被设置用于吸收能量的构件和用于制造具有格栅式构件结构的构件的方法与流程

1.所建议的解决方案尤其涉及一种用于在力作用到构件上时吸收能量的构件。


背景技术：

2.此外，用于吸收由于从外部施加到构件上的力而产生的能量的构件是公知的，例如作为汽车领域中的所谓的碰撞吸收器。这种构件典型地依靠唯一一个能量吸收机构来吸收能量。为此的例子例如有发泡的构件结构、增材制造的格栅结构或者镦锻管。这种构件分别构造用于通过塑性变形来吸收能量。吸收能量的可能性在迄今为止已知的构件中由于各自所使用的能量吸收机构而受到限制。此外，相应的构件的设计一部分很难，因为变形行为可能难以预测并且各自的结构一部分会对材料特性的波动作出极为敏感的反应。


技术实现要素：

3.所建议的解决方案因此基于这样的技术问题，即，在这方面提供一种改进方案。
4.该技术问题用一种权利要求1的构件和一种权利要求11的方法解决。
5.在一种被设置用于在力作用到部件上时吸收能量并且因此例如构造成所谓的碰撞吸收器的所建议的构件中，设置有格栅式构件结构，其包括至少两个造型设计不同且分别由多个相同的单元格构建的格栅，其中，至少两个不同的格栅的单元格基于参考格的不同的变型方案。
6.所建议的解决方案的基本思想因此是：将预限定且例如在其尺寸和几何形状方面被预定的参考格作为格栅式构件结构的不同的区段的造型设计的基础，因而为了设计构件而仅通过改变参考格来生成不同的格栅和构件结构的不同的格栅结构。因此基于参考格，例如依赖于应用目的、构件的有待以各自的格栅结构形成的区段和/或在按规定安装的状态下作用到构件上的力，针对不同的格栅的预定和设计，例如仅改变分别对单元格进行围边的接片的几何形状、尺寸、厚度和/或体积填充度。
7.若始终只有一个特定的预限定的参考格用作不同的格栅结构的基础，那么为此可以经计算机支持地较为强烈地简化和自动化设计过程。因此可以基于有待输入的构件参数，例如涉及到构件的有待设置的外部尺寸(即特别是长度、宽度和高度以及轮廓)和/或在按规定安装的状态下在构件上出现的力和/或在碰撞情况下出现的力，根据参考格计算用于构件的至少一个格栅结构、必要时用于构件的不同的区段的多个格栅结构，并且在此基础上为后续的(例如增材)制造对构件建模。
8.在一种实施变型方案中，构件的以第一格栅形成格栅结构的第一区段与构件的以不同的第二格栅形成格栅结构的第二区段一体式构造。构件在此因此整合了两种不同的格栅结构，它们分别由回溯到特定的参考格的单元格形成。这样，构件就可以以如下方式经计算机支持地较为简单地设计以具有不同的格栅结构，即，最终仅根据一个参考格依赖于有待预定的构件参数来计算单元格并且由此为各自的区段预定格栅结构。这尤其包含了，在
构件处由于造型设计不同的格栅结构而构建出有不同的能量吸收能力的不同的区。
9.构件的第一区段例如针对在构件处局部出现的、不同于具有造型设计不同的格栅结构的第二区段所设计针对的负载的负载来设计。在此，第一区段尤其可以被设计成用于吸收一定量的(碰撞)能量，该一定量的碰撞能量与由具有造型设计不同的格栅的第二区段所设计吸收的一定量的能量相差了至少一个数量级。
10.在一种实施变型方案中，所建议的构件被构造成具有格栅式构件结构，该格栅式构件结构整合了至少一个第一能量吸收机构和至少一个(与第一能量吸收机构不同的)第二能量吸收机构。
11.因此在这种实施变型方案中，构件被构造成具有如下构件结构：两个不同的、这就是说基于不同的作用原理的能量吸收机构整合到所述构件结构中并且基于至少一个作用到构件上的(并且就作用方向而言被预定的)力的至少一个阈值这样来配置所述构件结构，使得至少两个不同的能量吸收机构同时或者时间上相继地起作用。因此设有至少两个不同的能量吸收机构，它们直接整合到构件结构中。能量吸收机构中的至少一个能量吸收机构在此可以基于一种为了吸收能量而利用塑性变形、剪切、断裂、钩联(verhaken)或摩擦的作用原理。通过设置不同且因此必要时基于不同的作用原理的、分别是形成构件的构件结构的构成整体的组成部分的能量吸收机构，各自的构件不仅更为特殊地与不同的使用和失效场景相适应。而且更确切地说也可以在构件尺寸相同时实现更大的能量吸收能力。
