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