本文總的來說涉及機(jī)動車輛設(shè)備領(lǐng)域，并且更具體地，涉及包含波紋芯體的新型且改進(jìn)的粉碎罐以及通過3D打印制造粉碎罐的方法。

背景技術(shù)：

粉碎罐是用于從碰撞中吸收能量并因此增強(qiáng)機(jī)動車輛乘員的安全性的裝置。圖1a示出了安裝在機(jī)動車輛的保險杠B和縱梁R之間的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的粉碎罐C。如圖1b所示，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的典型的錐形粉碎罐C由具有凸緣F的兩個半部制成，這兩個半部單獨(dú)沖壓并沿著凸緣線以點(diǎn)焊接合在一起。為了將這種粉碎罐C與前保險杠B和縱梁R組裝，通常需要如圖1a所示的支架BR。除了生產(chǎn)這些支架BR所需的附加工具之外，它們的接合還增加了制造復(fù)雜性并增加了總體生產(chǎn)成本。

如圖1a和圖1b所示的現(xiàn)有技術(shù)沖壓的粉碎罐C通常使用特定量規(guī)的金屬板制成。在軸向碰撞期間，金屬板自身折疊并且塑性變形以吸收能量。彎曲應(yīng)變在折疊金屬板的表面上最大，在中性表面幾乎為零應(yīng)變。因此，通過其厚度的材料不能有效地用于吸收碰撞能量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文涉及一種新型且改進(jìn)的粉碎罐，其可以利用3D打印以簡單、廉價的方式制成。粉碎罐包括設(shè)置在內(nèi)部和外部截頭圓錐形壁之間的波紋芯體。除了制造簡單和廉價之外，新型的粉碎罐易于組裝和安裝在保險杠及縱梁之間。此外，有利地，新型的粉碎罐可以產(chǎn)生高比吸能(SEA)以更有效地吸收碰撞能量并且因此增強(qiáng)機(jī)動車輛的安全性。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，提供了一種粉碎罐，包括：第一壁，其中，第一壁是截頭圓錐形的；第二壁，第二壁位于第一壁的內(nèi)部；以及波紋芯體，波紋芯體位于第一壁和第二壁之間。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第二壁是截頭圓錐形的。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，還包括封閉粉碎罐的第一端的第一端部元件。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，還包括封閉粉碎罐的第二端的第二端部元件。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，波紋芯體在第一壁和第二壁之間具有介于2.0mm和3.0mm之間的寬度。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第一壁具有介于0.1mm和0.2mm之間的厚度。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第二壁具有介于0.1mm和0.2mm之間的厚度。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，粉碎罐是無凸緣的。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，還包括在第二壁內(nèi)的第三壁以及在第二壁和第三壁之間的第二波紋芯體。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第三壁是截頭圓錐形的。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第二波紋芯體在第二壁和第三壁之間具有介于2.0mm和3.0mm之間的寬度。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，提供了一種制造粉碎罐的方法，包括：3D打印包括具有截頭圓錐形狀的第一壁、在第一壁內(nèi)的第二壁以及在第一壁和第二壁之間的波紋芯體的單件式粉碎罐主體。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，包括用第一端部元件封閉單件式粉碎罐主體的第一端。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，包括用第二端部元件封閉單件式粉碎罐主體的第二端。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，包括3D打印第一端部元件和第二端部元件連同單件式粉碎罐主體成為單件式結(jié)構(gòu)的一部分。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，提供了一種粉碎罐，包括：第一壁；位于第一壁的內(nèi)部的第二壁，其中，第二壁是截頭圓錐形的；以及波紋芯體，波紋芯體位于第一壁和第二壁之間。

根據(jù)本文描述的目的和益處，提供了一種新型且改進(jìn)的粉碎罐。該粉碎罐包括第一壁；第二壁，第二壁位于第一壁的內(nèi)部；以及波紋芯體，波紋芯體位于第一壁和第二壁之間。

第一壁可以是截頭圓錐形的。第二壁可以是截頭圓錐形的。第一壁和第二壁可以都是截頭圓錐形的，其中第二壁置于第一壁中。此外，第一端部元件可用于封閉粉碎罐的第一端。類似地，第二端部元件可用于封閉粉碎罐的第二端。

