DE19924641B4

DE19924641B4 - Befestigungsstruktur für Energieabsorber

Info

Publication number: DE19924641B4
Application number: DE19924641A
Authority: DE
Inventors: Isamu Toyota Takahara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2019-05-29
Also published as: US6435601B1; US6428086B2; DE19924641A1; US6250711B1

Abstract

Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber zur Befestigung einer Vielzahl hohler Energieabsorber (20, 22, 24, 40, 42, 44, 54, 56, 60, 62, 64, 70, 72, 100, 102) an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie, wobei jeder hohle Energieabsorber einen Endabschnitt mit einer bestimmten Querschnittsform hat, wobei die Befestigungsstruktur ein Verbindungselement (30, 32, 46, 48, 58, 66, 74, 104, 112) mit zwei Befestigungsendabschnitten aufweist, die so ausgebildet sind, dass ihre Querschnittsformen zu den jeweiligen Querschnittsformen der sich gegenüberliegenden Energieabsorberendabschnitte von mindestens zwei benachbarten Energieabsorbern passen, so dass die Befestigungsendabschnitte und die Energieabsorberendabschnitte ineinandersteckbar sind, wobei das Verbindungselement an dem Strukturelement der Fahrzeugkarosserie montierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsstruktur eines Energieabsorbers, der auf einer Fahrgastraumseite eines Strukturelements einer Fahrzeugkarosserie, wie einer Säule, einem seitlichen Dachrahmen, einem vorderen bzw. hinteren Dachrahmen und dergleichen angeordnet ist, und der mit einem Innenverkleidungsmaterial, wie einer Säulenabdeckung, einem Dachhimmel und dergleichen bedeckt ist. Der Energieabsorber nimmt eine Stoßenergie auf, die darauf über das Innenverkleidungsmaterial übertragen wird.

In Kraftfahrzeugen, insbesondere in Personenwagen, ist ein Energieabsorber in einem Raum zwischen einem Innenverkleidungselement und einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie angeordnet. Folglich wird, wenn eine Stoßlast in einer Richtung von dem Innenverkleidungselement zu dem Strukturelement aufgebracht wird, der Energieabsorber deformiert, um Energie aus der Stoßbelastung aufzunehmen. Normalerweise verwendete Energieabsorber sind beispielsweise ein verripptes Element, ein Urethanpolster, ein Stahlelement, das durch Biegen eines dünnen Stahlblechs gebildet ist, um eine hutförmige Querschnittsform anzunehmen, und dergleichen. Ferner wird als ein Energieabsorber ein allgemein als Hybridrohr bezeichnetes Rohr (das in dem US Patent Nr. 5,680,886 beschrieben ist) verwendet, das aus einem Kernelement aus Metallfolie und aus Blättern oder Lagen eines anderen Materials als Metall besteht, die auf gegenüberliegende Seitenflächen des Kernelements aufgebracht sind. In dem Hybridrohr sind das Kernelement und die Blätter oder Lagen an den gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kernelements gewellt, so daß sich Hügel und Täler in einer Richtung einer Achse des Rohrs abwechseln.

Ein Hybridrohr kann nach seiner Erzeugung in eine gewünschte Querschnittsform verändert werden, indem das Rohr entsprechend geformt wird. Ferner kann die Energieaufnahmeeigenschaft eines Hybridrohrs eingestellt werden, indem eine Abmessung des Hybridrohrs, die zwischen einem äußersten Punkt der gekrümmten Außenfläche eines Hügels oder Vorsprungsabschnitts und einem innersten Punkt der gekrümmten Innenfläche eines Tals oder Rücksprungsabschnitts gemessen ist, d.h. die allgemein als scheinbare Plattendicke des Hybridrohrs bezeichnet wird, oder indem die Teilung zwischen benachbarten Vorsprungsabschnitten (Rücksprungsabschnitten) und dergleichen verändert wird. Folglich hat ein hohlkörperförmiger Energieabsorber, der beispielsweise durch ein Hybridrohr oder dergleichen verwirklicht ist, vorteilhafte Eigenschaften, die für einen Energieabsorber wünschenswert sind.

Strukturelemente der Fahrzeugkarosserie, die an bestimmten Orten in einer Fahrzeugkarosserie eingebaut werden sollen, haben dreidimensional gekrümmte Formen, um Festigkeitsanforderungen und Formgebungswünsche zu erfüllen. Um mit der dreidimensionalen gebogenen Form eines Strukturelements in Einklang gebracht zu werden, wird ein im wesentlichen gerader Energieabsorber einem Biegevorgang unterworfen. Normalerweise ist der Biegevorgang des Energieabsorbers zeitaufwendig und im Hinblick auf die Kosten nachteilig. Folglich werden in einigen Fällen eine Mehrzahl von Energieabsorbern der gleichen Querschnittsform oder Abmessungen an gegenüberliegenden Enden jedes Absorbers an das Strukturelement geschraubt, so daß die Energieabsorber jeweils als eine einzelne Einheit funktionieren.

In einigen Fällen ist der Abstand zwischen einem Strukturelement und einem Innenverkleidungsmaterial, das an der Fahrgastraumseite des Strukturelements angeordnet ist, in einer Längsrichtung des Strukturelements verschieden, wobei der Abstand erforderlich ist, um eine vorbestimmte Menge an Energie zu absorbieren. In einem solchen Fall ist eine Mehrzahl von Energieabsorbern mit verschiedenen Querschnittsformen oder Abmessungen an gegenüberliegenden Enden jedes Absorbers an das Strukturelement geschraubt, so daß die Energieabsorber als eine einzelne Einheit funktionieren.

Weitere Energieabsorber sind aus der DE 39 05 950 A1 , DE 43 17 738 C2 , US 4,413,856 und DE 196 03 958 A1 bekannt.

Der vorgenannte Vorgang des Befestigens einer Vielzahl von Energieabsorbern einzeln an einem Strukturelement ist zeit- und arbeitsaufwendig.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsstruktur für einen hohlen Energieabsorber zu schaffen, welche die vorteilhaften Eigenschaften eines hohlkörperförmigen Energieabsorbers, wie einem Hybridrohr, wirkungsvoll nutzt und die Befestigung des Energieabsorbers an einem Strukturelement erleichtert.

Diese Erfindung wird mit einer Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 1 und einem Energieabsorberbaukörper nach Anspruch 21 gelöst.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Befestigungsstruktur für einen hohlen Energieabsorber geschaffen, die eine Vielzahl von hohlen Energieabsorbern sowie ein Verbindungselement aufweist, das Befestigungsendabschnitte hat, welche an Endabschnitten von mindestens zwei benachbarten Energieabsorbern der Vielzahl von hohlen Energieabsorbern befestigbar sind, wobei die Endabschnitte der mindestens zwei benachbarten Energieabsorber einander zugewandt sind, und wobei das Verbindungselement an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie montierbar ist.

Bei dieser Befestigungsstruktur ist einer von zwei Befestigungsendabschnitten des Verbindungselements an einem Endabschnitt eines ersten Energieabsorbers der mindestens zwei benachbarten Energieabsorber angebracht, wobei der Endabschnitt des ersten Energieabsorbers einem zweiten Energieabsorber zugewandt ist. Der andere von den beiden Befestigungsendabschnitten des Verbindungselements ist an einem Endabschnitt des zweiten Energieabsorbers angebracht, wobei der Endabschnitt des zweiten Energieabsorbers dem Endabschnitt des ersten Energieabsorbers zugewandt ist bzw. gegenüberliegt. Durch nachfolgende Montage des Verbindungselements werden die Energieabsorber an dem Strukturelement befestigt, so daß die Energieabsorber zum Einsatz bereit sind.

Die Befestigungsstruktur macht es möglich, zwei einander benachbarte Energieabsorber zu koppeln, indem ein Ende jedes Energieabsorbers an einem Befestigungsendabschnitt des Verbindungselements angebracht wird, und macht es möglich, die beiden Energieabsorber, die durch das Verbindungselement gekoppelt sind, an einem Strukturelement zu befestigen, indem das Verbindungselement an dem Strukturelement angebracht oder befestigt wird. Folglich wird es mit der obigen Befestigungsstruktur vermieden, daß ein sogenannter Nachbearbeitungsvorgang an einem Energieabsorber, beispielsweise Ausbilden eines Befestigungslochs, Aufbringen eines Klebers und dergleichen ausgeführt werden, und es ist möglich eine Mehrzahl von Energieabsorbern an einem Strukturelement schnell und einfach zu befestigen, wodurch die Ausführbarkeit des Befestigungsvorgangs spürbar verbessert ist.

Die Länge jedes Befestigungsendabschnitts des Verbindungselements kann willkürlich gewählt werden, um zu verhindern, daß ein an dem Verbindungselement angebrachter Energieabsorber von dem Befestigungsendabschnitt des Verbindungselements abrutscht, wenn der Energieabsorber durch eine Stoßbelastung deformiert wird. Somit kann eine Vielzahl von Energieabsorbern auch zum Zeitpunkt eines Stoßes fest an dem Strukturelement gehalten werden. Folglich kann, wenn ein Energieabsorber eine Stoßbelastung empfängt und ein weiterer Energieabsorber danach eine Stoßbelastung empfängt, eine ausreichend hohe Energieaufnahmefunktion ausgeführt werden.

Die einander gegenüberliegenden Endabschnitte der mindestens zwei benachbarten Energieabsorber können Querschnitte haben, die sich in mindestens einem von der Form und der Größe unterscheiden, wobei jeder Befestigungsendabschnitt des Verbindungselements eine Querschnittsform haben kann, die im wesentlichen geometrisch ähnlich einer Querschnittsform des Endabschnitts eines Energieabsorbers ist, an dem der Befestigungsendabschnitt angebracht werden soll.

Wenn die Querschnittsform jedes Befestigungsendabschnitts des Verbindungselements im wesentlichen geometrisch ähnlich der Querschnittsform des zugehörigen Endabschnitts des Energieabsorbers ist, wie oben beschrieben wurde, können die Befestigungsendabschnitte des Verbindungselements auf leichte Weise an den entsprechenden Endabschnitten des Energieabsorbers angebracht werden. Folglich können, wenn Energieabsorber, die benachbart zueinander angeordnet werden sollen, und ein Verbindungselement, das Befestigungsendabschnitte hat, von denen jeder eine Querschnittsform hat, die im wesentlichen geometrisch ähnlich der Querschnittsform des zugehörigen Endabschnitts des Energieabsorbers sind, zuvor vorbereitet werden, die Energieabsorber auf leichte Weise mit hoher Genauigkeit gekoppelt oder verbunden werden. Folglich wird es möglich, eine Reihe aus einer Mehrzahl von Energieabsorbern zu schaffen, die in Längsrichtung miteinander gekoppelt sind, wobei ein Energieabsorber, der an einem Ort angeordnet ist, eine andere Querschnittsform oder Größe hat, die von der eines Energieabsorbers verschieden ist, der an einem anderen Ort angeordnet ist.

In der oben beschriebenen Befestigungsstruktur kann das Verbindungselement durch einen festen Körper oder Strukturkörper gebildet sein, der eine Stoßenergie aufnehmen kann.

Wenn das Verbindungselement selbst in der Lage ist, Stoßenergie aufzunehmen, wie oben beschrieben ist, kann auch eine auf den Kopplungsabschnitt zwischen benachbarten Energieabsorbern aufgebrachte Stoßbelastung durch Deformation der Energieabsorber und des Verbindungselements dazwischen absorbiert werden.

