能量吸收装置及其制造和使用方法与流程

能量吸收装置及其制造和使用方法


背景技术：

1.本公开总体上涉及用于在车身中使用的能量吸收装置，例如，以在车身的侧面碰撞过程中吸收能量。
2.诸如汽车的车辆通常包括由结构构件(诸如，横梁、柱和侧梁(rocker，侧连杆))构造的车身。侧梁通常沿着车辆的长度在车辆的前轮与后轮之间纵向地延伸，通常在车身的侧向边缘处且在车身的门环下方。由于侧梁在车身中的位置，侧梁有助于在撞击过程中通过车身向车辆乘员和某些车辆部件提供保护。例如，在车身的地板下方承载有电池的电动车辆和混合电动车辆中，侧梁在侧面碰撞过程中根据侧梁结构的弯曲刚度而抵抗对车辆电池隔室的入侵。为此，侧梁通常由具有高强度的金属材料(例如，钢)制成。侧柱碰撞测试(诸如，ncap侧面碰撞刚性柱测试和iihs侧面碰撞测试)通常表明，在侧面碰撞的情况下，这种侧梁能够为车辆乘员和部件提供足够的保护。
3.在侧梁构造的挑战之中，在材料选择上，要在弯曲刚度与重量之间进行权衡，并且侧梁内可用于封装能量吸收元件的空间通常非常有限。关于材料选择，与较低强度材料(例如，铝和塑料)相比，高强度金属(例如，钢)通常较重。因此，例如在通过变换材料或改变构造(例如使规格减小)而减轻重量从而有益地提高车辆效率的同时也可能降低某些车身的强度，这潜在地减少了由侧梁向车辆乘员和/或车辆部件提供的保护。关于封装，能量吸收元件通常与结构元件竞争侧梁内的空间。因此，汽车制造商持续寻求在不减少现有侧梁设计所提供的安全性的情况下从类似侧梁的结构中减轻重量的方法。
4.这种常规系统和方法对于它们的预期目的而言通常是可接受的。然而，在本领域中仍然需要改进的能量吸收装置、侧梁组件和车身以及制造和使用能量吸收装置、侧梁组件和车身的方法。本公开为该需求提供了解决方案。


技术实现要素：

5.在多个实施方式中，公开了可以结合多种车辆部件使用的能量吸收装置。
6.在一个实施方式中，提供了一种能量吸收装置。该能量吸收装置包括：复合材料或金属材料部件，该复合材料或金属材料部件具有大于或等于三个的壁以形成具有纵向长度的部件通道；以及聚合材料部件，该聚合材料部件具有蜂窝结构，该蜂窝结构具有多个聚合材料壁，这些聚合材料壁限定蜂窝管。聚合材料部件被支撑在部件通道内，其中蜂窝管沿部件通道的纵向长度横向地堆叠，蜂窝管的端部与复合材料或金属材料部件相对。复合材料或金属材料部件的弯曲刚度或者聚合材料部件的弯曲刚度大于蜂窝结构的弯曲刚度，以在车辆的侧柱碰撞过程中为被逐渐挤压的蜂窝管提供后部支撑。
7.在另一实施方式中，提供了一种侧梁组件。该侧梁组件包括：底梁，具有一底梁弯曲刚度；饰梁，连接到底梁并在它们之间限定侧梁腔；以及如前述实施方式所述的能量吸收装置，该能量吸收装置被支撑在侧梁腔内并邻接底梁。
8.在实施方式中，提供了一种车身。该车身包括侧梁组件，该侧梁组件具有底梁以及根据前述实施方式所述的能量吸收装置，其中底梁具有一底梁弯曲刚度，能量吸收装置邻
接底梁。侧梁组件侧向地布置在车身内的受保护空间的外侧。电池布置在受保护空间内，带有马达的传动系与电池电连通。底梁弯曲刚度小于对抗底梁挤压蜂窝结构所需的弯曲刚度。
9.下文被更具体地描述这些及其他非限制性特性。
附图说明
10.以下是附图的简要说明，其中，相同元件标号相同，并且提供附图的目的是用于说明而不是用于限制在本文中公开的实施方式。
11.图1为包括根据本公开构造的能量吸收装置的车辆的侧视图，其示出了侧梁组件，该侧梁组件容纳能量吸收装置以吸收来自车辆的侧面碰撞的能量；
12.图2是图1的车辆的示意图，其示出了侧向地布置在电池外侧的侧梁组件，该侧梁组件经历侧柱碰撞并限制对容纳电池的受保护空间的入侵；
13.图3和图4分别是根据实施方式的图1的能量吸收装置的立体图和截面图，它们示出了能量吸收装置的复合材料或金属材料部件和聚合材料部件；
14.图5至图8是图3的复合材料或金属材料部件的截面图，它们分别示出由复合材料或金属材料部件的壁限定的轮廓；
15.图9至图14分别是在图3和图4的能量吸收装置中将多个聚合材料部件相互固定的零件间互锁结构的平面图和立体图，它们示出了燕尾形构件、半六边形构件、半圆形构件、卡扣构件和夹持构件；
16.图14和图15分别是根据实施方式的图1的能量吸收装置的立体图和截面图，它们示出了通过双壁管连接至蜂窝结构的复合材料或金属材料部件；
17.图17和图18分别是根据另一实施方式的图1的能量吸收装置的立体图，它们示出了共模制到具有w形轮廓的复合材料或金属材料部件的聚合材料部件；
18.图19至图21分别是根据实施方式的图17的复合材料或金属材料部件的端部的视图，它们示出了附加轮廓，聚合材料部件可以共模制到该附加轮廓中；
19.图22是根据又一实施方式的图1的能量吸收装置的立体图，其示出了被夹持到复合材料或金属材料部件上的聚合材料部件；
20.图23和图24分别是根据另外的实施方式的图1的能量吸收装置的立体图和截面图，其示出了不连续的复合材料或金属材料部件以及具有可滑动地接收在部件通道内的聚合材料部件的能量吸收装置。
具体实施方式
21.在多个实施方式中，本文公开了可以与车身结合使用的能量吸收装置，例如，以在碰撞过程中吸收能量并限制对车身内的受保护空间的入侵。能量吸收装置可包括复合材料或金属材料部件以及聚合材料部件(例如，热塑性的)，它们可利用各种共模制工艺制造并且组装在一起以成为长度足以在车身的侧梁组件中使用的一体的能量吸收装置。聚合材料部件提供车身所需的能量吸收特征，例如，以符合所谓的“侧柱碰撞”认证测试，聚合材料部件在碰撞过程中将入侵以及加速度和力保持在预定限制内，并且限制车辆的重量。复合材料或金属材料部件为聚合材料部件提供弯曲刚度和背部支撑，从而使得在碰撞过程中能够
