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Die vorliegende Offenbarung betrifft die Energieabsorptionsbaugruppen für ein Fahrzeug gemäß den Oberbegriffen von Patentanspruch 1 und von Patentanspruch 16 sowie das Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 17.
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Verschiedene Arten von Energieabsorptionskomponenten, wie etwa Stoßschienen, Stoßspitzen, Stoßkästen, usw., sind verwendet worden und sind dazu ausgelegt, Energie während einer Fahrzeugkollision zu absorbieren. Spezifischer sind Energieabsorptionskomponenten so an der vorderen und an der hinteren Fahrzeugstoßstange angebracht worden, dass während einer Kollision einiges der damit verbundenen Energie oder Kraft durch die Komponente absorbiert wird, anstatt zu dem Fahrzeugfahrgastraum übertragen zu werden.
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Die Gesamtmenge von während einer Kollision absorbierter Energie ist eine Überlegung für die Auslegung einer solchen Komponente, während das Minimieren der Energieprofilspitzen und Energieprofiltäler und dadurch das Glätten des mit der Kollision verbundenen Energieprofils eine andere sein kann.
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Die gattungsbildende Druckschrift
DE 26 24 188 A1 zeigt einen als Hohlprofil ausgebildeten Längsträger eines Kraftfahrzeugrahmens mit Einleitstellen von Fahrwerkskräften in den Rahmen und in den Längsträger und mit einem außerhalb der Einleitstellen angeordneten verformbaren Stoßenergie verzehrenden Längsträgerabschnitt, der aufgrund von unterschiedlichem Wanddickenverlauf eine zur Fahrzeugmitte hin zunehmende Knicksteifigkeit aufweist, wobei der Längsträgerabschnitt über seine Länge hinweg in wenigstens zwei durch Umfangsnähte miteinander verbundene Trägerschüsse quergeteilt ist, deren Wandstärke und/oder Werkstoffgüte in Richtung auf die Fahrzeugmitte zu von Trägerschuß zu Trägerschuß jeweils größer bzw. besser ist als die Wandstärke bzw. Werkstoffgüte des davorliegenden Trägerschusses.
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Die Druckschrift
JP 2003 211 234 A zeigt ein Stahlrohr, das aus einer Mehrzahl von Stahlrohren mit verschiedenen Wandstärken oder mit verschiedenen Stahltypen gefertigt ist.
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Es soll eine verbesserte Energieabsorptionsbaugruppe bereitgestellt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Energieabsorptionsbaugruppe zur Verwendung mit einem Fahrzeug bereitgestellt. Die Energieabsorptionsbaugruppe weist Folgendes auf: ein erstes Axialende zum Koppeln an eine Fahrzeugstoßstange; ein zweites Axialende zum Koppeln an einen Fahrzeugrahmen; und eine Mehrzahl von Segmenten, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Axialende entlang einer Longitudinalachse der Energieabsorptionsbaugruppe erstrecken und zusammengeschweißt sind, wobei die Mehrzahl von Segmenten ein erstes Segment, das sich von dem ersten Axialende erstreckt, ein zweites Segment, das sich von dem ersten Segment erstreckt, und eine Schweißverbindung aufweist, die an der Übergangsstelle von dem ersten und dem zweiten Segment angeordnet ist und einen nichtlinearen Abschnitt aufweist, der mindestens ein Verbindungsmerkmal aufweist, das sich in entweder das erste Segment oder das zweite Segment in der Richtung der Longitudinalachse erstreckt. Der nichtlineare Abschnitt ist dazu ausgelegt, die Übertragung von Energie von dem ersten Segment zu dem zweiten Segment über die Schweißverbindung während eines Kollisionsereignisses zu beeinflussen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Energieabsorptionsbaugruppe zur Verwendung mit einem Fahrzeug bereitgestellt. Die Energieabsorptionsbaugruppe weist Folgendes auf: ein erstes Axialende zum Koppeln an eine Fahrzeugstoßstange; ein zweites Axialende zum Koppeln an einen Fahrzeugrahmen; eine Mehrzahl von Segmenten, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Axialende von der Baugruppe erstrecken und die zusammengeschweißt sind, wobei die Mehrzahl von Segmenten ein erstes Segment, ein zweites Segment und eine Schweißverbindung aufweist, die an der Übergangsstelle von dem ersten und dem zweiten Segment angeordnet ist und mindestens ein Verbindungsmerkmal aufweist; und wobei mindestens ein Zweitmerkmal in einem von dem ersten Segment oder dem zweiten Segment ausgebildet ist und axial von dem mindestens einen Verbindungsmerkmal beabstandet ist. Wobei das mindestens eine Verbindungsmerkmal und das mindestens eine Zweitmerkmal entlang der Baugruppe ausgerichtet sind, um miteinander zusammenzuwirken und die Übertragung von Energie durch die Baugruppe während eines Kollisionsereignisses zu beeinflussen.
