DE4127381C2

DE4127381C2 - Deformationselement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4127381C2
Application number: DE4127381A
Authority: DE
Inventors: Holger Thum
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1991-03-16
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2011-08-20
Also published as: DE4127381A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Deformationselement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Deformationselemente dieses Aufbaus finden beispielsweise Einsatz an den Enden von Längsträgern eines Kraftfahrzeugs.

Beispielsweise aus der US-PS 3 599 757 und der DE-AS 11 72 558 bekannte gattungsgemäße Deformationselemente weisen einen Hohlträger auf, der wesentlich stärker als das Deformationsglied ausgebildet ist, so dass zur Umwandlung von kinetischer Energie in Verformungsarbeit praktisch nur das Deformationsglied zur Verfügung steht, das sich dann in den Hohlträger gleichsam zweiwandig hineinstülpt. Zusätzlich können dabei Schwierigkeiten dann auftreten, wenn die Belastung des Deformationselements nicht in Richtung der Längsachse desselben erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Deformationselement zu schaffen, das in einem höheren Maße durch Zusammenstauchen bzw. Verkürzen zur Umsetzung von kinetischer Energie in Verformungsarbeit beiträgt und ohne Ausknicken auch bei - in einem begrenzten Bereich - von seiner Längsachse abweichenden Kraftbeaufschlagungen wirksam ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Bei der Erfindung erfolgt also zusätzlich zur Verformung des Deformationsglieds durch Stülpen beim Überschreiten einer vorgegebenen Kraftbeaufschlagung des Deformationselements auch eine Verformung des Hohlträgers, der sich dann mit zumindest einer Falte auf dem äußeren Umfang des eingestülpten Deformationsglieds, das gleichsam eine Führung für den Hohlträger bildet, abstützt. Wie bereits in der zitierten US-PS 3 599 757 ausgeführt, kann das Deformations element eine beliebige Querschnittsform besitzen, insbesondere einen von einem kreisrunden Querschnitt abweichenden Querschnitt, auch eckigen Querschnitt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Deformationselement in seinem Ausgangszustand,

Fig. 2 das Deformationselement zu Beginn des Verformungs vorgangs

Fig. 3 dasselbe Element im verformten Zustand,

Fig. 4 ein Kraft-Weg-Diagramm des Deformationselements und

Fig. 5 das Deformationselement im verformten Zustand bei schräger Krafteinleitung.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so besteht das Deformationselement aus dem als Faltenbeulträger ausgebildeten Hohlträger 1 und dem Deformationsglied 2, dessen Querschnitt sich mit zunehmendem Abstand vom Hohlträger 1, also in Fig. 1 nach links, kegelartig verringert. Mit einem deutlich abgerundeten Übergangsbereich 3 geht der Mantelbereich des Deformationsglieds 2 über in den nach außen weisenden stirnseitigen Flansch 4, der auf dem Stirnflansch 5 des Hohlträgers 1 aufliegt und mit diesem, wie bei 6 angedeutet, beispielsweise durch Schweißen in radialen Richtungen fest verbunden ist. Deutlich ist erkennbar, dass der Durchmesser des Hohlträgers 1 größer als der größte Durchmesser des Deformationsglieds 2 ist. Der Hohlträger 1 kann durch einen Endbereich eines Längsträgers des Fahrzeugs gewonnen sein, der über das Deformationsglied 2 einen biegesteifen Stoßstangenträger abstützt. Das Deformationsglied 2 verhindert dann kritische Biegebeanspruchungen des Hohlträgers 1 durch den Stoßstangenträger bei einem Crash.

Beim Auftreten einer im wesentlichen in Richtung der Längsachse 7 des Defor mationselements wirkenden Kraft P, die in dem angenommenen Einsatzfall bei einem Crash auftritt, wird das Deformationsglied 2 unter Bildung eines Stülp bereichs 8 in den Hohlträger 1 gleichsam teleskopierend hineingedrückt.

Wie ein Vergleich der Fig. 2 und 3 zeigt, wandert der Stülpbereich 8, und bei Überschreiten einer vorgegebenen Mindestkraft in Achsrichtung setzt ein Faltenbeulen des Hohlträgers 1, ausgehend von seinem in den Figuren linken Ende, ein. Mit zumindest einer nach innen weisenden Falte 9 stützt sich der Hohlträger 1 auf dem äußeren Umfang des eingestülpten Deformations glieds 2 in Querrichtung ab.

Der Deformationsvorgang ist in Fig. 4 in Abhängigkeit von Kraft P und Defor mationswegs (Verkürzung des Deformationselements) dargestellt: Sobald die Kraft P einen Mindestwert überschreitet, erfolgt die Stülpverformung des Deformationsglieds 2 entsprechend Kurve a mit sanftem Anstieg der Kraft. Nach Beendigung dieses Stülpvorgangs und erneutem Kraftanstieg setzt das Faltenbeulen des Hohlträgers 1 entsprechend Kurve b ein; der Kraftverlauf ist jetzt im wesentlichen konstant.

Der Anstieg des Kraftverlaufs in Fig. 4 läßt sich durch Änderung des Kegel winkels und/oder des Radius der Abrundung 3 beeinflussen. So führt eine Abrundung 3' mit größerem Radius zu dem in Fig. 4 unterbrochen angedeuteten steileren Kraftanstieg.

Wie bereits bemerkt, stützt sich im deformierten Zustand der Hohlträger 1 mit zumindest einer Falte 9 auf dem äußeren Umfang des eingestülpten Defor mationsglieds 1 ab. Fig. 5 macht anschaulich, daß dadurch auch bei Einleitung einer bezüglich der Längsachse 7 des Deformationselemts schräg verlaufenden Kraft P ein Ausknicken des Hohlträgers 1 vermieden ist.

Ein bevorzugter Einsatzfall des Deformationselements ist seine Anordnung zwischen Lenkgetriebe und Lenksäule einer Kraftfahrzeuglenkung. In den figürlich dargestellten Beispielen links ist dann die Lenksäule, rechts das Lenkgetriebe angeschlossen. Der Einsatz der Erfindung bietet den Vorteil, daß sie eine axiale Lenksäulenführung auch während der Lenksäulendeformation sicherstellt, da ein unsymmetrisches Ausknicken nicht auftritt.

Auch eine Anordnung des Deformationselements im Zuge eines Lenksäulen-Mantel rohres ist möglich.

Die Herstellung der Erfindung kann durch einfaches Tiefziehen eines Blechs, Aufweiten eines Rohres oder Spritzgießen aus Kunststoff erfolgen. Wegen der hohen Formstabilität und der hohen Energieaufnahme während der Deformation kann das Deformationselement sehr leicht ausgeführt sein.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßes Deformationselement ge schaffen, das eine wirksame Umsetzung von kinetischer Energie in Verformungs arbeit, insbesondere einen großen Verformungsweg, sicherstellt und auch schräg zu seiner Längsachse gerichtete Kräfte aufzunehmen vermag.

Claims

1. Deformationselement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, enthaltend in Richtung der Längsachse des Elements aufeinanderfolgend einen Hohlträger und ein rohrartiges Deformationsglied kleineren Durchmessers als der Hohlträger, dessen diesem zugekehrte Stirnseite mit einem auswärts weisenden Flansch am Hohlträger abgestützt ist, so dass beim Auftreten einer im wesentlichen in Richtung der Längsachse verlaufenden Kraft vorgegebener Mindestgröße eine Verkürzung des Elements durch Einstülpen des Deforma tionsglieds in den Hohlträger erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Deformationsglied (2) mit zunehmendem Abstand vom Hohlträger (1) kegelartig verjüngt und dieser als sich nach dem Einstülpvorgang verformender Faltenbeulträger ausgebildet ist, der sich im verformten Zustand mit zumindest einer Falte (9) an dem eingestülpten Deformationsglied (2) abstützt.

2. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Hohlträger (1) an seiner dem Deformationsglied (2) zugekehrten Stirnseite einen auswärts weisenden Flansch (5) besitzt und beide Flansche (4, 5) miteinander verbunden sind.

3. Deformationselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelbereich des Deformationsglieds (2) mit einer Abrundung (3) in den Flansch (4) übergeht.

4. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch seine Anordnung zwischen einem Lenkgetriebe und einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs.

5. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlträger (1) ein Längsträger eines Kraftfahrzeugs ist und das Deformationsglied (2) zum begrenzt gelenkigen Anschluss eines quer verlaufenden Stoßstangenträgers dient.

6. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch seine Anordnung im Zuge eines eine Lenksäule eines Kraftfahrzeugs aufnehmenden Mantelrohrs.