在一些實(shí)施例中，波紋芯體在第一壁和第二壁之間具有介于約2.0mm和約3.0mm之間的寬度。此外，第一壁可以具有介于約0.1mm和約0.2mm之間的厚度。類似地，第二壁可以具有約0.1mm和約0.2mm的厚度。

在一些實(shí)施例中，粉碎罐是無凸緣的。在一些實(shí)施例中，粉碎罐包括在第二壁內(nèi)的第三壁以及在第二壁和第三壁之間的第二波紋芯體。在這樣的實(shí)施例中，第一壁、第二壁和第三壁可以都是截頭圓錐形的。當(dāng)需要組裝兩個沖壓部件以制造具有閉合部分的粉碎罐時，通常需要凸緣。由于3D打印機(jī)可以輕松打印閉合部分，因此可以完全排除凸緣。無凸緣的粉碎罐可以提供額外的重量節(jié)省。在一些情況下，可能需要在粉碎罐的一些部件上的突片或短凸緣來附接外部部件。這也可以容易地適用于3D打印。

第一端部元件可以用于封閉三個壁的粉碎罐的第一端。第二端部元件可以用于封閉三個壁的粉碎罐的第二端。此外，波紋芯體在第一壁和第二壁之間可以具有介于約2.0mm和約3.0mm之間的寬度。類似地，第二波紋芯體在第二壁和第三壁之間具有介于約2.0mm和約3.0mm之間的寬度。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于制造粉碎罐的方法。該方法可以被描述為包括3D打印包括第一壁、在第一壁內(nèi)的第二壁以及在第一壁和第二壁之間的波紋芯體的單件式粉碎罐主體的步驟。該方法還可以包括用第一端部元件封閉粉碎罐主體的第一端以及用第二端部元件封閉粉碎罐主體的第二端的步驟。在可選的實(shí)施例中，第一端部元件和第二端部元件連同粉碎罐主體3D打印并且因此成為單件式結(jié)構(gòu)的一部分。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本文涉及的新型且改進(jìn)的粉碎罐，其可以利用3D打印以簡單、廉價的方式制成。粉碎罐包括設(shè)置在內(nèi)部和外部截頭圓錐形壁之間的波紋芯體。除了制造簡單和廉價之外，新型的粉碎罐易于組裝和安裝在保險杠及縱梁之間。此外，有利地，新型的粉碎罐可以產(chǎn)生高比吸能(SEA)以更有效地吸收碰撞能量并且因此增強(qiáng)機(jī)動車輛的安全性。

在如下的說明書中，示出和描述了粉碎罐的若干優(yōu)選的實(shí)施例。然而應(yīng)當(dāng)意識到，在不背離以上所述的粉碎罐以及以下所述的權(quán)利要求的情況下，該粉碎罐能夠是其他不同的實(shí)施例并且它的細(xì)節(jié)能夠在各種、明顯的方面修改。因此，附圖和描述在性質(zhì)上應(yīng)該被認(rèn)為是示例性的而非限制性的。

附圖說明

結(jié)合于此并且形成為說明書的一部分的附圖，示出了粉碎罐的若干方面并與文字說明一起用于解釋其中的特定原理。在附圖中：

圖1a是安裝在機(jī)動車輛的保險杠和縱梁之間的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的粉碎罐的示意圖。

圖1b是圖1a所示的現(xiàn)有技術(shù)粉碎罐的端部截面，其示出了由兩個半部制成的粉碎罐，這兩個半部通過協(xié)作的凸緣連接在一起。

圖2是本文主題的新型且改進(jìn)的粉碎罐的側(cè)視圖。

圖3是新型且改進(jìn)的粉碎罐的主體的分解立體圖，其示出了第一壁、第二壁以及設(shè)置在第一和第二壁之間的波紋芯體。

圖4是圖2和圖3所示的組裝的粉碎罐的橫截面圖。

圖5是圖2至圖4所示的新型且改進(jìn)的粉碎罐的立體圖，其清楚地示出了封閉粉碎罐的兩端的第一和第二端部元件。

圖6是新型且改進(jìn)的粉碎罐的替代實(shí)施例的橫截面圖，該粉碎罐包括在第一壁和第二壁之間的波紋芯體以及在第二壁和第三壁之間的第二波紋芯體。

現(xiàn)詳細(xì)地參照附圖以描述粉碎罐的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，其實(shí)例在附圖中示出。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)參考圖2至圖5，示出了新型且改進(jìn)的粉碎罐10的第一實(shí)施例。如圖所示，粉碎罐10包括第一或外壁12、在第一壁內(nèi)的第二或內(nèi)壁14以及在第一壁和第二壁之間的波紋芯體16。在示出的實(shí)施例中，第一壁12和第二壁14都是截頭圓錐形。在一個可能的實(shí)施例中，第一壁12和第二壁14以介于3度和5度之間的角度錐化。

