DE60305667T2

DE60305667T2 - Gerüstgliedkonstruktion

Info

Publication number: DE60305667T2
Application number: DE60305667T
Authority: DE
Inventors: Shouji Wako-shi Yamazaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: CN100398379C; EP1485634A1; EP1485634B1; WO2003078858A1; DE60305667D1; CN1606664A; CA2467706A1; US20050124730A1; US7226120B2

Description

GERÜSTGLIEDKONSTRUKTION TECHNISCHER BEREICH
Diese Erfindung betrifft eine Rahmenelementkonstruktion, welche mit verbesserter Schock-bzw. Stoß-Absorptions-Fähigkeit versehen ist, ohne dass ihr Gewicht erhöht wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines verfestigten körnigen Materials.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Rahmenelementkonstruktionen, welche Rahmen- bzw. Skelettelemente oder Konstruktionselemente aufweisen, welche mit Füllmaterialien gefüllt sind, sind beispielsweise aus (1) einer zur Allgemeinen Frühjahrs-Konferenz der JSAE von 2001 (Gesellschaft der Automobil-Ingenieure von Japan, "Society of Automotive Engineers of Japan") vorzeitig veröffentlichten Veröffentlichung mit dem Titel "VERSUCH, SOWOHL KOLLISIONSTAUGLICHKEIT WIE GEWICHTS-REDUKTION ZU BEWÄLTIGEN" ("ATTEMPT TO COPE WITH BOTH CRASHWORTHINESS AND WEIGHT REDUCTION") (im Folgenden als Stand der Technik 1 bezeichnet), (2) der wissenschaftlichen Veröffentlichung, 1986, Universität von Manchester, England, "STATISCHES UND DYNAMISCHES AXIALES STAUCHEN/QUETSCHEN VON SCHAUM-GEFÜLLTEN METALLBLECHROHREN" ("STATIC AND DYNAMIC AXIAL CRUSHING OF FOAM-FILLED SHEET METAL TUBES"), (im Folgenden als Stand der Technik 2 bezeichnet), (3) einer in Automobile Engineering, Band 55, April 2001 veröffentlichten Veröffentlichung, "ENTWICKLUNG EINES VERFAHRENS ZUM VERBESSERN VON KÖRPER-RAHMEN-STÄRKE UNTER VERWENDUNG VON KONSTRUKTIONSSCHAUM" ("DEVELOPMENT OF A METHOD OF ENHANCING BODY FRAME STRENGTH USING STRUCTURAL FOAM") (im Folgenden als Stand der Technik 3 bezeichnet),(4) Japanische Patent-Offenlegungs-Veröffentlichung Nr. 2001-130444 mit dem Titel "STOSS-ENERGIE-ABSORBIERENDES ELEMENT" ("IMPACT ENERGY ABSORBING MEMBER") (im Folgenden als Stand der Technik 4 bezeichnet) und (5) Japanische Patent-Offenlegungs-Veröffentlichung Nr. 2000-46106 mit dem Titel "DÄMPF-PANEELE" ("DAMPING PANEL") (im Folgenden als Stand der Technik 5 bezeichnet) bekannt.
Verfahren zum Ausbilden verfestigter körniger Materialien sind beispielsweise aus (6) U.S. Patent Nr. 4,610,836 mit Titel "VERFAHREN ZUM VERSTÄRKEN EINES KONSTRUKTIONSELEMENTES" ("METHOD OF REINFORCING A STRUCTURAL MEMEBER")(im Folgenden als Stand der Technik 6 bezeichnet), (7) der Technik zum Verfestigen eines körnigen Materials durch Verwenden eines Harz-Materials (im Folgenden als Stand der Technik 7 bezeichnet), (8) der Technik zum Verfestigen eines körnigen Materials durch einen quervernetzenden Flüssigkeits-Film (im Folgenden als Stand der Technik 8 bezeichnet) und (9) der Technik zum Verfestigen eines körnigen Materials selbst (im Folgenden als Stand der Technik 9 bezeichnet) bekannt.
Stand der Technik 1 ist auf die Technik zum Füllen des Rahmenelements eines Kraftfahrzeugs mit einem aufgeschäumten Füllmaterial zum Realisieren von Gewichts-Reduktion bei Sicherstellen von Absorptions-Energie während einer Kollision gerichtet.
In Stand der Technik 2 zeigt 3(b) (ii) auf 5.301 ein Beispiel, in welchem ein mit Polyurethan gefülltes Rohr von quadratischem Querschnitt deformiert wird/ist.
Stand der Technik 3 offenbart die Technik zum Füllen eines Teils des Inneren eines Rahmens mit einem aufgeschäumten Harz zum Begrenzen lokaler Knick-Deformierung des Rahmens durch Dispergieren der Kollisions-Energie.
(4) Stand der Technik 4 beschreibt in Absatz [0025] auf Seite 4 dass "damit das Stoß-Energie-Absorptions-Element eine Stoß-Belastung in seiner (Ober)flächen-Richtung leicht aufnehmen kann, es im Falle dass das Stoß-Energie-Absorptions-Element einen Hohlraum-Teil aufweist, bevorzugt ist, dass Einfüge-Material wie Körner, ein aufgeschäumtes Material oder ein Kern in das Innere des Stoß-Energie-Absorptions-Elements eingefügt werde, um die longitudinale Steifigkeit des Stoß-Energie-Absorptions-Elements zu verbessern". Darüber hinaus offenbart 14 der gleichen Publikation ein Stoß-Energie-Absorptions-Element, welches ein Inneres aufweist, in welches Einfüge-Material eingefügt ist.
(a) und (b) von 1 von Stand der Technik 5 zeigen eine dämpfende Paneele, welche zum Absorbieren von Vibrations-Energie aufgrund von elastischer Deformation mit einer Mischung aus Hohe-Steifigkeits-Körnern und Niedrige-Elastizitäts-Körnern gefüllt ist.
2 von Stand der Technik 6 zeigt eine Konstruktion, in welcher ein Rahmenelement mit adhäsiv beschichteten Glas-Mikro-Kugeln gefüllt ist, welche in Gewebe eingewickelt sind, welches aus Glasfaser besteht. U.S. Pat. Nr. 4,695,343 offenbart ebenfalls eine ähnliche Konstruktion.
Stand der Technik 7 wird unten mit Bezug auf seine 27 und 28 beschrieben werden.
27 zeigt ein Konstruktionselement 402, bei welchem ein Rahmenelement 400, welches eine Rahmenkonstruktion bildet, welche mit einem verfestigten körnigen Material 401 gefüllt ist.
Das in 28 gezeigte verfestigte körnige Material 401 ist aus körnigen Materialien 403 und einem Harz-Material 404 hergestellt, mit welchem die Zwischenräume zwischen den körnigen Materialien 403 ausgefüllt sind, um die körnigen Materialien 403 zu verfestigen.
Stand der Technik 8 wird unten mit Bezug auf seine 29 beschrieben werden.
Die in 29 gezeigten verfestigten Materialien 410 weisen eine Konstruktion auf, in welcher benachbarte Exemplare der körnigen Materialien 403 mittels eines quervernetzenden Flüssigkeits-Film 411 aneinander gebondet sind. Beim Ausbilden dieser Bonding-Konstruktion werden, nachdem Feuchtigkeit oder dergleichen zu den körnigen Materialien 403 zugefügt worden ist, die körnigen Materialien 403 gepresst und erhitzt, um den quervernetzenden Flüssigkeits-Film 411 zu bilden, wodurch das verfestigte körnige Material 410 gebildet wird.
Das in 30 gezeigte verfestigte körnige Material 420 ist ein Material, in welchem benachbarte Exemplare der körnigen Materialien 403 durch Schmelzen der Oberflächen der körnigen Materialien 403 aneinander gebondet sind/werden. Bezugszeichen 421 bezeichnet einen verfestigten Teil, in welchem die Oberflächen der körnigen Materialien 403 verfestigt werden, nachdem sie aufgeschmolzen wurden.
Stand der Technik 1 bis 3 weisen eine Konstruktion auf, bei welcher ein Rahmenelement mit einem aufgeschäumten Material gefüllt ist, aber das folgende Problem aufweist. Dieses Problem wird unten mit Bezug auf die in den 20A und 20B gezeigten Graphen beschrieben werden.
20A ist ein Graph zur Erklärung der Beziehung zwischen dem Aufschäum-Verhältnis eines aufgeschäumten Materials und der Knick-Last, bei welcher Knicken auftritt, wenn eine Kompressions-Last auf ein Kompressionselement in dessen Axialrichtung appliziert wird, und die Vertikalachse zeigt die Knick-Last und die Horizontal-Achse zeigt das Aufschäum-Verhältnis. Um die Knick-Last zu erhöhen, ist es gemäß diesem Graph notwendig, das Aufschäum-Verhältnis zu reduzieren.
20B ist ein Graph zur Erklärung der Beziehung zwischen dem Aufschäum-Verhältnis eines aufgeschäumten Materials und dem Gewicht des Kompressionselementes, und die Vertikalachse und die Horizontal-Achse zeigen das Gewicht beziehungsweise das Aufschäum-Verhältnis. Wenn das Aufschäum-Verhältnis verkleinert wird, nimmt gemäß diesem Graph das Gewicht des Kompressionselementes zu.
