DE102019101779A1

DE102019101779A1 - Energieabsorbierende Mehrkomponentenverbundstruktur mit einer gewellten Verbindung

Info

Publication number: DE102019101779A1
Application number: DE102019101779.3A
Authority: DE
Inventors: Bradley A. Newcomb; Hamid G. Kia
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: US10618483B2; US20190232903A1; CN110091821A; CN110091821B; DE102019101779B4

Abstract

Eine energieabsorbierende Anordnung beinhaltet eine erste Komponente und eine zweite Komponente. Die erste Komponente beinhaltet ein erstes Polymer und eine erste Vielzahl von Verstärkungsfasern. Die erste Komponente beinhaltet eine erste Umfangswand, die ein erstes Innenfach definiert. Ein erster Innenabschnitt der ersten Umfangswand beinhaltet eine erste gewellte Oberfläche. Die zweite Komponente beinhaltet ein zweites Polymer und eine zweite Vielzahl von Verstärkungsfasern. Die zweite Komponente beinhaltet eine zweite Umfangswand. Ein zweiter Innenabschnitt der zweiten Umfangswand beinhaltet eine zweite gewellte Oberfläche. Die erste gewellte Oberfläche verläuft komplementär zur zweiten gewellten Oberfläche. Die erste gewellte Oberfläche ist mit der zweiten gewellten Oberfläche verbunden.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine hohle, gewellte Stauchbox.
Dieser Abschnitt sieht Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung vor, bei denen es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
Es ist vorteilhaft, die Stauchleistung von Fahrzeugkomponenten zu verbessern. Es ist aber auch vorteilhaft, dass Komponenten von Automobilen oder anderen Fahrzeugen leichtgewichtig sind, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Daher sind Fahrzeugkomponenten von Vorteil, die sowohl eine ausreichende Festigkeit im Normalbetrieb als auch Energieabsorptionseigenschaften unter außergewöhnlichen Bedingungen, wie beispielsweise Kollisionen, aufweisen und gleichzeitig das Gewicht der Komponenten minimieren.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt sieht eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung vor und ist keine umfassende Offenbarung des vollständigen Schutzumfangs oder aller Merkmale.
In bestimmten Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung eine energieabsorbierende Anordnung für ein Fahrzeug vor. Die energieabsorbierende Anordnung beinhaltet eine erste Komponente und eine zweite Komponente. Die erste Komponente beinhaltet ein erstes Polymer und eine erste Vielzahl von Verstärkungsfasern. Die erste Komponente beinhaltet eine erste Umfangswand, die ein erstes Innenfach definiert. Das erste Innenfach weist eine erste Längsachse auf, die sich durch dieses erstreckt. Ein erster Innenabschnitt der ersten Umfangswand beinhaltet eine erste Vielzahl von länglichen Stegen, die darin ausgebildet sind. Jeder der jeweiligen länglichen Stege der ersten Vielzahl von länglichen Stegen erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur ersten Längsachse und ist in vorbestimmten Abständen von benachbarten länglichen Stegen der ersten Vielzahl von länglichen Stegen beabstandet, um eine erste gewellte Oberfläche zu bilden. Die zweite Komponente beinhaltet ein zweites Polymer und eine zweite Vielzahl von Verstärkungsfasern. Die zweite Komponente beinhaltet eine zweite Umfangswand. Die zweite Umfangswand definiert ein zweites Innenfach mit einer zweiten Längsachse, die sich durch dieses erstreckt. Ein zweiter Innenabschnitt der zweiten Umfangswand beinhaltet eine zweite Vielzahl von länglichen Stegen, die darin ausgebildet sind. Jeder der jeweiligen länglichen Stege der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur zweiten Längsachse und ist in vorbestimmten Abständen von benachbarten länglichen Stegen der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen beabstandet, um eine zweite gewellte Oberfläche zu bilden. Die erste gewellte Oberfläche verläuft komplementär zur zweiten gewellten Oberfläche. Die erste gewellte Oberfläche ist mit der zweiten gewellten Oberfläche verbunden.
Die erste Umfangswand beinhaltet in einem Aspekt weiterhin eine erste Außenwand und eine erste Innenwand. Die erste Innenwand beinhaltet den ersten Innenabschnitt. Die zweite Umfangswand beinhaltet ferner eine zweite Außenwand und eine zweite Innenwand. Die zweite Innenwand beinhaltet den zweiten Innenabschnitt. Die erste Außenwand und die zweite Außenwand wirken zusammen, um ein längliches Rohr zu definieren. Die erste Innenwand und die zweite Innenwand wirken zusammen, um eine Querplatte zu definieren. Die Querplatte erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur ersten Längsachse und zur zweiten Längsachse durch das längliche Rohr.
In einem Aspekt beinhaltet die energieabsorbierende Anordnung auch eine Klebeschicht, die zwischen der ersten gewellten Oberfläche und der zweiten gewellten Oberfläche angeordnet ist, um die erste Komponente an der zweiten Komponente zu befestigen.
In einem Aspekt weisen die erste Vielzahl von länglichen Stegen und die zweite Vielzahl von länglichen Stegen jeweils ein im Allgemeinen periodisches Profil auf.
In einem Aspekt weist der erste Innenabschnitt der ersten Umfangswand eine erste Länge in einer Richtung auf, die im Wesentlichen parallel zur ersten Längsachse verläuft. Ein erster Außenabschnitt der ersten Umfangswand weist eine zweite Länge in der Richtung auf. Die zweite Länge ist größer als die erste Länge. Der zweite Innenabschnitt der zweiten Umfangswand weist die erste Länge in der Richtung auf. Ein zweiter Außenabschnitt der zweiten Umfangswand weist die zweite Länge in der Richtung auf.
Die erste Umfangswand beinhaltet in einem Aspekt eine erste Außenwand, erste gegenüberliegende Seitenwände, die sich im Wesentlichen senkrecht zur ersten Außenwand erstrecken, und eine erste Innenwand. Die erste Innenwand beinhaltet den ersten Innenabschnitt der ersten Umfangswand. Die erste Innenwand ist gegenüber der ersten Außenwand angeordnet. Die erste Innenwand erstreckt sich zwischen den ersten gegenüberliegenden Seitenwänden. Die zweite Umfangswand beinhaltet eine zweite Außenwand, zweite gegenüberliegende Seitenwände, die sich im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Außenwand erstrecken, und eine zweite Innenwand. Die zweite Innenwand beinhaltet den zweiten Innenabschnitt der zweiten Umfangswand. Die zweite Innenwand ist gegenüber der zweiten Außenwand angeordnet. Die zweite Innenwand erstreckt sich zwischen den zweiten gegenüberliegenden Seitenwänden. Die erste Außenwand, die ersten gegenüberliegenden Seitenwände, die zweite Außenwand und die zweiten gegenüberliegenden Seitenwände wirken zusammen, um einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur ersten Längsachse und der zweiten Längsachse zu definieren.
Das erste Polymer und das zweite Polymer sind in einem Aspekt duroplastische Polymere. Die duroplastischen Polymere sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Benzoxazin, einem Bis-Maleimid (BMI), einem Cyanatester, einem Epoxy, einem Phenol (PF), einem Polyacrylat (Acryl), einem Polyimid (PI), einem ungesättigten Polyester, einem Polyeurethan (PUR), einem Vinylester, einem Siloxan, Co-Polymeren derselben und Kombinationen derselben.
Das erste Polymer und das zweite Polymer sind in einem Aspekt thermoplastische Polymere. Die thermoplastischen Polymere sind unabhängig ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyethylenimin (PEI), Polyamidimid (PAI), Polyamid (PA) (z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketon (PEK), ein Polyphenylensulfid (PPS), ein thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polypropylen (PP), Polycarbonat/Acrylnitrilbutadien-Styrol (PC/ABS), hochdichtes Polyethylen (HDPE), Polyethylenterephthalat (PET), Poly(methylmethacrylat) (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyaryletherketon (PAEK), Polyetherketoneketon (PEKK), Copolymere derselben und Kombinationen derselben.
In einem Aspekt sind die Verstärkungsfasern der ersten Vielzahl und die Verstärkungsfasern der zweiten Vielzahl unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kohlenstofffasern, Glasfasern, Basaltfasern, para-Aramidfasern, Meta-Aramidfasern, Polyethylenfasern und Naturfasern.
In einem Aspekt ist eine erste Vielzahl von Böden zwischen der ersten Vielzahl von länglichen Stegen angeordnet. Eine zweite Vielzahl von Böden ist zwischen der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen angeordnet. Eine Ebene erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Vielzahl von Böden und der zweiten Vielzahl von Böden. Jeder längliche Steg der ersten Vielzahl von länglichen Stegen und jeder längliche Steg der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen beinhaltet eine obere Wand und zwei Seitenwände. Zwischen der Ebene und jeder Seitenwand ist ein Wellenwinkel gebildet. Der Wellenwinkel ist größer oder gleich etwa 30° und kleiner oder gleich etwa 70°.
In einem Aspekt weist die erste Umfangswand eine erste Dicke von mehr als oder gleich etwa 1 mm und weniger als oder gleich etwa 8 mm auf. Die zweite Umfangswand weist eine zweite Dicke von mehr als oder gleich etwa 1 mm und weniger als oder gleich etwa 8 mm auf.
In einem Aspekt ist ein erstes Verhältnis von einer ersten Höhe zur ersten Dicke der länglichen Stege der ersten Vielzahl von länglichen Stegen größer als oder gleich etwa 1 und kleiner als oder gleich etwa 20. Ein zweites Verhältnis einer zweiten Höhe zur zweiten Dicke der länglichen Stege der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen ist größer als oder gleich etwa 1 und kleiner als oder gleich etwa 20.
