DE10107845A1

DE10107845A1 - Damper, to absorb impact forces at a vehicle, is of angled legs with nominal bending points between them, and loading points at the ends where forces are directed with a constant gap between them

Info

Publication number: DE10107845A1
Application number: DE2001107845
Authority: DE
Inventors: Bernd Klueting; Ireneusz Pawelec
Original assignee: Witte Velbert GmbH and Co KG
Current assignee: Witte Velbert GmbH and Co KG
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-09-05

Abstract

The damping unit with plastic distortion, especially to absorb impact energy at a vehicle, has two points (8,9) where forces are directed, at a gap (A) from each other, which remains generally constant when there is a force at the loading points which is lower than a trigger force. When a strong force is experienced, the gap between the loading points is durably changed. The unit has a number of projecting legs (1-4), which swing against each other at their linked points (5-7) under a strong force, as nominal bending zones.

Description

Die Erfindung betrifft ein plastisch verformbares Dämp fungselement mit zwei mit Abstand zueinander liegenden Krafteinleitungsstellen, wobei der Abstand im Wesentli chen konstant bleibt, wenn in die Krafteinleitungsstel len eine unterhalb einer Auslösekraft liegende Kraft eingebracht wird und sich der Abstand bleibend ändert, wenn die Kraft die Auslösekraft überschreitet.The invention relates to a plastically deformable damper tion element with two spaced apart Force application points, the distance is essentially Chen remains constant when in the force application position len a force below a triggering force is introduced and the distance changes permanently, when the force exceeds the trigger force.

Derartige Dämpfungsglieder sind beispielsweise in Form von Büchsen mit gewellten Wänden bekannt. Sie dienen dazu, Bauteile mit einer Distanz im Wesentlichen starr miteinander zu verbinden, wobei die Verbindung jedoch bei Überschreiten einer auf das Dämpfungselement aufge brachten Auslösekraft nachgeben kann.Such attenuators are in shape, for example known from rifles with corrugated walls. You serve to do this, components with a distance essentially rigid connect with each other, the connection however when one is exceeded on the damping element brought release force can yield.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das gattungs gemäße Dämpfungselement zu verbessern.The invention is based on the task, the genus to improve the appropriate damping element.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.The task is solved by the in the claims specified invention.