Aus diesen Graphen ist zu ersehen, dass im Bereich von Aufschäum-Verhältnissen, welche nicht höher sind als ein Aufschäum-Verhältnis, bei welchem eine vorbestimmte Knick-Last b sichergestellt ist (bei der in 20B gezeigten effektiven Fläche aufgeschäumten Materials) dass das Gewicht groß wird, und eine Reduktion des Gewichtes des Konstruktionselementes schwierig wird.
Crash-Tests von Konstruktionselementen, welche mit den jeweils in den vorher genannten Stand der Technik (Dokumenten) 1 bis 3 offenbarten aufgeschäumten Materialien, und den in Stand der Technik 4 offenbarten Körnern gefüllt sind, beispielsweise mit festem Pulver, werden unten mit Bezug auf die 21A, 21B und 21C beschrieben werden.
In 21A wird eine durch einen Pfeil gekennzeichnete axiale Kompressionslast P auf ein Konstruktionselement 300 appliziert, welches ein mit einem aufgeschäumten Material oder festen Körnern gefülltes rohrförmiges Rahmenelement 300a aufweist, wodurch das Konstruktionselement 300 zwangsweise deformiert wird.
In 21B wird, wenn λ das Deformations-Ausmaß des Konstruktionselements 300 ist, und wenn das Deformations-Ausmaß λ sich erhöht, das Konstruktionselement 300 geknickt und in die Z-förmige oder Hundebein("dogleg")-förmige Konfiguration deformiert, welche in 21B gezeigt ist.
21C ist ein Graph zur Erklärung der Beziehung zwischen dem Deformations-Ausmaß λ und der Last P wenn das Konstruktionselement 300 wie oben deformiert wird, und die Vertikalachse und die Horizontalachse stellen die Last P beziehungsweise das Deformations-Ausmaß λ dar. Darüber hinaus werden drei Arten von Proben verwendet: eine Probe A, welche ein nicht mit einem Füllmaterial gefülltes Inneres aufweist, und nur ein Rahmenelement verwendet, eine mit einem aufgeschäumten Material gefüllte Probe B, und eine mit festen Körnern gefüllte Probe C.
Wenn das Deformations-Ausmaß λ klein ist, erzeugt die (mit einem aufgeschäumten Material gefüllte) Probe B eine größere Last als die Probe A, und wenn das Deformations-Ausmaß λ größer wird, nimmt die Last P stark ab.
Bezugnehmend auf die Probe C (welche mit festen Körnern gefüllt ist): wenn das Deformations-Ausmaß λ vergleichsweise größer wird, nimmt die Last P stark ab. Dies tritt auf, weil bei jeder der Proben B und C der interne Druck des Konstruktionselements übermäßig ansteigt, und (sie) in ein Z-förmige oder Hundebein("dogleg")-förmige Form geknickt wird, da das aufgeschäumte Material oder die festen Körner in einem frühen Deformations-Stadium nicht leicht gedrückt/gequetscht werden, und die Last P durch dieses Knicken stark abnimmt.
Es wird nun unten ein Crash-Test des Konstruktionselements gemäß dem Stand der Technik 5, welcher mit Körnern hoher Steifigkeit und Körnern niedriger Elastizität gefüllt ist, mit Bezug auf die 22A, 22B und 22C beschrieben.
In 22A ist das Konstruktionselement 301 ein Element, bei welchem ein rohrförmiges Rahmenelement 301a mit einer Mehrzahl von Körnern 302 niedriger Elastizität und einer Mehrzahl von Körnern 303 hoher Steifigkeit gefüllt ist. Zuerst wird die Last P, welche eine axiale Kompressions-Last ist, auf das Konstruktionselement 301 appliziert, wodurch das Konstruktionselement 301 zwangsweise deformiert wird. Als ein Ergebnis werden die Körner 302 niedriger Elastizität allmählich deformiert, wie in 227B gezeigt ist. Wenn das Deformations-Ausmaß λ des Konstruktionselements 301 bei L ankommt, sind die die Körner 302 niedriger Elastizität fast vollständig gedrückt/gequetscht, und die Last P wirkt dann direkt auf die Körner 303 hoher Steifigkeit.
22C ist ein Graph zum Erklären der Beziehung zwischen dem Deformations-Ausmaß λ des Konstruktionselements und der Last P, wenn das Konstruktionselement 301 wie oben beschrieben deformiert wird/ist, und die Vertikalachse und die Horizontal-Achse bezeichnen die Last P beziehungsweise das Deformations-Ausmaß λ. Darüber hinaus beinhaltet die als eine durchgezogene Linie gezeigte Probe A nur das in 21C gezeigte Rahmenelement und eine durch eine gestrichelte Linie gezeigte Probe D ist das mit Bezug zu den 22A und 22B gezeigte Konstruktionselement 301.
Die Last P der Probe D ist fast gleich zu derjenigen der Probe A, bis das Deformations-Ausmaß λ bei L ankommt, aber wenn das Deformations-Ausmaß λ über L hinausgeht, steigt die Last P stark an. Dies beruht darauf, dass, wie oben beschrieben, die Last P auf die Körner hoher Steifigkeit einwirkt, welche kaum gedrückt/gequetscht werden, wenn das Deformations-Ausmaß λ über L hinaus wächst, und die Last P sich stark erhöht. Wenn die Last P weiter einwirken gelassen wird, wird die Probe D geknickt und in eine Z-förmige oder Hundebein("dogleg")-förmige Form ähnlich derjenigen deformiert, welche in 21B gezeigt ist, und die Last P nimmt stark ab.
Es wird nun ein Biege-Test eines mit einem Füllmaterial gefüllten Konstruktionselements mit Bezug auf 23A bis 23F beschrieben.
23A zeigt den Zustand, in welchem ein Konstruktionselement 300B, welches das mit einem aufgeschäumten Material gefüllte Rahmenelement 300a (die in
21C gezeigte Probe B) aufweist, an zwei Trage-Punkten 306,306 getragen wird. δ bezeichnet das Deformations-Ausmaß des Konstruktionselements 300B, auf welches eine Last appliziert wird (die Definition von δ ist die gleiche wie in der folgenden Beschreibung).
23B zeigt die Tatsache, dass das Rahmenelement 300a des Konstruktionselements 300B mit einem aufgeschäumten Material 308 gefüllt ist.
Wenn in 23C eine Last W in einer Richtung auf das Konstruktionselement 300B appliziert wird, welche zu der Richtung eines Konstruktionsteils 3200B senkrecht ist, d.h. in der Richtung eines Pfeils, wird das Konstruktionselement 300B nach unten gebogen.
Wie in 23D gezeigt, werden die körnigen Materialien 308 zwischen einer Oberseite 311 und einer Unterseite 312 des Rahmenelements 300a komprimiert, und die seitlichen Seiten 313 und 314 des Rahmenelements 300a beulen nach außen aus, wodurch die seitlichen Seiten 313 und 314 sich von dem aufgeschäumten Material 308 ablösen.
Wie in 23E gezeigt, wird, wenn die Last W weiterhin auf das Konstruktionselement 300B appliziert wird, das Konstruktionselement 300B weiter deformiert, und wird, wie in 23F gezeigt, das Konstruktionselement 300B zu einem weiteren Ausmaß in der Vertikalrichtung gedrückt/gequetscht, und die seitlichen Seiten 313 und 314 werden zu einem weiteren Ausmaß seitlich ausgebeult.
Wie in den 23D und 23F gezeigt ist, lösen sich, wenn die Deformation fortschreitet, die seitlichen Seiten 313 und 314 des Rahmenelements 300a von dem aufgeschäumten Material 308 ab, so dass es dem aufgeschäumten Material 308 unmöglich wird, die Deformation des Konstruktionselements 300B auf einfache Weise zu begrenzen.
Es wird nun der Biegetest eines mit festen Körnern gefüllten Rahmenelements mit Bezug zu den 24A bis 24F beschrieben werden.
24A zeigt den Zustand, in welchem ein Konstruktionselement 300C, welches das mit festen Körnern (die in 21C gezeigte Probe C) gefüllte Rahmenelement 300a aufweist, an zwei Trage-Punkten 306, 306 getragen wird.
24B zeigt die Tatsache, dass das Konstruktionselement 300a mit festen Körnern 317 gefüllt ist.
Wie in 24C gezeigt, wird, wenn die Last W auf das Konstruktionselement 300C in einer Richtung senkrecht zu der Achse des Konstruktionselements 300C, d.h. in der Richtung eines weißen Pfeils, appliziert wird, das Konstruktionselement 300C nach unten gebogen. Wie in 24D gezeigt, werden die festen Körner 317 zwischen der Oberseite 311 und der Unterseite 312 des Konstruktionselements 300a komprimiert, und die seitlichen Seiten 313 und 314 des Rahmenelements 300a beulen auswärts aus, wodurch sich die festen Körner 317 mit dem Ausbeulen der seitlichen Seiten 313 und 314 seitlich verteilen/ausdehnen.
Wie in 24E gezeigt, wird, wenn die Last W weiterhin auf das Konstruktionselement 300C appliziert wird, das Konstruktionselement 300C weiter deformiert, und die Unterseite des Konstruktionselements 300C bricht. Wie in 24F gezeigt, wird das Konstruktionselement 300C nämlich zu einem weiteren Ausmaß in der Vertikalrichtung gedrückt/gequetscht, und die seitlichen Seiten 313 und 314 beulen zu einem weiteren Ausmaß seitlich aus, so dass der Innendruck übermäßig groß wird, und die Unterseite 312 bricht.
