用于車輛的能量吸收結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于車輛的能量吸收結構，該能量吸收結構具有能量吸收元件和至少一個碰撞傳遞元件，該碰撞傳遞元件擠壓到能量吸收元件的側壁上并且在碰撞情況下能在側壁上沿著側壁引導。
【背景技術】
[0002]由碳纖維加強的塑料(“CFK”)構成的碰撞或撞擊結構當今在車輛中主要設計為具有矩形或圓形輪廓橫截面的支架。在碰撞情況下，為了能量吸收而應用所謂的“碎裂”的失效機制。在碰撞時優先在脆裂中實現支架的完全分裂(粉末化)，亦即逐漸地在端側的“撞擊正面”，該撞擊正面隨著累進的碰撞總是進一步進入到支架中。碰撞結構破壞的另一種形式是直接在撞擊正面(“Fronding”)上CFK材料限定地偏轉180°。在此，為了耗散動能，纖維斷裂機制結合摩擦起作用。
[0003]兩個失效機制在正面碰撞中沿支架的縱向方向起作用，其中力垂直于支架橫截面。然而，在橫向力的影響下，按照所述失效機制設計的結構基本上不受控制地并且災難性地失效，只要沒有設置用于吸收橫向力的昂貴的構造上的附加措施。失效模式的分析處理當時是不可能的。此外，表現出CFK材料的不利的溫度依賴性，因為吸收的能量通常在較高溫度下減少。
[0004]DE 10 2010 020 080 Al公開了一種用于機動車的保險杠裝置，該保險杠裝置具有橫梁和撞擊盒，其中橫梁通過引導型材與撞擊盒耦聯并且引導型材相對可動地連接在撞擊盒上，其中，在引導型材上設有用于與撞擊盒耦聯的連接板。然而由此沒有引起提高的能量吸收。
[0005]DE 10 2004 059 545 Al公開一種用于特別是在車輛與塊體碰撞在一起時吸收能量的機構。該能量吸收機構包括可動的碰撞傳遞元件和用于影響碰撞傳遞元件的可動性的鎖止機構。碰撞傳遞元件借助于鎖止機構在最小的第一碰撞速度范圍中可剛性鎖閉，而碰撞傳遞元件在高的第二碰撞速度范圍中基本上無力地是可動的。該能量吸收機構的突出之處在于，鎖止機構在中等的第三碰撞速度范圍中也允許在整個運動行程內碰撞傳遞元件的相對運動。在此，能量吸收機構包括與碰撞有關地通過鎖止機構可控的用于使材料限定地塑性變形的變形裝置，其中變形裝置通過碰撞傳遞元件的相對運動是可驅動的。然而，該變形裝置僅僅適合于使金屬材料變形，但不適合于非可延展的纖維復合材料。
【發明內容】
[0006]本發明的任務在于，至少部分克服現有技術的缺點并且特別是提供在纖維復合元件上改善的能量吸收。
[0007]該任務按照獨立權利要求的特征解決。優選的實施形式特別是可由從屬權利要求得出。
[0008]該任務通過一種用于車輛的能量吸收結構解決，該能量吸收結構具有第一元件(在下文中稱為“能量吸收元件”)以及至少一個第二元件(在下文中稱為“碰撞傳遞元件”)。該碰撞傳遞元件壓緊在能量吸收元件的側壁上并且在碰撞情況下能在側壁上沿著側壁引導或移動。換言之，碰撞傳遞元件在碰撞情況下或“撞擊”中在保持壓緊的情況下至少對于確定的路徑長度在側壁上沿著側壁被引導或被拉動或推動通過側壁。
[0009]能量吸收元件是纖維復合構件，從而能量吸收不是通過其塑性變形引起。而是碰撞傳遞元件具有沉入到或可沉入能量吸收元件中或到纖維復合構件中的微結構。由此實現與能量吸收元件的形鎖合，從而在碰撞情況下微結構在表面上根據其進入深度“耕犁”、刮抓或劃擦通過能量吸收元件。由此，側壁在能量吸收元件或微結構的路徑中在表面上被破壞。通過該表面上的破壞，實現在能量吸收元件上的高的能量吸收，而無需通過碰撞傳遞元件在整個深度上破壞能量吸收元件。通過作為這樣的元件獲得能量吸收元件，該能量吸收元件在那兒具有剩余承載能力，這能實現在碰撞之后維持結構一體性。此外，失效模式無關于力導入角，從而支架自身可以針對任意橫向力確定尺寸。
[0010]與能量吸收相關的表面破壞程度可以特別是受微結構的進入或壓入深度、在碰撞或移動期間的壓緊力以及通過微結構的形狀和布置影響。特別是如此能實現對于不同車輛類型的共性。能量吸收和所屬力水平的刻度因此可以在不變的構件幾何結構的情況下(例如在輪廓橫截面和壁厚方面)實施。
[0011]微結構是可沉入的包括如下情況，S卩，微結構沉入在能量吸收元件中，也就是特別是也已經在未移動的(靜止)狀態下沉入。微結構是可沉入的也包括另一種情況，即，微結構在靜止狀態下還沒有或者僅僅以小的程度沉入能量吸收元件中，但是隨著相對于能量吸收元件的移動而沉入或壓入其中。