In einem Aspekt beinhaltet die energieabsorbierende Anordnung auch eine dritte Komponente. Die dritte Komponente beinhaltet ein drittes Polymer und eine dritte Vielzahl von Verstärkungsfasern. Die dritte Komponente beinhaltet eine dritte Umfangswand, die ein drittes Innenfach mit einer dritten Längsachse definiert, die sich durch dieses hindurch erstreckt, wobei ein dritter Innenabschnitt der dritten Umfangswand eine dritte Vielzahl von darin ausgebildeten länglichen Stegen beinhaltet. Jeder jeweilige längliche Steg der dritten Vielzahl von länglichen Stegen erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur dritten Längsachse und ist in vorbestimmten Abständen von benachbarten länglichen Stegen der dritten Vielzahl von länglichen Stegen beabstandet, um eine dritte gewellte Oberfläche zu bilden. Mindestens eine der ersten Komponenten und die zweite Komponente beinhaltet eine vierte gewellte Oberfläche. Die dritte gewellte Oberfläche verläuft komplementär zur vierten gewellten Oberfläche. Die dritte gewellte Oberfläche ist mit der vierten gewellten Oberfläche verbunden.
In einem Aspekt ist die energieabsorbierende Anordnung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Säule, einer Strukturplatte, einer Aufhängungskomponente, einer Stauchdose, einem Stoßfängerträger, einer strukturellen Frontschiene, einem Strukturrahmen, einem Querträger, einer Fahrwerkskomponente und Kombinationen derselben.
Das erste Polymer und das zweite Polymer sind in einem Aspekt gleich.
Die vorliegende Offenbarung sieht in anderen Aspekten ein Stauchelement für eine Stoßfängerträgeranordnung vor. Das Stauchelement beinhaltet eine erste Komponente, eine zweite Komponente und einen Klebstoff. Die erste Komponente beinhaltet ein Polymer und eine erste Vielzahl von diskontinuierlich geschnittenen Verstärkungsfasern. Die erste Komponente beinhaltet eine erste Umfangswand, die ein erstes Innenfach mit einer ersten Längsachse definiert, die sich durch dieses hindurch erstreckt. Ein erster Innenabschnitt der ersten Umfangswand beinhaltet eine erste Vielzahl von länglichen Stegen, die darin ausgebildet sind. Jeder der jeweiligen länglichen Stege der ersten Vielzahl von länglichen Stegen erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur ersten Längsachse und ist in vorbestimmten Abständen von benachbarten länglichen Stegen der ersten Vielzahl von länglichen Stegen beabstandet, um eine erste gewellte Oberfläche zu bilden. Die zweite Komponente beinhaltet das Polymer und eine zweite Vielzahl von diskontinuierlich geschnittenen Verstärkungsfasern. Die zweite Komponente beinhaltet eine zweite Umfangswand, die ein zweites Innenfach mit einer zweiten Längsachse definiert, die sich durch dieses hindurch erstreckt. Ein zweiter Innenabschnitt der zweiten Umfangswand beinhaltet eine zweite Vielzahl von darin ausgebildeten länglichen Stegen, wobei sich jeder der jeweiligen länglichen Stege der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen im Wesentlichen parallel zur zweiten Längsachse erstreckt und in vorbestimmten Abständen von benachbarten länglichen Stegen der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen beabstandet ist, um eine zweite gewellte Oberfläche zu bilden, worin die erste gewellte Oberfläche komplementär zu der zweiten gewellten Oberfläche ist. Der Klebstoff ist zwischen der ersten gewellten Oberfläche und der zweiten gewellten Oberfläche angeordnet, um die erste Komponente an der zweiten Komponente zu befestigen.
Die vorliegende Offenbarung sieht in noch weiteren Aspekten ein Verfahren zur Herstellung einer energieabsorbierenden Anordnung vor. Das Verfahren beinhaltet das Bilden einer ersten Komponente aus einer ersten Verbundplatte. Die erste Verbundplatte beinhaltet ein erstes Polymerharz und eine erste Vielzahl von Verstärkungsfasern. Die erste Komponente beinhaltet eine erste Umfangswand, die ein erstes Innenfach mit einer ersten Längsachse definiert, die sich durch dieses hindurch erstreckt. Ein erster Innenabschnitt der ersten Umfangswand beinhaltet eine erste Vielzahl von länglichen Stegen, die darin ausgebildet sind. Jeder der jeweiligen länglichen Stege der ersten Vielzahl von länglichen Stegen erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur ersten Längsachse und ist in vorbestimmten Abständen von benachbarten länglichen Stegen der ersten Vielzahl von länglichen Stegen beabstandet, um eine erste gewellte Oberfläche zu bilden. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bilden einer zweiten Komponente aus einer zweiten Verbundplatte. Die zweite Verbundplatte beinhaltet ein zweites Polymerharz und eine zweite Vielzahl von Verstärkungsfasern. Die zweite Komponente beinhaltet eine zweite Umfangswand, die ein zweites Innenfach mit einer zweiten Längsachse definiert, die sich durch dieses hindurch erstreckt. Ein zweiter Innenabschnitt der zweiten Umfangswand beinhaltet eine zweite Vielzahl von länglichen Stegen, die darin ausgebildet sind. Jeder der jeweiligen länglichen Stege der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur zweiten Längsachse und ist in vorbestimmten Abständen von benachbarten länglichen Stegen der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen beabstandet, um eine zweite gewellte Oberfläche zu bilden. Die zweite gewellte Oberfläche verläuft komplementär zur ersten gewellten Oberfläche. Das Verfahren beinhaltet ferner das Verbinden der ersten gewellten Oberfläche mit der zweiten gewellten Oberfläche, um die energieabsorbierende Anordnung zu bilden.
Das Verbinden der ersten gewellten Oberfläche mit der zweiten gewellten Oberfläche beinhaltet in einem Aspekt das Aufbringen von Klebstoff auf mindestens eine der ersten gewellten Oberflächen und die zweite gewellte Oberfläche. Das Verfahren beinhaltet ferner das Aushärten des Klebstoffs.
In einem Aspekt beinhaltet das Bilden der ersten Komponente das Formpressen der ersten Komponente. Das Formpressen der ersten Komponente beinhaltet das Umwickeln der ersten Verbundplatte um eine erste Außenform. Die erste Außenform (oder männliche Form) beinhaltet eine erste Formoberfläche und eine zweite Formoberfläche gegenüber der ersten Formoberfläche. Die erste Außenform (oder männliche Form) definiert die erste Vielzahl von länglichen Stegen, wobei eine Faustnaht der ersten Verbundplatte auf der ersten Formoberfläche angeordnet ist. Das Bilden der zweiten Komponente beinhaltet das Formpressen der zweiten Komponente. Das Formpressen der zweiten Komponente beinhaltet das Umwickeln der zweiten Verbundplatte um eine zweite Außenform (oder männliche Form). Die zweite Außenform (oder männliche Form) beinhaltet eine dritte Formoberfläche und eine vierte Formoberfläche gegenüber der dritten Formoberfläche. Die zweite Außenform (oder männliche Form) definiert die zweite Vielzahl von länglichen Stegen. Eine zweite Naht der zweiten Verbundplatte ist auf der dritten Formoberfläche angeordnet.
In einem Aspekt erstreckt sich die erste Naht der ersten Verbundplatte nicht-parallel zur ersten Längsachse. Die zweite Naht der zweiten Verbundplatte erstreckt sich nicht parallel zur zweiten Längsachse.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier dargebotenen Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen ausschließlich zur Veranschaulichung und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränken.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken.

1 zeigt eine exemplarische energieabsorbierende Anordnung für ein Fahrzeug, das einen Stoßfängerträger und zwei Stauchelemente beinhaltet;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer energieabsorbierenden Anordnung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine Vorderansicht einer Komponente der energieabsorbierenden Anordnung von 2;
4 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren energieabsorbierenden Anordnung, die eine verkürzte Querplatte gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweist;
5 ist eine perspektivische Ansicht noch einer weiteren energieabsorbierenden Anordnung, die einen kreisförmigen Querschnitt gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweist;
6 ist eine perspektivische Ansicht noch einer weiteren energieabsorbierenden Anordnung, die drei Komponenten gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweist;
7 ist eine perspektivische Ansicht noch einer weiteren energieabsorbierenden Anordnung, die drei Komponenten gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweist;
8 ist eine perspektivische Ansicht noch einer weiteren energieabsorbierenden Anordnung, die vier Komponenten gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweist; und

Die 9A-9E zeigen einen Formpressvorgang zur Herstellung einer energieabsorbierenden Anordnung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung; 9A zeigt eine Form; 9B zeigt eine Verbundvorläuferfolie, die um einen Abschnitt der Form herum angeordnet ist; 9C zeigt die um die Verbundvorläuferfolie herum geschlossene Form; 9D zeigt eine erste Komponente, die aus der Verbundvorform gebildet ist; und 9E zeigt die erste Komponente, die mit einer zweiten Komponente zum Bilden der energieabsorbierenden Anordnung verbunden ist.
Ähnliche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen bezeichnen ähnliche Teile.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten deren Umfang vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie beispielsweise Beispiele für spezifische Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, beschrieben, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Fachleute werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Techniken nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Wie hierin verwendet, schließen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ gegebenenfalls auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „beinhalteten“ und „aufweisen“ sind einschließend und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Elemente, Zusammensetzungen, Schritte, ganzen Zahlen, Vorgänge, und/oder Komponenten an, schließen aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen hiervon aus. Obwohl der offen ausgelegte Begriff „umfasst“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der zum Beschreiben und Beanspruchen verschiedener, hier dargelegter Ausführungsformen verwendet wird, kann der Begriff unter bestimmten Gesichtspunkten alternativ verstanden werden, etwa stattdessen ein mehr begrenzender und einschränkender Begriff zu sein, wie „bestehend aus“ oder „bestehend im Wesentlichen aus“. Somit beinhaltet jegliche Ausführungsform, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, ganze Zahlen, Operationen, und/oder Verfahrensschritte aufführt, der vorliegenden Offenbarung ausdrücklich auch Ausführungsformen bestehend aus, oder bestehend im Wesentlichen aus, so aufgeführte Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Funktionen, Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte. Bei „bestehend aus“ schließt die alternative Ausführungsform jegliche zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Zahlen, Operationen, und/oder Verfahrensschritte aus, während bei „bestehend im Wesentlichen aus“ jegliche zusätzliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die stoffschlüssig die grundlegenden und neuen Eigenschaften beeinträchtigen, von einer solchen Ausführungsform ausgeschlossen sind, jedoch jegliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, ganze Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die materialmäßig nicht die grundlegenden und neuen Eigenschaften beeinträchtigen, können in der Ausführungsform beinhaltet sein.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht dahingehend auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern dies nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.