Folglich kann eine durchgehende, hochgradig wirksame, Energie absorbierende Struktur geschaffen werden.

Dieser feste Körper, der eine Stoßenergie aufnehmen kann, kann hohl sein und kann eine Befestigungseinrichtung haben, die in einer Fläche vorgesehen ist, die dem Strukturelement zugewandt ist.

Bei diesem Aufbau wird es, weil das Verbindungselement hohl ist, möglich, einen Kabelbaum, eine Leitung oder anderes Zubehör durch den Innenraum des Verbindungselements und der Energieabsorber zu führen. Somit dienen das Verbindungselement und die Energieabsorber als eine Schutzfunktion für das sich dadurch erstreckende Zubehör. Weil ferner das Verbindungselement in der Lage ist, Stoßenergie aufzunehmen, kann eine durchgehende, hochgradig wirksame, Energie absorbierende Struktur geschaffen werden. Ferner kann das Verbindungselement auf einfache Weise an einem Strukturelement angebracht werden, indem die Befestigungseinrichtung verwendet wird, die in dem festen Körper des Verbindungselements vorgesehen ist. In der Befestigungsstruktur für einen hohlen Energieabsorber gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung können die Energieabsorber mindestens ein Hybridrohr aufweisen, das einen Kern aus Metallfolie und auf gegenüberliegende Oberflächen des Kerns aufgebrachte Blätter oder Lagen hat, wobei jede Lage aus einem Material gemacht ist, das kein Metall ist. Das Hybridrohr ist gebildet, indem der Kern mit den Lagen an den gegenüberliegenden Oberflächen des Kerns kontinuierlich in einer Richtung einer Achse des Hybridrohrs gewellt wird. Das Hybridrohr und das Verbindungselement können aneinander zu einer gleitenden Bewegung in einer Richtung der Achse verbunden sein.

Infolge seiner Eigenschaften verlängert sich das Hybridrohr in Richtung seiner Achse wenn es eine komprimierende Deformation erfährt bzw. zusammengedrückt wird, wenn das Hybridrohr eine Stoßbelastung in einer die Achse schneidenden Richtung empfängt.

In dem oben beschriebenen Aufbau sind das Hybridrohr und das Verbindungselement miteinander auf eine solche Weise verbunden, das sie in den Richtungen der Achse gleiten können. Wenn folglich ein Hybridrohr eine Stoßbelastung in einer seine Achse schneidenden Richtung empfängt und eine komprimierende Deformation erfährt, wird die Verlängerung des Hybridrohrs in den Richtungen der Achse durch eine Gleitbewegung relativ zu dem Verbindungselement aufgenommen, so daß ein zu dem Verbindungselement benachbartes anderes Hybridrohr nicht beeinflußt wird. Wenn eine Stoßbelastung danach auf einen anderen Ort aufgebracht wird, übernimmt das Hybridrohr an diesem Ort die gewünschte Funktion, um Stoßenergie zu absorbieren.

Die Energieabsorber können mindestens ein Metallrohr aufweisen. Das Metallrohr und das Verbindungselement können miteinander für eine Gleitbewegung in einer Richtung einer Achse des Metallrohrs verbunden sein.

Infolge seiner Eigenschaften erfährt das Metallrohr eine komprimierende Deformation und gleichzeitig eine Biegedeformation, wenn das Metallrohr eine Stoßbelastung in einer seine Achse schneidenden Richtung empfängt. In dem oben beschriebenen Aufbau sind das Metallrohr und das Verbindungselement miteinander auf eine solche Weise verbunden, daß sie in den Richtungen der Achse gleiten können. Wenn folglich ein Metallrohr eine Stoßbelastung in einer seine Achse schneidenden Richtung empfängt und eine komprimierende Deformation erfährt bzw. zusammengedrückt wird, wird die Biegedeformation des Metallrohrs durch eine Gleitbewegung relativ zu dem Verbindungselement aufgenommen, so daß ein zu dem Verbindungselement benachbartes anderes Metallrohr nicht beeinflußt wird. Im Ergebnis führt, wenn danach eine Stoßbelastung an einem anderen Ort aufgebracht wird, das Metallrohr an diesem Ort die gewünschte Funktion aus, um Stoßenergie aufzunehmen.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber geschaffen, die eine Vielzahl von hohlen Energieabsorbern aufweist, wobei mindestens zwei benachbarte Energieabsorber miteinander verbunden sind, indem ein Endabschnitt eines Energieabsorbers von den mindestens zwei Energieabsorbern mit einem Endabschnitt eines zweiten Energieabsorbers von den mindestens zwei Energieabsorbern verbunden ist, wobei der Endabschnitt des ersten Energieabsorbers und der Endabschnitt des zweiten Energieabsorbers einander zugewandt sind, und wobei mindestens einer der benachbarten Energieabsorber an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie befestigbar ist.

In dieser Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber sind mindestens zwei benachbarte Energieabsorber miteinander verbunden, indem ein Endabschnitt von einem von den mindestens zwei Energieabsorbern an einem Endabschnitt des anderen von den Energieabsorbern angebracht ist, wobei die Endabschnitte einander gegenüberliegen. Folglich benötigt diese Befestigungsstuktur kein Verbindungselement, so daß die Anzahl der erforderlichen Komponenten vermindert werden kann und eine vereinfachte Befestigungsstruktur geschaffen werden kann. Ferner können die Energieabsorbereigenschaften der Endabschnitte eingestellt werden, indem die Befestigungslänge der einander gegenüberliegenden Endabschnitte verändert wird.

In der oben beschriebenen Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber können die beiden benachbarten Energieabsorber, mit Ausnahme der zu verbindenden Endabschnitte, Querschnitte haben, die sich in mindestens einem von Größe und Form unterscheiden, wobei der Endabschnitt des ersten Energieabsorbers erweitert oder verengt bzw. kontrahiert sein kann, so daß der Endabschnitt des ersten Energieabsorbers eine Querschnittsform hat, die im wesentlichen geometrisch ähnlich einer Querschnittsform des Endabschnitts des zweiten Energieabsorbers ist.

Durch diese geringfügige Nachbearbeitung an einem Energieabsorber, der geformt wurde, um eine gleichmäßige Querschnittsform zu haben, kann der Energieabsorber auf einfache Weise mit einem anderen Energieabsorber gekoppelt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber geschaffen, die einen hohlen Energieabsorber und ein aus Kunstharz gemachtes Element aufweist, das eine Stoßenergie absorbieren kann, wobei das aus Kunstharz gemachte Element einen verlängerten Abschnitt hat, der von einem Ende des aus Kunstharz gemachten Elements vorsteht und mit einem Endabschnitt des Energieabsorbers verbindbar ist. Ein Endabschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements ist mit dem Energieabsorber verbunden, indem der verlängerte Abschnitt an einem Endabschnitt des Energieabsorbers angebracht wird, der an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist, so daß das aus Kunstharz gemachte Element an dem Strukturelement befestigt ist.

Bei dieser Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist das aus Kunstharz gemachte Element mit dem Energieabsorber gekoppelt, indem der verlängerte Abschnitt, der von der Endfläche des aus Kunstharz gemachten Elements vorsteht, an dem Endabschnitt des Energieabsorbers angebracht ist, bevor oder nachdem der Energieabsorber an dem Strukturelement angebracht wird. Folglich ist der Endabschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements mit dem Energieabsorber gekoppelt, wodurch das aus Kunstharz gemachte Element an dem Strukturelement befestigt ist.

Indem der verlängerte Abschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements an dem Endabschnitt des Energieabsorbers angebracht wird, kann der Endabschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements mit dem Energieabsorber gekoppelt und an dem Strukturelement befestigt werden. Folglich wird es überflüssig, eine Schneidschraube oder eine andere Befestigungseinrichtung zur Befestigung eines Endabschnitts des aus Kunstharz gemachten Elements an dem Energieabsorber oder dem Strukturelement zu verwenden. Weil ferner das aus Kunstharz gemachte Element vorläufig befestigt wird, wenn der Endabschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements mit dem Energieabsorber verbunden wird, wird es leicht, das aus Kunstharz gemachte Element an dem Strukturelement zu positionieren. Somit ist die Ausführbarkeit nach dem Koppeln des aus Kunstharz gemachten Elements und des Energieabsorbers verbessert.

Bei einer Stoßbelastung von diagonal unten neigt das aus Kunstharz gemachte Element dazu, sich allgemein aufwärts zu biegen und der Anstieg der Reaktionsbelastung (Reaktionskräfte) neigt dazu bis zum Ende der Biegedeformation verzögert zu werden. Gemäß der Erfindung ist jedoch der verlängerte Abschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements an dem Endabschnitt des Energieabsorbers angebracht und folglich gehalten, so daß die Biegedeformation des aus Kunstharz gemachten Elements vermindert ist. Wenn folglich eine Stoßbelastung auf das aus Kunstharz gemachte Element aufgebracht wird, steigt die Reaktionsbelastung augenblicklich an, so daß eine vorbestimmte Last-Verschiebungs-Energieaufnahmeeigenschaft erreicht werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber geschaffen, die einen hohlen Energieabsorber und einen aus Kunstharz gemachtes Element aufweist, das eine Stoßenergie aufnehmen kann, wobei der Energieabsorber und das aus Kunstharz gemachte Element eine Unterbaugruppe bilden, indem ein verlängerter Abschnitt, der von einer Endfläche des aus Kunstharz gemachten Elements vorsteht, die dem Energieabsorber gegenüberliegt, und der mit einem Endabschnitt des Energieabsorbers verbindbar ist, mit dem Endabschnitt des Energieabsorbers verbunden wird, und indem der verlängerte Abschnitt und der Endabschnitt durch eine Befestigungseinrichtung vorläufig miteinander verbunden werden, und wobei die Unterbaugruppe an dem Strukturelement befestigt ist.

In dieser Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist die Unterbaugruppe aus dem aus Kunstharz gemachten Element und dem Energieabsorber, die durch Befestigen des verlängerten Abschnitts des aus Kunstharz gemachten Elements an dem Endabschnitt des Energieabsorbers und durch vorläufige Verbindung des verlängerten Abschnitts und des Endabschnitts miteinander unter Verwendung der Befestigungseinrichtung gebildet ist, an dem Strukturelement der Fahrzeugkarosserie befestigt. Folglich wird die Handhabung des aus Kunstharz gemachten Elements und des Energieabsorbers einfach und deren Befestigung an dem Strukturelement ist weiter erleichtert, verglichen mit einer Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach einem anderen Aspekt der Erfindung, wonach ein verlängerter Abschnitt eines aus Kunstharz gemachten Elements mit einem Endabschnitt eines Energieabsorbers gekoppelt ist und der Energieabsorber an einem Strukturelement befestigt ist.

Die vorgenannte Unterbaugruppe kann an dem Strukturelement befestigt werden, indem eine Befestigungseinrichtung, die sich durch den Endabschnitt des Energieabsorbers und den verlängerten Abschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements erstreckt, an dem Strukturelement befestigt wird.

Weil es möglich wird, das aus Kunstharz gemachte Element und den Energieabsorber durch eine sogenannte gemeinsame Befestigung an dem Strukturelement der Fahrzeugkarosserie zu befestigen, ist der Befestigungsvorgang erleichtert. Weil ferner der verlängerte Abschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements an dem Endabschnitt des Energieabsorbers angebracht ist und dann durch die Befestigungseinrichtung daran befestigt ist, können das aus Kunstharz gemachte Element und der Energieabsorber fest verbunden werden. Folglich kann das Biegen des aus Kunstharz gemachten Elements wirksamer vermindert werden.

