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EINFÜHRUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet von Befestigungselementen und insbesondere auf eine energiedämpfende Schiene, die eine Kollisionsreaktion mit asymmetrischer Energie aufweist.
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Bei einer Vorwärtskollision ist es wünschenswert, die Kollisionsenergie abzuleiten und Kollisionskräfte von Fahrzeuginsassen weg zu kanalisieren. Eine Stoßstange kann ein Energiedämpfungssystem umfassen, das einen Teil der Kollisionsenergie durch einen Hubmechanismus absorbiert. Der Hubmechanismus kann eine ineinanderschiebbare Komponente umfassen, die zusammenklappt, wenn sie Kollisionskräften ausgesetzt wird. Andere Systeme ermöglichen, longitudinale Schienen zu zerdrücken oder zu falten.
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Es gibt eine Abwägung bei der Ausgestaltung von longitudinalen Schienen, um diese zusammen zu klappen und ebenfalls eine gewünschte Lasttragungskapazität beizubehalten. Eine Erhöhung der Lasttragungskapazität erhöht auch die Kollisionslasten, die benötigt werden, um die longitudinalen Schienen zu falten. Eine Verringerung der Lasttragungskapazität erlegt Beschränkungen auf Motorausgestaltung, Fahrgasttragungsfähigkeit und dergleichen auf. Daher würde die Industrie eine longitudinale Schienenausgestaltung begrüßen, die Leistung und Robustheit bei einer Strukturkollision erhöhen kann, während die Lasttragungskapazität ebenfalls gesteigert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einer bespielhaften Ausführungsform umfasst ein Rahmen für ein Fahrzeug ein Stoßfängertragrahmenelement und ein Längsrahmenelement, das mit dem Stoßfängertragrahmenelement gekoppelt ist, Das Längsrahmenelement umfasst ein Schienenelement mit einer asymmetrischen Kollisionsreaktion.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Schienenelement ein außenliegendes Schienenelement, ein innenliegendes Schienenelement, ein oberes Schienenelement und ein unteres Schienenelement, wobei sich das obere Schienenelement und das untere Schienenelement dazwischen erstrecken und sich mit dem außenliegenden Schienenelement und dem innenliegenden Schienenelement verbinden.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale zeigt das außenliegende Schienenelement eine erste Reaktion auf eine axiale Kraft und das innenliegende Schienenelement eine zweite Reaktion auf die axiale Kraft, wobei die zweite Reaktion größer als die erste Reaktion ist.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das außenliegende Schienenelement eine erste Dicke und das innenliegende Schienenelement eine zweite Dicke, die größer als die erste Dicke ist.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale erstreckt sich mindestens ein Querelement zwischen dem innenliegenden Schienenelement und dem außenliegenden Schienenelement, das von dem oberen Schienenelement und dem unteren Schienenelement beabstandet ist, wobei das mindestens eine Querelement erste und zweite Zellen definiert, die sich longitudinal durch das Schienenelement erstrecken.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale erstreckt sich ein Einsatz durch das Stoßfängertragrahmenelement zu dem Schienenelement.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist der Einsatz direkt an dem außenliegenden Schienenelement befestigt.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst der Einsatz einen ersten Einsatz, der an dem außenliegenden Schienenelement bei dem oberen Schienenelement befestigt ist, und einen zweiten Einsatz, der direkt an dem außenliegenden Schienenelement bei dem unteren Schienenelement befestigt ist.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug eine Karosserie mit einem Fahrgastraum, ein Paar von Vorderrädern, ein Paar von Hinterrädern und einen Rahmen, der die Karosserie, das Paar von Vorderrädern und das Paar von Hinterrädern trägt. Der Rahmen umfasst ein Stoßfängertragrahmenelement und ein Längsrahmenelement, das mit dem Stoßfängertragrahmenelement gekoppelt ist. Das Längsrahmenelement umfasst ein Schienenelement mit einer asymmetrischen Kollisionsreaktion.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Schienenelement ein außenliegendes Schienenelement, ein innenliegendes Schienenelement, ein oberes Schienenelement und ein unteres Schienenelement umfasst, wobei sich das obere Schienenelement und das untere Schienenelement dazwischen erstreckt und sich mit dem außenliegenden Schienenelement und dem innenliegenden Schienenelement verbindet.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale zeigt das außenliegende Schienenelement eine erste Reaktion auf eine axiale Kraft und das innenliegende Schienenelement eine zweite Reaktion auf die axiale Kraft, wobei die zweite Reaktion größer als die erste Reaktion ist.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das außenliegende Schienenelement eine erste Dicke und das innenliegende Schienenelement eine zweite Dicke, die größer als die erste Dicke ist.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale erstreckt sich mindestens ein Querelement zwischen dem innenliegenden Schienenelement und dem außenliegenden Schienenelement, das von dem oberen Schienenelement und dem unteren Schienenelement beabstandet ist, wobei das mindestens eine Querelement erste und zweite Zellen definiert, die sich longitudinal durch das Schienenelement erstrecken.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale erstreckt sich ein Einsatz durch das Stoßfängertragrahmenelement zu dem Schienenelement.