DE69926172T2

DE69926172T2 - Aufprallenergieabsorbierende Struktur für den oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie und energieabsorbierendes Element

Info

Publication number: DE69926172T2
Application number: DE69926172T
Authority: DE
Inventors: Isamu Toyota-shi Aichi-ken Takahara; Katsumi Toyota-shi Aichi-ken Kato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2019-05-08
Also published as: CA2269694C; US6293614B1; EP0955227A2; CN1235106A; CN1115271C; CA2269694A1; EP0955227B1; AU2699399A; AU719768B2; US6199941B1; EP0955227A3; DE69926172D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine aufprallenergieabsorbierende Struktur, die in einem oberen Bereich einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs geformt ist, und ein aufprallenergieabsorbierendes Element. Genauer bezeichnet bezieht sich die Erfindung auf eine Struktur und ein Element zum Absorbieren von Aufprallenergie in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie einschließlich eines Fahrzeugkarosserie-Strukturelements, wie beispielsweise einer Säule, einer Dachseitenschiene, einem Dachträger oder dergleichen, und einer Innen-Einfassung, wie beispielsweise einer Säulenverkleidung, einer Dachauskleidung oder dergleichen, die von dem Strukturelement mit einem Abstand, der sich in Richtung auf das Innere eines Fahrgastraums erstreckt, entfernt ist, und ein energieabsorbierendes Element, das innerhalb des Abstands vorgesehen ist.
2. Beschreibung der zugrundeliegenden Technik
In Kraftfahrzeugen, insbesondere in Personenkraftwagen, ist ein energieabsorbierendes Element in einem Abstands-Zwischenraum zwischen einer Innen-Einfassung und einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen. Dadurch verformt sich, wenn eine Aufpralllast in einer Richtung von der Innen-Einfassung zum Strukturelement aufgebracht wird, das energieabsorbierende Element, um Energie der Aufpralllast zu absorbieren. Normalerweise verwendete energieabsorbierende Elemente sind beispielsweise ein Gitterrippenelement, ein Urethan-Polster, ein Stahlelement, geformt durch Biegen einer dünnen Stahllage, um eine hutähnliche Querschnittsform zu erzielen, und dergleichen. Ebenfalls als energieabsorbierendes Element wird ein allgemein bezeichnetes Hybrid-Rohr (wie in US-A-5,680,886 beschrieben, welches der am nächsten verwandte bekannte Stand der Technik ist) verwendet, das aus einem Metallfolien-Kernelement und Schichten eines anderen Werkstoffs als Metall besteht, die auf gegenüberliegende Seitenflächen des Kernelements gelegt werden. Beim Hybrid-Rohr sind das Kernelement und die Schichten auf den entgegengesetzten Seitenflächen des Kernelements gewellt, so dass sich Rippen (erhabene Bereiche) und Riefen (vertiefte Bereiche) in Richtung einer Achse des Rohrs abwechseln.
Das Hybrid-Rohr hat, da es hohl ist, als ein energieabsorbierendes Element verschiedene hervorragende Eigenschaften. Diese bestehen darin, dass das hohle Hybrid-Rohr leichtgewichtig und einfach in eine gewünschte Querschnittsform zu formen ist. Darüber hinaus ist es möglich, die Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaft eines Hybrid-Rohrs durch Verändern der Teilung zwischen nebeneinanderliegenden erhabenen Bereichen (vertieften Bereichen) anzupassen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine aufprallenergieabsorbierende Struktur und ein aufprallenergieabsorbierendes Element bereitzustellen, welche die Energieabsorptions-Eigenschaften eines Hybrid-Rohrs weiter verbessern.
Die erfindungsgemäße Struktur absorbiert Aufprallenergie in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie einschließlich eines Fahrzeugkarosseriestruktur-Elements, einer Innen-Einfassung, die von dem Struktur-Element mit einem Abstand entfernt ist, der sich nach innen vom Struktur-Element erstreckt, und eines energieabsorbierenden Elements, das im Abstand vorgesehen ist.
Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung ist das energieabsorbierende Element ein Hybrid-Rohr mit einem Metallfolien-Kernelement und Schichten, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, wobei jede Schicht aus einem anderen Werkstoff als Metall geformt ist. Das Kernelement und die Schichten auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements sind so geformt, dass das Hybrid-Rohr erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche hat, die einander in Richtung einer Achse des Hybrid-Rohrs benachbart sind. Mindestens eine einer äußeren Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs und einer inneren Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs ist mindestens teilweise mit einem haftenden Beschichtungsmaterial beschichtet.
Das Hybrid-Rohr hat die Eigenschaft, dass es sich in der Richtung seiner Achse ausdehnen und in seiner scheinbaren Plattendicke verringern kann, wenn das Hybrid-Rohr in einer Richtung, welche die Achse schneidet, gestaucht wird. Allerdings wird im Bereich der äußeren und/oder inneren Umfangsflächen des Hybrid-Rohrs, die mit dem haftenden Beschichtungsmaterial beschichtet sind, der Widerstand gegen die axiale Ausdehnung des Hybrid-Rohrs, die durch Stauchung verursacht wird, erhöht, so dass die scheinbare Plattendicke im beschichteten Bereich im Wesentlichen die gleiche bleibt wie die ursprüngliche scheinbare Plattendicke, nachdem das Hybrid-Rohr gestaucht worden ist. Darüber hinaus ist die Zeitdauer, während der die scheinbare Plattendicke des Hybrid-Rohrs beibehalten wird, falls eine Aufpralllast auf das Hybrid-Rohr in einer Richtung auftritt, welche die Achse des Hybrid-Rohrs schneidet, relativ lang. Aus diesem Grund können Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem starken Anstieg der Last erreicht werden.
Da das Hybrid-Rohr im Wesentlichen eine konstante scheinbare Plattendicke beibehält, wenn es in Richtungen, welche die Achse des Hybrid-Rohrs schneiden, gestaucht wird, erreicht das Hybrid-Rohr Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem starken Anstieg der Last. Aus diesem Grund kann die aufprallenergieabsorbierende Struktur lokal optimiert werden, ohne dass der Werkstoff oder die Querschnittsform des Hybrid-Rohrs verändert werden müssen. Darüber hinaus ist das Hybrid-Rohr leicht zu biegen, so dass das Hybrid-Rohr einfach so ausgelegt werden kann, dass es im Wesentlichen der Form des Struktur-Elements oder der Innen-Einfassung entspricht.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung ist das energieabsorbierende Element ein Hybrid-Rohr mit einem Metallfolien-Kernelement und Schichten, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, wobei jede Schicht aus einem anderen Werkstoff als Metall geformt ist, und sind das Kernelement und die Schichten auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements so geformt, dass das Hybrid-Rohr erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche hat, die einander in Richtung einer Achse des Hybrid-Rohrs benachbart sind. Mindestens eine einer äußeren Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs und einer inneren Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs ist teilweise mit einem haftenden Beschichtungsmaterial entsprechend einer vorherbestimmten Energieabsorptions-Eigenschaft beschichtet.
Die Energieabsorptions-Eigenschaften des Hybrid-Rohrs können lokal oder insgesamt angepasst werden, abhängig davon, ob das Beschichtungsmaterial vorgesehen ist. Das Hybrid-Rohr kann möglicherweise Feuchtigkeit aufgrund von Kondensation aufnehmen, beispielsweise wenn das Hybrid-Rohr zwischen einer Säule und einer Säulenverkleidung oder zwischen einer Dachseitenschiene und einer Dachauskleidung vorgesehen ist. Falls das Hybrid-Rohr aus einem Metallfolien-Kernelement und Schichten aus Papier gemacht ist, quillt eine Papierschicht des Hybrid-Rohrs bei Ansammlung von kondensiertem Wasser auf. Es wurde herausgefunden, dass wiederholte Zyklen von Aufquellen und Trocknen der Papierschicht eines Hybrid-Rohrs die Dehngrenze des Hybrid-Rohrs um ungefähr 5–10 verringert. Eine derartige Dehngrenzenreduzierung kann durch das Beschichtungsmaterial verhindert werden. Falls Feuchtigkeit, die in einem vertieften Bereich des Hybrid-Rohrs auftritt, bei kaltem Wetter gefriert, zwingt die Volumenexpansion, die beim Gefrieren von Wasser auftritt, das Hybrid-Rohr dazu, sich in der Richtung der Achse auszudehnen, so dass sich die scheinbare Plattendicke des Hybrid-Rohrs reduziert, was bei den Energieabsorptions-Eigenschaften zu einer leichten Zunahme der Last führt. Das Auftreten von derartigen Energieabsorptions-Eigenschaften mit einer leichten Zunahme der Last kann durch das Beschichtungsmaterial verhindert werden. Eine Beschichtungsmaterialschicht, die für diesen Zweck vorgesehen ist, kann dünn sein, im Gegensatz zu einer Beschichtungsmaterialschicht, die vorgesehen ist, um Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem starken Anstieg der Last zu erreichen.
Beim ersten und zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Schichtdicke des Beschichtungsmaterials teilweise entsprechend einer vorherbestimmten Energieabsorptions-Eigenschaft variiert.
Durch Erhöhen der Schichtdicke des Beschichtungsmaterials können Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem stärkeren Anstieg der Last erreicht werden. Aus diesem Grund können durch Auswahl einer Schichtdicke des Beschichtungsmaterials für jede Stelle, um vorherbestimmte Energieabsorptions-Eigenschaften zu erreichen, optimale Energieabsorptions-Eigenschaften angepasst an einzelne Stellen erreicht werden, an denen Energie zu absorbieren ist.
Das Kernelement kann aus einer Aluminiumfolie, einer Folie aus nichtrostendem Stahl oder einer Magnesiumlegierungsfolie geformt sein, und die Schichten können aus Papier geformt sein. Das Beschichtungsmaterial kann aus einem Harz gemacht sein, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die mindestens aus Acrylharzen und Epoxydharzen besteht, und das Beschichtungsmaterial kann auf der äußeren Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs vorgesehen sein.
Durch Verwendung von einem Metallfolien-Kernelement und Papierschichten kann ein flexibles Hybrid-Rohr zu geringen Kosten hergestellt werden. Aus diesem Grund kann das Hybrid-Rohr leicht so vorgesehen werden, dass es im Wesentlichen der Form eines Bereichs entspricht, in dem Energieabsorption gewünscht wird. Darüber hinaus kann eine gewünschte Energieabsorptions-Eigenschaft einfach durch Beschichten der äußeren Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs mit dem Harz-Beschichtungsmaterial erreicht werden. Aus diesem Grund kann die vorstehend erwähnte Dehngrenzenreduzierung aufgrund der Ablagerung von Feuchtigkeit und des Auftretens von gedämpften Energieabsorptions-Eigenschaften verursacht durch Vereisung im Wesentlichen verhindert werden.
Beim ersten und zweiten Aspekt der Erfindung kann das Strukturelement aus einer Säule und einer Dachseitenschiene geformt sein und das Beschichtungsmaterial kann auf dem Hybrid-Rohr so vorgesehen sein, dass das Beschichtungsmaterial an einem schneidenden Bereich zwischen der Säule und der Dachseitenschiene positioniert ist.
Der Abstand zwischen einem Struktur-Element und einer Innen-Einfassung ist geringer und deshalb ist die effektive Distanz zur Energieabsorption an dem schneidenden Bereich zwischen der Säule, wie beispielsweise einer Frontsäule, einer Mittelsäule oder Viertelsäule, und der Dachseitenschiene geringer als an der Frontsäule und der Dachseitenschiene. Falls das Beschichtungsmaterial auf dem Hybrid-Rohr an dem schneidenden Bereich positioniert ist, können Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem starken Anstieg der Last erreicht werden. Aus diesem Grund kann Aufprallenergie effektiv absorbiert werden, selbst an einem schneidenden Bereich mit einer kleinen effektiven Distanz.
Entsprechend einem dritten Aspekt der Erfindung ist das energieabsorbierende Element ein Hybrid-Rohr mit einem Metallfolien-Kernelement und Schichten, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, wobei jede Schicht aus einem anderen Werkstoff als Metall geformt ist, und sind das Kernelement und die Schichten auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements so geformt, dass das Hybrid-Rohr erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche hat, die einander in Richtung einer Achse des Hybrid-Rohrs benachbart sind. Das Hybrid-Rohr wurde so gebogen, dass es im Wesentlichen einer Form des Strukturelements entspricht. Das Hybrid-Rohr wurde entweder einem Verstärkungsprozess eines Bereichs mit kleiner Krümmung eines gebogenen Bereichs des Hybrid-Rohrs oder einem Schwächungsprozess eines Bereichs mit großer geringer Krümmung des gebogenen Bereichs von Hybrid-Rohr unterzogen.
Falls das Hybrid-Rohr gebogen ist, erhöht sich die Vorsprungs-(Vertiefungs-)Teilung des Hybrid-Rohrs an einer Stelle mit geringer Krümmung in einem gebogenen Bereich, das heißt einer Außenseite des gebogenen Bereichs, so dass sich der Bereich mit geringer Krümmung in einer scheinbaren Plattendicke verringert und weich wird. Auf der anderen Seite verringert sich an einer leicht gebogenen Stelle in dem gebogenen Bereich, das heißt, dessen Innenseite, die Vorsprungs-Teilung, so dass der Bereich mit großer Krümmung in scheinbarer Plattendicke expandiert und hart wird. Durch Verstärken des Bereichs mit geringer Krümmung oder Schwächen des Bereichs mit großer Krümmung wird der Härteunterschied zwischen dem Bereich mit geringer Krümmung und dem Bereich mit großer Krümmung reduziert, so dass der gesamte gebogene Bereich eine im Wesentlichen gleichförmige Energieabsorption leisten kann.
Beim dritten Aspekt der Erfindung kann der Bereich mit geringer Krümmung mit einem haftenden Beschichtungsmaterial beschichtet werden.
Falls eine Aufpralllast an einem gebogenen Bereich auftritt, wird der Bereich mit geringer Krümmung, der mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, daran gehindert, sich in den Richtungen der Achse des Hybrid-Rohrs auszudehnen. Im Ergebnis kann im Wesentlichen der gleiche Effekt wie beim Erhöhen der scheinbaren Plattendicke erreicht werden. Auf diese Weise können Energieabsorptions-Eigenschaften einfach durch Beschichten eines Bereichs mit geringer Krümmung mit dem Beschichtungsmaterial angepasst werden.
Falls ein Bereich mit geringer Krümmung des Hybrid-Rohrs mit dem haftenden Beschichtungsmaterial beschichtet ist, kann der Bereich mit großer Krümmung mindestens einen Schlitz haben.
Falls eine Aufpralllast an einem gebogenen Bereich des Hybrid-Rohrs auftritt, wird der Bereich mit geringer Krümmung, der mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, daran gehindert, sich in den Richtungen der Achse des Hybrid-Rohrs auszudehnen, wodurch im Wesentlichen der gleiche Effekt erreicht wird, der beim Erhöhen der scheinbaren Plattendicke erreicht wird. Der Bereich mit großer Krümmung mit einem Schlitz wird in Stärke reduziert, wodurch im Wesentlichen der gleiche Effekt erreicht wird, der beim Verringern der scheinbaren Plattendicke erreicht wird. Aus diesem Grund wird es dem gesamten gebogenen Bereich des Hybrid-Rohrs ermöglicht, eine im Wesentlichen gleichförmige Energieabsorption zu leisten, einfach indem der Bereich mit geringer Krümmung beschichtet und ein Schlitz im Bereich mit großer Krümmung geformt wird. Demzufolge können angemessene Energieabsorptions-Eigenschaften erreicht werden.
