Металевий порожнистий призматичний елемент

 

Область техніки, до якої належить винахід

Даний винахід відноситься до тонкостенному полому призматическому елементу, який становить раму і виконаний з металу, такого як сталь, алюміній, нержавіюча сталь або титан і т. д.

Рівень техніки

В останні роки, в області автомобільної промисловості, для зменшення ваги кузова транспортного засобу/автомобіля, при цьому підтримуючи або поліпшуючи безпеку при зіткненні автомобіля, і для зменшення викидів вуглекислого газу з метою поліпшення екологічних характеристик автомобіля, застосовують безліч підходів для підвищення жорсткості елемента рами, такого як крашбокс і т. д. автомобіля, за допомогою модифікації поперечного перерізу елемента рами. Для підвищення жорсткості елемента рами є важливим розподіл властивостей перерізу (або баланс міцності елемента рами в його поздовжньому напрямку. Якщо конструкція елемента рами є невідповідною, у разі переднього зіткнення автомобіля, рама, розташована на задній стороні крашбокса, може деформуватися до деформації крашбокса, розташованого в передній частині рами автомобіля. Більш того, в експерименті по зіткнення автомобіля, граделенная ступінь похибки. Отже, є необхідним, щоб енергопоглинаючий елемент, основна форма деформації якого являє собою форму зминання в осьовому напрямку крашбокса і т. д., був вкрай жорстким, причому ефективність поглинання енергії удару елемента значно не змінюється внаслідок зміни граничної умови.

У цьому відношенні, "баланс міцності" означає момент інерції перерізу, обчислений з безлічі форм поперечного перерізу, перпендикулярних щодо поздовжнього напрямку рами, і характеристик матеріалу, застосованого для рами, та/або розподіл максимальної допустимої критичного навантаження в поздовжньому напрямку. Більш того, "ефективність поглинання енергії удару" означає величину поглинання енергії на одиницю величини зминання в осьовому напрямку, і "жорсткість" означає сталість ефективності поглинання енергії удару щодо зміни динамічного граничної умови.

В якості попереднього рівня техніки, патентна література 1 розкриває поглинає енергію удару елемент, що має канавку, увігнуту всередину елемента, в якому форма поперечного перерізу, принаймні, у частині в осьовому напрямку являє собою замкнутоент, утворений екструдованим елементом з алюмінієвого сплаву, мають порожнисте прямокутний поперечний переріз, в якому виступаюча частина з прямокутним поперечним перерізом передбачена зовні частини поверхні стінки елемента.

Патентна література 3 розкриває раму передньої сторони автомобіля, що має буртики на її бічній стороні, при цьому буртики проходять в осьовому напрямку і виступають всередину або назовні бічної сторони.

Патентна література 4 описує поглинає енергію удару елемент, що має, загалом, C-образне поперечний переріз, яка відкривається назовні в напрямку ширини транспортного засобу.

Більш того, патентна література 5 описує поглинає енергію удару елемент, що має многоугольное поперечний переріз, в якому довжина однієї сторони багатокутного поперечного перерізу, довжини двох сторін, між якими розміщується одна сторона, і діапазон кута, утвореного двома сторонами, обмежені.

Перелік посилань

Патентна література

ПЛ 1: публікація нерозглянутим заявки на патент Японії (kokai, що не пройшла експертизу патентна заявка Японії) № 2006-207724.

ПЛ 2: публікація нерозглянутим заявки на патент Японії (kokai, не відбувся� (kokai, не пройшла експертизу патентна заявка Японії) № H08-108863.

ПЛ 4: публікація нерозглянутим заявки на патент Японії (kokai, що не пройшла експертизу патентна заявка Японії) № 2009-292340.

ПЛ 5: міжнародна публікація № WO 2005/010396.

Короткий виклад суті винаходу

Проблема, що підлягає вирішенню за допомогою винаходу

Технології ПЛ 1-3 призначені для збільшення загальної кількості вершин у поперечному перерізі таким чином, що сила поперечного перерізу на одиницю довжини елемента внаслідок деформації стиснення істотно підвищена за допомогою освіти радикальної увігнутою-опуклої форми. Отже, ПЛ 1-3, необхідно переробляти всю раму зважаючи балансу міцності рами. Якщо технологія частково застосовується до рами, загальний баланс міцності рами погіршується, і рама деформується в її непередбаченому ділянці, за допомогою чого величина поглинання енергії елемента може зменшуватися. Більше того, так як форма деформації може бути нестабільною внаслідок радикальної увігнутою-опуклої форми, елемент може нестабільно м'яти і деформуватися в осьовому напрямку.

З іншого боку, ПЛ 4 і 5, не є необхідним утворювати увігнуту-опуклу форму, і сі�му чого форма деформації зминання може бути стабільною в осьовому напрямку. Однак у будь ПЛ 4 і 5, виконання внутрішніх кутів вершин багатокутної форми є невідповідним. Іншими словами, в залежності від напрямку навантаження, вершина може зникнути внаслідок викривлення багатокутної форми, усунувшись, за допомогою чого сила поперечного перерізу може істотно зменшитися.

