DE4131372B4 - Deformation element, in particular for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

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 Deformationsglieds in den Hohlträger erfolgt, das sich mit zunehmendem Abstand vom Hohlträger kegelartig verjüngt, der als sich nach dem Einstülpvorgang verformender, sich im verformten Zustand mit zumindest einer Falte an dem eingestülpten Deformationsglied abstützender Faltenbeulträger ausgebildet ist, nach Patent 41 27 381 , dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsglied (2) vorverformt in den Hohlträger (1) hineinragt.Deformation element, especially for a. Motor vehicle, in the direction of the longitudinal axis of the element, successively a hollow beam and a tubular deformation member of smaller diameter than the hollow beam, the end of which faces the latter is supported on the hollow beam with an outward-pointing flange, so that a predetermined force occurs in the direction of the longitudinal axis when it occurs Minimum size a shortening of the element takes place by inserting the deformation member into the hollow beam, which tapers like a cone with increasing distance from the hollow beam, which is designed as a buckling beam deforming after the insertion process, which in the deformed state is supported with at least one fold on the inserted deformation member patent 41 27 381 , characterized in that the deformation member (2) protrudes into the hollow support (1).

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Figure 00000001

Description

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

Die Erfindung nach dem Hauptpatent löst die Aufgabe, ein Deformationselement zu schaffen, das in einem hohen 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.The invention according to the main patent solves the task to create a deformation element that is to a large extent by shrink or shorten contributes to the conversion of kinetic energy into deformation work and without Buckling also at - in a limited area - from its longitudinal axis deviating forces are effective.

Zusätzlich zur Verformung des Deformationsglieds durch Stülpen erfolgt 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 eingestülpten 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 on occurs when one is exceeded predetermined force application of the deformation element also a deformation of the hollow beam, which then has at least one fold on the outer circumference of the indented deformation member, a kind of tour for the hollow beam, supported. The deformation element can have any cross-sectional shape have, in particular a deviating from a circular cross section Cross section, also angular cross section.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Weiterbildungen der Erfindung nach dem Hauptpatent anzugeben, die das definierte Verformungsverhalten, insbesondere die Einleitung der plastischen Verformung des Deformationsglieds, verbessern.The invention is based, further developments specify the invention according to the main patent, which defines the Deformation behavior, especially the initiation of plastic deformation of the deformation link, improve.

Erfindungsgemäße Lösungen beschreiben die Merkmale der selbstständigen Ansprüche, vorteilhafte Ausbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Solutions according to the invention describe the features the self-employed Expectations, advantageous training is the subject of the dependent claims.

Gemäß Anspruch 1 ist das Deformationsglied im Ausgangszustand so vorverformt, dass es bereits jetzt etwas in den Hohlträger hineinragt. Dies begünstigt die plastische Verformung des Deformationsglieds und idealisiert den rechteckigen Verlauf des Kraft-Weg-Diagramms. Eine solche vorgeprägte "Stülpfalte" ermöglicht auch die Anbindung an einen schrägen Flansch des Hohlträgers.According to claim 1, the deformation member pre-deformed in the initial state so that it is already somewhat in the hollow beam protrudes. This favors the plastic deformation of the deformation member and idealized the rectangular course of the force-displacement diagram. Such a pre-stamped "slip pleat" also enables the 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 of the deformation member and the hollow beam run in longitudinal sections on cones symmetrical to the longitudinal axis. This oblique positioning of the flanges improves the transfer of force into the hollow beam and reduces the flange deformation 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 are made.

Zwei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Deformationselementen werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren Längsschnitte im Ausgangszustand wiedergeben.Two exemplary embodiments of deformation elements according to the invention are explained below with reference to the drawing, the figures of which are longitudinal sections play in the initial state.

Betrachtet man zunächst 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 1 nach links, kegelartig verringert. Über die Vorstülpfalte 3 mit dem im Längsschnitt linearen Bereich 3' geht der Mantelbereich des Deformationsglieds 2 über in den nach außen weisenden stimseitigen Flansch 4, der auf dem Stimflansch 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 abstützt. Das Deformationsglied 2 verhindert dann kritische Biegebeanspruchungen des Hohlträgers 1 durch den Stoßstangenträger bei einem Crash.First, consider 1 , the deformation element consists of the hollow beam designed as a buckling beam 1 and the deformation member 2 whose cross-section changes with increasing distance from the hollow beam 1 , so in 1 to the left, reduced like a cone. About the protrusion 3 with the linear area in longitudinal section 3 ' goes the mantle area of the deformation member 2 over into the outward facing end flange 4 that on the end flange 5 of the hollow beam 1 rests and is firmly connected to it, as indicated at 6, for example by welding or screwing in radial directions. It can be clearly seen that the diameter of the hollow beam 1 larger than the largest diameter of the deformation member 2 is. The hollow beam 1 can be obtained through an end region of a longitudinal member of the vehicle, which extends over the deformation member 2 supports a rigid bumper bracket. The deformation link 2 then prevents critical bending stresses on the hollow beam 1 by the bumper support in the event of 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.When a occurs essentially in the direction of the longitudinal axis 7 force P of the deformation element, which occurs in the assumed case of a crash, becomes the deformation element 2 to form a recessed area in the hollow beam 1 as if telescoping pushed in further.