Der verlängerte Abschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements kann eine Rippe haben, die eine Stoßenergie aufnehmen kann.

Das Anbringen der energieabsorptionsfähigen Rippe in dem verlängerten Abschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements macht es möglich, eine Stoßenergie aufzunehmen, die auf jedweden Ort des Energieabsorbers, des aus Kunstharz gemachten Elements und des Verbindungsabschnitts zwischen dem aus Kunstharz gemachten Element und dem Energieabsorber aufgebracht wird. Folglich kann eine durchgehende, wirksame Energieabsorptionsstruktur geschaffen werden.

Das Strukturelement kann eine vordere Säule (A-Säule) und einen seitlichen Dachrahmen umfassen, der Energieabsorber kann in einem Überschneidungsbereich zwischen der vorderen Säule und dem seitlichen Dachrahmen angeordnet werden und das aus Kunstharz gemachte Element kann in dem seitlichen Dachrahmen angeordnet werden.

Der Energieabsorber kann aus einem Metallrohr oder einem Hybridrohr gebildet sein, das einen Kern aus Metallfolie und auf gegenüberliegende Oberflächen des Kerns aufgelegte Blätter oder Lagen hat, wobei jede Lage aus einem Material gemacht ist, das nicht Metall ist, und wobei das Hybridrohr gebildet ist, indem der Kern und die Lagen auf den gegenüberliegenden Seiten des Kerns zusammen in einer Richtung einer Achse des Hybridrohrs kontinuierlich gewellt werden.

Der Abstand zwischen dem Überschneidungsbereich zwischen der vorderen Säule und dem seitlichen Dachrahmen und einem Innenverkleidungsmaterial ist kleiner als der Abstand zwischen der Säule und einer Säulenabdeckung oder der Abstand zwischen dem seitlichen Dachrahmen und einem Dachhimmel. Folglich ist in dem Überschneidungsbereich eine Last-Verschiebungs-Energieaufnahmeeigenschaft mit einem scharfen Reaktionslastanstieg und einer geringen Verschiebung erforderlich. Dieses Erfordernis ist durch den hohlen Energieabsorber, der aus einem Hybridrohr oder einem Metallrohr gebildet ist, erfüllt, weil jedes Rohr die Eigenschaft des scharfen Reaktionslastanstiegs zeigt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Energieabsorber geschaffen, der ein längliches Element aufweist, wobei eine Querschnittsform eines Endabschnitts des länglichen Elements in einer Ebene senkrecht zur Achse des länglichen Elements von einer Querschnittsform in einer zu der Achse senkrechten Ebene eines von dem Endabschnitt des länglichen Elements entfernten Abschnitt verschieden ist, und wobei das längliche Element mit einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie verbindbar ist.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist eine energieabsorbierende Baugruppe geschaffen, die einen hohlen Energieabsorber und ein aus Kunstharz gemachtes Element aufweist, das eine Stoßenergie aufnehmen kann, wobei der Energieabsorber und das aus Kunstharz gemachte Element eine Unterbaugruppe bilden, indem ein verlängerter Abschnitt, der von einer Endfläche des aus Kunstharz gemachten Elements vorsteht, die dem Energieabsorber zugewandt ist, und der mit einem Endabschnitt des Energieabsorbers verbindbar ist, an dem Endabschnitt des Energieabsorbers angebracht ist, und indem der verlängerte Abschnitt und der Endabschnitt miteinander durch vorübergehende Befestigungseinrichtungen verbunden sind.