在一個可能的實(shí)施例中，第一壁12具有介于約0.1mm和約0.3mm之間的厚度。在另一可能的實(shí)施例中，第一壁12具有介于約0.1mm和約0.2mm之間的厚度。

類似地，在一個可能的實(shí)施例中，第二壁14具有介于約0.1mm和約0.3mm之間的厚度。在另一可能的實(shí)施例中，第二壁14具有介于約0.1mm和約0.2mm之間的厚度。

波紋芯體16由具有介于約0.1mm和約0.3mm之間的壁厚度的材料制成。在另一可能的實(shí)施例中，波紋芯體16由具有介于約0.1mm和約0.2mm之間的壁厚度的材料制成。

在一個可能的實(shí)施例中，波紋芯體16具有在第一壁12和第二壁14之間的介于約2.0mm和約3.0mm之間的總寬度。如將在以下更詳細(xì)描述的，第一壁12、第二壁14和波紋芯體16可以粉末狀的鋼、鋁或任何特定應(yīng)用所需的任何合適的塑料或復(fù)合材料通過3D打印制成。在粉碎罐10的任何實(shí)施例中，用于構(gòu)造第一壁12、第二壁14和波紋芯體16的材料的厚度可以優(yōu)化以最大化重量效率同時滿足能量吸收目標(biāo)。通常，在擠壓期間，最外和最內(nèi)的材料層或壁12、14對能量吸收貢獻(xiàn)更大。因此，在這些表面層或壁12、14中使用更高比例的金屬通常會貢獻(xiàn)更高的能量吸收，并且因此貢獻(xiàn)更高的比吸能(SEA)。由于粉碎罐10可以通過3D打印制成，粉碎罐10的主體18(包括第一壁12、第二壁14和波紋芯體16)可以根據(jù)需要制成無凸緣的?？蛇x地，如果需要凸緣用于附接外部部件，則可以有意地提供凸緣(未示出)。

如圖2和圖5進(jìn)一步所示，粉碎罐10可以在第一端處通過第一端部元件20封閉，并且在第二端處通過第二端部元件22封閉。端部元件20、22可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?，包括但不限于粉末狀的鋼、鋁和適當(dāng)?shù)乃芰匣驈?fù)合材料。端部元件可以具有實(shí)心部分，使得它們可以與前保險杠B和支承梁R適當(dāng)?shù)毓潭?。通常，這些端部元件20、22應(yīng)當(dāng)具有介于約12.6cm和約17.6cm之間的長度和寬度以及介于約1.5mm和約2.5mm之間的厚度。有利地，第一和第二端部元件20、22可以允許在保險杠B和縱梁R之間安裝粉碎罐而不需要額外的支架，從而降低了生產(chǎn)和組裝成本。

現(xiàn)參考圖6，示出了粉碎罐30的另外的替代實(shí)施例的橫截面。粉碎罐30包括第一壁32、在第一壁32內(nèi)的第二壁34和在第二壁34內(nèi)的第三壁36。波紋芯體38設(shè)置在第一壁32和第二壁34之間。第二波紋芯體40設(shè)置在第二壁34和第三壁36之間。

第一、第二和第三壁32、34、36都可以由粉末狀的鋼、鋁、塑料、復(fù)合材料或其它合適的材料通過3D打印來構(gòu)造。通常，壁32、34、36具有介于約0.1mm和約0.3mm之間的厚度或者介于約0.1mm和約0.2mm之間的厚度。