Wenn eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „an/auf“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einer anderen Komponente bzw. einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, kann es/sie sich entweder direkt an/auf der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, damit in Eingriff stehen, damit verbunden oder damit gekoppelt sein oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn, im Gegensatz dazu, ein Element als „direkt an/auf“, „direkt im Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. „zwischen“ und „direkt zwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“ etc.). Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke einschränkt werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere Zahlenbegriffe, wenn hierin verwendet, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, durch den Kontext eindeutig angegeben. Somit könnte ein nachstehend erläuterter erster Schritt, diskutiertes erstes Element, diskutierte Komponente, diskutierter Bereich, diskutierte Schicht oder diskutierter Abschnitt als ein zweiter Schritt, ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von der Lehre der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe, wie „davor“, „danach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen, können hier zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Eigenschaft zu anderen Element(en) oder Eigenschaft(en), wie in den Figuren dargestellt, verwendet werden. Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe können dazu bestimmt sein, verschiedene in Anwendung oder Betrieb befindliche Anordnungen der Vorrichtung oder des Systems zu umschreiben, zusätzlich zu der auf den Figuren dargestellten Ausrichtung.
In dieser Offenbarung repräsentieren die numerischen Werte grundsätzlich ungefähre Messwerte oder Grenzen von Bereichen, etwa kleinere Abweichungen von den bestimmten Werten und Ausführungsformen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche mit genau dem genannten Wert zu umfassen. Im Gegensatz zu den am Ende der ausführlichen Beschreibung bereitgestellten Anwendungsbeispielen sollen alle numerischen Werte der Parameter (z. B. Größen oder Bedingungen) in dieser Spezifikation einschließlich der beigefügten Ansprüche in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ verstanden werden, egal ob oder ob nicht „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint. „Ungefähr“ weist darauf hin, dass der offenbarte numerische Wert eine gewisse Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Exaktheit im Wert; ungefähr oder realistisch nahe am Wert; annähernd). Falls die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ bereitgestellt ist, in Fachkreisen nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verständlich ist, dann gibt „ungefähr“, wie hierin verwendet, zumindest Variationen an, die sich aus gewöhnlichen Messverfahren und der Verwendung derartiger Parameter ergeben. So kann beispielsweise „etwa“ eine Variation von weniger als oder gleich 5 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 4 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 3 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 2 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 1 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 0,5 % und unter bestimmten Gesichtspunkten gegebenenfalls weniger als oder gleich 0,1 % umfassen.
Darüber hinaus beinhaltet die Angabe von Bereichen die Angabe aller Werte und weiter unterteilter Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der für die Bereiche angegebenen Endpunkten und Unterbereiche.
Es werden nun exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Energieabsorbierende Anordnungen (oder Stauchanordnungen) werden in Fahrzeugen eingesetzt, um Kollisionsenergie durch kontrollierte Verformung zu absorbieren. Energieabsorbierende Anordnungen können Stauchelemente, wie beispielsweise Stauchdosen oder -boxen, beinhalten, die an einem Stoßfänger befestigt sind. Ein Stauchelement kann eine Außen- oder Umfangswand, die sich entlang einer Längsachse erstreckt, und einen inneren Hohlraum beinhalten. Das Stauchelement kann auch eine innere Strukturgeometrie zur Verstärkung beinhalten, wie beispielsweise eine Querplatte. Die von einem Stauchelement aufgenommene Energiemenge ist vom Material und der Geometrie der Struktur unter Stauchbelastung abhängig.
Stauchelemente können aus faserverstärktem Verbundwerkstoff oder Metall, wie zum Beispiel Aluminium oder Stahl, hergestellt werden. Faserverstärkte Verbundwerkstoffe beinhalten eine Polymermatrix mit einem darin verteilten Verstärkungsmaterial. Geeignete Verstärkungsmaterialien beinhalten Kohlenstofffasern, Glasfasern (z. B., Glasfasern, Quarz), Basaltfasern, Aramidfasern (z. B., KEVLAR®, Polyphenylenbenzobisoxazol (PBO)) Polyethylenfasern (z. B.), hochfestes ultrahochmolekulares (UHMW) Polyethylen), Polypropylenfasern (z. B., hochfestes Polypropylen), Naturfasern (z. B., Baumwolle, Flachs, Zellulose, Spinnenseide) und Kombinationen derselben, als nicht einschränkendes Beispiel. Die Verstärkungsmaterialien können als Gewebe, ununterbrochener Zufallsstoff, diskontinuierliche Zufallsfasern, abgeschnittener Zufallsstoff, unidirektionale Endlosstranglagen, ausgerichtete, abgeschnittene Stranglagen, geflochtene Gewebe und beliebige Kombinationen davon hergestellt werden. Die Polymermatrix kann ein thermoplastisches Polymer oder ein duroplastisches Polymer sein.
Die Stauchelemente sind so konstruiert, dass sie bei einem Stauchenergie absorbieren. Metallische Stauchelemente absorbieren Energie, wenn Moleküle aneinander vorbei gleiten, um die Komponente zu verformen, ohne zu brechen. Stauchelemente aus faserverstärktem Verbundwerkstoff absorbieren Energie als nicht einschränkendes Beispiel durch Fragmentierung, Pulverisierung, Faltung, Risse, interlaminares, intralaminares Auflösen des Verbundes zwischen Faser und Matrix (Debonding) und Faserauszugsversagensarten. Allerdings können sich Komponenten von Mehrkomponenten-Stauchelementen bei einer Kollision möglicherweise voneinander lösen, insbesondere wenn die energieabsorbierende Anordnung in einem Winkel getroffen wird, der nicht parallel zur Längsachse des Stauchelements verläuft (d. h., die Kollision ist nicht frontal). Das Trennen einer Komponente von der Mehrkomponenten-Stauchanordnung kann als Ablösen oder Schnittstellenversagen bei verklebten Verbindungen bezeichnet werden. Somit kann sich das Stauchelement im Falle eines zusammengesetzten Stauchelements vom Stoßweg lösen, bevor das Stauchelement Energie absorbiert, oder bevor das Stauchelement eine maximale Energiemenge absorbiert, basierend auf dem Material und der Geometrie des Stauchelements, wodurch die gesamte Energieaufnahme der Anordnung reduziert wird.
Faserverstärkte Verbund-Stauchelemente sind leichter als Metall-Stauchelemente. Diese leichteren Stauchelemente können die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessern. Es besteht jedoch Bedarf an einer faserverstärkten Stauchanordnung, die eine verbesserte energieabsorbierende Kapazität aufweist und Schnittstellenausfälle der Komponenten des Stauchelements während des Stauchens minimiert oder vermeidet.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine exemplarische Stoßfängeranordnung 10 für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Stauchanordnung 10 beinhaltet einen Stoßfängerträger 12 und zwei Stauchelemente (z. B., Stauchdosen oder -boxen) 14. Jedes der Stauchelemente 14 erstreckt sich entlang einer Längsachse 16. Die Stauchelemente 14 können an den jeweiligen Fahrzeugschienen 18 befestigt sein. Die Stoßfängeranordnung 10 beinhaltet auch weitere Elemente wie zum Beispiel eine dekorative Blende (nicht dargestellt).
In verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung eine energieabsorbierende Anordnung mit verbesserter Beständigkeit gegen Schnittstellenversagen (z. B., Bruch der Verbindungslinien des Klebstoffs und der Klebefläche) dar. Die energieabsorbierende Anordnung beinhaltet mindestens zwei Komponenten, wie beispielsweise eine erste Komponente und eine zweite Komponente. Jede Komponente beinhaltet einen Außenbereich und einen Innenbereich, die eine gewellte Oberfläche definieren. Die jeweiligen gewellten Oberflächen der Komponenten ergänzen sich gegenseitig, wobei die Komponenten an den gewellten Oberflächen verbunden sind. Die äußeren Abschnitte der beiden Komponenten wirken zusammen, um ein hohles, längliches Rohr zu definieren. Die inneren Abschnitte der beiden Komponenten wirken zusammen, um eine Querplatte zu definieren, die sich durch das längliche Rohr erstreckt. Die gewellten Oberflächen greifen während des Stauchens ineinander und bilden eine mechanische Verriegelung zum Ausgleich von Ausfällen an der Klebe-/Klebstoff-Schnittstelle.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine energieabsorbierende Anordnung 30 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die energieabsorbierende Anordnung 30 kann eine längliche Struktur aufweisen, die im Allgemeinen ein hohles, längliches Rohr 32 und eine Querplatte 34 beinhaltet, die sich durch das längliche Rohr 32 erstreckt. Wie hierin verwendet, kann sich der Begriff Rohr auf eine Struktur beziehen, die sich entlang einer Längsachse erstreckt und eine Umfangswand aufweist, die sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Längsachse erstreckt. Die Umfangswand kann vollständig umschlossen werden, um einen hohlen Innenraum zu definieren. Die Enden des länglichen Rohres in einer Richtung senkrecht zur Längsachse können offen oder geschlossen sein. Ein Querschnitt der Umfangswand kann eine Vielzahl von Formen in einer Richtung senkrecht zur Längsachse definieren. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Umfangswand des länglichen Rohres einen Querschnitt aufweisen, der kreisförmig ist (siehe z. B., 5), elliptisch, rechteckig (siehe z. B., 2, 4, 6-8), quadratisch oder hexagonal.