12.在一种实施变型方案中，利用整合了至少两种不同的能量吸收机构的构件结构能在时间上相继地激活第一和第二能量吸收机构，因而在激活至少一个第二能量吸收机构之前，通过作用的力引入到构件中的一些能量就通过第一能量吸收机构来吸收。因此在本文中所建议的实施变型方案中，在构件结构内，能量吸收机构这样相互联结，在力作用没有改变的情况下，使得这些能量吸收机构在时间上相继地激活。这还包含了这样的可能性，即，至少两种不同的能量吸收机构在时间上错开地激活之后仍然可以同时运行。第一能量吸收机构例如通过作用到构件上的超过阈值的力起作用并且引起了构件结构的至少一个区段的塑性变形，结果是激活至少一个另外的第二能量吸收机构，能量吸收则通过塑性变形继续。
13.原则上，激活第一和第二能量吸收机构中的至少一个能量吸收机构的前提是构件结构的至少一个区段的塑性变形。整合到构件结构中的第一和第二能量吸收机构中的至少一个能量吸收机构在此因此被配置和构造成通过构件的至少一个区段的塑性变形来激活。
14.对此例如理解为，第一和第二能量吸收机构中的至少一个能量吸收机构在构件结构之内限定了用于一个断裂或多个断裂、特别是一个剪切断裂或多个剪切断裂的(额定)断裂部位。相应的断裂部位在此是各自的能量吸收机构的一部分，该部分在力作用到构件上并且超过阈值时通过至少一个断裂吸收能量，所述至少一个断裂在一个或多个为此预限定的断裂部位处出现。断裂部位在此例如通过构件结构中的薄弱区域(在薄弱区域中，材料厚度局部减小)或者构件结构中的有针对性地局部提高的固有应力限定。
15.至少一个断裂部位例如设置在构件结构的对构件结构进行围边的区域中的至少一个留空部处。通过至少一个留空部和其围边可以有针对性地依赖于所作用的力控制由于断裂、如剪切断裂而出现裂纹和裂纹的扩展。
16.在一种实施变型方案中，其上设有至少一个断裂部位的进行围边的区域处在构件
结构中的两个留空部之间，因而在力作用到构件上并且超过阈值时，在至少一个断裂部位处产生的断裂在两个留空部之间扩展并且因此最终在两个留空部之间延伸以及这样导致了两个留空部的连接。通过沿着所设的断裂部位出现的并且在该断裂部位上转向的断裂，于是例如导致了设置在构件结构中的两个留空部之间的分隔壁的至少局部的损毁。
17.设置在构件结构中的留空部为了控制能量吸收而在横截面中例如构造成椭圆形、特别是圆形、六边形、特别是蜂窝形或八边形。通过各自的留空部的几何形状和尺寸大小达到了由于作用到构件上的力而引起的并且为了能量吸收而有针对性的允许的断裂的、特别是剪切断裂的走向和由此引起的在构件结构中的裂纹的特定的走向。
18.在一种实施例中，第一和第二能量吸收机构中的其中一种能量吸收机构包括构件结构之内的用于在力作用到构件上并且超过阈值时吸收能量的摩擦锁合和/或形状锁合的接口。因此在这种实施例的过程中，第一和第二能量吸收机构中的至少一种能量吸收机构规定提供在构件结构之内的摩擦锁合和/或形状锁合，摩擦锁合/或形状锁合由于力作用到构件上并且超过阈值时才在构件内产生。这例如包含：在构件结构之内的区域通过力才相互处于接触，以便用附加的阻力对抗作用到构件上的力并且由此吸收(附加的)能量。
19.第二能量吸收机构例如包括接口并且第一能量吸收机构限定了至少一个在力作用到构件上并且超过阈值时能被带到与该接口至少部分摩擦锁合地和/或形状锁合地接触的第一接触区域。在这种相互关系下，尤其可以如上文所阐释的那样规定，由于作用到构件上的力先是第一能量吸收机构在第二能量吸收机构起作用之前起作用。这样可以例如为了通过第一能量吸收机构吸收能量而以构件的至少一个区段的塑性变形为前提，由于所述塑性变形使第一接触区域接近所述接口而实现摩擦锁合和/或形状锁合。
20.接口例如由至少一个至少部分相对构件结构的毗邻的区域凹进的第二接触区域形成，第一接触区域的至少一部分在力作用到构件上并且超过阈值时以及在构件的至少一个区段塑性变形时可以嵌接到所述第二接触区域中。第一能量吸收机构的第一接触区域例如具有用于剪切断裂的断裂部位中的至少一个断裂部位。因此例如使得能在力作用到构件上并且超过阈值时在第一接触区域处出现或有针对性地允许至少一个剪切断裂，以便使第一接触区域的局部能通过剪切断裂位移的部分与第二接触区域的接口摩擦锁合地和/或形状锁合地嵌接，以便由此激活第二能量吸收机构并且吸收附加的能量。因此第一能量吸收机构在构件结构中于是被这样构造和设定尺寸：使得在力作用到构件上并且超过阈值时，在第一接触区域处出现了至少一个(剪切)断裂面并且生成了相对毗邻的第二接触区域突出的剪切断裂面。这种剪切断裂面在力继续作用到构件上时能与第二接触区域摩擦锁合地和/或形状锁合地接触。因此通过构件结构中的第一接触区域的造型设计和尺寸设定，例如允许了有针对性地在构件的塑性变形之后的或者随之而来的能量吸收。由于作用到构件上的力，事后在构件结构内产生了至少一种有助于能量吸收的摩擦锁合和/或形状锁合。
21.第二接触区域例如包括设置在构件结构中的留空部的侧面，用于断裂的断裂部位设置在与之的毗邻的区域处。在第二接触区域中剪切断裂时，生成了至少一个剪切断裂面，其接近构件结构中的之前已经存在的留空部的侧面并且在此在侧面处摩擦锁合地和/或形状锁合地接触，以便由此额外吸收能量。
22.第一接触区域例如由在两个留空部之间的分隔壁形成，分隔壁以壁长沿着空间方向延伸。这个分隔壁的壁长于是小于留空部长度，两个留空部中的每个留空部用该留空部
长度沿着同一空间方向延伸。通过剪切断裂在分隔壁处生成的剪切面的长度因此在任何情况下均小于留空部长度，因而(已断裂的)分隔壁的被剪切开的部分在能量吸收机构起作用时在任何情况下均可以沉入到毗邻的留空部中，用以建立起吸收附加的能量的摩擦锁合和/或形状锁合。通过摩擦锁合产生的摩擦损失或者通过形状锁合、特别是钩联产生的提高的阻力，对抗进一步的塑性变形并且因此用于附加的能量吸收。
23.在一种实施方式中，构件结构构造成格栅式。第一和第二能量吸收机构的之前所阐释的实施变型方案尤其被有效地整合在这种格栅式构件结构中。留空部在此就例如由格栅之内的(单元)格限定，所述格通过在周侧的接片与格栅式构件结构的另外的单元格分隔。
24.格栅式构件结构例如沿着三个垂直于彼此的空间方向延伸，其中，在两个垂直于彼此的横截面视图中，格栅结构分别形成为具有以一种图案布置的留空部。在一种实施方式中，两个横截面视图的留空部在此是不同的。两个垂直于彼此的横截面视图的不同的图案在此尤其可以在构件的两个侧视图中看到，侧视图沿着两个垂直于彼此的到构件上的观察方向产生。如果三个空间方向根据笛卡尔坐标系用x、y和z标注，那么例如在xz平面中和yz平面中设有用于格栅结构的不同的图案。
25.两个横截面视图的留空部在它们的尺寸方面和/或它们的各自的几何形状方面也可以彼此不同。若留空部例如仅在它们的尺寸方面并且因此特别是在它们的周界和/或它们的横截面方面彼此不同，那么它们还可以具有相同的几何形状并且因此从几何意义上而言是相似的。在就它们的各自的几何形状彼此不同的留空部中，留空部的形状在几何上彼此不相似。在第一横截面视图中可以看到的留空部例如分别是六边形的并且在垂直于第一横截面视图的第二横截面视图中的留空部分别是八边形的(并且因此在几何上与第一横截面视图的留空部不相似)。
26.考虑到对一个或多个剪切断裂的并且因此裂纹在构件结构内的产生和扩展的控制，一种实施变型方案可以规定，在构件中在横截面视图中存在四个围绕格栅式构件结构的承载区段分布布置的留空部，其中，承载区段处在对留空部进行围边的分隔壁的交叉点中。承载区段在此具有比四个分隔壁中的任意一个分隔壁更大的阻力矩。处在交叉点中的承载区段因此伴随较大的阻力矩设计/构造和尺寸设定，因而在力作用到构件上并且超过阈值时，优选在分隔壁处出现了断裂，例如剪切断裂，但在承载区段处则没有出现。
27.所建议的被设置用于吸收能量的构件可以尤其被设置用于车辆和在此特别是设置在碰撞相关的区域中。这例如包含用于车辆内部空间的组件，在此尤其是车辆座椅的部件。为内部空间所设的并且用所建议的构件的一种实施变型方案形成的部件也还可以是中控台元件以及例如台板、屏幕支架、足部支架或遮盖部分。车门原则上也可以被构造成具有所建议的构件的一种实施变型方案。构件尤其可以设置成车辆中的所谓的碰撞吸收器、例如设置在前侧的、尾侧的、门侧的、座椅侧的或a柱侧的、b柱侧的或c柱侧的碰撞吸收器处或者形成了这种碰撞吸收器。
28.与在车辆中的应用无关的是，吸收能量的构件也可以用于铠装结构，例如使用在铠装板后侧结构中，用作机器中、特别是机床中的碰撞减震器，或者使用在用于人员的防护装备中，包括头盔、保护器或鞋套。在此也可以通过所建议的解决方案(该解决方案通过至少两种整合在构件结构中的不同的能量吸收机构导致了构件的每体积或重量的更高的能
量吸收)达到明显的优点并且例如带来更小的尺寸、更小的重量、更高的舒适性和更高的安全性。
29.在此外还建议的尤其适用于制造根据所建议的解决方案的构件的制造方法的范畴内，构件的格栅式构件结构由至少一个由相同的单元格构成的格栅构建而成，单元格基于参考格。视有待制造的构件而定的，在所述制造方法的范畴内，在分别对参考格进行围边的接片的几何形状、尺寸、厚度和/或体积填充度方面改变参考格。
30.因此可以依赖于应用目的、构件的有待用构件结构形成的区段和/或在按规定安装的状态下作用到构件上的力，在制造过程的范畴内改变参考格，以便形成作为格栅基础的单元格之一。构件的不同的应用目的在此尤其理解为，应当依赖于所规定的安装状况制造至少两种不同类型的构件，其中，这些类型例如在它们的(局部的或整体的)能量吸收能力方面应当彼此不同，但不应当在它们的外部的轮廓和/或尺寸方面彼此不同。因此视有待制造的构件类型而定的，可以仅改变格栅式构件结构。
31.在一种实施变型方案的范畴内例如规定，使构件的格栅式构件结构形成为具有至少两个造型设计不同的并且分别由多个相同的单元格构建而成的格栅，其中，至少两个不同的格栅的单元格基于参考格的不同的变型方案。因此在这种方法变型方案中非强制性的是，不同类型的构件形成了基于一个参考格的不同的格栅结构。更确切地说，在此可以在一个和同一个构件处或者在一个类型或同一类型的构件中基于参考格设置不同的格栅结构。在一个和同一个构件处的不同的区段和用此形成的区因此具有不同的、但分别回溯到参考格的格栅结构。因此可以在这个基础上以构件参数和用构件参数确定的运行参量为导向，较为简单地设计具有不同的能量吸收能力的区的复杂的构件。
32.在两个造型设计不同的格栅(用于一个和同一个构件或不同的构件)中，原则上可以以不同的力-位移特征线为基础。这尤其包含：视应当制造哪种类型的构件而定的，在不同的特征线上完成通过构件结构的单元格的和用单元格形成的格栅的变化的设计方案。格栅式构件结构在此可以通过各自的单元格的变化在其能量吸收能力方面进行调整，必要时调整了多个数量级。
33.针对造型设计不同的格栅，可以例如规定，在保持参考格的几何形状的情况下，改变分别对参考格进行围边的接片的尺寸、厚度和/或体积填充度。造型设计不同的格栅因此具有几何形状上相似的单元格。与之不同的是，在造型设计不同的、其中参考格的几何形状发生改变的格栅中，单元格的几何形状在几何上彼此不相似。
附图说明
34.附图示例性地表明了所建议的解决方案的可能的实施变型方案。
35.其中：
36.图1a～1f示出在用超过阈值的力加载时所建议的构件的实施变型方案，所述力作为弯曲力作用到构件上并且在发生构件失效之前导致了构件内不同的能量吸收机构的激活；
37.图2a～2b在不同的视图中示出了图1a至1f的构件的扩展设计方案，其具有造型设计不同的格栅式构件结构；
38.图3局部地并且在侧视图中示出了所建议的构件的另一种实施变型方案，其具有y
形的并且通过格栅式构件结构形成的末端区段；
39.图4局部示出了所建议的构件的另一个实施变型方案，其具有o形的区段，在o形的区段处设有格栅式构件结构；
40.图5a～5b示出了在用弹头射击时在两个不同的阶段中的所建议的构件的另一种实施变型方案，其被构造成具有格栅式构件结构的铠装钢板；
41.图6a～6d分别部分示出了具有格栅式、由单元格构建而成的构件结构的所建议的构件的实施变型方案，其中，在图6a至6d中，单元格的尺寸、接片厚度和体积填充度发生变化，因而根据不同的力-位移特征线设计格栅式构件结构；
42.图7示出了力-位移图，其示出了用于设计图6a至6d的格栅式构件结构的不同的特征线；
43.图8在突出了用于构建所使用的格栅的格栅式构件结构的参考格的情况下部分示出了格栅式构件结构；
44.图9a示出了力-位移图，其示出了用于设计针对构件处的不同的区的格栅式构件结构的不同的特征线；
45.图9b示出了有待制造的构件的模型，具有用于构件结构的造型设计不同的格栅的区。
具体实施方式
46.图1a至1f示意性示出了被加载了力f的所建议的构件1的实施变型方案。力f在当前示例性地涉及弯曲力，其导致了围绕支承部位l作用到构件1上的力矩，构件1固定在所述支承部位处。构件1可以例如是一种用于车辆的、例如用于车辆座椅的部件，并且形成了碰撞吸收器。这种碰撞吸收器尤其针对出现的碰撞情况和随之而来的过度负载所设计，以便有针对性地吸收(碰撞)能量。构件1因此在当前整合了多个(至少两个)基于不同的作用原理的能量吸收机构，在力f作用到构件1上并且超过阈值时激活能量吸收机构并且当构件1吸收较大量的能量时才允许构件1失效。
47.构件1为此在当前被构造为具有格栅式构件结构10并且沿着三个垂直于彼此的空间方向x、y和z延伸。通过构件1的格栅式构件结构10，在三个垂直于彼此的横截面视图的任一横截面视图中，这就是说，在xy平面、xz平面和yz平面中，可以分别看到由在此均匀分布布置的留空部11、12和13的图案形成的一种格栅结构。具有在图1a至1f中示例性地在横截面中分别以椭圆形示出的留空部11、12和13的格栅式构件结构10被这样设计和设定尺寸：使得在例如由于碰撞而有力f作用到构件1上并且超过阈值时，激活格栅式构件结构10内的相互联结的、时间上相继的能量吸收机构，以便吸收通过力f引入到构件1中的(碰撞)能量的至少一部分。
48.在所示的实施变型方案中，力f在图1a中沿着-z方向作用并且由于其超过阈值的大小而首先导致了构件1的塑性变形，通过这种塑性变形已经吸收了一部分能量。在横截面视图中沿yz平面可以看到的留空部12在y方向上被这样设定尺寸并且通过用作第一接触区域的分隔壁120彼此分隔：使得在留空部12的沿y方向的侧面的区域中存在最大的固有应力并且因此限定了(额定)断裂部位120a、120b。在这些断裂部位处，在施加的力f和由此产生的剪切力的作用下，产生了裂纹，裂纹然后朝着各相邻的留空部12和因此首先朝着y或-y的
方向生长(参看图1b)。因此在分隔壁120的区域中，由于格栅式构件结构10的尺寸设定而有针对性地设有断裂部位120a、120b，在这些断裂部位处沿着这些断裂部位由于力f而开始生成裂纹(图1c)，所述裂纹在力f持续时导致了分隔壁120由于所产生的剪切力而导致的剪切桥裂121(图1d)。
49.构件f的第一能量吸收机构因此通过留空部12和分隔壁120以及在此所设的断裂部位120a和120b的组合所形成。通过这种组合和格栅式构件结构10的相应的造型设计，由于作用到构件1上的并且超过阈值的力f，构件1的塑性变形不仅允许用于能量吸收。而是构件1所发生的塑性变形也被用于激活基于另一种作用原理的第一能量吸收机构，该第一能量吸收机构主要来生成剪切断裂121，以便在构件1中吸收能量，而不会使构件1完全失效。
50.第二能量吸收机构与构件1的第一能量吸收机构串联。这个第二能量吸收机构利用了通过剪切断裂121在原分隔壁120处产生的剪切面120.1和120.2(参看图1d和1e)来提供构件结构10之内额外吸收能量的摩擦锁合和/或形状锁合。在此，除了用作第一接触区域的分隔壁120外，由毗邻的留空部12的侧面形成的两个第二接触区域12.1和12.2也是第二能量吸收机构的一部分。在此，留空部12的侧面的沿着空间方向y联接到所生成的剪切面120.1或120.2上的任一部分起到第二能量吸收机构的第二接触区域12.1和12.2的作用，当用(弯曲)力f进一步加载构件1时，对置的毗邻的剪切面120.1、120.2就可以摩擦锁合地和/或形状锁合地与第二接触区域接触。因此通过剪切断裂121在构件结构10内生成了两个彼此剪切开的结构部分10a和10b。剪切断裂121因此导致了各个留空部12相互连接。在由此生成的结构部分10a、10b进一步剪切开时，结构部分10a、10b可以在相对彼此位移时相互钩联。因此原分隔壁120的具有剪切面120.1、120.2的部分相互沉入到留空部12的凹进的区域中并且形成了摩擦锁合和/或形状锁合，摩擦锁合和/或形状锁合用附加的阻力对抗力f。此外，留空部12和分隔壁120在格栅式构件结构10中也可以被这样设定尺寸：使得在继续施加力f时和随之而来的结构部分10a和10b进一步剪切开时，(断裂的/撕裂的)分隔壁120的齿状突出的、构成剪切面120.1和120.2的一些部分跳到原留空部120的沿着y方向毗邻的凹进的区域中。
51.只有在通过接在下游的并且因此与第一能量吸收机构串联的第二能量吸收机构不再可以吸收更多能量并且此时力f继续保持作用到构件1上之后，构件1才会通过在根据图1f的靠近支承部的区域中的失效裂纹v失效。
52.通过构件结构11的设计方案，多个能量吸收管理系统被串联，由此相比传统的构件结构大幅提高了用于吸收从外部施加的力f的有效性。在(格栅式)构件结构10的设计方案中，可以事先确定并且有针对性地控制不同的失效级并且尤其可以针对不同的负载方向有针对性地设计构件结构1。
53.图2a和2b示出了用于图1a至1f的构件1的格栅式构件结构10的进一步的细节。在此，由图2a和2b尤其可以看到在垂直于彼此的横截面视图中作为构件结构10基础的格栅的不同的图案。当留空部12在yz平面中分别构造成六边形时，在俯视图中沿着y或-y方向并且因此处在xz平面中的留空部13就分别与之在几何形状上不同并且是八边形的。此外，在各个留空部12和13之间的(接片式的)分隔壁120或14的厚度也是不同的。
54.格栅式构件结构10在垂直于彼此的不同的横截面视图中的不同的几何设计方案尤其由不同的能量吸收机构到构件结构10中的整合引起，通过所述整合能够有针对性地控
制在通过从外部施加到构件1上的力加载时生成的塑性变形和引入到构件结构10中的剪切力。因此格栅式构件结构10的承载区段15(承载区段在处于xz平面中的横截面视图中处在四个分隔壁的交叉点中)，例如围绕四个留空部13均匀分布布置，被构造成具有比毗邻的、交叉的分隔壁14更大的承载性横截面和因此更大的阻力矩。因此确保了：在(弯曲)力沿z方向作用到构件1上和其格栅式构件结构10上时，塑性变形不是在承载区段15中，而是在毗邻的分隔壁14中导致了剪切断裂121。
55.为了有针对性地影响在分隔壁14处的断裂趋势以及断裂的地点和走向，例如大致居中地在每个分隔壁14处设置腰部，腰部例如居中地导致了壁厚减小并且因此导致了沿y方向延伸的刻槽。在壁厚减小的区域中，以这种方式有针对性地沿着刻槽为剪切断裂限定断裂部位14a和14b。
56.为了此外在用图1a至1f描绘的两个通过剪切断裂生成的结构部分10a和10b剪切开时支持产生吸收能量的摩擦锁合和/或形状锁合并且支持构件部分10a、10b在接触区域120和12.1、12.2处的钩联，将沿y方向相继的留空部12的沿y方向测量的(留空部)长度l2选择得比分别设置在两个留空部12之间的分隔壁120的(分隔壁)长度l1更大。
57.通过在每个六边形的留空部12的周界内限定的侧边的角α，在此也可以控制，在剪切断裂后，断裂的分隔壁120的具有剪切面120.1和120.2的一些部分和通过留空部12限定的第二接触区域12.1和12.2的附加且必要时多次的(至少两次的)跳跃发生到了何种程度。(侧边)角α在此限定了侧边在留空部12处相对空间方向y的倾斜度，其中，这个侧边沿着在yz平面中可以看到的留空部12的六边形的基本形状的一条边延伸并且在断裂部位120a或120b处交汇。因此在出现剪切断裂121时，剪切面120.1、120.2沿着相应的侧边可以被导入到毗邻的留空部12的对置的部分中。
58.如果第二能量吸收机构通过彼此钩联的、剪切开的结构部分10a、10b起作用，那么由于重叠的钩联的结构部分10a、10b的附加的阻力被添加给对抗构件1的变形的并且由承载区段15施加的阻力。这样就至少暂时大幅提高了最终的强度，直至出现失效裂纹v。
59.图1a至1f的实施例所基于的原理最终与构件1的几何形状无关。所建议的原理例如也可以使用在图3的构件1中。在此，构件1在末端区段处被构造成具有格栅式构件结构10，末端区段在图3中呈y形。构件1的末端区段因此具有两个彼此成一个角度延伸的构件臂10.1和10.2，构件臂从共同的构件底部10.3突出。无论在构件臂10.1和10.2中还是在构件底部10.3中，沿各自的延伸方向相继的留空部12均按照图1a至2b的实施变型方案所设置。在这些留空部12的分隔壁120处重新有针对性地设置有(额定)断裂部位120a、120b，用于限定的裂纹产生和限定的裂纹生长。与此相应这样来选择作为基础的格栅的造型设计：使得在分隔壁120中形成剪切断裂121，从而由此在构件1的塑性变形下将彼此毗邻的留空部12相互连接。
60.在相应图4的实施变型方案中，这同样适用。在此，构件1示例性地配设有o形的构件开口10.0，该构件开口在周侧通过两个彼此对置的构件臂10.2和10.2被围边。这些构件臂10.1和10.2以及构件1的构件结构10的联接至其上的区域分别格栅式构造成具有多个留空部12和配设有断裂部位120a、120b的(接片形的)分隔壁120。
61.图5a和5b示出了构件结构10在构造成铠装钢板的吸收能量的构件1中的使用。在此，超过阈值的力通过弹头g作用到构件1上。由于弹头g的冲击力，构件1在弯曲或弯折部位
b处塑性变形。在此也由于所出现的沿着格栅式构件结构10的相继的分隔壁120和留空部12的塑性变形而允许了大量吸收能量的剪切断裂121，而不会出现构件1的完全的失效。相互剪切开的结构部分和因此构件1的断裂片在此被继续保持并且铠装板可以承受进一步的射击。
62.图6a、6b、6c和6d示出了具有造型设计不同的格栅式构件结构10的构件1的另一种实施例。构件1在此可以整合结合图1a至2b所阐释的能量吸收机构。为了在先于生产的设计的范畴内简化地并且与使用相关地调整格栅式构件结构10，格栅式构件结构10由具有相同设计的单元格100的格栅形成。每个单元格100在此均追溯到一个作为图6a至6d的所有的构件结构的基础的参考格100r，参考格仅根据特定的构件参数变化。因此最终仅通过调整图6a至6d的每个构件1的单元格和用此形成的格栅的留空部来适应不同的要求，而不必使构件1的尺寸和其外轮廓有所不同。尤其可以通过改变构件结构10的单元格100和用此形成的格栅来简单地设计不同的特征线。
