DE112016000847T5

DE112016000847T5 - Nested Crashbox as a passive safety component in vehicles

Info

Publication number: DE112016000847T5
Application number: DE112016000847.3T
Authority: DE
Inventors: Zana Eren; Zafer Kazanci; Fatih Usta; Halit Suleyman Turkmen; Zahit Mecitoglu
Original assignee: Istanbul Teknik Univ Rektorlugu; ISTANBUL TEKNIK UNIVERSITESI REKTORLUGU
Current assignee: Istanbul Teknik Univ Rektorlugu; ISTANBUL TEKNIK UNIVERSITESI REKTORLUGU
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2017-11-09
Also published as: WO2017034501A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verschachtelte Crashbox, die als passives Sicherheitsbauteil in Fahrzeugen verwendet wird, deren Inhalt man durch die Verbindung von verschachtelten Röhren in unterschiedlichen Längen durch die Verwendung von Metallverbindungstechniken, wie Schweißen und Warmumformen für metallische Materialien und verschiedene Fügetechniken für Verbundmaterialien erhält. Die vorliegende Erfindung umfasst eine verschachtelte Röhrenkonstruktion, welche die Frontalbeschleunigung des Beifahrers verringert und die Energie dank ihrer abgestuften Struktur in einer kürzeren Stauchdistanz speichert.The present invention relates to a nested crash box used as a passive safety component in vehicles, the contents of which are obtained by connecting nested tubes of different lengths through the use of metal joining techniques such as welding and hot forming for metallic materials and various joining techniques for composite materials , The present invention includes a nested tube construction which reduces the frontal acceleration of the passenger and stores the energy in a shorter compression distance thanks to its stepped structure.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung Technical field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verschachtelte Crashbox, die als passives Sicherheitsbauteil in Fahrzeugen verwendet wird, deren Inhalt man durch die Verbindung von verschachtelten Röhren in unterschiedlichen Längen durch die Verwendung von Metallverbindungstechniken, wie Schweißen und Warmumformen für metallische Materialien und verschiedene Fügetechniken für Verbundmaterialien erhält. Die vorliegende Erfindung umfasst eine verschachtelte Röhrenkonstruktion, welche die Frontalbeschleunigung des Beifahrers verringert und die Energie dank ihrer abgestuften Struktur in einer kürzeren Stauchdistanz speichert. The present invention relates to a nested crash box used as a passive safety component in vehicles, the contents of which are obtained by connecting nested tubes of different lengths through the use of metal joining techniques such as welding and hot forming for metallic materials and various joining techniques for composite materials , The present invention includes a nested tube construction which reduces the frontal acceleration of the passenger and stores the energy in a shorter compression distance thanks to its stepped structure.

Aktueller Stand der Technik (Prior Art) Current state of the art (Prior Art)

Gegenwärtig sind die Stauch- und Faltraten von Fahrzeugen (Flugzeuge, Automobile, Schiffe, usw.) bei jedem Unfall von enormer Bedeutung. Aktive und passive Sicherheitshardware in Bezug auf die Fahrzeugsicherheit dienen dabei als Vorsorgemaßnahmen zur Verhütung von Unfällen. Aktive Sicherheitshardware wird zum Eliminieren oder Verhüten von Unfällen verwendet, wohingegen passive Sicherheitshardware konstruiert ist, um Schäden zu minimieren, die von den Fahrzeuginsassen und den anderen Parteien bei Unfällen erlitten werden, die trotz aller getroffenen Vorkehrungen vorkommen. Eine dieser Hardwares, jeweils unerlässlich für den Schutz des menschlichen Lebens, ist die Crashbox. Bei einem Anprall wird dabei die Crash-Energie von der Karosserie des Automobils absorbiert, wodurch die Sicherheit in der Fahrgastzelle gewährleistet wird. At present, the compression and folding rates of vehicles (airplanes, automobiles, ships, etc.) are enormously important in every accident. Active and passive safety hardware in relation to vehicle safety serve as precautionary measures for the prevention of accidents. Active safety hardware is used to eliminate or prevent accidents, whereas passive safety hardware is designed to minimize damage sustained by vehicle occupants and other parties in accidents that occur despite all precautions taken. One of these hardwares, each essential for the protection of human life, is the Crashbox. In the event of an impact, the crash energy is absorbed by the body of the automobile, which ensures safety in the passenger compartment.