Die energieabsorbierende Anordnung 30 beinhaltet eine erste Komponente 36 und eine zweite Komponente 38. Die erste Komponente 36 und die zweite Komponente 38 können an einem Gelenk 40 aneinander befestigt werden. Wie im Folgenden näher beschrieben, können die erste Komponente 36 und die zweite Komponente 38 beide aus polymeren Verbundwerkstoffen gebildet sein oder diese beinhalten. Jede der ersten und zweiten Komponenten 36, 38 kann integral ausgebildet sein (d. h. die ersten und zweiten Komponenten 36, 38 können jeweils einen einheitlichen Körper beinhalten, der frei von Verbindungen ist). Die energieabsorbierende Anordnung 30 kann sich zwischen einem ersten Ende 42 und einem zweiten Ende 44 gegenüber dem ersten Ende erstrecken. Als nicht einschränkendes Beispiel, wenn die energieabsorbierende Anordnung 30 ein Stauchelement für eine Stoßfängerträgeranordnung eines Fahrzeugs ist, kann eines der ersten Enden 42 und das zweite Ende 44 mit einem Stoßfänger verbunden sein (siehe z. B. Stoßfänger 12 von 1) und das andere des ersten Endes 42 und das zweite Ende 44 kann mit einer Fahrzeugschiene verbunden sein (siehe z. B. Fahrzeugschiene 18 von 1).
Die erste Komponente 36 kann eine erste Umfangswand 50 beinhalten. Die erste Umfangswand 50 kann einen ersten Innenraum oder eine Zelle 52 definieren. Eine erste Längsachse 54 kann sich durch das erste Innenfach 52 erstrecken. Die erste Umfangswand 50 kann sich im Wesentlichen parallel zur ersten Längsachse 54 erstrecken. Die erste Umfangswand 50 kann sich um einen gesamten Umfang der ersten Komponente 36 herum erstrecken. Die erste Umfangswand 50 kann einen ersten Innenabschnitt 56 und einen ersten Außenabschnitt 58 beinhalten. In verschiedenen Aspekten kann der erste Außenabschnitt 58 als erste Außenwand bezeichnet werden.
Der erste Innenabschnitt 56 der ersten Umfangswand 50 kann einen Abschnitt der Querplatte 34 definieren. Der erste Innenabschnitt 56 kann eine erste Innenwand 59 beinhalten, die eine erste Vielzahl von länglichen Stegen oder Spitzen 60 definiert. Jeder der länglichen Stege 60 kann sich im Wesentlichen parallel zur ersten Längsachse 54 erstrecken. Jeder der länglichen Stege 60 kann in vorbestimmten Abständen von anderen länglichen Stegen 60 der ersten Vielzahl beabstandet sein, um eine erste gewellte Oberfläche 62 zu bilden. Eine erste Vielzahl von länglichen Böden oder Vertiefungen 64 kann zwischen der Vielzahl von länglichen Stegen 60 angeordnet sein, sodass die Stege 60 und die Böden 64 abwechselnd miteinander verbunden sind. Die Stege 60 können vom ersten Innenfach 52 in eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zur ersten Längsachse 54 vorstehen. In verschiedenen Aspekten können die länglichen Stege 60 ein im Allgemeinen periodisches Profil aufweisen, sodass sie in regelmäßigen, vorbestimmten Intervallen wiederholt werden. In verschiedenen Aspekten können die länglichen Stege 60 und die länglichen Böden 64 eine Wellenform definieren. In verschiedenen alternativen Aspekten können die länglichen Stege 60 jedoch in unregelmäßigen Abständen wiederholt werden.
Der erste Außenabschnitt 58 der ersten Umfangswand 50 kann einen Abschnitt des länglichen Rohres 32 definieren. Die erste Umfangswand 50 kann eine erste Außenwand 70 und gegenüberliegende Seitenwände 72 beinhalten, die sich im Wesentlichen senkrecht zur ersten Außenwand 70 erstrecken. Eine erste abgerundete Ecke 74 kann jede erste Seitenwand 72 mit der ersten Außenwand 70 verbinden. Wie vorstehend erwähnt, kann der erste Außenabschnitt 58 der ersten Umfangswand 50 in alternativen Ausführungsformen als nicht einschränkendes Beispiel eine andere Querschnittsgeometrie, wie beispielsweise einen Halbkreis, aufweisen.
Die zweite Komponente 38 kann ähnlich zur ersten Komponente 36 sein. Die zweite Komponente 38 kann eine zweite Umfangswand 82 beinhalten. Die zweite Umfangswand 82 kann einen zweiten Innenraum oder eine Zelle 84 definieren. Eine zweite Längsachse 86 kann sich durch das zweite Innenfach 84 erstrecken. Die zweite Umfangswand 82 kann sich im Wesentlichen parallel zur zweiten Längsachse 86 erstrecken. Die zweite Umfangswand 82 kann sich um einen gesamten Umfang der zweiten Komponente 38 herum erstrecken. Die zweite Umfangswand 82 kann einen zweiten Innenabschnitt 88 und einen zweiten Außenabschnitt 90 beinhalten. In verschiedenen Aspekten kann der zweite Außenabschnitt 90 als zweite Außenwand bezeichnet werden.
Der zweite Innenabschnitt 88 der zweiten Umfangswand 82 kann einen weiteren Abschnitt der Querplatte 34 definieren. Der zweite Innenabschnitt 88 kann eine zweite Innenwand 92 beinhalten, die eine zweite Vielzahl von länglichen Stegen oder Spitzen 94 definiert. Jeder der länglichen Stege 94 kann sich im Wesentlichen parallel zur zweiten Längsachse 86 erstrecken. Jeder der länglichen Stege 94 kann in vorbestimmten Abständen von anderen länglichen Stegen 94 der zweiten Vielzahl beabstandet sein, um eine zweite gewellte Oberfläche 96 zu bilden. Die zweite gewellte Oberfläche 96 kann komplementär zur ersten gewellten Oberfläche 62 verlaufen. Eine zweite Vielzahl von länglichen Böden oder Vertiefungen 98 kann zwischen der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen 94 so angeordnet sein, dass die länglichen Stege 94 und die länglichen Böden 98 abwechselnd miteinander verbunden sind. Die Stege 94 können vom zweiten Innenfach 84 in eine Richtung vorstehen, die im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Längsachse 86 verläuft. In verschiedenen Aspekten können die länglichen Stege 94 ein im Allgemeinen periodisches Profil aufweisen, sodass sie in regelmäßigen, vorbestimmten Intervallen wiederholt werden. In verschiedenen Aspekten können die länglichen Stege 94 und die länglichen Böden 98 eine Wellenform definieren. In verschiedenen alternativen Aspekten können die länglichen Stege 94 jedoch in unregelmäßigen Abständen wiederholt werden.
Der zweite Außenabschnitt 90 der zweiten Umfangswand 82 kann einen Abschnitt des länglichen Rohres 32 definieren. Die zweite Umfangswand 82 kann eine zweite Außenwand 104 und zweite gegenüberliegende Seitenwände 106 beinhalten, die sich im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Außenwand 104 erstrecken. Eine zweite abgerundete Ecke 108 kann jede zweite Seitenwand 106 mit der Außenwand 104 verbinden. In alternativen Ausführungsformen kann der zweite Außenabschnitt 90 der zweiten Umfangswand 82 als nicht einschränkendes Beispiel, wie vorstehend erläutert, eine andere Querschnittsgeometrie aufweisen, wie beispielsweise einen Halbkreis.
Die erste Komponente 36 und die zweite Komponente 38 können miteinander verbunden werden, um die energieabsorbierende Anordnung 30 zu bilden. Insbesondere kann die erste gewellte Oberfläche 62 mit der zweiten gewellten Oberfläche 96 verbunden werden, um die Verbindung 40 zu bilden. Die ersten und zweiten Oberflächen 62, 96 können beispielsweise durch eine Klebstoffschicht miteinander verbunden sein, die zwischen der ersten gewellten Oberfläche 62 und der zweiten gewellten Oberfläche 96 angeordnet ist. Die ersten und zweiten Längsachsen 54, 86 können sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Der erste Innenabschnitt 56 der ersten Umfangswand 50 und der zweite Innenabschnitt 88 der zweiten Umfangswand 82 können zusammenwirken, um die Querplatte 34 zu definieren. Der erste Außenabschnitt 58 der ersten Umfangswand 50 und der zweite Außenabschnitt 90 der zweiten Umfangswand 82 können zusammenwirken, um das längliche Rohr 32 zu definieren. Das längliche Rohr 32 kann einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt in einer Richtung parallel zu den ersten und zweiten Längsachsen 54, 86 definieren.
Der Eingriff der ersten und zweiten gewellten Oberflächen 62, 96 kann eine mechanische Verriegelung vorsehen, um einem Schnittstellenversagen während des Stauchvorgangs zu widerstehen. Die mechanische Verriegelung kann das Schnittstellenversagen bei Stößen, die nicht parallel zur ersten und zweiten Längsachse 54, 86 verlaufen, reduzieren oder verhindern. So kann beispielsweise eine Seitenwand (siehe z. B. Seitenwand 122 von 3) eines langgestreckten Steges 60 auf der ersten Komponente 36 in eine Seitenwand eines langgestreckten Steges 94 auf der zweiten Komponente 38 eingreifen, um zu verhindern, dass die ersten und zweiten Komponenten 36, 38 entlang einer Querachse 114 im Wesentlichen senkrecht zur ersten und zweiten Längsachse 54, 86 gegeneinander gleiten. Im Gegensatz dazu würden zwei alternative Komponenten, die an planaren Oberflächen verbunden sind, keine signifikante mechanische Gleitfestigkeit aufweisen.