通过挤压聚合材料部件来进行碰撞能量吸收。如在本文中使用的，术语“弯曲刚度”是指梁状结构(例如，聚合材料部件和/或复合材料或金属材料部件)抵抗响应于垂直于结构的纵向轴线施加的外部载荷而变形的能力。
22.已经尝试设置用于机动车辆的金属材料能量吸收插入件，其在撞击过程中吸收大部分碰撞能量。然而，金属材料能量吸收插入件虽然具有良好的能量吸收特性，但是相对于聚合材料的蜂窝结构相对较重。相对较轻的聚合材料的蜂窝结构可能难于制造成长车身(诸如，车辆地板侧梁组件)通常需要的长度。在后部支撑(即，在挤压的方向上)不足以提供聚合材料的蜂窝结构所需的弯曲刚度的情况下，聚合材料的蜂窝结构也可能缺乏足够的弯曲刚度来使与碰撞相关的能量分散开并吸收与碰撞相关的能量。此外，就零件生产要求和组装工艺的一致性(例如，在车身的静电涂覆期间，在暴露于高达200℃的温度之后，形成蜂窝结构的聚合材料保持尺寸稳定性和机械性能的能力)而言，在诸如侧梁的结构内分配封装空间可能存在挑战。
23.本技术利用混合式能量吸收装置解决了这些问题中的一个或多个，该混合式能量吸收装置包括复合材料或金属材料部件以在对于固定到复合材料或金属材料部件上以用于挤压的聚合材料部件的蜂窝结构而言不能从车身获得后部(即，挤压方向)支撑的情况下提供弯曲刚度。该复合材料或金属材料部件可以包括大于或等于三个的壁(例如，开放的或封闭的结构)。开放的结构具有三个壁，这些壁形成具有至少三个开放侧的通道(例如，两个相对的壁和一个连接壁)，而封闭的结构具有大于或等于四个壁(包括两组相对的壁，这些壁连接以形成小于或等于两个开放壁)。
24.聚合材料部件的蜂窝结构具有限定蜂窝管的壁，这些蜂窝管邻接复合材料或金属材料部件并且沿着复合材料结构或金属材料结构的纵向长度彼此横向地堆叠，并且在复合材料或金属材料部件与施加碰撞力的物体之间进行挤压。蜂窝结构的蜂窝管限定通道，该通道可例如基本平行或垂直于一个或多个复合材料或金属材料部件型材部段定向。
25.能量吸收装置的特性包括高韧性/延展性、热稳定性、高能量吸收能力、良好的模量-伸长比以及再循环能力等，其中，“高”和“良好”旨在是指该特性至少满足车辆安全法规和对给定部件/元件的要求。复合材料或金属材料部件可以包含具有期望特性(例如，结构完整性、弯曲刚度等)的任何复合材料或任何金属或金属合金。一些可能的复合材料部件材料包括成形的复合材料(例如，ud/织造复合材料)和模制的复合材料(例如，gtx830或gtx 840)。一些可能的金属材料部件材料包括成形的铝、钢、钛、铬、镁、锌、钢以及包括上述材料中的至少一种的组合。
26.聚合材料部件可以包括可以形成为期望形状并且提供期望特性的任何热塑性材料或者热塑性材料的组合，并且可以是填充的或未填充的。合适的塑料材料的实例包括热塑性材料以及热塑性材料与金属、弹性体材料和/或热固性材料的组合。可能的热塑性材料包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)；聚碳酸酯；聚碳酸酯/pbt混合物；聚碳酸酯/abs混合物；共聚碳酸酯-聚酯；丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(asa)；丙烯腈-(乙烯-改性聚丙烯二胺)-苯乙烯(aes)；亚苯醚树脂；聚苯醚/聚酰胺的混合物；聚酰胺；聚苯硫醚树脂；聚氯乙烯pvc；高冲击聚苯乙烯(hips)；低/高密度聚乙烯(l/hdpe)；聚丙烯(pp)；发泡聚丙烯(epp)；和热塑性烯烃(tpo)。例如，塑料材料可包noryl热塑性树脂或合成树脂，每个都可购自荷兰贝亨奧普佐姆的sabic全球技术有限公司。聚合
材料部件还可以由包括上述任何材料中的至少一种材料的组合制成。
27.能量吸收装置的总尺寸(例如，具体尺寸)将取决于其在车辆中的位置及其功能。例如，能量吸收装置的长度、高度和宽度将取决于在期望的使用位置中可用的空间量以及所需吸收的能量。能量吸收装置的复合材料或金属材料部件以及一个或多个聚合材料部件的深度和壁厚也将取决于可用空间、期望的弯曲刚度以及所采用的材料(或材料的组合)。在某些实施方式中，能量吸收装置的长度大于高度和深度两者，例如，是能量吸收装置的深度和/或高度的十倍的量级。
28.复合材料或金属材料部件的壁厚可以全部是相同的或可以是不同的以便增强在期望方向上的弯曲刚度。例如，壁中的一个(例如，连接两个相对壁的壁)可以具有比相对壁更大/更小的厚度。在一些实施方式中，金属壁具有小于或等于5毫米的厚度，具体地，0.4毫米至3毫米，并且更具体地，0.5毫米至1.5毫米。塑料材料部件的长度可以与金属材料部件的长度相当。塑料材料部件的壁厚可以是0.5毫米至10毫米，具体地，1.2毫米至5毫米，并且更具体地，1.8毫米至4毫米。由于这些尺寸的部件，蜂窝的密度可以使得管直径可以在10毫米和50毫米之间变化，并且取决于期望的弯曲刚度、挤压特性以及在能量吸收装置中使用的材料。
29.本文公开的能量吸收装置被布置为在经受具有横向分量的碰撞力时吸收大量的碰撞能量，同时还增强车辆侧梁对入侵物的阻力。这使得这些能量吸收装置对于限制车辆重量以及增强其他车辆部件的安全性是有用的。本文公开的能量吸收装置(其可以被共模制)提供了一体的能量吸收装置，以在侧面碰撞事件(例如，侧柱碰撞)期间提供入侵保护。本文公开的能量吸收装置利用可以组装或共模制的复合材料或金属材料部件以及一个或多个聚合材料部件的各种设计，以在成本相对较低、轻质并且(在某些实施方式中)增加的强度和安全性的情况下在碰撞时吸收能量。能量吸收装置可以降低碰撞后车辆的维修成本。例如，能量吸收装置可以通过在碰撞时吸收能量来限制损坏的程度，从而使得侧梁背板和/或使得车身或电池不会由于碰撞而损坏。
30.虽然在本文中在用于侧梁组件的能量吸收装置的背景下示出并进行描述了，但该能量吸收装置可以在车身中的各种位置中使用。例如，能量吸收装置可位于保险杠和保险杠所附接到的钢结构的后方但是位于车身的前方，以在施加由碰撞引起的力时用作保护车身免受损坏。换言之，在保险杠所附接到的特征部与车身之间。能量吸收装置可用于保护的其他部件包括：车顶横梁、柱、横梁延伸件以及上述结构的组合。
31.能量吸收装置可以通过数个过程生产，如通过将注射模制的一个或多个聚合材料部件组装到复合材料或金属材料部件上，或者通过共模制工艺将复合材料或金属材料部件模制到复合材料或金属材料部件上以形成包括一体的结构的能量吸收装置。复合材料或金属材料部件可以例如通过挤出或冲压成期望的形状(例如，类似矩形的开口通道的形状)，将该聚合材料部件与复合材料或金属材料部件组装在一起，或通过使用例如注射模制技术将聚合材料部件与复合材料或金属材料部件共模制来在一起。将参照附图更详细地描述复合材料或金属材料部件、聚合材料部件以及复合材料或金属材料部件与聚合材料部件的组装的各种过程和具体细节。
32.通过参考附图可以获得对本文所公开的部件、过程和设备的更完整的理解。这些附图(在本文中也被称为“图”)仅仅是基于展示本公开的方便性和容易性而示意地表示的，
因此并不旨在指示装置或其部件的相对大小和尺寸，以及/或者不旨在界定或限制说明性实施例的范围。尽管为了清楚起见在以下描述中使用特定术语，但是这些术语旨在仅指代被选择用于在附图中说明的实施方式的具体结构，并且不旨在限定或限制本公开的范围。在附图和下面的描述中，应当理解，相同的数字标记指代具有相同功能的部件。
33.参照图1，示出了车辆10，例如，混合动力车辆或电动车辆。车辆10包括车身12、驾驶员侧侧梁组件14和乘客侧侧梁组件16。车辆10还包括前轮18、后轮20和电池22。车辆10另外包括电动马达24和传动系26。
34.车身12在车辆10的前端28与后端30之间延伸，并且包括驾驶员侧侧梁组件14和乘客侧侧梁组件16。前车轮18被支撑在车辆10的前端28上以用于相对于车身12旋转，并且后车轮20被支撑在车辆10的后端30上以用于相对于车身12旋转。车身12承载电池22、电动马达24和传动系26。电池22与电动马达24电连通以向电动马达24提供电力。电动马达24通过传动系26连接到后轮20，以用于推进车辆10。电池22布置在限定在驾驶员侧侧梁组件14与乘客侧侧梁组件16之间的受保护空间32内，并且驾驶员侧侧梁组件14和乘客侧侧梁组件16限定车身12的侧向侧。虽然图1中示出了特定类型的车辆，例如，后轮驱动的电动车辆，但是应理解和领会的是，其他类型的车辆可受益于本公开，例如，混合动力电动车辆和通过非限制性实例使用内燃机的车辆。
35.如本领域的技术人员通过本公开将领会的，驾驶员侧侧梁组件14和乘客侧侧梁组件16限制(或完全防止)在撞击事件中(例如，在侧柱碰撞40(在图2中示出)期间)入侵物到受保护空间36中。此外，驾驶员侧侧梁组件14和乘客侧侧梁组件16还吸收与侧柱碰撞40相关联的一些(或全部)能量，从而限制(或完全防止)能量到传递车辆10承载的乘客和结构(例如，电池22)。为了在不限制车身12的强度的情况下限制车身12的重量，并且为了提供额外的弯曲刚度和能量吸收，驾驶员侧侧梁组件14和乘客侧侧梁组件16各自都包括相应的能量吸收装置100。
36.参照图2，示出了驾驶员侧侧梁组件14。驾驶员侧侧梁组件14包括底梁42和饰梁44。底梁42固定到车身12并且沿着车辆10纵向延伸(在图1中示出)。饰梁44从底梁42侧向偏移，饰梁44和底梁42侧向地限定位于彼此之间的侧梁腔46。侧梁腔46容纳能量吸收装置100。能量吸收装置100被支撑在侧梁腔46内。乘客侧侧梁组件16(在图1中示出)类似于驾驶员侧侧梁组件14，并且乘客侧侧梁组件也侧向地位于受保护空间32的与驾驶员侧侧梁组件14相对的一侧上。
37.参照图3和图4，示出了能量吸收装置100。能量吸收装置100包括复合材料或金属材料部件102以及聚合材料部件104。复合材料或金属材料部件102具有形成部件通道106的三个或更多个壁，例如，第一壁108、第二壁110和第三壁112，并且具有纵向长度114。聚合材料部件104具有蜂窝结构116，该蜂窝结构具有限定蜂窝管122的两个或更多个聚合材料壁，例如，第一聚合材料壁118和一个或多个第二聚合材料壁120。聚合材料部件104被支撑在部件通道106内，其中蜂窝管122沿着部件通道106的纵向长度114横向地堆叠，蜂窝管的端部123与复合材料或金属材料部件102相对。复合材料或金属材料部件102的弯曲刚度124大于蜂窝结构116的弯曲刚度126，以在车辆10(在图1中示出)的侧柱碰撞40(在图1中示出)期间为蜂窝管122的逐渐挤压提供背部支撑。
38.在某些实施方式中，复合材料或金属材料部件102提供足以受控地挤压蜂窝结构
116的蜂窝管122的弯曲刚度。例如，可构想的是，复合材料或金属材料部件102具有500至7500牛顿/毫米之间的弯曲刚度。这使复合材料或金属材料部件102能够在后部支撑(例如，诸如可从底梁42(在图2中示出)获得的支撑)不足以提供足够用于在侧面碰撞过程中(例如，在侧柱碰撞40(在图2中示出)过程中)挤压蜂窝结构116的弯曲刚度的应用中为能量吸收装置100提供弯曲刚度。因此，能量吸收装置100在使驾驶员侧侧梁组件14(在图1中示出)的重量减轻的同时提供与具有金属构造的侧梁组件相似(基本上同等或更好)的弯曲刚度和/或能量吸收性。在某些实施方式中，与具有金属构造和以其他方式在尺寸和功能上等效的侧梁组件相比，所减轻的重量可以是约40％或更多的量级。
39.在所示出的实施方式中，复合材料或金属材料部件102由钢材料128(在图4中示出)制成。复合材料或金属材料部件102还具有第一固定凸片136和一个或多个第二固定凸片138，第一固定凸片和第二固定凸片沿着纵向长度130并且布置在复合材料或金属材料部件102的第一端132和第二端134之间。第一固定凸片136邻近第一端132布置，并且被构造成并适于连接到驾驶员侧侧梁组件14(在图1中示出)的底梁42(在图2中示出)、复合材料或金属材料部件102由此将聚合材料部件104固定在侧梁腔46(在图2中示出)内。第二固定凸片138类似于第一固定凸片136，并且附加地沿着复合材料或金属材料部件102的纵向长度114从第一固定凸片136偏移。在所示出的复合材料或金属材料部件102的实施方式中，四(4)对固定凸片沿着复合材料或金属材料部件102的纵向长度114彼此轴向偏移。这仅仅是为了说明的目的，并且是非限制性的，因为复合材料或金属材料部件102可以具有比所示出的实施方式中示出的片更少或更多的片，以适合于预期应用。
40.如图4所示，复合材料或金属材料部件102具有u形轮廓140。u形轮廓具有平坦基部部段142、下部部段144以及上部部段146，其中下部部段连接到平坦基部部段142的底部边缘，上部部段在平坦基部部段142的与下部部段144相对的一侧上连接平坦基部部段142的上部边缘。可构想的是，u形轮廓140与复合材料或金属材料部件102的钢材料128的规格配合，以提供复合材料或金属材料部件102的弯曲刚度124(在图3中示出)。进而例如通过选择平坦基部部段142的规格和/或高度以及下部部段144和上部部段146的跨度来选择弯曲刚度124，以允许逐渐挤压聚合材料部件104的蜂窝管122。在某些实施方式中，弯曲刚度124被选择为使得由于由聚合材料部件104提供的能量吸收性和复合材料或金属材料部件102的弯曲刚度124，在侧面碰撞(例如，侧柱碰撞40)过程中很少需要依赖(并且在某些实施方式中基本上不依赖)底梁42(在图2中示出)来抵抗入侵。
41.如图5至图8所示，可构想的是，复合材料或金属材料部件102可以具有与图3所示的轮廓不同的轮廓。例如，如图5所示，复合材料或金属材料部件102可具有杯状的轮廓141。如图6所示，复合材料或金属材料部件102可以具有限定内部基座145的轮廓143。如图7所示，复合材料或金属材料部件102可以具有限定平坦面的封闭轮廓147。如图8所示，复合材料或金属材料部件102可具有限定圆拱形面的封闭轮廓149。应当理解并领会，复合材料或金属材料部件102的特定弯曲刚度(例如，每单位质量的刚度)根据复合材料或金属材料部件102的轮廓而变化，并且不同的轮廓形状具有不同的优点。例如，开口轮廓倾向于具有相对低的弯曲刚度，同时提供了制造容易性。相反，封闭轮廓提供了相对高的弯曲刚度，同时增加了制造过程的操作。
42.可构想的是，平坦基部部段142安装有聚合材料部件104。紧固件156可将聚合材料
部件固定到复合材料或金属材料部件102。还可构想的是，可以使用粘合剂来将聚合材料部件104固定到复合材料或金属材料部件102。使用紧固件156使得能够在不干扰复合材料或金属材料部件102固定到车身12(在图1中示出)的情况下更换聚合材料部件104。这可限制与修理车辆10(在图1中示出)相关的成本，其中，与侧柱碰撞40(在图1中示出)相关的能量触发来自聚合材料部件104的挤压响应而不损坏复合材料或金属材料部件102，诸如，在低速碰撞事件期间。相比之下，粘合剂可以简化能量吸收装置100的组装和/或减轻重量。
43.继续参照图3，复合材料或金属材料部件102的纵向长度114大于聚合材料部件104的长度150。可构想的是，复合材料或金属材料部件102的纵向长度114(以及因此能量吸收装置100的长度)在约300毫米至约2米之间。在某些实施方式中，能量吸收装置100可以具有在约50毫米至约150毫米之间的深度152(在图4中示出)。在进一步的实施方式中，能量吸收装置100可以具有在约50毫米至约150毫米之间的高度154(在图4中示出)。将聚合材料部件104的长度150、深度152和高度154的尺寸设定在这些范围内使得能量吸收装置100装配在限定在驾驶员侧侧梁组件14的侧梁腔46(在图2中示出)内的有限的封装空间内。尺寸设定在这些范围内设定长度150、深度152和高度154还使得能量吸收装置100装配在限定在某些传统车辆侧梁腔内的封装空间内，能量吸收装置100由此用作由金属材料(例如，铝和铝合金)制成的能量吸收装置的替代物，其中相对于具有金属构造的能量吸收装置重量减轻40％或更多的量级，而不降低车身强度，并且在某些实施方式中，提高车身的强度。
44.聚合材料部件104由塑料材料158(在图4中示出)制成，该塑料材料诸如可与电子涂层兼容的塑料材料。合适的塑料材料的实例包括以商品名出售的热塑性塑料，诸如未填充的gtx 964，其可从荷兰贝亨奧普佐姆的sabic全球技术有限公司购得。塑料材料158分布在聚合材料部件104内以形成蜂窝结构116，使得多个壁(例如，第一聚合材料壁118和第二聚合材料壁120)限定蜂窝管122。蜂窝管122又定向为使得蜂窝管122的相应基部邻接u形轮廓140(在图4中示出)的平坦基部部段142(在图4中示出)。如在图4中示出的，蜂窝管122沿着聚合材料部件104的深度152限定六边形轮廓。六边形轮廓允许通过选择蜂窝结构116的弯曲刚度126和选择复合材料或金属材料部件102的弯曲刚度124来调节所吸收的能量的量。尽管示出了六边形轮廓，但应当理解和领会的是，其他轮廓也是可能的并且保持在本公开的范围内。
45.可构想的是，能量吸收装置100可以包括两个或更多个模块化聚合材料部件。在这方面，如在图3中示出的，聚合材料部件104是第一聚合材料部件104，并且能量吸收装置100包括第二聚合材料部件160。第二聚合材料部件160被支撑在复合材料或金属材料部件102的部件通道106中并且邻接第一聚合材料部件104。具有两个或更多个模块化聚合材料部件的能量吸收装置100的实施方式可以通过限制第一聚合材料部件104和第二聚合材料部件160的长度来简化能量吸收装置100的组装，从而允许使用标准化模具接收座来注射模制聚合材料部件104并且避免对能够适配相对长的模具的工具的需要。第一聚合材料部件104和第二聚合材料部件160的长度受限还可简化能量吸收装置100的组装，这是因为多个短的聚合材料部件可更容易地配准至复合材料或金属材料部件102，例如在通过将复合材料或金属材料部件102在与重力垂直的定向上固定到车身12(在图1中示出)而进行组装时。
46.参照图9至图13，示出了用于将第一聚合材料部件104固定到第二聚合材料部件
160的零件间互锁结构。如在图9中示出的，能量吸收装置100(在图1中示出)的某些实施方式可具有燕尾形零件间互锁结构162。燕尾形零件间互锁结构162包括燕尾形构件164和燕尾槽166。燕尾形构件164形成在第一聚合材料部件104的端部168上，并且燕尾槽166限定在第二聚合材料部件160的端部170内。在组装期间，可构想的是，在将第一聚合材料部件104固定到复合材料或金属材料部件102(在图3中示出)之后，通过将第二聚合材料部件160与第一聚合材料部件104配准，在配准的同时将燕尾形构件164可滑动地安装到燕尾槽166中，而将第二聚合材料部件160固定到第一聚合材料部件104。在固定期间，例如在复合材料或金属材料部件102与重力垂直地定向时，燕尾形零件间互锁结构162使第二聚合材料部件160以悬臂布置的方式固定，从而允许第二聚合材料部件160在由第一聚合材料部件104支撑的同时紧固到复合材料或金属材料部件102，从而允许手动组装能量吸收装置100。
47.如图10所示，根据某些实施方式，能量吸收装置100(在图1中示出)可以具有半六边形零件间互锁结构172。半六边形零件间互锁结构172包括半六边形构件174和半六边形槽176。半六边形构件174形成在第一聚合材料部件104的端部168上，并且半六边形槽176限定在第二聚合材料部件160的端部170内。在组装期间，可构想的是，在将第一聚合材料部件104固定(例如，紧固)到复合材料或金属材料部件102(在图3中示出)之后，通过将半六边形构件174可滑动地安装在半六边形槽176内，第二聚合材料部件160配准到第一聚合材料部件104。这允许第二聚合材料部件160相对于第一聚合材料部件104粗略定位，使得能够在复合材料或金属材料部件102与重力垂直地定向时，第二聚合材料部件160在相对于第一聚合材料部件104定位和配准的同时紧固到复合材料或金属材料部件102，此时第一聚合材料部件由固定装置或夹具支撑。
48.如在图11中示出的，可构想的是，能量吸收装置100(在图1中示出)的某些实施方式可具有半圆形零件间互锁结构178。半圆形零件间互锁结构178包括半圆形构件180和半圆形槽182。半圆形构件180形成在第一聚合材料部件104的端部168上，并且半圆形槽182限定在第二聚合材料部件160的端部170内。在组装期间，可构想的是，通过将半圆形构件180可滑动地安装在半圆形槽182内而将第二聚合材料部件160配准到第一聚合材料部件104，并且第二聚合材料部件160随后被固定到复合材料或金属材料部件102(在图3中示出)。这允许在有限地中断蜂窝结构116的图案的情况下粗略地定位第二聚合材料部件160，从而简化了能量吸收装置100的组装，同时限制了沿着能量吸收装置100的纵向长度的抗挤压性和弯曲刚度的变化。
49.如在图12中示出，根据某些实施方式，还可构想的是，能量吸收装置100(在图1中示出)可以具有卡扣式零件间互锁结构184。卡扣式零件间互锁结构184包括卡扣构件186和卡扣构件座188。卡扣构件186形成在第一聚合材料部件104的端部168上，并且卡扣构件座188限定在第二聚合材料部件160的端部170上。可构想的是，卡扣构件186和卡扣构件座188形成在第一聚合材料部件104和第二聚合材料部件160的邻接端部上方或下方，从而限制蜂窝结构116的图案的中断，并且在卡扣构件186被接收在卡扣构件座188内时使得第二聚合材料部件160由第一聚合材料部件104悬臂地支撑。这使得能够在固定到复合材料或金属材料部件102(在图3中示出)过程中精确定位第二聚合材料部件160及其支撑件，从而手动组装能量吸收装置100。
50.如在图13中示出的，在另外的实施方式中，能量吸收装置100(在图1中示出)可以
具有夹持式零件间互锁结构190。夹持式零件间互锁结构190包括夹持构件192和夹持构件座194。夹持构件192安装在第一聚合材料部件104的端部168周围并且夹持构件座194安装在第二聚合材料部件160的端部170周围。可构想的是，夹持构件192和夹持构件座194形成为系带或绑带。该系带或绑带安装在第一聚合材料部件104和第二聚合材料部件160的相应的邻接的端部周围而不中断蜂窝结构116的图案，将第一聚合材料部件104固定到第二聚合材料部件160，并且允许通过第一聚合材料部件104悬臂地支撑第二聚合材料部件160。在某些实施方式中，夹持式零件间互锁结构190允许移除第一聚合材料部件104和第二聚合材料部件160中的任一者(或两者)的被挤压的部分并且替换固定在其中的部分，系带或绑带和一个或多个替换聚合材料部件的部分形成能量吸收装置100的修理套件。
51.如在图14中示出的，根据某些实施方式，还可构想的是，能量吸收装置100(在图1中示出)可具有共模制的金属插入件196。共模制的金属插入件196固定第一聚合材料部件104并且布置为将第二聚合材料部件160(在图3中示出)互锁到第一聚合材料部件104。这简化了能量吸收装置100的组装，这是因为在组装过程中第二聚合材料部件160可以由共模制的金属插入件196配准并且固定到第一聚合材料部件104上。可选地，如在图4中示出的，共模制的金属插入件196可以例如利用焊接件54(在图3中示出)、紧固件56(在图3中示出)或粘合剂58(在图3中示出)在侧梁腔46(图2中示出)内支撑复合材料或金属材料部件102以及第一聚合材料部件104和第二聚合材料部件160两者。
52.参照图15和图16，示出了能量吸收装置200。能量吸收装置200类似于能量吸收装置100(在图1中示出)，并且另外包括复合材料或金属材料部件202以及聚合材料部件204。
53.如在图15中示出的，复合材料或金属材料部件202的长度206小于聚合材料部件204的长度208。此外，复合材料或金属材料部件202是第一复合材料或金属材料部件202并且能量吸收装置包括一个或多个第二复合材料或金属材料部件210，第二复合材料或金属材料部件210沿着聚合材料部件204的长度从第一复合材料或金属材料部件210偏移。第一复合材料或金属材料部件202具有固定凸片212，并且第二复合材料或金属材料部件210具有固定凸片214。固定凸片212和固定凸片214被构造为例如用焊接件、紧固件或粘合剂将聚合材料部件204支撑在侧梁腔46内(在图2中示出)。应当理解和领会到的是，虽然在示出的实施方式中示出了特定数量的固定凸片，但是能量吸收装置200可以具有更少或更多的固定凸片，以适合于预期应用。
54.如在图16中示出的，聚合材料部件204包括蜂窝结构216和双壁结构218。蜂窝结构216连接到双壁结构218并且固定到第一复合材料或金属材料部件202。双壁结构218进而将蜂窝结构216联接到第一复合材料或金属材料部件202和第二复合材料或金属材料部件210。可构想的是，双壁结构218与形成蜂窝结构216的多个管220共模制，并限定能量吸收装置200的长度208(在图11中示出)。在某些实施方式中，蜂窝结构216和双壁结构218由同一种聚合材料224(在图11中示出)制成，诸如以上描述的。根据某些实施方式，聚合物材料224可以是未填充的。
55.可构想的是，双壁结构218的弯曲刚度226大于蜂窝结构216的弯曲刚度228。这使得在后部支撑(例如，可从底梁42(在图2中示出)获得的支撑)在碰撞过程中(例如，在侧柱碰撞40(在图1中示出)过程中)不足以提供蜂窝结构216挤压和吸收能量所需的足够的弯曲刚度的情况下，双壁结构218能够为能量吸收装置200提供弯曲刚度。因此，完全用聚合材料
构造而成的聚合材料部件204允许能量吸收装置200在提供与具有金属构造的能量吸收结构相似的强度的同时使得驾驶员侧侧梁组件14(在图1中示出)的重量减轻。在某些实施方式中，与具有金属结构的能量吸收结构相比，所减轻的重量可以为约30％或更多的量级。
56.参照图17和图18，示出了能量吸收装置300。能量吸收装置300类似于能量吸收装置100(在图1中示出)并且另外包括复合材料部件302以及聚合材料部件304两者。
57.如在图17中示出的，复合材料部件302由复合材料306制成，限定w形轮廓308，并且具有第一固定凸片310和一个或多个第二固定凸片312。合适的复合材料的实例包括ud/织造材料以及gf/cf树脂，例如，gtx830/gtx840。第二固定凸片312沿着能量吸收装置300的长度314从第一固定凸片310偏移。可构想的是，第一固定凸片310和第二固定凸片312被构造为例如用焊接件、紧固件或粘合剂将聚合材料部件304支撑在侧梁腔46内(在图2中示出)。应当理解并领会到的是，虽然在示出的实施方式中示出了特定数量的固定凸片，但是能量吸收装置300可以具有更少或更多的固定凸片，以适合于预期应用。
58.如在图18中示出的，聚合材料部件304包括蜂窝结构316。蜂窝结构316与复合材料部件302共模制并且在例如没有紧固件和/或粘合剂的情况下至少部分地布置在复合材料部件302的w形轮廓308内。可构想的是，形成复合材料部件302的w形轮廓308和/或复合材料306为复合材料部件302提供比蜂窝结构316的蜂窝结构弯曲刚度320更大的复合材料部件弯曲刚度318。这使得在其中后部支撑(例如，可从底梁42(在图2中示出)获得的支撑)在碰撞过程中(例如，在侧柱碰撞40(在图2中示出)过程中)不足以提供蜂窝结构316挤压和吸收能量所需的足够的弯曲刚度的情况下，复合材料部件302能够为能量吸收装置300提供弯曲刚度。因此，共模制构造的能量吸收装置300在提供与具有金属构造的能量吸收结构相似的强度的同时使得驾驶员侧侧梁组件14(在图1中示出)重量减轻。在某些实施方式中，与具有金属结构的能量吸收结构相比，所减轻的重量可以为约30％或更多的量级。
59.如在图19至图22中示出的，可构想的是，能量吸收装置300可以具有复合材料部件302，该复合材料部件的轮廓与w形轮廓308(在图17中示出)的轮廓不同。例如，如图19所示，复合材料部件302可具有限定其中安装有聚合材料部件304的u形轮廓309。如在图20中示出的，复合材料部件302可具有轮廓311，该轮廓限定具有纵向凸缘313的u形形状并且其中安装有聚合材料部件304。如在图21和图22中示的，还可构想的是，复合材料部件302可以例如通过夹持部324将聚合材料部件304安装在复合材料部件302的与通道322相对的一侧上，其中通道由复合材料部件302限定。