Цей винахід було здійснено для забезпечення технології для підвищення ефективності поглинання енергії удару без погіршення балансу міцності і елемента, до якого застосовується дана технологія.

Засоби вирішення проблеми

Автори цієї заявки на патент вивчили взаємозв'язок між формою деформації і ефективністю поглинання енергії удару (або величиною поглинання енергії) при смятии елемента і виявили, що поведінка вершин у поперечному перерізі елемента істотно сприяє величиною поглинання енергії при деформації зминання. Коли вершина пропадає або зникає внаслідок деформації, такий як вигинання під час зминання, реактивна сила суттєво зменшується. Отже, хоча є ефективним виключати згинання в вершині, важко регулювати згинання, зокрема при деформації зминання в осьовому напрямку. В результа�езновение вершини при деформації зминання може бути виключено допомогою регулювання місця згинання. Так як ця технологія призначена для зниження коефіцієнта зменшення реактивної сили, загальний баланс міцності не погіршується.

У відповідності з цим винаходом, забезпечений металевий порожнистий призматичний елемент з багатокутним поперечним перерізом, який має, щонайменше, п'ять вершин і сторін, що проходять між вершинами, в якому: многоугольное поперечний переріз розділене двома вершинами (A, B) з невеликими внутрішніми кутами на два сегмента периметра, причому периметр містить одну або більше сторін, при цьому, щонайменше, один з двох сегментів периметра містить, щонайменше, чотири сторони, відповідні внутрішні кути, щонайменше, трьох вершин (V(i) (i=1, 2, 3,...)), включених до сегмент периметра, який включає, щонайменше, чотири сторони, дорівнюють або менше ніж 180 градусів, відстань (SS(i) (i=1, 2, 3,...)) між кожною з, щонайменше, трьох вершин (V(i) (i=1, 2, 3,...)) і прямою лінією (L), що сполучає дві вершини (A, B), менше ніж 1/2 відстані між двома вершинами (A, B), внутрішній кут вершини (C) з найменшим внутрішнім кутом серед, щонайменше, трьох вершин (V(i)) більше, ніж внутрішні кути двох вершин (A, B), і вершини (VI) є в сегменті периметра, що включає, по мо�ере, трьох вершин (V(i)) і одного (A) з двох вершин (A, B), і між вершиною (C) з найменшим внутрішнім кутом і іншої (B) з двох вершин (A, B), при цьому вказані вершини (VI) мають внутрішні кути більші, ніж внутрішній кут вершини (C) з найменшим внутрішнім кутом.

Згідно з іншим аспектом цього винаходу, забезпечений металевий порожнистий призматичний елемент з багатокутним поперечним перерізом, який має, щонайменше, п'ять вершин і сторін, що проходять між вершинами, в якому: металевий порожнистий призматичний елемент містить дві об'єднані секції (J), многоугольное поперечний переріз розділене двома вершинами (A, B) поблизу двох об'єднаних секцій (J) на два сегмента периметра, причому периметр містить одну або більше сторін, при цьому, щонайменше, один з двох сегментів периметра містить, щонайменше, чотири сторони, відповідні внутрішні кути, щонайменше, трьох вершин (V(i) (i=1, 2, 3,...)), включених до сегмент периметра, який включає, щонайменше, чотири сторони, дорівнюють або менше ніж 180 градусів, відстань (SS(i) (i=1, 2, 3,...)) між кожною з, щонайменше, трьох вершин (V(i) (i=1, 2, 3,...)) і прямою лінією (L), що сполучає дві вершини (A, B), менше ніж 1/2 відстані між двома державно між вершиною (C) з найменшим внутрішнім кутом серед, щонайменше, трьох вершин (V(i)) і одного (A) з двох вершин (A, B), і між вершиною (C) з найменшим внутрішнім кутом і іншої (B) з двох вершин (A, B), при цьому вказані вершини (VI) мають внутрішні кути більші, ніж внутрішній кут вершини (C) з найменшим внутрішнім кутом.

Металевий порожнистий призматичний елемент по винаходу є підходящим для елемента рами, зокрема, який становить раму автомобіля.

У цьому винаході, "багатокутник" означає малюнок, утворений точками перетину прямих ліній, відповідних кожній витягнутої стороні. Металевий порожнистий призматичний елемент з багатокутним поперечним перерізом включає елемент з вершинами, що мають скруглення.

У відповідності з цим винаходом, забезпечений елемент, в якому ефективність поглинання енергії удару і жорсткість підвищені без погіршення балансу міцності.

Короткий опис креслень

Фіг.1 являє собою схему для схематичного зображення реактивної сили і величини зминання, коли елемент мнеться, при цьому пояснює спосіб підвищення ефективності поглинання енергії удару.

Фіг.2 являє собою схематичний вигляд для пояснення взаємозв'язку між максимальноимосвязи між максимальною допустимою изгибающей навантаженням і внутрішнім кутом.

