DE4131372A1 - Deforming element for automobiles - Google Patents

Deforming element for automobiles

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Abstract

Along the longitudinal axis of a hollow beam (1) is a tubular deforming member (2) of smaller diameter. The front face of this member (2) is supported on the beam face by a collar. The hollow beam (1) also has on its front face a collar, the two collars being joined together. Under the action of a force the element is shorted by returning the deforming member (2) towards the inside of the beam (1). The deforming member reduces conically as the distance from the hollow beam increases. The beam is supported in the deformed state by a fold (9) on the deforming member (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Deformationselement gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1, wie es Gegenstand des Hauptpatents ist.The invention relates to a deformation element according to the Ober Concept of claim 1 as the subject of the main patent is.

Die Erfindung nach dem Hauptpatent löst die Aufgabe, ein Deforma­ tionselement zu schaffen, das in einem hohen Maße durch Zusammen­ stauchen bzw. Verkürzen zur Umsetzung von kinetischer Energie in Verformungsarbeit beiträgt und ohne Ausknicken auch bei - in einem begrenzten Bereich - von seiner Längsachse abweichenden Kraftbeauf­ schlagungen wirksam ist.The invention according to the main patent solves the problem of a deforma tion element to create that to a high degree through together compress or shorten to convert kinetic energy into Deformation work contributes and without buckling also - in one limited area - force deviating from its longitudinal axis is effective.

Zusätzlich zur Verformung des Deformationsglieds durch Stülpen er­ folgt beim Überschreiten einer vorgegebenen Kraftbeaufschlagung des Deformationselements also auch eine Verformung des Hohlträgers, der sich dann mit zumindest einer Falte auf dem äußeren Umfang des ein­ gestülpten Deformationsglieds, das gleichsam eine Führung für den Hohlträger bildet, abstützt. Dabei kann das Deformationselement eine beliebige Querschnittsform besitzen, insbesondere einen von einem kreisrunden Querschnitt abweichenden Querschnitt, auch eckigen Querschnitt.In addition to the deformation of the deformation member by putting it follows when a predetermined force is applied Deformation elements also a deformation of the hollow beam, the then with at least one crease on the outer circumference of the one put on deformation member, as it were a guide for the Forms hollow supports. The deformation element have any cross-sectional shape, especially one of a circular cross-section deviating cross-section, too angular cross section.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Weiterbildungen der Erfindung nach dem Hauptpatent anzugeben, die das definierte Ver­ formungsverhalten, insbesondere die Einleitung der plastischen Verformung des Deformationsglieds, verbessern.The invention is based, further developments of the task Specify invention according to the main patent, the defined Ver shaping behavior, especially the initiation of plastic Deformation of the deformation member, improve.

Erfindungsgemäße Lösungen beschreiben die kennzeichnenden Merkmale der selbstständigen Ansprüche, vorteilhafte Ausbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Solutions according to the invention describe the characteristic features of independent claims, are advantageous training Subject of the subclaims.

Gemäß Anspruch 1 ist das Deformationsglied im Ausgangszustand so vorverformt, daß es bereits jetzt etwas in den Hohlträger hinein­ ragt. Dies begünstigt die plastische Verformung des Deformations­ glieds und idealisiert den rechteckigen Verlauf des Kraft-Weg-Dia­ gramms. Eine solche vorgeprägte "Stülpfalte" ermöglicht auch die Anbindung an einen schrägen Flansch des Hohlträgers.According to claim 1, the deformation element is so in the initial state preformed that there is already something in the hollow beam protrudes. This favors the plastic deformation of the deformation links and idealizes the rectangular course of the force-displacement slide gramms. Such a pre-stamped "slip pleat" also enables Connection to an oblique flange of the hollow beam.

Bei dem Deformationselement nach Anspruch 3 verlaufen die Flansche von Deformationsglied und Hohlträger in Längsschnitten auf zur Längsachse symmetrischen Konen. Durch diese schräge Abstellung der Flansche werden der Kraftübergang in den Hohlträger verbessert und die Flanschverformungen bei leichten Kollisionen verringert.In the deformation element according to claim 3, the flanges run from deformation member and hollow beam in longitudinal sections to Longitudinal axis of symmetrical cones. Through this oblique parking of the Flanges improve the power transfer into the hollow beam and the flange deformation is reduced in the event of minor collisions.