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist der Einsatz direkt an dem außenliegenden Schienenelement befestigt.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst der Einsatz einen ersten Einsatz, der direkt an dem außenliegenden Schienenelement bei dem oberen Schienenelement befestigt ist, und einen zweiten Einsatz, der direkt an dem außenliegenden Schienenelement bei dem unteren Schienenelement befestigt ist.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Bilden eines Fahrzeugrahmens das Bilden eines Längsrahmenelements mit einer asymmetrischen Kollisionsreaktion.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Bilden des longitudinalen Rahmenelements ein Bilden eines Schienenelements mit einem außenliegenden Schienenelement, einem innenliegenden Schienenelement, einem oberen Schienenelement und einem unteren Schienenelement.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Bilden des Schienenelements das Bilden des außenliegenden Schienenelements, um eine erste Reaktion auf eine axiale Kraft zu zeigen, und das Bilden des innenliegenden Schienenelements, um eine zweite Reaktion auf die axiale Kraft zu zeigen, die größer als die erste Reaktion ist.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Verfahren ebenfalls das Verbinden eines Stoßfängertragrahmenelements mit dem Längsschienenelement und das Bereitstellen eines Einsatzes in dem Stoßfängertragrahmenelement, der direkt mit dem außenliegenden Schienenelement verbunden ist.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung sind ohne Weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren genommen werden.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten erscheinen nur beispielhaft in der folgenden ausführlichen Beschreibung, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, in denen:
- 1 ein Fahrzeug mit einem Fahrgestell, das ein Längsschienenelement mit einem asymmetrischen Transferprofil umfasst, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform anschaulich darstellt;
- 2 eine Teilansicht des Fahrzeugfahrgestells ist, die ein Stoßfängertragrahmenelement, das mit dem Längsrahmenelement verbunden ist, welches das asymmetrische Transferprofil aufweist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform anschaulich darstellt;
- 3 eine Querschnittendansicht des Längsrahmenelements mit dem asymmetrischen Transferprofil, die entlang der Linie 3-3 in 2 genommen ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
- 4 eine graphische Darstellung ist, die eine Reaktion durch ein außenliegendes Schienenelement des Längsrahmenelements auf eine Lasteingabe gemäß einem beispielhaften Aspekt anschaulich darstellt;
- 5 eine graphische Darstellung ist, die eine Reaktion durch ein innenliegendes Schienenelement des Längsrahmenelements auf die Lasteingabe gemäß einem beispielhaften Aspekt anschaulich darstellt;
- 6 einen ersten Teil einer Reaktion durch das Längsschienenelement auf die Lasteingabe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform anschaulich darstellt;
- 7 einen zweiten Teil einer Reaktion durch das Längsschienenelement auf die Lasteingabe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform anschaulich darstellt;
- 8 eine Seitenaufrissansicht von ersten und zweiten Einsatzelementen anschaulich dar stellt, die sich durch das Stoßfängertragrahmenelement zu dem longitudinalen Schienenelement erstrecken;
- 9 eine Querschnittsansicht von oben des zweiten Einsatzelements von 8 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform anschaulich darstellt; und
- 10 das zweite Einsatzelement, das eine Last in das außenliegende Schienenelement überträgt, gemäß einem beispielhaften Aspekt anschaulich darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und ist nicht bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen einzuschränken. Es sei zu verstehen, dass überall in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen auf ähnliche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
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Ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist im Allgemeinen mit 10 in 1 und 2 angegeben. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Fahrgestell 12, das eine Karosserie 14 mit einem Fahrgastraum 16 trägt. Das Fahrgestell 12 trägt ebenfalls ein Paar von Vorderrädern 18 und ein Paar von Hinterrädern 20. Wie hier ausführlicher ausgeführt wird, umfasst das Fahrgestell 12 einen energiedämpfenden Rahmen 30, der ausgestaltet ist, Kollisionskräfte auf Insassen im Fahrgastraum 16 zu verringern. Der energiedämpfende Rahmen 30 ist ebenfalls ausgestaltet, um eine spezifische Reaktion auf niederenergetische Kollisionen zu umfassen. Die spezifische Reaktion mildert die Beschädigung an verschiedenen Rahmenkomponenten, was ermöglicht, dass das Fahrzeug 10 repariert und wieder in den Dienst gebracht werden kann.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst ein energiedämpfender Rahmen 30 ein Stoßfängertragrahmenelement 32, ein erstes Längsrahmenelement 34 und ein zweites Längsrahmenelement (nicht gezeigt). Das erste Längsrahmenelement 34 umfasst ein erstes Schienenelement 36, das mit einem zweiten Schienenelement 38 mechanisch verbunden ist. Das erste Schienenelement 36 ist ausgestaltet, um eine asymmetrische Energie in Reaktion auf Kräfte zu zeigen, die beispielsweise auf das Stoßfängertragrahmenelement 32 wirken.
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Die asymmetrische Reaktion führt zu einem bestimmten Faltmuster, wie hier ausführlicher ausgeführt wird.