Фіг.4 представляє собою схематичний вигляд для пояснення динамічного стану, коли порожнистий призматичний елемент мнеться в осьовому напрямку.

Фіг.5 являє собою схематичний вигляд для пояснення геометричної деформації і зміни внутрішнього кута при згинанні.

Фіг.6 являє собою схематичний вигляд сегмента периметра для пояснення зміни внутрішніх кутів вершин, коли многоугольное поперечний переріз згинається в одній вершині.

Фіг.7 являє собою схематичний вигляд сегмента периметра багатокутного поперечного перерізу полого призматичного елемента в якості прикладу винаходу.

Фіг.8 являє собою вид прикладу сегмента периметра багатокутного поперечного перерізу щодо винаходу, схематично показує поперечний переріз полого призматичного елемента до і після згинання, причому, серед однієї або більше вершин (VI), наявних на приблизних прямих лініях приблизного багатокутника між двома вершинами A, C і між двома вершинами B, C, внутрішній кут, щонайменше, однієї вершини більше, ніж внутрішній кут вершини C. У цьому відношенні, знак (+) позначає вершину, серед вершин між вершинами A і B, що має внутрішніх�A і B, має внутрішній кут, менший, ніж внутрішній кут, щонайменше, однієї з сусідніх вершин.

Фіг.9 являє собою вид, схематично показує поперечний переріз полого призматичного елемента до і після згинання, причому три або більше точок не задовольняють умові винаходи, при цьому точки розташовані на приблизних прямих лініях приблизного багатокутника між двома вершинами A' і B' серед вершин сегмента периметра багатокутного поперечного перерізу, що має п'ять або більше вершин. В цьому відношенні, знак (+) позначає вершину, серед вершин між вершинами A' і B', що має внутрішній кут, більший, ніж внутрішній кут, щонайменше, однієї з сусідніх вершин, і знак (-) позначає вершину, серед вершин між вершинами A' і B', що має внутрішній кут, менший, ніж внутрішні кути сусідніх вершин.

Фіг.10 являє собою пояснювальний вигляд, схематично показує сегмент периметра багатокутного поперечного перерізу полого призматичного елемента в якості прикладу винаходу.

Фіг.11 являє собою пояснювальний вигляд, схематично показує сегмент периметра багатокутного поперечного перерізу полого призматичного елемента в качестнта в якості порівняльного прикладу.

Фіг.13 являє собою пояснювальний вид поперечного перерізу і розмірів елемента в якості варіанту здійснення винаходу.

Фіг.14 являє собою порівняльний графік взаємозв'язку між реактивною силою і величиною зминання, що утворюється, коли тонкостінний порожнистий призматичний елемент мнеться.

Фіг.15 являє собою пояснювальний вид поперечного перерізу і розмірів елемента в якості порівняльного прикладу.

Фіг.16 являє собою пояснювальний вид поперечного перерізу і розмірів елемента в якості варіанту здійснення винаходу.

Фіг.17 являє собою порівняльний графік взаємозв'язку між реактивною силою і величиною зминання, що створюється, коли тонкостінний порожнистий призматичний елемент мнеться.

Фіг.18 являє собою порівняльний графік взаємозв'язку між реактивною силою і величиною зминання, що створюється, коли тонкостінний порожнистий призматичний елемент мнеться.

Варіанти здійснення винаходу

Спочатку, основа цього винаходу буде пояснена з посиланням на фіг.1-6.

Для підвищення ефективності поглинання енергії удару полого призматичного елемента з багатокутним поперечним перерізом необхідний�ого елемента. Для збільшення величини поглинання енергії важливо підтримувати середнє значення реактивної сили, що виникає при смятии елемента, на високому рівні.

З цією метою необхідно (1) збільшити реактивну силу, яка варіюється внаслідок деформації в смятии, як позначено штриховою лінією на фіг.1, і (2) перешкоджати зменшення реактивної сили, яка варіюється внаслідок деформації в смятии, як позначено точкової лінією на фіг.1.

У результаті аналізу й експериментів щодо зминання елемента в осьовому напрямку, винахідники виявили, що (a) на збільшення реактивної сили при смятии головним чином впливає кількість вершин поперечного перерізу елемента до деформації; (b) на зменшення реактивної сили при смятии впливає кількість вершин поперечного перерізу елемента під час деформації; і (c) збільшення реактивної сили впливає на інший, сусідній елемент, так як максимальна реактивна сила збільшується, тоді як зменшення реактивної сили не впливає на інший, сусідній елемент, так як максимальна реактивна сила не змінюється.