Die Konstruktionen wurden verbessert, um die schützenden Eigenschaften und Leistungen von Fahrzeugen zu verstärken. Um die Konstruktionszeiten zu verkürzen und die sicheren Konstruktionsstandards im Sinne von Crashfestigkeit und Bauteilen zu erzielen, werden gewöhnlich virtuelle Tests mit digitalen Simulationen durchgeführt. Virtuelle Stauch- und Crash-Testdaten werden während der gesamten Entwicklung der Konstruktion eines neuen Produkts einbezogen. Zuerst wird der Prototyp des Fahrzeugs gebaut. The designs have been improved to enhance the protective properties and performance of vehicles. To shorten the design time and to achieve safe design standards in terms of crash resistance and components, virtual tests are usually performed with digital simulations. Virtual crush and crash test data is included throughout the design of a new product design. First, the prototype of the vehicle is built.

Die mechanischen Eigenschaften der Materialien können anhand verschiedener Tests bestimmt werden. Spannungs-, Kompressions-, Biegungs-, Verdrehungs-, Ermüdungs-, Kriech-, Steifheits- und Anpralltests sind einige solcher Tests. Diese Tests können einen Einblick in das mechanische Verhalten der Materialien bieten. Im Falle einer Stauchung oder eines Crashs ist das wichtigste Ereignis die Absorption der kinetischen Energie. The mechanical properties of the materials can be determined by various tests. Stress, compression, flexure, torsion, fatigue, creep, stiffness, and impact tests are just a few such tests. These tests can provide insight into the mechanical behavior of the materials. In the case of compression or crash, the most important event is the absorption of kinetic energy.

Crashboxen werden zu diesem Zweck konstruiert und kommen dabei in vielen Fällen zum Einsatz. Unter schwierigen Bedingungen können sie einen erheblichen Teil der auftretenden kinetischen Energie absorbieren und diese dadurch in plastische Dehnungsenergie umformen. Dafür sind axiales Brems-, Crash- und Faltverhalten von enormer Bedeutung. Crash boxes are designed for this purpose and are used in many cases. Under difficult conditions, they can absorb a significant portion of the kinetic energy that occurs and thereby transform it into plastic strain energy. For axial braking, crash and folding behavior of enormous importance.

In jedem Fall eines Unfalls wird eine Absorption der im Fahrzeug gespeicherten kinetischen Energie mit einer ausgewogenen Schwingung angestrebt. Dies erreicht man dank der den Anprall absorbierenden Crashboxen mit verschiedenen Formen und Geometrien. Dank der Anpralldämpfer des Fahrzeugs wird kinetische Energie durch plastische Verformung in Dehnungsenergie umgewandelt. Durch die stabile Dehnung der Anpralldämpfer kann die kinetische Energie besser in Dehnungsenergie umgewandelt werden. Dadurch wird der Trägheitseffekt des Fahrzeugs verringert. In any case, an accident seeks to absorb the kinetic energy stored in the vehicle with a balanced vibration. This is achieved thanks to impact absorbing crash boxes of various shapes and geometries. Thanks to the vehicle's impact absorbers, kinetic energy is transformed into strain energy by plastic deformation. Due to the stable expansion of the impact absorbers, the kinetic energy can be better converted into strain energy. This reduces the inertia effect of the vehicle.

Das Patent mit der Dokumentnummer: CN102745158 (A) laut aktuellem Stand der Technik bezieht sich auf eine Energie absorbierende Crashbox, eine Crashbox und eine weitere Crashbox umfassend, welche erstere durch Einschließen derselben abdeckt, zu dem Zweck, dank der Energie absorbierenden Boxen, die sich während eines Unfalls mit einem Automobil öffnen, eine maximale Verringerung der Auswirkung eines Crashs zu erreichen. Die Automobil-Crashbox weist eine A-Form auf, enthält einen die Energie absorbierenden Box-Korpus; das Energie absorbierende Gehäuse umfasst eine Box-Abdeckung und ein Verbindungselement, die miteinander verbunden sind, um einen Box-Korpus und eine Hohlraumstruktur zu bilden. Bei der genannten Erfindung liegt das Ziel darin, das einzelne Crash-Ereignis durch die A-förmige Struktur in zwei Verzweigungen zu trennen, und die Anprallwelle durch das Material in dem breiten Querschnitt zu verteilen. Ein verschachteltes, gleichachsiges oder nicht gleichachsiges System ist in dem Stand der Technik nicht vorhanden. The patent with the document number: CN102745158 (A) According to the current state of the art, an energy absorbing crash box, comprising a crash box and another crash box, which covers the former by enclosing them, for the purpose of maximum, thanks to the energy-absorbing boxes that open during an accident with an automobile Reducing the impact of a crash. The automobile crash box has an A-shape containing an energy-absorbing box body; the energy-absorbing housing comprises a box cover and a connecting member which are connected together to form a box body and a cavity structure. In the present invention, the goal is to separate the single crash event by the A-shaped structure into two branches, and to distribute the impact wave through the material in the wide cross-section. A nested, equiaxed or non-equiaxed system is not present in the prior art.

