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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft energieabsorbierende Strukturen und Verfahren zum Herstellen von Strukturen, die sich anpassen können, um Aufprallversuche mit verschieden großen Zielen mit verschiedenen Massen bei verschiedenen Geschwindigkeiten zu bestehen.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Passive Energieabsorptionselemente kommen in einer Vielzahl von Anwendungen an einem Fahrzeug zum Einsatz, um Aufprallenergie bei einem Aufprall zu absorbieren und Unfallenergie und die dadurch entstehende Verformung des Fahrzeugs zu kontrollieren. Ein Energieabsorptionselement kann als Teil einer Stoßfängerbaugruppe, eines Türträgers, eines Innenpolsters, einer Armlehne oder dergleichen vorhanden sein. Eine Stoßfängerbaugruppe ist ein Beispiel eines Energieabsorptionselementes, das vielen Tests unterzogen wird.
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Ein Beispiel für einen Test einer Stoßfängerbaugruppe ist der Stoßstangenaufpralltest bei niedriger Geschwindigkeit, bei dem ein Impaktor mit einer Breite zwischen 0,4 und 0,6 Metern und einem Gewicht, das dem Leergewicht des Fahrzeugs entspricht, mit einer Aufprallgeschwindigkeit von 4 km/h verwendet wird. Sinn und Zweck dieses Tests bestehen in der Minimierung der axialen Verformung und der damit einhergehenden Minimierung der Beschädigung des Stoßfängers und der anderen Strukturen hinter dem Stoßfänger.
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Ein weiteres Beispiel eines Tests der Stoßfängerbaugruppe ist ein Test der RCAR-Vereinigung, bei dem der Schaden an einem Fahrzeug gemessen wird, ein Impaktor eine Breite, die etwa 40 % der Breite des Stoßfängers entspricht, und eine Masse aufweist, die dem Leergewicht des Fahrzeugs entspricht, und der bei einer Aufprallgeschwindigkeit von 15 km/h durchgeführt wird. Sinn und Zweck dieses Tests bestehen in der Beschränkung der axialen Verformung, so dass diese auf das Energieabsorptionselement beschränkt bleibt, um den Schaden an der Fahrzeugfront zu minimieren.
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Ein weiteres Beispiel eines Tests einer Stoßfängerbaugruppe ist ein Beinanpralltest für Fußgänger, bei dem das Ausmaß der Dämpfung für einen Anprall eines Beins eines Fußgängers gemessen wird. Das Ausmaß der Dämpfung wird bei einem Aufprall mit einem Impaktor gemessen, der einem menschlichen Bein nachempfunden ist, am breitesten Punkt eine Breite von 75-90 mm und eine Masse von etwa 13,8 kg aufweist, wobei der Test mit einer Aufprallgeschwindigkeit von 40 km/h durchgeführt wird. Sinn und Zweck dieses Tests bestehen in der Prüfung der Fähigkeit des Energieabsorptionselements, Beinverletzungen durch eine Verringerung der Aufprallkraft durch mehr Verformung zu minimieren.
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Konventionelle Energieabsorptionselemente bestehen einige der vorstehend genannten Tests unter Umständen nicht, bestehen dafür aber die anderen Tests, weil die erforderliche Steifigkeit zum Bestehen einiger Tests ein Durchfallen in den anderen Tests erfordert, die erfüllt werden müssen.
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Diese Offenbarung ist auf das Lösen der vorstehenden Probleme und anderer Probleme ausgerichtet, die nachstehend zusammengefasst sind.
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KURZDARSTELLUNG
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Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Energieabsorptionselement offenbart, zu dem eine Abdeckung gehört, die einen Hohlraum und einen Gitterkern definiert. Zum Gitterkern gehören stangenförmige Verbindungen mit ersten und zweiten Enden, die an beabstandeten Knoten miteinander verbunden sind, um eine dreidimensionale Struktur auszubilden, die im Hohlraum angeordnet ist. Zum Gitterkern gehören ein erster Abschnitt und ein zweiter Abschnitt, dessen Dichte größer ist als die des ersten Abschnitts. Der zweite Abschnitt ist hinter dem ersten Abschnitt in Relation zu einer erwarteten Aufprallrichtung eines Gegenstandes angeordnet, dessen erste Berührung mit der Abdeckung vor dem ersten Abschnitt stattfindet.