Der Anspruch 1 sieht zunächst und insbesondere vor, dass das Dämpfungselement eine Vielzahl schräg zur Abstandsgraden verlaufende Schenkel aufweist, welche um ihre Verbindungsstellen bei Auslösekraftüberschreiten verschwenken. Die Abstandsgrade ist dabei diejenige gedachte Linie, welche durch die beiden Krafteinlei tungsstellen geht. Diese Linie soll erfindungsgemäß nicht parallel verlaufen zu den mindestens zwei Schen keln des Dämpfungselementes. In einer ersten Variante der Erfindung ist es ausreichend, wenn das Dämpfungsele ment zwei Schenkel besitzt. Diese beiden Schenkel kön nen starr sein. Die Enden der beiden Schenkel können die Krafteinleitungsstellen ausbilden. Die beiden Schen kel sind miteinander verbunden. Diese Verbindung kann ein reibschlüssiges Gelenk sein. Dieses Gelenk ist im Normalfall blockiert. Erst bei Überwinden der Auslöse kraft wird die Haftreibung aufgehoben. Die Kraft, die nach Aufhebung der Haftreibung erforderlich ist, um den Abstand zu verändern, ist geringer, als die Auslöse kraft. Durch geeignete Maßnahmen kann aber auch gewähr leistet sein, dass die Kraft, die notwendig ist, um den Abstand bleibend zu verändern der Auslösekraft ent spricht oder geringfügig größer ist, als die Auslöse kraft. In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungsstellen zwischen den Gelenken von Biegestellen ausgebildet sind. Diese Biegestellen bil den Sollbiegestellen aus. Bei Kräften, die in die Kraft einleitungsstellen eingeleitet werden und welche gerin ger sind, als die Auslösekraft, ist das Dämpfungsele ment praktisch ein starrer Körper. Erst nach überwinden der Auslösekraft beginnt sich der Körper an den Sollbie gestellen zu verbiegen, so dass die Vielzahl der Schen kel andere Winkelstellungen zueinander einnehmen. Bevor zugt besitzt das Dämpfungselement vier Schenkel. Dabei können jeweils zwei Schenkel Schenkelpaare ausbilden, wobei die zu einem Schenkelpaar zugehörigen Schenkel in einer Gestrecktlage zueinander liegen. Die beiden Schen kelpaare selbst können einen Winkel zueinander einneh men. Es handelt sich dabei bevorzugt um einen 90° Winkel. Insgesamt erhält das Dämpfungselement dadurch die Gestalt eines Winkelkörpers. Es ist aber auch vorge sehen, dass alle Schenkel einen Winkel zueinander besit zen. Beispielsweise kann das Dämpfungselement ein zick- zack-Körper sein. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sollbiegestellen von quer schnittsschwächeren Abschnitten gebildet sind. Das Dämpfungselement ist vorzugsweise einstückig gefertigt. Claim 1 first and foremost provides that the damping element obliquely to a variety Has spacing legs extending around their connection points when the trigger force is exceeded pivot. The degree of distance is the one imaginary line, which through the two force introduction positions. This line is intended according to the invention not parallel to the at least two shears the damping element. In a first variant the invention, it is sufficient if the damping element ment has two legs. These two legs can be rigid. The ends of the two legs can train the force application points. The two boys kel are connected. This connection can be a frictional joint. This joint is in the Normally blocked. Only when the triggers are overcome The static friction is lifted by force. The power that after the removal of the static friction is necessary to the Changing the distance is less than the trigger force. Appropriate measures can also be taken will be able to provide the strength necessary to Remaining distance to change the release force ent speaks or is slightly larger than the trigger force. In a variant of the invention, that the joints between the joints of Bends are formed. These bending points bil the predetermined bending points. For powers that are in power introduction points are initiated and which ones are greater than the triggering force is the damping element ment practically a rigid body. Only after overcome the trigger force begins the body to the Sollbie frames to bend, so the variety of shears Take different angles to each other. before Zuggt the damping element has four legs. there can form two pairs of legs, the legs belonging to a pair of legs in stretched to each other. The two boys kelppare itself can form an angle to each other men. It is preferably a 90 ° Angle. Overall, the damping element receives the shape of an angular body. But it is also featured see that all legs are at an angle to each other Zen. For example, the damping element can be a zigzag zack body. In a further development of the invention it is intended that the predetermined bending points from across weaker sections are formed. The Damping element is preferably made in one piece.

Es kann aus Stahl bestehen. Zur Fertigung kann zunächst ein Strangussteil mit einem Winkelprofil hergestellt werden. Von diesem Strangussteil können dann die einzel nen Elemente abgelängt werden. Die Sollbiegestellen besitzen bevorzugt gerundete Kehlen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sitzen die Krafteinleitungsstellen an den Enden der etwa im 90° Winkel zueinander stehenden Schenkelpaaren. Das insge samt als Winkelglied ausgebildete Dämpfungselement kann an den Innenseiten der Schenkelpaare glattwandig ausge bildet sein. Die Schenkel können gleichlang sein. Die Materialstärke der Schenkel kann etwa doppelt so groß sein, wie die Materialstärke im Bereich der Scheitel der Kehlen. Die Befestigungsausformungen können U-för mig ausgebildet sein. Es ist aber auch vorgesehen, durch Variation der Winkel der einzelnen Schenkel zuein ander und der Einstellung der Werkstoffhärte, was mit tels bekannter metallurgischer Schritte erfolgen kann, die Verfomungskennlinie des Dämpfungselementes weitest gehend frei zu gestalten. In einer bevorzugten Ausge staltung sind die Längen der Schenkel und die Winkel der Sollbiegestellen in Kombination mit der Werkstoff auswahl so gewählt, dass die Verformungskennlinie im plastischen Bereich im Wesentlichen horizontal ver läuft, d. h., die zur Verformung erforderliche Kraft ist vom Verformungsweg unabhängig.It can be made of steel. To manufacture, you can first a continuous cast part with an angle profile become. The individual can then be cast from this part elements are cut to length. The target bending points preferably have rounded throats. In one particularly preferred embodiment of the invention sit the Force application points at the ends of approximately at 90 ° Pair of legs at an angle to each other. The total including damping element designed as an angle element smooth-walled on the inside of the pair of legs be educated. The legs can be the same length. The Material thickness of the legs can be about twice as large be like the material thickness in the area of the apex the throats. The attachment formations can be U-shaped be trained. But it is also planned by varying the angles of the individual legs other and the setting of the material hardness, what with known metallurgical steps can take place, the deformation characteristic of the damping element as far as possible free to design. In a preferred version the length of the legs and the angles the predetermined bending points in combination with the material selection selected so that the deformation characteristic in plastic area essentially horizontal ver running, d. that is, the force required for deformation is independent of the deformation path.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are as follows explained with the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung unverformt, Fig. 1 shows a first embodiment of the invention undeformed,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ver formt, Fig. 2 forms the embodiment of FIG. 1 ver,