Angesichts der vorliegenden Anwendungen nach dem aktuellen Stand der Technik sollte in Betracht gezogen werden, dass es keine Konstruktion wie die verschachtelte, gleichachsige Crashbox der vorliegenden Erfindung gibt, die aus irgendeinem Material mit unterschiedlichen Längen und Wanddicken gefertigt ist. In view of the current state of the art applications, it should be considered that there is no construction such as the nested, equiaxed crash box of the present invention made of any material having different lengths and wall thicknesses.

Kurzbeschreibung und Ziel der Erfindung Brief description and object of the invention

Die verschachtelte Crashbox der vorliegenden Erfindung, die als passives Sicherheitsbauteil in Fahrzeugen verwendet wird, besteht aus mehreren verschachtelten Röhren in beliebiger Form und ist konstruiert, um in Verbindung mit einem vorderen oder hinteren Rumpf und einem hinteren oder vorderen Puffer verwendet zu werden. The nested crash box of the present invention, which is used as a passive safety component in vehicles, consists of a plurality of nested tubes in any shape and is designed to be used in conjunction with a front or rear fuselage and a rear or front bumper.

Ziel der Erfindung ist es, mehr kinetische Energie als plastische Energie zu speichern und den Schaden zu verringern, der durch den Insassen erlitten wird, indem man den Crash-Anprall verringert. The object of the invention is to store more kinetic energy than plastic energy and to reduce the damage suffered by the occupant by reducing the crash impact.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Systemlänge zu verringern, die Stauchkraft-Effizienz zu erhöhen und das Systemgewicht durch konzentrisches oder nicht konzentrisches Anordnen von Röhren in verschiedenen Längen zu verringern. A further object of the invention is to reduce system length, increase compressive force efficiency, and reduce system weight by concentrically or non-concentrically placing tubes of various lengths.

Beschreibung der Abbildungen und Erklärung der Erfindung Description of the figures and explanation of the invention

Die Abbildungen, die für eine bessere Beschreibung der verschachtelten Crashbox der vorliegenden Erfindung als passives Sicherheitsbauteil in Fahrzeugen vorbereitet wurden, werden in weiterer Folge bereitgestellt. The figures prepared for a better description of the nested crash box of the present invention as a passive safety component in vehicles will be provided below.

: Draufsicht der verschachtelten dreifachen Quadrat-Quadrat-Quadrat Crashbox : Nested Triangle Square Square Square Crashbox Top View

: Draufsicht der verschachtelten dreifachen Kreis-Quadrat-Quadrat Crashbox : Nested Triple Circles Square Square Crashbox Top View

: Draufsicht der verschachtelten dreifachen Quadrat-Kreis-Quadrat Crashbox : Nested Triangle Square Circle Square Crashbox Top View

: Draufsicht der verschachtelten dreifachen Kreis-Kreis-Kreis Crashbox : Nested Triple Circular Circle Circle Crashbox Top View

: Seitenansicht der verschachtelten dreifachen Crashbox in unterschiedlichen Längen : Side view of interleaved triple crashbox in different lengths

: Seitenansicht der verschachtelten dreifachen Crashbox in einer von außen nach innen abnehmenden Länge : Side view of the nested triple crash box in a decreasing length from outside to inside

: Seitenansicht der verschachtelten doppelten Crashbox in einer von außen nach innen abnehmenden Länge : Side view of the nested double crash box in a decreasing length from outside to inside

: Seitenansicht der verschachtelten doppelten Crashbox in einer von innen nach außen abnehmenden Länge : Side view of the nested double crash box in an inwardly decreasing length

: die verschachtelte dreifache Kreis-Kreis-Kreis Crashbox : The Nested Triple Circle Circle Circle Crashbox

Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verschachtelte Crashbox, die als passives Sicherheitsbauteil in Fahrzeugen verwendet wird, deren Inhalt man durch Verbinden von verschachtelten Röhren in unterschiedlichen Längen durch die Verwendung von Metallverbindungstechniken, wie Schweißen und Warmumformen für metallische Materialien und verschiedene Fügetechniken für Verbundmaterialien erhält. Die vorliegende Erfindung umfasst eine verschachtelte Röhrenkonstruktion, welche die Frontalbeschleunigung des Beifahrers verringert und die Energie dank ihrer gestuften Struktur in einer kürzeren Stauchdistanz speichert. The present invention relates to a nested crash box used as a passive safety component in vehicles, the contents of which are obtained by connecting nested tubes of different lengths through the use of metal joining techniques such as welding and hot forming for metallic materials and various joining techniques for composite materials. The present invention comprises a nested tube construction which reduces the frontal acceleration of the passenger and stores the energy in a shorter compression distance thanks to its stepped structure.