Die vorhergehenden und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung deutlicher, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei:
1 eine Perspektivansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist;
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Abschnitts der in 1 gezeigten Befestigungsstruktur ist;
3 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Fahrzeugkarosserie ist, auf die die erfindungsgemäße Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber anwendbar ist;
4 eine Perspektivansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist;
5 eine Vorderansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist;
6 eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist;
7 eine Schnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist;
8 eine Perspektivansicht eines Hybridrohrs ist, das für die erfindungsgemäße Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber verwendbar ist;
9 eine vergrößerte Längsschnittansicht eines Abschnitts des in 8 gezeigten Hybridrohrs ist;
10 eine Perpektivansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist;
11 eine Schnittansicht längs einer Linie XI-XI in 10 ist;
12 eine 11 ähnliche Schnittansicht ist, die eine Modifikation des sechsten Ausführungsbeispiels zeigt;
13 eine Perspektivansicht eines siebten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist;
14 eine Schnittansicht längs einer Linie XIV-XVI in 13 ist;
15 eine Schnittansicht längs einer Linie XV-XV in 13 ist;
16 eine schematische Darstellung eines übergreifenden Endabschnitts von zwei Endabschnitten in der in 13 gezeigten Befestigungsstruktur ist;
17 eine schematische Darstellung des eingreifenden Endabschnitts von den beiden Endabschnitten der in 13 gezeigten Befestigungsstruktur ist;
18 eine schematische Darstellung eines übergreifenden Endabschnitts eines Hybridrohrs ist, um die Last-Verschiebungs-Energieaufnahmeeigenschaft zu erläutern;
19 eine schematische Darstellung eines eingreifenden Endabschnitts eines Hybridrohrs ist, um die Last-Verschiebungs-Energieaufnahmeeigenschaft zu erläutern;
20 eine schematische Darstellung eines eingreifenden Endabschnitts eines Zwischenrohrs ist, um die Last-Verschiebungs-Energieaufnahmeeigenschaft zu erläutern;
21 ein Graph ist, der die Last-Verschiebungs-Energieaufnahmeeigenschaft zeigt;
22 eine Unteransicht eines achten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist;
23 eine des achte Ausführungsbeispiel zeigende Seitenansicht ist, wobei ein der Befestigungsstruktur entsprechendes Strukturelement eine vordere Säule und einen seitlichen Dachrahmen umfaßt;
24 ein Graph ist, der die Last-Verschiebungs-Energieaufnahmeeigenschaft zeigt;
25 eine Schnittansicht eines neunten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber ist, wobei eine Unterbaugruppe aus dem hohlen Energieabsorber und einem aus Kunstharz gemachten verrippten Element an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie befestigt werden soll;
26 eine Schnittansicht des neunten Ausführungsbeispiels ist, wobei die Unterbaugruppe aus dem Energieabsorber und dem aus Kunstharz gemachten verrippten Element an dem Strukturelement der Fahrzeugkarosserie befestigt wurde;
27 eine Schnittansicht einer Modifikation des neunten Ausführungsbeispiels ist, wobei eine Unterbaugruppe aus einem Energieabsorber und einem aus Kunstharz gemachten verrippten Element an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie befestigt wurde;
28 eine Perspektivansicht eines Abschnitts eines aus Kunstharz gemachten verrippten Elements ist; und
29 eine Perspektivansicht eines verlängerten Abschnitts des in 28 gezeigten verrippten Elements ist, von einer Seite des verlängerten Abschnitts gesehen, die der in 28 gezeigten Seite davon gegenüberliegt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung genau beschrieben.
Eine Befestigungsstruktur für Energieabsorber gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Aufbau zur Verbindung einer Vielzahl hohlkörperförmiger Energieabsorber und deren Befestigung an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie, wie am besten in der Perspektivdarstellung in 1 und der schematischen Darstellung des Strukturelements der Fahrzeugkarosserie in 3 zu sehen ist. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind drei Energieabsorber 20, 22, 24 an einer vorderen Säule 26 und einem seitlichen Dachrahmen 28 befestigt, d.h. an Strukturelementen der Fahrzeugkarosserie.
Ein Verbindungselement 30 ist zwischen zwei benachbarten Energieabsorbern 20, 22 angeordnet. Gleichermaßen ist ein weiteres Verbindungselement 32 zwischen zwei benachbarten Energieabsorbern 22, 24 angeordnet. Jedes der Verbindungselemente 30, 32 hat zwei Verbindungsendabschnitte zur jeweiligen Verbindung mit einem Endabschnitt von einem von zwei benachbarten Energieabsorbern und einem Endabschnitt des anderen von den Energieabsorbern, wobei die Endabschnitte einander gegenüberliegen. Die Verbindungselemente 30, 32 haben ferner Abschnitte zur Befestigung an den Strukturelementen 26, 28.
Bezugnehmend auf die perspektivische Explosionsdarstellung in 2 hat das Verbindungselement 30 zwei Verbindungsendabschnitte 34, 35. Die beiden durch das Verbindungselement 30 zu verbindenden Energieabsorber 20, 22 haben verschiedene Querschnittsabmessungen an ihren Enden. Folglich ist der Befestigungsendabschnitt 34 des Verbindungselements 30 so ausgebildet, daß er zu dem entsprechenden Endabschnitt des Energieabsorbers 20 paßt, und der Befestigungsendabschnitt 35 des Verbindungselements 30 ist so geformt, daß er in den entsprechenden Endabschnitt des Energieabsorbers 22 paßt. Gemäß 1 greift der Befestigungsendabschnitt 34 des Verbindungselements 30 in den Endabschnitt 21 des Energieabsorbers 20 und der Befestigungsendabschnitt 35 paßt in den Endabschnitt 23 des Energieabsorbers 22. Anstelle von dieser Verbindungsart ist es ebenfalls möglich, eine Verbindungsart zu verwenden, in welcher der Befestigungsendabschnitt 34 des Verbindungselements 30 den Endabschnitt 21 des Energieabsorbers 20 übergreift und der Befestigungsendabschnitt 35 den Endabschnitt 23 des Energieabsorbers 22 übergreift. Der Begriff "passen zu" deckt beide Verbindungsarten in dieser Anmeldung ab.
In dem ersten Ausführungsbeispiel haben die benachbarten Endabschnitte der beiden benachbarten Energieabsorber 20, 22, die durch das Verbindungselement 30 verbunden sind, unterschiedliche Querschnittsformen, so daß die Befestigungsendabschnitte 34, 35 des Verbindungselements 30 Querschnittsformen haben, die im wesentlichen jeweils geometrisch gleich den Querschnittsformen der Endabschnitte der Energieabsorber 20, 22 sind, wie in 2 gezeigt ist. Dies bedeutet, daß die Querschnittsform des Befestigungsendabschnitts 34 des Verbindungselements 30 im wesentlichen geometrisch gleich der Querschnittsform des Endabschnitts 21 des Energieabsorbers 20 ist, und daß die Querschnittsform des Befestigungsendabschnitts 35 des Verbindungselements 30 im wesentlichen geometrisch gleich der Querschnittsform des Endabschnitts 23 des Energieabsorbers 22 ist. Genauer gesagt, jeder der Energieabsorber 20, 22 hat einen Hohlkörper mit einer allgemein vierseitigen Querschnittsform und jeder der Endabschnitte 21, 23 davon hat ebenfalls eine allgemein vierseitige Querschnittsform. Andererseits hat jeder der Befestigungsendabschnitte 34, 35 des Verbindungselements 30 einen eckigen U-förmigen Querschnitt. Wenn jedoch die Öffnung von jedem der eckigen U-förmigen Befestigungsendabschnitte 34, 35 durch eine gedachte Ebene geschlossen wird, wird deren Querschnittsform vierseitig und ist im wesentlichen geometrisch gleich der Querschnittsform des entsprechenden Endabschnitts des Energieabsorbers. Der Begriff "im wesentlichen geometrisch gleich" deckt die oben beschriebene Formenbeziehung (wie in 2 gezeigt) ab.
Dies bedeutet, daß das Verbindungselement 30, welches die benachbarten Enden 21, 23 der beiden Energieabsorber 20, 22 verbindet, solche Querschnittsformen und Abmessungen hat, das es zu den Endabschnitten 21, 23 der beiden Energieabsorber 20, 22 paßt. Gleichermaßen hat das Verbindungselement 32 Querschnittsformen und Abmessungen die so gewählt sind, daß das Verbindungselement 32 zu den benachbarten Endabschnitten der beiden Energieabsorber 22, 24 paßt.
Die Verbindungselemente 30, 32 können in der Lage sein oder nicht in der Lage sein Stoßenergie aufzunehmen. Jedoch ist es vorteilhaft, daß die Verbindungselemente 30, 32 Stoßenergie aufnehmen können, um Stoßenergie an dem Verbindungsabschnitt zwischen zwei Energieabsorbern aufzunehmen. Für die Absorption von Energie können die Verbindungselemente 30, 32 als ein verripptes Kunstharzstück oder als ein geschäumtes Urethanstück ausgeführt sein. In 1 und 2 ist das Verbindungselement 30 als verripptes Kunstharzstück gezeigt, in welchem eine Vielzahl von Rippenabschnitten 36 von einer Basis 37 vorstehen und einstückig miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement kann durch Spritzgießen eines harten Kunstharzes, wie Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) oder dergleichen gebildet sein. Die gegenüberliegenden Enden des Verbindungselements 30 sind durch Rippenabschnitte 36 verschlossen, um darin einen Hohlraum zu begrenzen. Es ist zudem möglich, eine oder mehrere zusätzliche Rippenabschnitte 39 in dem Hohlraum des Verbindungselements in Übereinstimmung mit der erforderlichen aufzunehmenden Energiemenge vorzusehen.
Nachdem sie an den beiden benachbarten Energieabsorbern angebracht sind, wird jedes der Verbindungselemente 30, 32 an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie angebracht, indem beispielsweise eine Schneidschraube in ein Durchgangsloch 38, das in den Verbindungselement ausgebildet ist, eingeführt wird und die Schraube in das Strukturelement eingeschraubt wird. Die Energieabsorber 20, 22, 24 werden dadurch an dem Strukturelement befestigt.
Jeder Energieabsorber kann eine Länge, eine Querschnittsform und Abmessungen haben, die dem Befestigungsort des Energieabsorbers angepaßt sind, und sie können ferner als ein passend gewählter Hohlkörper ausgebildet sein. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Energieabsorber 22 größere Querschnittsabmessungen als die Energieabsorber 20, 24, wie in 1 zu sehen ist. Jeder der drei Energieabsorber 20, 22, 24 ist aus einem Hybridrohr gebildet.
Die vordere Säule 26 ist zweidimensional an einem Ort gebogen, an welchem die Vordersäule 26 mit dem seitlichen Dachrahmen 28 verbunden ist, wie in 3 zu sehen ist. Die Vordersäule 26 ist zudem in eine Richtung im wesentlichen senkrecht auf die Zeichnungsebene gebogen. Dies bedeutet, daß die vordere Säule 26 dreidimensional gebogen ist. Gemäß der Erfindung werden, nachdem die beiden Energieabsorber 20, 22 durch das Verbindungselement 30 gekoppelt sind und die beiden Energieabsorber 22, 24 durch das Verbindungselement 32 verbunden sind, die Energieabsorber 20, 22, 24 an der vorderen Säule 26 und dem seitlichen Dachrahmen 28 durch Einschrauben von Schneidschrauben durch die Durchgangslöcher 38 der Verbindungselemente 30, 32 dahinein befestigt. Folglich beseitigt die Erfindung das Erfordernis der Vorbereitung und des dreidimensionalen Biegens eines Energieabsorbers, der eine Länge hat, um sich entlang der vorderen Säule 26 und des seitlichen Dachrahmens 28 zu erstrecken. Ferner kann, indem die Querschnittsformen und Abmessungen der Energieabsorber 20, 22, 24 in Übereinstimmung mit deren Befestigungsorten passend gewählt werden, der Spalt zwischen jedem Energieabsorber und der vorderen Säule 26 oder dem seitlichen Dachrahmen 28 oder der Spalt zwischen jedem Energieabsorber und einer Säulenabdeckung (nicht gezeigt) oder einem Dachhimmel (nicht gezeigt) beseitigt werden, so daß die Wirkung der Energieaufnahme verbessert ist. Wenn die Energieabsorber 20, 22, 24 große Längen haben, können die Energieabsorber 20, 22, 24 nacheinander befestigt werden, beispielsweise indem zunächst das Verbindungselement 30 an dem Energieabsorber 20 angebracht wird und das Verbindungselement 30 an der vorderen Säule 26 befestigt wird, und danach der Energieabsorber 22 mit einem Ende davon an dem Verbindungselement 30 angebracht wird und das Verbindungselement 32, das zuvor an dessen anderem Ende angebracht wurde, an dem seitlichen Dachrahmen 28 befestigt wird, und dann der Energieabsorber 24 mit einem Ende davon an dem Verbindungselement 32 angebracht wird. Eine solche sequentielle oder aufeinanderfolgende Montage langer Energieabsorber ist hinsichtlich der Ausführbarkeit vorzuziehen.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel, das in der Perspektivansicht in 4 gezeigt ist, sind zwei Energieabsorber 40, 42 durch ein Verbindungselement 46 gekoppelt und zwei Energieabsorber 42, 44 sind durch ein Verbindungselement 48 gekoppelt. Der Energieabsorber 42 hat größere Querschnittsabmessungen als die Energieabsorber 40, 44. Jeder der drei Energieabsorber 40, 42, 44 ist aus einem Metallrohr gemacht.