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Gemäß der Erfindung wird des Weiteren ein Verfahren zum Absorbieren von Energie an einer Vorderstoßstange oder Rückstoßstange eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren kann die folgenden Schritte aufweisen: Aufnehmen einer externen Kollisionskraft an einem ersten Axialende einer Energieabsorptionsbaugruppe über die Vorderstoßstange oder die Rückstoßstange, wobei die Energieabsorptionsbaugruppe ein erstes und ein zweites Segment aufweist, die miteinander mittels einer Schweißverbindung verbunden sind, wobei die Schweißverbindung einen nichtlinearen Abschnitt mit einem oder mehreren Verbindungsmerkmalen aufweist; Absorbieren eines Teils der Energie der externen Kollisionskraft in dem ersten Segment, das der Stoßstange am nächsten ist; Verringern von Energieprofilspitzen und Energieprofiltälern, wenn die Energie der externen Kollision sich über die Schweißverbindung von dem ersten Segment zu dem zweiten Segment ausbreitet, wobei das Verringern der Energieprofilspitzen und Energieprofiltäler zumindest teilweise durch den nichtlinearen Abschnitt bewirkt wird; und Absorbieren eines Teils der Energie der externen Kollisionskraft in dem zweiten Segment.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann das erste Segment in einer Axiallänge kürzer als das zweite Segment sein.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann das erste Segment aus einem dünneren Metallblech oder einer anderen Art von Metall als das zweite Segment hergestellt sein.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe können das erste und das zweite Segment dieselbe Querschnittsform und Querschnittsgröße an der Übergangsstelle des ersten und des zweiten Segments aufweisen, so dass die Schweißverbindung eine nicht überlappende lasergeschweißte Stoßverbindung aufweist.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann das mindestens eine Verbindungsmerkmal eine einzelne Spitze oder ein einzelnes Tal aufweisen, die bzw. das entlang des nichtlinearen Abschnitts angeordnet ist.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann das mindestens eine Verbindungsmerkmal eine Doppelspitze oder ein Doppeltal aufweisen, die bzw. das entlang des nichtlinearen Abschnitts angeordnet ist.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann das mindestens eine Verbindungsmerkmal eine Mehrzahl von Spitzen und Tälern aufweisen, die entlang des nichtlinearen Abschnitts angeordnet sind und zusammen eine sinusförmige Wellenform bilden, die sich entlang einer gesamten Seite der Energieabsorptionsbaugruppe erstreckt.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann die Energieabsorptionsbaugruppe des Weiteren mindestens ein Zweitmerkmal aufweisen, das an entweder dem ersten Segment oder dem zweiten Segment angeordnet ist, wobei das mindestens eine Zweitmerkmal mit dem mindestens einen Verbindungsmerkmal entlang der Energieabsorptionsbaugruppe ausgerichtet ist, um miteinander zusammenzuwirken und die Übertragung von Energie während eines Kollisionsereignisses zu beeinflussen.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann das mindestens eine Zweitmerkmal axial mit dem mindestens einen Verbindungsmerkmal entlang der Energieabsorptionsbaugruppe ausgerichtet sein.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann das mindestens eine Zweitmerkmal eine Öffnung aufweisen, die in entweder dem ersten Segment oder dem zweiten Segment ausgebildet ist.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann die Energieabsorptionsbaugruppe des Weiteren mindestens ein Zweitmerkmal (66, 68) aufweisen, das sich von dem ersten Segment zu dem zweiten Segment über die Schweißverbindung erstreckt.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann sich die Schweißverbindung um die Übergangsstelle des ersten und des zweiten Segments erstrecken, so dass sie auf einer Mehrzahl von Seiten der Energieabsorptionsbaugruppe ausgebildet ist, wobei die Schweißverbindung den nichtlinearen Abschnitt auf einer ersten Seite der Energieabsorptionsbaugruppe und einen zweiten nichtlinearen Abschnitt auf einer zweiten Seite der Energieabsorptionsbaugruppe aufweist.