Die erste Komponente 36 kann aus einem ersten faserverstärkten polymeren Verbundwerkstoff gebildet werden und die zweite Komponente 38 kann aus einem zweiten faserverstärkten polymeren Verbundwerkstoff gebildet werden. Das erste Verbundmaterial beinhaltet ein erstes Polymer und eine erste Vielzahl von Verstärkungsfasern. Das zweite Verbundmaterial beinhaltet ein zweites Polymer und eine zweite Vielzahl von Verstärkungsfasern.
Die ersten und zweiten Polymere können duroplastische Polymere sein, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: Benzoxazin, einem Bis-Maleimid (BMI), einem Cyanatester, einem Epoxy, einem Phenol (PF), einem Polyacrylat (Acryl), einem Polyimid (PI), einem ungesättigten Polyester, einem Polyeurethan (PUR), einem Vinylester, einem Siloxan, Co-Polymeren derselben und Kombinationen derselben. Die ersten und zweiten Polymere können thermoplastische Polymere sein, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: Polyethylenimin (PEI), Polyamidimid (PAI), Polyamid (PA) (z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketon (PEK), ein Polyphenylensulfid (PPS), ein thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polypropylen (PP), Polycarbonat/Acrylnitrilbutadien-Styrol (PC/ABS), hochdichtes Polyethylen (HDPE), Polyethylenterephthalat (PET), Poly(methylmethacrylat) (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyaryletherketon (PAEK), Polyetherketoneketon (PEKK), Copolymere derselben und Kombinationen derselben. In verschiedenen Aspekten können die ersten und zweiten Polymere der jeweiligen ersten und zweiten Komponenten 36, 38 die gleiche Zusammensetzung aufweisen.
Die ersten und zweiten Vielzahlen von Verstärkungsfasern können unabhängig voneinander ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus: Kohlenstoffasern, Glasfasern (z. B. Glasfasern, Quarz), Basaltfasern, Aramidfasern (z. B. KEVLAR®, Polyphenylenbenzobisoxazol (PBO), Polyethylenfasern (z. B. ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE)), Polypropylenfasern (z. B. hochfestes Polypropylen), Naturfasern (z. B. Baumwolle, Lein, Zellulose, Spinnenseide) und Kombinationen derselben. Die ersten und zweiten Vielzahlen von Verstärkungsfasern können als Gewebe, ununterbrochener Zufallsstoff, diskontinuierliche Zufallsfasern, abgeschnittener Zufallsstoff, unidirektionale Endlosstranglagen, ausgerichtete, abgeschnittene Stranglagen, geflochtene Gewebe und beliebige Kombinationen derselben hergestellt werden. In verschiedenen Aspekten können der erste Verbundwerkstoff und der zweite Verbundwerkstoff jeweils ein thermoplastisches Polymer und eine Vielzahl von diskontinuierlichen Zufallsfasern beinhalten.
Unter Bezugnahme auf 3 ist die erste Komponente 36 dargestellt. Jeder längliche Steg 60 kann eine obere Wand 120 und zwei Seitenwände 122 beinhalten. Eine erste Ebene 124 kann sich im Wesentlichen senkrecht zum länglichen Boden 64 und zur ersten Längsachse 54 erstrecken. Zwischen der ersten Ebene 124 und der Seitenwand 122 kann ein Wellenwinkel 126 definiert werden. Der Wellenwinkel 126 kann von der Zusammensetzung des ersten Verbundwerkstoffs abhängig sein. In verschiedenen Aspekten kann der Wellenwinkel 126 größer als oder gleich etwa 1° und kleiner als oder gleich etwa 85°, optional größer als oder gleich etwa 5° und kleiner als oder gleich etwa 70°, optional größer als oder gleich etwa 30° und kleiner als oder gleich etwa 70° sein, optional größer oder gleich etwa 35° und kleiner oder gleich etwa 65°, optional größer oder gleich etwa 40° und kleiner oder gleich etwa 60°, optional größer oder gleich etwa 40° und kleiner oder gleich etwa 55°, optional größer oder gleich etwa 40° und kleiner oder gleich etwa 50°, und optional etwa 45° sein.
Die Umfangswand 50 kann eine Dicke 128 aufweisen. Die Dicke 128 kann konstant oder variabel sein. Die Dicke 128 kann entlang der Länge der ersten Komponente 36 variieren (d. h. entlang der ersten Längsachse 54). In einem Beispiel weist die Umfangswand 50 am ersten Ende 42 der ersten Komponente 36 (z. B. an dem sie mit einem Stoßfänger verbunden ist, wie in 1 am besten zu sehen ist) und am zweiten Ende 44 der ersten Komponente 36 (z. B. an dem sie mit einer Fahrzeugschiene verbunden ist, wie in 1 am besten zu sehen ist), eine Dicke 128 von etwa 2 mm auf. Die Dicke 128 am ersten Ende 42 kann etwa 2 mm betragen, die Dicke 128 am zweiten Ende 44 kann etwa 6 mm betragen, und die Dicke 128 kann zwischen dem ersten Ende 42 und dem zweiten Ende 44 linear zunehmen. Die Dicke 128 kann auch je nach Position an der Umfangswand 50 variieren. So kann beispielsweise der Innenabschnitt 56 eine andere Dicke 128 aufweisen als der Außenabschnitt 58. Die Dicke 128 kann von der Zusammensetzung des Verbundwerkstoffs abhängig sein. In verschiedenen Aspekten kann die Dicke 128 größer als oder gleich etwa 1 mm und kleiner als oder gleich etwa 10 mm, optional größer als oder gleich etwa 1 mm und kleiner als oder gleich etwa 9 mm, optional größer als oder gleich etwa 1 mm und kleiner als oder gleich etwa 8 mm sein, optional größer oder gleich etwa 2 mm und kleiner oder gleich etwa 8 mm, optional größer oder gleich etwa 3 mm und kleiner oder gleich etwa 8 mm, optional größer oder gleich etwa 4 mm und kleiner oder gleich etwa 7 mm, und optional größer oder gleich etwa 5 mm und kleiner als oder gleich etwa 6 mm sein.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 kann eine Bodenebene 130 durch die Außenflächen 132 der länglichen Böden 64 definiert werden. Eine Stegebene 134 kann durch die Innenflächen 136 der länglichen Stege 60 definiert werden. Zwischen der Bodenebene 130 und der Stegebene 134 kann eine Steghöhe 138 definiert werden. Im Allgemeinen entsprechen größere Höhen 138 einer größeren Reduzierung von Schnittstellenausfällen, da die Seitenwände 122 eine größere Oberfläche zum Bilden der mechanischen Verriegelung aufweisen. In verschiedenen Aspekten kann die Steghöhe 138 größer oder gleich etwa 2 mm und kleiner oder gleich etwa 60 mm sein, optional größer oder gleich etwa 5 mm und kleiner oder gleich etwa 20 mm, optional größer oder gleich etwa 10 mm und kleiner oder gleich etwa 15 mm und optional etwa 12 mm.
Ein Verhältnis ist als Quotient aus Steghöhe 138 und Dicke 128 (Steghöhe 138/Dicke 128) definiert. Im Allgemeinen entsprechen größere Verhältnisse einer größeren Komponentenverriegelung. In verschiedenen Aspekten kann das Verhältnis größer oder gleich etwa 1 und kleiner oder gleich etwa 20, optional größer oder gleich etwa 2 und kleiner oder gleich etwa 10, optional größer oder gleich etwa 3 und kleiner oder gleich etwa 7 und optional etwa 6 sein.
Die länglichen Stege 60 können auch einen Eckradius 142 definieren. Der Eckradius 142 kann von der Zusammensetzung des ersten Verbundwerkstoffs abhängig sein. In verschiedenen Aspekten kann der Eckradius 142 größer oder gleich 1 mm, optional größer oder gleich etwa 3 mm und optional größer oder gleich etwa 6 mm sein.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine weitere energieabsorbierende Anordnung 150 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Sofern nicht anders angegeben, kann die energieabsorbierende Anordnung 150 der energieabsorbierenden Anordnung 30 aus 2 ähnlich sein. Die energieabsorbierende Anordnung 150 kann ein längliches Rohr 152 mit einer ersten Länge 154 in einer Richtung parallel zu einer Längsachse 155 des länglichen Rohres 152 und eine Querplatte 156 mit einer zweiten Länge 158 in der Richtung beinhalten. Die erste Länge 154 kann sich von der zweiten Länge 158 unterscheiden. Insbesondere kann die erste Länge 154 größer sein als die zweite Länge 158. Auf dem länglichen Rohr 152 kann ein offener Abschnitt 160 definiert werden, wobei sich die Querplatte 156 nicht erstreckt.
Die energieabsorbierende Anordnung 150 kann sich zwischen einem ersten Ende 162 und einem zweiten Ende 164 erstrecken. Die offenen Abschnitte 160 können an einem oder beiden der ersten Enden 162 und 164 definiert werden. Wenn der offene Abschnitt 160 an einer Stoßfängerseite vorhanden ist, wird die Querschnittsfläche der energieabsorbierenden Anordnung 150 reduziert, wodurch eine Spitzenkraft zum Einleiten einer Stauchung reduziert wird. Der offene Abschnitt 160 kann auf der Fahrzeugschienenseite vorhanden sein, da ein Abschnitt der energieabsorbierenden Anordnung 150 auf der Fahrzeugschienenseite in die Karosseriestruktur eingesetzt wird und daher nicht zur Energieaufnahme zur Verfügung steht.
Unter Bezugnahme auf 5 ist noch eine weitere energieabsorbierende Anordnung 172 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die energieabsorbierende Anordnung 172 kann ein längliches Rohr 174 und eine Querplatte 176 beinhalten. Die energieabsorbierende Anordnung 172 kann ferner eine erste Komponente 180 und eine zweite Komponente 182 beinhalten.