Wenn das Rahmenelement 300a bricht, wird dementsprechend die Biegesteifigkeit des Konstruktionselements 300C extrem gering.
Die 25A bis 25F zeigen einen Biege-Test eines Konstruktionselementes, welches ein mit Körnern niedriger Elastizität und Körnern hoher Steifigkeit gefülltes Rahmenelement aufweist.
25A zeigt den Zustand, in welchem das Konstruktionselement 301 des mit Körnern niedriger Elastizität und Körnern hoher Steifigkeit (der in 22C gezeigten Probe D) gefüllten Rahmenelements 301a, von den zwei Trage-Punkten 306, 306 getragen wird.
25B zeigt die Tatsache, dass das Rahmenelement 301a mit den Körnern niedriger Elastizität 302 und den Körnern hoher Steifigkeit 303 gefüllt ist.
Wie in 25C gezeigt, wird, wenn die Last W auf das Konstruktionselement 301 in einer Richtung senkrecht zu der Achse des Konstruktionselements 301, d.h. in der Richtung eines Pfeils, appliziert wird, das Konstruktionselement 301 nach unten gebogen, und, wie in 25D gezeigt, wirkt die Last auf die Körner niedriger Elastizität 302 und die Körner hoher Steifigkeit 303 zwischen der Oberseite 311 und der Unterseite 312 des Rahmenelements 301a ein, und die Körner niedriger Elastizität 302 schrumpfen, und die seitlichen Seiten 313 und 314 des Rahmenelements 301a beulen auswärts aus, wodurch die Körner niedriger Elastizität 302 und die Körner hoher Steifigkeit 303 sich mit dem Ausbeulen der seitlichen Seiten 313 und 314 seitlich verteilen/ausdehnen.
Wie in 25E gezeigt, wird, wenn die Last W weiterhin auf das Konstruktionselement 301 appliziert wird, das Konstruktionselement 301 weiter deformiert, und die Unterseite des Konstruktionselements 301 bricht. Wie in 25F gezeigt, wird nämlich das Konstruktionselement 301 zu einem weiteren Ausmaß in der Vertikalrichtung gedrückt/gequetscht, und die seitlichen Seiten 313 und 314 beulen zu einem weiteren Ausmaß seitlich aus, so dass der Innendruck übermäßig groß wird, und die Unterseite 312 bricht.
Wenn das Rahmenelement 301a bricht, wird dementsprechend die Biegesteifigkeit des Konstruktionselements 301 extrem gering.
Die Ergebnisse der herkömmlichen Konstruktionselemente, welche mit den jeweiligen Füllmaterialien gefüllt sind, sind im Graph von 26 gezeigt. 26 zeigt die Ergebnisse der Probe A und der Proben B bis D, welche in den 23 bis 25 gezeigt sind. Die Vertikalachse repräsentiert die auf das Konstruktionselement applizierte Last W, während die Horizontalachse das Deformations-Ausmaß δ repräsentiert.
Die Last W der Probe B ist im Allgemeinen groß im Vergleich zu derjenigen der Probe A, aber mit Ansteigen des Deformations-Ausmaßes δ, nimmt die Last W allmählich ab.
Im Falle der Probe C und der Probe D erhöht sich der Wert der Last W in einem frühen Deformations-Stadium, aber da die Last W stark abnimmt, während das Deformations-Ausmaß δ klein ist, ist das maximale Deformations-Ausmaß δ klein.
Die/eine von einem Konstruktionselement während einer Fahrzeug-Kollision absorbierbare Absorptions-Energie ist nahezu zu dem Ergebnis äquivalent, welches, wenn δ ein kleines Deformations-Ausmaß ist, durch Integrieren der Last W, welche diesem kleinen Deformations-Ausmaß entspricht, von Null bis zum Maximum über das ("in terms of") Deformations-Ausmaß δ erreicht wird, d.h. die Fläche unter den Kurven. Wenn die Last W für jeden Wert des Deformations-Ausmaßes δ bei einem großen Wert aufrechterhalten werden kann, und der Maximalwert der Deformation δ erhöht werden kann, kann dementsprechend die Absorptionsenergie des Konstruktionselements während der Kollision groß gemacht werden. Darüber hinaus kann Stoß-Energie stabil absorbiert werden, wenn die Last W konstant gemacht werden kann.
Im Falle der oben beschriebenenen Probe B ist der Maximalwert der Deformation δ groß, aber die Last W für jeden Wert des Deformations-Ausmaßes δ ist nicht ausreichend groß, wohingegen im Falle der Proben C und D die Maximal-Last W groß ist, aber der Maximalwert der Deformation δ klein ist. Dementsprechend ist jede der Proben B bis D klein an totaler Absorptionsenergie, d.h. kann nicht in ausreichendem Maße Stoßenergie absorbieren.
Im Falle der Probe C und der Probe D ist die Variation der Last W groß, so dass die Absorption der Stoßenergie sich nicht stabilisiert.
Da in der in Stand der Technik 6 offenbarten Konstruktion individuelle Mikro-Kugeln mittels eines Adhäsivs aneinander gebondet sind, kann (ein) Festkörper gebildet werden, welcher eine hohe Steifigkeit als ganzes aufweist. Allerdings erhöht sich beispielsweise die/eine in dem Rahmenelement auftretende Last stark, wenn ein Stoß auf ein Rahmenelement einwirkt, wenn die Deformation jeder der Mikro-Kugeln klein ist, so dass Stoß-Energie nicht mehr ausreichend absorbiert werden kann.
Da in Stand der Technik 7, wie in den 27 und 28 gezeigt, die körnigen Materialien 403 durch das Harz-Material 404 verfestigt werden, erhöht sich die Steifigkeit des Konstruktionselementes 402, aber das Ausmaß des Harz-Material 404 wird groß, und das Gewicht des Konstruktionselementes 402 erhöht sich.
In Stand der Technik 8, wie in 29 gezeigt, basiert das gegenseitige Bonden der körnigen Materialien 403 mittels des quervernetzten Flüssigkeitsfilms 411 auf Oberflächenspannung, so dass die/eine Bonding-Kraft schwach ist, und ein großes verfestigtes körniges Material aus den verfestigten körnigen Materialien 410 schwierig zu Bilden ist.
In Stand der Technik 9 werden (wie in JP 10-258693 A wiedergegeben), wie in 30 gezeigt, die körnigen Materialien 403 durch Schmelzen der Oberflächen der körnigen Materialien 403 selber verfestigt, so dass benachbarte Exemplare der körnigen Materialien 403 fest aneinander gebondet werden können. Im Falle, dass die körnigen Materialien 403 beispielsweise Keramiken, Glas, Silizium-Dioxid (SiO₂) und Aluminium-Oxid (Al₂O₃: Tonerde "alumina") sind, müssen die körnigen Materialien 403 allerdings auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt werden. Da darüber hinaus spezielle Ausrüstung benötigt wird, ist es nicht einfach, das verfestigte körnige Material 420 zu bilden.
Aus US 5,041,472 ist ein Synthetik-Schaum-Energie-Absorber bekannt. Die Schaum-Konstruktion gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 beinhaltet erste "schaumige" Keramik-Mikrokugeln von wesentlich größerem Durchmesser als den mittleren Durchmessern der kleineren zweiten hohlen keramischen Mikrokugeln. Ein Elastomer-Binder wird mit den Kugeln gemischt.
Dementsprechend besteht ein Bedarf für eine Rahmenelementkonstruktion, welche dazu geeignet ist, trotz eines begrenzten Gewichts-Zuwachses mehr Stoßenergie stabil zu absorbieren.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Rahmenelementkonstruktion gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, welche ein Rahmenelement und körnige Materialien, welche hohle Teile aufweisen, umfasst, wobei ein Raum innerhalb des Rahmenelementes und/oder ein vom Rahmenelement und einem umgebenden Paneelen-Element umgebener Raum mit den körnigen Materialien ausgefüllt ist.
Wenn der Raum mit den körnigen Materialien auszufüllen ist, wird der Raum bevorzugt mit den körnigen Materialien direkt ausgefüllt, oder ein Füll-Element, welches vorab mit den körnigen Materialien gefüllt wurde, wird in das Rahmenelement eingefügt.
Das Rahmenelement beinhaltet bevorzugt eine Mehrzahl von Rahmen, Seiten-Schwelle(r)n, Querträgern, Pfosten, Holmen und Schienen ("rails"), welche alle für ein Kraftfahrzeug verwendet werden.
Eine Gewichts-Erhöhung des Rahmenelementes kann dadurch begrenzt werden, dass die körnigen Materialien (die) hohle(n) Anteile oder poröse körnige Materialien aufweisen. Wenn das Rahmenelement einen Stoß aufnimmt, kann aufgrund der Reibungskraft zwischen den körnigen Materialien und der Deformation oder dem Kollaps der körnigen Materialien selber, erreicht werden, dass die Deformation des Rahmenelements von einer Belastungs-Einwirkungs-Seite aus allmählich und weich/gleichförmig fortschreitet, während eine starke Belastung erzeugt wird, wodurch eine wesentlich größere Stoß-Energie in stabilerer Weise absorbiert werden kann.