Entsprechend einem vierten Aspekt der Erfindung ist das energieabsorbierende Element ein Hybrid-Rohr mit einem Metallfolien-Kernelement und Schichten, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, wobei jede Schicht aus einem anderen Werkstoff als Metall geformt ist, und sind das Kernelement und die Schichten auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements so geformt, dass das Hybrid-Rohr erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche hat, die einander in Richtung einer Achse des Hybrid-Rohrs benachbart sind.
Mindestens eine einer äußeren Umfangsfläche des Hybrid Rohrs und einer inneren Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs hat eine Vielzahl von Bereichen, die mit einem haftenden Beschichtungsmaterial beschichtet und um einen vorherbestimmten Abstand in der Richtung der Achse des Hybrid-Rohrs voneinander entfernt sind.
Bei dem vorstehend beschriebenen Hybrid-Rohr wechseln sich die harten Bereiche, die mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet sind, und die weichen Bereiche, die nicht mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet sind, in den Richtungen der Achse des Hybrid-Rohrs ab. Falls eine Aufpralllast an dem Hybrid-Rohr in einer Richtung auftritt, welche die Achse des Hybrid-Rohrs schneidet, wird das Ausdehnen des Hybrid-Rohrs in den Richtungen der Achse durch die harten Bereiche beschränkt, so dass das Hybrid-Rohr innerhalb eines begrenzten Bereichs gestaucht wird. Aus diesem Grund unterliegt ein anderer Bereich des Hybrid-Rohrs, der dem gestauchten Bereich benachbart ist, im Wesentlichen keiner Stauchverformung. Demzufolge absorbiert, falls eine Aufpralllast an einem beliebigen Bereich des Hybrid-Rohrs auftritt und ein weiterer Aufprall anschließend an einem anderen Bereich als dem ersten Bereich auftritt, der zweite Bereich des Hybrid-Rohrs Energie mit der ursprünglichen oder konstruierten Leistung.
Beim vierten Aspekt der Erfindung ist ein Schlitz an einer oder beiden einer Grenze zwischen einem Bereich des Hybrid-Rohrs, der mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, und einem Bereich des Hybrid-Rohrs, der nicht mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, und einer Grenze zwischen einem Bereich des Hybrid-Rohrs, der mit dem Beschichtungsmaterial mit einer Dicke beschichtet ist, und einem Bereich des Hybrid-Rohrs, der mit dem Beschichtungsmaterial mit einer anderen Dicke beschichtet ist, die sich von dieser einen Dicke unterscheidet, geformt.
Ein Schlitz, der an einer Grenze zwischen einem weichen Bereich und einem harten Bereich des Hybrid-Rohrs geformt ist, verringert die Stärke des Hybrid-Rohrs, so dass die Übertragung einer durch Stauchverformung verursachten Kraft zur Ausdehnung des Hybrid-Rohrs in den Richtungen der Achse verringert wird. Im Ergebnis kann die ursprüngliche Leistung eines Bereichs, der sich von einem Bereich unterscheidet, der anfänglich gestaucht wird, einfacher beibehalten werden.
Das Hybrid-Rohr kann ein im Wesentlichen prismatisches Rohr mit einer polygonalen Querschnittsform sein, und der mindestens eine Schlitz kann in einem Bereich mit einer im Wesentlichen flachen Oberfläche entfernt von einem Eckenbereich des Hybrid-Rohrs geformt sein.
Dadurch, dass es ein prismatisches Rohr mit einer polygonalen Querschnittsform ist, kann das Hybrid-Rohr einfach an ein Struktur-Element oder eine Innen-Einfassung durch Nutzung eines Bereich des Rohrs mit flacher Oberfläche montiert werden. Darüber hinaus wird es, da der Schlitz in dem Bereich mit flacher Oberfläche entfernt von einem Eckenbereich des Rohrs geformt ist, möglich, die Ausdehnung des Rohrs in den Richtungen seiner Achse verursacht durch Stauchverformung zu beschränken und ein Fortschreiten von Stauchverformung zu beschränken, ohne die Stärke des Hybrid-Rohrs extrem zu reduzieren.
Entsprechend einem fünften Aspekt der Erfindung ist das energieabsorbierende Element ein Hybrid-Rohr mit einem Metallfolien-Kernelement und Schichten, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, wobei jede Schicht aus einem anderen Werkstoff als Metall geformt ist, und sind das Kernelement und die Schichten auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements so geformt, dass das Hybrid-Rohr erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche hat, die in einer Richtung eines Umfangs des Hybrid-Rohrs und einer Richtung einer Achse des Hybrid-Rohrs einander benachbart sind. Mindestens eine einer äußeren Umfangsfläche eines Zwischenbereichs des Hybrid-Rohrs und einer inneren Umfangsfläche des Zwischenbereichs des Hybrid-Rohrs ist mit einem haftenden Beschichtungsmaterial beschichtet, so dass eine Härte des Zwischenbereichs in der Richtung der Achse relativ variiert.
Bei diesem Aspekt hat der Zwischenbereich des Hybrid-Rohrs einen harten Bereich, der mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, und einen weichen Bereich, der nicht mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, so dass eine Energieabsorptions-Eigenschaft, die für eine Stauchlast in einer Richtung benötigt wird, welche die Achse des Hybrid-Rohrs schneidet, erreicht werden kann. Darüber hinaus ist es, da sich das Hybrid-Rohr in einem weichen Bereich selbst bei Empfang einer kleinen Last in einer Richtung der Achse leicht biegt, möglich, eine aufprallenergieabsorbierende Struktur bereitzustellen, die unterschiedliche Stärken in einer Stauchungsrichtung, welche die Achse schneidet, und in einer Richtung der Achse hat, indem ein Hybrid-Rohr verwendet wird, das in Werkstoff und Querschnittsform gleichförmig ist. Das bedeutet, dass die aufprallenergieabsorbierende Struktur mit einer Richtungscharakteristik versehen ist. Aus diesem Grund ist die vorstehend beschriebene Konstruktion nützlich für eine Absorption einer Aufpralllast nur in begrenzten Richtungen.
Falls die Härte in den Richtungen der Achse relativ variiert, kann mindestens ein Schlitz an einer Grenze zwischen Bereich geformt werden, die sich in der Härte voneinander unterscheiden.
Aus diesem Grund wird das Hybrid-Rohr geeigneter, sich selbst unter geringer Last in einer Richtung der Achse zu biegen, so dass sich die Last in den Richtungen der Achse weiter verringert.
Entsprechend einem sechsten Aspekt der Erfindung enthält eine aufprallenergieabsorbierende Komponente ein Hybrid-Rohr mit einem Metallfolien-Kernelement und Oberflächenelementen, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, wobei jedes Oberflächenelement aus einem nichtmetallischen Werkstoff geformt ist. Das Kernelement und die Oberflächenelemente auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements sind so geformt, dass das Hybrid-Rohr erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche hat, die einander in Richtung einer Achse des Hybrid-Rohrs benachbart sind. Der nichtmetallische Werkstoff jedes Oberflächenelements ist ein Werkstoff, der es ermöglicht, dass ein kinetischer Reibungskoeffizient des Oberflächenelements in die Nähe eines statischen Reibungskoeffizienten des Oberflächenelements gebracht wird.
Beim sechsten Aspekt der Erfindung kann mindestens eines der Oberflächenelemente eine Befestigungsstreifenoberfläche an einer seiner Seiten entfernt vom Kernelement haben.
Beim sechsten Aspekt der Erfindung kann mindestens eines der Oberflächenelemente durch eine Silikongummischicht getragen von einer Polyestertragschicht geformt sein.
Beim sechsten Aspekt der Erfindung kann mindestens eines der Oberflächenelemente durch eine Polyurethanfolienschicht geformt sein.
Beim sechsten Aspekt der Erfindung kann mindestens eines der Oberflächenelemente durch eine Acrylfolienschicht geformt sein.
Eine erfindungsgemäße aufprallenergieabsorbierende Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie kann durch Vorsehen eines energieabsorbierenden Elements wie vorstehend beschrieben in einem Abstand zwischen einem Fahrzeugkarosseriestruktur-Element und einer Innen-Einfassung geformt sein. Falls eine Last in einer Richtung aufgebracht wird, welche die Achse des energieabsorbierenden Elements schneidet, wird das energieabsorbierende Element gestaucht, so dass sich seine Querschnittsform leicht ändert. Aus diesem Grund werden gebogene Bereiche jedes der nebeneinander positionierten und einander gegenüberliegenden Oberflächenelemente in den engen Kontakt zueinander gebracht, so dass ein Gleitwiderstand erzeugt wird. Der Gleitwiderstand, das heißt, eine Reibungskraft, hindert das energieabsorbierende Element daran, eine Stauchverformung zu erleiden, und hindert das energieabsorbierende Element daran, sich in den Richtungen der Achse auszudehnen, so dass im Wesentlichen die aktuelle Querschnittsform beibehalten wird. Wenn die Stauchkraft allmählich zunimmt, so dass die Formerhaltungsgrenze auf der Basis des Gleitwiderstands erreicht wird, beginnt das energieabsorbierende Element, sich in den Richtungen der Achse auszudehnen, so dass sich die scheinbare Plattendicke des energieabsorbierenden Elements reduziert und die Reaktionslast reduziert.
Da jedes Oberflächenelement aus einem Werkstoff geformt ist, der es ermöglicht, dass ein kinetischer Reibungskoeffizient des Oberflächenelements in die Nähe eines statischen Reibungskoeffizienten des Oberflächenelements gebracht wird, das heißt, da jedes Oberflächenelement aus einem Werkstoff geformt ist, der einen kinetischen Reibungskoeffizienten hat, der annähernd gleich seinem statischen Reibungskoeffizienten ist, wird ein großer Gleitwiderstand zwischen den gebogenen Bereichen jedes Oberflächenelements erzeugt, die einander gegenüberliegen. Mit einer Zunahme des Gleitwiderstands wird die Zeitdauer länger, während derer die Stauchverformung des energieabsorbierenden Elements behindert und damit seine axiale Ausdehnung behindert wird. Darüber hinaus bleibt, während die Formerhaltung auf der Basis des Gleitwiderstands wirksam wird, die Last im Wesentlichen konstant. Demzufolge nimmt die Fläche, die durch die Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve definiert ist, das heißt, die Menge der absorbierten Energie, zu.
Da das Hybrid-Rohr hohl und leichtgewichtig ist, kann das Hybrid-Rohr leicht in eine beliebige Querschnittsform gebracht werden. Aus diesem Grund können die Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften durch Veränderung der Teilung zwischen nebeneinanderliegenden erhabenen Bereichen (vertieften Bereichen) oder der scheinbaren Plattendicke des Rohrs leicht angepasst werden.
Falls jedes Oberflächenelement des Hybrid-Rohrs eine Befestigungsstreifenoberfläche auf einer vom Kernelement abgewandten Seite hat, haben gebogene Bereiche der Befestigungsstreifenoberfläche engen Kontakt zueinander und interferieren miteinander, so dass die Formerhaltungsfunktion auf der Basis des Gleitwiderstands weiter verstärkt wird. Aus diesem Grund nimmt die Menge der absorbierten Energie zu. Darüber hinaus erreicht, verglichen mit einem Hybrid-Rohr, dessen Oberflächenelemente aus Kraftpapier hergestellt sind, das Hybrid-Rohr mit den Befestigungsstreifenoberflächen Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem stärkeren Anstieg der Last. Da eine bestimmte Zeitspanne erforderlich ist, bevor die Befestigungsstreifenoberfläche zu gleiten und die Last abzunehmen beginnt, stellt das vorstehend beschriebene Hybrid-Rohr ein energieabsorbierendes Element mit einer hohen Energieabsorptionseffizienz bereit. Darüber hinaus können die Energieabsorptions-Eigenschaften einfach durch Veränderung der Dichte des Befestigungsstreifens pro Flächeneinheit oder Veränderung der Länge der Befestigungsstreifenoberfläche angepasst werden. Darüber hinaus wird, da der Befestigungsstreifen, der Oberflächen des Hybrid-Rohrs bedeckt, als eine Kunststoffschicht geformt ist, die Witterungsbeständigkeit des Hybrid-Rohrs verbessert, so dass ein energieabsorbierendes Element mit einem verringerten zeitabhängigen Zerfall erhalten werden kann.
Falls jedes Oberflächenelement des Hybrid-Rohrs durch eine Silikongummischicht, getragen von einer Polyestertragschicht, geformt ist, nimmt die Formerhaltungsfunktion auf der Basis des Gleitwiderstands zu, so dass die Menge der absorbierten Energie zunimmt. Da darüber hinaus eine bestimmte Zeitspanne erforderlich ist, bevor die Silikongummischicht zu gleiten und die Last abzunehmen beginnt, stellt das Hybrid-Rohr mit Silikongummischichten ein energieabsorbierendes Element mit einer hohen Energieabsorptionseffizienz bereit. Die Polyestertragschicht verhindert im Wesentlichen eine Ausdehnung oder Kontraktion der Silikongummischicht und bietet ausgezeichnete Eigenschaften beim Haften auf der Silikongummischicht. Aus diesem Grund besteht im Wesentlichen nicht die Gefahr, dass sich die Silikongummischicht während der Herstellung eines energieabsorbierenden Elements oder wenn das energieabsorbierende Element eine Aufpralllast erfährt, ablöst.
Falls jedes Oberflächenelement des Hybrid-Rohrs durch eine Polyurethanfolienschicht geformt ist, nimmt die Menge der absorbierten Energie zu, da die Formerhaltungsfunktion auf der Basis des Gleitwiderstands verbessert wird. Darüber hinaus stellt, da eine bestimmte Zeitspanne erforderlich ist, bevor die Polyurethanfolienschicht zu gleiten und die Last abzunehmen beginnt, das Hybrid-Rohr mit der Polyurethanfolienschicht ein energieabsorbierendes Element mit einer hohen Energieabsorptionseffizienz bereit. Darüber hinaus kann, da Polyurethan eine hervorragende Witterungsbeständigkeit aufweist, ein energieabsorbierendes Element mit einem reduzierten zeitabhängigen Zerfall bereitgestellt werden.
Falls jedes Oberflächenelement des Hybrid-Rohrs durch eine Acrylfolienschicht geformt ist, nimmt die Menge der absorbierten Energie zu, da die Formerhaltungsfunktion auf der Basis des Gleitwiderstands verbessert wird. Darüber hinaus stellt, da eine bestimmte Zeitspanne erforderlich ist, bevor die Acrylfolienschicht zu gleiten und die Last abzunehmen beginnt, das Hybrid-Rohr mit der Acrylfolienschicht ein energieabsorbierendes Element mit einer hohen Energieabsorptionseffizienz bereit. Da sich eine Acrylfolienschicht sehr bereitwillig dehnt und eine gute Folgecharakteristik hat und nach dem Dehnen schnell Spannungen abbaut, erleichtert die Verwendung einer Acrylfolie die Herstellung eines Hybrid-Rohrs und eliminiert die Variation der Energieabsorption durch das energieabsorbierende Element, die andernfalls durch Restspannungen verursacht würde.