In dem ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel kann der Energieabsorber 20, 40 über ein Verbindungselement 50 mit einem anderen Energieabsorber gekoppelt werden und der Energieabsorber 24, 44 kann über ein Verbindungselement 52 mit einem anderen Energieabsorber gekoppelt werden.
Es ist nicht erforderlich, einen Befestigungsendabschnitt eines Verbindungselements an einen Endabschnitt eines Energieabsorbers zu kleben, nachdem diese aneinander gefügt sind. Ein Befestigungsendabschnitt eines Befestigungselements und ein Endabschnitt eines Energieabsorbers müssen lediglich fest aneinander gefügt werden, so daß sie durch Reibung dazwischen daran gehindert sind, voneinander abzurutschen.
In einem in 5 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel sind zwei Energieabsorber 54, 56, die die gleiche Querschnittsform und Abmessungen haben, durch ein Verbindungselement 58 verbunden. Jeder der Energieabsorber 54, 58 ist aus einem Metallrohr gemacht. Jeder Befestigungsendabschnitt 59 des Verbindungselements 58 ist auf gleitende Weise in einen Energieabsorber in eine Einführtiefe oder -länge L eingesetzt. Durch passende Bestimmung der Einführlänge L kann die Biegung oder Längung der Energieabsorber 54, 56, die im wesentlichen in Richtungen einer Achse davon durch komprimierende Deformation der Energieabsorber 54, 56 hervorgerufen ist, durch relative Gleitbewegungen der Befestigungsendabschnitte 59 des Verbindungselements 58 aufgenommen werden.
In einem in 6 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel hat eine Befestigungsstruktur für Energieabsorber zwei Energieabsorber 60, 62, die die gleiche Querschnittsform und Abmessungen haben, einen Energieabsorber 64, dessen Querschnittsform und Abmessungen größer sind als jene der Energieabsorber 60, 62, und zwei Verbindungselemente 66. Jeder der drei Energieabsorber 60, 62, 64 ist aus einem Hybridrohr gebildet. Der Energieabsorber 64 ist an beiden Enden abgeschrägt, so daß die Querschnittsform und Abmessungen der Endabschnitte 65 des Energieabsorbers 64 die gleichen sind, wie jene der Energieabsorber 60, 62. Folglich haben zwei Befestigungsendabschnitte 67 jedes Verbindungselements 66 die gleiche Form und Abmessungen. Die Befestigungsendabschnitte 67 der Verbindungselemente 66 sind in die Endabschnitte 65 der Energieabsorber mit einer Einführlänge L derart eingesetzt, daß sie ein Gleiten der Verbindungselemente 66 zulassen.
In einem in 7 gezeigten fünften Ausführungsbeispiel sind zwei Energieabsorber 70, 72 aus Hybridrohren gebildet und haben verschiedene Querschnittsabmessungen. Die beiden Energieabsorber 70, 72 sind durch ein Verbindungselement 74 gekoppelt. Das Verbindungselement 74 hat eine besondere Konfiguration. Dies bedeutet, daß sich zwei Befestigungsendabschnitte 76, 77 des Verbindungselements 74 von Schulterabschnitten 78, 79 erstrecken, die größere Durchmesser haben, d.h. größere Abstände von der Mittelachse haben als jeweils die Befestigungsendabschnitte 76, 77. Wenn folglich der Befestigungsendabschnitt 76 an einem Endabschnitt 71 des Energieabsorbers 70 angebracht wird, berührt der Schulterabschnitt 78 des Verbindungselements 74 eine Endfläche des Energieabsorbers 70. Gleichermaßen berührt, wenn der Befestigungsendabschnitt 77 in einen Endabschnitt 73 des Energieabsorbers 72 eingesetzt wird, der Schulterabschnitt 79 des Verbindungselements 74 eine Endfläche des Energieabsorbers 72. Wenn Verbindungselemente, die vergleichbare Schulterabschnitte haben, in die anderen Endabschnitte der Energieabsorber 70, 72 eingesetzt werden und die Energieabsorberbaugruppe an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie befestigt wird, ist die Längung der Energieabsorber 70, 72 in Richtungen einer Achse davon durch die Verbindungselemente begrenzt. Folglich kann im Fall von Energieabsorbern aus Hybridrohren wie in diesem Ausführungsbeispiel die Energieaufnahmeeigenschaft der Hybridrohre durch die Verbindungselemente eingestellt werden.
Wie oben beschrieben ist, können die Energieabsorber Hybridrohre oder Metallrohre sein, die aus einem metallischen Material gemacht sind, das sich für die Formgebung durch Extrudieren eignet. Ein Metallrohr kann leicht durch Extrudieren von beispielsweise einem Aluminium oder Aluminiumlegierungsmaterial erzeugt werden. Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen eine Vielzahl von Metallrohren oder eine Vielzahl von Hybridrohren durch Verbindungselemente verbunden sind, ist es ebenso möglich ein Metallrohr und ein Hybridrohr durch ein Verbindungselement zu verbinden.
Gemäß der Perspektivdarstellung in 8 und der Schnittdarstellung in 9 ist ein Hybridrohr aus einem Kern 82 aus Metallfolie und Blättern oder Lagen 84 gebildet, die auf gegenüberliegenden Oberflächen des Kerns 82 aufgelegt und geklebt sind. Die Blätter oder Lagen 84 sind aus einem Material gemacht, das kein Metall ist. Das Hybridrohr 80 ist gebildet, indem der Verbund aus dem Kern 82 und den Lagen 84 geformt wird, so daß rückspringende Abschnitte 86 und vorstehende Abschnitte 88 in Richtungen einer Achse des Hybridrohrs 80 und in Richtungen des Umfangs oder der Peripherie davon (beispielsweise in einer schraubenförmigen Anordnung) abwechseln.
In dem Hybridrohr 80, das in 8 und 9 gezeigt ist, ist der Kern 82 aus einer harten Aluminiumfolie gemacht und die Lagen oder Blätter 84 sind aus Kraftpapier gemacht. Die Aluminiumfolie hat eine Dicke von mindestens 0,05 mm und eine Breite von mindestens 30 mm. Die Kraftpapierblätter oder -lagen haben eine Dicke von mindestens 0,2 mm und eine Breite von mindestens 30 mm. Der Kern 82 kann auch aus einer Edelstahlfolie, einer Folie aus einer Magnesiumlegierung oder dergleichen gemacht sein. Die Lagen 84 können auch aus einem Kunstharz oder dergleichen gemacht sein. Bei dem in 8 gezeigten Hybridrohr erstrecken sich die vorstehenden und rückspringenden Abschnitte schraubenförmig. Anstelle von einer solchen schraubenförmigen Konfiguration ist es auch möglich, eine ringförmige Konfiguration zu verwenden, in welcher sich ein rückspringender Abschnitt 86 um die Peripherie des Rohrs erstreckt und einen geschlossenen Ring bildet und in welcher sich zwei vorstehende Abschnitte 88 neben dem rückspringenden Abschnitt 86 um die Peripherie des Rohrs erstrecken.
In dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel hat jedes Verbindungselement einen eckigen U-förmigen Querschnitt und hat Rippenabschnitte, die an beiden Enden ausgebildet sind, wodurch geschlossene Enden gebildet werden. Anstelle einer solchen Konfiguration kann ein Verbindungselement auch einen Hohlraum haben, der sich dadurch in den Richtungen einer Achse des Verbindungselements erstreckt.
In einem sechsten Ausführungsbeispiel, das in der perspektivischen Ansicht in 10 und in der Schnittansicht in 11 gezeigt ist, sind Energieabsorber 100, 102 von Metallrohren gebildet. Der Energieabsorber 102 hat größere Querschnittsabmessungen als der Energieabsorber 100. Ein Verbindungselement 104 ist aus Kunstharz gemacht, um Stoßenergie aufzunehmen. Das Verbindungselement 104 hat einen Hohlraum, der sich in dem Verbindungselement 104 in der Richtung einer Achse des Verbindungselements 104 erstreckt. Das Verbindungselement 104 hat an einem Ort, der einem Strukturelement 106 zugewandt ist, einen Befestigungsvorsprung 108, der zusammen mit dem Verbindungselement 104 ausgebildet ist. Folglich können, nachdem die beiden Energieabsorber 100, 102 durch Einsetzen eines Endabschnitts von jedem der Energieabsorber 100, 102 in den entsprechenden von Verbindungsendabschnitten 110, 111 des Verbindungselements 104 gekoppelt sind, die gekoppelten Energieabsorber 100, 102 und das Verbindungselement 104 an dem Strukturelement 106 befestigt werden, indem der Befestigungsvorsprung 108 in ein in dem Strukturelement 106 ausgebildetes Loch eingesetzt wird.
Ein in der Schnittansicht in 12 gezeigtes Verbindungselement 112 ist aus einem Kunstharz geformt oder gebildet. Das Verbindungselement 112 hat, an einem Ort der dem Strukturelement 106 zugewandt ist, eine Aufnahme 113, die zusammen mit dem Verbindungselement 112 ausgebildet ist. Ein getrennt geformter Kunstharzclip 114 ist in die Aufnahme 113 eingesetzt und wird verwendet, um das Verbindungselement 112 an dem Strukturelement 106 zu befestigen. Der Clip 114 kann ein herkömmlicher Clip sein, der häufig verwendet wird, um Innenraumverkleidungen zu befestigen, d.h. es können Clips aus Massenproduktion verwendet werden.
Obwohl in dem ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel ein Verbindungselement verwendet wird, um zwei Energieabsorber zu koppeln und die Energieabsorber an einem Strukturelement zu befestigen, ist es zudem möglich zwei Energieabsorber zu koppeln und diese an einem Strukturelement zu befestigen, ohne ein Verbindungselement zu verwenden. Eine solche Struktur gemäß der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
In einer Befestigungsstruktur für Energieabsorber gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel, das in der perspektivischen Ansicht in 13 und in den Schnittansichten in 14 und 15 gezeigt ist, sind zwei hohle Energieabsorber 120, 122 von Hybridrohren gebildet. Die Querschnittsform und Abmessungen des Energieabsorbers 120 sind über dessen Länge in den Richtungen einer Achse des Energieabsorbers 120 im wesentlichen gleich. Im Unterschied dazu hat der Energieabsorber 122 einen verschmälerten oder zusammengezogenen Befestigungsendabschnitt 123. Dies bedeutet, daß der Befestigungsendabschnitt 123 des Energieabsorbers 122 eine kleinere Querschnittsfläche hat, indem beispielsweise der Endabschnitt von außen komprimiert wird, so daß der Befestigungsendabschnitt 123 in einen Endabschnitt 121 des Energieabsorbers 120 einführbar ist. Die Querschnittsabmessungen eines Abschnitts 124 des Energieabsorbers 122 sind, abgesehen von dem Befestigungsendabschnitt 123, größer als jene des Energieabsorbers 120. Die Querschnittsform des Befestigungsendabschnitts 123 des Energieabsorbers 122 ist im wesentlichen geometrisch gleich der Querschnittsform des Endabschnitts 121 des Energieabsorbers 120.
Um zwei Energieabsorber mit der gleichen Querschnittsform und Abmessungen miteinander zu koppeln, ist ein Endabschnitt eines Energieabsorbers verschmälert oder zusammengezogen, wie in dem siebten Ausführungsbeispiel; alternativ kann ein Endabschnitt von einem Energieabsorber aufgeweitet werden, um die Querschnittsfläche zu vergrößern, so daß der Endabschnitt über einen Endabschnitt des anderen Energieabsorbers stülpbar oder schiebbar ist. Ein Endabschnitt eines Energieabsorbers kann aufgeweitet werden, indem beispielsweise der Energieabsorber in eine Form eingelegt wird, wobei ein elastischer Beutel aus Gummi oder dergleichen in dem Endabschnitt plaziert wird und der Beutel dann aufgeblasen wird. Es ist zudem möglich, beide Vorgänge auszuführen, d.h. einen Endabschnitt eines Energieabsorbers aufzuweiten und einen Endabschnitt des anderen Energieabsorbers zu verschmälern oder zusammenzuziehen. Dieses kombinierte Verfahren ist insbesondere dann geeignet, wenn die Gefahr besteht, daß ein hohler Energieabsorber durch starkes Ausdehnen oder Zusammenpressen eines Endabschnitts des Energieabsorbers zerstört werden kann.
Wenn die Querschnittsfläche eines Endabschnitts eines Energieabsorbers, der aus einem Hybridrohr gebildet ist, vermindert oder ausgedehnt wird, ändert sich die Last-Verschiebungs-Energieaufnahmeeigenschaft gegenüber der vor dem Verengungs- oder Erweiterungsvorgang gezeigten, d.h. der Endabschnitt nimmt eine eigene Energieaufnahmeeigenschaft an. Folglich kann die Energieaufnahmeeigenschaft eines Energieabsorbers über das Zusammenpressen oder Ausdehnen eines Endabschnitts des Energieabsorbers eingestellt werden.
Die beiden Energieabsorber 120, 122 sind gekoppelt, indem der Endabschnitt 123 des Energieabsorbers 122 in den Endabschnitt 121 des Energieabsorbers 120 eingesetzt ist. Danach wird mindestens einer der beiden Energieabsorber 120, 122 an dem Strukturelement 126 befestigt. In dem siebten Ausführungsbeispiel ist eine Durchführungsdichtung, Gummitülle oder Dichtungshülse 130 in einer Öffnung angeordnet, die in einem von dem Endabschnitt 121 davon abweichenden Abschnitt des Energieabsorbers 120 ausgebildet ist, d.h. ein Abschnitt 128 davon, der nicht mit dem Befestigungsendabschnitt 123 des Energieabsorbers 122 überlappt, der in den Endabschnitt 121 des Energieabsorbers 120 eingesetzt ist. Ein Durchgangsloch 129 ist in dem Energieabsorber 120 an einem der Dichtungshülse 130 zugewandten Ort ausgebildet, wie am besten in 15 zu sehen ist. Die gekoppelten Energieabsorber 120, 122 sind vorübergehend an dem Strukturelement 126 gehalten, indem die Dichtungshülse 130 in ein in dem Strukturelement 126 ausgebildetes Befestigungsloch eingeschnappt wird. Danach wird eine Schneidschraube 132 über das Durchgangsloch 129 in den Energieabsorber 120 eingeführt und in die Dichtungshülse 130 geschraubt, um die gekoppelten Energieabsorber 120, 122 an dem Strukturelement 126 zu befestigen. Weil die Energieabsorber 120, 122 vorübergehend an dem Strukturelement 126 gehalten werden können,