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Bezugnehmend auf 3 umfasst das erste Schienenelement 36 ein außenliegendes Schienenelement 44, ein innenliegendes Schienenelement 46, ein oberes Schienenelement 48 und ein unteres Schienenelement 50. Die oberen und unteren Schienenelemente 48 und 50 erstrecken zwischen und verbinden sich mit dem außenliegenden Schienenelement 44 und dem innenliegenden Schienenelement 46. Ein erstes Querelement 61 erstreckt sich zwischen dem außenliegenden Schienenelement 44 und dem innenliegenden Schienenelement 46, das von dem oberen Schienenelement 48 beabstandet ist, und ein zweites Querelement 64 erstreckt sich zwischen dem Schienenelement 46, das von dem unteren Schienenelement 50 beabstandet ist. Die ersten und zweiten Querelemente 61 und 64 definieren eine erste Zelle 66, eine zweite Zelle 67 und eine dritte Zelle 68, die sich longitudinal durch das erste Schienenelement 36 erstrecken.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das außenliegende Schienenelement 44 eine erste Dicke und das innenliegende Schienenelement 46 eine zweite Dicke, die größer als die erste Dicke ist. Das außenliegende Schienenelement 44 ist konfiguriert, um vor dem innenliegenden Schienenelement 46 zu knicken. Das heißt, dass das außenliegende Schienenelement 44 eine niedrigere Kraftreaktion, wie in 4 gezeigt, als das innenliegende Schienenelement 46, wie in 5 gezeigt, aufweist. Diese asymmetrische Kraftreaktion führt dazu, dass das erste Schienenelement 36 vor dem zweiten Schienenelement 38 faltet, wie in 6 gezeigt. Wenn die Kraft über einer ausgewählten Kräfteschwelle ist, kann sich das zweite Schienenelement 38 ebenfalls biegen oder falten, wie in 7 gezeigt. Wenn die Kollisionskraft jedoch unterhalb der ausgewählten Kräfteschwelle ist, kann sich lediglich das erste Schienenelement 36 biegen. In einem derartigen Fall kann ein einfacher Austausch des ersten Schienenelements 36 dem Fahrzeug 10 ermöglichen, wieder in den Dienst gebracht zu werden.
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Gemäß einer in 8 und 9 gezeigten beispielhaften Ausführungsform kann ein erster Einsatz 80 in dem Stoßfängertragrahmen 32 bereitgestellt und mit dem außenliegenden Schienenelement 44 bei dem oberen Schienenelement 48 verbunden werden, und ein zweiter Einsatz 82 kann in dem Stoßfängertragrahmen 32 bereitgestellt und mit dem außenliegenden Schienenelement 44 bei dem unteren Schienenelement 50 verbunden werden. Die Einsetze 80 und 82 stellen einen direkten Lastpfad für Kräfte bereit, die von dem Stoßfängertragrahmenelement 32 zu dem außenliegenden Schienenelement 44 laufen. Der direkte Lastpfad fördert das Biegen oder Zusammenklappen des außenliegenden Schienenelements 44, wie in 10 gezeigt.
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Gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt kann das erste Schienenelement 36 ein Hybridsystem sein. Beispielsweise kann das außenliegende Schienenelement 44 aus einem ersten Material und das innenliegende Schienenelement 46 aus einem zweiten Material gebildet sein. Das erste Material und das zweite Material können ein unterschiedliches Material oder unterschiedliche physikalische Eigenschaften umfassen. In einer Ausführungsform kann das erste Material eine erste Festigkeit oder eine erste Steifigkeit aufweisen und das zweite Material kann eine zweite Festigkeit oder eine zweite Steifigkeit aufweisen. Das obere Schienenelement 48 und das untere Schienenelement 50 können ebenfalls Hybridelemente sein. Die bestimmte Auswahl und die Verbindung der Materialien würde eine ausgewählte asymmetrische Reaktion auf Kräfte erreichen, die beispielsweise auf das Stoßfängertragrahmenelement 32 wirken.
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An diesem Punkt sei zu verstehen, dass das Schienenelement gemäß der beispielhaften Ausführungsformen eine asymmetrische Biegereaktion auf die axiale Belastung zeigt. Die asymmetrische Reaktion erzeugt eine unausgeglichene Last, die ein Moment auf die longitudinale Schiene erzeugt. Das Moment induziert einen wiederholbaren Knickmodus und erhöht ebenfalls eine Gesamtschienenkapazität, die Energie bei einem Kollisionsereignis effizienter ableitet und die größere Antriebsstränge unterbringen kann, während potentielle Fahrgastraumeintritte verringert werden.
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Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich dem Zweck der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und ist nicht bestimmt, die vorliegende Ausführungsform einzuschränken. Wie hier verwendet, sind die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ bestimmt, auch die Pluralformen zu umfassen, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Es sei ferner zu verstehen, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn in dieser Spezifikation verwendet“, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Elementen, Zusammensetzungen, Schritte, Ganzzahlen, Vorgänge und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen hiervon nicht ausschließen.
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Während die obige Offenbarung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es von den Fachleuten verstanden werden, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Elemente davon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne von ihrem Umfang abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von ihrem wesentlichen Umfang abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die einzelnen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern alle Ausführungsformen einschließen wird, die in ihren Umfang fallen.