У загальному сенсі, в підлогою призматичному елементі з багатокутним поперечним перерізом вершина багатокутного поперечного перерізу може пея поперечний переріз з меншою кількістю вершин, чим первісне кількість вершин. Коли вершина поперечного перерізу зникає, довжина сторони багатокутного поперечного перерізу збільшується, за допомогою чого цикл жолоблення подовжується. Так як цикл жолоблення відповідає циклу флуктуацій реактивної сили, кількість піків реактивної сили під час зминання зменшується, коли цикл жолоблення подовжується. Отже, максимальна реактивна сила елемента до викривлення може бути збільшена шляхом збільшення кількості вершин багатокутного поперечного перерізу. Однак, так як внутрішній кут вершини збільшується, коли кількість вершин багатокутного поперечного перерізу збільшується, елемент легко згинати, за допомогою чого реактивна сила після згинання елемента може бути істотно зменшена.

Так як є неминучим, що порожнистий призматичний елемент з багатокутним поперечним перерізом згинається при смятии, важливо, яким чином елемент згинається, для підвищення ефективності поглинання енергії удару елемента. Більше того, так як реактивна сила зменшується внаслідок згинання, величина зменшення реактивної сили може регулюватися за допомогою регулювання згинання таким чином, ч�експериментів щодо зминання полого призматичного елемента з багатокутним поперечним перерізом, винахідники виявили, що зникнення вершин може бути виключено допомогою регулювання місця згинання, а не за допомогою зменшення частоти згинання і що внутрішній кут вершини являє собою важливий фактор для регулювання місця згинання.

У загальному сенсі, в підлогою призматичному елементі з багатокутним поперечним перерізом, коли внутрішній кут вершини у поперечному перерізі збільшується, порожнистий призматичний елемент може легко згинатися. Наприклад, як показано на фіг.2, в системі, що включає в себе два пружних деформівних стрижня, причому кожен стрижень має тільки поздовжній напрямок і з'єднаний один з одним на його одному кінці під кутом θ, а протилежний кінець кожного стрижня закріплений, максимальна допустима изгибающая навантаження безпосередньо до початку згинання, коли навантаження прикладається до сполучної частини або вершині зверху, як позначено стрілкою F, може бути проаналізована з точки зору механіки матеріалу. Як показано на фіг.3, коли максимальна допустима изгибающая навантаження під кутом θ до 90 градусів дорівнює 1,00, максимальна допустима изгибающая навантаження під кутом θ до 120 градусів і 150 градусів приблизно становить �навантаження дуже сприйнятлива до вершини внутрішнього кута. Отже, за допомогою належного визначення величини внутрішнього кута кожної вершини в многоугольном поперечному перерізі, форма деформації полого призматичного елемента з багатокутним поперечним перерізом може регулюватися, і його жорсткість може бути підвищена.

З іншого боку, в деформації зминання полого призматичного елемента з багатокутним поперечним перерізом, сила прикладається до полому призматическому елементу в його осьовому напрямку. До деформації, як показано на фіг.4, розтягуюче навантаження прикладається до кожної вершини багатокутного поперечного перерізу, причому розтягуюче навантаження спрямована до сусідніх вершин. Коли порожнистий призматичний елемент згинається, внутрішній кут вершини у вигнутому ділянці збільшується (+), тоді як внутрішній кут вершин, щодо сусідніх вершини у вигнутому ділянці, зменшується (-) під дією геометричних умов. Отже, периферія вигнутого ділянки слабо згинається (фіг.5). Аналогічним чином, внутрішній кут подальшої сусідньої вершини збільшується (+). Іншими словами, коли відбувається згинання в одній вершині, внутрішні кути по черзі збільшуються або зменшуються ((+) або (-)), за� такого згинання полого призматичного елемента, даний винахід може застосовуватися до полому призматическому елементу з багатокутним поперечним перерізом, який має, щонайменше, п'ять вершин. Хоча залежачи від напрямку навантаження при смятии, місце в многоугольном поперечному перерізі, де відбувається згинання і зникає вершина, головним чином, визначається місцями і величинами внутрішніх кутів вершин і наявністю ділянки з'єднувального фланця і т. д. Крім того, є кращим, щоб порожнистий призматичний елемент був виконаний з металу, так як важливо, щоб матеріал полого призматичного елемента мав високу міцність і пластичність для підвищення ефективності поглинання енергії і мав невелику анізотропія (тобто зберігав пластичність навіть у складному напруженому стані).

З іншого боку, так як вигинання легко відбувається при деформації зминання "компактного типу" в осьовому напрямку, є кращим, що порожнистий призматичний елемент з багатокутним поперечним перерізом має такі розміри, що деформація зминання "компактного типу" відбувається в осьовому напрямку. Конкретно, відношення відстані D між вершинами багатокутного поперечного перерізу та товщини "t" аркуша (t/D) переважно�про призматичного елемента і мінімальної довжини "h" багатокутного поперечного перерізу (h/H) переважно становить 0,10 або більше, більш переважно, 0,15 або більше. У цьому відношенні, "мінімальна довжина" багатокутного поперечного перерізу означає мінімальну відстань між двома паралельними прямими лініями, які тангенціально контактують з поперечним перерізом полого призматичного елемента. Крім того, "компактний тип" пояснюється у безлічі документів і означає форму деформації, при якій зминання здійснюється за допомогою повторення постійної моделі при деформації зминання в осьовому напрямку.

