Aufprallabsorptionsteil 200, welches aus einem Kompositmaterial gemacht sein kann und eine Kupplungsaussparung 210 geformt haben kann, um den Kupplungsvorsprung 110 aufzunehmen, um mit dem Verstärkungsteil 100 im Partitionsraum 32 verbunden zu sein, und welches hohl ist, um einen Freiraum 40 darin gebildet zu haben, und ein Stützteil 300, welches im Freiraum 40 angeordnet ist und integral/einstückig oder monolithisch mit dem Aufprallabsorptionsteil 200 verbunden ist, um den Freiraum 40 in eine Mehrzahl von Einheitsräumen zu unterteilen, und ein zweites Element 3000, welches eine Mehrzahl von Befestigungsabschnitten 3100 aufweisen kann, die an einem ersten Endabschnitt davon geformt sind, und welches mit dem ersten Element 1000 verbunden ist, sodass ein jeder der Befestigungsabschnitte 3100 in einen korrespondierenden der Einheitsräume hinein eingesetzt ist, in welche der Freiraum 40 unterteilt ist.
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Die Befestigungsabschnitte 3100 können sich mit den Innenflächen des Aufprallabsorptionsteils 200 und dem Stützteil 300 in Kontakt befinden und daran unter Verwendung eines Klebstoffes befestigt sein.
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Wie es in der 3 gezeigt ist, kann das erste Element 1000, welches durch das Außenpaneel 10 und das Innenpaneel 20 geformt ist, ein Element des Fahrzeugs bilden, und kann insbesondere einen Seitenschweller bilden, der einen Raum darin geformt haben kann und mit den anderen Elementen zu verbinden ist.
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In dem Fall, in welchem das erste Element 1000 am Fahrzeug, welches aus dem Metallmaterial gemacht ist (z.B. ist die Fahrzeugkarosserie aus dem Metallmaterial gemacht), wie beispielsweise Stahl, Aluminium oder Magnesium, verwendet wird, kann eine Aufprallabsorptionseinheit im Innenraum 30 bereitgestellt sein, um den Aufprall, welcher auf das erste Element 1000 auftritt, wenn das Fahrzeug in einen Zusammenstoß verwickelt ist, zu absorbieren. Da das Kuppeln des Kupplungsvorsprungs 110, welcher am (z.B. im) Verstärkungsteil 100 geformt ist, mit der Kupplungsaussparung 210, welche im Aufprallabsorptionsteil 200 geformt ist, die Kontaktfläche zwischen dem Verstärkungsteil 100 und dem Aufprallabsorptionsteil 200 steigert und einen Widerstand gegen ein (z.B. Dreh- und/oder Biege-)Moment steigert, welches durch den Zusammenstoß erzeugt wird, ist die Aufprallabsorptionseinheit 200 zum Verteilen von Aufprallenergie eingerichtet.
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Das zweite Element 3000 ist mit dem ersten Element 1000 verbunden, sodass ein jeder der Befestigungsabschnitte 3100, welche an einem ersten Endabschnitt des zweiten Elements 3000 bereitgestellt sind, in einen korrespondierenden der Einheitsräume hinein eingesetzt ist, in welche der Freiraum 40 durch das Stützteil 300 im Aufprallabsorptionsteil 200 unterteilt ist. Dementsprechend, wenn das Fahrzeug in einen Zusammenstoß verwickelt ist, kann das zweite Element 3000 als ein Lastpfad für die Aufprallenergie dienen, welche vom vorderen oder hinteren Abschnitt übertragen wird. Weiter, in dem Fall eines Lateralzusammenstoßes, kann die Aufprallabsorptionseinheit 2000 ein Lateraleindringen in den Insassenraum reduzieren, und kann die Aufprallenergie zu den Befestigungsabschnitten 3100 übertragen und zum zweiten Element 3000 verteilt werden.
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Wenn ein jeder der Befestigungsabschnitte 3100 in einen korrespondierenden der Einheitsräume, welche durch das Unterteilen des Freiraums 40 geformt sind, hinein eingesetzt ist, befinden sich die Befestigungsabschnitte 3100 mit den Innenflächen des Aufprallabsorptionsteils 200 und dem Stützteil 300 (z.B. Innenflächen des Stützteils) in Kontakt und sind daran unter Verwendung eines Klebstoffes befestigt, wodurch die Kupplungskraft zwischen dem ersten Element 1000 und dem zweiten Element 3000 gesteigert ist und ein Verteilen der Aufprallenergie zum zweiten Element 3000 induziert wird. Weiter können Zusammenbautoleranzen reduziert sein.
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Alternativ können die Befestigungsabschnitte 3100 mit der Aufprallabsorptionseinheit 2000 durch Einsetzkuppeln (z.B. in der Art einer Presspassung) bei der Herstellung der Aufprallabsorptionseinheit 2000 geklebt und gekuppelt sein.