indem die Dichtungshülse 130 verwendet wird, ist die Ausführbarkeit der Befestigung der Energieabsorber an dem Strukturelement verbessert. Es ist zudem möglich, eine Dichtungshülse 130 an dem Energieabsorber 122 anstelle von dem Energieabsorber 120 anzubringen und ein Durchgangsloch 129 in dem Energieabsorber 122 auszubilden, wie durch gestrichelte Linien in 13 angedeutet ist, so daß der Energieabsorber 122 ebenfalls an dem Strukturelement 126 befestigt werden kann. Es ist ebenfalls möglich, eine Dichtungshülse 130 in überlappenden Abschnitten der Energieabsorber 120, 122 anzubringen und ein Durchgangsloch 129 auszubilden, so daß die Energieabsorber 120, 122 gleichzeitig an dem Strukturelement 126 befestigt werden können, indem die Dichtungshülse 130 verwendet wird.
Weil die beiden hohlen Energieabsorber 120, 122 gekoppelt sind, indem die benachbarten Enden davon ineinander gesteckt sind, und dann an dem Strukturelement 126 befestigt sind, erstreckt sich ein innerhalb der Energieabsorber 120, 122 begrenzter Raum 134 entlang dem Strukturelement 126, wie in 14 zu sehen ist. Wenn ein Kabelstrang 136 oder eine Leitung 138 in den Raum 134 eingeführt wird, erstreckt sich der Kabelstrang 136 oder die Leitung 138 entlang dem Strukturelement 126, ohne der Außenseite der Energieabsorber 120, 122 ausgesetzt zu sein, so daß der Kabelstrang 136 oder die Leitung 138 durch die Energieabsorber 120, 122 geschützt ist. In diesem Fall ist der Betrag der möglichen Verformung der Energieabsorber 120, 122 durch den Kabelstrang oder die Leitung vermindert. Jedoch kann dieser Nachteil eliminiert werden, indem beispielsweise die Querschnittsform der Energieabsorber 120, 122 verändert oder die Wandstärke der Energieabsorber oder die scheinbare Wandstärke davon erhöht wird.
Um zwei Energieabsorber zu koppeln, indem benachbarte Enden davon ineinander gesteckt werden, muß der Abstand zwischen inneren gegenüberliegenden Seiten eines allgemein quadratischen Querschnitts eines größer bemessenen Endabschnitts 140, der übergestülpt wird, d.h. eine Innnenseitenabmessung H des Endabschnitts 140, die in 16 gezeigt ist, größer sein als der Abstand zwischen gegenüberliegenden Außenseiten eines allgemein quadratischen Querschnitts eines kleiner bemessenen Endabschnitts 142, der eingeführt wird, d.h. eine Außenseitenabmessung h, die in 17 gezeigt ist. Die innenseitige Abmessung H des Endabschnitts 140 und die außenseitige Abmessung h des Endabschnitts 142 können bestimmt werden, indem die Einführ- oder Überlappungslänge D (siehe 13) und die Typen der Energieabsorber berücksichtigt werden. Weil die Energieabsorber aus Metallrohren oder Hybridrohren gebildet werden können, gibt es drei Kombinationen von Energieabsorbern, die jeweils die Endabschnitte 140, 142 haben, d.h. (a) zwei Energieabsorber aus Hybridrohr, (b) ein Energieabsorber aus Hybridrohr und ein Energieabsorber aus Metallrohr und (c) zwei Energieabsorber aus Metallrohr. Die Größenbeziehung der Reibwiderstände, die über die Einführlänge D in den drei Kombinationen entstehen, ist (a) > (b) > (c). Wenn folglich die Einführlänge D bei allen drei Kombinationen gleich ist, kann der Unterschied zwischen der innenseitigen Abmessung H und der außenseitigen Abmessung h, d.h. (H-h) so gewählt werden, daß die Seitenabmessungsdifferenz (H-h) in der Reihenfolge von Kombination (a), Kombination (b) und Kombination (c) abnimmt. Wenn die Seitenabmessungsdifferenz (H-h) gleich ist, kann die Einführlänge D so gewählt werden, daß die Einführlänge D in der Reihenfolge Kombination (a), Kombination (b) und Kombination (c) zunimmt.
Neben den zuvor erläuterten allgemeinen Richtlinien zur Festlegung der Einführlänge D und der Seitenabmessungsdifferenz (H-h) ist es zudem möglich, die Einführlänge D so zu wählen, daß wenn mindestens einer von gekoppelten Energieabsorbern durch eine darauf aufgebrachte Stoßbelastung deformiert wird, die Energieabsorber nicht voneinander abrutschen werden. Es ist ebenfalls möglich, die Einführlänge D und die Seitenabmessungsdifferenz (H-h) so zu wählen, daß wenn einer von zwei Energieabsorbern, die an ihren Endabschnitten gekoppelt sind, eine Last in einer Richtung weg von dem anderen empfängt, die Befestigungsendabschnitte einer Größe der Reibung unterliegen, die die zwei Energieabsorber am Abrutschen voneinander hindert.
Kombination (b) der vorgenannten drei Kombinationen hat zwei Unterkombinationen: (b1) ein Energieabsorber aus Hybridrohr ist mit dem größer bemessenen Endabschnitt 140 versehen und ein Energieabsorber aus Metallrohr ist mit dem kleiner bemessenen Endabschnitt 142 versehen; und (b2) ein Energieabsorber aus Metallrohr ist mit dem größer bemessenen Endabschnitt 140 versehen und ein Energieabsorber aus Hybridrohr ist mit dem kleiner bemessenen Endabschnitt 142 versehen.
Rückblickend auf 9 ist die tatsächliche Wanddicke d des Hybridrohrs 80 die Summe der Dicken des Kerns 82 und der gegenüberliegenden Seitenlagen 84. Die scheinbare Wanddicke R des Hybridrohrs ist der Abstand zwischen einem äußersten Punkt auf der gekrümmten äußeren Oberfläche eines vorstehenden Abschnitts 88 und einem innersten Punkt auf der gekrümmten inneren Oberfläche eines benachbarten zurückspringenden Abschnitts 86, wobei der Abstand dazwischen in einer Richtung senkrecht zu der Achse des Hybridrohrs 80 in einem Längsschnitt davon gemäß 9 gemessen wird. In einem Produktionsvorgang eines Hybridrohrs wird ein Rohrzwischenprodukt mit einer tatsächlichen Wanddicke d gebildet und das Rohrzwischenprodukt wird im wesentlichen kontinuierlich gewellt, um ein Hybridrohr zu erzeugen, das eine scheinbare Wanddicke R hat.
18, 19 und 20 sind schematische Darstellungen allgemein quadratischer Querschnitte von Energieabsorbern. Ein übergreifender Endabschnitt 144, der in 18 gezeigt ist, gehört zu einem Hybridrohr. Ein eingreifender Endabschnitt 146, der in 19 gezeigt ist, gehört zu einem Hybridrohr. Ein eingreifender Endabschnitt 148, der in 20 gezeigt ist, gehört zu einem Rohrzwischenprodukt. Die Endabschnitte 146, 148, die in 19 und 20 gezeigt sind, sind in den in 18 gezeigte Endabschnitt 144 einführbar. Es wird angenommen, daß das Rohrzwischenprodukt durch ein glattes Hybridrohr gebildet ist, welches nicht gewellt ist, um die nachfolgende Beschreibung zu vereinfachen. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auch allgemein auf Metallrohre. Der übergreifende Endabschnitt 144 hat eine Außenseitenabmessung So, eine scheinbare Wanddicke ta, und eine tatsächliche Wanddicke t₀. Der eingreifende Endabschnitt 146 hat eine Außenseitenabmessung (S₀-2ta), die im wesentlichen gleich der innenseitigen Abmessung des übergreifenden Abschnitts 144 ist, und hat eine scheinbare Wanddicke tb und eine tatsächliche Wanddicke t₀. Der eingreifende Endabschnitt 148 hat eine Außenseitenabmessung (S₀-2ta) die im wesentlichen gleich der innenseitigen Abmessung des übergreifenden Endabschnitts 144 ist, und hat eine scheinbare Wanddicke t₀, die gleich der tatsächlichen Wanddicke ist. Wenn die Endabschnitte 144, 146, 148 vollständig zusammengedrückt oder abgeflacht werden, wird deren scheinbare Wanddicke gleich der tatsächlichen Wanddicke. Folglich ist der wirksame Deformationshub des übergreifenden Abschnitts 144 durch S₀-2t₀ ausgedrückt und der wirksame Deformationshub der eingreifenden Endabschnitte 146, 148 ist als S₀ – (ta + t₀) ausgedrückt.
Obwohl sowohl der übergreifende Endabschnitt 144 als auch der eingreifende Endabschnitt 146 von Hybridrohren sind, ist die scheinbare Wanddicke tb des eingreifenden Endabschnitts 146 größer gewählt als die scheinbare Wanddicke ta des übergreifenden Endabschnitts 144. Allgemein gesagt, die scheinbare Wanddicke des übergreifenden Endabschnitts 144 und die scheinbare Wanddicke des eingreifenden Endabschnitts 146 können unabhängig voneinander gewählt werden. Folglich kann die vorgenannte Größenbeziehung zwischen der scheinbaren Wanddicke des übergreifenden Endabschnitts 144 und der scheinbaren Wanddicke des eingreifenden Endabschnitts 146 umgekehrt werden. Ferner können die scheinbare Wanddicke des übergreifenden Endabschnitts 144 und die des eingreifenden Endabschnitts 146 gleich sein. Die Energieaufnahmeeigenschaften der überlappenden Endabschnitte hängen von den scheinbaren Wanddicken der Endabschnitte 144, 146 ab, wie nachfolgend erläutert wird. Folglich können die Energieaufnahmeeigenschaften eingestellt werden, indem die scheinbaren Wanddicken der Endabschnitte 144, 146 verändert werden.
21 ist ein Graph, der die Last (F)-Verschiebungs (S)-Energieaufnahmeeigenschaft zeigt. Der Endabschnitt 144 des Hybridrohrs, der Endabschnitt 146 des Hybridrohrs und der Endabschnitt 148 des Rohrzwischenprodukts (glattes Hybridrohr) zeigen individuell verschiedene Energieaufnahmeeigenschaften, die durch die Kurven C, D, E jeweils dargestellt sind. Die Kurve der Energieaufnahmeeigenschaft des Hybridrohrs 146 hat einen Spitzenwert Df. Der Spitzenwert Df ist größer als der Spitzenwert Cf der Eigenschaftskurve des Hybridrohrs 144 und größer als der Spitzenwert Ef der Eigenschaftskurve des Rohrzwischenprodukts 148, weil die scheinbare Wanddicke tb des Hybridrohrs 146 größer ist als die scheinbare Wanddicke ta des Hybridrohrs 144 und die tatsächliche Wanddicke t₀ des Rohrzwischenprodukts 148 (entspricht dessen scheinbarer Wanddicke). In den Hybridrohren 144, 146 nimmt die Reaktionslast allmählich ab, nachdem die entsprechenden Spitzenwerte Cf, Df erreicht wurden, während in dem Rohrzwischenprodukt 148 die Reaktionslast im wesentlichen auf dem Spitzenwert Ef verbleibt, nachdem der Wert erreicht wurde. Dies kann folgendermaßen erklärt werden. Wenn ein Hybridrohr durch eine darauf wirkende Last in einer die Achse des Hybridrohrs schneidenden Richtung zusammengedrückt wird, tritt eine Verlängerung in Richtung der Achse auf und die scheinbare Wanddicke nimmt allmählich ab, wenn die axiale Längung fortschreitet. Im Unterschied dazu verlängert sich das Rohrzwischenprodukt nicht wesentlich in den Richtungen seiner Achse. In dem Graph von 21 ist angedeutet, daß die Verschiebung des Hybridrohrs 144 größer ist als die Verschiebung des Hybridrohrs 146 und des Rohrzwischenprodukts 198. Die verschiedenen Verlagerungen oder Verschiebungen basieren auf den zuvor beschriebenen unterschiedlichen wirksamen Deformationshüben der Rohre.
Die Kurve F in 21 zeigt die Eigenschaften, die das übergreifende Hybridrohr 144 und das eingreifende Hybridrohr 146, die entsprechend der vorgenannten Kombination (a) zusammengefügt sind, gezeigt haben. Die Kurve G zeigt die Eigenschaften, die das übergreifende Hybridrohr 144 und das eingreifende Rohrzwischenprodukt 148, die entsprechend der vorgenannten Unterkombination (b1) zusammengefügt sind, gezeigt haben. Obwohl die durch die Kurve F gezeigte Energieaufnahmeeigenschaft auf einer Kombination der Eigenschaft des Hybridrohrs 194 und der Eigenschaft des Hybridrohrs 146 beruht, ist die durch die Kurve F gezeigte Verschiebung durch die Verschiebung des Hybridrohrs 146 begrenzt. Obwohl die Energieaufnahmeeigenschaft, die durch die Kurve G gezeigt ist, auf einer Kombination der Eigenschaft des Hybridrohrs 144 und der Eigenschaft des Rohrzwischenprodukts 148 basiert, ist die durch die Kurve G gezeigt Verschiebung durch die Verschiebung des Rohrzwischenprodukts 148 begrenzt.
22 und 23 zeigen jeweils eine Unteransicht und eine Seitenansicht einer Befestigungsstruktur eines Energieabsorbers gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung, zur Befestigung eines hohlen Energieabsorbers und eines aus Kunstharz gemachten verrippten Elements, das Stoßenergie aufnehmen kann, an einem Strukturelement. Ein Energieabsorber 160 und ein verripptes Element 170 sind sich in Längsrichtung erstreckend entlang einem Strukturelement 150 angeordnet und an dem Strukturelement 150 befestigt.
Das Strukturelement 150 ist ein Element mit großer Steifigkeit, beispielsweise eine vordere Säule, eine mittlere Säule, eine hintere Säule (A-, B-, C-Säule), ein seitlicher Dachrahmen, ein vorderer Dachrahmen oder dergleichen. In 22 und 23 umfaßt das Strukturelement 150 eine vordere Säule 26 und einen seitlichen Dachrahmen 28. Ein vorderer Dachrahmen 200 erstreckt sich von einem Überschneidungsbereich 27 zwischen der vorderen Säule 26 und dem seitlichen Dachrahmen 28 in einer Richtung der Breite der Fahrzeugkarosserie.