Далі, пояснюється перший варіант здійснення цього винаходу.

Спочатку, в многоугольном поперечному перерізі, що має, щонайменше, п'ять вершин і сторін, що проходять між вершинами, вибираються дві вершини "A" і "B" з невеликими внутрішніми кутами, і периметр багатокутного поперечного перерізу розділяється двома вершинами A і B на два сегмента периметра з однієї або більше сторін. В цьому відношенні, дві вершини A і B вибираються таким чином, що, щонайменше, один з двох сегментів периметра містить, щонайменше, чотири сторони. Далі, пряма лінія, що з'єднує дві вершини A і B, визначається як "L", і довжина прямої лінії L (тобто відстань між двома вершинами A і B) визначається як "S"� в сегмент периметра, який включає, щонайменше, чотири сторони, визначається як "SS(i)" (i=1, 2, 3,...). В цьому відношенні, якщо SS(i)<0,5 S справедливо (тобто внутрішній кут більше 90 градусів) і всі внутрішні кути вершин V(i) в многоугольном поперечному перерізі дорівнює або менше ніж 180 градусів (фіг.7), то, щонайменше, одна з вершин V(i) в сегментах периметра між вершинами A і B ймовірно зникне внаслідок згинання.

Коли, щонайменше, три вершини V(i) включають вершину з внутрішнім кутом 180 градусів або більше, сторона проходить назовні від вершини. В результаті, коли порожнистий призматичний елемент мнеться, вершина з внутрішнім кутом 180 градусів або більше деформується чином, суттєво відмінним від інших вершин. Отже, деформація полого призматичного елемента під час зминання ускладнена, у відповідності з чим важко регулювати деформацію.

З іншого боку, коли SS(i)<αS(α>0) справедливо, коли α зменшується (тобто коли внутрішні кути вершин V(i) збільшуються), щонайменше, одна з вершин V(i) ймовірно зникне внаслідок згинання.

Більш того, в цьому варіанті здійснення, внутрішній кут вершини C з найменшим внутрішнім кутом серед вершин V(i) більше, ніж внутрішні кути двох �інами B і C, вершини, що мають внутрішні кути, більші, ніж внутрішній кут вершини C, називаються вершинами V(I). Вершина V(I) переважно стає початковою точкою згинання, коли порожнистий призматичний елемент мнеться і деформується, і вершини A, B і C, відмінні від вершин V(I), майже не згинаються, за допомогою чого зникнення вершин A, B і C може бути виключено. Іншими словами, в цьому варіанті здійснення, A<ϕC<ϕVI справедливо, і ϕB<ϕC<ϕVI справедливо. В цьому відношенні, ϕA, ϕB, ϕC і ϕVI являють собою внутрішні кути вершин A, B, C і VI, відповідно.

З іншого боку, коли умова цього винаходу не задоволено (тобто, як показано на фіг.9, серед, щонайменше, трьох вершин, наявних на сегменті периметра і між двома вершинами A' і B', внутрішній кут вершини C' більше, ніж внутрішні кути інших вершин V1і V2), більше вершин зникають внаслідок згинання, коли порожнистий призматичний елемент мнеться. У прикладі фіг.9, вершини A', B', V1і V2зникнуть, в результаті реактивна сила полого призматичного елемента буде істотно зменшена.

Для того щоб вершини V(I) переважно вигиналися, є кращим, щоб різниця між внутреннимительно, різниця становить 20 градусів. Крім того, коли має місце безліч вершин C, мають однаковий внутрішній кут, вершини C розташовані поруч один з одним. Якщо вони не розташовані поруч один з одним (тобто дві точки, що мають невеликі внутрішні кути на фіг.9, відповідають вершинам C), кількість зникаючих вершин не може бути зменшено, як показано на фіг.9.

Крім того, важливо, щоб вищенаведена взаємозв'язок між вершинами A, B, C і VI задовольнялася, щонайменше, в частині поперечного перерізу полого призматичного елемента, і не є необхідним, щоб вищенаведена взаємозв'язок задовольнялася у всіх вершинах поперечного перерізу. Наприклад, у випадку, коли елемент частково має поздовжній буртик і поперечний переріз включає в себе вершину з внутрішнім кутом 180 градусів або більше, якщо взаємозв'язок, що відноситься до внутрішнього кута винаходу, задоволена в іншій області, зменшення варіюється реактивної сили внаслідок деформації при смятии може бути виключено.

Допомогою збільшення областей, де розподіл і взаємне розташування внутрішніх кутів вершин у поперечному перерізі, як описано вище, задоволені, місце згинання в многоугольном поп�

Далі, пояснюється інший варіант здійснення цього винаходу.