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Ein Verfahren des Herstellens der Aufprallabsorptionseinheit, welche im Innenraum 30 angeordnet ist, der durch das Außenpaneel 10 und das Innenpaneel 20 definiert ist, kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen: einen ersten Formschritt des Formens eines Verstärkungsteils 100 aus einem Kompositmaterial unter Verwendung von Verstärkungsfasern und Harz, sodass das Verstärkungsteil 100 eine Paneelgestalt haben kann und einen Kupplungsvorsprung 110 aufweisen kann, welcher ausgehend von der Innenfläche davon vorsteht, einen zweiten Formschritt des integralen/einstückigen oder monolithischen Formens eines Aufprallabsorptionsteils 200 aus einem Kompositmaterial, sodass das Aufprallabsorptionsteil 200 eine Kupplungsaussparung 210 geformt haben kann, um den Kupplungsvorsprung 110 aufzunehmen, und es hohl ist, um einen Freiraum 40 darin gebildet zu haben, und eines Stützteils 300, welches im Freiraum 40 angeordnet ist und integral/einstückig oder monolithisch mit dem Aufprallabsorptionsteil 200 verbunden ist, um den Freiraum 40 in eine Mehrzahl von Einheitsräume zu unterteilen, und einen Befestigungsschritt des Kuppelns des Verstärkungsteils 100 und des Aufprallabsorptionsteils 200 durch Kuppeln des Kupplungsvorsprungs 110 mit der Kupplungsaussparung 210.
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Der erste Formschritt dient, um das Verstärkungsteil 100 in der Paneelgestalt unter Verwendung von Verstärkungsfasern und Harz zu formen, welches den Kupplungsvorsprung 110 an (z.B. in) der Innenfläche (z.B. Innenseite) davon geformt haben kann. Das Verstärkungsteil 100 kann durch Formen eines Prepregs geformt werden, welches mit Harz vorimprägniert/getränkt ist, oder kann durch einen Vorgang des Platzierens einer Vorform (z.B. eines Halbzeugs, bspw. eines Fasergewebes) in einer Form und des Einspritzens von Harz in die Form geformt werden.
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Der zweite Formschritt dient, um das Aufprallabsorptionsteil 200 aus einem Kompositmaterial unter Verwendung von Verstärkungsfasern und Harz zu formen, sodass das Aufprallabsorptionsteil 200 die Kupplungsaussparung 210 daran (z.B. darin) geformt haben kann, um den Kupplungsvorsprung 110 aufzunehmen, und es hohl ist, um den Freiraum 40 darin ausgebildet zu haben, und dient, um das Stützteil 300 zu formen, welches im Freiraum 40 angeordnet ist und integral/einstückig oder monolithisch mit dem Aufprallabsorptionsteil 200 verbunden ist, um den Freiraum 40 in eine Mehrzahl von Einheitsräume zu unterteilen. Der zweite Formschritt kann einen Ziehschritt (z.B. einen (Faser-)Strangziehschritt) von Verstärkungsfasern aufweisen, sodass eine Querschnittgestalt, welche durch das Aufprallabsorptionsteil 200 und das Stützteil 300 gebildet ist, einheitlich ist, und einen Imprägnier-/Tränkschritt des Imprägnierens/Tränkens der gezogenen Verstärkungsfasern in Harzes.
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Als solches, durch (z.B. gemeinsames) Formen des Aufprallabsorptionsteils 200 und des Stützteils 300 durch einen Ziehvorgang (z.B. einen (Faser-)Strangziehvorgang), kann die Produktivität verbessert sein. Weiter, da die Verstärkungsfasern kontinuierlich entlang einer Längsrichtung des Aufprallabsorptionsteils 200 und des Stützteils 300 angeordnet sind, gibt es dahingehend einen Vorteil, dass mechanische Eigenschaften überragend sind.
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Nachdem der zweite Formschritt abgeschlossen ist, kann ein Schritt des Zusammenbauens des Verstärkungsteils 100, welches durch den ersten Formschritt geformt wird, und des Aufprallabsorptionsteils 200, mit welchem das Stützteil 300 integral/einstückig oder monolithisch verbunden ist, ausgeführt werden durch Kuppeln des Kupplungsvorsprungs 110 mit der Kupplungsaussparung 210.
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Wie es aus der obigen Beschreibung klar wird, stellt die vorliegende Erfindung eine Aufprallabsorptionseinheit bereit, welche eingerichtet ist zum Steigern der Kupplungskraft zwischen Komponenten durch Kuppeln einer Kupplungsaussparung mit einem Kupplungsvorsprung, und welche eingerichtet ist zum Absorbieren von Aufprallenergie.
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Weiter, da es möglich ist, eine Aufprallabsorptionseinheit herzustellen, welche eine einheitliche (z.B. konstante) Querschnittgestalt hat, durch einen Ziehvorgang (z.B. einen (Faser-)Strangziehvorgang) unter Verwendung von Verstärkungsfasern und Harz, ist eine Produktionsdauer verkürzt und folglich die Produktivität verbessert. Darüber hinaus, da die Verstärkungsfasern, welche entlang einer Längsrichtung der Aufprallabsorptionseinheit angeordnet sind, ohne Unterbrechung kontinuierlich geformt sind, ist es möglich, eine Aufprallabsorptionseinheit herzustellen, welche eingerichtet ist zum Erfüllen von gewünschten mechanischen Eigenschaften.
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Zur Erleichterung der Erklärung und zur genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „ober(e)“, „unter(e)“, „inner(e)“ und „außen/äußere“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorne“, „hinten“, „Rückseite“, „Innenseite“, „Außenseite“, „einwärts“, „auswärts“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf Positionen dieser Merkmale, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
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Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