Gemäß der Erfindung beinhaltet die Rahmenelementkonstruktion ferner zweite körnige Materialien, und benachbarte Exemplare der zweiten körnigen Materialien werden durch die hohlen ersten körnigen Materialien aneinander gebondet. Die ersten körnigen Materialien bestehen aus einem Harz-Material. Die zweiten körnigen Materialien können ebenfalls fest sein, und bestehen bevorzugt aus hohlen oder porösen körnigen Materialien.
Da die zweiten körnigen Materialien mittels der hohlen ersten körnigen Materialien aneinander gebondet werden, kann das Gewicht der Rahmenelementkonstruktion reduziert werden. Darüber hinaus kann das gegenseitige Bonden der zweiten körnigen Materialien stark gemacht werden, und wenn das Rahmenelement einen Stoß erfährt, können die ersten körnigen Materialien kollabiert werden, wodurch es möglich ist, in hocheffizienter Weise viel mehr Stoßenergie zu absorbieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines verfestigten körnigen Materials bereitgestellt, welches in ein Rahmenelement und/oder in einen von dem Rahmenelement und einem umgebenden Paneelen-Element umgebenen Raum gefüllt ist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: einen Schritt eines Mischens erster körniger Materialien, welche hohl sind, und aus Harz hergestellt sind, und zweiter körniger Materialien, und einen Schritt eines Bondens benachbarter Exemplare der zweiten körnigen Materialien aneinander mittels der ersten körnigen Materialien durch Aufschmelzen von Oberflächen der ersten körnigen Materialien.
Die ersten körnigen Materialien und die zweiten körnigen Materialien können durch Aufschmelzen der Oberflächen der ersten körnigen Materialien, welche hohl sind und aus Harz hergestellt sind, fest aneinander gebondet werden, wodurch es möglich ist, ein leichtgewichtiges, großes, verfestigtes körniges Material zu bilden. Darüber hinaus können die Oberflächen der aus Harz hergestellten ersten körnigen Materialien bei einer niedrigen Temperatur aufgeschmolzen werden, wodurch das verfestigte körnige Material ohne die Notwendigkeit spezieller Ausrüstung leicht gebildet werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Rahmenelementkonstruktion;
2 ist eine vergrößerte Querschnitt-Ansicht, welche entlang der Linie 2-2 in 1 aufgenommen ist;
3A bis 3D zeigen den gedrückten/gequetschten Zustand eines Rahmenelements;
4A, 4B und 4C sind Ansichten, welche den deformierten Zustand in einem Crash-Test eines Rahmenelements zeigen, und 4D und 4E sind Ansichten, welche den deformierten Zustand eines Vergleichs-Beispiels zeigen;
5A bis 5F sind Ansichten, welche den deformierten Zustand in einem Biege-Test eines Rahmenelements zeigen;
6A und 6B sind perspektivische Ansichten, welche Teile einer Fahrzeug-Rahmenkonstruktion zeigen, an/auf welche die Fahrzeug-Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung anzuwenden ist;
7A bis 7E sind Querschnitt-Ansichten, welche eine Mehrzahl von Beispielen zeigen, in welchen jeweils die Fahrzeug-Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung an dem vorderseitigen Rahmen des Fahrzeugs eingesetzt wird;
8A bis 8D sind Querschnitt-Ansichten, welche eine Mehrzahl von Beispielen zeigen, in welchen jeweils die Fahrzeug-Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung an dem rückseitigen Rahmen des Fahrzeugs eingesetzt wird;
9A bis 9F sind Querschnitt-Ansichten, welche eine Mehrzahl von Beispielen zeigen, in welchen jeweils die Fahrzeug-Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung am Mittel-Pfosten des Fahrzeugs eingesetzt wird;
10A bis 10E sind Querschnitt-Ansichten, welche eine Mehrzahl von Beispielen zeigen, in welchen jeweils die Fahrzeug-Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung in der Dach-Seiten-Schiene ("rail") des Fahrzeugs eingesetzt wird;
11A bis 11G sind Ansichten, welche körniges Material zeigen;
12 ist ein Graph, welcher die Ergebnisse von Crash-Tests von Rahmenelementen sowie von Vergleichs-Beispielen zeigt;
13 ist ein Graph, welcher Energie-Absorptions-Effizienzen der Crash-Tests von Rahmenelementen zeigt;
14 ist ein Graph, welcher die Ergebnisse von Biege-Tests von Rahmenelementen sowie (von) Vergleichs-Beispiele(n) zeigt;
15 ist eine Querschnitt-Ansicht eines verfestigten körnigen Materials, welches zum Füllen des Rahmenelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt ist;
16 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in 15 gezeigten verfestigten körnigen Materials;
17A und 17B sind Ansichten, welche den Deformations-Zustand des in 15 gezeigten verfestigten körnigen Materials bei Applizieren einer Last darauf zeigen;
18A und 18B sind eine Ansicht des Zustands, in welchem eine Last appliziert wird, um einen Crash-Test des Konstruktionselements, welches das mit dem in 15 gezeigten verfestigten körnigen Material gefüllte Rahmenelement aufweist, auszuführen, beziehungsweise ein Graph, welcher das Ergebnis des Crash-Tests und eines Vergleichs-Beispiels zeigt;
19 ist ein Graph, welcher das Gewicht des mit dem in 15 gezeigten verfestigten körnigen Material gefüllten Konstruktionselementes zusammen mit Vergleichs-Beispielen zeigt;
20A ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen Aufschäum-Verhältnis und Knicklast zeigt, wenn eine Kompressions-Last axial auf ein herkömmliches Konstruktionselement, welches ein mit einem aufgeschäumten Material gefülltes Rahmenelement aufweist, appliziert wird, und 20B ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Aufschäum-Verhältnis und dem Gewicht des Konstruktionselements zeigt;
21A und 21B zeigen den Deformations-Zustand eines herkömmlichen Konstruktionselements, welches ein rohrförmiges Rahmenelement aufweist, welches mit einem aufgeschäumten Material oder festen Körnern gefüllt ist, wenn eine Kompressions-Last in der Axialrichtung auf das herkömmliche Konstruktionselement appliziert wird, und 21C ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Deformations-Ausmaß des Konstruktionselements und der Kompressions-Last zeigt;
22A und 22B zeigen den Deformations-Zustand eines herkömmlichen Konstruktionselements, welches ein rohrförmiges Rahmenelement aufweist, welches mit Körnern niedriger Elastizität und Körnern hoher Steifigkeit gefüllt ist, wenn eine Kompressions-Last auf das herkömmlichen Konstruktionselement in der Axialrichtung appliziert wird, und 22C ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Deformations-Ausmaß des Konstruktionselements und der Kompressions-Last zeigt;
23A bis 23F sind Ansichten, welche das Deformations-Ausmaß eines herkömmlichen Konstruktionselements zeigen, welches ein mit aufgeschäumtem Material gefülltes Rahmenelement aufweist, wenn eine Belastung appliziert wird, um einen Biege-Test an dem Konstruktionselement auszuführen;
24A bis 24F sind Ansichten, welche den Deformations-Zustand eines herkömmlichen Konstruktionselements zeigen, welches ein mit festen Körnern gefülltes Rahmenelement aufweist, wenn eine Belastung appliziert wird, um einen Biege-Test an dem Konstruktionselement auszuführen;
25A und 25B sind Ansichten, welche den Deformations-Zustand eines herkömmlichen Konstruktionselements zeigen, welches ein mit Körnern niedriger Elastizizität und Körnern hoher Steifigkeit gefülltes Rahmenelement aufweist, wenn eine Belastung appliziert wird, um einen Biege-Test an dem Konstruktionselement auszuführen;
26 ist ein Graph, welcher das Ergebnis der Biegetests der herkömmlichen Konstruktionselemente zeigen, welches das mit den jeweiligen Füllmaterialien gefüllte Rahmenelement aufweisen;
27 ist eine Querschnitt-Ansicht eines Konstruktionselements, welches ein mit einem herkömmlichen verfestigten körnigen Material gefülltes Rahmenelement aufweist;
28 ist eine vergrößerte Querschnitt-Ansicht des in 27 gezeigten herkömmlichen verfestigten körnigen Materials;
29 ist eine Querschnitt-Ansicht, welche den Zustand zeigt, in welchem körnige Materialien durch einen herkömmlichen, quervernetzenden Flüssigkeits-Film aneinander gebondet sind; und
30 ist eine Querschnitt-Ansicht, welche den Zustand zeigt, in welchem körnige Materialien durch Aufschmelzen der Oberflächen der herkömmlichen körnigen Materialien aneinander gebondet sind.
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Das in 1 gezeigte Konstruktionselement 10 korrespondiert zu einem Element, welches die Sklett- oder Rahmen-Konstruktion eines Fahrzeugs bildet, und ist ein Beispiel, welches zu Test-Zwecken hergestellt ist/wird, um die Stoßenergie-Absorptions-Leistungsfähigkeit der Fahrzeug-Sklett-Struktur zu (be)greifen.
Wie in 2 gezeigt, ist das Konstruktionselement 10 aus einem Rahmenelement 11, welches eine Rohrform aufweist, und einer Mehrzahl hohler Körner oder körniger Materialien 12 hergestellt, mittels welcher das Rahmenelement 11 gefüllt ist. Bezugszeichen 12a bezeichnet einen hohlen Abschnitt. Die körnigen Materialien 12 sind im Vergleich zu dem Rahmenelement 11 ziemlich klein, sind aber zur erleichterten Beschreibung in 2 in einem vergrößerten Maßstab dargestellt. Das Rahmenelement 11 beinhaltet End-Abschluss-Elemente 13 und 13, wie in 1 dargestellt.