63.在此借助图7示出了具有不同的区域的决定性的特征线。特征线f表明构件1取决于力f的变形s的程度，直至失效。在不同的区域i、ii和iii中，特征线具有不同的斜率。各个区域i、ii和iii可以例如符合对用构件1形成的座椅部件的不同的使用场景的要求。因此特征线在区域i中的走向针对一个典型地承载儿童的座椅部件所设置，特征线在区域ii中针对承载“轻的”成人的座椅部件(重量的50％)所设置，并且特征线在区域iii中针对承载“重的”成人的座椅部件(重量的95％)所设置。视期望的特征线或特征线区域i、ii、iii而定的，格栅式构件结构10可以通过各自的单元格100的变化而发生变化并且因此就其能量吸收能力而言进行调整，必要时调整了多个数量级。
64.格栅式构件结构10在此可以通过单元格100的几何形状、分隔接片的单元格100的厚度和(体积)填充度简单地调整和制造，例如增材制造。起点在此例如是格栅式构件结构10的在图8中示例性示出的参考格100r。这个参考格100r在此具有通过边长a、b限定的横截面面积a。毗邻的接片具有接片宽度或壁厚d1和d2。面积a、边长a、b和接片宽度d1、d2尤其可以在一种设计方案的范畴内发生改变，以便预定与已改变的要求相适应的格栅和基于此构建的格栅式构件结构10。由此尤其可以通过简单的建模过程为不同的应用情形预定一种具有变化的格栅结构10的构件1，而不必例如改变构件1本身的尺寸，即特别是构件所要求的结构空间体积。但通过调整格栅式构件结构10，可以例如改变构件1的每体积或每kg重量的能量吸收能力。尤其可以伴随构件1的基于格栅的或基于参考格的造型设计考虑到不同的设计要求、结构空间要求、重量要求、安全和性能要求，而不必大幅改变构件1的基本的设计和其外轮廓。仅基于预限定的参考格100r改变作为各自格栅结构基础的单元格100。
65.构件尤其也可以构成不同的区段和区，它们在作为格栅结构基础的格栅方面彼此不同。构件的至少两个区段因此分别构造成格栅式构件结构，但在此具有造型设计不同的格栅，格栅的单元格100因此在它们以参考格100r为出发点的变化方面彼此不同。
66.图9a和9b阐明了在这种相互关系下的一种可能的做法，特别是针对构件1的计算机支持的设计方案。
67.在此，图9a与图7类似示出了力-位移图，具有不同的区域i、ii和iii。在区域i中，所示的力-位移曲线从起始值f0(f0＝0或f0＞0)递增延伸至第一中间值f1。在区域ii中规定了力的线性的走向，在此从第一中间值f1延伸至另一个中间值f2(f2＞f1)。在紧接着的区域
iii中，力的走向是渐缓的并且渐进地接近f3(f3＞f2)。
68.现在可以经计算机支持地选择用于构件1的基本几何形状，该基本几何形状具有各自的区域i、ii或iii在所限定的力边界之间的期望的曲线走向。因此于是例如预定的是，构件1应当具有不同的(构件)区1a、1b和1c。在每个区1a、1b或1c中，于是可以根据图9b预定用于构件结构10的格栅10a、10b或10c，使得与期望的力-位移曲线走向相适应。因此例如为区1a预定在力边界值f0和f1之间的曲线走向，为区1b预定在力边界值f1和f2之间的曲线走向并且为区1c预定在力边界值f2和f3之间的曲线走向。
69.基于此，用于格栅结构的因区而异的几何变量基于单元格100与期望的力相适应。因此例如改变了接片宽度、接片直径、格尺寸和/或体积含量。因此可以例如用针对第一区1a的格栅10a的普通的结构产生根据区域i的递增的特征线。在此先设置基于单元格100的统一的格a。紧接着通过调整支撑格的厚度根据期望的最终的力f1进行调整，因此产生了格a1、a2、
……
、an。各个区1a、1b和1c因此用不同的格栅10a、10b和10c根据各自的期望的特征线建模，其中，紧接着根据期望的(最终)力f1、f2或f3设定各自的结构几何形状的尺寸。基于用此生成的虚拟的模型然后可以制造构件1。
70.图1a至8和9b的所示的实施变型方案的格栅式构件结构10原则上可以通过增材制造的方式制造。然而，所建议的解决方案并不限于这种制造工艺。
71.附图标记列表
72.1构件
73.1a、1b、1c(构件)区
74.10构件结构
75.10a、10b、10c格栅
76.10.0构件开口
77.10.1、10.2构件臂
78.10.3构件底部
79.100单元格
80.100r参考格
81.10a、10b结构部分
82.11(第一类型的)留空部
83.12(第二类型的)留空部