[0012]能量吸收結構例如可以是車輛的碰撞或撞擊結構，例如前側或后側的撞擊結構。
[0013]車輛可以特別是機動車、特別是轎車。
[0014]能量吸收元件可以特別是發動機縱梁(“MLT” )。
[0015]作為纖維復合構件的能量吸收元件可以特別是具有玻璃纖維加強的塑料(簡稱GFK)、碳纖維加強塑料(也稱CFK)或者芳族聚酰胺作為纖維復合材料。
[0016]微結構的突出之處特別是可以在于，各個結構元件(例如各個齒)具有在微米范圍中的大小值，也就是不超過一毫米。因此特別是進入深度可以限于一毫米或幾個毫米的值。這明顯小于所屬側壁的壁厚，該壁厚典型地為至少三毫米或更大。微結構的比較小的高度阻止側壁在微結構的路徑中在其整個深度上被完全破壞。然而微結構不限于此。例如進入深度也可以測定為大于I毫米，例如當能量吸收元件的厚度測定為大于3毫米時。一種進一步改進方案在于，微結構的高度或進入深度不超過能量吸收元件在微結構之下的厚度的三分之一，優選不超過該厚度的四分之一。因此同樣可以實現的是，能量吸收元件僅僅在表面上被破壞。
[0017]碰撞傳遞元件在碰撞情況下能在側壁上沿著側壁引導，這相反地表示:在沒有碰撞的靜止或正常狀態下或者在具有如此小以至于碰撞傳遞元件不(相對)移動的能量的碰撞情況下，碰撞傳遞元件保留在能量吸收元件上的正常或靜止位置上。
[0018]為了微結構在其移動期間不磨損或自身不被破壞，有利的是，該微結構具有比纖維復合材料更高的硬度和/或強度。
[0019]—種進一步改進方案在于，碰撞傳遞元件具有由金屬和/或陶瓷制成的微結構。特別是碰撞傳遞元件可以由金屬制成，例如由鋼制成。
[0020]能量吸收元件在碰撞傳遞元件引導或移動期間的彎曲可能導致其表面被不均勻地破壞。因此優選的是，能量吸收元件是實際中抗彎且耐彎的元件。
[0021]—種進一步改進方案在于，碰撞傳遞元件能在碰撞情況下由撞擊盒、變形盒(“Defobox”)或保險杠在側壁上沿著側壁引導。碰撞傳遞元件備選地可以是該功能元件的一部分。
[0022]—種設計方案在于，碰撞傳遞元件在正常或靜止狀態下(沒有碰撞或具有僅僅小的碰撞)與能量吸收元件形鎖合地微嚙合。由此，能量吸收或能量耗散已經直接在這兩個元件的相對移動開始時實現。特別是可以將微嚙合理解為沉入的微結構和能量吸收元件的相應區域的無間隙相互嚙合的造型。特別是這兩個元件可以在那兒具有互補的形狀。
[0023]又一種設計方案在于，至少一個碰撞傳遞元件設置在能量吸收元件或者說纖維復合構件的側壁的外側上。這能實現特別簡單的安裝并且在非空心或者說實心的能量吸收元件的情況下也是可應用的。
[0024]另一種設計方案在于，至少一個能量吸收元件是空心元件、特別是空心型材，并且碰撞傳遞元件設置在側壁的內側上。這能實現特別緊湊的結構方式。
[0025]又一種設計方案在于，至少一個變形元件具有微結構，該微結構包括圓錐狀(也就是說圓錐形和/或截圓錐形)和/或棱錐狀(也就是說棱錐形和/或截棱錐形)的(微)突出部的區域。這能實現能量耗散，該能量耗散至少基本上與碰撞傳遞元件的移動方向無關。
[0026]又一種設計方案在于，至少一個碰撞傳遞元件具有微結構，該微結構包括相互平行設置的長形突出部的區域。長形突出部例如可以具有三角形的橫截面形狀和例如具有四坡屋頂形的基本形狀。長形突出部也可以視為肋。這樣的微機構具有如下優點，即，在長形突出部沿設定的移動方向定向的情況下均勻的能量耗散通過如下途徑得到支持，例如通過在移動過程開始時減小負荷峰值或力峰值。在該設計方案中，破壞的纖維復合材料從碰撞傳遞元件的路徑的材料輸出也得到支持。由此可以抵抗在碰撞傳遞元件之下的材料積聚。
[0027]此外，一種設計方案在于，至少一個碰撞傳遞元件具有微結構，該微結構包括V形突出部的區域。這也引起均勻的能量耗散，特別是假如V形突出部以其尖端沿設定的移動方向定向時。在此也支持破壞的纖維復合材料的材料輸出。
[0028]然而微結構的形狀不限于此并且例如也可以具有不規則設置的和/或不規則成形的突出部的區域。不規則的微結構特別是可以形成具有限定粗糙度的粗糙表面。
[0029]此外，一種設計方案在于，能量吸收元件是型材元件，亦即長形的元件，該長形的元件至少在一個部段一一通過該部段引導碰撞傳遞元件(“路徑”)一一上具有至少基本上相同的