Die verschachtelte Crashbox, die als passives Sicherheitsbauteil in Fahrzeugen mit unterschiedlichen Geometrien verwendet wird, gebildet durch die Verbindung von Röhren in verschiedenen Längen unter Verwendung unterschiedlicher Verbindungsverfahren, ist konstruiert, um in Verbindung mit einem vorderen oder hinteren Rumpf und einem hinteren oder vorderen Puffer verwendet zu werden. The nested crash box, which is used as a passive safety component in vehicles of different geometries, formed by connecting tubes of various lengths using different connection methods, is designed to be used in conjunction with a front or rear fuselage and a rear or front buffer become.

Das wichtigste Merkmal der Erfindung liegt darin, dass verschachtelte Crashbox-Komponenten in unterschiedlichen Längen empfohlen werden. Wenn somit Röhren unterschiedliche Längen aufweisen, kann die Komponente, die dem Anprall als erste begegnet, diesen abbremsen und den Anprall auf die anderen Komponenten übertragen. Die Boxen sind nicht miteinander verbunden. Ein Spalt von mindestens 1 mm sollte zwischen dem äußeren Abschnitt der inneren Box und dem inneren Abschnitt der äußeren Box vorhanden sein. Die Wanddicke der Boxen kann zumindest 0,1 mm und höchstens 10 mm betragen. The most important feature of the invention is that nested Crashbox components in different lengths are recommended. Thus, if tubes have different lengths, the component that first encounters the impact may decelerate it and transfer the impact to the other components. The boxes are not connected. A gap of at least 1 mm should be present between the outer portion of the inner box and the inner portion of the outer box. The wall thickness of the boxes can be at least 0.1 mm and at most 10 mm.

Wenn der Unfall passiert, sorgen Konstruktion, Materialtyp, Querschnittsgeometrie, oder Faltquote der Crashbox im Fahrzeug dafür, dass sich die Reaktionskraft verändert. When the accident happens, the design, material type, cross-sectional geometry, or folding rate of the crash box in the vehicle will cause the reaction force to change.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zumindest 2 Röhren vorhanden. Die Röhren können eine selbe oder unterschiedliche Geometrie aufweisen. In one embodiment of the present invention, at least two tubes are present. The tubes may have the same or different geometry.

Dank der vorliegenden Erfindung wird mehr kinetische Energie als plastische Energie gespeichert und der Schaden, den die Insassen nehmen, wird durch die Verringerung des Crash-Anpralls verringert. Thanks to the present invention, more kinetic energy than plastic energy is stored and the damage taken by occupants is reduced by the reduction in crash impact.

Die Erfindung verringert auch die Systemlänge, erhöht die Stauchkraft-Effizienz und verringert das Systemgewicht durch konzentrisches oder nicht konzentrisches Anordnen von Röhren in verschiedenen Längen. The invention also reduces system length, increases compression force efficiency, and reduces system weight by concentrically or non-concentrically placing tubes of various lengths.

Claims

Passive safety component for vehicles, characterized in that it comprises nested tubes of different lengths, which are not interconnected.

Passive safety component for vehicles according to claim 1, characterized in that the tubes are made of metal or composite material.

Passive safety component for vehicles according to claim 1, characterized in that it comprises at least two tubes.

Passive safety component for vehicles according to claim 3, characterized in that it comprises 3 tubes.

Passive safety component for vehicles according to claim 1, characterized in that the tubes have the same geometry.

Passive safety component for vehicles according to claim 1, characterized in that the tubes have different geometries.

Passive safety component for vehicles according to claim 1, characterized in that a gap of at least 1 mm between the outer portion of the inner box and the inner portion of the outer box is present.

Nested crash box used as a passive safety component for vehicles according to claim 1, characterized in that the tubes have a stable longitudinal sectional area.

Nested crash box used as a passive safety component for vehicles according to claim 1, characterized in that it has a sectional area increasing from top to bottom.

Nested crash box used as a passive safety component for vehicles according to claim 1, characterized in that it may have concentric or non-concentric structures.