Silizium-Dioxid (SiO₂), Aluminium-Oxid (Al₂O₃: Tonerde, "alumina"), Quarz, Tonerde ("alumina"), Harz, Glas oder Keramik werden geeigneter Weise als die körnigen Materialien 12 verwendet.
3A bis 3D zeigen den Zustand, in welchem das Konstruktionselement 10 gedrückt/gequetscht wird/ist.
3A zeigt den Zustand, in welchem die Last P, welche als eine axial komprimierende Last dient, auf das Konstruktionselement 10 appliziert wird, um das Konstruktionselement 10 zu komprimieren. Das Versetzungs-Ausmaß des Konstruktionselements 10 zu dieser Zeit ist λ.
3B zeigt den Querschnitts-Zustand des Konstruktionselements 10 bevor die axiale komprimierende Last auf das Konstruktionselement 10 appliziert wird.
Wenn die Last auf das Konstruktionselement 10 appliziert wird, werden, wie in 3C gezeigt, benachbarte Exemplare der körnigen Materialien 12 in starken Kontakt miteinander gebracht, und bewegen sich, während sie große Reibungs-Kräfte erzeugen, so dass ein großer Widerstand aufgrund der Deformation des Konstruktionselements 10 auftritt.
Wenn, wie in 3D gezeigt, die Last weiterhin appliziert wird, tritt (eine) kleine Deformation und Kollaps (12b bezeichnet kollabierte Teile, welche vom Kollabieren der körnigen Materialien 12 herrühren) in den körnigen Materialien 12 im Konstruktionselement 10 an derjenigen Seite auf, auf welche die Last einwirkt, und hierdurch wird ein starker Anstieg des inneren Drucks des Rahmenelements 11 begrenzt, wodurch ein Auftreten von Z-förmiger oder Hundebein("dogleg")-förmiger Knick-Deformation im Rahmenelement 11 verhindert werden kann.
4A bis 4E zeigen deformierte Zustände von Konstruktionselementen in Crash-Tests von diesen. 4A, 4B und 4C zeigen ein Beispiel, und 4D und 4E zeigen ein Vergleichs-Beispiel.
4A zeigt einen Zustand vor der/einer Deformation. Wenn die Last P, welche als eine axiale Kompressions-Last dient, auf das Konstruktionselement 10 in dem in 4A gezeigten Zustand appliziert wird, beginnen, wie in 4B gezeigt, die körnigen Materialien 12 damit, zu einem geringen Ausmaß an einer End-Seite (das heißt der Oberseite) deformiert zu werden, wenn die Last P auf das Konstruktionselement 10 appliziert wird, was schließlich im Kollabieren der körnigen Materialien 12 resultiert. Im Gegensatz dazu tritt an der anderen End-Seite (das heißt der Bodenseite) des Konstruktionselements 10 kaum eine Deformation auf.
Wenn die Last P weiterhin appliziert wird, setzen sich die kleine Deformation und das Kollabieren des körnigen Materials 12, welche oben mit Bezug auf 4B beschrieben wurden, wie in 4C gezeigt, allmählich nach unten fort, und das Konstruktionselement 10 wird fast regelmäßig und weich/gleichförmig in eine Balg-artige Form deformiert.
Nun wird das Vergleichs-Beispiel beschrieben.
4D zeigt einen Zustand vor der/einer Deformation eines Konstruktionselements 221, welches die in 24F gezeigte Probe C ist (ein mit festen Körnern gefülltes Konstruktionselement). Wie in 4E gezeigt, werden, wenn die Last P, welche als eine axiale Kompressions-Last dient, während des Zustandes von 4D appliziert wird, feste Körner 217, mit welchen das Konstruktionselement 221 gefüllt ist, kaum gedrückt/gequetscht, und die Last P steigt stark an, so dass das Konstruktionselement 221 anfängt, geknickt und in eine Hundebein("dogleg")-ähnliche Form oder eine Z-ähnliche Form (nicht gezeigt) deformiert zu werden. Anschließend erhöht sich die Last P stark.
Da, wie in dem Beispiel oben beschrieben wurde, das Konstruktionselement 10 in (einer) Abfolge ("in order") von einem seiner Enden her gedrückt/gequetscht wird, kann das Konstruktionselement 10 ein großes Versetzungs-Ausmaß sicherstellen, während es eine fast konstant große Reaktionskraft aufrechterhält, und kann auf hocheffiziente Weise auf das Konstruktionselement 10 applizierte Energie absorbieren.
Andererseits wird in dem Vergleichs-Beispiel die Last P in einem frühen Stadium der Deformation übermäßig groß, und wenn das Konstruktionselement 221 geknickt und in eine Z-förmige oder Hundebein("dogleg")-förmige Form deformiert wird, nimmt die Last P stark ab, so dass das Konstruktionselement 221 nicht effizient mit der/einer Deformation einhergehende Energie absorbieren kann.
5A bis 5F zeigen einen Biegetest des Konstruktionselements.
5A zeigt den Zustand, in welchem das Konstruktionselement 10 an zwei Trage-Punkten 15, 15 gestützt wird. δ bezeichnet das Deformations-Ausmaß des Konstruktionselements 10, auf welches eine Last appliziert wird.
5B zeigt einen Querschnitt des Zustandes, in welchem das Konstruktionselement 10 mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist.
Wie in 5C gezeigt, wird, wenn eine Last W in der Richtung eines Pfeils auf das Konstruktionselement 10 appliziert wird, das Konstruktionselement 10 nach unten gebogen, und, wie in 5D gezeigt, werden die körnigen Materialien 12 zwischen einer Oberseite 17 und einer Unterseite 18 des Konstruktionselements 10 komprimiert, und die seitlichen Seiten 21 und 22 des Konstruktionselements 10 weichen auswärts aus, wodurch sich die körnigen Materialien 12 seitwärts bewegen.
Wie in 5E gezeigt, wird, wenn die Last W weiterhin auf das Konstruktionselement 10 appliziert wird, das Konstruktionselement 10 weiter deformiert, und, wie in 5F gezeigt, wird das Konstruktionselement 10 gedrückt/gequetscht, so dass es sich weiter in der Vertikalrichtung erstreckt, und die seitlichen Seiten 21 und 22 weichen zu einem weiteren Ausmaß seitwärts aus.
Die körnigen Materialien 12 in der Nähe der Oberseite 17 kollabieren durch einen Druckanstieg im Innern des Konstruktionselements 10, wodurch ein exzessiver Druckanstieg verhindert werden kann.
Dementsprechend tritt keine Beschädigung des Rahmenelements aufgrund eines Druckanstiegs im Innern des Konstruktionselements auf, und es kann verhindert werden, dass die in 5E gezeigte Last W stark abfällt.
6A und 6B zeigen Abschnitte der Fahrzeug-Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung.
Wie in 6A gezeigt, wird die Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung appliziert auf: Vorderseiten-Rahmen 31, 31, welche unterhalb der entgegengesetzen/gegenüberliegenden ("opposite") seitlichen Seiten eines Motors angeordnet sind, welcher im Vorderabschnitt eines Fahrzeug-Körpers angeordnet ist, Seiten-Schwelle(r)n 38, 38, welche unterhalb der entgegengesetzen/gegenüberliegenden seitlichen Seiten einer Fahrzeug-Zelle angeordnet sind, einem vorderen Boden-Querträger-Element 58, welches zwischen linksseitigen und rechtsseitigen Schwellen 38, 38 eingepasst ist, Zentral-Pfosten 75, 75, welche sich von den jeweiligen Seiten-Schwellen 38, 38 aus erstrecken, und hintere Rahmen 61, 61, welche sich von den jeweiligen Seiten-Schwellen 38, 38 aus rückwärts erstrecken.
Ferner wird, wie in 6B gezeigt, die Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung auf linksseitige und rechtsseitige vordere Pfosten 73, 73, vordere Tür-Trägers 89 und hintere Tür-Trägers 95 appliziert, welche in linken beziehungsweise rechten Vordertüren 89a und in linken beziehungsweise rechten Hintertüren 95a, in linken beziehungsweise rechten Dach-Seiten-Schienen 96, 96, welche _an den entgegengesetzen/gegenüberliegenden seitlichen Seiten eines Dachs bereitgestellt sind, und Dach-Schienen 117, 118, welche zwischen den linken und rechten Dach-Schienen 96, 96 eingefügt sind, bereitgestellt sind.
7A bis 7E zeigen ein jeweiliges erstes bis fünft_es Beispiel, in welchen jeweils die Fahrzeug-Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung in einem vorderen Seitenrahmen eingesetzt wird. Im vorderen Seitenrahmen 31A bis 31D gemäß dem ersten bis vierten Beispiel werden ihre Rahmenelemente direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt, und in einem vorderen Seitenrahmen 31E gemäß dem fünften Beispiel wird ein vorab mit den körnigen Materialien 12 gefülltes Füll-Element in sein Rahmenelement eingefügt.