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 3 shows the embodiment of FIG. 1 in a perspective representation,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles und Fig. 4 is a perspective view of a second embodiment and

Fig. 5 die Verformungskennlinie, Kraft gegen Verfor mungsstrecke. Fig. 5 shows the deformation characteristic, force against deformation path.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbei spiel besteht aus Stahl. Zur Fertigung wird ein Strang usprofil gegossen, welches den in Fig. 1 dargestellten Querschnitt besitzt. Es handelt sich dabei um ein Win kelstück. Von diesem Winkelstück werden Abschnitte abgetrennt, die die in Fig. 3 dargestellte Form haben.The game Ausführungsbei shown in Figs. 1 to 3 is made of steel. To manufacture a strand usprofil is cast, which has the cross section shown in Fig. 1. It is an angular piece. Sections are cut off from this angle piece, which have the shape shown in FIG. 3.

Das Dämpfungselement besitzt eine winkelförmige Ge stalt. An den beiden freien Enden der Winkelschenkel sind die mit der Bezugsziffer 8 bezeichneten Kraftein leitungsstellen vorgesehen, die um eine Distanz A von einander beabstandet sind. Diese Krafteinleitungsstel len 8 sind Befestigungsaufnahmen 10 in Form U-förmiger Öffnungen zugeordnet, wobei die U-förmigen Öffnungen voneinander wegweisen. An die Befestigungsaufnahmen 10 schließt sich ein erster Schenkel 1 bzw. 4 an, dem eine Materialschwachstelle folgt, die eine Sollbiegestelle 5 ausbildet. Die Materialschwächung wird von einer Kehle mit einem Radius R ausgebildet. An die beiden Sollbiege stellen 5 und 7 schließen sich jeweils Schenkel 2 und 3 an, die die selbe Materialstärke besitzen, wie die Schenkel 1, 4. Während die Schenkel 3 und 4 bzw. 1 und 2 in einer Gestrecktlage zueinander positioniert sind, sind die beiden benachbarten Schenkel 2, 3 winkelförmig miteinander verbunden. Dies erfolgt im Bereich der Sollbiegestelle 7, die eine innere Rundung r hat, der eine äußere Rundung R gegenüberliegt. Der Radius der äußeren Rundung R ist erheblich größer, als der Radius r der innenseitigen Verrundung, so dass außenseitig eine Kehle entsteht.The damping element has an angular shape. At the two free ends of the angled legs, the force points designated by the reference number 8 are provided, which are spaced apart from one another by a distance A. These Krafteinleitungsstel len 8 are associated with mounting receptacles 10 in the form of U-shaped openings, the U-shaped openings pointing away from each other. A first leg 1 or 4 adjoins the fastening receptacles 10 , which is followed by a material weak point, which forms a predetermined bending point 5 . The material weakening is formed by a throat with a radius R. Legs 2 and 3 , which have the same material thickness as legs 1 , 4, adjoin each of the two predetermined bends 5 and 7 . While the legs 3 and 4 or 1 and 2 are positioned in a stretched position to one another, the two adjacent legs 2 , 3 are connected to one another at an angle. This takes place in the area of the predetermined bending point 7 , which has an inner rounding r, which is opposite an outer rounding R. The radius of the outer rounding R is considerably larger than the radius r of the inner rounding, so that a throat is formed on the outside.