Die erste Komponente 180 kann eine erste Umfangswand 186 beinhalten, die ein erstes Innenfach oder eine Zelle 188 definiert. Die erste Umfangswand 186 kann einen ersten Innenabschnitt 190 und einen ersten Außenabschnitt 192 beinhalten. Der erste Innenabschnitt 190 kann dem ersten Innenabschnitt 56 der ersten Komponente 36 aus 2 ähnlich sein. Der erste Außenabschnitt 192 kann einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Die zweite Komponente 182 kann eine zweite Umfangswand 196 beinhalten, die ein zweites Innenfach oder eine zweite Zelle 198 definiert. Die zweite Umfangswand 196 kann einen zweiten Innenabschnitt 200 und einen zweiten Außenabschnitt 202 beinhalten. Der zweite Innenabschnitt 200 kann dem zweiten Innenabschnitt 88 der zweiten Komponente 38 aus 2 ähnlich sein. Der Außenabschnitt 202 kann einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Die ersten und zweiten Innenabschnitte 190, 200 können zusammenwirken, um die Querplatte 176 zu definieren. Die ersten und zweiten Außenabschnitte 192, 202 können zusammenwirken, um das längliche Rohr 174 zu definieren. Das längliche Rohr 174 kann einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Andere runde oder ovale Querschnittsformen werden ebenfalls in alternativen Variationen in Betracht gezogen.
In verschiedenen Aspekten kann eine energieabsorbierende Anordnung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung mehr als zwei Komponenten beinhalten. Unter Bezugnahme auf 6 ist noch eine weitere energieabsorbierende Anordnung 210 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die energieabsorbierende Anordnung 210 kann ein längliches Rohr 212, eine erste Querplatte 214 sowie eine zweite Querplatte 216 beinhalten. Die ersten und zweiten Querplatten 214, 216 können sich durch das längliche Rohr 212 hindurch erstrecken. Die ersten und zweiten Querplatten 214, 216 können im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die energieabsorbierende Anordnung 210 kann eine erste Komponente 220, eine zweite Komponente 222 und eine dritte Komponente 224 beinhalten.
Die erste Komponente 220 kann eine erste Umfangswand 228 beinhalten, die ein erstes Innenfach oder eine Zelle 230 definiert. Die erste Umfangswand 228 kann einen ersten Innenabschnitt 232 und einen ersten Außenabschnitt 234 beinhalten. Der erste Innenabschnitt 232 kann eine erste gewellte Oberfläche 236 definieren, ähnlich der ersten gewellten Oberfläche 62 der ersten Komponente 36 von 2. Der erste Außenabschnitt 234 kann dem ersten Außenabschnitt 58 der ersten Komponente 36 von 2 ähnlich sein.
Die zweite Komponente 222 kann eine zweite Umfangswand 240 beinhalten, die ein zweites Innenfach oder Zelle 242 definiert. Die zweite Umfangswand 240 kann einen zweiten Innenabschnitt 244 und einen zweiten Außenabschnitt 246 beinhalten. Der zweite Innenabschnitt 244 kann eine zweite gewellte Oberfläche 248 ähnlich der zweiten gewellten Oberfläche 96 der zweiten Komponente 38 von 2 definieren. Der zweite Außenabschnitt 246 kann dem zweiten Außenabschnitt 90 der zweiten Komponente 38 von 2 ähnlich sein.
Die dritte Komponente 224 kann zwischen der ersten Komponente 220 und der zweiten Komponente 222 angeordnet sein. Die dritte Komponente 224 kann eine dritte Umfangswand 252 beinhalten, die ein drittes Innenfach 254 definiert. Die dritte Umfangswand 252 kann einen dritten Innenabschnitt 256 und einen vierten Innenabschnitt 258 beinhalten. Der dritte Innenabschnitt 256 kann eine dritte gewellte Oberfläche 260 definieren und kann dem zweiten Innenabschnitt 88 der zweiten Komponente 38 von 2 ähnlich sein. Der vierte Innenabschnitt 258 kann eine vierte gewellte Oberfläche 262 definieren und kann dem ersten Innenabschnitt 56 der ersten Komponente 36 von 2 ähnlich sein. Die dritte Umfangswand 252 kann ferner einen dritten Außenabschnitt 264 und einen vierten Außenabschnitt 266 beinhalten. Die dritten und vierten Außenabschnitte 264, 266 können sich im Wesentlichen parallel zueinander zwischen dem dritten Innenabschnitt 256 und dem vierten Innenabschnitt 258 erstrecken.
Die dritte gewellte Oberfläche 260 kann die erste gewellte Oberfläche 236 ergänzen und mit der ersten gewellten Oberfläche 236 verbunden werden. Somit können der erste Innenabschnitt 232 und der dritte Innenabschnitt 256 zusammenwirken, um die erste Querplatte 214 zu definieren. Die vierte gewellte Oberfläche 262 kann die zweite gewellte Oberfläche 248 ergänzen und mit der zweiten gewellten Oberfläche 248 verbunden werden. Somit können der zweite Innenabschnitt 244 und der vierte Innenabschnitt 258 zusammenwirken, um die zweite Querplatte 216 zu definieren. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Außenabschnitte 234, 246, 264, 266 können zusammenwirken, um das längliche Rohr 212 zu definieren. Das längliche Rohr 212 kann einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 7 ist noch eine weitere energieabsorbierende Anordnung 274 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die energieabsorbierende Anordnung 274 kann ein längliches Rohr 276, eine erste Querplatte 278 sowie eine zweite Querplatte 280 beinhalten. Die ersten und zweiten Querplatten 278, 280 können im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein (z. B. wenn die Querplatten 278, 280 Wellenformen definieren, sind die jeweiligen Mittellinien im Wesentlichen senkrecht). Die energieabsorbierende Anordnung 274 kann eine erste Komponente 284, eine zweite Komponente 286 und eine dritte Komponente 288 beinhalten.
Die erste Komponente 284 kann eine erste Umfangswand 292 beinhalten, die ein erstes Innenfach 294 oder eine Zelle definiert. Die erste Umfangswand 292 kann einen ersten Innenabschnitt 296 und einen ersten Außenabschnitt 298 sowie einen ersten Außenabschnitt 300 beinhalten. Die ersten und zweiten Innenabschnitte 296, 298 können im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein. Der erste Außenabschnitt 300 kann eine erste Wand 302 und eine zweite Wand 304 im Wesentlichen senkrecht zur ersten Wand 302 beinhalten. Die erste Wand 302 kann gegenüber dem ersten Innenabschnitt 296 angeordnet sein. Die zweite Wand 304 kann gegenüber dem zweiten Innenabschnitt 298 angeordnet sein.
Die zweite Komponente 286 kann eine zweite Umfangswand 308 beinhalten, die ein zweites Innenfach oder eine Zelle 310 definiert. Die zweite Umfangswand 308 kann einen dritten Innenabschnitt 312, einen vierten Innenabschnitt 314 und einen zweiten Außenabschnitt 316 beinhalten. Die dritten und vierten Innenabschnitte 312, 314 können im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein. Der zweite Außenabschnitt 316 kann eine dritte Wand 318 und eine vierte Wand 320 im Wesentlichen senkrecht zur dritten Wand 318 beinhalten. Die dritte Wand 318 kann gegenüber dem dritten Innenabschnitt 312 und die vierte Wand 320 kann gegenüber dem vierten Innenabschnitt 314 angeordnet sein.
Die dritte Komponente 288 kann eine dritte Umfangswand 324 beinhalten, die ein drittes Innenfach oder eine Zelle 326 definiert. Die dritte Umfangswand 324 kann einen fünften Innenabschnitt 328 und einen dritten Außenabschnitt 332 beinhalten. Der Außenabschnitt 332 kann eine fünfte Wand 334, eine sechste Wand 336 und eine siebte Wand 338 beinhalten. Die fünfte Wand 334 kann gegenüber dem fünften Innenabschnitt 328 angeordnet sein. Die sechste Wand 336 und die siebte Wand 338 können sich im Wesentlichen parallel zueinander zwischen dem fünften Innenabschnitt 328 und der fünften Wand 334 erstrecken. Die sechste Wand 336 kann gegenüber der siebten Wand 338 angeordnet sein.
Der erste Innenabschnitt 296 und der dritte Innenabschnitt 312 können zusammenwirken, um eine erste gewellte Oberfläche 342 zu definieren. Der fünfte Innenabschnitt 328 kann eine zweite gewellte Oberfläche 344 definieren, welche die erste gewellte Oberfläche 342 ergänzt. Die ersten und zweiten gewellten Oberflächen 342, 344 können aneinander befestigt sein. Somit können die ersten, dritten und fünften Innenabschnitte 296, 312, 328 zusammenwirken, um die erste Querplatte 278 zu definieren. Der zweite Innenabschnitt 298 kann eine dritte gewellte Oberfläche 346 definieren. Der vierte Innenabschnitt 314 kann eine vierte gewellte Oberfläche 348 definieren, welche die zweite gewellte Oberfläche 344 ergänzt. Die zweite gewellte Oberfläche 344 kann mit der vierten gewellten Oberfläche 348 verbunden werden. Somit können die zweiten Innenabschnitte 298, 314 zusammenwirken, um die zweite Querplatte 280 zu definieren. Die ersten, zweiten und dritten Außenabschnitte 300, 316, 332 können zusammenwirken, um das längliche Rohr 276 zu definieren. Das längliche Rohr 276 kann einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 8 ist noch eine weitere energieabsorbierende Anordnung 356 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Die energieabsorbierende Anordnung 356 kann ein längliches Rohr 358, eine erste Querplatte 360 sowie eine zweite Querplatte 362 beinhalten. Die ersten und zweiten Querplatten 360, 362 können im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein (z. B. wenn die Querplatten eine Wellenform definieren, sind die jeweiligen Mittellinien der Innenabschnitte der Komponenten im Wesentlichen senkrecht zueinander). Die energieabsorbierende Anordnung 356 kann eine erste Komponente 366, eine zweite Komponente 368, eine dritte Komponente 370 und eine vierte Komponente 372 beinhalten.
