用于车辆的能量吸收结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于车辆的能量吸收结构，该能量吸收结构具有能量吸收元件和至少一个碰撞传递元件，该碰撞传递元件挤压到能量吸收元件的侧壁上并且在碰撞情况下能在侧壁上沿着侧壁引导。
【背景技术】
[0002]由碳纤维加强的塑料(“CFK”)构成的碰撞或撞击结构当今在车辆中主要设计为具有矩形或圆形轮廓横截面的支架。在碰撞情况下，为了能量吸收而应用所谓的“碎裂”的失效机制。在碰撞时优先在脆裂中实现支架的完全分裂(粉末化)，亦即逐渐地在端侧的“撞击正面”，该撞击正面随着累进的碰撞总是进一步进入到支架中。碰撞结构破坏的另一种形式是直接在撞击正面(“Fronding”)上CFK材料限定地偏转180°。在此，为了耗散动能，纤维断裂机制结合摩擦起作用。
[0003]两个失效机制在正面碰撞中沿支架的纵向方向起作用，其中力垂直于支架横截面。然而，在横向力的影响下，按照所述失效机制设计的结构基本上不受控制地并且灾难性地失效，只要没有设置用于吸收横向力的昂贵的构造上的附加措施。失效模式的分析处理当时是不可能的。此外，表现出CFK材料的不利的温度依赖性，因为吸收的能量通常在较高温度下减少。
[0004]DE 10 2010 020 080 Al公开了一种用于机动车的保险杠装置，该保险杠装置具有横梁和撞击盒，其中横梁通过引导型材与撞击盒耦联并且引导型材相对可动地连接在撞击盒上，其中，在引导型材上设有用于与撞击盒耦联的连接板。然而由此没有引起提高的能量吸收。
[0005]DE 10 2004 059 545 Al公开一种用于特别是在车辆与块体碰撞在一起时吸收能量的机构。该能量吸收机构包括可动的碰撞传递元件和用于影响碰撞传递元件的可动性的锁止机构。碰撞传递元件借助于锁止机构在最小的第一碰撞速度范围中可刚性锁闭，而碰撞传递元件在高的第二碰撞速度范围中基本上无力地是可动的。该能量吸收机构的突出之处在于，锁止机构在中等的第三碰撞速度范围中也允许在整个运动行程内碰撞传递元件的相对运动。在此，能量吸收机构包括与碰撞有关地通过锁止机构可控的用于使材料限定地塑性变形的变形装置，其中变形装置通过碰撞传递元件的相对运动是可驱动的。然而，该变形装置仅仅适合于使金属材料变形，但不适合于非可延展的纤维复合材料。
【发明内容】
[0006]本发明的任务在于，至少部分克服现有技术的缺点并且特别是提供在纤维复合元件上改善的能量吸收。
[0007]该任务按照独立权利要求的特征解决。优选的实施形式特别是可由从属权利要求得出。
[0008]该任务通过一种用于车辆的能量吸收结构解决，该能量吸收结构具有第一元件(在下文中称为“能量吸收元件”)以及至少一个第二元件(在下文中称为“碰撞传递元件”)。该碰撞传递元件压紧在能量吸收元件的侧壁上并且在碰撞情况下能在侧壁上沿着侧壁引导或移动。换言之，碰撞传递元件在碰撞情况下或“撞击”中在保持压紧的情况下至少对于确定的路径长度在侧壁上沿着侧壁被引导或被拉动或推动通过侧壁。
[0009]能量吸收元件是纤维复合构件，从而能量吸收不是通过其塑性变形引起。而是碰撞传递元件具有沉入到或可沉入能量吸收元件中或到纤维复合构件中的微结构。由此实现与能量吸收元件的形锁合，从而在碰撞情况下微结构在表面上根据其进入深度“耕犁”、刮抓或划擦通过能量吸收元件。由此，侧壁在能量吸收元件或微结构的路径中在表面上被破坏。通过该表面上的破坏，实现在能量吸收元件上的高的能量吸收，而无需通过碰撞传递元件在整个深度上破坏能量吸收元件。通过作为这样的元件获得能量吸收元件，该能量吸收元件在那儿具有剩余承载能力，这能实现在碰撞之后维持结构一体性。此外，失效模式无关于力导入角，从而支架自身可以针对任意横向力确定尺寸。
[0010]与能量吸收相关的表面破坏程度可以特别是受微结构的进入或压入深度、在碰撞或移动期间的压紧力以及通过微结构的形状和布置影响。特别是如此能实现对于不同车辆类型的共性。能量吸收和所属力水平的刻度因此可以在不变的构件几何结构的情况下(例如在轮廓横截面和壁厚方面)实施。
[0011]微结构是可沉入的包括如下情况，S卩，微结构沉入在能量吸收元件中，也就是特别是也已经在未移动的(静止)状态下沉入。微结构是可沉入的也包括另一种情况，即，微结构在静止状态下还没有或者仅仅以小的程度沉入能量吸收元件中，但是随着相对于能量吸收元件的移动而沉入或压入其中。