Wird eine Kraft in die Krafteinleitungsstellen 8, 9 derart eingebracht, dass die Krafteinleitungsstellen 8, 9 gegeneinander gedrückt werden, so führt dies zu nächst zu keiner nennenswerten Verformung des Dämpfungs elementes. Erst wenn eine durch die Geometrie und durch die Werkstoffauswahl vorbestimmte Auslösekraft über schritten wird, beginnt sich das Dämpfungselement pla stisch zu verformen. Die Verformung findet an den Biege stellen 5, 6, 7 statt. Bei der Verformung verbiegen sich die Schenkel 1, 2, 3, 4 derart gegeneinander, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Dabei verringert sich das Abstandsmaß A zu einem Abstandsmaß A'. Die Verringerung beträgt vorzugsweise etwa 25 mm. Eine typische Auslösekraft sind 1000 N.If a force is introduced into the force introduction points 8 , 9 in such a way that the force introduction points 8 , 9 are pressed against one another, this initially does not lead to any noteworthy deformation of the damping element. Only when a trigger force predetermined by the geometry and by the choice of material is exceeded does the damping element begin to deform plastically. The deformation takes place at the bending points 5 , 6 , 7 . During the deformation, the legs 1 , 2 , 3 , 4 bend against one another in the manner shown in FIG. 2. The distance dimension A decreases to a distance dimension A '. The reduction is preferably about 25 mm. A typical release force is 1000 N.

Bis zu der in der Fig. 5 mit groß F₀ dargestellten Auslösekraft verhält sich das Deformationselement im Wesentlichen wie ein starrer Körper. Die geringfügige Verformung ist federelastisch. Nach Aufhebung der Kraft beaufschlagung stellt sie sich wieder zurück. Über schreitet die Kraft die Auslösekraft F₀, so führt dies zu einer plastischen Verformung der Biegestellen 5 bis 7. Im Wege der Verformung bleibt im Ausführungsbeispiel die erforderliche Kraft im Wesentlichen konstant, was zu einer hohen Dämpfung führt. Es ist aber auch vorgese hen, die Geometrie bzw. die Werkstoffbeschaffenheit so zu gestalten, dass die Verformungskurve im plastischen Bereich leicht ansteigt oder leicht abfällt. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Verformungskurve zu höheren Deformationswegen hin stärker ansteigt, so dass die Kennlinie beispielsweise S-förmig verläuft.Up to the release force shown with a large F ₀ in FIG. 5, the deformation element essentially behaves like a rigid body. The slight deformation is resilient. After releasing the force, it resets. If the force exceeds the triggering force F ₀ , this leads to a plastic deformation of the bending points 5 to 7 . In the exemplary embodiment, the required force remains essentially constant due to the deformation, which leads to high damping. However, it is also provided that the geometry or the material properties are designed in such a way that the deformation curve increases or decreases slightly in the plastic area. In addition, it can be provided that the deformation curve increases more towards higher deformation paths, so that the characteristic curve is, for example, S-shaped.