Der vordere Seitenrahmen 31A gemäß dem in 7A gezeigten ersten Beispiel bildet ein Rahmenelement 34, welches aus einer äußeren Paneele 32 und einer inneren Paneele 33 gebildet wird, welche näher an einem Maschinenraum angeordnet ist, als an dieser äußeren Paneele 32. Dieses Rahmenelement 34 ist mit den körnigen Materialien 12 gefüllt. Wenn der vordere Seitenrahmen 31A mit den körnigen Materialien 12 gefüllt werden soll, kann der vordere Seitenrahmen 31A mit den körnigen Materialien 12 als ganzes entlang seiner Länge gefüllt werden, oder der vordere Seitenrahmen 31A kann mit den körnigen Materialien 12 teilweise entlang seiner Länge gefüllt werden; das heißt, zwei Trennwände können in dem vorderen Seitenrahmen 31A in einer solchen Weise bereitgestellt werden/sein, dass sie mit einem vorbestimmten Abstand-Teil voneinander in der Longitudinalrichtung mit Abstand angeordnet sind, und der Abstand zwischen diesen zwei Trennwänden kann mit den körnigen Materialien 12 gefüllt werden. Abschnitte, welche später beschrieben werden, können in ähnlicher Weise aufgebaut sein.
Der vordere Rahmen 31B gemäß dem in 7B gezeigten zweiten Beispiel bildet eine Rahmenkonstruktion 44, welche aus einer Außen-Paneele 32 gebildet wird, welche eine geneigte Fläche 37 aufweist, und einer inneren Paneele 33, welche näher am Motorraum bereitgestellt wird als die äußere Paneele 32, und eine geneigte Fläche 42 aufweist. Diese Rahmenkonstruktion 44 ist mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
Der vordere Seitenrahmen 31C gemäß dem in 7C gezeigten dritten Beispiel bildet eine Rahmenkonstruktion 48, welche aus einer äußeren Paneele 32, einer inneren Paneele 33, und einer Trennwand 47 gebildet wird, welche an der Innenseite sowohl der äußeren Paneele 32 wie der inneren Paneele 33 befestigt ist. Von einer ersten Kammer 51 und einer zweiten Kammer 52, welche voneinander durch die Trennwand 47 zwischen der äußeren Paneele 32 und der inneren Paneele 33 getrennt sind, ist die erste Kammer 51 mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
In dem vorderen Seitenrahmen 31D gemäß dem in 7D gezeigten vierten Beispiel wird die zweite Kammer 52 des in 7C gezeigten vorderen Seitenrahmens 31C mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
Der vordere Seitenrahmen 31E gemäß dem in 7E gezeigten fünften Beispiel ist ein Element, welches repräsentativ für ein Beispiel ist, in welchem ein Füllelement 57, mit welchem die körnigen Materialien 12 vorab umschlossen wurden, in das Innere des Rahmenelements 34 eingefügt wird. Das Rahmenelement 34 wird nämlich mittels des Füll-Elements 57 mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
8A bis 8D zeigen ein erstes bis viertes Beispiel, wobei in jedem davon die Fahrzeug-Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung in einem hinteren Rahmen eingesetzt wird. In jedem der hinteren Rahmen 61A bis 61D, welche das erste und zweite Beispiel sind, wird das Rahmenelement direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
Im hinteren Rahmen 61A, welcher das in 8A gezeigte erste Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, in welchem der Raum zwischen einer unteren Paneele 62 und einem hinteren Boden-Paneele 63, welche bei einer Position oberhalb dieser unteren Paneele 62 bereitgestellt ist, mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist.
In dem hinteren Rahmen 61B, welcher das in 8B gezeigte zweite Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, in welchem der Raum zwischen der unteren Paneele 62 und der vor-untersten ("sub-lower") Paneele 66, welche in einer Position oberhalb der unteren Paneele 62 befestigt ist, mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist.
Im hinteren Rahmen 61C, welcher das in 8C gezeigte dritte Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, in welchem der Raum zwischen der vor-untersten ("sub-lower") Paneele 66, welche in einer Position oberhalb der in 8B gezeigten unteren Paneele 62 befestigt ist, und der rückwärtigen Boden-Paneele 63, welche in einer Position oberhalb dieser vor-untersten ("sub-lower") Paneele 66 bereitgestellt ist, mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist.
Im hinteren Rahmen 61D, welcher das in 8D gezeigte dritte Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, in welchem ein Füll-Element 72 in dem von der unteren Paneele 62 und der hinteren Boden-Paneele 63 umgebenen Raum angeordnet ist, und das Füll-Element 72 ist/wird mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
Die 9A bis 9F zeigen ein erstes bis sechstes Beispiel, in welchen jeweils die Fahrzeugrahmenkonstruktion gemäß der Erfindung in einem Mittel-Pfosten eingesetzt wird. In jedem der Mittel-Pfosten 75A bis 75E, welche das erste bis fünfte Beispiel sind, wird das Rahmenelement direkt mit den körnigen Materialien 12 in einem nicht-verfestigten Zustand gefüllt, und in einem Mittel-Pfosten 75F, welcher das sechste Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, in welchem ein vorab mit den körnigen Materialien 12 gefülltes Füll-Element in das Rahmenelement eingefügt wird/ist.
In dem Mittel-Pfosten 75A, welcher das in 9A gezeigte erste Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, in welchem ein Rahmenelement 78 aus einer äußeren Paneele 76 und einer inneren Paneele 77 gebildet wird, welche an der Fahrzeugzellen-Seite dieser äußeren Paneele 76 angeordnet sind, und das Rahmenelement 78 ist/wird direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
In dem Mittel-Pfosten 75B, welcher das in 9B gezeigte zweite Beispiel ist, ist ein Rahmenelement 80 durch Befestigen eines Verstärkungs-Element 79 zwischen der äußeren Paneele 76 und der inneren Paneele 77 ausgebildet. Der Raum zwischen dem Verstärkungs-Element 79 und der äußeren Paneele 76 ist mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
In dem Mittel-Pfosten 75C, welcher das in 9C gezeigte dritte Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, in welchem der Raum zwischen dem in 9B gezeigten Verstärkungs-Element 79 und der inneren Paneele 77 mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist.
In dem Mittel-Pfosten 75D, welcher das in 9D gezeigte vierte Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, in welchem eine Mittel-Pfosten-Verkleidung 84 an der Fahrzeug-Zellen-Seite des Rahmenelements 78 befestigt ist, und der Raum zwischen diesem Mittel-Pfosten-Verkleidung 84 und dem Rahmenelement 78 direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist/wird.
In dem Mittel-Pfosten 75E, welcher das in 9E gezeigte fünfte Beispiel ist, ist ein Beispiel (gezeigt), in welchem eine Mittel-Pfosten-Verkleidung 91, welche mit einer Mehrzahl von Streben 87, 88 versehen ist, an der Fahrzeug-Zellen-Seite des Rahmenelements 78 befestigt ist/sind, und der Raum zwischen der Mittel-Pfosten-Verkleidung 91 und dem Rahmenelement 78 mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist/wird.
In dem Mittel-Pfosten 75F, welcher das in 9F gezeigte sechste Beispiel ist, ist die Mittel-Pfosten-Verkleidung 84 an der Fahrzeug-Zellen-Seite des Rahmenelements 78 befestigt, und ein Füll-Element 94, welches vorab mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist/wurde, ist in den Raum zwischen diesen Mittel-Pfosten-Verkleidung 84 und dem Rahmenelement 78 eingefügt.
10A bis 10E zeigen ein erstes bis fünftes Beispiel, in welchen jeweils die Fahrzeugrahmenkonstruktion gemäß der Erfindung in einer Dachseiten-Schiene eingesetzt ist/wird. Bei jeder der Dachseiten-Schienen 96A bis 96E, welche das erste bis fünfte Beispiel sind, wird das Rahmenelement direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
Die Dachseiten-Schiene 96A, welche das in 10A gezeigte erste Beispiel ist, stellt ein Rahmenelement 101 dar, welches von einer äußeren Paneele 97 und einer an der Fahrzeugzellenseite der äußeren Paneele 97 angeordneten inneren Paneele 98 gebildet wird. Dieses Rahmenelement 101 ist/wird direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
Das Dachseiten-Schiene 96B, welches das in 10B gezeigte zweite Beispiel ist, stellt ein Rahmenelement 105 dar, welches in einer solchen Weise konstruiert ist, dass ein Verstärkungs-Element 104 zwischen der äußeren Paneele 97 und der inneren Paneele 98 befestigt ist. Der Raum zwischen dem Verstärkungs-Element 104 und der äußeren Paneele 97 ist/wird direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt.
Bei der Dachseitenschiene 96C, welche das in 10C gezeigte dritte Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem der Raum zwischen dem in 10B gezeigten Verstärkungs-Element 104 und der inneren Paneele 98 direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist/wird.
Bei der Dachseitenschiene 96D, welches das in 10D gezeigte vierte Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem eine Dachseitenschienen-Verkleidung 111 an der Fahrzeugzellen-Seite des Rahmenelements 101 befestigt ist, und der Raum zwischen der Dachseitenschienen-Verkleidung 111 und dem Rahmenelement 101 direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist/wird.
Bei der Dachseitenschiene 96E, welches das in 10E gezeigte fünfte Beispiel ist, ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem die in 10D gezeigte Dachseitenschienen-Verkleidung 111 mit einer Mehrzahl von Rippen 114 versehen ist, und der Raum zwischen der Dachseitenschienen-Verkleidung 111 und dem Rahmenelement 101 direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt ist/wird.
Die 11A bis 11G zeigen eine Mehrzahl von Beispielen körniger Materialien.