Eine aufprallenergieabsorbierende Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie, bei der das energieabsorbierende Element zwischen einem Struktur-Element und einer Innen-Einfassung wie vorstehend beschrieben vorgesehen ist, ist in der Lage, effektiv Aufprallenergie in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie mit einem Struktur-Element, wie beispielsweise einer Säule oder einer Dachseitenschiene, zu absorbieren, wo es nicht möglich ist, einen großen Energieabsorptionsabstand oder -zwischenraum vorzusehen, begründet durch die Anforderungen an ein großes und klares Sichtfeld für einen Fahrer oder Beifahrer, eine Eliminierung von Hindernissen, die in den Fahrgastraum eintreten oder aus diesem austreten können, und eine maximierte Innenraumgröße.
Entsprechend einem siebten Aspekt der Erfindung ist das energieabsorbierende Element ein Hybrid-Rohr mit einem Metallfolien-Kernelement und Schichten, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, wobei jede Schicht aus einem anderen Werkstoff als Metall geformt ist, und sind das Kernelement und die Schichten auf den gegenüberliegenden Seiten des Kernelements so geformt, dass das Hybrid-Rohr erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche hat, die einander in Richtung einer Achse des Hybrid-Rohrs benachbart sind. Das Hybrid-Rohr ist um seine Achse verdreht.
Ein Hybrid-Rohr wird auf eine vorherbestimmte Länge geschnitten und das geschnittene Hybrid-Rohr wird um seine Achse verdreht, indem es an seinen beiden Enden fest eingespannt wird und an einem Ende ein Drehmoment aufgebracht wird oder an beiden Enden Drehmomente in entgegengesetzten Richtungen aufgebracht werden.
Durch Verdrehen des Hybrid-Rohrs um seine Achse werden der interne Widerstand oder viskose Widerstand gegen Ausdehnung in den Richtungen der Achse des Hybrid-Rohrs verändert, was bedeutet, dass die scheinbare Verformung des Hybrid-Rohrs, das heißt, eines energieabsorbierenden Elements, kontrolliert wird, und dass die Energieabsorptions-Eigenschaften angepasst werden. Aus diesem Grund erreicht das verdrehte Hybrid-Rohr Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem starken anfänglichen Anstieg der Last, die durch eine annähernd viereckige charakteristische Kurve angezeigt werden. Das heißt, dass das verdrehte Hybrid-Rohr in der Lage ist, große Mengen Energie mit geringen Mengen effektiver Verformung zu absorbieren. Darüber hinaus kann, da das Hybrid-Rohr im Wesentlichen aus einem Metallfolien-Kernelement und Schichten hergestellt ist, die auf die gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, das Hybrid-Rohr mit einem geringen Drehmoment verdreht werden, wodurch die Produktivität erhöht wird. Darüber hinaus ist es, da das Hybrid-Rohr leicht gebogen werden kann, einfach, das Hybrid-Rohr so vorzusehen, dass es im Wesentlichen der Form des Struktur-Elements oder der Innen-Einfassung entspricht.
Beim siebten Aspekt der Erfindung können zwei Endbereiche des Hybrid-Rohrs, das um seine Achse verdreht ist, an das Strukturelement angeschlossen werden, so dass die beiden Endbereiche des Hybrid-Rohrs daran gehindert werden, sich relativ zum Strukturelement zu bewegen.
Aus diesem Grund wird das Hybrid-Rohr daran gehindert, sich in den Richtungen der Achse auszudehnen, so dass, wenn ein Bereich des Hybrid-Rohrs eine Aufpralllast erfährt und gestaucht wird, das Hybrid-Rohr nicht entgleitet oder sich in den Richtungen der Achse ausdehnt. Demzufolge kann eine Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve mit einer starken Steigung erreicht werden, die eine annähernd viereckige Form hat. Das heißt, dass es möglich wird, große Mengen Energie mit geringen Mengen effektiver Verformung zu absorbieren.
Beim siebten Aspekt der Erfindung kann eine Energieabsorptions-Eigenschaft verändert werden, indem mindestens einer eines Verdrehwinkels des Hybrid- oder Metallrohrs und einer Verdreh-Steigungslänge des Hybrid- oder Metallrohrs geändert wird.
Da die Energieabsorptions-Eigenschaften einfach durch Veränderung des Verdrehwinkels oder der Verdreh-Steigung des Hybrid-Rohrs angepasst werden können, wird es möglich, ein Hybrid-Rohr auszuwählen, das vorteilhafte Energieabsorptions-Eigenschaften für Stellen hat, an denen Energieabsorption für Fahrzeugmodelle erforderlich ist.
Beim siebten Aspekt der Erfindung kann das Hybrid-Rohr eine im Wesentlichen polygonale Querschnittsform sein und das Hybrid-Rohr kann an der Innen-Einfassung anhaften.
Anhaften des Hybrid-Rohrs an einer Innen-Einfassung, die wahrscheinlich eine Aufpralllast erfährt, resultiert tatsächlich in einer Steigerung der scheinbaren Plattendicke des Hybrid-Rohrs, so dass eine annähernd viereckige Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve mit einer starken Steigung erreicht werden kann. Darüber hinaus kann, da das Hybrid-Rohr eine polygonale Querschnittsform hat, das Hybrid-Rohr einfach an die Innen-Einfassung angeklebt werden.
Falls das Hybrid-Rohr an der Innen-Einfassung anhaftet, kann eine Energieabsorptions-Eigenschaft verändert werden, indem mindestens eine einer angeklebten Fläche des Hybrid-Rohrs und einer angeklebten Stelle des Hybrid-Rohrs geändert wird.
Da die Energieabsorptions-Eigenschaften einfach durch Veränderung der angeklebten Fläche oder der angeklebten Stellen angepasst werden können, wird es möglich, ein Hybrid-Rohr auszuwählen, das vorteilhafte Energieabsorptions-Eigenschaften für Stellen hat, an denen Energieabsorption für Fahrzeugmodelle erforderlich ist, und es an die Innen-Einfassung anzuheften.
Beim siebten Aspekt der Erfindung kann das Strukturelement durch eine Säule und eine Seitendachschiene geformt sein, und das Hybrid-Rohr, das um seine Achse verdreht ist, kann an einem schneidenden Bereich zwischen der Säule und der Dachseitenschiene vorgesehen sein.
Der Abstand zwischen einem Struktur-Element und einer Innen-Einfassung ist geringer und deshalb ist die effektive Distanz zur Energieabsorption an dem schneidenden Bereich zwischen der Säule, wie beispielsweise einer Frontsäule, einer Mittelsäule oder Viertelsäule, und der Dachseitenschiene geringer als an der Frontsäule und der Dachseitenschiene. Allerdings ist, da das Hybrid-Rohr, das um seine Achse verdreht ist, Energieabsorptions-Eigenschaften mit einer starken Steigung erreicht, die aufprallenergieabsorbierende Struktur in der Lage, selbst an einem schneidenden Bereich mit einer geringen effektiven Distanz effektiv Aufprallenergie zu absorbieren.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung ist das energieabsorbierende Element ein Hybrid-Rohr mit einem Metallfolien-Kernelement und Schichten, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, wobei jede Schicht aus einem anderen Werkstoff als Metall geformt ist, und sind das Kernelement und die Schichten auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements so geformt, dass das Hybrid-Rohr erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche hat, die einander in Richtung einer Achse des Hybrid-Rohrs benachbart sind. Das Hybrid-Rohr ist so befestigt, dass, wenn es eine Aufpralllast erfährt, es dem Hybrid-Rohr ermöglicht wird, sich in der Richtung der Achse auszudehnen. Das Hybrid-Rohr, das aus dem Metallfolien-Kernelement und den Schichten hergestellt ist, die auf die gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, verformt sich leicht. Wenn ein Bereich des Hybrid-Rohrs eine Aufpralllast erfährt und eine Stauchverformung erleidet, dehnt sich das gesamte Hybrid-Rohr in den Richtungen der Achse aus. Aus diesem Grund dehnt sich, da das Hybrid-Rohr dergestalt befestigt ist, dass eine Ausdehnung des Hybrid- Rohrs zugelassen wird, das Hybrid-Rohr in den Richtungen der Achse aus und die scheinbare Plattendicke des Hybrid-Rohrs verringert sich, wenn das Hybrid-Rohr eine Stauchverformung erleidet. Demzufolge können die Energieabsorptions-Eigenschaften so angepasst werden, dass sich die Last allmählich verringert, wenn die Verformung zunimmt.
Beim achten Aspekt der Erfindung kann das Hybrid-Rohr so befestigt werden, dass, wenn eine Ausdehnung des Hybrid-Rohrs in der Richtung der Achse einen vorherbestimmten Betrag erreicht, die Ausdehnung desselben in der Richtung der Achse begrenzt wird.
Aus diesem Grund dehnt sich bei einer Aufpralllast das Hybrid-Rohr in den Richtungen seiner Achse um einen vorherbestimmten Betrag. Die Last reduziert sich während der Ausdehnung des Hybrid-Rohrs, und dann wird die Ausdehnung des Hybrid-Rohrs begrenzt. Aus diesem Grund hat die Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve zwei Spitzen, so dass die durchschnittliche Last reduziert werden kann.
Beim achten Aspekt der Erfindung kann das Hybrid-Rohr eine im Wesentlichen polygonale Querschnittsform haben und das Hybrid-Rohr kann an der Innen-Einfassung anhaften.
Anhaften des Hybrid-Rohrs an einer Innen-Einfassung, die wahrscheinlich eine Aufpralllast erfährt, resultiert tatsächlich in einer Steigerung der scheinbaren Plattendicke des Hybrid-Rohrs, so dass eine annähernd viereckige Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve mit einer starken Steigung erreicht werden kann. Darüber hinaus kann, da das Hybrid-Rohr eine polygonale Querschnittsform hat, das Hybrid-Rohr einfach an die Innen-Einfassung angeklebt werden.
Beim achten Aspekt der Erfindung kann eine Energieabsorptions-Eigenschaft verändert werden, indem mindestens eine einer angeklebten Fläche des Hybrid-Rohrs und einer angeklebten Stelle des Hybrid-Rohrs geändert wird.
Da die Energieabsorptions-Eigenschaften einfach durch Veränderung der angeklebten Fläche oder der angeklebten Stelle angepasst werden können, wird es möglich, ein Hybrid-Rohr auszuwählen, das vorteilhafte Energieabsorptions-Eigenschaften für Stellen hat, an denen Energieabsorption für Fahrzeugmodelle erforderlich ist, und es an die Innen-Einfassung anzuheften.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Die vorstehend erwähnten und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen unter Verweis auf die begleitenden Abbildungen verdeutlicht, bei denen gleiche Positionsnummern verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und für die Folgendes gilt:
1 ist eine vertikale Schnittansicht eines oberen Bereichs einer Fahrzeugkarosserie (Frontsäule), an dem eine erfindungsgemäße aufprallenergieabsorbierende Struktur angewandt werden kann;
2 ist eine horizontale Schnittansicht eines oberen Bereichs einer Fahrzeugkarosserie (Dachseitenschiene), in dem eine erfindungsgemäße aufprallenergieabsorbierende Struktur verwendet werden kann;
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Ausführung eines Hybrid-Rohrs, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung verwendet wird, betrachtet in einer Ebene, die sich in Richtungen einer Achse desselben erstreckt;
4 ist eine perspektivische Ansicht der Ausführung eines Hybrid-Rohrs, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung verwendet wird;
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer weiteren Ausführung eines Hybrid-Rohrs, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung verwendet wird, betrachtet in einer Ebene, die sich in Richtungen einer Achse desselben erstreckt;
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht noch einer weiteren Ausführung eines Hybrid-Rohrs, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung verwendet wird, betrachtet in einer Ebene, die sich in Richtungen einer Achse desselben erstreckt;
7 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
8 ist eine Seitenansicht, die ein Hybrid-Rohr darstellt, das in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie montiert ist;
9 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
10 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht eines Hybrid-Rohrs, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie verwendet wird, betrachtet in einer Ebene, die sich in Richtungen einer Achse derselben erstreckt;
11 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung eines Hybrid-Rohrs, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung verwendet wird;
12 ist eine Seitenansicht des Hybrid-Rohrs, das in 11 dargestellt ist, die Veränderungen einer Vorsprungs-Teilung darstellt;
13 ist eine Seitenansicht, die ein Hybrid-Rohr darstellt, das in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie montiert ist;
14 ist eine vergrößerte Seitenansicht des Hybrid-Rohrs, das in 13 dargestellt ist;
15 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
16 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
17 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung eines Hybrid-Rohrs, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung verwendet wird;
18 ist eine schematische Darstellung der Funktion des Hybrid-Rohrs, das in 17 dargestellt ist;
19 ist eine schematische Darstellung der Funktion eines konventionellen Hybrid-Rohrs;
20 ist eine Seitenansicht, die ein Hybrid-Rohr darstellt, das in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie montiert ist;
21 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
22 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
23 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung eines Hybrid-Rohrs, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung verwendet wird;
24 ist eine Seitenansicht, die ein Hybrid-Rohr darstellt, das in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie montiert ist;
25 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung eines Hybrid-Rohrs, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung verwendet wird;
26 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführung eines Hybrid-Rohrs, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung verwendet wird;
27A und 27B sind schematische Darstellungen der Funktion des Hybrid-Rohrs, das in 25 dargestellt ist;
28 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen essentiellen Bereich eines erfindungsgemäßen energieabsorbierenden Elements darstellt, das in 29 dargestellt ist, betrachtet in einer Ebene, die sich in Richtungen einer Achse eines Teils des energieabsorbierenden Elements erstreckt;
29 ist eine perspektivische Ansicht des energieabsorbierenden Elements;
30 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
31 ist eine fragmentarische Schnittansicht von einem Kernelement und Oberflächenelementen eines Hybrid-Rohrs zur Verwendung als ein energieabsorbierendes Element, bevor sie zu dem Hybrid-Rohr geformt werden;
32 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht des Hybrid-Rohrs, das durch Formen des Kernelements und der Oberflächenelemente, die in 31 dargestellt sind, betrachtet in einer Ebene, die sich in den Richtungen einer Achse eines Bereichs des Hybrid-Rohrs erstreckt;
33 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht eines Oberflächenelements des Hybrid-Rohrs, das in 32 dargestellt ist;
34 ist ein Diagramm, das Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
35 ist ein Diagramm, das Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
36 ist ein Diagramm, das Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
37 ist eine Schnittansicht einer Ausführung eines Oberflächenelements eines Hybrid-Rohrs;
38 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführung eines Oberflächenelements eines Hybrid-Rohrs;
39 ist eine Schnittansicht noch einer weiteren Ausführung eines Oberflächenelements eines Hybrid-Rohrs;
40 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugkarosseriestruktur-Elements, das vorteilhaft für die Anwendung einer aufprallenergieabsorbierende Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung ist;
41 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführung eines energieabsorbierenden Elements, das in einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung verwendet wird;
42 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
43 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
44 ist eine Schnittansicht einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur, die eine angeklebte Stelle darstellt;
45 ist eine Schnittansicht einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur, die eine angeklebte Stelle in einem angeklebten Zustand darstellt, die sich von der in 44 dargestellten unterscheidet;
46 ist eine Schnittansicht einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur, die eine angeklebte Stelle in einem angeklebten Zustand darstellt, die sich von den in 44 und 45 dargestellten unterscheidet;
47 ist eine Schnittansicht, die angeklebte Stellen darstellt;
48 ist eine Schnittansicht, die angeklebte Stellen in einem angeklebten Zustand darstellt, die sich von den in 47 dargestellten unterscheidet;
49 ist eine Seitenansicht eines vorderen Bereichs einer Fahrzeugkarosserie, die eine Stelle darstellt, für die eine aufprallenergieabsorbierende Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung anwendbar ist;
50 ist eine Seitenansicht eines gesamten oberen Bereichs einer Fahrzeugkarosserie, die Stellen darstellt, für die eine aufprallenergieabsorbierende Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung anwendbar ist;
51 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
52 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zur Befestigung des energieabsorbierenden Elements darstellt, das in 4, 29 oder 41 dargestellt ist;
53 ist eine Schnittansicht entlang Linie 53-53, welche die Vorrichtung zur Befestigung des energieabsorbierenden Elements darstellt, die in 52 dargestellt ist;
54 ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Vorrichtung zur Befestigung des energieabsorbierenden Elements darstellt, das in 4, 29 oder 41 dargestellt ist;
55 ist eine Schnittansicht entlang Linie 55-55, welche die Vorrichtung zur Befestigung des energieabsorbierenden Elements darstellt, die in 54 dargestellt ist;
56 ist eine Schnittansicht eines Bereichs des energieabsorbierenden Elements, das in 4, 29 oder 41 dargestellt ist, das einen Zustand desselben darstellt, bevor das energieabsorbierende Element verformt und gedehnt wird;
57 ist eine Schnittansicht eines Bereichs des energieabsorbierenden Elements, das in 4, 29 oder 41 dargestellt ist, das einen Zustand desselben darstellt, nachdem das energieabsorbierende Element verformt und gedehnt wurde;
58 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
59 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt;
60A, 60B und 60C sind Schnittansichten einer aufprallenergieabsorbierenden Struktur, die verschiedene Stadien darstellen, die von dem energieabsorbierenden Element durchlaufen werden, das in 4, 29 oder 41 dargestellt ist, wenn es sich verformt;
61 ist ein Diagramm, das Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften darstellt; und
62A und 62B sind schematische Darstellungen der Funktion des energieabsorbierenden Elements, das in 45 und 46 dargestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
Eine erfindungsgemäße aufprallenergieabsorbierende Struktur ist in 1 und 2 dargestellt.
Eine in der Schnittansicht in 1 dargestellte aufprallenergieabsorbierende Struktur absorbiert Aufprallenergie in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie einschließlich eines Fahrzeugkarosseriestruktur-Elements 10, einer Innen-Einfassung (Säulenverkleidung) 12, das nach innen vom Struktur-Element 10 abgesetzt ist, und eines energieabsorbierenden Elements 14, das im Abstand zwischen dem Struktur-Element 10 und der Innen-Einfassung 12 angeordnet ist. In der in 1 dargestellten aufprallenergieabsorbierenden Struktur ist das Struktur-Element 10 eine Frontsäule mit einer Innenplatte 16, einer Außenplatte 18 und einer Verstärkungsplatte 20. Flansche der Platten sind übereinander gelegt und miteinander verbunden, um eine geschlossene Querschnittsform zu bilden.
Eine in der Schnittansicht in 2 dargestellte aufprallenergieabsorbierende Struktur absorbiert Aufprallenergie in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie einschließlich eines Fahrzeugkarosseriestruktur-Elements 22, einer Innen-Einfassung (Dachauskleidung) 24, die nach innen vom Struktur-Element 22 abgesetzt ist, und eines energieabsorbierenden Elements 26 das im Abstand zwischen dem Struktur-Element 22 und der Innen-Einfassung 24 angeordnet ist. In der in 2 dargestellten aufprallenergieabsorbierenden Struktur ist das Struktur-Element 22 eine Dachseitenschiene mit einer Innenplatte 28 und einer Außenplatte 30. Flansche der Platten sind übereinander gelegt und miteinander verbunden, um eine geschlossene Struktur zu bilden.
Selbst wenn das Struktur-Element ein anderes Element als das vorstehend erwähnte Element ist, beispielsweise eine Mittelsäule, eine Viertelsäule, eine Vorderstrebe, eine Hinterstrebe oder dergleichen, kann eine aufprallenergieabsorbierende Struktur gemäß der Erfindung ebenfalls realisiert werden, indem ein energieabsorbierendes Element in einem Abstand zwischen dem Struktur-Element und einer Innen-Einfassung nach innen vom Struktur-Element abgesetzt vorgesehen wird. In einer derartigen Struktur kann das energieabsorbierende Element eine geeignete Form aufweisen, die entsprechend dem Ort festgelegt wird, an dem das Element vorgesehen wird, wie im Falle des in 1 dargestellten energieabsorbierenden Elements 14 oder des in 2 dargestellten energieabsorbierenden Elements 26. Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit einem typischen energieabsorbierenden Element beschrieben, das nicht notwendigerweise durch die Form des energieabsorbierenden Elements 14 oder die Form des energieabsorbierenden Elements 26 beschränkt ist.
Eine Grundkonstruktion eines Hybrid-Rohrs, das als ein energieabsorbierendes Element gemäß der Erfindung verwendet wird, wird unter Verweis auf 3 und 4 beschrieben.
Wie in der Schnittansicht in 3 und der perspektivischen Ansicht in 4 dargestellt, ist ein Hybrid-Rohr 40 im Wesentlichen aus einem aus Metallfolie bestehenden Kernelement 42 und Schichten 44 aus einem anderen Werkstoff als Metall hergestellt, die auf gegenüberliegende Seiten des Kernelements 42 auflaminiert sind. Das Metallfolien-Kernelement 42 und die Schichten 44 sind aneinander befestigt, beispielsweise durch einen Klebstoff. Das Hybrid-Rohr 40 ist so durch Formen des Kernelements 42 und der Schichten 44 geformt, dass das Hybrid-Rohr 40 erhabene Bereiche 48 und vertiefte Bereiche 46 hat, die in den Richtungen einer Achse des Hybrid-Rohrs 40 einander benachbart sind.
Das Kernelement 42 ist aus einer harten Aluminiumfolie hergestellt und die Schichten 44 sind aus Kraftpapier hergestellt. Die Aluminiumfolie hat eine Dicke von mindestens 0,05 mm und eine Breite von mindestens 30 mm. Die Kraftpapierschichten haben eine Dicke von mindestens 0,2 mm und eine Breite von mindestens 30 mm. Das Kernelement 42 kann auch aus einer Folie aus nichtrostendem Stahl, einer Magnesiumlegierungsfolie oder dergleichen hergestellt sein. Die Schichten 44 können auch aus einem Harz oder dergleichen hergestellt sein. In dem in 4 dargestellten Hybrid-Rohr erstrecken sich die erhabenen und vertieften Bereiche in Schraubenform. Statt einer derartigen schraubenförmigen Konfiguration ist es auch eine möglich, eine schleifenförmige Konfiguration zu realisieren, bei der sich ein vertiefter Bereich 46 um den Umfang des Rohrs herum erstreckt und eine vollständige Schleife bildet und sich benachbart zu dem vertieften Bereich 46 zwei unabhängige erhabene Bereiche 48 um den Umfang des Rohrs herum erstrecken und vollständige Schleifen bilden.
Nachstehend werden zahlreiche Ausführungen der Erfindung beschrieben. In den Ausführungen ist das Struktur-Element gleich dem in 1 oder 2 abgebildeten und das Hybrid-Rohr, das als energieabsorbierendes Element verwendet wird, hat im Wesentlichen die gleiche Grundkonstruktion wie das in 3 und 4 abgebildete.
Eine erste erfindungsgemäße Ausführung wird unter Verweis auf 5 bis 9 beschrieben.
Wie in 5 dargestellt, sind Bereiche einer äußeren Umfangsfläche eines Hybrid-Rohrs 50 mit einem haftenden Beschichtungsmaterial 52 beschichtet. Die äußere Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs 50 kann ebenfalls mit dem Beschichtungsmaterial 52 über die gesamte Länge des Rohrs beschichtet sein. Es ist auch möglich, das Hybrid-Rohr 50 teilweise, beispielsweise einen zentralen Bereich oder einen Endbereich davon, mit dem Beschichtungsmaterial 52 zu beschichten. Darüber hinaus kann sich das Beschichtungsmaterial 52 über die gesamte Länge des Umfangs des Hybrid-Rohrs 50 oder nur über einen Bereich der Länge des Umfangs davon erstrecken. Aus diesem Grund ist es, wenn das Hybrid-Rohr 50 einen viereckigen Hohl-Querschnitt hat, wie in 4 dargestellt, möglich, nur eine Seite der vier Seiten, das heißt, nur einen Bereich der Länge des Umfangs des Hybrid-Rohrs 50, mit dem Beschichtungsmaterial 52 zu beschichten.
Das Beschichtungsmaterial 52 kann Acrylharz, Epoxydharz oder eine andere Art Harz sein. Das Beschichtungsmaterial 52 kann mit einem Verfahren wie beispielsweise Pinselauftrag, Sprühen oder dergleichen aufgetragen werden. In einem Bereich des Hybrid-Rohrs 50, der mit dem Beschichtungsmaterial 52 beschichtet ist, sind die erhabenen Bereiche 48 miteinander durch das Beschichtungsmaterial 52 verklebt, so dass der beschichtete Bereich hart wird und daran gehindert wird, in den Richtungen der Achse des Hybrid-Rohrs 50 verschoben zu werden. Darüber hinaus nimmt im beschichteten Bereich des Hybrid-Rohrs 50 der Stauchwiderstand in Richtungen, welche die Achse des Hybrid-Rohrs 50 schneiden, zu. Im Gegensatz dazu werden in einem nicht beschichteten Bereich, das heißt, in einem glatten Hybrid-Rohr-Bereich, die ursprünglichen Eigenschaften des Hybrid-Rohrs 50 beibehalten, so dass der unbeschichtete Bereich des Hybrid-Rohrs 50 weich ist. Aus diesem Grund werden, falls der unbeschichtete Bereich des Hybrid-Rohrs 50 eine Stauchlast in einer Richtung empfängt, welche die Achse des Hybrid-Rohrs 50 schneidet, nebeneinanderliegend positionierte erhabene Bereiche 48 im unbeschichteten Bereich in Richtungen der Achse verschoben. Damit unterscheiden sich ein Bereich des Hybrid-Rohrs 50, der mit dem Beschichtungsmaterial 52 beschichtet ist, und ein unbeschichteter Bereich davon voneinander in der scheinbaren Dicke d und dem Widerstand gegen Stauchung in Richtungen, welche die Achse des Hybrid-Rohrs 50 schneiden. Damit können die Energieabsorptions-Eigenschaften des Hybrid-Rohrs 50 angepasst werden.
Beispielsweise neigt, wenn das Hybrid-Rohr 50 an seinen gegenüberliegenden Enden an einem Struktur-Element in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie unter Verwendung von selbstschneidenden Schrauben oder dergleichen befestigt wird, eine Aufpralllast dazu, auf das Hybrid-Rohr 50 von diagonal unten nach diagonal oben zu wirken. Eine derartige Aufpralllast biegt das Hybrid-Rohr 50 in eine nach oben konvexe Form, so dass der Anstieg der Last dementsprechend sanfter wird. Allerdings wird, wenn das Hybrid-Rohr 50 mit dem haftenden Beschichtungsmaterial 52 wie in dieser Ausführung beschichtet ist, das Biegen des Hybrid-Rohrs 50 verringert, so dass ein starker Anstieg der Last erreicht werden kann.
Um die Energieabsorptions-Eigenschaften durch Verändern von Beschichtungsstelle und Beschichtungsdicke des Beschichtungsmaterials 52 anzupassen, kann das Beschichtungsmaterial 52 auch nur an der äußeren Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs 50, wie in 5 dargestellt, oder nur an der inneren Umfangsfläche, oder sowohl an der äußeren Umfangsfläche als auch an der inneren Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs 50, wie in 6 dargestellt, über die gesamte Länge oder einen Bereich der Länge des Hybrid-Rohrs 50 vorgesehen sein. Durch Vorsehen des Beschichtungsmaterials 52 an den äußeren und inneren Umfangsflächen des Hybrid-Rohrs 50 nimmt die scheinbare Plattendicke des Hybrid-Rohrs 50 weiter zu und der Widerstand gegen Ausdehnung in den Richtungen der von der Stauchung betroffenen Achse steigt weiter an. Im Ergebnis können Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem starken Anstieg der Last erreicht werden. Das Beschichtungsmaterial 52 kann leicht an den äußeren und inneren Umfangsflächen über die gesamte Länge des Hybrid-Rohrs 50 einfach durch Eintauchen des Hybrid-Rohrs 50 in ein Bad, welches das Beschichtungsmaterial 52 enthält, vorgesehen werden, wobei ein Vorteil bei der Oberflächenbehandlung erzielt wird. Diese Anordnung kann auch auf andere, nachstehend beschriebene Ausführungen angewandt werden.
7 ist ein Diagramm, das Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaften verschiedener Hybrid-Rohre anzeigt.
Im Vergleich mit der Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve 41 (unterbrochene Linie) eines Hybrid-Rohrs, das kein Beschichtungsmaterial hat, zeigen die Energieabsorptions-Eigenschaftenkurven 43 (Einzelpunktlinie) und 45 (Doppelpunktlinie) von Hybrid-Rohren, die jeweils Beschichtungsmaterial 52 haben, einen starken Anstieg der Last F und geringe Mengen von Verformung S. Das Beschichtungsmaterial 52 des Hybrid-Rohrs, das durch die Doppelpunktlinie 45 angezeigt wird, ist dicker als dasjenige des Hybrid-Rohrs, das durch die Einzelpunktlinie 43 angezeigt wird. Wie bezeichnet erreicht das dickere Beschichtungsmaterial 52 (Doppelpunktlinie 45) einen steileren Anstieg der Last F und eine geringere Verformung S als das dünnere Beschichtungsmaterial 52 (Einzelpunktlinie 43).
In einer in 8 abgebildeten Struktur hat ein Hybrid-Rohr 50 ein Beschichtungsmaterial 52 an einem vorderen Endbereich 54, bezeichnet durch Schraffur, und kein Beschichtungsmaterial 52 am anderen Bereich 58 des Hybrid-Rohrs 50. Das Hybrid-Rohr 50 ist so in der Fahrzeugkarosserie montiert, dass sein vorderer Endbereich 54 an einem schneidenden Bereich zwischen einer Frontsäule 56 und einer Dachseitenschiene 60 platziert ist. Wie durch die Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaftenkurven, die in 9 dargestellt sind, bezeichnet, zeigt die Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve 53 des Endbereichs 54 des Hybrid-Rohrs 50, der neben dem schneidenden Bereich positioniert ist, einen steileren Anstieg der Last F und eine kleinere Verformung S als die Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve 51 des anderen Bereichs 58 des Hybrid-Rohrs 50. An dem schneidenden Bereich zwischen der Frontsäule 56 und der Dachseitenschiene 60 ist der Abstand zwischen dem Struktur-Element und der Innen-Einfassung klein, so dass es schwierig ist, einen ausreichend großen Verformungsspielraum für das darin vorgesehene energieabsorbierende Element bereitzustellen. Allerdings kann durch Vorsehen des Hybrid-Rohrs 50 dergestalt, dass der Endbereich 54, der mit dem Beschichtungsmaterial 52 beschichtet ist, an dem schneidenden Bereich vorgesehen positioniert ist, eine ausreichende Energieabsorption selbst in dem reduzierten Abstand an dem schneidenden Bereich erreicht werden.