Коли порожнистий призматичний елемент має дві об'єднані секції "J", такі як фланці, товщина об'єднаної секції J є відносно великий внаслідок накладення аркушів. Отже, вершини A і B поперечного перерізу, найбільш близькі до двох об'єднаним секціях J, чи зникають або зникають внаслідок згинання. Коли пряма лінія, що з'єднує дві вершини A і B, визначається як "L", довжина прямої лінії L (тобто відстань між вершинами A і B) визначається як "S", і відстань між прямою лінією L і кожної з, щонайменше, трьох вершин (V(i) (i=1, 2, 3,...)), включених до сегмент периметра, який включає, щонайменше, чотири сторони, визначається як "SS(i)" (i=1, 2, 3,...), якщо SS(i)<0,5 S справедливо (тобто внутрішній кут більше 90 градусів) і всі внутрішні кути вершин V(i) в многоугольном поперечному перерізі дорівнює або менше ніж 180 градусів (фіг. 10 і 11), то, щонайменше, одна з вершин V(i) в сегментах периметра між вершинами A і B ймовірно зникне внаслідок згинання.

Коли, щонайменше, три вершини V(i) включають вершину з внутрішнім кутом 180 градусів або більше, сторона проходить назовні від вершини. В результат�ся істотно інакше від інших вершин. Отже, деформація полого призматичного елемента під час зминання ускладнена, у відповідності з чим важко регулювати деформацію.

З іншого боку, коли SS(i)<αS(α>0) справедливо, коли α зменшується (тобто коли внутрішні кути вершин V(i) збільшуються), щонайменше, одна з вершин V(i) ймовірно зникне внаслідок згинання.

Більш того, в цьому варіанті здійснення, внутрішній кут вершини C з найменшим внутрішнім кутом серед вершин V(i) більше, ніж внутрішні кути двох вершин A, B. Також, серед вершин, наявних на обраному сегменті периметра і між вершинами A і B або між вершинами B і C, вершини, мають внутрішні кути, більші, ніж внутрішній кут вершини C, називаються вершинами V(I). Вершина V(I) переважно стає початковою точкою згинання, коли порожнистий призматичний елемент мнеться і деформується, і вершини A, B і C, відмінні від вершин V(I), майже не згинаються, за допомогою чого зникнення вершин A, B і C може бути виключено. Іншими словами, в цьому варіанті здійснення, ϕA<ϕC<ϕVI справедливо, і ϕB<ϕC<ϕVI справедливо. В цьому відношенні, ϕA, ϕB, ϕC і ϕVI являють собою внутрішні кути вершин A, B, C і VI, відповідно.

З іншого боку, коли умова �стосуються на сегменті периметра і між двома вершинами A' і B', внутрішній кут вершини C' більше, ніж внутрішні кути інших вершин V1і V2), більше вершин зникають внаслідок згинання, коли порожнистий призматичний елемент мнеться. У прикладі фіг.9, вершини A', B', V1і V2зникнуть, в результаті, реактивна сила полого призматичного елемента буде істотно зменшена.

Для кращого згинання вершин V(I), є кращим, щоб різниця між внутрішніми кутами вершин VI і C була якомога більшою. Переважно, різниця становить 10 градусів, і більш переважно, 20 градусів. Крім того, коли має місце безліч вершин C, мають однаковий внутрішній кут, вершини C розташовані поруч один з одним. Якщо вони не розташовані поруч один з одним (тобто дві точки, що мають невеликі внутрішні кути на фіг.9, відповідають вершинам C), кількість зникаючих вершин не може бути зменшено, як показано на фіг.9.

Крім того, важливо, щоб вищенаведена взаємозв'язок між вершинами A, B, C і VI задовольнялася, щонайменше, в частині поперечного перерізу полого призматичного елемента, і не є необхідним, щоб вищенаведена взаємозв'язок задовольнялася у всіх вершинах поперечного перерізу. Напр�внутрішнім кутом 180 градусів або більше, якщо взаємозв'язок, що відноситься до внутрішнього кута винаходу, задоволена в іншій області, зменшення варіюється реактивної сили внаслідок деформації при смятии може бути виключено.

За допомогою створення області, що включає в себе дві об'єднаних секції J, таких як фланці, де розподіл і взаємне розташування внутрішніх кутів вершин у поперечному перерізі, як описано вище, задоволені, місце згинання в многоугольном поперечному перерізі може регулюватися, за допомогою чого кількість зникаючих вершин може бути зменшено.

Металевий порожнистий призматичний елемент цього винаходу є особливо придатним для елемента рами, який становить раму автомобіля. В області автомобільної промисловості, багато конструктори і розробники вирішують багато проблем: поліпшення характеристик безпеки при зіткненні, зменшення ваги кузова транспортного засобу для підвищення ефективності використання палива і скорочення терміну розробки для багатьох типів транспортних засобів через глобалізації і т. д.

Щодо характеристик безпеки при зіткненні, в Японії, стандартний еквівалент уніфікованими критеріями ООН (правилу2007 року. Цей стандарт також був застосований до комерційним транспортним засобам з масою 2,5 тонни або менше. У Сполучених Штатах, бічний удар в стовп зі швидкістю 32 км/год, доданий в FMVSS214, передбачався з 2009 року. Більш того, FMVSS301 був переглянутий, таким чином зміщений задній удар зі швидкістю 80 км/год застосовувався з 2006 року.