Der hohle Energieabsorber 160 kann aus einem Hybridrohr oder einem durch Extrudieren geformten Metallrohr gebildet sein. Ein Metallrohr kann leicht durch Extrudieren geformt werden, um eine gewünschte Querschnittsform zu haben. Ein Hybridrohr kann leicht geformt werden, um eine gewünschte Querschnittsform zu haben, indem ein erforderlicher Formgebungsvorgang nach dem Herstellungsvorgang ausgeführt wird. Die Energieaufnahmeeigenschaft des Energieabsorbers 160 kann eingestellt werden, indem die Wandstärke eines Metallrohrs oder die scheinbare Wandstärke eines Hybridrohrs eingestellt wird, d.h. eine Dicke, die zwischen einem äußersten Punkt auf der gekrümmten äußeren Oberfläche eines vorstehenden Abschnitts und einem innersten Punkt auf der gekrümmten inneren Oberfläche eines rückspringenden Abschnitts gemessen ist, oder kann durch Veränderung der Teilung oder des Rasters zwischen benachbarten vorstehenden Abschnitten (oder benachbarten rückspringenden Abschnitten) eines Hybridrohrs verändert werden.
Das Metallrohr ist durch Extrudieren eines Aluminium- oder Aluminiumlegierungsmaterials oder dergleichen erzeugt. Das extrudierte Metallrohr kann verwendet werden, ohne daß weitere Arbeitsvorgänge daran ausgeführt werden. Es ist zudem möglich, ein extrudiertes Metallrohr in eine vorbestimmte Länge zu schneiden und das geschnittene Rohr um seine Achse zu verdrehen (tordieren) bevor es als ein hohler Energieabsorber 160 verwendet wird. Ein Metallrohr, das um seine Achse verdreht wurde, hat eine größere Steifigkeit als ein lediglich extrudiertes Metallrohr und zeigt eine Last-Verschiebungs-Energieaufnahmeeigenschaft, in welcher die Reaktionslast scharf ansteigt.
Als Hybridrohr kann das in 8 und 9 gezeigte Rohr verwendet werden.
Das verrippte Element 170 ist durch Spritzgießen eines harten Kunstharzes, wie ABS gebildet. Das verrippte Element 170 hat mehrere Längsrippen 172 (vier Längsrippen in 22) und eine Vielzahl von seitlichen Rippen oder Querrippen 179.
Die Längsrippen 172 und die Querrippen 174 erstrecken sich über das ganze verrippte Element 170 in Richtungen senkrecht zueinander in der Zeichnungsebene der Unteransicht in 22. Das verrippte Element 170 hat weder eine obere Wand (oder Rippe) noch eine untere Wand (oder Rippe). Die Längsrippen 172 erstrecken sich in Richtung der Länge des verrippten Elements 170. Die Dicke der Längsrippen 172 und der Querrippen 174 kann innerhalb des Bereichs von etwa 1 mm bis etwa 3 mm gewählt sein. Die Höhe davon kann innerhalb des Bereichs von etwa 10 mm bis etwa 20 mm in Übereinstimmung mit der Größe des Rippenintervalls gewählt sein.
Das verrippte Element 170 hat einen verlängerten Abschnitt 177, der von einer Endfläche 176 vorsteht, die dem Energieabsorber 160 zugewandt ist, und der in einen Endabschnitt 163 des Energieabsorbers 160 einführbar ist. Ein Endabschnitt 178 des verrippten Elements 170, der dem Energieabsorber 160 gegenüberliegt, ist mit dem Energieabsorber 160 verbunden, indem der verlängerte Abschnitt 177 in den Endabschnitt 163 des Energieabsorbers 160 eingesetzt ist, der an dem Strukturelement 150 befestigt ist. Das verrippte Element 170 ist dadurch an dem Strukturelement 150 befestigt.
Wie in 22 gezeigt ist, hat der verlängerte Abschnitt 177 des verrippten Elements 170 eine Einführlänge L. Eine Länge des verlängerten Abschnitts 177, die im wesentlichen gleich der Einführlänge L ist, ist in den Endabschnitt 163 des Energieabsorbers 160 eingeführt und eingepaßt. Vorzugsweise ist die Einführlänge L so bestimmt, daß der Reibungseingriff zwischen dem verlängerten Abschnitt 177 und dem Endabschnitt 163 eine ausreichend hohe Kopplungsfestigkeit sicherstellt. Beispielsweise ist eine Einführlänge von 10 bis 30 mm vorzuziehen. Der verlängerte Abschnitt 177 des verrippten Elements 170 kann jedwede Form haben, solange er mit dem Endabschnitt 163 des Energieabsorbers 160 übereinstimmt.
Der verlängerte Abschnitt 177 des verrippten Elements 170 und der Endabschnitt 163 des Energieabsorbers 160 können unter Verwendung einer Befestigungseinrichtung 152, wie eine Schneidschraube oder Blechschraube miteinander verbunden sein. In diesem Fall kann die Einführlänge gegenüber der vorgenannten Einführlänge L reduziert sein. Der verlängerte Abschnitt 177 und der Endabschnitt 163 können verbunden werden, indem sowohl der Reibungseingriff als auch die Schneidschraube 152 verwendet werden, wodurch die Verbindungsfestigkeit weiter erhöht wird.
24 ist ein Graph, der die Last (F)-Verschiebungs (S)-Energieaufnahmeeigenschaft zeigt, in welchem eine Kurve A die Eigenschaft wiedergibt, die in einem Fall erreicht wird, in welchem ein verripptes Element mit einem Energieabsorber durch Reibungseingriff mit einer ausreichenden Einführlänge verbunden ist, und in welchem eine Kurve B die Eigenschaft zeigt, die in einem Fall erreicht wird, in welchem ein verripptes Element durch eine Befestigungseinrichtung an einem Energieabsorber befestigt ist, die an einem einzigen Ort vorgesehen ist. Verglichen mit der Eigenschaftskurve A zeigt die Eigenschaftskurve B, daß die Reaktionslast sanft ansteigt, wenn sich das verrippte Element biegt, wie durch B1 gezeigt ist. Nach der Biegedeformation nimmt die Reaktionslast scharf zu um einen Spitzenwert zu erreichen, der durch B2 angezeigt ist. Folglich kann durch Verminderung der Biegedeformation des verrippten Elements der anfängliche Anstieg der Reaktionslast oder Kraft steiler gemacht werden und der Spitzenwert kann reduziert werden.
Der Energieabsorber 160 und das verrippte Element 170 können auch durch Verbinden des verlängerten Abschnitts 177 des verrippten Elements 170 mit dem Endabschnitt 163 des Energieabsorbers 160 gekoppelt werden, nachdem der Energieabsorber 160 an dem Strukturelement 150 befestigt ist, indem eine Befestigungseinrichtung 154, wie eine Schneidschraube, verwendet wird, die in einem von dem Endabschnitt 163 entfernten Endabschnitt 164 des Energieabsorbers 160 vorgesehen ist. Der Energieabsorber 160 und das verrippte Element 170 können zudem durch Verbinden des verlängerten Abschnitts 177 mit dem Endabschnitt 163 gekoppelt werden, bevor der Energieabsorber 160 und das verrippte Element 170 an dem Strukturelement 150 befestigt werden, indem die Befestigungseinrichtung 154 verwendet wird, die in dem Endabschnitt 164 des Energieabsorbers 160 vorgesehen ist. In diesem Kopplungsvergang werden der Energieabsorber 160 und das verrippte Element 170 gekoppelt, bevor sie mit irgendeinem anderen Element verbunden werden.
Gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel sind der Energieabsorber 160 und das verrippte Element 170 zur Bildung einer Unterbaugruppe gekoppelt, wie in den Schnittansichten in 25 und 26 gezeigt ist. Dies bedeutet, daß ein verlängerter Abschnitt 177 des verrippten Elements 170, der sich von einer Endfläche des verrippten Elements 170 erstreckt, die einem Endabschnitt 163 des Energieabsorbers 160 gegenüberliegt, und der in den Endabschnitt 163 einführbar ist, in den Endabschnitt 163 des Energieabsorbers 160 eingesetzt ist. Danach werden der verlängerte Abschnitt 177 und der Endabschnitt 163 durch eine Befestigungseinrichtung 180 verbunden, um dadurch eine Unterbaugruppe zu bilden.
In dem neunten Ausführungsbeispiel umfaßt die Befestigungseinrichtung 180 eine Schneidschraube oder Blechschraube 182 und eine Papierscheibe 184. Der verlängerte Abschnitt 177 hat eine allgemein eckige U-förmige Querschnittsform. Der verlängerte Abschnitt 177 ist mit dem Endabschnitt 163 verbunden, so daß die Öffnung des eckigen U-Querschnitts nach unten zeigt, wie in 25 und 26 gezeigt ist. Der Endabschnitt 163 hat ein Durchgangsloch 186 an einem Ort, der der Öffnung des verlängerten Abschnitts 177 gegenüberliegt. Die Schneidschraube 182 wird in die Öffnung des verlängerten Abschnitts 177 durch das Durchgangsloch 186 des Endabschnitts 163 eingeführt und passiert dann Wandabschnitte des verlängerten Abschnitts 177 und des Endabschnitts 163. Danach wird die Papierscheibe 184 mit der Schneidschraube 182 in Eingriff gebracht, um ein Herausfallen der Schneidschraube 182 zu verhindern. Der verlängerte Abschnitt 177 und der Endabschnitt 163 sind dadurch vorübergehend miteinander verbunden. Nachdem die vorübergehend verbundene Unterbaugruppe in eine Position gebracht wurde, die mit einer Dichtungshülse 190 übereinstimmt, die an einem inneren Paneel oder Platte 188, d.h. einem Strukturelement, angebracht ist, wird die Schneidschraube 182 in die Dichtungshülse 190 geschraubt, um die Unterbaugruppe an dem inneren Paneel oder Innenblech 188 zu befestigen. Somit sind der verlängerte Abschnitt 177 des verrippten Elements und der Endabschnitt 163 des Energieabsorbers an dem inneren Paneel 188 durch sogenannte gemeinsame Befestigung befestigt. Nachdem der Energieabsorber 160 und das verrippte Element 170 an dem inneren Paneel 188 befestigt sind, wird ein Dachhimmel 194 montiert.
Obwohl die vorgenannte Unterbaugruppe an dem inneren Paneel 188 durch gemeinsame Befestigung befestigt wird, ist es ebenfalls möglich, eine Unterbaugruppe auf andere Weise an dem inneren Paneel 188 zu befestigen. Beispielsweise sind, wie in 27 gezeigt ist, der Endabschnitt 163 des Energieabsorbers 160 und der verlängerte Abschnitt 177 des verrippten Elements 170 durch Reibungseingriff vorübergehend miteinander verbunden, um eine Unterbaugruppe zu bilden. Die Schneidschraube 182 wird an einem Ort durch den Endabschnitt 163 geführt, der von dem verlängerten Abschnitt 177 versetzt ist, und wird dann in die Dichtungshülse 190 geschraubt, um den Endabschnitt 163 des Energieabsorbers an dem inneren Paneel 188 zu befestigen.
Der verlängerte Abschnitt 177 des verrippten Elements 170 kann in der Lage sein oder nicht in der Lage sein Stoßenergie aufzunehmen. Es ist vorzuziehen, daß das verrippte Element 170 Rippen 192 hat, die Energie aufnehmen können, wie in den perspektivischen Darstellungen in 28 und 29 gezeigt ist. Die Rippen 192 des verlängerten Abschnitts 177 sind in einem Endabschnitt eines Energieabsorbers eingeführt, so daß sich die Rippen 192 bei einem Stoß zusammen mit dem Endabschnitt verformen. Folglich können die Rippen 192 dünner sein, als die Längsrippen 172 oder die Querrippen 174.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist die vordere Säule 26 an einem Ort, wo die vordere Säule 26 mit dem seitlichen Dachrahmen 28 verbunden ist, zweidimensional gebogen, wie in 23 zu sehen ist. Die vordere Säule 26 ist zudem in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Zeichnungsebene gebogen. Dies bedeutet, daß die vordere Säule 26 dreidimensional gebogen ist. Folglich ist es vorzuziehen, daß der Energieabsorber 160 in dem Überschneidungsbereich 27 zwischen der vorderen Säule 26 und dem seitlichen Dachrahmen 28 angeordnet wird, und daß das verrippte Element 170 entlang des seitlichen Dachrahmens 28 angeordnet wird. Wenn auf diese Anordnung ein Stoß einwirkt, nimmt der Energieabsorber 160, der eine steil ansteigende Energieaufnahmeeigenschaft hat, Stoßenergie in einem relativ kleinen Zwischenraum zwischen dem Überschneidungsbereich 27 und der inneren Dachverkleidung (nicht gezeigt) auf, die einwärts des Überschneidungsbereichs 27 angeordnet ist, und das verrippte Element 170 nimmt Stoßenergie in einem Zwischenraum zwischen dem seitlichen Dachrahmen 28 und dem Dachhimmel auf, wobei der Zwischenraum größer ist als der vorgenannte Zwischenraum zwischen dem Überschneidungsbereich 27 und dem Dachhimmel oder der Dachverkleidung.
Gemäß 23 kann ein aus Kunstharz gemachtes verripptes Element in einem Abschnitt der vorderen Säule 26 vor dem Energieabsorber 160 angeordnet werden. Es ist zudem möglich, einen anderen Energieabsorber in diesem Abschnitt anzuordnen.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf das beschrieben wurde, was derzeit als bevorzugte Ausführungsbeispiele davon gesehen wird, ist anzumerken, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele oder Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegenteil, die Erfindung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken.
Eine Struktur zur Befestigung hohler Energieabsorber an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie hat Verbindungselemente 30, 32. Das Verbindungselement hat zwei Verbindungsendabschnitte 34, 35, die mit einem Endabschnitt 21, 23 von einem von zwei benachbarten Energieabsorbern 20 und 22, 22 und 24 und einem Endabschnitt des jeweils anderen Energieabsorbers verbindbar sind, wobei die Endabschnitte einander gegenüberliegen. Das Verbindungselement ist an einem Strukturelement montierbar.

