吸能支承结构及其制造方法技术

一种吸能支承结构(1)，具有由纤维增强塑料构成的吸收体(2)。所述吸收体(2)安置在支承结构支座组件(3)和支承结构冲击吸收组件(4)之间。所述吸收体(2)被设置为使得其通过基于支承结构组件(3、4)的冲击引起的相对位移从起始状态变形至变形后的变形状态而吸收能量，所述能量通过冲击而被引入所述支承结构(1)中。所述吸收体(2)被设置为与初始状态相比通过能量吸收已经在起始状态预变形的本体。在所述支承结构(1)的生产期间，所述吸收体(2)首先被制造成初始状态，然后预变形至起始状态，最后所述吸收体(2)连接至支承结构组件(3、4)。结果是支承结构在受到冲击引起的能量引入时能够以可预测及确定的方式吸收能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 德国专利申请DE 10 2012 200410. 6的内容通过引用被并入本文。
本专利技术涉及如权利要求1的前序部分所述的吸能支承结构。此外，本专利技术涉及一 种制造吸能支承结构的方法。
技术介绍
吸能支承结构，尤其是对车辆的缓冲器或保险杠区域的吸能支承结构在 EP1464547A1、DE3839059A1、DE60300496T2、EP1607272B1、EP1744077A1、EP2335983A2、 W02011/058152A1、DE-PS1933149 和 DE102006058604A1 中公开。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是改进一种基于由纤维增强塑料构成的吸收体的吸能支承结 构，使得它在冲击引起的向支承结构引入能量时以可预测及确定的方式吸收能量。本专利技术 的另一目的是公开了该种类型的支承结构的制造方法。 根据本专利技术，这一目的通过具有权利要求1所述特征的支承结构实现。 本专利技术认为，吸收体的预变形引起非常确定的力量引入，进而当冲击被引入支承 结构时引起一定的能量吸收比例。由此，纤维增强塑料的能量吸收势能够以可预测及确定 的方式加以利用。可以利用在例如50kJ/kg至120kJ/kg范围内的纤维增强塑料的高比吸 能（hohe spezifische Energieabsorption)，其显著高于可比较的金属吸收体的情况。由 此在受到冲击时，吸收体从其初始状态变形的在起始区域的不希望、不确定的力量-路径 相关性便可被避免。在支承结构组件之间可以使用非常大的长度比例的吸收体用于从起始 状态变形至变形状态，例如吸收体总长的85%。吸能支承结构的支承结构冲击吸收组件可 被设置为车辆上的缓冲器或保险杠。吸收体可以为管状。管状吸收体可被设置为具有圆形 或卵形或椭圆形截面。吸收体可被设置为具有正方形、矩形或具有多边形截面，例如三角形 或多于四边形的截面。吸收体可以力配合地集成进支承结构中，也可承受无限范围的所有 动载荷和静载荷，尤其是张力和横向力。如果支承结构被用在车辆中，所述吸收体也可例如 被用于吸收牵引力。所述支承结构可被用在车辆工程中。可选地，所述支承结构也可被用 作飞机的结构组件，例如飞机或直升飞机、升降机的结构组件，也可被用作建筑物的结构组 件。在后一种情况下，所述支承结构可以是地震保护系统的一部分。所述吸收体可以仅仅 由纤维增强塑料构成。 根据权利要求2所述的吸收体以确定的方式变形。能量吸收能够受各分层条件的 精细影响，例如受吸收体的壁厚和/或起到例如刀片作用的分层体的设计的影响。分层体 的功能也可由支承结构组件（吸收体被安装在其中间）中的一个获得。分层体作为刀片的 设计并不是强制性的。分层体仅需要被设计成能够持续分层，其被支承在预变形的吸收体 上。 为了实现能够用于能量吸收的分层性质，吸收体的壁厚必须超过一定的下限。选 择该种下限，使得对于吸收体的分层力低于可能的弯曲力，从而保证了吸收体在受到冲击 载荷时通过分层而不是通过屈曲而变形。对于管状吸收体、直径约为20mm到25mm的情况， 壁厚的下限可以约为1. 〇_。对于吸收体的管径为70_，则壁厚的下限可以为1. 4_。这适 用于管长大约为100mm。 这也适用于根据权利要求3所述的吸收体。 根据权利要求4所述的触发结构确保了确定的预变形比例。 根据权利要求5所述的触发结构可以很容易地制成。 根据权利要求6所述的支承结构使得力通过吸能支承结构在各个方向上被吸收。 被吸收的力可以是纯吸持力和/或冲击引起的力。至少一个吸收体是预变形的。除预变形 的吸收体外，其余由纤维增强塑料构成的本体可以被纯粹用作吸持结构和/或也可用作能 量吸收器。由纤维增强塑料构成的本体可以被设计为三面体的方式。在吸能支承结构内有 更大量的由纤维增强塑料构成的这种本体也是可能的。 根据权利要求7所述的注塑成型连接使得可以将吸收体的预变形部分无间隙地 连接至支承结构组件，使得吸收体的冲击引起的变形从起始状态立即到变形状态，换句话 说在支承结构组件之间没有死路径。由此出现了完全确定的能量吸收比例。