Die erste Komponente 366 kann eine erste Umfangswand 374 beinhalten, die ein erstes Innenfach 376 oder eine Zelle definiert. Die erste Umfangswand 374 kann einen ersten Innenabschnitt 378 und einen zweiten Außenabschnitt 380 sowie einen ersten Außenabschnitt 382 beinhalten. Die ersten und zweiten Innenabschnitte 378, 380 können im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein. Der erste Außenabschnitt 382 kann eine erste Wand 384 und eine zweite Wand 386 im Wesentlichen senkrecht zur ersten Wand 384 beinhalten. Die erste Wand 384 kann gegenüber dem ersten Innenabschnitt 378 angeordnet sein. Die zweite Wand 386 kann gegenüber dem zweiten Innenabschnitt 380 angeordnet sein.
Die zweite Komponente 368 kann eine zweite Umfangswand 390 beinhalten, die ein zweites Innenfach 392 oder eine Zelle definiert. Die zweite Umfangswand 390 kann einen dritten Innenabschnitt 394, einen vierten Innenabschnitt 396 und einen zweiten Außenabschnitt 398 beinhalten. Die dritten und vierten Innenabschnitte 394, 396 können im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein. Der zweite Außenabschnitt 398 kann eine dritte Wand 400 und eine vierte Wand 402 im Wesentlichen senkrecht zur dritten Wand 400 beinhalten. Die dritte Wand 400 kann gegenüber dem dritten Innenabschnitt 394 und die vierte Wand 402 kann gegenüber dem vierten Innenabschnitt 396 angeordnet sein.
Die dritte Komponente 370 kann eine dritte Umfangswand 406 beinhalten, die ein drittes Innenfach oder eine Zelle 408 definiert. Die dritte Umfangswand 406 kann einen fünften Innenabschnitt 410, einen sechsten Innenabschnitt 412 und einen dritten Außenabschnitt 414 beinhalten. Die fünften und sechsten Innenabschnitte 410, 412 können im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein. Der dritte Außenabschnitt 414 kann eine fünfte Wand 416 und eine sechste Wand 418 im Wesentlichen senkrecht zur fünften Wand 416 beinhalten. Die fünfte Wand 416 kann gegenüber dem fünften Innenabschnitt 410 und die sechste Wand 418 kann gegenüber dem sechsten Innenabschnitt 412 angeordnet sein.
Die vierte Komponente 372 kann eine vierte Umfangswand 422 beinhalten, die ein viertes Innenfach oder eine Zelle 424 definiert. Die vierte Umfangswand 422 kann einen siebten Innenabschnitt 426, einen achten Innenabschnitt 428 und einen vierten Außenabschnitt 430 beinhalten. Die siebten und achten Innenabschnitte 426, 428 können im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein. Der vierte Außenabschnitt 430 kann eine siebte Wand 432 und eine achte Wand 434 beinhalten, die im Wesentlichen senkrecht zur siebten Wand 432 angeordnet sind. Die siebte Wand 432 kann gegenüber dem siebten Innenabschnitt 426 und die achte Wand 434 kann gegenüber dem achten Innenabschnitt 428 angeordnet sein.
Der erste Innenabschnitt 378 und der dritte Innenabschnitt 394 können zusammenwirken, um eine erste gewellte Oberfläche 438 zu definieren. Der fünfte Innenabschnitt 410 und der siebte Innenabschnitt 426 können zusammenwirken, um eine zweite gewellte Oberfläche 440 zu definieren. Die ersten und zweiten gewellten Oberflächen 438, 440 können aneinander befestigt sein. Somit können die ersten, dritten, fünften und siebten Innenabschnitte 378, 394, 410, 426 zusammenwirken, um die erste Querplatte 360 zu definieren. Der zweite Innenabschnitt 380 und der sechste Innenabschnitt 412 können zusammenwirken, um eine dritte gewellte Oberfläche 442 zu definieren. Der vierte Innenabschnitt 396 und der achte Innenabschnitt 428 können zusammenwirken, um eine vierte gewellte Oberfläche 444 zu definieren. Die dritten und vierten gewellten Oberflächen 442, 444 können aneinander befestigt sein. Somit können die zweiten, vierten, sechsten und achten Innenabschnitte 380, 396, 412, 428 zusammenwirken, um die zweite Querplatte 362 zu definieren. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Außenabschnitte 382, 398, 414, 430 können zusammenwirken, um das längliche Rohr 358 zu definieren. Das längliche Rohr 358 kann einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen.
Die vorstehend erläuterte energieabsorbierende Anordnung kann ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus: einer Säule, einer Strukturplatte, einer Aufhängungskomponente, einer Stauchdose, einem Stoßfängerträger, einer strukturellen Frontschiene, einem Strukturrahmen, einem Querträger, einer Fahrwerkskomponente und Kombinationen derselben. Obwohl Automobilanwendungen erläutert werden, kann die energieabsorbierende Anordnung auch in anderen Anwendungen wie anderen Fahrzeuganwendungen (z. B. Motorrädern und Freizeitfahrzeugen), in der Luft- und Raumfahrtindustrie (z. B. Flugzeuge, Hubschrauber, Drohnen), in der Schifffahrt (z. B. Schiffe, Privatboote, Docks), Landwirtschaftsgeräten, Industrieanlagen und dergleichen eingesetzt werden.
In verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer energieabsorbierenden Anordnung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. Das Verfahren wird im Kontext der energieabsorbierenden Anordnung 30 von 2 beschrieben; das Verfahren ist jedoch auch auf jede andere energieabsorbierende Anordnung der vorliegenden Offenbarung anwendbar. Unter Bezugnahme auf die 9A-9E beinhaltet ein exemplarisches Verfahren zum Bilden der energieabsorbierenden Anordnung 30 das Formpressen.
In 9A ist eine Form 450 mit einem Außenabschnitt 452 und einem Innenabschnitt 454 vorgesehen. Der Außenabschnitt 452 kann eine Basis 456 und eine Negativform 458 beinhalten. Die Negativform 458 kann wie das erste Innenfach 52 der ersten Komponente 36 ausgebildet sein. Eine Längsachse 460 kann sich durch eine Mitte der Negativform 458 erstrecken. Die Längsachse 460 ist so konfiguriert, dass sie mit der ersten Längsachse 54 der ersten Komponente 36 ausgerichtet ist. Der Außenabschnitt 452 kann einen Entformungswinkel 462 beinhalten, um das Entfernen des Teils zu erleichtern. Die Entformungswinkel 462 können größer als oder gleich etwa 0,5°, optional größer als oder gleich etwa 0,5° und kleiner als oder gleich etwa 10°, optional größer als oder gleich etwa 1° und kleiner als oder gleich etwa 8°, optional größer als oder gleich etwa 2° und kleiner als oder gleich etwa 5°, und optional größer als oder gleich etwa 3° und kleiner als oder gleich etwa 4° sein.
In 9B kann eine Verbundwerkstoff-Vorläuferfolie 466 um die Negativform 458 gewickelt werden. Eine Naht 468 kann auf einer Oberfläche der Negativform 458 angeordnet werden, die der Außenwand 70 der ersten Komponente 36 entspricht. Die Naht 468 kann parallel zu den Längsachsen 54, 460 sein. Eine alternative Naht 468' ist dargestellt. Die alternative Naht 468' erstreckt sich nicht parallel zu den Längsachsen 54, 460. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Verbundwerkstoff-Vorläufer 466 ein Organobech sein.
In 9C kann der Innenabschnitt 454 der Form 450 um die Negativform 458 und die Verbundwerkstoff-Vorstufenplatte 466 herum geschlossen werden. Die Verbundwerkstoff-Vorläuferplatte 466 kann durch Aufbringen von Wärme und Druck verdichtet werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel, wenn die erste Komponente 36 faserverstärktes Nylon 6 beinhaltet, ist eine Temperatur der Form 450 etwa 150 °C, ein Druck der Form ist größer oder gleich etwa 10 MPa und kleiner oder gleich etwa 25 MPa, und eine Verweildauer in der Form 450 ist größer als oder gleich etwa 30 Sekunden und kleiner als oder gleich etwa 120 Sekunden. Ein Fachmann mit gewöhnlichen Fähigkeiten versteht jedoch, dass andere Prozessparameter basierend auf dem verwendeten Polymer ausgewählt werden können. Bei 9D wird die erste Komponente 36 aus der Form 450 entnommen. Die zweite Komponente 38 wird in einem ähnlichen Verfahren gebildet, wie in den 9A-9D beschrieben. Eine Form zum Bilden der zweiten Komponente 38 weist jedoch eine komplementäre Form zu der Form 450 zum Bilden der ersten Komponente 36 auf.
Bei 9E kann die erste Komponente 36 mit der zweiten Komponente 38 verbunden werden. Die ersten und zweiten Komponenten 36, 38 können durch eine Klebstoffschicht miteinander verbunden werden, die zwischen der ersten gewellten Oberfläche 62 und der zweiten gewellten Oberfläche 96 angeordnet ist. Der Klebstoff kann einen Methacrylat-Klebstoff (z. B., Plexus® MA530), einen Urethanklebstoff (z. B., Ashland Pliogrip® 7770) oder einen Epoxid-Klebstoff (z. B., Magnobond® 56) als nicht einschränkendes Beispiel beinhalten.