波紋芯體38和第二波紋芯體40也可以由粉末狀的鋼、鋁、塑料、復(fù)合材料或其它合適的材料通過3D打印來構(gòu)造。構(gòu)造波紋芯體38和第二波紋芯體40的材料通常具有介于約0.1mm至約0.3mm之間的厚度或者介于約0.1mm至約0.2mm之間的厚度。此外，波紋芯體38可以構(gòu)造成使得在第一壁32和第二壁34之間的寬度介于約2.0mm和約3.0mm之間。類似地，第二波紋芯體40可以構(gòu)造成使得在第二壁34和第三壁36之間的寬度介于約2.0mm和約3.0mm之間。此外，與第一實(shí)施例一樣，截頭圓錐形的第一、第二和第三壁32、34、36都可以大約3度和大約5度之間的角度錐化。

盡管未在圖6中示出，但應(yīng)當(dāng)理解，包括第一壁32、第二壁34、第三壁36、波紋芯體38和第二波紋芯體40的粉碎罐30的主體42在每個端部處可以是封閉的，其中每個端部通過與封閉圖2至圖5所示的粉碎罐10的第一實(shí)施例的主體18的第一和第二端部元件20、22類似的第一和第二端部元件封閉。

傳統(tǒng)的制造方法對于組裝三個部件(12、14和16)以生產(chǎn)粉碎罐是極具挑戰(zhàn)性的。相比之下，3D打印技術(shù)允許直接打印具有外/內(nèi)壁12、14和波紋內(nèi)芯體16的組裝的粉碎罐。因此，用于制造粉碎罐的方法包括：3D打印包括第一壁、在第一壁內(nèi)的第二壁以及在第一和第二壁之間的波紋芯體的單件式粉碎罐主體的步驟。

此外，該方法可以包括用第一端部元件20封閉粉碎罐10的第一端的步驟。類似地，該方法可描述為包括用第二端部元件22封閉粉碎罐10的第二端的步驟。在替代實(shí)施例中，兩個端部元件是與粉碎罐主體一起3D打印的，并且是單件式結(jié)構(gòu)的一部分。因此，應(yīng)當(dāng)理解，整個粉碎罐可以簡單地通過3D打印制造并且沒有其他組裝步驟。

綜上所述，通過本文中描述的新型且改進(jìn)的粉碎罐10、30提供了許多益處。如上所述，完全組裝的粉碎罐10、30連同所有部件可以使用3D打印容易地制造成為單個單件式部件。端部元件20、22允許粉碎罐10簡單地錨固到保險杠B和縱梁R，而不需要如圖1a和圖1b中所示的現(xiàn)有技術(shù)粉碎罐設(shè)計(jì)所需的額外的支架BR。

如前所述，由于粉碎罐10可以通過3D打印來生產(chǎn)，因此不需要凸緣。這提供了額外的重量效率。此外，應(yīng)當(dāng)理解，波紋芯體16的3D打印允許該芯體的內(nèi)部肋沿著粉碎罐10的長度在厚度上變化，以獲得額外的能量吸收效率。

如圖6所示的替代實(shí)施例所顯示的，粉碎罐10可以包括多個波紋芯體層38、40。粉碎罐10包括單個波紋芯體16，而粉碎罐30包括波紋芯體38和第二波紋芯體40。這里應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本文的教導(dǎo)構(gòu)造的粉碎罐可以根據(jù)需要包括額外的壁以及額外的波紋芯體層，以滿足任何特定應(yīng)用的需要。

如前所述，還應(yīng)當(dāng)理解，形成壁12、14、32、34、36和波紋芯體16、38、40的材料的厚度可以變化和優(yōu)化以最大化重量效率同時滿足能量吸收目標(biāo)。此外，雖然圖6中所示的實(shí)施例的兩個芯體層38、40具有相同的總厚度和相同的材料壁厚度，但是應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)任何特定應(yīng)用的設(shè)計(jì)規(guī)格，兩個芯體的總體芯體厚度和/或材料壁厚度可以不同。測試已經(jīng)證明可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)70％的重量效率并且因此產(chǎn)生高比吸能(SEA)。

提供上述內(nèi)容的目的在于說明和描述。其意不在于窮盡說明或?qū)?shí)施方式限制在已公開的確定形式上。在上述教導(dǎo)下的多種修改和變型都是可能的。當(dāng)根據(jù)權(quán)利要求的公平的、合法的、公正的寬度解釋時，所有這些修改和變型落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。