Щодо ефективності використання палива автомобіля, в Японії, "Акт про раціональне використання енергії" був переглянутий і введено в дію з квітня 2006 року, причому до 2015 року повинен бути досягнутий "Стандарт ефективності використання палива для транспортних засобів великої вантажопідйомності". У Сполучених Штатах, федеральний уряд опублікувало чорнову редакцію стосовно системи CAFE для невеликих вантажних автомобілів моделей 2008-2011 років. Як у федеральному уряді, так і Каліфорнії, посилення обмежень у наступному періоді знаходиться на розгляді.

Щодо глобалізації, величина експорту автомобілів істотно зросла в останні роки. Наприклад, величина експорту в 2005 році стрімко виросла на 22% порівняно з 2001 роком. Очікується, що зовнішнє виробництво перевищить внутрішнє виробництво всіх виробників в Яповремени проектування, зменшення ваги кузова транспортного засобу і поліпшення характеристик безпеки при зіткненні з високою швидкістю, даний винахід може сприяти зменшенню тягаря на конструктора автомобілів і зниження ваги кузова транспортного засобу, так як характеристики безпеки при зіткненні можуть бути поліпшені тільки за допомогою виконання розподілу внутрішніх кутів без зміни балансу міцності всієї рами в цьому винаході. В автомобілі є безліч складових елементів, до яких при зіткненні прикладається динамічна навантаження. Зокрема, даний винахід може істотно сприяти при проектуванні енергопоглинаючого елемента, такого як крашбокс і елемент передньої сторони, який суттєво сприяє величиною поглинання енергії при лобовому зіткненні, або елемент задньої сторони, який суттєво сприяє величиною поглинання енергії при задньому зіткненні.

Приклад

Надалі, корисні переваги цього винаходу будуть пояснені з посиланням на приклади.

Спочатку, як показано на фіг. 12 і 13, щодо порожнистих тонкостінних призматичних елементів 100 і 200, мають два вигляд�ой при смятии і величиною зминання. Розміри поперечних перерізів позначені на фіг.12 елемент 100) і фіг.13 елемент 200). Елемент 200 відповідав формі одного прикладу цього винаходу. Обидва елемента 100 і 200 були виконані зі сталі JSC590Y, мали довжину 300 мм, товщину листа 1,6 мм. Більш того, всі кути елементів мали кривизну 1,35 мм-1. Коли ударне тіло, що має масу 700 кг, стикалося з кожним елементом в осьовому напрямку (чи напрямку, перпендикулярному щодо площини аркуша фіг. 12 і 13) і в напрямку стиснення з початковою швидкістю 5,0 м/с, взаємозв'язок між реактивною силою при смятии і величиною зминання оцінювалася за допомогою аналізу і порівнюється між елементами 100 і 200 (фіг.14).

Далі, щодо порожнистих тонкостінних призматичних елементів 300 і 400, мають два види, в загальному сенсі, десятиугольних поперечних перерізів, винахідники порівняли взаємозв'язок між реактивною силою при смятии і величиною зминання. Розміри поперечних перерізів позначені на фіг.15 елемент 300) і фіг.16 елемент 400). Елемент 400 відповідав формі одного прикладу цього винаходу. Обидва елемента 300 і 400 були виконані зі сталі JSC590Y, мали довжину 150 мм, товщину листа 1,6 мм. Більш того, всі кути елементів мали кривизну 1,35 мм-1. Коли удаѸкулярном відносно площини аркуша фіг. 15 і 16) і в напрямку стиснення з початковою швидкістю 5,0 м/с, взаємозв'язок між реактивною силою при смятии і величиною зминання оцінювалася за допомогою аналізу і порівнюється між елементами 300 і 400 (фіг.17).

Більше того, відносно елементів 300 і 400, винахідники виконали аналогічний аналіз зминання, причому кут зіткнення був нахилений на один градус щодо осьового напрямку (тобто нахилений на один градус до правого боку відносно напрямку, перпендикулярного до площини аркуша фіг. 15 і 16), і спостерігали ефект внаслідок зміни граничної умови взаємозв'язку між реактивною силою і величиною зминання (фіг.18).

У будь-якому з прикладів, у елементі цього винаходу, хоча початковий пік реактивної сили був таким же, що і у елемента, який не був включений до винахід, суттєве зменшення реактивної сили від початкового піку при згинанні було обмежене більше, ніж у елемента за межами обсягу винаходу. Більш того, навіть коли гранична умова було змінено, спостерігалося, що взаємозв'язок між реактивною силою і величиною зминання (тобто ефективність поглинання енергії удару) істотно не змінилася в елементі щодо винаходу. У відповідності з цим изобр�котельну реактивну силу елемента.