Der Klebstoff kann auf eine oder beide der ersten gewellten Oberfläche 62 und der zweiten gewellten Oberfläche 96 aufgebracht werden. Der Klebstoff kann mehr als oder gleich etwa 30 % der Oberfläche der gewellten Oberfläche abdecken, optional mehr als oder gleich 70 % der Oberfläche der gewellten Oberfläche, optional mehr als oder gleich 75 % der Oberfläche der gewellten Oberfläche, optional mehr als oder gleich 80 % der Oberfläche der gewellten Oberfläche, optional mehr als oder gleich 85 % der Oberfläche der gewellten Oberfläche, optional mehr als oder gleich 90 % der Oberfläche der gewellten Oberfläche, optional mehr als oder gleich 95 % der Oberfläche der gewellten Oberfläche und optional mehr als oder gleich 99 % der Oberfläche der gewellten Oberfläche. Der Klebstoff kann ausgehärtet werden. Der Klebstoff kann bei einer Temperatur von mehr als oder gleich etwa 0 °C und weniger als oder gleich etwa 250 °C und wahlweise etwa 100 °C gehärtet werden. Der Klebstoffaushärtungsprozess kann eine Dauer von mehr als oder gleich etwa 10 Minuten bis weniger als oder gleich etwa 24 Stunden und optional etwa 1 Stunde aufweisen. Zusätzlich oder anstelle des Klebstoffs können die ersten und zweiten Komponenten 36, 38 durch eine Vielzahl von mechanischen Befestigungselementen verbunden werden (z. B., Schrauben, Nieten, Bolzen). Wenn der erste Verbundwerkstoff und der zweite Verbundwerkstoff thermoplastische Polymere beinhalten, können die ersten und zweiten Komponenten 36, 38 alternativ durch Schweißen (z. B. Vibration, Ultraschall) verbunden werden.
Eine Person mit handwerklichen Fähigkeiten wird es schätzen, dass die energieabsorbierende Anordnung 30 durch andere Verfahren gebildet werden kann. So könnte beispielsweise die energieabsorbierende Anordnung 30 (und jede der anderen hierin beschriebenen energieabsorbierenden Anordnungen) durch Vakuumverpackung, Autoklav, offenes Gießen, Harzinfusion (z. B. Harzinjektionsverfahren (RTM), Harzspritzgießen (RIM), Hochdruck-Harztransferverfahren (HP-RTM), Kompressions-Harztransferverfahren (C-RTM), vakuumunterstütztes Harzinfusionsverfahren (VARTM), Harzfilminfusion (RFI), Spritzgießen, Pultrusion, automatisierte Faserplatzierung (AFP) und automatisierte Bandüberlagerung (ATL) gebildet werden.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls gegeneinander austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Auch diverse Variationen sind denkbar. Diese Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, und alle Modifikationen dieser Art verstehen sich als Teil der Offenbarung und fallen in ihren Schutzumfang.

Claims

Energieabsorbierende Anordnung für ein Fahrzeug, umfassend: eine erste Komponente, die ein erstes Polymer und eine erste Vielzahl von Verstärkungsfasern umfasst, wobei die erste Komponente eine erste Umfangswand umfasst, die ein erstes Innenfach mit einer ersten Längsachse definiert, die sich durch dieses erstreckt, wobei ein erster Innenabschnitt der ersten Umfangswand eine erste Vielzahl von darin ausgebildeten länglichen Stegen umfasst, wobei sich jeder der jeweiligen länglichen Stege der ersten Vielzahl von länglichen Stegen im Wesentlichen parallel zur ersten Längsachse erstreckt und in vorbestimmten Abständen von benachbarten länglichen Stegen der ersten Vielzahl von länglichen Stegen beabstandet ist, um eine erste gewellt Oberfläche zu bilden; und eine zweite Komponente, die ein zweites Polymer und eine zweite Vielzahl von Verstärkungsfasern umfasst, wobei die zweite Komponente eine zweite Umfangswand umfasst, die ein zweites Innenfach mit einer zweiten Längsachse definiert, die sich durch dieses hindurch erstreckt, wobei ein zweiter Innenabschnitt der zweiten Umfangswand eine zweite Vielzahl von darin gebildeten länglichen Rippen umfasst, wobei sich jeder jeweilige längliche Steg der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen im Wesentlichen parallel zur zweiten Längsachse erstreckt und in vorbestimmten Abständen von benachbarten länglichen Stegen der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen beabstandet ist, um eine zweite gewellte Oberfläche zu bilden, worin die erste gewellte Oberfläche komplementär zur zweiten gewellten Oberfläche ist, und die erste gewellte Oberfläche mit der zweiten gewellten Oberfläche verbunden ist.
Energieabsorbierende Anordnung nach Anspruch 1, worin: die erste Umfangswand weiterhin eine erste Außenwand und eine erste Innenwand mit dem ersten Innenabschnitt beinhaltet; die zweite Umfangswand weiterhin eine zweite Außenwand und eine zweite Innenwand mit dem zweiten Innenabschnitt beinhaltet; die erste Außenwand und die zweite Außenwand zusammenwirken, um ein längliches Rohr zu definieren, und die erste Innenwand und die zweite Innenwand zusammenwirken, um eine Querplatte zu definieren, wobei sich die Querplatte durch das längliche Rohr im Wesentlichen parallel zur ersten Längsachse und der zweiten Längsachse erstreckt.
Energieabsorbierende Anordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Klebeschicht, die zwischen der ersten gewellten Oberfläche und der zweiten gewellten Oberfläche angeordnet ist, um die erste Komponente an der zweiten Komponente zu befestigen.
Energieabsorbierende Anordnung nach Anspruch 1, worin die erste Vielzahl von länglichen Stegen und die zweite Vielzahl von länglichen Stegen jeweils ein im Allgemeinen periodisches Profil aufweisen.
Energieabsorbierende Anordnung nach Anspruch 1, worin: der erste Innenabschnitt der ersten Umfangswand eine erste Länge in einer Richtung aufweist, die im Wesentlichen parallel zur ersten Längsachse verläuft; ein erster Außenabschnitt der ersten Umfangswand eine zweite Länge in der Richtung aufweist, wobei die zweite Länge größer als die erste Länge ist; der zweite Innenabschnitt der zweiten Umfangswand die erste Länge in der Richtung aufweist; und ein zweiter Außenabschnitt der zweiten Umfangswand die zweite Länge in der Richtung aufweist.
Energieabsorbierende Anordnung nach Anspruch 1, worin: die erste Umfangswand eine erste Außenwand, erste gegenüberliegende Seitenwände, die sich im Wesentlichen senkrecht zur ersten Außenwand erstrecken, und eine erste Innenwand mit dem ersten Innenabschnitt der ersten Umfangswand umfasst, wobei die erste Innenwand gegenüber der ersten Außenwand angeordnet ist und sich zwischen den ersten gegenüberliegenden Seitenwänden erstreckt; die zweite Umfangswand eine zweite Außenwand, zweite gegenüberliegende Seitenwände, die sich im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Außenwand erstrecken, und eine zweite Innenwand mit dem zweiten Innenabschnitt der zweiten Umfangswand umfasst, wobei die zweite Innenwand gegenüber der zweiten Außenwand angeordnet ist und sich zwischen den zweiten gegenüberliegenden Seitenwänden erstreckt; und die erste Außenwand, die ersten gegenüberliegenden Seitenwände, die zweite Außenwand und die zweiten gegenüberliegenden Seitenwände zusammenwirken, um einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur ersten Längsachse und der zweiten Längsachse zu definieren.
Energieabsorbierende Anordnung nach Anspruch 1, worin: eine erste Vielzahl von Böden zwischen der ersten Vielzahl von länglichen Stegen und eine zweite Vielzahl von Böden zwischen der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen angeordnet ist; sich eine Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Vielzahl von Böden und der zweiten Vielzahl von Böden erstreckt; jeder längliche Steg der ersten Vielzahl von länglichen Stegen und jeder längliche Steg der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen eine obere Wand und zwei Seitenwände beinhaltet; und ein Wellenwinkel zwischen der Ebene und jeder Seitenwand gebildet ist, wobei der Wellenwinkel größer oder gleich etwa 30° und kleiner oder gleich etwa 70° ist.
Energieabsorbierende Anordnung nach Anspruch 1, worin: die erste Umfangswand eine erste Dicke von mehr als oder gleich etwa 1 mm und weniger als oder gleich etwa 8 mm aufweist; und die zweite Umfangswand eine zweite Dicke von mehr als oder gleich etwa 1 mm und weniger als oder gleich etwa 8 mm aufweist.
Energieabsorbierende Anordnung nach Anspruch 8, worin: ein erstes Verhältnis von einer ersten Höhe zur ersten Dicke der länglichen Stege der ersten Vielzahl von länglichen Stegen größer als oder gleich etwa 1 und kleiner als oder gleich etwa 20 ist; und ein zweites Verhältnis einer zweiten Höhe zur zweiten Dicke der länglichen Stege der zweiten Vielzahl von länglichen Stegen größer ist als oder gleich etwa 1 und kleiner als oder gleich etwa 20.
Energieabsorbierende Anordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine dritte Komponente, die ein drittes Polymer und eine dritte Vielzahl von Verstärkungsfasern umfasst, wobei die dritte Komponente eine dritte Umfangswand umfasst, die ein drittes Innenfach mit einer dritten Längsachse definiert, die sich durch dieses erstreckt, wobei ein dritter Innenabschnitt der dritten Umfangswand eine dritte Vielzahl von darin ausgebildeten länglichen Stegen umfasst, wobei sich jeder jeweilige längliche Steg der dritten Vielzahl von länglichen Stegen im Wesentlichen parallel zur dritten Längsachse erstreckt und in vorbestimmten Abständen von benachbarten länglichen Stegen der dritten Vielzahl von länglichen Stegen beabstandet ist, um eine dritte gewellte Oberfläche zu bilden, worin: mindestens eine der ersten Komponente und die zweite Komponente eine vierte gewellte Oberfläche beinhaltet; die dritte gewellte Oberfläche komplementär zur vierten gewellten Oberfläche ist; und die dritte gewellte Oberfläche mit der vierten gewellten Oberfläche verbunden ist.