84.12.1、12.2第二接触区域
85.120分隔壁/第一接触区域
86.120.1、120.2剪切面
87.120a、120b断裂部位
88.121(剪切)断裂
89.13(第三类型的)留空部
90.14分隔壁
91.14a、14b断裂部位
92.15承载区段
93.a面积
94.a、b边长
95.b弯曲/弯折部位
96.d1、d2接片宽度/壁厚
97.f力
98.g弹头
99.l支承部
100.l1、l2长度
101.s剪切力
102.v失效裂纹
103.α侧边角

技术特征：
1.被设置用于在力(f)作用到构件(1)上时吸收能量的构件，其特征在于，所述构件(1)被构造成具有格栅式构件结构(10)，所述格栅式构件结构包括至少两个造型设计不同且分别由多个相同的单元格(100)构建而成的格栅，其中，至少两个不同的格栅的单元格(100)基于参考格(100r)的两种不同的变型方案。2.按照权利要求1所述的构件，其特征在于，所述构件(1)的以第一格栅形成格栅结构的第一区段与所述构件(1)的以不同的第二格栅形成格栅结构的第二区段一体式构造。3.按照权利要求2所述的构件，其特征在于，所述第一区段针对在所述构件处局部出现的、不同于所述第二区段所设计针对的负载的负载来设计。4.按照权利要求2或3所述的构件，其特征在于，所述第一区段被设计成用于吸收一定量的能量，该一定量的能量与由具有不同造型设计的格栅的第二区段所设计吸收的一定量的能量相差了至少一个数量级。5.按照前述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述构件(1)的格栅式构件结构(10)整合了至少一个第一能量吸收机构和至少一个第二能量吸收机构，因而在力作用到所述构件(1)上并且超过阈值时能激活第一和第二能量吸收机构。6.按照权利要求5所述的构件，其特征在于，在力作用到所述构件(1)上并且超过阈值时，利用所述格栅式构件结构(10)能在时间上相继地激活所述第一和第二能量吸收机构，因而在激活所述至少一个第二能量吸收机构之前，通过作用的力(f)引入到所述构件(1)中的能量的至少一部分被所述第一能量吸收机构吸收。7.按照权利要求5或6所述的构件，其特征在于，激活所述第一和第二能量吸收机构中的至少一个能量吸收机构的前提是所述构件结构(10)的至少一个区段的塑性变形。8.用于车辆内部空间的组件，所述组件具有按照前述权利要求中任一项所述的构件。9.车辆座椅，所述车辆座椅具有按照权利要求1至7中任一项所述的构件。10.车门，所述车门具有按照权利要求1至7中任一项所述的构件。11.用于制造构件(1)的方法，所述构件分别至少区段式具有用于在力(f)作用到各自的构件(1)上时吸收能量的格栅式构件结构(10)，其特征在于，所述格栅式构件结构(10)由至少一个由相同的单元格(100)构成的格栅构建而成，所述单元格基于参考格(100r)，并且视有待制造的构件而定的，在分别对所述参考格(100r)进行围边的接片的几何形状、尺寸、厚度和/或体积填充度方面改变所述参考格(100r)。12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，使构件(1)的格栅式构件结构(10)形成为具有至少两个造型设计不同且分别由多个相同的单元格(100)构建而成的格栅，其中，至少两个不同的格栅的单元格(100)基于所述参考格(100r)的两种不同的变型方案。13.按照权利要求11或12所述的方法，其特征在于，针对两个造型设计不同的格栅，以不同的力-位移特征线为基础。14.按照权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，针对两个造型设计不同的格栅，在保持所述参考格(100r)的几何形状的情况下，改变分别对所述参考格进行围边的接片的尺寸、厚度和/或体积填充度。

技术总结
所建议的解决方案尤其涉及一种构件，其被设置用于在力(F)作用到构件(1)上时吸收能量。构件(1)被构造成具有格栅式构件结构(10)，构件结构包括至少两个造型设计不同且分别由多个相同的单元格(100)构建而成的格栅，其中，至少两个不同的格栅的单元格(100)基于参考格(100R)的两种不同的变型方案。(100R)的两种不同的变型方案。(100R)的两种不同的变型方案。


技术研发人员：米夏埃尔
受保护的技术使用者：博泽科堡汽车零件欧洲两合公司
技术研发日：2021.09.23
技术公布日：2023/7/20