另外，在吸收 体和支承结构之间确定的连接比例也通过在吸收体的预变形部分区域的注塑成型连接件 而得到。注塑成型连接件可通过封装而制造。 根据权利要求8所述的制造方法（所述方法包括制造初始状态的吸收体、将吸收 体预变形成起始状态、以及将吸收体连接至支承结构支座组件和支承结构冲击吸收组件的 步骤）的优势对应于如上所述的与本专利技术的吸收体相关的优势。 根据权利要求9所述的注塑成型连接件可以具体地通过吸收体的封装而实现。 根据权利要求10所述的吸收体的预变形可以被巧妙地整合进支承结构的生产过 程中。 根据权利要求11所述的力值测试使得可以在吸收体和支承结构的生产期间进行 安全质量控制。 【附图说明】 下面借助于附图，对本专利技术的实施方案进行更详细地描述，其中： 图1示出了具有由纤维增强塑料构成的预变形的吸收体的吸能支承结构，所述吸 收体安装在支承结构支座组件和支承结构冲击吸收组件之间； 图2示出了在图1的支承结构生产期间作为预产品的吸收体，以还没有变形的初 始状态显示； 图3示出了在预变形后的图2的吸收体； 图4示出了图2的吸收体，安装在注塑成型工具在其闭合前的两个工具组件之间， 以轴向纵切面显示； 图5示出了图4中沿V-V线的截面； 图6示出了在开始闭合注塑成型工具后通过初始预变形的吸收体的一个端面部 分的轴向纵切面； 图7以与图6相似的视角示出了在已经完成注塑成型工具的闭合后完全预变形的 吸收体的端面部分； 图8以与图7相似的视角示出了一个完全预变形的可选的吸收体，其被支持在支 承结构支座组件的一个变形部分的变体上； 图9示出了力/路径图，其显示了变形体相对于吸收体的相对位移的施加在吸收 体上的变形力的相关性。 【具体实施方式】 图1示出了吸能支承结构1的一部分，吸能支承结构1可以是车辆的一个组件。支 承结构1具有由纤维增强塑料制造的吸收体2,吸收体2安装在支承结构支座组件3和支承 结构冲击吸收组件4之间，支承结构支座组件3可以例如是车辆纵向构件或车辆纵向构件 凸缘，支承结构冲击吸收组件4可以是车辆的缓冲器横梁或保险杠。吸收体2为整体管状。 支承结构支座组件3的管状主组件以图1中的断续的短划线表示。支承结构支座组件3为 管状，且如图1所示，可以为圆形或者可以为卵形截面。其他的适用于包围支承结构1的结 构的支承结构支座组件3截面也是可以的。 除吸收体2外，支承结构1也具有两个支承体5、6,这两个支承体5、6也由纤维增 强塑料制成并且也是管状。支承体5、6的管径小于吸收体2的管径。支承体5、6与吸收体 2共同设置成四面体的形式。一方面吸收体2的纵向轴，另一方面支承体5、6的纵向轴，指 向不同的方向。支承体5和6的纵向轴也可指向不同的方向。 支承体5、6也可设置成冲击能量吸收的吸收体。 支承体5、6也抵靠支承结构支座组件3支撑着支承结构冲击吸收组件4。 吸收体2和支承体5、6的纤维增强塑料是一种含纤维材料、塑料基质和增粘剂的 纤维复合材料，纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸能支承结构(1)‑具有由纤维增强塑料构成的吸收体(2)，所述吸收体(2)安置在支承结构支座组件(3)和支承结构冲击吸收组件(4)之间，‑其中所述吸收体(2)被设置为使得其通过基于所述支承结构组件(3、4)的冲击引起的相对位移从起始状态变形至变形后的变形状态而吸收能量，所述能量是通过冲击而被引入所述支承结构(1)中的能量，其特征在于，所述吸收体(2)被设计为一种本体，与初始状态相比，其在起始状态已经通过能量吸收而被预变形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.12 DE 102012200410.61. 一种吸能支承结构（1) -具有由纤维增强塑料构成的吸收体（2)，所述吸收体（2)安置在支承结构支座组件 (3)和支承结构冲击吸收组件（4)之间， -其中所述吸收体（2)被设置为使得其通过基于所述支承结构组件（3、4)的冲击引起 的相对位移从起始状态变形至变形后的变形状态而吸收能量，所述能量是通过冲击而被引 入所述支承结构（1)中的能量， 其特征在于，所述吸收体（2)被设计为一种本体，与初始状态相比，其在起始状态已经 通过能量吸收而被预变形。2. 根据权利要求1所述的支承结构，其特征在于，所述吸收体（2)被设置为通过分层而 变形的本体。3. 根据权利要求1或2所述的支承结构，其特征在于，所述吸收体（2)被设置为在起始 状态和变形状态之间通过分层而变形的期间进行能量吸收。4. 根据权利要求1至3之一所述的支承结构，其特征在于，所述吸收体（2)具有触发结 构（8)，所述触发结构（8)预先决定了所述吸收体（2)预变形至起始状态的位置。5. 根据权利要求4所述的支承结构，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫伯特·博格尔，
申请(专利权)人：热塑组合物股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE