DE2318385A1

DE2318385A1 - Einrichtung zur absorption von energie durch plastische verformung

Info

Publication number: DE2318385A1
Application number: DE2318385A
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung R Antrag
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Priority date: 1972-04-13
Filing date: 1973-04-12
Publication date: 1973-10-31
Also published as: IT982669B; GB1422616A; FR2180220A5; US3883167A

Description

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REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT 8/10 Avenue Emile Zola
Billancourt (Seine) Frankreich

und

AUTOMOBILES PEUGEOT

75 Avenue de la Grande Arme"e

Paris / Frankreich

Einrichtung zur Absorption von Energie durch plastische Verformung

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Absorption durch plastische Verformung; Einrichtungen dieser Art schwächen die Wirkung von Stoßkräften ab, ohne daß eine elastische Rückwirkung nach der Schwächung der Stoßkräfte auftritt, und sie werden insbesondere bei Kraft-

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fahrzeugen eingesetzt.

Es sind verschiedenartige, durch plastische Verformung wirkende, mechanische Energie absorbierende Einrichtungen bekannt, die an einer Stelle in der Lenksäule, an den Sitzbefestigungen, an den Anbringungspunkten für Stoßfänger u» dgl. montiert sind. Dabei handelt es sich immer um Ausführungen, bei denen eine bestimmte Zahl von Einzerbauteilen kombiniert wird, und aus diesem Grunde haben diese Einrichtungen einen nicht zu vernachlässigenden und zuveilen sehr erheblichen Platzbedarf. Ausserdem sind die Herstellungskosten ziemlich hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durch plastische Verformung Energie absorbierende Einrichtung von einfachem Aufbau, geringem Platzbedarf und verhältnismässig niedrigen Herstellungskosten zu entwickeln.

Die Erfindung bezweckt ferner die Entwicklung einer energieabsorbierenden Einrichtung, auf die man eine zwischen bestimmten festgefegten Grenzen liegende Belastung ausüben kann und bei der die plastische Verformung unter einer praktisch gleichbleibenden Belastung zu erhalten ist.

Zweck der Erfindung ist ausserdem die Angabe einer Einrichtung zum Aufnehmen einer beträchtlichen Energie mit verhältnismässig geringen Beanspruchungen, wobei die Energieabsorption während der Verformung der Einrichtung erfolgt,

Es sind schon absorbierende Einrichtungen gehalt worden, die von den plastischen Eigenschaften eines Werkstoffs Gebrauch machen und die duktile Werkstoffe geeigneter Festigkeit verwenden.

Die benutzten Werkstoffe, wie Flußstahl, sind spröde und

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nicht sehr dauerhaft, und synthetische Werkstoffe, die das Metall ersetzen sollten, besitzen zeitlich veränderliche physikalische Eigenschaften.

Um diese Nachteile zu beseitigen, werden die verschiedenen Abschnitte der erfindungsgemässen energieabsorbierenden Einrichtung einer plastischen Verformung unterworfen. Die Absorptionseinrichtung arbeitet während ihrer gesamten Bewegung gleichmässig, und ihre Formänderungsfestigkeit ist gIeichble ibend.

Wenn die nergieabsorbierende Einrichtung in der Kraftfahrzeugindustrie verwendet wird, beispielsweise an der Lenksäule oder an einem Stoßfänger, kann die bei einem Zusammenstoß auftretende Energie wirksam absorbiert werden, wobei die gefährlichen Wirkungen des Stoßes verringert werden und die Verletzungsgefahr und die Gefahr ernsthafter Schäden vermindert wird. Bei Absorptionseinrichtungen mit Federn oder flexiblen Bändern, bei denen die Eigenelastizität des Materials ausgenützt wird, wird die Stoßenergie des Zusammenpralls in Form von Kompressionskräften gespeichert, und wenn die Bewegung zum Stillstand gekommen ist, wird diese Energie freigesetzt und kann die Wirkung des Unfalls noch verstärken. Demgegenüber übt die erfindungsgemässe, energieabsorbierende Einrichtung eine Schwächungswirkung aus, indem Energie durch plastische Verformung des Materials aufgezehrt wird, wie es oben beschrieben wurde, und da keinerlei elastische Rückbewegung auftritt, ist die Gebrauchssicherheit bedeutend erhöht.

Gemäß der Erfindung weist die Einrichtung zur Absorption von Energie durch plastische Verformung mindestens zwei

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Gruppen von je zwei plastisch verformbaren Elementen auf, die gekrümmt und derart miteinander verbunden sind, daß zv/ei au seinander strebende Bauteilgruppen entstehen, die zumindest paarweise an zwei Organen befestigt sind, die bestrebt sind, sich unter dem Einfluß einer Belastung einander zu nähern.

Die Einrichtung kann aus Grobblechteilen hergestellt werden und findet Verwendung als Befestigungs- und Tragelement eines Karosserieteils, etwa eines Stoßfängers, und es ist in der Lage, Druckkräfte zu absorbieren, die insbesondere auf der Trägheit des von einem Hindernis zum Stehen gebrachten Fahrzeugs beruhen.

Die Einrichtung kann ferner in die Welle einer Lenksäule eingebaut werden, wo sie gleichermaßen zum Übertragen des am Lenkrad ausgeübten Drehmoments, aber auch zur Verbesserung der Sicherheit des Fahrzeuglenkers bei einem Zusammenstoß dienen kann. Im letzteren Fall verhindert die Einrichtung den Rückstoß der Lenksäule in den Fahrerraum und zehrt die Energie auf, die beim Aufprallen des Lenkers auf das Lenkrad frei wird.

In diesem Fall kann mit der Einrichtung der Höchstwert der durch da.s Aufprallen des Fahrzeuglenkers auf das Lenkrad entwickelte Kraft vermindert werden, denn die Einrichtung funktioniert auch beim Auftreten weniger starker Kräfte einwandfre i.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung und anhand der Zeichnungen, die folgendes darstellen:

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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer energieabsorbierenden Einrichtung mit zwei Gruppen von je zwei Elementen;

Fig. 2 die energieabsorbierende Einrichtung im Ruhezustand (schematisch);

Fig, 3 die energieabsorbierende Einrichtung im deformierten Zustand (schematisch);

Fig, 4 eine Anwendungsform der energieabsorbierenden Einrichtung ;

Fig· 5 ein Detail der energieabsorbierenden Einrichtung nach Fig. 4 im Schnitt;

Fig. 6 eine Seitenansicht der in Fig. 5 gezeichneten energieabsorbierenden Einrichtung;

Fig. 7 eine weitere Anwendungsform der energieabsorbierenden Einrichtung;

Fig. 8 eine dritte Anwendungsform der energieabsorbierenden Einrichtung;

Fig. 9 eine energieabsorbierende Einrichtung mit zwei Gruppen zu je drei Elementen;

Fig.10 die Anbringung einer energieabsorbierenden Einrichtung an einem Stoßfänger;

Fig.11 verschiedene kurvenmässige Darstellungen für die zeitliche Veränderung der Grosse F des Verformungswiderstands der energieabsorbierenden Einrichtung.

Gemäß Fig. 1 besteht die Einrichtung aus zwei Gruppen ge-

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nau gleicher Bauelemente 1, 2, 3, 4, die plastisch verformbar sind und aus Flußstahl, Aluminium, Kupfer oder bestimmten Kunststoffen hergestellt sind.

■Die Bauelemente 1» 2, 3, 4 sind gebogen und mit ihren Enden paarweise untereinander verbunden. Die Verbindung kann durch Schweissen, Kleben, Verschrauben, Vernieten od. dgl, erfolgen.

Die gebogenen Elemente 1 und 2, die eine erste Gruppe bilden, sind mit ihren aneinanderstossenden Enden auf eine Platte 5 geklebt, deren freies Ende mit einer Öffnung 6 versehen ist, die der Anbringung der energieabsorbierenden Einrichtung an einem Organ, beispielsweise des Kraftfahrzeugs, dient. In entsprechender Weise sind die gebogenen Elemente 3 und 4, die die zweite Gruppe bilden, an der Basis einer Platte 5^f befestigt, deren sichtbares Teil eine Öffnung 6' aufweist.

Die Bauelemente 1 und 4 bzw. 2 und 3 sind bei 7 bzw. 7' miteinander verschweißt.

In Fig. 2 ist schematisch die Form der energieabsorbierenden Einrichtung in dem Augenblick angegeben, in deir. die Platten 5 und 6 unter die Wirkung zweier einander entgegengesetzter Kräfte P geraten und Fig.3 zeigt die gleiche Absorptionseinrichtung während der Deformation unter der Wirkung der weiter bestehenden beiden Kräfte P.

Gemäß Fig, 4 weist die gezeichnete Lenksäule einen oberen Abschnitt 8 auf, der in dem Lager 9 verschiebbar und dem Lenkrad 10 zugeordnet ist, sowie einen unteren Abschnitt 11, der in dem Lager 12 verschiebbar und dem

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Lenkgehäuse 13 zugeordnet ist.

Eine energieabsorbierende Einrichtung 14 ist zwischen den beiden Abschnitten 8 und 11 angeordnet, die Befestigung erfolgt im Bereich der Öffnungen 6 und 6^! mit Hilfe von Schrauben 15 und 15·, die auch in den Detailzeichnungen Fig. 5 und 6 erscheinen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist die energieabsorbierende Einrichtung nicht an der Steuersäule 8 selbst angeordnet, sondern in dem die Steuersäule umgebenden schützenden Stützrohr 17.

Die gebogenen Formen 21, 22, 23, 24 entsprechen den Formen 1, 2, 3, 4, die in Fig. 1 gezeichnet sind. In diesem Fall stehen zwei Gruppen von je zwei Bauelementen einander gegenüber.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist das Stützrohr 17, das die Lenksäule 8 als Schutz umgibt, von vier Paar Bauelementen umgeben, die an zwei koaxialen Teilen des Stützrohres angebracht sind.

In der Figur sind nur zwei Paare zu erkennen, weiLÖie anderen beiden Paare durch das Stützrohr 17 verborgen sind. Die -erste sichtbare Gruppe besteht aus zwei Elementen, die durch zugeschnittene Zungen 32, 33 gebildet werden, und die zweite sichtbare Gruppe besteht ebenfalls aus zwei zugeschnittenen Zungen 31, 34, die mit dem Stützrohr 17 zusammenhängen. Das Stützrohr 17 ist zu diesem Zweck mit Nuten 18, 19 und 25, 26 versehen. Die Zungen 31, 34 der zweiten Gruppe sind mit den Zungen 32, 3 3 der ersten Gruppe in einer Ebene zusammengeführt, die genau senkrecht auf der Achse des Stützrohres 17

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steht. Eine Variante dieser Einrichtung erscheint in Fig. 9, nach der die energieabsorbierende Einrichtung aus drei Paar Bauelementen besteht; ein erstes Paar wird durch die gebogenen Elemente 41, 42, gebildet, die bei 43, 44 befestigt sind, ein zweites Paar durch die gebogenen Elemente 45,,46, die bei 47, 48 befestigt sind und ein drittes Paar ist nur teilweise hinter der zweiten Gruppe erkennbar.

Der in Fig. 10 gezeichnete Stoßfänger 49 ist an dem Chassis eines Kraftfahrzeugs über zwei absorbierende Einrichtungen 51 und 5 2 angebracht, die in ihrer Ausführung da? in Fig. 1 gezeigten Form entsprechen.

Der Krümmungsradius R, die Stärke e, die Breite b, die Höhe h, die in Fig. 1 angegeben sind, stellen einige der Parameter dar, von denen die Form der charakteristischen Kurve der energieabsorbierenden Einrichtung abhängt.

Wenn auf die Absorptionseinrichtung eine Druckkraft einwirkt, wird zunächst die Gesamteinrichtung leicht verformt, und dann verformt sich der gebogene Teil der Einrichtungselemente während der gesamten Einwirkungsdauer der Kraft P weiter.

Je nach der Wahl der oben geschriebenen Parameter ergeben sich Kurven nach Art der in Fig. 11 gezeichneten Kurven Cl, C2, C3, die die Änderung der Belastung in Abhängigkeit von der Zeit wiedergeben. Die ansteigenden Kurven weisen keinen Höchstwert auf, wie es demgegenüber bei der Kurv-e C der Fall ist.

Patentansprüche 98.44/086 4

Claims

Patentansprüc h e

Einrichtung zur Absorption von Energie _t mit zwei Gruppen von auseinanderstrebenden, plastisch verformbaren, fest miteinander verbundenen Bauelementen und mit zwei Befestigungsstellen, die sich unter dem Einfluß einer Belastung einander nähern können, dadurch-gekennzeichnet, daß die verformbaren Bauelemente (1, 2, 3, 4) der Einrichtung nach aussen gebogen sind und mindestens paarweise miteinander verbunden sind, und daß die beiden Befestigungsstellen durch die beiden Gruppen von Bauelementen getrennt sind und sich an der Verbindungsstelle von mindestens zwei Bauelementen ein und derselben Gruppe befinden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Befestigungsstellen jeweils mit Gelenkbolzen versehen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Befestigungsstellen von zwei koaxial liegenden Teilen eines Stützrohrs (17) gebildet werden, daß diese Teile Längsnuten (18, 19, 25, 26) aufweisen, die das Stützrohr in nach aussen gebogene Zungen (31, 32, 33, 34) aufteilen und daß die Zungen (32, 33) des ersten Teils mit den entsprechenden Zungen (31, 34) des zweiten Teils des Koaxialsystems in einer Ebene

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starr verbunden sind, die genau senkrecht zu der Achse des Stützrohres (17) verläuft.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestxgungsstellen mit einem Stoßfängerelement (49) bzw. dem Chassis (50) eines Kraftfahrzeugs starr verbunden sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstellen mit jeweils einem von zwei Abschnitten einer Betätigungswelle (8) einer Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug starr verbunden sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestxgungsstellen mit jeweils einem von zwei Abschnitten einer Steuersäule (8) eines Kraftfahrzeugs starr verbunden sind.

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