制造模块化能量吸收组件的方法技术

一种制造用于使撞击该组件的物体减速的能量吸收组件的方法。该组件包括一个底板和至少一个与其相关联的能量吸收模块。为了提供预定的能量吸收特性，至少一个能量吸收模块用以下某种结构制成，其包括第一结构（Ａ）和第二结构（Ｂ）。结构（Ａ）是一个由底板支撑的金属网格结构。结构（Ｂ）包括多个每个都有底面和壁的凹槽。总之，结构（Ａ）和结构（Ｂ）及其组合为使用者提供了决定冲击抗力的能力。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造模块化能量吸收部件的方法，该部件用于使撞击部件或有该部件置于其中的组件的物体减速。
技术介绍
在许多场合需要提供一些组件，它能够在给定的有限距离使撞击该组件的物体减速。为此，该组件必须吸收由物体传过来的大部分冲击能。在过去，这是通过为该组件提供支撑该组件的变形的能量吸收部件，以吸收冲击该物体的能量来具体实现的。替代的方法示例于共同拥有的美国专利No.5,700,545、1998年2月24日提出申请的美国序列号No.09/018,666(现在的美国专利No.6,017,084)和1999年6月8日提出申请的美国序列号No.09/328,196，这些文献在此引用作为参考。例如，在汽车内，需要保护乘客免受诸如柱和顶轨等内部部件的冲击。这些结构用钢管和槽钢制成，焊接在一起，构成汽车的结构框架或组合本体。设计人员曾经试图在柱、顶轨和汽车的其它部分设置能量吸收装置，以保护汽车乘员。在先有技术中发现有使用吸收能量用的聚氨酯橡胶、刚性聚合物泡沫、工程塑料块或单元或叶片、各种板状金属结构、金属梁、蜂巢状金属和其它实心几何形状体。但是，大多数这类材料，在撞击时吸收的能量总少于对于给定位移的预期的能量。能量吸收材料自材料开始受到初始载荷到断裂的理想反应是力与所产生的偏移之间的近似“方波”的反应，即作用在减速物体上的力在所需的一段撞击距离或偏移上是不变的。授予Audi等人的共同拥有的美国专利No.5,700,545公开了这样一种结构。其中所公开的能量吸收部件包括一种材料(例如多孔金属网)阵列，带有大体与处于事故面所在平面上的间隔面正交的垂直支撑面结构。尽管这种结构的能量吸收特性比先有技术的有所改进，但是由于其结构的原因，仅有其支撑面，占吸收部件的约50％，在能量吸收方面发挥了作用。而因为间隔面基本处于垂直于冲击方向的平面上，所以它们在能量吸收中几乎或根本不起作用。因此，需要提供一种制造能量吸收组件的方法，同先有技术结构相比，该组件能够最大限度地利用能量吸收部件，使得最大的可塌陷的材料得到利用，与先有技术相比，以产生优良的能量吸收特性，以及最佳的单位质量的能量吸收量和能量吸收部件的单位偏移能量吸收量。吸收组件吸收所需能量的大小取决于所要减速物体的动能和受该物体撞击时背景结构的偏移。在汽车内部的情况下，车本体或框架在受到乘员撞击时产生一定程度的偏移。相对于给定大小的冲击能，偏移量随车辆框架结构变化。所以要求能量吸收结构在车辆不同的位置吸收不同的能量。可用的冲击空间的大小也是变化的。因此，最好还另外提供一种，其中各组成模块对冲击力提供不同程度的抗力。再者，提供这样的模块将是有用的，其中支撑各个模块的材料本身也用能量吸收材料构成。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种，它能够在给定的有限距离内使冲击物体在与该组件接合后减速，其中组件的不同模块或区域对冲击力提供不同的抗力，因此能够使设计人员根据采用该组件的环境的要求对该组件进行特制。本专利技术的另一个目的是构成一个与该组件成整体的固定装置，导线、管子、导管等可以置于其中，而不需要采用额外的，如夹子、粘接剂等连接装置。本专利技术的再一个目的是提供一种制造能量吸收组件的方法，同先有技术结构相比，该组件能够在给定距离内使能量吸收最大化，同时制造中在经济上能够承受。本专利技术的又一个目的是提供一种制造能量吸收组件的方法，该组件以近乎方波的方式吸收能量。本专利技术的又一个目的是提供一种制造能量吸收组件的方法，它适合于安装在车辆上，以提供冲击保护。相应地，提供了一种制造热成型的能量吸收组件的方法，这种组件用于使撞击该组件的物体减速。该组件包括一个底板和至少一个与该底板相关联用于承受该组件的变形的能量吸收模块。该至少一个能量吸收模块包括从一组结构中选择的一个结构，该组结构包括在此称为结构(A)的第一结构和在此称为结构(B)的第二结构。