DE102011106152A1 - Deformation element for attaching cross beam and bulkhead of motor vehicle chassis, has cross-sectional end faces whose polygonal sides are rotated to specific angle with respect to tube axis - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Deformationselement einer Kraftfahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a deformation element of a motor vehicle body according to the preamble of
Deformationselemente werden zur Bildung einer deformierbaren Anbindung zwischen zwei crashbedingt verlagerbaren Karosseriebauteile, beispielsweise zwischen einem Querträger und einer Schottplatte verwendet. Übliche Deformationselemente weisen dabei einen Rohrkörper mit aufeinanderfolgenden Längsabschnitten auf, deren Rohrwände bei einer Längenverkürzung des Deformationselements unter Energieaufnahme faltbar sind.Deformation elements are used to form a deformable connection between two crash-dependent displaceable body components, for example between a cross member and a bulkhead plate. Conventional deformation elements in this case have a tubular body with successive longitudinal sections, the tube walls are foldable with a reduction in length of the deformation element with energy absorption.
Dazu sind bekannte Deformationselemente balgförmig ausgeführt mit in der Länge aufeinanderfolgenden Bereichen jeweils größerer und kleinerer Rohrdurchmesser. In einer konkreten bekannten Ausführungsform eines Deformationselements (
In einer ähnlichen bekannten Ausführungsform (
Ersichtlich haben diese bekannten Deformationselemente relativ komplizierte Geometrien, so dass sie teilweise nicht sauber falten bzw. der Faltvorgang nur bedingt reproduzierbar ist.Obviously, these known deformation elements have relatively complicated geometries, so that they sometimes do not fold clean or the folding process is only partially reproducible.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Deformationselement so weiter zu bilden, dass im Crashfall bei einem reproduzierbaren Faltverhalten entlang des Lastpfades eine weitgehend konstante Energieaufnahme erfolgt sowie bei vollständiger Deformation ein geringes Blockmaß gebildet wird.The object of the invention is therefore to further develop a generic deformation element so that in the event of a crash with a reproducible folding behavior along the load path, a largely constant energy absorption takes place and a small block size is formed at complete deformation.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jeder Längsabschnitt bei einer zugeordneten Länge l eine erste Querschnitt-Stirnseite und eine gegenüberliegende zweite Querschnitt-Stirnseite aufweist. Beide Querschnitt-Stirnseiten haben die gleiche Gestalt eines Vielecks mit einer bestimmten Eckenzahl n. Die Vielecke sind dabei insgesamt konvex nach außen gewölbt bzw. haben angrenzende Vielecksseiten jeweils einen Innenwinkel β < 180°.This object is achieved in that each longitudinal section at an associated length l has a first cross-sectional end face and an opposite second cross-sectional end face. Both cross-sectional end faces have the same shape of a polygon with a certain number of corners n. The polygons are convex overall curved convexly or have adjacent polygon sides each having an internal angle β <180 °.
Die Vielecke der ersten Querschnitt-Stirnseite und der in Längsrichtung folgenden zweiten Querschnitt-Stirnseite liegen jeweils in Richtung der Rohrachse gesehen um einen bestimmten Winkel α verdreht zueinander.The polygons of the first cross-sectional end face and the longitudinal cross-sectional second end face are each viewed in the direction of the tube axis by a certain angle α twisted to each other.
Die in Längsrichtung jeweils aufeinanderfolgenden Längsabschnitte schließen jeweils mit den ersten Querschnitt-Stirnseiten und nachfolgend mit den zweiten, verdrehten Querschnitt-Stirnseiten aneinander an. Die Verbindung benachbarter Ecken an der jeweils ersten Querschnitt-Stirnseite und den in Längsrichtung jeweils anschließenden zweiten Querschnitt-Stirnseiten sind jeweils Knick- und Begrenzungslinien voneinander angrenzenden und gegeneinander geneigten Dreiecken, die die Rohrkörperwand bilden.The respective longitudinal sections which follow each other in the longitudinal direction adjoin one another in each case with the first cross-sectional end faces and subsequently with the second, twisted cross-sectional end faces. The connection of adjacent corners on the respective first cross-sectional end side and the longitudinal cross-sectional respectively adjacent second cross-sectional end faces are each kink and boundary lines adjacent and mutually inclined triangles, which form the tube body wall.
Durch die aus zueinander geneigten Dreiecken gebildete Rohrkörperwand ergibt sich vorteilhaft ein relativ einfacher geometrischer Körper mit reproduzierbarem Faltverhalten und hohem Wirkungsgrad, wobei sich bei vollständiger Deformation nur eine geringe Blockmaßbildung ergibt. Zudem ist das Faltverhalten für Dimensionierungen theoretisch weitgehend berechenbar.The tubular body wall formed from mutually inclined triangles advantageously results in a relatively simple geometric body with reproducible folding behavior and high efficiency, with only slight block dimension formation resulting in complete deformation. In addition, the folding behavior for dimensioning is theoretically largely calculable.