Claims

Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber zur Befestigung einer Vielzahl hohler Energieabsorber (20, 22, 24, 40, 42, 44, 54, 56, 60, 62, 64, 70, 72, 100, 102) an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie, wobei jeder hohle Energieabsorber einen Endabschnitt mit einer bestimmten Querschnittsform hat, wobei die Befestigungsstruktur ein Verbindungselement (30, 32, 46, 48, 58, 66, 74, 104, 112) mit zwei Befestigungsendabschnitten aufweist, die so ausgebildet sind, dass ihre Querschnittsformen zu den jeweiligen Querschnittsformen der sich gegenüberliegenden Energieabsorberendabschnitte von mindestens zwei benachbarten Energieabsorbern passen, so dass die Befestigungsendabschnitte und die Energieabsorberendabschnitte ineinandersteckbar sind, wobei das Verbindungselement an dem Strukturelement der Fahrzeugkarosserie montierbar ist.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 1, wobei die gegenüberliegenden Endabschnitte der mindestens zwei benachbarten Energieabsorber Querschnitte haben, die sich mindestens in einem von der Größe und der Form unterscheiden, wobei jeder Befestigungsendabschnitt des Verbindungselements eine Querschnittsform hat, die im wesentlichen geometrisch ähnlich einer Querschnittsform des Endabschnitts des Energieabsorbers ist, an welchen der Befestigungsendabschnitt zu passen ist.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement von einem Strukturkörper gebildet ist, der eine Stoßenergie aufnehmen kann.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 3, wobei das Verbindungselement hohl ist und Befestigungsmittel hat, die in einer Oberfläche davon vorgesehen sind, die dem Strukturelement zugewandt ist.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 3, wobei das Verbindungselement durch Spritzgießen aus einem Kunstharzmaterial gebildet ist und eine Rippe hat, die Stoßenergie aufnehmen kann.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 1, wobei die Energieabsorber mindestens ein Hybridrohr umfassen, das einen Kern (82) aus einer Metallfolie und Lagen (84) hat, die an gegenüberliegenden Oberflächen des Kerns aufgelegt sind, wobei jede Lage aus einem Material gemacht ist, das nicht Metall ist, und das Hybridrohr geformt ist, in dem der Kern und die Lagen auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Kerns zusammen in einer Richtung einer Achse des Hybridrohrs kontinuierlich gewellt sind.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 1, wobei die Energieabsorber mindestens ein Metallrohr umfassen.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Energieabsorber und das Befestigungselement miteinander für eine Gleitbewegung in einer Richtung einer Achse der Energieabsorber verbunden sind.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber zur Befestigung einer Vielzahl von hohlen Energieabsorbern (120, 122) an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie, wobei mindestens zwei benachbarte Energieabsorber durch Zusammenfügen eines Befestigungsendabschnitts (121, 123) eines ersten Energieabsorbers (120, 122) von den mindestens zwei Energieabsorbern mit einem Befestigungsendabschnitt (121, 123) eines zweiten Energieabsorbers (120, 122) von den mindestens zwei Energieabsorbern verbunden sind, wobei der Befestigungsendabschnitt des ersten Energieabsorbers und der Befestigungsendabschnitt des zweiten Energieabsorbers einander gegenüberliegen, und mindestens einer der benachbarten Energieabsorber über ein Befestigungsmittel (132) an ein Strukturelement (126) einer Fahrzeugkarosserie montierbar ist; wobei das Befestigungsmittel (132) an einem Abschnitt (128) des Energieabsorbers (120) vorgesehen ist, der nicht mit dem Befestigungsendabschnitt (121, 123) überlappt.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 9, wobei die Querschnittsformen der Endabschnitte der hohlen Energieabsorber im Wesentlichen gleich wie die Querschnittsformen der jeweiligen hohlen Energieabsorber sind, und der Endabschnitt des ersten Energieabsorbers erweitert oder verengt ist, so dass der Endabschnitt des ersten Energieabsorbers eine Querschnittsform hat, die im wesentlichen geometrisch ähnlich einer Querschnittsform des Endabschnitts des zweiten Energieabsorbers ist.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 9 oder 10, wobei die mindestens zwei benachbarten Energieabsorber mit Ausnahme der zu verbindenden Endabschnitte Querschnitte haben, die sich in mindestens einem von Größe und Form unterscheiden.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 9 oder 10, wobei jeder Energieabsorber aus einem von einem Metallrohr und einem Hybridrohr gebildet ist, wobei das Hybridrohr einen Kern (82) aus Metallfolie und Lagen (84) hat, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Kerns aufgelegt sind, wobei jede Lage aus einem Material gebildet ist, das nicht Metall ist, und wobei das Hybridrohr geformt ist, indem der Kern und die Lagen auf gegenüberliegenden Oberflächen des Kerns zusammen in einer Richtung einer Achse des Hybridrohrs fortlaufend gewellt sind.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber zur Befestigung eines hohlen Energieabsorbers (160) und eines aus Kunstharz gemachten Elements (170), das eine Stoßenergie aufnehmen kann, an einem Strukturelement einer Fahrzeugkarosserie, wobei das aus Kunstharz gemachte Element an seinem einen Endabschnitt so ausgebildet ist, dass es an dem Strukturelement befestigbar ist, und wobei das aus Kunstharz gemachte Element einen verlängerten Abschnitt (177) hat, der von einem anderen Ende des aus Kunstharz gemachten Elements vorsteht und an einen Endabschnitt des Energieabsorbers verbindbar ist, wobei der andere Endabschnitt des Energieabsorbers so ausgebildet ist, dass er an dem Strukturelement befestigbar ist.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 13, wobei der Energieabsorber und das aus Kunstharz gemachte Element eine Unterbaugruppe bilden, indem der verlängerte Abschnitt (177), mit dem Endabschnitt des Energieabsorbers verbunden ist, und wobei der verlängerte Abschnitt und der Endabschnitt miteinander durch vorläufige Befestigungsmittel (182, 184) verbunden sind, wobei die Unterbaugruppe über die entsprechend ausgebildeten Endabschnitte des Energieabsorbers und des aus Kunstharz gemachten Elements an dem Strukturelement befestigt ist.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 13 oder 14, wobei der hohle Energieabsorber eine längliche Form hat und entlang des Strukturelements angeordnet ist, und das aus Kunstharz gemachte Element einen gitterförmigen Rippenabschnitt aufweist und eine längliche Form hat, wobei das aus Kunstharz gemachte Element entlang des Strukturelements angeordnet ist.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Energieabsorber ein Hybridrohr ist, das einen Kern (82) aus Metallfolie und Lagen (84) hat, die auf gegenüberliegenden Oberflächen des Kerns liegen, wobei jede Lage aus einem Material gemacht ist, das nicht Metall ist, und wobei das Hybridrohr geformt ist, indem der Kern mit den Lagen auf dem gegenüberliegenden Oberflächen des Kerns in einer Richtung einer Achse des Hybridrohrs kontinuierlich gewellt ist.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Energieabsorber ein Metallrohr ist.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Unterbaugruppe an dem Strukturelement befestigt ist, indem sich eine Befestigungseinrichtung durch den Endabschnitt des Energieabsorbers und den verlängerten Abschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements zu dem Strukturelement erstreckt.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 13 oder 14, wobei der verlängerte Abschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements eine Rippe hat, die Stoßenergie aufnehmen kann.
Befestigungsstruktur für hohle Energieabsorber nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Strukturelement eine vordere Säule (26) und einen seitlichen Dachrahmen (28) umfasst, wobei der Energieabsorber in einem Überschneidungsbereich (27) zwischen der vorderen Säule und dem seitlichen Dachrahmen angeordnet ist, und wobei das aus Kunstharz gemachte Element an dem seitlichen Dachrahmen angeordnet ist.
Energieabsorberbaukörper mit einem hohlen Energieabsorber (160) und einem aus Kunstharz gemachten Element (170), das eine Stoßenergie aufnehmen kann, wobei der Energieabsorber und das aus Kunstharz gemachte Element eine Unterbaugruppe bilden, indem ein verlängerter Abschnitt (177), der von einer Endfläche des aus Kunstharz gemachten Elements vorsteht, die dem Energieabsorber gegenüberliegt, und der mit einem Endabschnitt des Energieabsorbers verbindbar ist, mit dem Endabschnitt des Energieabsorbers verbunden ist, und indem der verlängerte Abschnitt und der Endabschnitt miteinander durch vorläufige Befestigungsmittel verbunden sind, wobei ein Endabschnitt des Energieabsorbers und ein Endabschnitt des aus Kunstharz gemachten Elements, die jeweils nicht miteinander verbunden sind, so ausgebildet sind, dass sie an dem Strukturelement befestigt werden können.