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 eingestülpten Deformationsglieds 2 in Querrichtung ab.As shown in the main patent, the slip area moves, and when a predetermined minimum force in the axial direction is exceeded, the hollow beam folds 1 , starting from its left end in the figure. The hollow beam is supported with at least one fold pointing inwards 1 on the outer circumference of the indented deformation member 2 in the transverse direction.

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 Vorstülpfalte 3 an schräg zur Längsachse 7 verlaufende Flansche 4 und 5.Due to the pre-deformation (pre-fold 3 ) becomes the transition to the plastic deformation of the deformation element 2 improved and the rectangular course of the force-displacement diagram idealized. The area also secures 3 ' a good connection of the rounded protuberance 3 at an angle to the longitudinal axis 7 trending flanges 4 and 5 ,

In 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 Flanschverformungen bei leichten Kollisionen verringert.In 2 run the flanges 20 and 21 of deformation member 22 and hollow beams 23 on to the longitudinal axis 24 symmetrical cones (or cones), their tips inside the hollow beam 23 lie. This improves the force 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 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.A preferred application of these deformation elements is their arrangement between the steering gear and the steering column of a motor vehicle steering system. In the examples shown on the left, the steering column is connected, the steering gear on the right. The use of the invention has the advantage that it also has an axial steering column guide ensures during steering column deformation, since an asymmetrical buckling does not occur.

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

Die Herstellung der Erfindung kann – wie im Falle des Hauptpatents – 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.The manufacture of the invention can - as in the case of the main patent - through simple deep drawing of a sheet, expansion of a pipe or injection molding Plastic. Because of the high dimensional stability and high energy consumption during the Deformation, 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 Verformungsweg, sicherstellen und auch schräg zu ihrer Längsachse gerichtete 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 their longitudinal axis directed forces able to absorb.

Claims (6)

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 Deformationsglieds in den Hohlträger erfolgt, das sich mit zunehmendem Abstand vom Hohlträger kegelartig verjüngt, der als sich nach dem Einstülpvorgang verformender, sich im verformten Zustand mit zumindest einer Falte an dem eingestülpten Deformationsglied abstützender Faltenbeulträger ausgebildet ist, nach Patent 41 27 381 , dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsglied (2) vorverformt in den Hohlträger (1) hineinragt.Deformation element, especially for a. Motor vehicle, in the direction of the longitudinal axis of the element, successively a hollow beam and a tubular deformation member of smaller diameter than the hollow beam, the end of which faces the latter is supported on the hollow beam with an outward-pointing flange, so that a predetermined force occurs in the direction of the longitudinal axis when it occurs Minimum size a shortening of the element takes place by inserting the deformation member into the hollow beam, which tapers like a cone with increasing distance from the hollow beam, which is designed as a buckling beam deforming after the insertion process, which in the deformed state is supported with at least one fold on the inserted deformation member patent 41 27 381 , characterized in that the deformation member ( 2 ) preformed into the hollow beam ( 1 ) protrudes. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationsglied (2) im Längsschnitt über eine kreisbogenförmige Vorstülpfalte (3) und einen gestreckten Bereich (3') an den Hohlträger (1) anschließt.Deformation element according to claim 1, characterized in that the deformation member ( 2 ) in longitudinal section over an arch-shaped pre-fold ( 3 ) and a stretched area ( 3 ' ) to the hollow beam ( 1 ) connects. 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 wesentlich in Richtung der Längsachse verlaufenden Kraft vorgegebener Mindestgröße eine Verkürzung des Elements durch Einstülpen des Deformationsglieds in den Hohlträger erfolgt, das sich mit zunehmendem Abstand vom Hohlträger kegelartig verjüngt, der als sich nach dem Einstülpvorgang verformender, sich im verformten Zustand mit zumindest einer Falte an dem eingestülpten Deformationsglied abstützender Faltenbeulträger ausgebildet ist, nach Patent 41 27 381 , 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.Deformation element, in particular for a motor vehicle, comprising in the direction of the longitudinal axis of the element successively a hollow beam and a tubular deformation member of smaller diameter than the hollow beam, the end of which faces the latter is supported on the hollow beam with an outwardly facing flange, so that when a substantially in the direction occurs the longitudinal axis of the force of a predetermined minimum size, the element is shortened by inserting the deformation member into the hollow beam, which tapers conically with increasing distance from the hollow beam, which deforms after the insertion process, and in the deformed state is supported with at least one fold on the inserted deformation element Fold bulge is formed, according to patent 41 27 381 , characterized in that the hollow beam ( 23 ) on its the deformation member ( 22 ) face an outward-facing flange ( 21 ) has both flanges ( 20 . 21 ) lie on top of each other and in longitudinal sections on the longitudinal axis ( 24 ) of the deformation element are symmetrical cones. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch seine Anordnung zwischen einem Lenkgetriebe und einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs.Deformation element according to one of claims 1 to 3, characterized by its arrangement between a steering gear and a steering column Motor vehicle. 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.Deformation element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow beam ( 1 ) is a side member of a motor vehicle and the deformation member ( 2 ) serves for the limited articulated connection of a transverse bumper beam. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch seine Anordnung im Zuge eines eine Lenksäule eines Kraftfahrzeugs aufnehmenden Mantelrohres.Deformation element according to one of claims 1 to 3, characterized by its arrangement in the course of a steering column of a motor vehicle Jacket pipe.
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