结构(A)包括互连的条索的网格结构，条索相交构成多个单元，并支撑在于底板内形成的通道内。结构(A)的取向是这样的，各单元的平面大体平行于冲击力，目的是在给定距离上最大化吸收能量。在能量吸收过程中，该网格结构塌陷且至少一些单元变得至少部分被封闭。该模块可以是单独部件，或者模块的一些部分或仅仅是某些部件的区域可以设计成在其之间改变吸收特性。或者，各部件可以设计为具有某些吸收特性。不同的部件设计可以依次布置或相互间紧密相邻，以形成整体上连续的能量吸收功能。结构(B)包括多个杯状或其它形状的凹槽，每个凹槽具有一个在底板内形成的底面和截头圆锥壁。结构(B)的取向是这样的，各杯的底面大体垂直于冲击力。其截头圆锥壁大体平行于冲击力，目的是在给定距离内借助该壁最大化吸收能量。在能量吸收过程中，该壁至少部分塌陷且至少一些杯成为至少部分地被压缩。结构(B)中杯的形状在平面图上可以是圆形、椭圆形、三角形、六边形或其它任意多边形。结构(A)和(B)允许设计人员或使用者决定冲击力的抗力。通过附图、所附说明书和权利要求，本专利技术的上述目的和其它目的、特性和优点将更加容易理解。附图说明图1给出了根据本专利技术方法制造的能量吸收组件的一个模块中一个部件的透视图；图2是图1所示本专利技术一个部件的平面形实施例的侧视图；图3是图1所示本专利技术一个部件的曲折形实施例的顶视图；图4是能量吸收部件的平面形实施例在垂直于事故面的平面内变形后的侧视图；图5是能量吸收部件的曲折形实施例在其在平行于事故面的平面内变形后的顶视图；图6是在本专利技术能量吸收部件内单独一个单元的局部放大图；图7是根据本专利技术步骤制造的能量吸收部件的力-偏移曲线，其中各单元对齐，使短轴大体平行于冲击的方向； 图8是根据本专利技术步骤制造的能量吸收部件的力-偏移曲线，其中各单元对齐，使长轴大体平行于冲击方向；图9示出根据本专利技术步骤制造，连接到典型的汽车A柱盖上的能量吸收部件；图10给出根据本专利技术步骤制造，连接到典型的汽车B柱盖上的能量吸收部件；图11给出根据本专利技术步骤制造的能量吸收部件，封装在填充材料内；图12是用于制造模块化能量吸收组件的主要制造过程中主要步骤的示意图；图13(a)示出制成底板的塑料板；和工具(图13(b))，和制成品(图13(c))的图示；图14是根据本专利技术步骤制造，如第一结构所采用的能量吸收模块的下侧的透视图；图15是图14所示结构的顶视图；图16是图14-15所示结构的底视图；图17是图14-16所示结构的顶视图；和图18是能量吸收部件一个模块的力-偏移曲线，其中该模块包括杯形凹槽，每个凹槽具有一个在底板内构成的底面和截头圆锥形壁。具体实施例方式在公开根据本专利技术的原理所实施的制造过程步骤之前，首先公开各种产品及其品质特征。首先参见图1，图中给出了一个根据本专利技术步骤制造的，用于使撞击该组件的物体(未示出)减速的能量吸收组件10。在优选实施例中，组件10包括具有与撞击物体接触的事故面14的事故部件12。至少一个能量吸收部件16连接到用于承受组件10的变形的事故部件12的相对面18的连接区17。现在参见图2，各能量吸收部件16包括相互连接的材料的条索20的网格结构，如多孔金属网，其为组件10提供了独特的能量吸收特性。能量吸收部件16最好用多孔金属网制成，该多孔金属网可以从佛罗里达的Tampa的McNichols公司购得。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造模块化能量吸收组件的方法，该组件带有一个底板和一个或多个与该底板相关联的能量吸收模块，其包括的步骤有： 提供一个在其中构成有多个凹槽的热成型工具； 将一塑料板加热到变形温度和溶化温度之间的温度； 使加热的塑料板与热成型工具接触，并将加热的塑料板推迫到工具上，使前者与后者形状一致，从而在塑料板内形成凹槽，并制成加热的塑料部件； 冷却该加热的塑料部件以构成冷却的塑料部件；和 将该冷却的塑料部件从工具中弹出，从而在该冷却的塑料部件中整体形成有一个或多个凹槽。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PP卡罗尔三世，JM科尔米尔，
申请(专利权)人：奥克伍德能源管理公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]