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Entsprechend anderer Aspekte dieser Offenbarung kann ein dritter Abschnitt hinter dem zweiten Abschnitt in Relation zur erwarteten Aufprallrichtung angeordnet sein, dessen Dichte größer ist als die des zweiten Abschnittes. Zu den stangenförmigen Verbindungen können lange Verbindungen im ersten Abschnitt und Verbindungen mittlerer Länge im zweiten Abschnitt gehören, die kürzer sind als die langen Verbindungen. Die kurzen Verbindungen im dritten Abschnitt sind kürzer als die Zwischenverbindungen. Alternativ kann der erste Abschnitt lange Verbindungen enthalten und der zweite Abschnitt kann kurze Verbindungen enthalten, die kürzer sind als die langen Verbindungen.
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Die Verbindungen im ersten Abschnitt sind in einem Muster angeordnet, das große dreieckige Räume definiert, und die Verbindungen im zweiten Abschnitt sind in einem Muster angeordnet, das kleine dreieckige Räume definiert, die kleiner sind als die großen dreieckigen Räume.
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Die Dichte des Gitterkerns kann dadurch kontrolliert werden, dass eine(s) oder mehrere der Streckgrenze, der Dehnbarkeit, des Elastizitätsmoduls und der Bruchfestigkeit einer Vielzahl von unter Bildung des Gitterkerns miteinander verbundenen Verbindungen variiert wird/werden.
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Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Energieabsorptionselement offenbart, zu dem ein Gehäuse und erste und zweite Kerne gehören. Der erste Kern besteht aus stangenförmigen Verbindungen, die an beabstandeten Knoten miteinander verbunden sind und einen ersten dreidimensionalen Körper mit einer negativen Querdehnungszahl bilden. Der zweite Kern besteht aus stangenförmigen Verbindungen mit ersten und zweiten Enden, die an beabstandeten Knoten miteinander verbunden sind und einen zweiten dreidimensionalen Körper mit einer positiven Querdehnungszahl bilden. Der zweite Kern ist im Gehäuse hinter dem ersten Kern in Relation zu einer erwarteten Aufprallrichtung eines Gegenstandes angeordnet.
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Der erste Kern in einem Bereich hinter dem Bereich, in dem der Gegenstand auf den ersten Kern prallt, ist durch eine Anfangsdichte gekennzeichnet, die sich zu einer Dichte nach dem Aufprall verändert, die größer ist als die Anfangsdichte.
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Zum ersten Kern können eine erste Schicht, die aus den stangenförmigen Verbindungen gebildet ist, und eine zweite Schicht gehören, die aus einem zweiten Satz stangenförmiger Verbindungen gebildet ist und eine größere Anfangsdichte aufweist als die erste Schicht.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Energieabsorptionselementes offenbart. Zum Verfahren gehören die Schritte des Druckens eines ersten Gitterkerns mit einer Vielzahl von Verbindungen, die an beabstandeten Knoten miteinander verbunden sind, um einen dreidimensionalen Körper mit einer negativen Querdehnungszahl zu bilden. Es wird ein zweiter Gitterkern mit einer zweiten Vielzahl von Verbindungen gedruckt, die an beabstandeten Knoten miteinander verbunden sind, um einen dreidimensionalen Körper mit einer positiven Querdehnungszahl zu bilden. Der erste und der zweite Gitterkern werden verdichtet und anschließend in einem Gehäuse oder einer Abdeckung montiert.
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Der zweite Gitterkern kann hinter dem ersten Gitterkern in Relation zu einer erwarteten Aufprallrichtung eines Gegenstandes angeordnet sein, dessen erste Berührung mit der Abdeckung über dem zweiten Gitterkern stattfindet. Während des Druckvorgangs kann eine Vielzahl von Verbindungen hergestellt werden, wobei eine Vielzahl von Knoten die Verbindungen mit unterschiedlichen Verbindungen verbinden, die unter Bildung des ersten und des zweiten Gitterkerns miteinander verbunden werden. Die Verbindungen haben ein erstes Ende und ein zweites Ende, die durch die beabstandeten Knoten mit dem ersten Ende oder dem zweiten Ende einer anderen Verbindung verbunden sind.
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Während des Druckvorgangs können ein erster Satz Verbindungen durch Drucken eines ersten Werkstoffes und ein zweiter Satz Verbindungen durch Drucken eines zweiten Werkstoffes hergestellt werden, dessen Werkstoffeigenschaften sich von denen des ersten Werkstoffes unterscheiden.
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Zum Schritt des Montierens des ersten und des zweiten Gitterkerns im Gehäuse kann zudem die Bildung des ersten und des zweiten Gitterkerns in einer Vielzahl von Segmenten gehören, die getrennt in das Gehäuse eingebaut werden.
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Bei dem Gehäuse kann es sich um einen Behälter handeln, der durch Strangpressen des Behälters, durch Wickeln einer Schicht eines Werkstoffes um den ersten und den zweiten Gitterkern, Spritzgießen des Behälters oder Montieren einer Vielzahl von Feldern entsteht.
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Die erwähnten Aspekte dieser Offenbarung und weitere Aspekte werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Vorderansicht/Seitenansicht von links eines schematisch dargestellten Fahrzeugs mit einem Energieabsorptionselement, das nach einem Aspekt dieser Offenbarung hergestellt ist.
- 2 ist eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform eines an einem Stoßfänger befestigten Energieabsorptionselementes.
- 3 ist eine fragmentierte schematische Perspektivansicht des Energieabsorptionselementes aus 2, die eine Vielzahl von Schichten aus stangenförmigen Verbindungen zeigt, die Gitterstrukturen bilden, die in einem Behälter angeordnet sind.
- 4 ist eine schematische Perspektivansicht des Energieabsorptionselementes, die die Vielzahl von Schichten aus stangenförmigen Verbindungen zeigt, die Gitterstrukturen bilden, wobei der Behälter entfernt ist.
- 5 ist eine schematische Seitenansicht des Energieabsorptionselementes, die eine Vielzahl von Schichten aus stangenförmigen Verbindungen zeigt, die eine Gitterstruktur bilden, die Schichten mit zwei verschiedenen Dichten zeigt.
- 6 ist eine schematische Seitenansicht des Energieabsorptionselementes, die eine Vielzahl von Schichten aus stangenförmigen Verbindungen zeigt, die eine Gitterstruktur bilden, die Schichten mit drei verschiedenen Dichten zeigt.
- 7 ist eine Perspektivansicht eines Moduls eines Gitterkerns aus einer Vielzahl von Verbindungen, die an beabstandeten Knoten miteinander verbunden sind, um eine dreidimensionale Struktur mit einer negativen Querdehnungszahl zu bilden.
- 8 ist eine Seitenansicht eines Moduls eines Gitterkerns aus einer Vielzahl von Verbindungen, die an beabstandeten Knoten miteinander verbunden sind, um eine dreidimensionale Struktur mit einer negativen Querdehnungszahl zu bilden.
- 9 ist eine schematische Seitenansicht einer Vielzahl von Verbindungen, die an beabstandeten Knoten miteinander verbunden sind, um eine dreidimensionale Struktur mit einer negativen Querdehnungszahl zu bilden.
- 10 ist eine schematische Perspektivansicht von zwei der Strukturen aus 9, die der Reihe nach aufeinandergestapelt sind.
- Die 11 A-C sind eine Reihe schematischer Ansichten, die einen Fortschritt eines Aufpralls mit einer dreidimensionalen Struktur zeigen, die eine negative Querdehnungszahl aufweist.
- 12 ist eine Grafik, die einen simulierten Fußgängertest eines Energieabsorptionselementes aus den 2-5 zeigt, das Gegenstand des Tests in 11 war, wobei der Test mit einem schmalen Impaktor mit niedriger Masse und einem Aufprall bei hoher Geschwindigkeit durchgeführt wurde.
- 13 ist eine Grafik, die einen simulierten Test eines Energieabsorptionselementes aus den 2-5 zeigt, das Gegenstand des Tests in 12 war, wobei der Test mit einem breiten Impaktor mit hoher Masse und einem Aufprall bei niedriger Geschwindigkeit durchgeführt wurde.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die veranschaulichten Ausführungsformen sind unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind, die in unterschiedlichen und alternativen Formen ausgeführt sein können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten darzustellen. Die konkreten Details zu Struktur und Funktion sind nicht als einschränkend auszulegen, sondern als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die Umsetzung der offenbarten Konzepte zu lehren.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Fahrzeug, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 10 angezeigt. Ein Energieabsorptionselement 12 ist in der Darstellung an der Vorderseite des Fahrzeugs 10 hinter einer Frontverkleidung 14 montiert.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist das Energieabsorptionselement 12 so dargestellt, dass es eine Abdeckung 16 oder ein Gehäuse umfasst, die/das durch Strangpressen, Wickeln eines Blechs, Spritzgießen oder Montieren einer Vielzahl von Wänden oder Seiten hergestellt sein kann. Das Gehäuse 16 definiert einen Hohlraum 18, der dazu ausgelegt ist, den Gitterkern 20 aufzunehmen. Die Struktur des Gitterkerns 20 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 3-5 ausführlicher beschrieben. Das Energieabsorptionselement aus 2 ist so dargestellt, dass es an der vorderen Oberfläche eines Stoßfängerträgers 24 befestigt ist.
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Unter Bezugnahme auf die 3-5 ist ein Fragment des Energieabsorptionselementes 12 in einer vergrößerten Ansicht veranschaulicht. Zum Energieabsorptionselement 12 gehört die Abdeckung 16, durch die der Hohlraum 18 definiert wird. Der Gitterkern 20 ist innerhalb des Hohlraums 18 angeordnet. Der Gitterkern 20 besteht aus einer Vielzahl von stangenförmigen Verbindungen 28, die verschiedene Längen aufweisen können. Die stangenförmigen Verbindungen 28 können lang oder kurz sein oder eine Zwischenlänge aufweisen. Die stangenförmigen Verbindungen 28 sind an deren Enden mit Knoten 30 verbunden. Zum Gitterkern 20 gehört ein erster Abschnitt 32 oder ein erster Kern und ein zweiter Abschnitt 34 oder ein zweiter Kern. Der erste Abschnitt 32 weist eine niedrigere Dichte auf als der zweite Abschnitt 34 und befindet sich vor dem zweiten Abschnitt. In diesem Zusammenhang ist die Vorderseite der Teil des Gitterkerns 20, der so ausgerichtet ist, dass er im Falle eines Aufpralls aus einer erwarteten Aufprallrichtung eines Gegenstandes durch die Abdeckung als erstes berührt wird.
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Unter Bezugnahme auf 4: Der Gitterkern 20 wird isoliert ohne Abdeckung veranschaulicht. Der erste Abschnitt 32 des Gitterkerns 20 ist so dargestellt, dass er über dem zweiten Abschnitt 34 des Gitterkerns 20 angeordnet ist. Wäre der in 4 veranschaulichte Gitterkern an einem Stoßfänger befestigt, wäre der zweite Abschnitt an der Vorderseite des Stoßfängers befestigt und würde der erste Abschnitt nach vorn bzw. in die erwartete Aufprallrichtung eines Gegenstandes zeigen.
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Unter Bezugnahme auf 5 wird der Gitterkern 20 schematisch veranschaulicht und gehören zu diesem vier Schichten, die den ersten Kern 32 bilden, und eine Schicht, die den zweiten Kern 34 bildet. Der zweite Kern 34 ist dichter als der erste Kern 32 und weist stangenförmige Verbindungen 28 auf, die kürzer sind als die stangenförmigen Verbindungen 28 im ersten Kern 32. Die kürzeren Verbindungen 28 definieren kleinere dreieckige Öffnungen im ersten Kern 32 als die im zweiten Kern 34 definierten Öffnungen.
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Unter Bezugnahme auf 6 ist eine andere Ausführungsform eines Energieabsorptionselementes 12 so dargestellt, dass es eine Abdeckung 16 umfasst, die einen Hohlraum 18 zur Aufnahme eines Gitterkerns 20 definiert. Der Gitterkern 20 besteht aus einer Vielzahl von verschieden langen stangenförmigen Verbindungen 28, die eine verschiedene Dichte oder einen verschiedenen Widerstand gegen einen Aufprall oder eine verschiedene Energieabsorptionsfähigkeit bieten. Die stangenförmigen Verbindungen 28 sind an Knoten 30 miteinander verbunden, die sich an den Enden der stangenförmigen Verbindungen 28 befinden. Ein erster Abschnitt des Gitterkerns 20 oder ersten Kerns wird durch das Bezugszeichen 32 angezeigt. Ein zweiter Abschnitt des Gitterkerns 20 oder zweiten Kerns wird durch das Bezugszeichen 34 angezeigt. Ein dritter Abschnitt 36 des Gitterkerns 20 ist vorgesehen und kann ebenfalls als dritter Kern 36 bezeichnet werden.
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In der Ausführungsform in 6 ist der obere Teil der Figur die Oberfläche der Energieabsorptionsbaugruppe 12, die so ausgerichtet ist, dass sie einen Aufprall zuerst aufnimmt. Der zweite Abschnitt 34 des Gitterkerns zeichnet sich durch eine größere Dichte aus als der erste Abschnitt 32. Der zweite Abschnitt 34 ist hinter dem ersten Abschnitt 32 in Relation zu einer erwarteten Aufprallrichtung eines Gegenstandes angeordnet, dessen erste Berührung mit der Abdeckung 16 stattfindet. Der dritte Abschnitt ist hinter dem zweiten Abschnitt in Relation zur erwarteten Aufprallrichtung angeordnet und weist eine Dichte auf, die größer ist als die des zweiten Abschnittes 34.
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Bei dem Gitterkern 20 handelt es sich um einen Kern aus einem 3D-Drucker. Der Gitterkern 20 kann als eine einheitliche Struktur gedruckt werden, wobei die drei Abschnitte nacheinander gedruckt werden, um eine einzelne Gitterstruktur mit drei verschiedenen Dichten zu erhalten. Alternativ kann der Gitterkern durch 3D-Druck entwickelt und anschließend verwendet werden, um eine Form herzustellen. Bei der Form kann es sich um eine einheitliche Form mit allen drei Abschnitten handeln. Alternativ kann der Gitterkern 20 durch Spritzgießen in drei separaten Schichten hergestellt werden, die anschließend in der Abdeckung 16 montiert werden.
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Der Gitterkern 20 kann durch Klebestreifen 38 an der Abdeckung 16 befestigt werden, die entweder an den äußersten stangenförmigen Verbindungen 28 oder der Innenfläche der Abdeckung 16 angebracht werden. Der Klebstoff 38 wird verwendet, um den Gitterkern 20 in der Abdeckung 16 zu befestigen, so dass er sich im Gehäuse 16 weder bewegt noch verschiebt.
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Unter Bezugnahme auf die 7 und 8 ist ein Gitterkern 40 mit einer negativen Querdehnungszahl veranschaulicht, der aus mittels 3D-Druck hergestellten Verbindungen besteht. Ein erster Satz Verbindungen 42 kann im Rahmen eines 3D-Druckverfahrens aus einem Werkstoff und der zweite Satz Verbindungen 44 kann aus einem anderen Werkstoff hergestellt werden. Die Verbindungen sind an Knoten 30 miteinander verbunden, die der Schnittstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Satz Verbindungen 42 und 44 entsprechen. Der Gitterkern 40 kann zudem als ein auxetischer Gitterkern 40 bezeichnet werden. Der Gitterkern 40 mit einer negativen Querdehnungszahl wird im Rahmen des 3D-Druckvorgangs hergestellt, so dass sich der Kern als Reaktion auf eine Aufprallkraft, die auf die oberste Verbindung 46 wirkt, zusammenzieht oder dieser aufgrund der Schwenkbewegung des ersten und des zweiten Satzes Verbindungen 42 und 44 verstärkt wird. Auxetische Strukturen sind Strukturen mit einer negativen Querdehnungszahl, die sich bei Dehnung ausbreiten und umgekehrt bei Verdichtung durch eine Aufprallkraft zusammenziehen, die auf die Struktur aufgebracht wird.
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Unter Bezugnahme auf die 9 und 10 ist ein auxetischer Gitterkern 40 schematisch dargestellt, der Verbindungen 50 enthält, die aus demselben Werkstoff bestehen und an Knoten 52 miteinander verbunden sind. Der Gitterkern 40 ist so konstruiert, dass er eine negative Querdehnungszahl aufweist, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf 10 ist ein auxetischer Kern mit zwei Schichten veranschaulicht, wobei die Schichten voneinander getrennt sind, wie durch die gestrichelte Linie angezeigt. Der in 10 veranschaulichte auxetische Kern kann im Rahmen der vorstehend unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Montage zusammengesetzt werden, wobei der erste Abschnitt, der in 10 als 32A bezeichnet wurde, durch den ersten Abschnitt des Kerns 32 aus 6 ersetzt ist. Dadurch kann ein Gitterkern bereitgestellt werden, der einen auxetischen Abschnitt mit verminderter Dichte aufweist, verglichen mit einer oder mehreren Schichten aus Gitterkern mit einer positiven Querdehnungszahl, wie in 6 dargestellt. Die beiden Schichten, die eine positive Querdehnungszahl aufweisen, werden in 6 auch als die Schichten 34 und 36 bezeichnet. Die Schichten 34 und 36 mit einer positiven Querdehnungszahl können mittels 3D-Druck im selben 3D-Druckvorgang wie Schicht 32A hergestellt werden, die eine negative Querdehnungszahl aufweist. Die Fähigkeit, den Gitterkern mittels 3D-Druck herzustellen, bietet eine wesentliche zusätzliche Flexibilität bei der Konzeption von Energieabsorptionselementen, die einer breiten Palette an Aufprallarten dienen. Aufprallereignisse mit Schranken oder Beinen von Fußgängern sind durch andere Anforderungen gekennzeichnet, die sich aufgrund der Unterschiede hinsichtlich des Bereichs des Aufpralls und der Geschwindigkeit des Aufpralls der Schranke oder des Gegenstandes ergeben. Durch die Möglichkeit, auxetische, nicht auxetische oder kombinierte auxetische und nicht auxetische Gitterkerne mittels 3D-Druck herzustellen, hat der Konstrukteur viele Freiheiten bei der Konzeption von Energieabsorptionselementen.