Das Deformationsglied kann aus Metall oder einem zähelastischen Kunststoff, wie Polyamid oder Polyäthylen, bestehen.The deformation member can be made of metal or a tough elastic Plastic, such as polyamide or polyethylene, exist.

Zwei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Deformationselemen­ ten werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figu­ ren Längsschnitte im Ausgangszustand wiedergeben.Two exemplary embodiments of deformation elements according to the invention ten are explained below with reference to the drawing, the Figu Play longitudinal sections in the initial state.

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 Ab­ stand vom Hohlträger 1, also in Fig. 1 nach links, kegelartig ver­ ringert. Über die Vorstülpfalte 3 mit dem im Längsschnitt linearen Bereich 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 oder Verschrauben 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 ab­ stützt. Das Deformationsglied 2 verhindert dann kritische Biege­ beanspruchungen des Hohlträgers 1 durch den Stoßstangenträger bei einem Crash.Looking first at FIG. 1, the deformation element consists of the hollow beam 1 designed as a buckling support and the deformation member 2 , the cross-section of which, with increasing spacing, was reduced from the hollow support 1 , ie to the left in FIG. 1, in a conical manner. About the Vorstülpfalte 3 with the linear section 3 'the jacket area of the deformation member 2 passes into the outwardly facing end flange 4 , which rests on the end flange 5 of the hollow beam 1 and with this, as indicated at 6 , for example by welding or Bolting is firmly connected in radial directions. It can be clearly seen that the diameter of the hollow beam 1 is larger than the largest diameter of the deformation member 2 . The hollow beam 1 can be obtained through an end region of a longitudinal beam of the vehicle, which supports a rigid bumper beam via the deformation member 2 . The deformation member 2 then prevents critical bending stresses of the hollow beam 1 by the bumper beam in a crash.

Beim Auftreten einer im wesentlichen in Richtung der Längsachse 7 des Deformationselements wirkenden Kraft P, die in dem angenommenen Einsatzfall bei einem Crash auftritt, wird das Deformationsglied 2 unter Bildung eines vertieften Stülpbereichs in den Hohlträger 1 gleichsam teleskopierend weiter hineingedrückt.If a force P, which acts essentially in the direction of the longitudinal axis 7 of the deformation element and occurs in the assumed case of a crash, occurs, the deformation element 2 is pushed further into the hollow beam 1, as it were, telescopically, forming a recessed slip area.

Wie im Hauptpatent dargestellt, wandert der Stülpbereich, und bei Überschreiten einer vorgegebenen Mindestkraft in Achsrichtung setzt ein Faltenbeulen des Hohlträgers 1, ausgehend von seinem in der Figur linken Ende, ein. Mit zumindest einer nach innen weisenden Falte stützt sich der Hohlträger 1 auf dem äußeren Umfang des ein­ gestülpten Deformationsglieds 2 in Querrichtung ab.As shown in the main patent, the everted area moves, and when a predetermined minimum force in the axial direction is exceeded, a fold bulge of the hollow beam 1 begins, starting from its left end in the figure. With at least one fold pointing inwards, the hollow beam 1 is supported in the transverse direction on the outer circumference of the slipped deformation element 2 .

Durch die Vorverformung (Vorstülpfalte 3) wird der Übergang zur plastischen Verformung des Deformationsgliedes 2 verbessert und der rechteckige Verlauf des Kraft-Weg-Diagramms idealisiert. Außerdem sichert der Bereich 3′ eine gute Anbindung der abgerundeten Vor­ stülpfalte 3 an schräg zur Längsachse 7 verlaufende Flansche 4 und 5.The pre-deformation (protuberance 3 ) improves the transition to the plastic deformation of the deformation member 2 and idealizes the rectangular course of the force-displacement diagram. In addition, the area 3 'ensures a good connection of the rounded plugs 3 to oblique to the longitudinal axis 7 flanges 4 and 5 .