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann die Mehrzahl von Segmenten das erste Segment, das sich von dem ersten Axialende erstreckt, das zweite Segment, das sich von dem ersten Segment erstreckt, ein drittes Segment, das sich von dem zweiten Segment erstreckt, die Schweißverbindung, die an der Übergangsstelle von dem ersten und dem zweiten Segment angeordnet ist und den nichtlinearen Abschnitt aufweisen, und eine zweite Schweißverbindung aufweist, die an einer Übergangsstelle von dem zweiten und dem dritten Segment angeordnet ist und einen zweiten nichtlinearen Abschnitt aufweist, wobei der nichtlineare Abschnitt und der zweite nichtlineare Abschnitt Verbindungsmerkmale aufweisen, die entlang der Energieabsorptionsbaugruppe ausgerichtet sind, um miteinander während eines Kollisionsereignisses zusammenzuwirken.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann der nichtlineare Abschnitt dazu ausgebildet sein, die Übertragung von Energie während eines Kollisionsereignisses durch eine Verringerung von Energieprofilspitzen und Energieprofiltälern und dadurch ein Glätten der Energieübertragung von dem ersten Segment zu dem zweiten Segment über die Schweißverbindung zu beeinflussen.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann die Energieabsorptionsbaugruppe entlang ihrer Axiallänge von einem kleineren ersten Axialende zu einem größeren zweiten Axialende konisch sein.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe kann mindestens ein Zweitmerkmal eine sich axial erstreckende Rippe aufweisen, die in entweder dem ersten Segment, dem zweiten Segment, oder sowohl dem ersten als auch dem zweiten Segment ausgebildet ist, wobei sich die Rippe radial nach innen oder radial nach außen entlang einer ersten Seite der Energieabsorptionsbaugruppe erstreckt.
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In einer Ausgestaltung der Energieabsorptionsbaugruppe sind des Weiteren eine Mehrzahl von Verbindungsmerkmalen vorgesehen, wobei die erste Seite breiter ist als die zweite Seite und die erste Seite mehr Verbindungsmerkmale aufweist als die zweite Seite.
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Bevorzugte exemplarische Ausführungsformen werden hiernach in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
- 1 zeigt eine Perspektivansicht eines Abschnitts eines Fahrzeugvorderendes, wobei ein Paar von exemplarischen Energieabsorptionsbaugruppen zwischen einer Fahrzeugvorderstoßstange und einem Fahrzeugrahmen gekoppelt oder befestigt ist;
- 2-6 zeigen Perspektivansichten von verschiedenen exemplarischen Ausführungsformen von Energieabsorptionsbaugruppen;
- 7 zeigt eine Perspektivansicht einer herkömmlichen Energieabsorptionsbaugruppe oder Basislinien-Energieabsorptionsbaugruppe; und
- 8 und 9 sind Graphen, die Testdaten für kollisionsbezogene Leistungsprofile von mehreren verschiedenen Energieabsorptionsbaugruppen darstellen, einschließlich denen der 2-6.
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Es wird eine Energieabsorptionsbaugruppe oder Energieabsorptionselement 10 (auch bezeichnet als eine Stoßspitzenbaugruppe) offenbart, die bzw. das an einem Karosserie-an-Rahmen-Fahrzeug (engl.: body-on-frame vehicle) angebracht oder befestigt sein kann, entweder hinter einer Vorderstoßstange oder einer Rückstoßstange, so dass die Baugruppe in während einer Kollision Energie absorbiert. Mit Bezug auf 1 wird ein Fahrzeugvorderende 12 gezeigt, das ein Paar von Energieabsorptionsbaugruppen 10 trägt, die zwischen einer Vorderstoßstange 14 und einem Abschnitt des Fahrzeugrahmens installiert sind. Es soll jedoch erkannt werden, dass die Energieabsorptionsbaugruppen 10 in jeglicher Anzahl von verschiedenen Aufbauten oder Anwendungen eingesetzt werden können, einschließlich Fahrzeugvorderstoßstangen und/oder Fahrzeugrückstoßstangen.