60.参照图23和图24，示出了能量吸收装置400和能量吸收装置500。如图23所示，能量吸收装置400类似于能量吸收装置100(在图1中示出)，并另外包括复合材料或金属材料部件402以及聚合材料部件404。复合材料或金属材料部件402沿其纵向长度406不连续，并且就这方面而言包括第一部段408和至少一个第二部段410。复合材料或金属材料部件402(例如，第一部段408和至少一个第二部段410)在彼此之间纵向地限定槽412。槽412沿着复合材料或金属材料部件402的长度延伸。在这方面，聚合材料部件404的纵向长度416大于复合材料或金属材料部件402的长度，聚合材料部件404将第一部段408与第二部件410联接在一起。可构想的是，第一部段408和第二部段410在沿着底梁42(在图2中示出)的位置处间隔开，其中底梁42可提供合适的弯曲刚度以允许在碰撞事件过程中(例如，响应于侧柱碰撞40(在图2中示出))挤压蜂窝结构420的管418。这允许能量吸收装置400在沿着聚合材料部件
404的纵向长度416可间歇地获得后部支撑的应用中提供能量吸收，与金属构造的能量吸收装置相比，聚合材料部件404的部段之间的间隔与底梁42的配合允许进一步减轻重量。
61.如在图24中示出的，能量吸收装置500类似于能量吸收装置100(在图1中示出)并且另外包括复合材料或金属材料部件502以及聚合材料部件504。复合材料或金属材料部件502具有沿着复合材料或金属材料部件502的至少一部分纵向延伸的第一凸缘506以及沿着复合材料或金属材料部件502的至少一部分纵向延伸的第二凸缘510。第一凸缘506和第二凸缘508在彼此之间限定槽512。
62.第一聚合材料部件504具有沿着聚合材料部件504的至少一部分纵向延伸的基部508。基部508跨过复合材料或金属材料部件502的第一凸缘506和第二凸缘510，并且可滑动地接收在位于第一凸缘506与第二凸缘510之间的槽512内。在这方面，第一凸缘506和第二凸缘510以及聚合材料部件504的基部508促进复合材料或金属材料部件502的弯曲刚度，以及将聚合材料部件504固定到复合材料或金属材料部件502。这限制了能量吸收装置100的重量。在某些实施方式中，还消除了对将聚合材料部件504固定到复合材料或金属材料部件502的紧固件和粘合剂的需要。
63.本公开还包括以下实施方式。
64.实施方式1.一种能量吸收装置，包括复合材料或金属材料部件以及聚合材料部件，其中复合材料或金属材料部件具有大于或等于三个的壁，以形成具有纵向长度的部件通道。聚合材料部件具有蜂窝结构，蜂窝结构具有多个聚合材料壁，这些聚合材料壁限定蜂窝管。聚合材料部件被支撑在部件通道内，其中蜂窝管沿部件通道的纵向长度横向地堆叠，蜂窝管的端部与复合材料或金属材料部件相对。聚合材料部件的弯曲刚度大于蜂窝结构的弯曲刚度。
65.实施方式2.一种能量吸收装置，包括复合材料或金属材料部件以及聚合材料部件，其中复合材料或金属材料部件具有大于或等于三个的壁以形成具有纵向长度的部件通道。聚合材料部件具有蜂窝结构，蜂窝结构具有多个聚合材料壁，这些聚合材料壁限定蜂窝管。聚合材料部件被支撑在部件通道内，其中蜂窝管沿部件通道的纵向长度横向地堆叠，蜂窝管的端部与复合材料或金属材料部件相对。复合材料或金属材料部件的弯曲刚度大于蜂窝结构的弯曲刚度，并且对于挤压蜂窝结构而言，复合材料或金属材料部件可选地被配置为提供背部支撑。
66.实施方式3.一种能量吸收装置，包括：复合材料或金属材料部件，该复合材料或金属材料部件具有大于或等于三个的壁以形成具有纵向长度的部件通道；以及聚合材料部件，该聚合材料部件具有蜂窝结构，该蜂窝结构具有多个聚合材料壁，这些聚合材料壁限定蜂窝管。聚合材料部件被支撑在部件通道内，其中蜂窝管沿部件通道的纵向长度横向地堆叠，蜂窝管的端部与复合材料或金属材料部件相对。复合材料或金属材料部件的弯曲刚度或聚合材料部件的弯曲刚度大于蜂窝结构的弯曲刚度，以在车辆的侧柱碰撞过程中为被逐渐挤压的蜂窝管提供背部支撑。
67.实施方式4.根据实施方式1至3中任一项或多项所述的装置，其中，能量吸收装置的复合材料或金属材料部件的长度大于聚合材料部件的长度。
68.实施方式5.根据实施方式1至3中任一项或多项所述的装置，其中，能量吸收装置的复合材料或金属材料部件的长度可小于聚合材料部件的长度。
69.实施方式6.根据实施方式1至5中任一项或多项所述的装置，其中，聚合材料部件是第一聚合材料部件，并且能量吸收装置具有第二聚合材料部件，第二聚合材料部件被支撑在部件通道中并且邻接第一聚合材料部件。
70.实施方式7.根据实施方式1至4中任一项或多项所述的装置，其中，在某些实施方式中，能量吸收装置具有将第二聚合材料部件固定到第一聚合材料部件的零件间互锁装置。
71.实施方式8.根据实施方式1至5中任一项或多项所述的装置，其中，第一聚合材料部件在与第二聚合材料部件相对的端部上具有燕尾形构件、半六边形构件和半圆形构件中的一者，该燕尾形构件、半六边形构件和半圆形构件中的一者被接收在第二聚合材料部件中。
72.实施方式9.根据实施方式8所述的装置，其中，第一聚合材料部件在与第二聚合物元件相对的端部上具有卡扣构件、夹持构件和共模制的金属插入元件中的一者。该卡扣构件、夹持构件和共模制的金属插入件中的一者被接收在第二聚合材料部件中。
73.实施方式10.根据实施方式1至9中任一项或多项所述的装置，其中，复合材料或金属材料部件具有固定凸片，以用于将所支撑的聚合材料部件固定在车辆侧梁组件内。