Das Hybrid-Rohr 50 ist mit einem haftenden Beschichtungsmaterial entsprechend der gewünschten oder geforderten Energieabsorptions-Eigenschaften wie vorstehend beschrieben beschichtet. Mit "gewünschte oder geforderte Energieabsorptions-Eigenschaften" sind Energieabsorptions-Eigenschaften gemeint, die über denjenigen eines Hybrid-Rohrs liegen, das nicht mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet ist, wie durch die Energieabsorptions-Eigenschaftenkurven 43, 45, 53 abgebildet in 7 und 9 bezeichnet. Die "gewünschten oder geforderten Energieabsorptions-Eigenschaften" bedeuten auch ursprüngliche oder entworfene Energieabsorptions-Eigenschaften, die aus einer schwierigen Situation rückgewonnen wurden, in der die ursprünglichen Energieabsorptions-Eigenschaften nicht leicht realisiert werden.
Das Hybrid-Rohr 50 kann Feuchtigkeit aufgrund von Kondensation aufnehmen, falls ein großer Temperaturunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite des Fahrgastraums bei kalter Witterung besteht. Wenn die Schicht 44 auf der Vorderseite des Hybrid-Rohrs 50, das heißt, deren äußere Umfangsfläche, aus Papier hergestellt ist, quillt die Schicht 44 bei Ablagerung von Wassertropfen 62 im vertieften Bereich 46 wie in 10 dargestellt auf. Anschließend daran verdampft das Wasser und die Schicht 44 trocknet. Es wurde entdeckt, dass wiederholte Zyklen von Aufquellen und Trocknen der Schicht 44 eines Hybrid-Rohrs die Dehngrenze des Hybrid-Rohrs um ungefähr 5–10 % verringern. Eine derartige Dehngrenzenreduzierung kann durch Beschichten der äußeren Umfangsfläche eines Hybrid-Rohrs 50 mit dem Beschichtungsmaterial 52 verhindert werden. Wenn das Wasser 62 in den vertieften Bereichen 48 gefriert, erzeugt die mit dem Gefrieren von Wasser verbundene Volumenzunahme eine Kraft in Richtungen der Achse des Hybrid-Rohrs 50, die auf das Hybrid-Rohr 50 wirkt. Im Ergebnis werden die erhabenen Bereiche 48 des Hybrid-Rohrs 50 zu einer Ausdehnung in den Richtungen der Achse gezwungen, wodurch die scheinbare Plattendicke d des Hybrid-Rohrs 50 verringert wird und was zu Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem sanfteren Anstieg der Last führt. Dieses Problem kann durch Beschichten der äußeren Umfangsfläche des Hybrid-Rohrs 50 mit dem Beschichtungsmaterial 52 verhindert werden.
Eine zweite Ausführung wird unter Verweis auf die perspektivischen Ansichten in 11 und 12, die seitlichen Ansichten in 13 und 14 und die in 15 und 16 dargestellten Energieabsorptions-Eigenschaftenkurven beschrieben. Ein Hybrid-Rohr 70 ist aus den im Wesentlichen gleichen Werkstoffen in die im Wesentlichen gleiche Struktur wie das Hybrid-Rohr 50 geformt. Das Hybrid-Rohr 70 ist so gebogen, dass es den Formen von Struktur-Elementen 72, 74 entspricht. Das Struktur-Element 72 ist eine Dachseitenschiene und das Struktur-Element 74 ist eine Mittelsäule.
Das Hybrid-Rohr 70, das wie vorstehend erwähnt gebogen ist, hat zwei gerade Bereiche 76 und einen gebogenen Bereich 77, der die geraden Bereiche 76 miteinander verbindet. Der gebogene Bereich 77 hat eine äußere Umfangsfläche 78 mit einer kleineren Krümmung und eine innere Umfangsfläche 79 mit einer größeren Krümmung. Die Teilung in den geraden Bereichen 76, das heißt, der Abstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden erhabenen Bereichen oder vertieften Bereichen, bleibt die gleiche. Allerdings ist die Teilung P1 in der äußeren Umfangsfläche 78 mit verringerter Krümmung größer als die Teilung P in den geraden Bereichen 76. Die Teilung P2 in der inneren Umfangsfläche 79 mit erhöhter Krümmung ist kleiner als die Teilung P in den geraden Bereichen 76. Aus diesem Grund wird die scheinbare Plattendicke in der äußeren Umfangsfläche 78 mit verringerter Krümmung kleiner als diejenige in den geraden Bereichen 76, so dass der äußere Umfangsflächenbereich 78 dazu neigt, sich leichter zu verformen, das heißt, dass er weich ist. Die scheinbare Plattendicke in der inneren Umfangsfläche 79 mit erhöhter Krümmung wird größer als diejenige in den geraden Bereichen 76, so dass die innere Umfangsfläche 79 weniger leicht zu verformen ist, das heißt, dass sie hart ist. Um dieses Problem zu verhindern, wird das Hybrid-Rohr 70 an der Stelle der äußeren Umfangsfläche 78 mit verringerter Krümmung durch Beschichten der äußeren Umfangsfläche 78 mit einem Beschichtungsmaterial verstärkt und das Hybrid-Rohr 70 wird an der Stelle der inneren Umfangsfläche 79 mit erhöhter Krümmung durch das Formen von Schlitzen 80 in der inneren Umfangsfläche 79 geschwächt.
Wie durch die in 15 dargestellten Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaftenkurven bezeichnet, haben Energieabsorptions-Eigenschaften 73 der geraden Bereiche 76 und Energieabsorptions-Eigenschaften 71 des gebogenen Bereichs 77 mit einem verstärkten äußeren Umfangsseitenbereich und einem geschwächten inneren Umfangsseitenbereich im Wesentlichen die gleichen Energieabsorptions-Eigenschaften. Im Gegensatz dazu werden, wenn keiner der Umfangsseitenbereiche des gebogenen Bereichs 77 geschwächt oder verstärkt wird, die Energieabsorptions-Eigenschaften 73 des gebogenen Bereichs 77 weniger stabil als die Energieabsorptions-Eigenschaften 71 der geraden Bereiche 76, wie durch die in 16 dargestellten Energieabsorptions-Eigenschaftenkurven bezeichnet.
Eine dritte Ausführung wird unter Verweis auf 17 bis 27 beschrieben.
In der seitlichen Ansicht in 17 trägt ein Hybrid-Rohr 90 ein haftendes Beschichtungsmaterial 92 auf seiner äußeren Umfangsfläche. Genauer ausgedrückt haben eine Vielzahl von Bereichen des Hybrid-Rohrs 90, die um vorherbestimmte Intervalle in den Richtungen der Achse des Hybrid-Rohrs 90 voneinander abgesetzt sind, ein haftendes Beschichtungsmaterial 92 auf ihren äußeren Umfangsflächen. Das heißt, dass das Hybrid-Rohr 90 harte Bereiche C und weiche Bereiche D hat, die sich in einer Richtung der Achse, die durch einen Pfeil A in 17 angezeigt wird, abwechseln. Die Länge jedes harten Bereichs C in der Richtung der Achse kann auf ungefähr 1 cm bis ungefähr 5 cm gesetzt werden. Die Länge jedes weichen Bereichs D in der Richtung der Achse kann auf ungefähr 5 cm bis ungefähr 15 cm gesetzt werden. Die einander abwechselnden harten Bereiche C und weichen Bereiche D können auch durch Beschichten der gesamten Länge des Hybrid-Rohrs 90 mit einer dünnen haftenden Beschichtungsmaterialschicht und Beschichten von Bereichen des Hybrid-Rohrs 90, die um vorherbestimmte Intervalle in der Richtung der Achse abgesetzt sind, mit einer dicken haftenden Beschichtungsmaterialschicht geformt werden.
Falls eine Stauchlast F auf das Hybrid-Rohr 90 in einer Richtung B wirkt, welche die axiale Richtung A schneidet, wird eine Ausdehnung in Richtungen der Achse verursacht durch Stauchung eines weichen Bereichs D durch harte Bereiche C begrenzt. Aus diesem Grund ist es schwierig, eine Stauchverformung, die an einer Stelle auftritt, im Hybrid-Rohr 90 auf eine von dieser Verformungsstelle entfernte Seite weiterzuleiten. Das heißt, dass, wie durch die schematische Illustration in 18 dargestellt, falls eine Stauchlast F auftritt, sich das Hybrid-Rohr 90 in seinem Bereich 94, in dem die Stauchlast F wirkt, verformt, aber dass Bereiche 95 des Hybrid-Rohrs 90, die von der Stelle der Stauchkraft entfernt sind, so bleiben, wie sie vor dem Auftreten der Stauchkraft gewesen sind. Aus diesem Grund kann sich ein Bereich 95, der von der Stelle der Stauchkraft entfernt ist, verformen und Energie absorbieren, wenn er später eine Stauchkraft F erfährt. Im Gegensatz dazu verformt sich im Falle eines konventionellen Hybrid-Rohrs 96, das keine harten Bereiche und weichen Bereiche hat, die sich in der axialen Richtung wie in 19 dargestellt abwechseln, das gesamte Hybrid-Rohr 96 (über einen weiten Bereich), sobald das Hybrid-Rohr 96 eine Stauchkraft erfährt. Aus diesem Grund wird es, falls ein Bereich des Hybrid-Rohrs 96, der von der Stelle der Stauchkraft entfernt ist, später eine Stauchkraft erfährt, schwierig sein, einen ausreichenden Betrag von Energie zu absorbieren.
In einer in der seitlichen Ansicht in 20 dargestellten Struktur ist das Hybrid-Rohr 90 an einem schneidenden Bereich zwischen einer Frontsäule 104 und einer Dachseitenschiene 102 montiert. Falls eine Last F auf einen vorderen Bereich 98 des Hybrid-Rohrs 90 wirkt, tritt eine Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaft auf, die durch eine Kurve 103 (durchgezogene Linie) im Diagramm in 21 dargestellt ist. Falls eine Last F später auf einen hinteren Bereich 100 des Hybrid-Rohrs 90 wirkt, tritt eine Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaft auf, die durch eine Kurve 101 (Einzelpunktlinie) im Diagramm in 21 dargestellt ist. Ein schraffierter schmaler Bereich 106 im Diagramm in 21 bezeichnet einen Energiebetrag, der zusätzlich absorbiert werden könnte, wenn der hintere Bereich 100 unverformt bleiben würde, das heißt, einen Verlust bei der Energieabsorption, der durch die Verformung des hinteren Bereichs aufgrund der Last verursacht wird, die auf den vorderen Bereich 98 des Hybrid-Rohrs 90 wirkt. Das heißt, dass der Verlust im Fall von Hybrid-Rohr 90 relativ gering ist. Im Fall des konventionellen Hybrid-Rohrs 96 wird im Gegensatz dazu der Verlust bedeutend vergrößert, wie im Diagramm in 22 bezeichnet, genauer ausgedrückt wie durch eine schraffierte Fläche 108 zwischen einer Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve 107 (durchgezogene Linie), die auftritt, wenn eine Last auf einen vorderen Bereich des konventionellen Hybrid-Rohrs 96 wirkt, und einer Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve 105 (unterbrochene Linie) bezeichnet, die auftritt, wenn eine Last später auf einen hinteren Bereich des konventionellen Hybrid-Rohrs 96 wirkt.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung das Hybrid-Rohr eine prismatische Form mit einem im Wesentlichen viereckigen Querschnitt hat, kann die Querschnittsform des Hybrid-Rohrs auch eine andere polygonale Form sein, wie beispielsweise eine fünfeckige Form, eine sechseckige Form oder dergleichen. Die Querschnittsform des Hybrid-Rohrs kann auch kreisförmig oder elliptisch sein.
Ein in der seitlichen Ansicht in 23 dargestelltes Hybrid-Rohr 110 hat harte Bereiche C und weiche Bereiche D, die sich in den Richtungen einer Achse des Hybrid-Rohrs 110 abwechseln, ähnlich dem Hybrid-Rohr 90. Das Hybrid-Rohr 110 hat darüber hinaus Schlitze 112, die an Grenzen zwischen den harten Bereichen C und den weichen Bereichen D geformt sind. Die harten Bereiche C verringern die Ausdehnung in den Richtungen der Achse, die mit einer Stauchverformung des Hybrid-Rohrs 110 verbunden sind, wie unter Verweis auf 18 beschrieben. Dieser Effekt wird durch das Formen der Schlitze 112 verstärkt.
Wie in der seitlichen Ansicht in 24 dargestellt, ist das Hybrid-Rohr 110 an einem schneidenden Bereich zwischen einer Frontsäule 104 und einer Dachseitenschiene 102 montiert. Falls eine Stauchlast F an einem vorderen Bereich des Hybrid-Rohrs 110 auftritt und eine Stauchlast F anschließend an einem hinteren Bereich desselben auftritt, entwickelt das Hybrid-Rohr 110 Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaften ähnlich den in 21 bezeichneten. Da allerdings die Schlitze 112 in dem Hybrid-Rohr 110 geformt sind, wird die Ausdehnung in den Richtungen der Achse weiter verringert. Im Ergebnis wird der Energieabsorptionsverlust kleiner als der Verlust 106, der in 21 bezeichnet ist.
In den seitlichen Ansichten in 25 und 26 haben Hybrid-Rohre 120, 130 jeweils einen Zwischenbereich, der sich in der Härte von den anderen Bereiche derselben unterscheidet. Der Härteunterschied in den Richtungen der Achse jedes Rohrs wird erreicht, indem die Art des Beschichtens der äußeren Umfangsflächen der einzelnen Bereiche mit einem haftenden Beschichtungsmaterial verändert wird. In dem in 25 dargestellten Hybrid-Rohr 120 ist der Zwischenbereich in den Richtungen der Achse ein weicher Bereich D und die anderen Bereiche sind harte Bereiche C. Im Gegensatz dazu sind in dem in 26 dargestellten Hybrid-Rohr 130 der Zwischenbereich und beide Endbereiche in den Richtungen der Achse harte Bereiche C und die beiden Bereiche, die durch die drei harten Bereiche C umfasst werden, sind weiche Bereiche D. Schlitze 122 können an den Grenzen zwischen den harten Bereichen C und den harten Bereichen C in den Hybrid-Rohren 120, 130 geformt sein.