Ein körniges Material 122, welches das in 11A gezeigte erste Beispiel ist, ist ein porörses indefinites körniges Material, welches eine indefinite Form bildet, und welches eine Mehrzahl von voneinander unabhängigen Loch-Abschnitten 121 aufweist.
In dem in 11B gezeigten zweiten Beispiel ist ein porörses indefinites körniges Material 125 gezeigt, welches eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Loch-Abschnitten 124 aufweist.
In dem in 11C gezeigten dritten Beispiel ist ein (in 11C elliptisches) porörses definites körniges Material 127 gezeigt, welches eine Mehrzahl von voneinander unabhängigen Loch-Abschnitten 121 aufweist.
In dem in 11D gezeigten vierten Beispiel ist ein (in 11D elliptisches) porörses definites körniges Material 131 gezeigt, welches eine Mehrzahl von voneinander unabhängigen Loch-Abschnitten 124 aufweist, welche miteinander verbunden sind.
In dem in 11E gezeigten fünften Beispiel ist ein körniges Material 134 gezeigt, welches eine sternförmige Außenform mit einem hohlen Abschnitt/Anteil 133 aufweist.
In dem in 11F gezeigten sechsten Beispiel ist ein rohrförmiges körniges Material 136 gezeigt.
In dem in 11G gezeigten siebten Beispiel ist ein sphärisches körniges Material 137 gezeigt, welches einen hohlen Abschnitt 138 aufweist.
12 ist ein Graph, welcher die Ergebnisse von Crash-Tests von Konstruktionselementen zeigt, und die Vertikal-Achse repräsentiert die Last P, welche eine axiale Kompressions-Last ist, während die Horizontal-Achse das Deformations-Ausmaß λ in Abhängigkeit von der axialen Kompression repräsentiert.
Eine Ausführungsform 1 ist ein mit hohlen körnigen Materialien gefülltes Konstruktionselement. Eine Ausführungsform 2 ist ein mit porösen körnigen Materialien (den in 11A gezeigten Materialien 122) gefülltes Rahmenelement. Ein Vergleichs-Beispiel 1 ist ein Konstruktionselement, welches ein Probe A ist, welche nur aus der in 16C gezeigten Rahmenkonstruktion besteht, welche nicht mit einem Füllmaterial gefüllt ist. Ein Vergleichsbeispiel 2 ist ein Konstruktionselement, welches die in 16C gezeigte, und mit soliden Körnern gefüllte Probe C ist. Ein Vergleichsbeispiel 3 ist ein Konstruktionselement, welches die in 16C gezeigte Probe B ist, und mit einem aufgeschäumten Material gefüllt ist.
Im Vergleich mit den Vergleichs-Beispielen 1 bis 3 erhöht sich in der Ausführungsform 1 und der Ausführungsform 2 die Last P in einem frühen Deformations-Stadium nicht stark, und es ist möglich, auf stabile Weise eine große Last P aufrecht zu erhalten, und auch ein großes Deformations-Ausmaß λ zu erhalten. Es ist nämlich möglich, das Integral der Last P von Null zum Maximum bezüglich ("in terms of") dem Deformations-Ausmaß λ zu erhöhen, wodurch es möglich ist, große Absorptions-Energie zu erhalten.
13 ist ein Graph, welcher Energie-Absorptions-Effizienzen der Crash-Tests von Konstruktionselementen zeigt. Insbesondere zeigt 13, im Vergleich, die Energie-Absorptions-Effizienz E von, jeweils, der Ausführungsform 1, der Ausführungsform 2, einem Vergleichs-Beispiel 2 und einem Vergleichs-Beispiel 3, wobei die Energie-Absorptions-Effizienz E des Konstruktionselements des Vergleichs-Beispiels 1, welches nicht mit einem Füllmaterial gefüllt ist, 1 beträgt. Übrigens ist die Energie-Absorptions-Effizienz E ein Wert, welcher durch Teilen von absorbierter Energie durch das Gewicht eines Konstruktionselements erhalten wird.
Die Energie-Absorptions-Effizienz E von jeweils der Ausführungsform 1 und der Ausführungsform 2 ist wesentlich größer als 1, und zeigt den Einfluss der hohlen körnigen Materialien und der porösen körnigen Materialien.
14 ist ein Graph, welcher die Ergebnisse von Biegetests von Konstruktionselementen zeigt, und die Vertikalachse zeigt die Last W, welche veranlasst wird, senkrecht zur Achse eines Konstruktionselements einzuwirken, wohingegen die Horizontalachse das Verschiebungs-Ausmaß 6 des Konstruktionselements aufgrund der Last W repräsentiert.
Als die Konstruktionselemente sind die Ausführungsform 1 (hohle körnige Materialien), die Ausführungsform 2 (poröse körnige Materialien), das Vergleichsbeispiel 1 (Probe A), das Vergleichsbeispiel 2 (Probe C) und das Vergleichsbeispiel 3 (Probe B) gezeigt, welche alle mit Bezug zu 12 beschrieben wurden.
In der Ausführungsform 1 und der Ausführungsform 2 ist es möglich, die große Last W von einem frühen Deformations-Stadium zu einem späteren Deformations-Stadium bei einem annähernd konstanten Niveau aufrecht zu erhalten, und es ist möglich, während der/einer Deformation viel Energie zu absorbieren.
Wie oben mit Bezug zu 2, 9A, 9D und 11A beschrieben wurde, sind/werden der Raum im Mittel-Pfosten 75A, oder der vom Mittel-Pfosten 75A und der umgebenden Mittel-Pfosten-Verkleidung 84 umgebene Raum, oder sowohl der Raum im Mittel-Pfosten 75A und der vom Mittel-Pfosten 75A und dem umgebenden Mittel-Pfosten-Verkleidung 84 umgebene Raum direkt mit den körnigen Materialien 12 gefüllt, welche hohle Anteile 12a und körnige Materialien 12 aufweisen, oder es wird in sie ein Füll-Element eingefügt, welches vorab mit den körnigen Materialien 12, welche hohle Anteile 12a und körnige Materialien 12 aufweisen, gefüllt ist/wurde.
Dann wird ein verfestigtes körniges Material, welches dazu vorgesehen ist, ein Konstruktionselement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu füllen, mit Bezug zu 15 bis 19 beschrieben.
15 zeigt eine Querschnitt-Ansicht eines verfestigten körnigen Materials, welches dazu vorgesehen ist, das Konstruktionselement gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung zu füllen. Dieses verfestigte körnige Material 215 ist aus hohlen, aus Harz hergestellten ersten körnigen Materialien 212 und festen zweiten körnigen Materialien 213 hergestellt. Benachbarte Exemplare der zweiten körnigen Materialien 213 sind mittels der oben beschriebenen ersten körnigen Materialien 212 aneinander gebondet. Tatsächlich füllen die ersten körnigen Materialien 212 die zweiten körnigen Materialien 213 in fast dichtem Zustand, sind aber aufgrund der bequemeren Beschreibung grob dargestellt.
16 ist eine vergrößerte Ansicht eines verfestigten körnigen Materials gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung. Das verfestigte körnige Material 215 ist ein Element, bei welchem benachbarte Exemplare der zweiten körnigen Materialien 213 durch Schmelzen und anschließendes Verfestigen der ersten körnigen Materialien 212 aneinander gebondet sind. Bezugszeichen 212a bezeichnet einen hohlen Teil der ersten körnigen Materialien 212, und Bezugszeichen 214 bezeichnet einen durch das Verfestigen der ersten körnigen Materialien 212 gebildeten verfestigten Teil.
Es wird nun der Zustand beschrieben, in welchem das oben beschriebene verfestigte körnige Material 215 durch eine hierauf applizierte Last deformiert wird/ist, mit Bezug zu den 17A und 17B beschrieben.
Wenn, wie in 17A gezeigt, während einer Fahrzeug-Kollision, die Last P von Außerhalb aus auf ein Konstruktionselement 210 einwirkt, wird die Last P auf das verfestigte körnige Material 215 mittels eines Rahmenelements 211 übertragen, und das verfestigte körnige Material 215 wird deformiert, wie in 17B gezeigt ist.
Es werden in einem frühen Deformations-Stadium des verfestigten körnigen Materials 215 nämlich die ersten körnigen Materialien 212 und die zweiten körnigen Materialien 213 leicht deformiert. Während die Last weiterhin appliziert wird/ist, und die Deformation fortschreitet, wird die Deformation des hohlen ersten körnigen Materials 212 größer, während die zweiten körnigen Materialien 213 kaum deformiert sind, und die ersten körnigen Materialien 212 in der Nähe des Teils des Konstruktionselements 210, auf welchen die Last appliziert ist/wird, kollabieren. Während die Last P weiterhin einwirkt, schreitet das Kollabieren der ersten körnigen Materialien 212 allmählich zur Bodenseite des Konstruktionselements 210 fort.
Ein aus dem Kollabieren des ersten körnigen Materials 212 resultierender kollabierter Teil 212b erzeugt eine große Reibungskraft mit einem benachbarten kollabierten Teil 212b und einem benachbarten zweiten körnigen Material 213. Wenn das verfestigte körnige Material 215 im Deformieren begriffen ist, wird diese Reibungskraft ein großer Widerstand, und absorbiert während der Kollision große Stoß-Energie. Da der Kollaps der ersten körnigen Materialien 212 allmählich wandert, wird Stoß-Energie stabil und effizient absorbiert.