74.实施方式11.根据实施方式1至10中任一项或多项所述的装置，其中，复合材料或金属材料部件是具有固定凸片的第一金属材料部件，并且能量吸收装置可以包括具有固定凸片的第二金属材料部件，第二金属材料部件沿着聚合材料部件的长度从第一金属材料部件偏移。
75.实施方式12.根据实施方式1至9中任一项或多项所述的装置，其中，复合材料或金属材料部件是具有第一固定凸片和第二固定凸片的第一金属材料部件，第二固定凸片沿着金属材料部件的长度从第一固定凸片偏移。
76.实施方式13.根据实施方式1至12中任一项或多项所述的装置，其中，复合材料或金属材料部件是具有第一固定凸片和第二固定凸片的复合材料部件，第二固定凸片沿着复合材料部件的长度从第一固定凸片偏移。
77.实施方式14.根据实施方式1至13中任一项或多项所述的装置，复合材料或金属材料部件是具有u形轮廓的金属材料部件，其中，聚合材料部件被紧固到金属材料部件上。
78.实施方式15.根据实施方式1至13中任一项或多项所述的装置，其中，复合材料或金属材料部件是具有w形轮廓的复合材料部件，并且其中，聚合材料部件被共模制到复合材料部件上并且至少部分地在w形轮廓内以形成一体的能量吸收装置。
79.实施方式16.根据实施方式1至13中任一项或多项所述的装置，其中，聚合材料部件具有双壁结构，双壁结构与多个管共模制并且固定到金属材料部件，双壁结构限定能量吸收装置的长度。
80.实施方式17.根据实施方式1至13中任一项或多项所述的装置，其中，复合材料或金属材料部件限定槽，聚合材料部件包括凸缘，并且聚合材料部件的凸缘可滑动地接收在由复合材料或金属材料部件限定的槽内。
81.实施方式18.根据实施方式1至17中任一项或多项所述的装置，其中，装置具有在约500毫米和约1900毫米之间的长度，在约90毫米和约140毫米之间的深度，以及在约70毫米和约95毫米之间的高度。
82.实施方式19.一种侧梁组件，包括：底梁，具有底梁弯曲刚度；饰梁，连接到底梁并在底梁与饰梁间限定侧梁腔；以及如前述实施方式中任一项或多项的能量吸收装置，该能量吸收装置被支撑在侧梁腔内并邻接底梁。
83.实施方式20.根据实施方式19所述的组件，其中，底梁弯曲刚度大于复合材料或金属材料部件的弯曲刚度。
84.实施方式21.根据实施方式19所述的组件，其中，底梁弯曲刚度小于复合材料或金属材料部件的弯曲刚度。
85.实施方式22.提供了一种车身。该车身包括侧梁组件，该侧梁组件具有底梁以及根据前述实施方式中任一项或多项所述的能量吸收装置，其中底梁具有底梁弯曲刚度，能量吸收装置邻接底梁。侧梁组件侧向地布置在车身内的受保护空间的外侧。电池布置在受保护空间内，带有马达的传动系与电池电连通。底梁弯曲刚度小于对抗底梁挤压蜂窝结构所需的弯曲刚度。
86.实施方式23.根据实施方式22所述的车身，其中，复合材料或金属材料部件的长度大于聚合材料部件的长度，聚合材料部件可以是第一聚合材料部件并且能量吸收装置还包括第二聚合材料部件，第二聚合材料部件被支撑在部件通道中并且邻接第一聚合材料部件，复合材料或金属材料部件是具有u形轮廓的金属材料部件，并且第一聚合材料部件和第二聚合材料部件可以紧固到金属材料部件上。
87.实施方式24.根据实施方式22所述的车身，其中，复合材料或金属材料部件是具有w形轮廓的复合材料部件，并且其中，聚合材料部件被共模制到复合材料部件并且至少部分地在w形轮廓内以形成一体的能量吸收装置；其中，复合材料部件具有多个固定凸片，以用于将所支撑的聚合材料部件固定在车辆侧梁组件内。
88.实施方式25.根据实施方式22至24中任一项或多项所述的车身，其中，复合材料或金属材料部件的长度小于聚合材料部件的长度，复合材料或金属材料部件可以是具有两个固定凸片的第一金属材料部件，并且能量吸收装置可以包括具有两个固定凸片的第二金属材料部件，第二金属材料部件沿着聚合材料部件的长度从第一金属材料部件偏移。
89.本文公开的能量吸收装置在比其他全金属结构重量轻且更便宜的同时还提供了有效的能量吸收特性。本文公开的能量吸收装置还提供了具有聚合材料部件的组件的能量吸收装置，其中聚合材料部件通过诸如注射模制的工艺单独地制成，使得能量吸收装置比相当长度的单个结构更便宜。此外，由复合材料或金属材料部件提供的弯曲刚度补充其他车身的弯曲刚度，在为聚合材料部件提供有效能量吸收的特性以吸收与侧面碰撞事件相关联的碰撞能量的同时增加了对通向车辆内的受保护空间的入侵物的阻力。
90.本文公开的全部范围均包含端点，并且端点可彼此独立地组合(例如，“高达25wt.％或者更具体地，5wt.％至20wt.％”的范围包含端点以及“5wt.％至25wt.％”的范围内的全部中间值等)。“组合物”包含结合物、混合物、合金、反应产物等。而且，术语“第一”、“第二”等等在本文中不表示任何顺序、数量或者重要性，而是用于区分一个元件和另一个元件。术语“一”和“一个”和“该”在本文中不表示数量的限制，并且将被解释成覆盖单数和复数两者，除非被在本文中指明或者被上下文清楚地解释为相反。如本文使用的后缀“(s)”旨在包括所修饰的术语的单数和复数两者，从而包括一个或者多个该术语(例如，薄膜(film(s))包括一个或者多个薄膜)。贯穿本说明书，对“一个实施方式”、“另一个实施方
式”、“实施方式”等等进行参考意思是连同该实施方式描述的特殊的元件(例如，特征、结构和/或特性)包含在本文描述的至少一个实施方式中，并且其可能存在或者不存在于其他的实施方式中。此外，应理解，所描述的元件在不同的实施方式中可以任何适合的方式组合。
91.虽然已经描述了具体的实施方式，但申请人或者本领域技术人员可能会提出到当前无法预见的替换方案、修改、变化、改进和实质等同的方案。因此，如提交的的所附权利以及它们可能的修改旨在包含所有这些替换方案、修改、变更、改进和实质等同的方案。