[0012]能量吸收结构例如可以是车辆的碰撞或撞击结构，例如前侧或后侧的撞击结构。
[0013]车辆可以特别是机动车、特别是轿车。
[0014]能量吸收元件可以特别是发动机纵梁(“MLT” )。
[0015]作为纤维复合构件的能量吸收元件可以特别是具有玻璃纤维加强的塑料(简称GFK)、碳纤维加强塑料(也称CFK)或者芳族聚酰胺作为纤维复合材料。
[0016]微结构的突出之处特别是可以在于，各个结构元件(例如各个齿)具有在微米范围中的大小值，也就是不超过一毫米。因此特别是进入深度可以限于一毫米或几个毫米的值。这明显小于所属侧壁的壁厚，该壁厚典型地为至少三毫米或更大。微结构的比较小的高度阻止侧壁在微结构的路径中在其整个深度上被完全破坏。然而微结构不限于此。例如进入深度也可以测定为大于I毫米，例如当能量吸收元件的厚度测定为大于3毫米时。一种进一步改进方案在于，微结构的高度或进入深度不超过能量吸收元件在微结构之下的厚度的三分之一，优选不超过该厚度的四分之一。因此同样可以实现的是，能量吸收元件仅仅在表面上被破坏。
[0017]碰撞传递元件在碰撞情况下能在侧壁上沿着侧壁引导，这相反地表示:在没有碰撞的静止或正常状态下或者在具有如此小以至于碰撞传递元件不(相对)移动的能量的碰撞情况下，碰撞传递元件保留在能量吸收元件上的正常或静止位置上。
[0018]为了微结构在其移动期间不磨损或自身不被破坏，有利的是，该微结构具有比纤维复合材料更高的硬度和/或强度。
[0019]—种进一步改进方案在于，碰撞传递元件具有由金属和/或陶瓷制成的微结构。特别是碰撞传递元件可以由金属制成，例如由钢制成。
[0020]能量吸收元件在碰撞传递元件引导或移动期间的弯曲可能导致其表面被不均匀地破坏。因此优选的是，能量吸收元件是实际中抗弯且耐弯的元件。
[0021]—种进一步改进方案在于，碰撞传递元件能在碰撞情况下由撞击盒、变形盒(“Defobox”)或保险杠在侧壁上沿着侧壁引导。碰撞传递元件备选地可以是该功能元件的一部分。
[0022]—种设计方案在于，碰撞传递元件在正常或静止状态下(没有碰撞或具有仅仅小的碰撞)与能量吸收元件形锁合地微啮合。由此，能量吸收或能量耗散已经直接在这两个元件的相对移动开始时实现。特别是可以将微啮合理解为沉入的微结构和能量吸收元件的相应区域的无间隙相互啮合的造型。特别是这两个元件可以在那儿具有互补的形状。
[0023]又一种设计方案在于，至少一个碰撞传递元件设置在能量吸收元件或者说纤维复合构件的侧壁的外侧上。这能实现特别简单的安装并且在非空心或者说实心的能量吸收元件的情况下也是可应用的。
[0024]另一种设计方案在于，至少一个能量吸收元件是空心元件、特别是空心型材，并且碰撞传递元件设置在侧壁的内侧上。这能实现特别紧凑的结构方式。
[0025]又一种设计方案在于，至少一个变形元件具有微结构，该微结构包括圆锥状(也就是说圆锥形和/或截圆锥形)和/或棱锥状(也就是说棱锥形和/或截棱锥形)的(微)突出部的区域。这能实现能量耗散，该能量耗散至少基本上与碰撞传递元件的移动方向无关。
[0026]又一种设计方案在于，至少一个碰撞传递元件具有微结构，该微结构包括相互平行设置的长形突出部的区域。长形突出部例如可以具有三角形的横截面形状和例如具有四坡屋顶形的基本形状。长形突出部也可以视为肋。这样的微机构具有如下优点，即，在长形突出部沿设定的移动方向定向的情况下均匀的能量耗散通过如下途径得到支持，例如通过在移动过程开始时减小负荷峰值或力峰值。在该设计方案中，破坏的纤维复合材料从碰撞传递元件的路径的材料输出也得到支持。由此可以抵抗在碰撞传递元件之下的材料积聚。
[0027]此外，一种设计方案在于，至少一个碰撞传递元件具有微结构，该微结构包括V形突出部的区域。这也引起均匀的能量耗散，特别是假如V形突出部以其尖端沿设定的移动方向定向时。在此也支持破坏的纤维复合材料的材料输出。
[0028]然而微结构的形状不限于此并且例如也可以具有不规则设置的和/或不规则成形的突出部的区域。不规则的微结构特别是可以形成具有限定粗糙度的粗糙表面。
[0029]此外，一种设计方案在于，能量吸收元件是型材元件，亦即长形的元件，该长形的元件至少在一个部段一一通过该部段引导碰撞传递元件(“路径”)一一上具有至少基本上相同的