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Unter Bezugnahme auf die 11A-11C ist ein Fortschritt von Aufprallereignissen mit einem auxetischen Kern 40 schematisch veranschaulicht. In 11A ist der auxetische Kern 40 in seiner ursprünglichen Konfiguration dargestellt. In 11B ist der auxetische Kern mit zunehmender Verformung dargestellt und in 11C ist der auxetische Kern 40 mit steigender Verformung dargestellt, verglichen mit 11B. In den 11A-C ist eine Vielzahl von Verbindungen dargestellt, die an Knoten 52 miteinander verbunden sind, während sie einer Kompressionskraft ausgesetzt sind, die aus der Richtung von oben in jeder Zeichnung einwirkt. In der in 11C gezeigten zunehmenden Verformung ist der Gitterkern 40 aufgrund der Absorption der Einwirkung eines Aufpralls mehr zusammengedrückt als in 11B. Wie in 11C gezeigt, ist der Umfang der Verdichtung gestiegen und sind die Verbindungen zusammengedrückt, wenn sich die Knoten als Reaktion auf die Aufprallkraft biegen.
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Unter Bezugnahme auf die 12 und 13 sind Grafiken aus dem Bereich der rechnergestützten Entwicklung (Computer Aided Engineering - CAE) dargestellt, die die Ergebnisse von simulierten Tests des Energieabsorptionselementes 12 zeigen, das dem Aufprall eines breiten Impaktors oder einer Schranke und eines schmalen Impaktors ausgesetzt ist. Die Simulationen aus dem Bereich der rechnergestützten Entwicklung sind für Impaktoren mit derselben Masse aber unterschiedlichen Geschwindigkeiten dargestellt.
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In 12 hat der breite Impaktor eine Breite von etwa 41 cm, um einen Aufprall bei niedriger Geschwindigkeit mit 4 km/h mit einem Stoßfänger darzustellen. Die maximale Verformung ist in diesem Fall auf etwa 20 Millimeter begrenzt.
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Unter Bezugnahme auf 13 wird ein Aufprall mit einem schmalen Bein eines Fußgängers für eine Aufprallgeschwindigkeit von etwa 15 km/h analysiert. In diesem Fall beträgt die maximale Deformation etwa 45 Millimeter. Die Verformung im in 13 dargestellten Test ist wesentlich höher als beim Aufprall mit niedriger Geschwindigkeit und einer breiteren Schranke und bietet eine bessere Dämpfung für das Bein des Fußgängers, wie simuliert.
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Die CAE-Ergebnisse in den 12 und 13 sollen als Nachweis für das Konzept der Bereitstellung eines einen Gitterkern umfassenden Energieabsorptionselementes in einer Abdeckung oder einem Gehäuse dienen und die Anzahl an Schichten, die Dichte der Schichten, die verwendeten Werkstoffe und andere Parameter können optimiert werden, um ein Energieabsorptionselement zu entwickeln, das eine beliebige einer Reihe verschiedener Anforderungen im Bereich der Aufpralldämpfung erfüllt.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind konkrete Beispiele, die nicht alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Die Merkmale der veranschaulichten Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der offenbarten Konzepte zu bilden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung. Der Umfang der folgenden Patentansprüche ist weiter als die konkret offenbarten Ausführungsformen und beinhaltet auch Modifikationen der veranschaulichten Ausführungsformen.