In Fig. 2 verlaufen die Flansche 20 und 21 von Deformationsglied 22 und Hohlträger 23 auf zur Längsachse 24 symmetrischen Konen (oder Kegeln), deren Spitzen innerhalb des Hohlträgers 23 liegen. Dadurch werden der Kraftübergang in diesen verbessert und Flansch­ verformungen bei leichten Kollisionen verringert.In FIG. 2, the flanges 20 and 21 extend from deformation member 22 and hollow member 23 symmetrical to the longitudinal axis 24 cones (or cones), the tips of which lie within the hollow beam 23. This improves the power transfer in these and reduces flange deformation in the event of minor collisions.

Ein bevorzugter Einsatzfall auch dieser Deformationselemente ist ihre Anordnung zwischen Lenkgetriebe und Lenksäule einer Kraftfahr­ zeuglenkung. In den figürlich dargestellten Beispielen links ist dann die Lenksäule, rechts das Lenkgetriebe angeschlossen. Der Ein­ satz der Erfindung bietet den Vorteil, daß sie eine axiale Lenksäulenführung auch während der Lenksäulendeformation sicherstellt, da ein unsymmetrisches Ausknicken nicht auftritt.A preferred application of these deformation elements is their arrangement between the steering gear and steering column of a motor vehicle steering. In the examples shown on the left is then the steering column, right the steering gear connected. The one  The invention has the advantage that it has an axial steering column guide ensures also during the steering column deformation, because an asymmetrical buckling does not occur.

Auch eine Anordnung des Deformationselements im Zuge eines Lenksäu­ len-Mantelrohres ist möglich.Also an arrangement of the deformation element in the course of a steering column len jacket pipe is possible.

Die Herstellung der Erfindung kann - wie im Falle des Hauptpa­ tents - durch einfaches Tiefziehen eines Blechs, Aufweiten eines Rohres oder Spritzgießen aus Kunststoff erfolgen. Wegen der hohen Formstabilität und der hohen Energieaufnahme während der Deforma­ tion kann das Deformationselement sehr leicht ausgeführt sein.The manufacture of the invention can - as in the case of the main pa tents - by simply deep drawing a sheet, expanding one Pipe or injection molding made of plastic. Because of the high Dimensional stability and the high energy consumption during the deforma tion, the deformation element can be carried out very easily.

Mit der Erfindung sind demgemäß gattungsgemäße Deformationselemente geschaffen, die eine wirksame, definierte Umsetzung von kinetischer Energie in Verformungsarbeit, insbesondere einen großen Verfor­ mungsweg, sicherstellen und auch schräg zu ihrer Längsachse ge­ richtete Kräfte aufzunehmen vermögen.The invention accordingly provides generic deformation elements created an effective, defined implementation of kinetic Energy in deformation work, especially a large deformation path, ensure and also at an angle to its longitudinal axis directed forces can absorb.

Claims (6)