Bevorzugt liegt die jeweils gleiche Eckenzahl der verwendeten Vielecke n zwischen 4 und 8 vorzugsweise bei n = 6. Zudem werden für ein gleichmäßiges reproduzierbares Faltverhalten vorzugsweise regelmäßige Vielecke verwendet, insbesondere regelmäßige Sechsecke. Je größer die Eckenzahl der verwendeten Vielecke ist, umso mehr ist die Rohrkörperwand einer Zylinderwand angenähert und die durch den Verdrehversatz der Vielecke sich ergebenden Erhebungen auf der Rohrkörperwand sind geringer. Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich eines gleichmäßigen reproduzierbaren Faltverhaltens werden mit einer Vieleckgrund durch jeweils gleiche regelmäßige Sechsecke erzielt.Preferably, the respective same number of corners of the polygons used n between 4 and 8 is preferably at n = 6. In addition, for a uniform reproducible folding behavior preferably regular polygons are used, in particular regular hexagons. The larger the number of corners of the polygons used, the more the tube body wall is approximated to a cylinder wall and the elevations on the tube body wall resulting from the twisting offset of the polygons are smaller. Particularly good results in terms of a uniform reproducible folding behavior are achieved with a polygon base by the same regular hexagons.
Dabei wird ein zudem vorteilhafter symmetrischer Aufbau bei einem Verdrehwinkel α zwischen den jeweils übereinanderliegenden Querschnitt-Stirnseiten erreicht, wenn dieser Verdrehwinkel α eine Größe entsprechend 360° geteilt durch die doppelte Eckenzahl des Vielecks aufweist. Bei einem vorzugsweise regelmäßigen Sechseck ergibt sich dann α = 30°.In this case, an additionally advantageous symmetrical construction is achieved at an angle of rotation α between the respectively superimposed cross-sectional end faces, if this angle of rotation α has a size corresponding to 360 ° divided by twice the number of corners of the polygon. In a preferably regular hexagon then gives α = 30 °.
Für Dimensionierungen und Einstellungen können die Längen der Längsabschnitte variiert werden, wobei sich unterschiedliche mehr oder weniger gestreckte Dreiecksformen mit mehr oder weniger an querverlaufenden Knicklinien zueinander geneigten Anstellungen ergeben. Für bevorzugte symmetrische Geometrien ist zweckmäßig die Länge l aller Längsabschnitte gleich zu wählen. Bei großen Längen der Längsabschnitte ergeben sich Annäherungen an eine Zylinderform, wodurch das Knickverhalten an den Dreiecksseiten und damit das Faltverhalten weniger exakt vorgebbar ist. Es ist daher vorteilhaft die Länge l der Längsabschnitte kleiner als die Seitenlänge des jeweiligen regelmäßigen Vielecks zu wählen.For sizing and adjustments, the lengths of the longitudinal sections can be varied, resulting in different more or less elongated triangular shapes with more or less inclined to each other at transverse bending lines jobs. For preferred symmetrical geometries, the length l of all longitudinal sections is expediently to be selected the same. For large lengths of the longitudinal sections, approximations to a cylindrical shape, whereby the buckling behavior on the triangle sides and thus the folding behavior is less accurately predetermined. It is therefore advantageous the length l of the longitudinal sections to choose smaller than the side length of the respective regular polygon.
Für Einstellungen und Dimensionierungen eines erfindungsgemäßen Deformationselements stehen eine Mehrzahl von Parametern zur Verfügung: Der Durchmesser des Rohrkörpers bzw. die Länge einer Vieleckseite, der Verdrehwinkel α; die Länge der Längsabschnitte sowie weiter die Wandstärke und das Herstellmaterial. Damit ist ein solches Deformationselement universell, beispielsweise auch für Fußgängerschutzvorrichtungen dimensionierbar und einsetzbar. Zudem sind mehrere Impulse (mehrere oder vereinzelte Impulsstöße) während eines Deformationsvorgangs realisierbar. Diese Eigenschaft kann positiv bei einer Sensorauslegung berücksichtigt werden.For adjustments and dimensioning of a deformation element according to the invention, a plurality of parameters are available: the diameter of the tubular body or the length of a polygon side, the angle of rotation α; the length of the longitudinal sections and further the wall thickness and the manufacturing material. Thus, such a deformation element is universal, for example, dimensioned and usable for pedestrian protection devices. In addition, several pulses (multiple or occasional bursts of pulses) during a deformation process can be realized. This property can be taken into account positively in a sensor design.
Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele von Deformationselementen erläutert.Reference to a drawing embodiments of deformation elements will be explained.
Es zeigen:Show it:
In
In der Ausführungsform nach
Über der Seitenansicht des Rohrkörpers
In the embodiment according to
Above the side view of the
Wie aus der Schnittdarstellung ersichtlich, sind die beiden Querschnitte s1 und s1' gleiche reguläre Sechsecke mit gleichen Sechseckseiten
Bei der Querschnittdarstellung in
In
Die dritte Ausführungsform nach
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- GB 1433167 A [0004] GB 1433167 A [0004]
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