Das in der Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel dient ebenso wie das zuvor beschriebene Ausführungsbei spiel zur Absorption der Aufprallenergie an einem Kraft fahrzeug. Auch dieser Energieabsorber besteht aus mehre ren Schenkeln. Das in der Fig. 4 dargestellte Ausfüh rungsbeispiel besitzt die beiden Schenkel 1, 2. Der Schenkel 1 besitzt zwei parallel verlaufende Schenkelab schnitte 1', 1", welche mit dem Schenkel 2 über ein Gelenk 5 miteinander verbunden sind. Der Gelenkzapfen ist so ausgebildet, dass die beiden Schenkel 1, 2 stramm aneinander gefesselt sind, so dass sie reibschlüssig in der in Fig. 4 dargestellten Stellung gehalten werden. Die Reibkraft ist so groß, dass das Gelenk starr bleibt, wenn in die Befestigungsausformungen Kräfte eingeleitet werden, die geringer sind, als die Auslöse kraft. Überschreiten diese Kräfte die Auslösekraft, so geht die Haftreibung im Bereich der Verbindung 5 der beiden Schenkel 1, 2 in Gleitreibung über. Dies hat die bleibende Deformation zur Folge.The embodiment shown in FIG. 5 serves as well as the embodiment described above for the absorption of the impact energy on a motor vehicle. This energy absorber also consists of several legs. The exemplary embodiment shown in FIG. 4 has the two legs 1 , 2 . The leg 1 has two parallel leg sections 1 ', 1 ", which are connected to one another with the leg 2 via a hinge 5. The hinge pin is designed such that the two legs 1 , 2 are tightly tied to one another so that they are frictionally engaged are held in the position shown in Fig. 4. The frictional force is so great that the joint remains rigid when forces which are less than the triggering force are introduced into the fastening formations.If these forces exceed the triggering force, the static friction is eliminated sliding friction in the area of the connection 5 between the two legs 1 , 2. This causes the permanent deformation.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All features disclosed are (by themselves) fiction sentlich. In the disclosure of the registration is hereby also the disclosure content of the associated / attached Priority documents (copy of pre-registration) full included in content, also for the purpose of characteristics of these documents in claims of the present application to include.

Claims

1. plastically deformable damping element with two spaced-apart force introduction points ( 8 , 9 ), the distance (A) remaining essentially constant when in the force-introducing points ( 8 , 9 ) below a triggering force (F ₀ ) lying force is introduced and the distance (A ') changes permanently when the force exceeds the triggering force (F ₀ ), characterized by a large number of legs ( 1 to 4 ) which run obliquely to the degree of distance and which around their connecting point (s) Swivel ( 5 , 6 , 7 ) when the triggering force is exceeded.

2. Plastically deformable damping element according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the connec tion point ( 5 ) is a frictionally locked joint.

3. Plastically deformable damping element according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the connec tion point (s) are predetermined bending points ( 5 , 6 , 7 ).

4. Plastically deformable damping element according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized by at least four legs ( 1 , 2 , 3 , 4 ).

5. Plastically deformable damping element according to one or more of the preceding claims or in particular in particular according thereto, characterized in that two pairs of legs ( 1 , 2 ; 3 , 4 ) formed in the stretched position relative to one another form an angle to one another.

6. Plastically deformable damping element according to one or more of the preceding claims or in particular in particular according thereto, characterized in that the predetermined bending points ( 1 to 4 ) are formed by sections of weaker cross section.

7. Plastically deformable damping element after one or more of the preceding claims or in particular special afterwards, characterized in that the damper tion element is in one piece.

8. Plastically deformable damping element after one or more of the preceding claims or in particular special after that the damping element made of steel consists.

9. Plastically deformable damping element after one or more of the preceding claims or in particular special afterwards, characterized in that the damper tion element separated from a continuous casting Section is.

10. Plastically deformable damping element after one or more of the preceding claims or in particular special afterwards, characterized in that the target bends have rounded throats (R).

11. A plastically deformable damping element according to one or more of the preceding claims or in particular in particular according thereto, characterized by fastening formations ( 10 ) arranged at the ends of the pairs of legs ( 1 , 2 ; 3 , 4 ) which are at approximately 90 ° to one another.

12. Plastically deformable damping element after one or more of the preceding claims or in particular special afterwards, characterized in that the inside sides of the pair of legs are smooth-walled.

13. A plastically deformable damping element according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the material thickness in the apices of the throats ( 5 , 6 , 7 ) is approximately half the material thickness of the legs ( 1 , 2 , 3 , 4 ) speaks accordingly.

14. Plastically deformable damping element according to one or more of the preceding claims or in particular in particular according thereto, characterized in that the BEFE stigungsausformungen ( 10 ) have a U-shape.

15. Plastically deformable damping element after one or more of the preceding claims or in particular special afterwards, characterized in that the Verfor characteristic curve of the damping element in the area of plastic deformation essentially horizontal ver running.