In den schematischen Darstellungen in 27A und 27B erfährt das Hybrid-Rohr 120 eine Stauchverformung und absorbiert einen erforderlichen Betrag von Energie bei der Aufnahme einer Last F in einer Richtung, welche die Achse schneidet. Allerdings biegt sich bei einer Last F, die in den axialen Richtungen wie in 21A bezeichnet wirkt, das Hybrid-Rohr 120 leicht im weichen Bereich D, der in einer Zwischenposition positioniert ist, wie in 27B bezeichnet, selbst wenn die Last F klein ist. Damit bildet das Hybrid-Rohr 120 eine aufprallenergieabsorbierende Struktur, die einen Unterschied zwischen der Stärke in einer Stauchungsrichtung, welche die Achse schneidet, und der Stärke in den Richtungen der Achse (das heißt eine Richtungscharakteristik) aufweist. Das Hybrid-Rohr 130 erfährt eine Stauchverformung und absorbiert einen erforderlichen Betrag von Energie bei Aufnahme einer Last in einer Richtung, welche die Achse schneidet. Bei einer Last, die in einer Richtung der Achse wirkt, biegt sich das Hybrid-Rohr 130 leicht an einer weichen Bereichsseite der Grenze zwischen einem harten Bereich C und einem weichen Bereich D. Die Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaft des Hybrid-Rohrs 130 ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige des Hybrid-Rohrs 120.
Eine vierte erfindungsgemäße Ausführung wird unter Verweis auf 28 bis 36 beschrieben. Ein Hybrid-Rohr, das als energieabsorbierendes Element verwendet wird, hat in dieser Ausführung im Wesentlichen die gleiche Grundkonstruktion wie in 3 und 4 dargestellt. In der vierten Ausführung ist ein Oberflächenelement 144 eines Hybrid-Rohrs 140 aus einem derartigen Werkstoff geformt, dass der kinetische Reibungskoeffizient des Oberflächenelements 144 dicht an dessen statischen Reibungskoeffizienten gebracht werden kann, das heißt, an den maximalen statischen Reibungskoeffizienten beim Beginn des Gleitens.
In dieser Ausführung kann das Oberflächenelement 144 aus einem der nachstehend erwähnten Werkstoffe geformt sein. Im Allgemeinen ist das Oberflächenelement 144 aus einem derartigen Werkstoff geformt, dass der kinetische Reibungskoeffizient des Oberflächenelements 144 so dicht an dessen statischen Reibungskoeffizienten wie möglich gebracht werden kann, indem Mikro-Unregelmäßigkeiten, das heißt, kleine Vorsprünge und Vertiefungen auf der Oberfläche geformt werden, oder indem eine spezielle Beschichtung auf der Oberfläche geformt wird oder dergleichen.
Das Hybrid-Rohr 140 hat eine Teilung P zwischen nebeneinanderliegenden erhabenen Bereichen 148 (vertieften Bereichen 146), eine tatsächliche Dicke d und eine scheinbare Dicke D wie in 28 bezeichnet. Es wurde herausgefunden, dass die Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaft eines Hybrid-Rohrs verändert werden kann, indem die Teilung, die tatsächliche Dicke oder die scheinbare Dicke verändert wird. Darüber hinaus können gemäß der Erfindung der Anstieg der Last und der Spitzenwert der Last durch den großen kinetischen Reibungskoeffizienten des Oberflächenelements 144 angepasst werden.
Das Hybrid-Rohr 140 wird im Normalfall folgendermaßen hergestellt. Ein Kernelement 142 und Oberflächenelemente 144, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements 142 auflaminiert sind, werden um eine Spindel geschlungen, um einen zylindrischen Körper zu formen. Der zylindrische Körper wird dann durch den Spalt zwischen Formwalzen gegeben, um vorstehende und vertiefte Bereiche mit einer vorherbestimmten Teilung zu formen. Anschließend daran wird das Rohr in eine prismatische Form wie in 29 dargestellt geformt, falls erforderlich. Die tatsächliche Dicke d des Hybrid-Rohrs 140 wird durch Auswahl des Kernelements 142 und der gegenüberliegenden Oberflächenelemente 144 bestimmt. Die Teilung P und die scheinbare Dicke D von diesem werden durch Auswahl von Formwalzen zum Formen des zylindrischen Körpers bestimmt. Der statische Reibungskoeffizient wird durch Auswahl der Oberflächenelemente 144 bestimmt. Auf diese Weise kann ein Hybrid-Rohr mit vorherbestimmten Energieabsorptions-Eigenschaften erhalten werden.
Das Diagramm in 30 stellt die Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaften von drei Hybrid-Rohren 150, 152, 154 dar, welche die gleiche tatsächliche Dicke d, die gleiche scheinbare Dicke D und die gleiche Teilung P haben, die sich aber im kinetischen Reibungskoeffizienten der Oberflächenelemente voneinander unterscheiden. In 30 wird die Menge der durch jedes Hybrid-Rohr absorbierten Energie vor dem vollständigen Stauchen des Hybrid-Rohrs bezeichnet. Die kinetischen Reibungskoeffizienten der Oberflächenelemente nehmen in der Reihenfolge Hybrid-Rohr 154, Hybrid-Rohr 152 und Hybrid-Rohr 150 ab. Wenn eine Last F auftritt, nimmt die Reaktionslast der Hybrid-Rohre mit der gleichen Steigung wie eine Zunahme der Verformung zu, bis eine Formerhaltungsgrenze 156 erreicht ist. Der Steigung wird durch die Positionsnummer 150a bezeichnet. Bis zur Formerhaltungsgrenze 156 treten die folgenden Veränderungen an jedem Hybrid-Rohr auf. Das heißt, dass das Hybrid-Rohr so durch eine Last F gestaucht wird, dass seine Querschnittsform verformt wird. Bei Verformung der Querschnittsform wird jedes der Oberflächenelemente 144 leicht nach außen in die Richtungen der Achse gezwungen und in engen Kontakt mit sich selbst gebracht, so dass ein Gleitwiderstand an Grenzen 143, an denen das innere Umfangsseiten-Oberflächenelement 144 Fläche an Fläche gefaltet wird, so dass die gefalteten Bereiche einander benachbart werden, und an Grenzen 145 auftritt, an denen das äußere Umfangsseiten-Oberflächenelement 144 Fläche an Fläche gefaltet wird, so dass die gefalteten Bereiche einander benachbart werden. Durch den Gleitwiderstand wird die scheinbare Dicke im Wesentlichen beibehalten, so dass keine weitere Verformung in den Richtungen der Achse auftritt. Die Querschnittsform wird damit beibehalten.
Wenn die Last so zunimmt, dass die Formerhaltungsgrenze 156 auf der Basis des Gleitwiderstands erreicht wird, beginnt die Reaktionslast im Hybrid-Rohr 150 wie durch ein Liniensegment 150b bezeichnet abzunehmen, da das Hybrid-Rohr 150 den kleinsten kinetischen Reibungskoeffizienten der Oberflächenelemente unter den drei Hybrid-Rohren hat, wohingegen in den Hybrid-Rohren 152, 154 die Reaktionslast im Wesentlichen auf einem konstanten Wert 152a aufgrund ihres hohen Gleitwiderstands bleibt. Genauer ausgedrückt beginnt im Hybrid-Rohr 150 das Gleiten zwischen gefalteten Bereichen jedes Oberflächenelements 144 und aus diesem Grund beginnt die Verformung des Hybrid-Rohrs zu einem frühen Zeitpunkt. In den Hybrid-Rohren 152, 154 beginnt das Gleiten der Oberflächenelemente 144 allerdings noch nicht und aus diesem Grund beginnt auch die Verformung der Rohre noch nicht. Nach einem weiteren vorherbestimmten Betrag von Verformung beginnt das Hybrid-Rohr 152, das den zweitkleinsten kinetischen Reibungskoeffizienten der Oberflächenelemente hat, eine allmähliche Abnahme seiner Reaktionslast wie durch ein Liniensegment 152c bezeichnet zu erfahren, wenn eine Formerhaltungsgrenze 152b des Hybrid-Rohrs 152 auf der Basis von dessen Gleitwiderstand erreicht wird. Das Hybrid-Rohr 154, das den größten kinetischen Reibungskoeffizienten unter den drei Hybrid-Rohren hat, behält weiterhin einen im Wesentlichen konstanten Reaktionslastwert 154a aufgrund seines großen Gleitwiderstands. Nach einem weiteren vorherbestimmten Betrag von Verformung beginnt das Hybrid-Rohr 154, eine allmähliche Abnahme seiner Reaktionslast wie durch ein Liniensegment 154c bezeichnet zu erfahren, wenn eine Formerhaltungsgrenze 154b des Hybrid-Rohrs 154 auf der Basis von dessen Gleitwiderstand erreicht wird. In dem Diagramm in 30 gibt es Verformungsunterschiede S1, S2 zwischen den Hybrid-Rohren, obwohl sie die gleiche tatsächliche Dicke d, die gleiche scheinbare Dicke D und die gleiche Teilung P haben. Dies ist darauf zurückzuführen, dass in dem Diagramm der Betrag von Verformung, der durch Ausdehnung verursacht wird, die mit der Verringerung der scheinbaren Dicke jedes Hybrid-Rohrs verbunden ist, in dem Gesamtbetrag von Verformung jedes Hybrid-Rohrs enthalten ist, um die Beträge der absorbierten Energie anzuzeigen.
In den in 30 dargestellten charakteristischen Kurven geht der Formerhaltungsgrenze 156 ein Spitzenwert 151 der Reaktionslast voraus. Selbst während die Form eines Hybrid-Rohrs noch beibehalten wird, beginnt das gesamte Hybrid-Rohr, sich zu verformen, wenn die Reaktionslast den Spitzenwert erreicht, der durch die scheinbare Dicke jedes Hybrid-Rohrs bestimmt wird, erreicht wird. Während der anschließenden allmählichen Abnahme der Reaktionslast wird die Formerhaltungsgrenze 156 erreicht, so dass ein Gleiten zwischen gegenüberliegenden Bereichen jedes Oberflächenelements 144 auftritt. Aus diesem Grund kann abhängig von der Größe des kinetischen Reibungskoeffizienten der Oberflächenwerkstoffe auch ein Fall eintreten, in dem der Formerhaltungsgrenze der Spitzenwert der Reaktionslast folgt.
31 zeigt eine Schnittansicht einer Wand eines Hybrid-Rohrs 160 vor dem Formungsprozess. 32 und 33 sind Schnittansichten einer Wand des Hybrid-Rohrs 160. Das Hybrid-Rohr 160 ist im Wesentlichen aus einem Kernelement 162 und Oberflächenelementen 164 hergestellt, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements 162 auflaminiert sind und daran anhaften. Das Kompositmaterial des Kernelements 162 und der Oberflächenelemente 164 ist so geformt oder gewellt, dass hervorstehende und vertiefte Bereiche in Richtungen der Achse des Hybrid-Rohrs 160 einander benachbart sind. Eine Seitenoberfläche jedes Oberflächenelements 164, die vom Kernelement 162 abgewandt ist, das heißt, eine andere seiner Oberflächen als die Oberfläche, die an dem Kernelement 162 anhaftet, ist als eine Befestigungsstreifenoberfläche 166 mit kleinen Vorsprüngen und Vertiefungen geformt. In dieser Ausführung werden „Microfastener" (Warenzeichen von Sumitomo 3M) für die Oberflächenelemente 164 verwendet. Die glatte Oberfläche der Befestigungen haftet am Kernelement 162 an, so dass die Befestigungsstreifenoberfläche 166 auf einer vom Kernelement 162 abgewandten Seite exponiert ist. Wenn die Befestigungsstreifenoberfläche 166 einer anderen Befestigungsstreifenoberfläche gegenüberliegt und Kontakt zu dieser hat, interferieren die Oberflächen miteinander und werden vorläufig miteinander verbunden, so dass sie einen großen Gleitwiderstand erzeugen. Darüber hinaus kann die Last-Verformungs-Energieabsorptions-Eigenschaft angepasst werden, indem die Dichte pro Flächeneinheit der Befestigungsstreifenoberfläche 166 oder die Länge der Befestigungsstreifenoberfläche 166 oder die Höhe h von Vorsprüngen in der Befestigungsstreifenoberfläche 166 verändert wird.
34 zeigt eine Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve. Wenn die Querschnittsform des Hybrid-Rohrs 160 leicht durch eine Last verformt wird, die in eine Richtung wirkt, welche die Achse des Rohrs schneidet, interferieren Befestigungsstreifenoberflächen miteinander und werden vorläufig miteinander am Punkt 170a der charakteristischen Kurve verbunden. Anschließend steigt die Last stark an und erreicht einen Spitzenwert, und dann wird die Querschnittsform beibehalten, so dass eine Charakteristik gezeigt wird, die durch ein Liniensegment 170b bezeichnet wird. Das charakteristische Liniensegment 170b bleibt im Wesentlichen für einen bestimmten Betrag von Verformung horizontal, weil der Gleitwiderstand zwischen den Befestigungsstreifenoberflächen 166 groß ist. Nachdem eine Formerhaltungsgrenze 170c erreicht ist, werden die Befestigungsstreifenoberflächen 166 aus dem befestigten Zustand gelöst, so dass die Querschnittsform beginnt, sich zu verformen. Aufgrund einer Ausdehnung in den Richtungen der Achse des Rohrs wird eine Charakteristik gezeigt, die durch ein Liniensegment 170d bezeichnet wird. Eine schraffierte Fläche in 34 bezeichnet eine Menge der zusätzlich absorbierten Energie aufgrund der Zunahme des Gleitwiderstands, die durch die Befestigungsstreifenoberflächen 166 erreicht wurde.
35 ist ein Diagramm, das die Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaften von Hybrid-Rohren 180, 182, 184 darstellt, welche die gleiche tatsächliche Dicke, die gleiche scheinbare Dicke und die gleiche Länge von Befestigungsstreifenoberflächen 166, aber unterschiedliche Dichten der Befestigungsstreifenoberflächen 166 pro Flächeneinheit haben. Die Dichte der Befestigungsstreifenoberflächen 166 pro Flächeneinheit nimmt in der Reihenfolge Hybrid-Rohr 180, Hybrid-Rohr 182 und Hybrid-Rohr 184 ab. Mit einem Anstieg der Dichte pro Flächeneinheit wird der Spitzenwert höher und der Anstieg der Last steiler. Der Lastbeschleunigungspunkt 186, der durch das Vorsehen der Befestigungsstreifenoberflächen 166 erzeugt wird, tritt mit einer Erhöhung der Dichte der Befestigungsstreifenoberflächen 166 pro Flächeneinheit progressiv früher auf. Der Lastabnahmepunkt 188, an dem die Befestigungsstreifenoberflächen 166 aus dem vorläufig befestigten Zustand gelöst werden, tritt mit einer Erhöhung der Dichte der Befestigungsstreifenoberflächen 166 pro Flächeneinheit progressiv später auf.