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Die Energieabsorptionsbaugruppe 10 ist dazu ausgelegt, entlang ihrer Longitudinalachse zu kollabieren oder sich zu deformieren, in einem Bemühen Energie während eines Kollisionsereignisses zu absorbieren und Verletzungen der Fahrzeuginsassen zu minimieren. Die Energieabsorptionsbaugruppe 10 ist eine mehrteilige Baugruppe, die dazu ausgelegt sein kann, die Absorption und/oder Übertragung von Energie in der Baugruppe während eines Aufpralls zu beeinflussen oder zu manipulieren und weist im Allgemeinen einen Körper 18 auf, der ein erstes Segment 20, ein zweites Segment 22 und ein drittes Segment 24 aufweist. Gemäß dieser speziellen Ausführungsform weist die Energieabsorptionsbaugruppe 10 eine im Allgemeinen gleichmäßige Querschnittsform und Querschnittsgröße (z.B. eine Rechteckform) entlang ihrer Longitudinalachse von einem ersten Axialende 30 zu einem zweiten Axialende 32 auf. Die verschiedenen Segmente der Energieabsorptionsbaugruppe 10 können verschiedene Axiallängen aufweisen, sie können aus verschiedenen Metallblechen hergestellt sein und/oder sie können mit verschiedenen Arten von Metallen hergestellt sein, die verschiedene Festigkeiten und andere Eigenschaften aufweisen, um ein paar Möglichkeiten zu nennen. Diese mehrteilige Anordnung ermöglicht eine maßgefertigte oder maßgeschneiderte Baugruppe, wo die Charakteristiken von jedem Segment unabhängig ausgewählt werden können. Jegliche Bezugnahmen in der folgenden Beschreibung auf „Axial-“ oder „axial“ ist dazu vorgesehen, sich auf die longitudinale oder zentrale Achse der Energieabsorptionsbaugruppe 10 zu beziehen.
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Gemäß der beispielhaften Anordnung, die in der 2 gezeigt ist, ist das erste Segment 20 am nächsten an einer Fahrzeugstoßstange angeordnet und, daher, ist das erste von den verschiedenen Segmenten der mehrteiligen Anordnung 10, das die mit einer Kollision verbundene Kraft oder Energie erfährt. In einem Beispiel erstreckt sich das erste Segment 20 von einem Proximalende 20a zu einem Distalende 20b und ist aus einem relativ dünnen Metall hergestellt (z.B. einer Art von hochfestem oder ultrahochfestem Stahl von ungefähr 1,75 mm - 2,0 mm Dicke) und ist dazu ausgelegt, zuerst zu knicken und, daher, einiges von der initialen Kraft oder dem Aufprall eines Kollisionsereignisses zu absorbieren. Das erste Segment 20 kann einen Montageflansch 40 aufweisen oder mit einem Montageflansch 40 verbunden sein, der an dem ersten Axialende 30 der Baugruppe 10 angeordnet ist und für eine sichere Anbringung an der Fahrzeugstoßstange 14 ausgelegt ist.
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Das zweite Segment 22 ist mit dem ersten Segment 20 verbunden und erstreckt sich von dem ersten Segment 20 und weist ein Proximalende 22a und ein Distalende 22b auf. Das Proximalende 22a ist mit dem Distalende 20b an einer ersten Schweißverbindung 42 verbunden, die sich lateral oder radial über die Breite der Baugruppe erstreckt und eine Laserschweißnaht oder eine andere Art von Schweißnaht sein kann, die die zwei Segmente 20, 22 miteinander verbindet. In dieser speziellen Ausführungsform kann das zweite Segment 22 aus einem etwas dickeren Metall als das des ersten Segments 20 hergestellt sein (z.B. ein hochfester oder ultrahochfester Stahl von ungefähr 2,0 mm - 2,25 mm Dicke), und das zweite Segment ist etwas länger in Axiallänge als das erste Segment. Während eines Kollisionsereignisses ist es im Allgemeinen wünschenswert, dass die Energie in jedem Segment der Baugruppe 10 absorbiert wird und sich weich über dazwischen angeordnete Schweißverbindungen überträgt oder ausbreitet. Zum Beispiel wenn Energie von einem Kollisionsereignis absorbiert wird und entlang der Axiallänge des ersten Segments 20 übertragen wird, ist es bevorzugt, dass die Energie einen Übergang so weich wie möglich über die erste Verbindung 42 und in das zweite Segment 22 aufweist. Dies kann helfen, kraftbezogene oder aufprallbezogene Spitzen und Transienten (engl.: transients) zu reduzieren, die in einem Energieprofil gesehen werden können, wie es im größeren Detail nachstehend beschrieben werden wird. Der Begriff „Kollisionsereignis“ kann jegliches Ereignis einschließen, das genug Kraft auf das Fahrzeug beaufschlagt, um zumindest teilweise ein oder mehrere Segmente der Baugruppe 10 zu kollabieren. 1 zeigt ein Beispiel, in dem das zweite Segment 22 dazu ausgebildet sein kann, eine Halterung 44 aufzunehmen, die dann an irgendeinem anderen Element oder irgendeiner anderen Einrichtung angebracht sein kann wie dargestellt. Dieses ist ein optionales Merkmal.