1. Deformationselement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, enthal­ tend in Richtung der Längsachse des Elements aufeinanderfolgend einen Hohlträger und ein rohrartiges Deformationsglied kleineren Durchmessers als der Hohlträger, dessen diesem zugekehrte Stirn­ seite mit einem auswärts weisenden Flansch am Hohlträger abge­ stützt ist, so daß beim Auftreten einer im wesentlichen in Rich­ tung der Längsachse verlaufenden Kraft vorgegebener Mindestgröße eine Verkürzung des Elements durch Einstülpen des Deformations­ glieds in den Hohlträger erfolgt, das sich mit zunehmendem Ab­ stand vom Hohlträger kegelartig verjüngt, der als sich im wesentlichen nach dem Einstülpvorgang verformender, sich im ver­ formten Zustand mit zumindest einer Falte an dem eingestülpten Deformationsglied abstützender Faltenbeulträger ausgebildet ist, nach Patent . . . (Anm. P 41 27 381.8), dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationsglied (2) vorverformt in den Hohlträger (1) hineinragt.1. Deformation element, in particular for a motor vehicle, containing a hollow beam in the direction of the longitudinal axis of the element and a tubular deformation element of smaller diameter than the hollow beam, the end face of which is turned with an outwardly facing flange on the hollow beam, so that when it occurs a substantially in Rich direction of the longitudinal axis force predetermined minimum size a shortening of the element takes place by indenting the deformation member in the hollow beam, which tapered with increasing distance from the hollow beam was conically tapered, which deforms essentially after the indentation process, in ver shaped state with at least one fold on the indented deformation member supporting fold bulge is formed, according to the patent. . . (Note P 41 27 381.8), characterized in that the deformation member ( 2 ) protrudes into the hollow beam ( 1 ) in a pre-deformed manner. 2. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationsglied (2) im Längsschnitt über eine kreisbogen­ förmige Vorstülpfalte (3) und einen gestreckten Bereich (3′) an den Hohlträger (1) anschließt.2. Deformation element according to claim 1, characterized in that the deformation member ( 2 ) in longitudinal section over a circular arc-shaped protuberance ( 3 ) and an elongated area ( 3 ') adjoins the hollow beam ( 1 ). 3. Deformationselement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, enthal­ tend in Richtung der Längsachse des Elements aufeinanderfolgend einen Hohlträger und ein rohrartiges Deformationsglied kleineren Durchmessers als der Hohlträger, dessen diesem zugekehrte Stirn­ seite mit einem auswärts weisenden Flansch am Hohlträger abge­ stützt ist, so daß beim Auftreten einer im wesentlich in Rich­ tung der Längsachse verlaufenden Kraft vorgegebener Mindestgröße eine Verkürzung des Elements durch Einstülpen des Deformations­ glieds in den Hohlträger erfolgt, das sich mit zunehmendem Ab­ stand vom Hohlträger kegelartig verjüngt, der als sich im wesentlichen nach dem Einstülpvorgang verformender, sich im ver­ formten Zustand mit zumindest einer Falte an dem eingestülpten Deformationsglied abstützender Faltenbeulträger ausgebildet ist, nach Patent . . . (Anm. P 41 27 381.8), dadurch gekennzeichnet, daß auch der Hohlträger (23) an seiner dem Deformationsglied (22) zugekehrten Stirnseite einen auswärts weisenden Flansch (21) besitzt, beide Flansche (20, 21) aufeinanderliegen und in Längsschnitten auf zur Längsachse (24) des Deformationselements symmetrischen Konen liegen.3. Deformation element, in particular for a motor vehicle, containing a hollow beam and a tubular deformation element of smaller diameter in succession in the direction of the longitudinal axis of the element than the hollow beam, the end face of which is turned with an outwardly facing flange on the hollow beam, so that when it occurs a substantially in the direction of the longitudinal axis force predetermined minimum size a shortening of the element takes place by indenting the deformation member in the hollow beam, which was tapered with increasing distance from the hollow beam, which deforms as essentially after the indentation process, in ver shaped state with at least one fold on the indented deformation member supporting fold bulge is formed, according to the patent. . . (Note P 41 27 381.8), characterized in that the hollow beam ( 23 ) on its end face facing the deformation member ( 22 ) has an outward-pointing flange ( 21 ), both flanges ( 20 , 21 ) lie one on top of the other and in longitudinal sections towards Longitudinal axis ( 24 ) of the deformation element are symmetrical cones. 4. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch seine Anordnung zwischen einem Lenkgetriebe und einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs.4. Deformation element according to one of claims 1 to 3, characterized is characterized by its arrangement between a steering gear and a steering column of a motor vehicle. 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.5. Deformation element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow beam ( 1 ) is a longitudinal member of a motor vehicle and the deformation member ( 2 ) is used for limited articulated connection of a transverse bumper beam. 6. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch seine Anordnung im Zuge eines eine Lenksäule ei­ nes Kraftfahrzeugs aufnehmenden Mantelrohres.6. Deformation element according to one of claims 1 to 3, characterized characterized by its arrangement in the course of a steering column egg Nes motor vehicle receiving jacket tube.
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