36 ist ein Diagramm, das die Last (F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaften von Hybrid-Rohren 190, 192, 194 darstellt, welche die gleiche tatsächliche Dicke, die gleiche scheinbare Dicke und die gleiche Dichte von Befestigungsstreifenoberflächen 166, aber unterschiedliche Längen der Befestigungsstreifenoberflächen 166 haben. Die Befestigungsstreifenoberflächenlänge nimmt in der Reihenfolge Hybrid-Rohr 190, Hybrid-Rohr 192 und Hybrid-Rohr 194 ab. Mit einer Zunahme der Länge der Befestigungsstreifenoberflächen 166 wird der Spitzenwert höher und der Anstieg der Last steiler. Der Lastbeschleunigungspunkt 196, der durch das Vorsehen der Befestigungsstreifenoberflächen 166 erzeugt wird, tritt mit einer Erhöhung der Länge der Befestigungsstreifenoberflächen 166 progressiv früher auf. Die Lasten, die auf die Hybrid-Rohre 190, 192, 194 an den jeweiligen Lastbeschleunigungspunkten 196 wirken, sind im Wesentlichen gleich. Der Lastabnahmepunkt 198, an dem die Befestigungsstreifenoberflächen 166 aus dem vorläufig befestigten Zustand gelöst werden, tritt mit einer Erhöhung der Länge der Befestigungsstreifenoberflächen 166 progressiv später auf. Der Grund, aus dem der Spitzenwert mit der Erhöhung der Länge der Befestigungsstreifenoberflächen 166 höher wird, liegt darin, dass die tatsächliche Dicke und die scheinbare Dicke dementsprechend zunehmen, so dass eine Lastzunahme ΔF auftritt. Der Grund, aus dem die effektive Verformung mit einer Abnahme der Länge der Befestigungsstreifenoberflächen 166 zunimmt, liegt darin, dass die Ausdehnung ΔS in den Richtungen der Achse der Rohre mit einer Abnahme der Länge der Befestigungsstreifenoberflächen 166 zunimmt.
Jetzt wird eine fünfte erfindungsgemäße Ausführung unter Verweis auf 37 bis 40 beschrieben. Die Grundkonstruktion eines Hybrid-Rohrs, das als ein energieabsorbierendes Element in dieser Ausführung verwendet wird, ist im Wesentlichen die gleiche wie in 3 und 4 dargestellt.
Ein in der Schnittansicht in 37 dargestelltes Oberflächenelement 200 ist durch eine Silikongummischicht 204 geformt, die von einer Polyesterschicht 202 getragen wird. Die Polyesterschicht 202 trägt auf sich eine Schicht eines Acryl-Haftvermittlungshilfsstoffs 207, die vorläufig mit einer Abschälschicht 208 bedeckt ist. Das Oberflächenelement 200 kann auf ein Kernelement durch Abschälen der Abschälschicht 208 und Aufkleben der Haftvermittlungshilfsstoffschicht 207 auf das Kernelement auflaminiert werden. Das Oberflächenelement 200 ist ein handelsübliches „Scotch Silicone Rubber Tape" (Warenzeichen von Sumitomo 3M). Dieses Klebeband hat die Polyestertragschicht 202, die Ausdehnung und Zusammenziehung widersteht und den Laminierprozess erleichtert. Der statische Reibungskoeffizient des Oberflächenelements 200 beträgt 1,2 gegen einen Filz und 2,1 gegen eine Kopierschicht. Der kinetische Reibungskoeffizient davon beträgt 1,2 gegen einen Filz und 1,9 gegen eine Kopierschicht.
Ein in der Schnittansicht in 58 dargestelltes Oberflächenelement 210 hat eine Polyurethanfolie 212. Die Polyurethanfolie 212 trägt auf sich eine Schicht eines Acryl-Haftvermittlungshilfsstoffs 214, die vorläufig mit einer Abschälschicht 216 bedeckt ist. Das Oberflächenelement 210 kann auf ein Kernelement durch Abschälen der Abschälschicht 216 und Aufkleben der Haftvermittlungshilfsstoffschicht 214 auf das Kernelement auflaminiert werden. Das Oberflächenelement 210 ist ein handelsübliches „High-protection Film Tape SJ8591/SJ8592" (Warenzeichen von Sumitomo 3M). Dieses Klebeband bietet eine hervorragende Witterungsbeständigkeit.
Ein in der Schnittansicht in 39 dargestelltes Oberflächenelement 220 hat eine Acrylfolie 222. Die Acrylfolie 222 trägt auf sich eine Schicht eines Acryl-Haftvermittlungshilfsstoffs 224, die vorläufig mit einer Abschälschicht 226 bedeckt ist. Das Oberflächenelement 220 kann auf ein Kernelement durch Abschälen der Abschälschicht 226 und Aufkleben der Haftvermittlungshilfsstoffschicht 224 auf das Kernelement auflaminiert werden. Das Oberflächenelement 220 ist ein handelsübliches „#9638 Easy Stretch Tape" (Warenzeichen von Sumitomo 3M). Dieses Klebeband lässt sich sehr leicht dehnen.
Das energieabsorbierende Element, das durch das Hybrid-Rohr gebildet wird, kann an einer schwierigen Stelle, wie beispielsweise einem Verbindungsbereich 232 zwischen einer Frontsäule 230 und einer Dachseitenschiene 234 vorgesehen werden, wie in 40 dargestellt. Die Frontsäule 230 und die Dachseitenschiene 234 sind, wie in 40 dargestellt, zweidimensional gebogen und auch in einer Richtung senkrecht zu der Ebene des Blattes von 40 gebogen. Das heißt, dass die Frontsäule 230 und die Dachseitenschiene 234 dreidimensional gebogen sind. Auf der anderen Seite ist die Innen-Einfassung, das heißt eine Dachauskleidung, nicht dreidimensional gebogen, um den Formen der Frontsäule 230 und der Dachseitenschiene 234 zu entsprechen. Aus diesem Grund variiert der Abstand zwischen diesen, in dem ein aufprallenergieabsorbierendes Element vorzusehen ist, in der Größe. Das energieabsorbierende Element ist durch ein Hybrid-Rohr geformt und deshalb leicht zu biegen, und dessen Energieabsorptions-Eigenschaften können durch Verändern von dessen scheinbarer Dicke angepasst werden. Demzufolge ist es möglich, in dem Abstand mit variierender Größe ein energieabsorbierendes Element vorzusehen, das angemessen Energie entsprechend der Größen des Abstands absorbiert.
Eine sechste erfindungsgemäße Ausführung wird unter Verweis auf 41 bis 51 beschrieben. Die Grundkonstruktion eines Hybrid-Rohrs, das als ein energieabsorbierendes Element in dieser Ausführung verwendet wird, ist im Wesentlichen die gleiche wie in 3 und 4 dargestellt.
Ein in der perspektivischen Ansicht in 41 dargestelltes energieabsorbierendes Element 240 ist durch ein Hybrid-Rohr geformt, das um seine Achse verdreht ist.
Das verdrehte Hybrid-Rohr 240 ist so angeordnet, dass das Hybrid-Rohr 240 eine Aufpralllast wie durch einen Pfeil A in 41 bezeichnet empfängt.
Das in 41 dargestellte Hybrid-Rohr 240 hat eine Verdreh-Steigung P. Durch Variieren der Verdreh-Steigung P können die Energieabsorptions-Eigenschaften des Hybrid-Rohrs 240 angepasst werden. 42 ist ein Diagramm, das die Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaften eines unverdrehten Hybrid-Rohrs 250 und von verdrehten Hybrid-Rohren 252, 254, 256 darstellt. Der Anstieg der Last ist in den verdrehten Hybrid-Rohren 252, 254, 256 steiler als in dem unverdrehten Hybrid-Rohr 250. Die Länge der Verdreh-Steigung P nimmt in der Reihenfolge Hybrid-Rohr 252, Hybrid-Rohr 254 und Hybrid-Rohr 256 ab. Aus diesem Grund ist verständlich, dass mit einer Abnahme der Verdreh-Steigung P der Anstieg der Last steiler und die Verformung kleiner wird.
Es wurde herausgefunden, dass, wenn der Verdrehwinkel des Hybrid-Rohrs 240 vergrößert wird, der Anstieg der Last steiler und die Verformung kleiner wird. Aus diesem Grund können die Energieabsorptions-Eigenschaften des Hybrid-Rohrs 240 variiert werden, indem mindestens einer der Verdrehwinkel und der Verdreh-Steigung P des Hybrid-Rohrs 240 verändert wird. Diese Variation ist kontinuierlich, so dass die Energieabsorptions-Eigenschaften fein angepasst werden können, indem der Betrag der Verdrehung (das heißt Verdrehwinkel, Verdreh-Steigung und dergleichen) verändert wird.
Falls das Hybrid-Rohr 240 eine viereckige Querschnittsform wie in 41 dargestellt hat, kann das Hybrid-Rohr 240 leicht an die Innen-Einfassung angeklebt werden. Insbesondere wenn die Schichtelemente 44, die auf die gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements 42 ( 3) des Hybrid-Rohrs 240 auflaminiert sind, aus Papier hergestellt sind, ist das Ankleben des Hybrid-Rohrs 240 an die Innen-Einfassung einfach und kann eine hohe Adhäsionsstärke erreicht werden. Darüber hinaus wird, wenn das Hybrid-Rohr 240 im Voraus an die Innen-Einfassung angeklebt wird, das heißt, wenn das Hybrid-Rohr 240 und die Innen-Einfassung als Unterbaugruppe vorbereitet werden, die Montage des Hybrid-Rohrs und der Innen-Einfassung in eine Fahrzeugkarosserie einfach.
43 zeigt die Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaftenkurven 258, 262, 264, die durch drei Hybrid-Rohre 240 erreicht werden, die auf unterschiedliche Weise montiert sind. Die charakteristische Kurve 258 wird durch das Hybrid-Rohr 240 erreicht, das zwischen einer steifen Wand (Strukturelement) 274 und einem flachen Element (Innen-Einfassung) 272 in einem vollständig freien (nicht angeklebten) Zustand wie in 44 dargestellt vorgesehen ist. Die charakteristische Kurve 262 wird durch das Hybrid-Rohr 240 erreicht, das an die steife Wand 274 mit einem Klebstoff 276 in ganzflächiger Verklebung wie in 45 dargestellt angeklebt ist. Die charakteristische Kurve 264 wird durch das Hybrid-Rohr 240 erreicht, das an das flache Element 272 mit einem Klebstoff 274 in ganzflächiger Verklebung wie in 46 dargestellt angeklebt ist. Die charakteristische Kurve 258 des freien (nicht angeklebten) Hybrid-Rohrs 240 hat einen sanften oder flachen Anstieg der Last und die größte Verformung unter den drei charakteristischen Kurven. Die charakteristische Kurve 262 des Hybrid-Rohrs 240, das an die steife Wand 274 angeklebt ist, hat den gleichen Anstieg der Last wie derjenige der charakteristischen Kurve 260 des freien Hybrid-Rohrs 240, und bleibt dann auf einer Maximallast und hat eine geringere Verformung als diejenige der charakteristischen Kurve 258 des freien Hybrid-Rohrs 240. Die charakteristische Kurve 264 des Hybrid-Rohrs 240, das an das flache Element 272 angeklebt ist, hat einen steileren Anstieg der Last als die anderen beiden und die gleiche Verformung wie diejenige der charakteristischen Kurve 262 des Hybrid-Rohrs 240, das an die steife Wand 274 geklebt ist. Aus diesem Grund kann gefolgert werden, dass durch Ankleben des Hybrid-Rohrs 240 an ein Strukturelement oder eine Innen-Einfassung Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem steileren Anstieg der Last und einer geringeren Verformung erreicht werden können.
Falls das Hybrid-Rohr 240 an eine Innen-Einfassung angeklebt ist, können die Energieabsorptions-Eigenschaften durch Veränderung mindestens einer der angeklebten Fläche und der angeklebten Stelle des Hybrid-Rohrs 240 verändert werden.
Wenn die angeklebte Fläche zunimmt, nimmt die Rückhaltekraft an dem Hybrid-Rohr 240, das durch die Innen-Einfassung vorgesehen ist, zu, so dass der Anstieg der Last steiler wird.
Darüber hinaus verändert sich die Ausdehnung in den Richtungen der Achse des Hybrid-Rohrs abhängig davon, ob die angeklebte Stelle an einem Ende des Hybrid-Rohrs oder einem Zwischenbereich davon in den Richtungen der Achse ist. Aus diesem Grund kann der Anstieg der Last auf der Basis der angeklebten Stelle verändert werden. Darüber hinaus kann die angeklebte Fläche des Hybrid-Rohrs 240 und aus diesem Grund der Anstieg der Last verändert werden, abhängig davon, ob ein Klebstoff 280 an zwei Stellen auf das Hybrid-Rohr 240 wie in 47 dargestellt aufgebracht wird, das heißt, an zwei entgegengesetzten Endstellen in einem Querschnitt des Rohrs bezogen auf eine Ebene, welche die Achse des Rohrs schneidet, oder an drei Stellen, wie in 48 dargestellt, das heißt, an den zwei entgegengesetzten Endstellen und einer Zwischenstelle in einem Querschnitt des Rohrs bezogen auf eine Ebene, welche die Achse des Rohrs schneidet.
Falls das Strukturelement durch eine Frontsäule 286 und eine Dachseitenschiene 284 wie in 49 dargestellt geformt ist, kann das Hybrid-Rohr 240 an einem schneidenden Bereich 281 zwischen der Frontsäule 286 und der Dachseitenschiene 284 vorgesehen werden. Auf gleiche Weise kann auch das Hybrid-Rohr 240 an einem schneidenden Bereich wie in 50 dargestellt angeordnet werden, das heißt, an einem schneidenden Bereich zwischen einer Mittelsäule 288 und der Dachseitenschiene 284, oder einem schneidenden Bereich zwischen einer Viertelsäule 290 und der Dachseitenschiene 284.
51 zeigt Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaftenkurven. Falls ein Hybrid-Rohr entlang der Frontsäule 286 angeordnet ist, kann eine Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaft mit einem sanften Anstieg der Last und einer großen Verformung wie durch eine Kurve 285 dargestellt gewählt werden, weil eine große Verformung an einer Stelle neben der Frontsäule 286 zulässig ist. Falls ein Hybrid-Rohr an dem schneidenden Bereich 281 zwischen der Frontsäule 286 und der Dachseitenschiene 284 angeordnet ist, ist eine Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaft mit einem starken Anstieg der Last und einer geringen Verformung wie durch eine Kurve 287 dargestellt gefordert, weil die effektive Verformungslänge an dem schneidenden Bereich 281 kurz ist. Wie aus der vorstehenden Beschreibung gefolgert werden kann, erfüllt das Hybrid-Rohr 240, das um seine Achse verdreht ist, die Anforderungen für die Installation an dem schneidenden Bereich 281. Es ist ebenfalls sinnvoll, ein Hybrid-Rohr oder ein Aluminiumrohr, das um seine Achse verdreht ist, an dem schneidenden Bereich zwischen der Mittelsäule 288 und der Dachseitenschiene 284 oder dem schneidenden Bereich zwischen der Viertelsäule 290 und der Dachseitenschiene 284 wie in 50 gezeigt vorzusehen, da die effektive Verformungslänge in den schneidenden Bereichen ebenfalls kurz ist Eine siebte erfindungsgemäße Ausführung wird unter Verweis auf 52 bis 62 beschrieben.