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Das dritte Segment 24 ist mit dem zweiten Segment 22 verbunden und erstreckt sich von dem zweiten Segment 22 und weist ein Proximalende 24a auf. Das Proximalende 24a ist ähnlich mit dem Distalende 22b des zweiten Segments 22 an einer zweiten Schweißverbindung 46 verbunden und kann ebenfalls eine Laserschweißnaht oder eine andere Art von Schweißnaht sein. Gemäß einem Beispiel ist das dritte Segment 24 aus einem etwas dickeren Metallmaterial gebildet als das des ersten und des zweiten Segments 20, 22 (z.B. ein hochfester oder ultrahochfester Stahl von ungefähr 2,25 mm - 2.75 mm Dicke) und kann auch etwas länger in Länge sein als die vorhergehenden Elemente 20, 22. Zusätzlich können die Metalle oder anderen Materialien des ersten, des zweiten und des dritten Segments 20, 22, 24 individuell ausgewählt sein und können voneinander verschieden sein, um eine bestimmte Energieabsorptionsleistung zu zeigen. Gemäß einer Möglichkeit ist das erste Segment 20 von einem dünneren oder schwächeren Metall hergestellt und/oder ist kürzer in Axiallänge als das zweite Segment 22, und das zweite Segment 22 ist aus einem dünneren oder schwächeren Metall hergestellt und/oder ist kürzer in Axiallänge als das dritte Segment 24. Diese Anordnung ist nicht notwendig, aber sie kann vorteilhaft für die Energieabsorptionsbaugruppe 10 zum Knicken oder Deformieren wie ein Akkordeon während eines Kollisionsereignisses sein, wo das erste Segment 20 zuerst knickt, gefolgt von dem zweiten und dem dritten Segment 22, 24.
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Baugruppen mit zwei oder mehr Segmenten können verwendet werden. Des Weiteren ist es nicht notwendig, dass die verschiedenen Segmente verschiedene Axiallängen, Materialzusammensetzungen, Dicken, Festigkeiten usw. aufweisen, da die Segmente gleichartig oder gleich in einem oder mehreren dieser Bereiche sein können. Jegliche Kombination von Stählen (z.B. herkömmliche Stähle, hochfeste Stähle, ultrahochfeste Stähle, usw.) genauso wie andere Materialien wie die Aluminium basierenden können verwendet werden, um eines oder mehrere der verschiedenen Segmente herzustellen.
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Die 2-5 zeigen beispielhafte Ausführungsformen von Energieabsorptionsbaugruppen 10, die eine Vielfalt von verschiedenen ersten und zweiten Schweißverbindungen 42, 46 aufweisen. Jede der Schweißverbindungen 42, 46 ist an einer Übergangsstelle von benachbarten Segmenten angeordnet und weist zumindest einen linearen Abschnitt auf, der dazu ausgelegt ist, die Übertragung von Kraft oder Energie von einem Segment zu einem anderen über die Verbindung zu beeinflussen. In jeder dieser Ausführungsformen weisen benachbarte Segmente dieselbe Querschnittsform und Querschnittsgröße an der Übergangsstelle auf, so dass die Schweißverbindung 42, 46 eine nicht überlappende Stoßverbindung aufweist, im Gegensatz zu einer überlappenden Überlappstoßverbindung oder Ähnlichem. Dies ist jedoch nicht zwingend, da die nichtlinearen Abschnitte, die hier beschrieben sind, mit anderen Arten von Verbindungen verwendet werden können und nicht auf Stoßverbindungen eingeschränkt sind.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die energieabsorbierende Baugruppe 10 ein erstes, ein zweites und ein drittes Segment 20, 22, 24 auf, die durch eine erste und eine zweite Schweißverbindung 42, 46 verbunden sind, die einen nichtlinearen Abschnitt 50 mit einem oder mehreren Verbindungsmerkmalen aufweisen - d.h. der nichtlineare Abschnitt 50 weist einen oder mehrere Verbindungsmerkmale 52 wie etwa eine Spitze, ein Tal, einen gewinkelten geraden Abschnitt, einen gekrümmten Abschnitt usw. auf. Die dargestellten Ausführungsformen weisen gerade Merkmale, gekrümmte Merkmale oder eine Kombination von beidem auf. Zum Beispiel ähneln die Verbindungsmerkmale 52 in der 2 einer großen Einzelspitze. In 