18A und 18B zeigen die Inhalte eines Crash-Tests eines Konstruktionselements gemäß dieser Ausführungsform. In 18A wird das Deformations-Ausmaß λ des Konstruktionselements 210 in seiner Axialrichtung ermittelt, wenn die Last P, welche eine Kompressions-Last ist, auf das Konstruktionselement 210 in dessen Axialrichtung appliziert wird/ist. 18B ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Last P und dem Deformations-Ausmaß λ zeigt, und die vertikale Achse repräsentiert die Last P, während die horizontale Achse das Deformations-Ausmaß λ repräsentiert.
Wie in 18B gezeigt ist, ist das Vergleichsbeispiel 1 ein Konstruktionselement, welches ein mit festen körnigen Materialien gefülltes Konstruktionselement aufweist, und die körnigen Materialien sind nicht verfestigt. Im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 ist bei der Ausführungsform, welche das Konstruktionselement 210 darstellt, in welches die verfestigten körnigen Materialien 215 gemäß der Erfindung eingefügt sind (bezugnehmend auf 15), zu sehen, dass die Last P im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 zunimmt, und die/eine Stoß-Energie-Absorptions-Leistungsfähigkeit verbessert wird.
19 ist ein Graph, welcher vergleichend das Gewicht des Konstruktionselements gemäß dieser Ausführungsform und die Gewichte der Vergleichsbeispiele zeigt. Unter der Annahme, dass das Gewicht W des Vergleichsbeispiels 1 (das nur mit den in 18B gezeigten festen körnigen Materialien gefüllte Konstruktionselement) 1 ist, ist das Gewicht W des mit dem verfestigtem körnigen Material 215 (bezugnehmend auf 2) gefüllte Konstruktionselement der vorliegenden Ausführungsform nur etwas ("merely slightly") größer als 1, und der Zuwachs des Gewichtes ist in Bezug auf das Vergleichsbeispiel 1 gering.
Das Vergleichsbeispiel 2 ist ein Konstruktionselement, dessen Inneres mit Urethan-Harz gefüllt ist, und der Zuwachs des Gewichtes W gegenüber der vorliegenden Ausführungsform ist groß.
Die zweiten körnigen Materialien 213 der in den 15, 16, 17A und 17B gezeigten Ausführungsformen sind oben mit Bezug auf feste körnige Materialien als Beispiel(e) beschrieben worden, aber die zweiten körnigen Materialien 213 in der Erfindung sind nicht auf feste körnige Materialien begrenzt, und können auch diejenigen sein, welche in den 11A bis 11G der ersten Ausführungsform gezeigt sind, beispielsweise indefinite poröse Materialien, definite poröse Materialien, sternförmige Materialien, welche hohle Teile aufweisen, rohrförmige Materialien oder sphärische körnige Materialien, welche hohle Teile aufweisen.
Da die zweiten körnigen Materialien 213 als hohle oder poröse körnige Materialien gebildet werden, kann dementsprechend in Kombination mit den ersten körnigen Materialien 212 (bezugnehmend auf 15), welche die zweiten körnigen Materialien 213 bonden, eine weitere Reduktion des Gewichtes des Konstruktionselements realisiert werden.
Das verfestigte körnige Material 215 gemäß dieser Ausführungsform wird in den in 6A und 6B gezeigten Fahrzeug-Rahmenkonstruktionen eingesetzt.
Wie oben im Zusammenhang mit den 15, 17A und 17B beschrieben, ist zuerst einmal die Erfindung dieser Ausführungsformen dadurch gekennzeichnet, dass in einer Konstruktion, in welcher das Rahmenelement 210 und/oder der vom Rahmenelement 210 und dem umgebenden Paneelen-Element umgebene Raum mit körnigen Materialien gefüllt, wobei die körnigen Materialien aus den hohlen ersten körnigen Materialien 212 und den zweiten körnigen Materialien 213 hergestellt sind, und wobei benachbarte Exemplare der hohlen zweiten körnigen Materialien 213 mittels der ersten körnigen Materialien 212 aneinander gebondet sind.
Durch Bonden der benachbarten Exemplare der hohlen zweiten körnigen Materialien 213 aneinander mittels) der/den ersten körnigen Materialien 212 in dieser Weise, ist es möglich, das Gewicht des Konstruktionselements 210 zu reduzieren. Darüber hinaus kann das gegenseitige Bonden der zweiten körnigen Materialien 213 durch Schmelzen der ersten körnigen Materialien 212 fest gemacht werden. Wenn das Rahmenelement 210 (einen) Stoß aufnimmt, kollabieren dementsprechend die ersten körnigen Materialien 212. Der aus dem Kollaps dieser ersten körnigen Materialien 212 resultierende kollabierte Teil 212b erzeugt (eine) große Reibungs-Kraft, wenn das verfestigte körnige Material 215 deformiert wird, wodurch (ein) großer Widerstand erreicht werden kann, um mehr Stoß-Energie zu absorbieren. Da ferner der Kollaps der ersten körnigen Materialien 212 allmählich wandert, kann Stoß-Energie stabil und effizient absorbiert werden.
Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Rahmenelement 210 und/oder der Raum zwischen dem Rahmenelement 210 und dem umgebenden Paneelen-Element mit dem verfestigten körnigen Material 215 auszufüllen ist, das verfestigte körnige Material 215 durch einen Schritt eines Mischens der aus Harz hergestellten hohlen ersten körnigen Materialien 212 und der zweiten körnigen Materialien 213 und einen Schritt eines Bondens der ersten körnigen Materialien 212 und der zweiten körnigen Materialien 213 mittels Schmelzens von Oberflächen der ersten körnigen Materialien 212 gebildet wird.
Gemäß diesem Verfahren zum Ausbilden eines verfestigten körnigen Materials ist es möglich, die ersten körnigen Materialien 212 und die zweiten körnigen Materialien 213 durch Aufschmelzen der Oberflächen der aus Harz hergestellten ersten körnigen Materialien 212 fest zu bonden, wodurch es möglich ist, das leichtgewichtige verfestigte körnige Material 215 großer Größe zu bilden. Darüber hinaus können die Oberflächen der aus Harz hergestellten hohlen ersten körnigen Materialien 212 bei einer niedrigen Temperatur aufgeschmolzen werden, wodurch das verfestigte körnige Material 215 leicht gebildet werden kann, ohne dass eine Ausrüstung, wie eine spezielle Heiz-Ausrüstung, notwendig wäre.
Wenn in der Erfindung das Rahmenelement mit dem verfestigten körnigen Material zu füllen ist, kann übrigens das verfestigte körnige Material auch in das Rahmenelement eingeführt werden, nachdem es in eine vorbestimmte Form geformt wurde. Ferner kann das verfestigte körnige Material durch Mischen des ersten und des zweiten körnigen Materials, und anschließendes Füllen des Rahmenelements mit diesen gemischten körnigen Materialien, und anschließendem Erhitzen des Rahmenelements, gebildet werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Erfindung eine Erhöhung des Gewichtes einer Rahmenelementkonstruktion durch körnige Materialien, welche hohle Anteile aufweisen, oder poröse körnige Materialien, begrenzt werden, Wenn das Rahmenelement (einen) Stoß erfährt, kann aufgrund der Reibungskraft zwischen den körnigen Materialien und der Deformation oder dem Kollaps der körnige Materialien selber erreicht werden, dass die Deformation des Rahmenelements von einer Last-Einwirkungs-Seite aus allmählich und weich/gleichförmig fortschreitet, während eine große Last erzeugt wird, wodurch deutlich mehr Stoßenergie auf stabilere Weise absorbiert werden kann. Dementsprechend ist die Rahmenelementkonstruktion gemäß der Erfindung in nützlicher Weise auf Rahmenelemente für Eisenbahnen, Schiffen, Flugzeugen, Motorrädern und dergleichen, und insbesondere auf Rahmenelemente für Kraftfahrzeuge anwendbar.

Claims

Rahmenelementkonstruktion, umfassend: ein Rahmenelement (211), erste körnige Materialien (212), welche hohle Teile (212a) aufweisen, und zweite körnige Materialien (213), wobei ein Raum innerhalb des Rahmenelementes (211) und/oder ein vom Rahmenelement und einem umgebenden Paneelen-Element umgebener Raum mit dem ersten und dem zweiten körnigen Material (212, 213) ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten körnigen Materialien (212) aus einem Harz-Material bestehen, und benachbarte zweite körnige Materialien durch Aufschmelzen von Oberflächen der ersten körnigen Materialien (212) aneinander gebondet sind.
Rahmenelementkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten körnigen Materialien (213) fest sind.
Rahmenelementkonstruktion gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten körnigen Materialien (213) hohle oder poröse körnige Materialien umfassen.
Verfahren zum Herstellen eines verfestigten körnigen Materials (215), welches in ein Rahmenelement (211) und/oder in einen von dem Rahmenelement und einem umgebenden Paneelen-Element umgebenen Raum gefüllt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Mischen erster körniger Materialien (212), welche hohl sind, und aus Harz hergestellt sind, mit zweiten körnigen Materialien (213); und Bonden benachbarter Exemplare der zweiten körnigen Materialien (213) aneinander mittels der ersten körnigen Materialien (212) durch Aufschmelzen von Oberflächen der ersten körnigen Materialien.