Ein Hybrid-Rohr 240 entsprechend dieser Ausführung hat zwei Bänder 300, die sich um entgegengesetzte Endbereiche des Rohrs erstrecken, wie in der perspektivischen Ansicht in 52 dargestellt. Die Bänder 300 werden verwendet, um das Hybrid-Rohr 240 an ein Strukturelement oder eine Innen-Einfassung zu montieren. Jedes Band 300 kann an das Strukturelement oder die Innen-Einfassung beispielsweise wie in 53 dargestellt montiert werden, das heißt, durch Einsetzen eines Hakens 301, der als ein Teil mit dem Band 300 zusammen vorgesehen ist, in ein Loch, das im Strukturelement oder in der Innen-Einfassung vorgesehen ist. Die Befestigung des Hybrid-Rohrs 240 unter Verwendung der Bänder 300 wird so bewerkstelligt, dass das Hybrid-Rohr 240 in einer vorherbestimmten Position zurückgehalten, aber nicht an einer Ausdehnung in den Richtungen seiner Achse gehindert wird. Aus diesem Grund dehnt sich bei Aufnahme einer Aufpralllast das Hybrid-Rohr 240, das heißt, es ändert sich von einem ursprünglichen Zustand, wie in der Schnittansicht in 56 dargestellt, in einen ausgedehnten Zustand, wie in der Schnittansicht in 57 dargestellt, so dass sich die scheinbare Dicke des Hybrid-Rohrs 240 verändert (abnimmt). Dementsprechend können die Energieabsorptions-Eigenschaften angepasst werden.
Das Hybrid-Rohr 240 kann auch Langlöcher 302 nahe gegenüberliegender Enden des Rohrs und relativ große Einsetzlöcher 305 haben, die den beiden Langlöchern 302 jeweils gegenüberliegen, wie in 54 und 55 dargestellt. Das Hybrid-Rohr 240 wird an ein Strukturelement oder eine Innen-Einfassung durch Einsetzen einer selbstschneidenden Schraube 303 in jedes Langloch 302 durch das entsprechende Einsetzloch 305 und Einschrauben dieser in das Strukturelement oder die Innen-Einfassung durch das Langloch 302 befestigt. Die Länge jedes Langlochs 302 ist so vorherbestimmt, dass die Lochkante nicht mit der selbstschneidenden Schraube 303 interferiert, wenn sich das Hybrid-Rohr 240 in den Richtungen der Achse durch eine Aufpralllast ausdehnt. Die Befestigungskraft durch die selbstschneidenden Schrauben 303 muss im Voraus so angepasst werden, dass sie das Hybrid-Rohr an einer Ausdehnung in den Richtungen der Achse während eines anfänglichen Zeitraums hindert, aber ein relatives Gleiten zwischen den selbstschneidenden Schrauben 303 und den Langlochbereichen 302 zu einem bestimmten Zeitpunkt ermöglicht. 58 zeigt Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaftenkurven. Die Befestigung des Hybrid-Rohrs unter Verwendung der Bänder 300 erreicht eine Energieabsorptions-Eigenschaft wie durch eine Kurve 315 dargestellt. Die Befestigung unter Verwendung der selbstschneidenden Schrauben 303 erreicht eine Energieabsorptions-Eigenschaft wie durch eine Kurve 317 dargestellt. Die Befestigung des Hybrid-Rohrs unter Verwendung der selbstschneidenden Schrauben stellt einen Verformungsbereich 319 sicher, in dem eine Last beibehalten wird, das heißt, am Abfallen gehindert wird. Genauer ausgedrückt erzeugt die Befestigung des Hybrid-Rohrs 240 unter Verwendung der selbstschneidenden Schrauben 303 Reibung zwischen dem Hybrid-Rohr 240 und dem Gegenelement, so dass, während die Reibung das Hybrid-Rohr 240 an der Ausdehnung in den Richtungen der Achse hindert, keine Lastverringerung aufgrund der axialen Ausdehnung des Hybrid-Rohrs 240 auftritt.
Das Hybrid-Rohr 240 kann auch so befestigt werden, dass, wenn die axiale Ausdehnung des Hybrid-Rohrs 240 einen vorherbestimmten Betrag erreicht, die axiale Ausdehnung behindert wird.
Auf 54 und 55 sind die selbstschneidenden Schrauben 303 an den nach außen weisenden Enden der Langlöcher 302 in den Richtungen der Achse des Hybrid-Rohrs 240 platziert, das heißt, an einem rechten Ende des rechten Larglochs 302 und an einem linken Ende des linken Larglochs 302. Die Befestigungskraft durch die selbstschneidenden Schrauben 303 ist im Voraus so angepasst, dass sie das Hybrid-Rohr an einer Ausdehnung in den Richtungen der Achse während eines anfänglichen Zeitraums hindert, aber ein relatives Gleiten zwischen den selbstschneidenden Schrauben 303 und den Langlöchern 302 zu einem bestimmten Zeitpunkt ermöglicht. In der in 59 dargestellten Last (F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve steigt die Last bis auf einen Spitzenwert 321 an, bevor ein Langlochbereich 302 beginnt, relativ zur selbstschneidenden Schraube 303 zu gleiten. Während sich das Hybrid-Rohr 240 mit einem relativen Gleiten zwischen der selbstschneidenden Schraube oder Schrauben 303 und dem Langlochbereich oder -bereichen 302 ausdehnt, verringert sich die Last, wie durch ein Liniensegment 322 dargestellt. Wenn die selbstschneidenden Schrauben 303 die nach innen weisenden Enden der Langlöcher 302 erreichen, wird die Ausdehnung des Hybrid-Rohrs aufgehalten, so dass die Last erneut ansteigt und einen weiteren Spitzenwert 323 erreicht. Damit wird eine Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve mit zwei Spitzen erreicht. Dadurch kann eine durchschnittliche Last verringert werden.
Das Hybrid-Rohr 240 kann eine polygonale Querschnittsform haben und an eine Innen-Einfassung angeklebt sein. In diesem Fall können die Energieabsorptions-Eigenschaften durch Verändern mindestens einer der angeklebten Fläche und der angeklebten Stelle des Hybrid-Rohrs 240 verändert werden.
Bei der Betrachtung von 43 wurde angedeutet, dass die Energieabsorptions-Eigenschaften durch Ankleben des Hybrid-Rohrs 240 an eine Innen-Einfassung angepasst werden können. Dies wird im Detail unter Verweis auf die Schnittansichten in 60A, 60B und 60C erklärt. Die Dicke t0 des Hybrid-Rohrs 240 ist gleichförmig, bevor eine Aufpralllast auf eine Innen-Einfassung 320 wie durch Pfeil F bezeichnet einwirkt (siehe 60A). Wenn eine Aufpralllast F an der Innen-Einfassung 320 auftritt, so dass sich das Hybrid-Rohr 240 teilweise verformt, behält ein Bereich des Hybrid-Rohrs, der an der Innen-Einfassung 320 anhaftet, die Dicke t0 bei, weil sich der verklebte Bereich nicht ausdehnt, wohingegen sich der andere Bereich in den Richtungen der Achse des Rohrs ausdehnt, so dass sich die Dicke von der Dicke t0 auf eine Dicke t1 reduziert (60B). Wenn sich das Hybrid-Rohr 240 weiter verformt, behält der Bereich, der an der Innen-Einfassung 320 anhaftet, die Dicke t0 bei, wohingegen sich die Dicke des anderen Bereichs von der Dicke t1 auf eine Dicke t2 aufgrund einer weiteren axialen Ausdehnung reduziert ( 60C). Auf diese Weise reduziert sich die scheinbare Dicke des Hybrid-Rohrs 240 mit der Zunahme der Verformung, so dass sich der nichtgestauchte Bereich des Hybrid-Rohrs 240 verringert. Aus diesem Grund hat, wie in dem Last(F)-Verformungs(S)-Energieabsorptions-Eigenschaftendiagramm in 61 dargestellt, die charakteristische Kurve 336, die von dem Hybrid-Rohr 240, das an der Innen-Einfassung 320 anhaftet, erreicht wird, eine scheinbare Verformung, die um einen Betrag t0–t2 länger als eine Energieabsorptions-Eigenschaftenkurve ist, die durch ein Metallrohr mit einer Dicke t0 erreicht wird.
Wenn das Hybrid-Rohr 240 an einer Innen-Einfassung anhaftet, können Energieabsorptions-Eigenschaften mit einem steileren Anstieg der Last erreicht werden. In einem Fall, in dem das Hybrid-Rohr 240 mit einer Plattendicke t0 zwischen einer Innen-Einfassung 332 und einem Strukturelement 330 angeordnet ist und an dem Strukturelement 330 anhaftet, wie in 62A dargestellt, krümmt eine Aufpralllast wie durch einen Pfeil F bezeichnet den betroffenen Flächenbereich an der Seite der Innen-Einfassung 332, bevor die Querschnittsform des Hybrid-Rohrs 240 verformt wird. Aus diesem Grund wird der Anstieg der Last sanft. Im Gegensatz dazu hat in einem Fall, in dem das Hybrid-Rohr 240 an der Innen-Einfassung 332 anhaftet, wie in 62B dargestellt, der betroffene Flächenbereich eine scheinbare Plattendicke t3, die gleich der Summe der Plattendicke des Hybrid-Rohrs 240 und der Plattendicke der Innen-Einfassung ist, so dass sich die Krümmungsverformung vor der Querschnittsformverformung verringert. Aus diesem Grund wird der Anstieg der Last in der in 62B dargestellten Struktur steiler.
In allen vorstehenden Ausführungen kann ein Kabelbaum oder dergleichen durch das Hybrid-Rohr 240 hindurchgeführt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Verweis auf die zurzeit als bevorzugt angesehenen Ausführungen derselben beschrieben wurde, ist festzustellen, dass die Erfindung nicht auf die veröffentlichten Ausführungen oder Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegenteil ist beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen umfasst, die in den Umfang der Ansprüche fallen.
Ein aufprallabsorbierendes Element 14 ist vorgesehen, das Aufprallenergie in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie absorbieren kann. Das Element kann in einem Abstand zwischen einem Fahrzeugkarosserie-Strukturelement 10 und einer Innen-Einfassung 12, das von dem Strukturelement abgesetzt ist, vorgesehen werden. Das energieabsorbierende Element ist ein Hybrid-Rohr mit einem Metallfolien-Kernelement und Schichten, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kernelements auflaminiert sind, wobei jede Schicht aus einem anderen Werkstoff als Metall geformt ist. Das Kernelement und die Schichten auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Kernelements sind so geformt, dass das Hybrid-Rohr erhabene Bereiche und vertiefte Bereiche hat, die einander in Richtung einer Achse des Hybrid-Rohrs benachbart sind. Es sind verschiedene Konfigurationen vorgesehen, um Energieabsorptions-Eigenschaften des energieabsorbierenden Elements anzupassen und zu steuern.

Claims

Ein aufprallenergieabsorbierendes Rohr (50, 70, 90, 110, 120, 130), das ein Metallfolien-Kernelement (42) und Schichten (44) umfasst, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Kernelements auflaminiert sind, wobei jede Schicht aus einem anderen Werkstoff als einem Metall geformt ist, wobei das Kernelement (42) und die Schichten (44) auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Kernelements (42) so gestaltet sind, dass das Rohr erhabene Bereiche (48) und vertiefte Bereiche (46) hat, die in einer Richtung der Achse des Rohrs einander benachbart sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine einer äußeren Umfangsfläche des Rohrs und einer inneren Umfangsfläche des Rohrs zumindest teilweise mit einem haftenden Beschichtungsmaterial (52) beschichtet ist, um eine teilweise beschichtete Oberfläche zu ergeben, wobei die erhabenen Bereiche (48) und/oder die vertieften Bereiche (46) durch das haftende Beschichtungsmaterial (52) aneinander anhaften.
Ein aufprallenergieabsorbierendes Rohr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche teilweise mit dem haftenden Beschichtungsmaterial (52) entsprechend einer vorherbestimmten Energieabsorptions-Eigenschaft beschichtet ist.
Ein aufprallenergieabsorbierendes Rohr gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (90) eine Vielzahl von Bereichen (92) hat, die mit dem haftenden Beschichtungsmaterial beschichtet sind und die von einem jeweils benachbarten beschichteten Bereich (92) um einen vorherbestimmten Abstand in Richtung der Achse des Rohrs durch nichtbeschichtete Bereiche des Rohrs, die zwischen den beschichteten Bereichen (92) eingefügt sind, entfernt sind.
Ein aufprallenergieabsorbierendes Rohr gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitz (112, 122) an einer oder an beiden Grenzen zwischen einem der beschichteten Bereiche (92) und einem der nichtbeschichteten Bereiche und einer Grenze zwischen einem der beschichteten Bereiche, der mit dem Beschichtungsmaterial in einer Dicke beschichtet ist, und einem der beschichteten Bereiche, der mit dem Beschichtungsmaterial in einer anderen Dicke beschichtet ist, die sich von der erstgenannten Dicke unterscheidet, geformt ist.
Ein aufprallenergieabsorbierendes Rohr gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr eine polygonale Querschnittsform hat und dass der Schlitz in einem im Wesentlichen flachen Oberflächenbereich entfernt von einem Eckbereich des Rohrs geformt ist.
Ein aufprallenergieabsorbierendes Rohr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine einer äußeren Umfangsfläche des Rohrs und einer inneren Umfangsfläche des Rohrs mit dem haftenden Beschichtungsmaterial in einem Zwischenbereich des Rohrs beschichtet ist, so dass eine Härte des Zwischenbereichs in der Richtung der Achse des Rohrs im Verhältnis zu nichtbeschichteten Bereichen des Rohrs variiert.
Ein aufprallenergieabsorbierendes Rohr gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schlitz (112, 122) an einer Grenze zwischen Bereichen des Rohrs geformt ist, die sich untereinander in ihrer Härte unterscheiden.
Ein aufprallenergieabsorbierendes Rohr (70) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr einen gebogenen Bereich (77) umfasst und dass das Rohr in einem stark gerundeten Bereich (78) des gebogenen Bereichs (77) verstärkt ist und/oder in einem leicht gerundeten Bereich (79) des gebogenen Bereichs (77) geschwächt ist.
Ein aufprallenergieabsorbierendes Rohr gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der stark gerundete Bereich (78) mit dem haftenden Beschichtungsmaterial beschichtet ist.
Ein aufprallenergieabsorbierendes Rohr gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der leicht gerundete Bereich (79) mindestens einen Schlitz (80) hat.
Eine aufprallenergieabsorbierende Struktur in einem oberen Bereich einer Fahrzeugkarosserie, die ein Fahrzeugkarosserie-Strukturelement (10, 22, 56, 60, 72, 74, 104, 102), eine Innen-Einfassung (12, 24), die von dem Strukturelement um einen Abstand, der sich in Richtung des Inneren des Strukturelements erstreckt, entfernt ist, und ein energieabsorbierendes Element (14, 26) umfasst, das in dem Abstand zwischen dem Strukturelement und der Innen-Einfassung vorgesehen ist, wobei das energieabsorbierende Element durch das aufprallenergieabsorbierende Rohr (50, 70, 90, 110, 120, 130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 geformt ist.
Eine aufprallenergieabsorbierende Struktur gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement durch eine Säule (56, 104) und eine Seitendachschiene (60, 102) geformt ist und dass das aufprallenergieabsorbierende Rohr in einem schneidenden Bereich zwischen der Säule und der Dachseitenschiene platziert ist.
Eine aufprallenergieabsorbierende Struktur gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial auf dem aufprallenergieabsorbierenden Rohr so vorgesehen ist, dass das Beschichtungsmaterial im schneidenden Bereich zwischen der Säule und der Dachseitenschiene platziert ist.
Eine aufprallenergieabsorbierende Struktur gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das aufprallenergieabsorbierende Rohr eine im Wesentlichen polygonale Querschnittsform hat und an der Innen-Einfassung (12, 24) anhaftet.