1. Поглинає удар металевий порожнистий призматичний елемент з багатокутним поперечним перерізом, який має, щонайменше, п'ять вершин і сторін, що проходять між вершинами, в якому многоугольное поперечний переріз розділене двома вершинами (А, В) з невеликими внутрішніми кутами на два сегмента периметра, причому периметр містить одну або більше сторін, при цьому, щонайменше, один з двох сегментів периметра містить, щонайменше, чотири сторони, відповідні внутрішні кути, щонайменше, трьох вершин (V(i) (i=l, 2, 3,...)), включених в сегмент периметра, який включає, щонайменше, чотири сторони, дорівнюють або менше ніж 180°, відстань (SS(i) (i=l, 2, 3,...)) між кожною з, щонайменше, трьох вершин (V(i) (i=l, 2, 3,...)) і прямою лінією (L), що сполучає дві вершини (А, В), менше, ніж 1/2 відстані між двома вершинами (А, В) внутрішній кут вершини (З) з найменшим внутрішнім кутом серед, щонайменше, трьох вершин (V(i)) більше, ніж внутрішні кути двох вершин (А, В), і вершини (VI) є в сегменті периметра, що включає, щонайменше, чотири сторони, відповідно між вершиною (С) з найменшим внутрішнім кутом серед, щонайменше, трьох вершин (V(i)) і одного (А) з двох вершин (А, В), і між ввнутренние кути великі, ніж внутрішній кут вершини (З) з найменшим внутрішнім кутом.

2. Поглинає удар металевий порожнистий призматичний елемент з багатокутним поперечним перерізом, який має, щонайменше, п'ять вершин і сторін, що проходять між вершинами, в якому металевий порожнистий призматичний елемент містить дві об'єднані секції (J), многоугольное поперечний переріз розділене двома вершинами (А, В) поблизу двох об'єднаних секцій (J) на два сегмента периметра, причому периметр містить одну або більше сторін, при цьому, щонайменше, один з двох сегментів периметра містить, щонайменше, чотири сторони, відповідні внутрішні кути, щонайменше, трьох вершин (V(i) (i=l, 2, 3,...)), включених в сегмент периметра, який включає, щонайменше, чотири сторони, дорівнюють або менше ніж 180°, відстань (SS(i) (i=l, 2, 3,...)) між кожною з, щонайменше, трьох вершин (V(i) (i=l, 2, 3,...)) і прямою лінією (L), що сполучає дві вершини (А, В), менше, ніж 1/2 відстані між двома вершинами (А, В), і вершини (VI) є в сегменті периметра, що включає, щонайменше, чотири сторони, відповідно між вершиною (С) з найменшим внутрішнім кутом серед, щонайменше, трьох вершин (V(i)) і одного (А) з двох вершин (А, В), і мемеют внутрішні кути великі, ніж внутрішній кут вершини (З) з найменшим внутрішнім кутом.

3. Поглинає удар металевий порожнистий призматичний елемент по п. 1 або 2, в якому металевий порожнистий призматичний елемент є рамою автомобіля.



 

Схожі патенти:

Пристрій захисту при зіткненні транспортних засобів

Винахід відноситься до галузі транспортного машинобудування. Пристрій захисту при зіткненні транспортного засобу містить кузов транспортного засобу, що включає в себе ділянку кузова транспортного засобу і кронштейн, встановлений на кузові транспортного засобу. Кронштейн проходить в напрямку спереду назад кузова транспортного засобу і виконаний з можливістю прикріплення компонента транспортного засобу до кузова транспортного засобу. Кронштейн включає в себе інсталяційний ділянку і компонент формування відхиляючої сили, який виконаний за одне ціле з кронштейном і проходить за межі інсталяційного ділянки так, що він частково оточує компонент транспортного засобу. Компонент формування відхиляючої сили виконаний з можливістю відхилення заднього кінця кронштейна навколо вертикальної осі кузова транспортного засобу і повороту кронштейна разом з компонентом транспортного засобу, коли компонент формування відхиляючої сили стикається з ділянкою кузова транспортного засобу по мірі того, як задній кінець кронштейна зміщується в напрямку назад транспортного засобу. Досягається підвищення безпеки транспортного засобу

Конструкція для встановлення запасної шини

Винахід відноситься до конструкції транспортного засобу для встановлення запасної шини, яка забезпечує кращі ударопоглинаюча властивості при зіткненні поряд з мінімальним збільшенням ваги кузова транспортного засобу

Рама снігохода

Винахід відноситься до елементів рами, поглинає удар

Конструкція кузова автомобіля

Винахід відноситься до галузі транспортного машинобудування

Передня конструкція транспортного засобу

Винахід відноситься до передньої конструкції транспортного засобу

Кузов автомобіля

Винахід відноситься до кузовів автомобілів

Кузов автомобіля

Винахід відноситься до кузовів автомобілів

Вузол автомобіля

Винахід відноситься до вузлів конструкції передньої або задньої частини автомобіля, а також до вузлів, використовуваних у якості буферних систем
Up!