3 ähneln die Verbindungsmerkmale einem großen Einzeltal oder einer umgekehrten Einzelspitze (umgekehrt in Bezug auf die Orientierung in 2). Die Verbindungsmerkmale 52 der 4 ähneln einer Doppelspitze (z.B. aufweisend eine abwechselnde Spitze und Tal) und sind etwas kleiner oder weniger ausgeprägt als in den vorhergehenden Ausführungsformen. Und in 5 ähneln einige der Verbindungsmerkmale einem Doppeltal oder einer umgekehrten Doppelspitze. Dieses sind, natürlich, lediglich Beispiele und andere nichtlineare Abschnitte 50 und Verbindungsmerkmale 52 sind möglich. Die Größe, Form, Anordnung, Orientierung usw. der Verbindungsmerkmale kann für bestimmte Eigenschaften ausgewählt sein und kann von den in den Zeichnungen gezeigten Beispielen abweichen. Gruppierungen oder Anordnungen von mehreren Verbindungsmerkmalen können gemacht werden, um eine im Allgemeinen sinusförmige Wellenform zu bilden, die sich größtenteils oder gesamt entlang der Breite der Energieabsorptionsbaugruppe 10 erstreckt. Es soll erkannt werden, dass nichtlineare Abschnitte 50 und/oder Verbindungsmerkmale 52 auf verschiedenen Seiten oder Flächen 60 der Baugruppe 10 dieselben sein können oder nicht sein können. In zumindest einer Ausführungsform spiegeln die nichtlinearen Abschnitte 50 und/oder Verbindungsmerkmale 52 auf einer Seite 60 die auf der entgegengesetzten Seite.
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Jede der Zwischensegmentverbindungen 42, 46 ist dazu ausgelegt, die Übertragung von Kollisionsenergie über die Grenze von einem Segment zu einem anderen zu manipulieren oder zu beeinflussen. Durch spezifisches Anordnen der Verbindungsmerkmale 52 - zum Beispiel durch Anordnen von zwei oder mehr Spitzen oder Tälern auf den breiteren Seiten oder Flächen 60 der Baugruppe 10 - kann eine ber die Schweißverbindungen 42, 46 übertragene Kollisionsenergie auf eine Weise gesteuert werden, die die voranstehend genannten Spitzen abschwächt.
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In einigen Fällen (z.B. 2-5) können die nichtlinearen Abschnitte 50 und die Verbindungsmerkmale 52 ebenfalls an den schmaleren oberen und/oder unteren Seiten oder Flächen 62, 64 sein. Es soll erkannt werden, dass jegliche Kombination von Verbindungsmerkmalen 52, einschließlich Spitzen, Tälern, geraden Abschnitten, Radien, Krümmungen, usw. verwendet werden kann, und dass Verbindungsmerkmale verschiedener Größen entlang einer einzigen Verbindung bereitgestellt sein können, um die Energieübertragungseigenschaften der Verbindung zu variieren. Es existieren ebenfalls Ausführungsformen, die vollkommen gerade Verbindungen (d.h. keinen nichtlinearen Abschnitt 50) auf der oberen Seite 62, der unteren Seite 64, einer oder beiden der breiteren Seiten 60 oder jegliche Kombination davon aufweisen. Des Weiteren, sogar obwohl Verbindungsmerkmale 52, die in 2-5 gezeigt sind, an der ersten Verbindung 42 und der zweiten Verbindung 46 dieselben sind, ist dies nicht notwendig; die erste Verbindung 42 kann andere nichtlineare Abschnitte 50 und Merkmale 52 als die zweite Verbindung 46 aufweisen.
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Der 6 zuwendend ist dort eine weitere Ausführungsform einer Energieabsorptionsbaugruppe 10' gezeigt, die ebenfalls eine mehrteilige Baugruppe ist, jedoch ist diese Baugruppe im Allgemeinen konisch von einem ersten Axialende 30' zu einem zweiten Axialende 32'. Die dargestellte Ausführungsform weist ein erstes, ein zweites und ein drittes Segment 20', 22', 24' auf, die durch Schweißverbindungen 42', 46' mit mindestens einem nichtlinearen Abschnitt 50' oder Verbindungsmerkmal 52' getrennt sind. Hier ist jedes Segment der Energieabsorptionsbaugruppe 10' durch irgendeine Kombination von Segmentlänge, Metallmaterialdicke, Werkstoffklasse oder Werkstoffart und/oder Querschnittsgröße variiert in dem Bemühen, ein Kollisionsenergieprofil zu erlangen, das am wünschenswertesten ist.
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Die dargestellten Ausführungsformen der 2 bis 6 weisen Zweitmerkmale auf, die strategisch angeordnete Löcher oder Öffnungen 66 und/oder Verstärkungsrippen oder Merkmale 68 aufweisen; diese Merkmale werden zusammengenommen als „Zweitmerkmale“ bezeichnet. Zum Beispiel ist eine Reihe von Löchern 66 entlang der Longitudinallänge der Energieabsorptionsbaugruppe 10, 10' angeordnet, und diese Löcher 66 können auf eine bestimmte Weise dimensioniert, geformt und/oder angeordnet sein, die mit den verschiedenen Verbindungsmerkmalen 52, 52', usw. zusammenarbeitet und zusammenwirkt, falls solche Merkmale bereitgestellt sind, das Kollisionsenergieprofil weiter zu steuern. Zum Beispiel können die Löcher mit einer Spitze oder einem Tal oder einem anderen Verbindungsmerkmal 52, 52' (z.B. einem geraden Abschnitt) axial ausgerichtet auf zumindest einer von der oberen, der unteren oder einer breiteren Seite 62, 64, 60 sein, um die Energieabsorption und/oder Energieübertragung in dem Bereich zu manipulieren. Andere Ausführungsformen und Anordnungen sind mit Sicherheit möglich, wie etwa diejenigen, die Kombinationen von Löchern und Schlitzen aufweisen.
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Die Rippen 68 können dazu bereitgestellt sein, die strukturelle Integrität der Baugruppe 10, 10' (z.B. siehe 5) zu stärken oder auf andere Weise zu beeinflussen. Die Rippe(n) 68 kann/können jegliches sich longitudinal erstreckendes Merkmal aufweisen, das sich vorstreckt oder radial einwärts erstreckt oder radial auswärts erstreckt (z.B. ein Gratmerkmal oder ein Kanalmerkmal). Mögliche Anordnungen weisen auf: eine einzelne Rippe, mehrere Rippen, aufeinanderfolgend ausgerichtete Rippen, parallel ausgerichtete Rippen, kurze oder lange Rippen, Rippen verschiedener Längen, Breiten oder Dicken, radiale Tiefen oder radiale Höhen, sowie andere. In manchen Ausführungsformen erstreckt sich die Rippe über eine oder mehrere der Schweißverbindungen; und in anderen Ausführungsformen tun sie dies nicht. Wie die Löcher voranstehend, können die Rippen axial ausgerichtet oder verlagert von (oder versetzt von) einem oder mehreren der nichtlinearen Abschnitte 50 oder Verbindungsmerkmale 52 sein, die voranstehend diskutiert wurden (z.B. eine Spitze oder ein Tal). Zusätzlich können einige der Zweitmerkmale zueinander ausgerichtet oder absichtlich versetzt sein. Zum Beispiel können Löcher zu anderen Löchern und/oder Rippen ausgerichtet (oder versetzt) sein.
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Aufprall- oder Kollisionsleistungsdaten für einige der Energieabsorptionsbaugruppen, die voranstehend beschrieben sind, sind in den Graphen der 8 und 9 dargestellt. Der Graph in 8 vergleicht vier verschiedene Energieabsorptionsbaugruppen: Energieprofil A ist für eine Basislinienbaugruppe oder herkömmliche Baugruppe (z.B. Baugruppe 10" in 7, die keine Verbindungen aufweist); Energieprofil B ist für eine Baugruppe, die eine alleinstehende flache oder gerade Umfangsverbindung (nicht dargestellt) aufweist; Energieprofil C ist für eine Baugruppe mit einer einzigen Spitze, wie die in 2 gezeigte; und Energieprofil D ist für eine Baugruppe mit einer Doppelspitze, wie die in 4 gezeigte. Der Graph bildet die augenblickliche Kraft (kN) auf der y-Achse und Zeit (mS) auf der x-Achse ab, und erstreckt sich von dem Beginn eines Aufpralls zu dem Moment, wenn die entsprechende Baugruppe vollständig gestoßen oder zusammengedrückt ist.
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Die Energieprofile der 8 können dazu verwendet werden, das Glätten oder die Segment-zu-Segment-Energieübertragungscharakteristiken der verschiedenen Baugruppen zu evaluieren; z.B. können Fachmänner die Energieprofile, die Verbindungen (B, C und D) aufweisen, mit dem Basislinienprofil A vergleichen oder gegenüberstellen, um zu bestimmen, ob das Hinzufügen von Verbindungen Spitzen und Transienten während eines Kollisionsereignisses minimiert. Oder die Energieprofile C oder D, die nichtlineare Abschnitte 50 aufweisen, können mit dem Profil B verglichen oder gegenübergestellt werden, das eine flache Verbindung aufweist; zum Beispiel um zu bestimmen, welche Anordnung Spitzen und Transienten besser minimiert.
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9 zeigt eine Integration jeder der in 8 aufgetragenen Kräfte - daher sind Profile für dieselben Baugruppen A, B, C und D gezeigt. Spezifischer zeigt die 9 die kumulierte oder gesamte absorbierte Energie (kJ) als eine Funktion der Zeit (ms). 9 zeigt, dass die Basislinienbaugruppe (A) an dem Punkt 70 vollständig gestoßen oder zusammengedrückt ist, was in einer geringeren Menge von Energieabsorptionsdauer resultiert als die anderen Baugruppen (B, C, D), welche es bis zum Punkt 72 fortsetzen, zusammenzustoßen und Energie zu absorbieren. Dieses beeinflusst die Gesamtmenge von absorbierter Energie. In diesem speziellen Testbeispiel wurde bestimmt, dass die mit dem Profil D verknüpfte Baugruppe (aufweisend die Doppelspitzenverbindung) ungefähr eine 7%-ige Energieabsorptionsverbesserung erfuhr verglichen mit dem Basislinienprofil A. Diese Leistung soll in dem Lichte der Tatsache verstanden werden, dass die Baugruppen C und D kleinere Spitzen an einigen ihrer Zwischensegmentverbindungen erfahren und so viel wie 38% weniger als die Baugruppe des Basislinienprofils A gewogen haben.
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Zusammengefasst erkennt der Fachmann, dass eine Anzahl von Faktoren bedacht werden kann, wenn das bessere Profil bestimmt wird - z.B. einschließlich der gesamten von der Baugruppe absorbierten Energie, der Glättungscharakteristiken, die mit den Verbindungen 42, 46 in der Baugruppe 10 verbunden sind, des Gewichts der Baugruppe 10, usw., um lediglich einige Beispiele zu nennen.
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Gemäß einem exemplarischen Prozess kann jede der Energieabsorptionsbaugruppen, die voranstehend beschrieben sind, durch die folgende Abfolge von Schritten hergestellt sein: Erzeugen eines flachen, lasergeschweißten Rohlings, der das erste, das zweite und das dritte Segment 20, 22, 24 alle mittels Laser zusammengeschweißt aufweist (z.B. ein maßgeschweißter Rohling); als nächstes, Biegepressenformen, U-Formen, U-O-Formen und/oder auf andere Weise Formen des lasergeschweißten Rohlings aus dem vorhergehenden Schritt in den gewünschten Querschnitt (der oktogonal, hexagonal, pentagonal, rechteckig, quadratisch, kreisförmig, oval, usw. sein kann); als nächstes kann eine longitudinale Laserschweißung oder andere Schweißung dazu verwendet werden, das Profil der Baugruppe 10 zu schließen und kann mit oder ohne zusätzliches Material bereitgestellt sein, wie etwa Füllmaterial. Die resultierende Energieabsorptionsbaugruppe 10 kann leichter im Gewicht sein, weniger kostspielig herzustellen sein, eine verbesserte Leistung aufweisen und kann kürzer in Länge sein, um verschiedene Möglichkeiten zu nennen.
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Wie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, sind die Begriffe „zum Beispiel“, „z.B.“, „im Fall“, „so wie“ und „wie bzw. wie etwa” und die Verben umfassen bzw. „mit“, „aufweisen“, „einschließen bzw. einschließlich“ und ihre anderen Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Auflistung von einem oder mehreren Komponenten oder anderen Gegenständen verwendet werden, jeweils als offen auszulegen, was bedeutet, dass die Auflistung nicht als andere zusätzliche Komponenten oder Gegenstände ausschließend zu verstehen ist. Andere Begriffe sind unter Verwendung ihrer breitesten vernünftigen Bedeutung auszulegen, außer wenn sie in einem Zusammenhang verwendet werden, der eine andere Interpretation erfordert.
