DE19650647A1 - Energy-absorbing deformation element for vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Deformationselement für ein Kraftfahrzeug zur Absorption von Bewegungsenergie bei einem Aufprall nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.The invention relates to a deformation element for a motor vehicle Absorption of kinetic energy in an impact after the Oberbe handle of claim 1.
In einem Kraftfahrzeug sind eine Vielzahl von Bauteilen für eine Absorp tion von Bewegungsenergie bei einem Aufprall ausgelegt. Grundsätzlich wird dazu bei einer Krafteinleitung Bewegungsenergie in Verformungsar beit umgesetzt, wodurch solche Bauteile deformiert, insbesondere verkürzt werden. Solche Bauteile sind insbesondere in der Fahrzeugstruktur und im Fahrzeuginnenbereich angeordnet.A multitude of components for an absorber are in a motor vehicle tion of kinetic energy in the event of an impact. Basically For this purpose, kinetic energy is generated in the deformation area when force is applied beit implemented, whereby such components deformed, in particular shortened will. Such components are particularly in the vehicle structure and in Vehicle interior arranged.
Es ist beispielsweise allgemein bekannt, vordere Längsträger als Falten beulrohre auszubilden, die bei einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeugs verkürzt und zur Energieabsorption aufgefaltet werden. Allgemein bekannt sind auch Deformationselemente als Bestandteile der Innenverkleidung einer Insassenzelle in einem möglichen Aufschlagbereich eines Insassen bei einem Fahrzeugaufprall.For example, it is generally known to use front side members as folds Training buckle tubes in the event of a frontal impact of the motor vehicle shortened and unfolded for energy absorption. Well known are also deformation elements as part of the interior lining an occupant cell in a possible impact area of an occupant in the event of a vehicle collision.
Allgemein bekannt sind auch Deformationselemente als sog. Typschaden elemente. Diese stellen insbesondere eine Verbindung zwischen Längsträ gerenden und einem Stoßfängerquerträger eines Kraftfahrzeugs dar. Bei einem Aufprall vorbestimmter Größenordnung verformen sie sich und beu gen einer Beschädigung der steiferen Längsträger vor. Dadurch können ggf. Reparaturen einfach, schnell und kostengünstig durch Austausch der Typschadenelemente vorgenommen werden. Solche Typschadenelemente sind in einer Mehrzahl von Ausführungsformen, insbesondere als Stülproh re, Pralltöpfe oder Faltenbeulrohre bekannt.Deformation elements are also generally known as so-called type damage elements. In particular, these provide a connection between longitudinal strands gerenden and a bumper cross member of a motor vehicle an impact of predetermined magnitude they deform and beu against damage to the stiffer side members. This allows Repairs can be carried out easily, quickly and inexpensively by replacing the Type damage elements are made. Such type damage elements are in a plurality of embodiments, in particular as an inverted prow re, impact pots or buckling pipes known.
Deformationselemente sollen ein hohes Energieabsorptionsvermögen bei möglichst geringem Gewicht aufweisen und je nach Einsatz auch eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen. Zudem soll die Herstellung einfach und preis günstig möglich sein. Es besteht das anhaltende Bestreben, diese Eigen schaften bei solchen Elementen zu optimieren und zu verbessern.Deformation elements are said to have a high energy absorption capacity have the lowest possible weight and, depending on the application, also a high one Have flexural rigidity. In addition, the manufacture should be simple and inexpensive be cheap possible. There is an ongoing effort to own this optimize and improve such elements.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Deformationselement mit hoher Energieabsorptionsfähigkeit und geringem Gewicht, bei einfacher und preisgünstiger Herstellbarkeit zu schaffen.The object of the invention is therefore to provide a deformation element with high Energy absorption ability and light weight, with simple and to create inexpensive manufacturability.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.
Gemäß Anspruch 1 ist ein Matrixkörper aus abwechselnd aneinanderlie genden glatten und gewellten Blechen gebildet. Die Form des Matrixkör pers entspricht der Innenraumform eines Mantelrohrs, in der der Matrix körper formschlüssig aufgenommen ist. Die Bleche des Matrixkörpers ver laufen dabei in Richtung der Rohrachse, so daß eine Vielzahl von waben förmig aneinanderliegenden Längskammern gebildet ist.According to claim 1, a matrix body is alternately from one another the smooth and corrugated sheets. The shape of the matrix body pers corresponds to the interior shape of a tubular casing, in that of the matrix body is positively received. The sheets of the matrix body ver run in the direction of the tube axis, so that a variety of honeycombs is formed in the form of adjacent longitudinal chambers.
Ein so aufgebautes Deformationselement ist hervorragend zur Energieum wandlung von Aufprallenergie geeignet. Bei entsprechender Dimensionle rung ist zudem eine nahezu ideale Kennung mit einem annähernd recht winkeligen Kraft-Weg-Verlauf zu erreichen. Das Deformationselement kann zudem einfach und preisgünstig mit geringem Materialeinsatz hergestellt werden. A deformation element constructed in this way is excellent for energy suitable for converting impact energy. With appropriate dimensions tion is also an almost ideal identifier with an almost right to achieve an angular force-displacement curve. The deformation element can also manufactured simply and inexpensively with a low use of materials will.
Ähnliche Strukturen aus einer Trägermatrix und einem relativ dickwandi gen Mantelrohr sind als Katalysator-Trägerkörper für Brennkraftmaschinen bekannt (DE 33 11 724 A1). Krafteinleitungen mit Energieabsorptionen sind hier nicht vorgesehen.Similar structures from a carrier matrix and a relatively thick wall are a catalyst carrier body for internal combustion engines known (DE 33 11 724 A1). Force transmission with energy absorption are not provided here.
Als Mantelrohr kann vorteilhaft gemäß Anspruch 2 ein handelsübliches, glattwandiges und dünnwandiges Metallrohr verwendet werden, das bevor zugt nach Anspruch 3 zylindrisch geformt ist. Besonders mit einem dünn wandigen Metallrohr läßt sich die gewünschte ideale Kennung erreichen. Das Mantelrohr soll also weich und duktil sein, so daß darüber keine Kraft spitzen bei einer Verformung auftreten.According to claim 2, a commercially available, smooth-walled and thin-walled metal tube can be used before trains according to claim 3 is cylindrical. Especially with a thin one walled metal tube, the desired ideal identifier can be achieved. The jacket tube should therefore be soft and ductile so that no force is applied peaks occur with a deformation.
Auch die Bleche des Matrixkörpers werden nach Anspruch 4 vorteilhaft sehr dünnwandig gewählt. Geeignete Wandstarken der Bleche liegen be vorzugt in einem Bereich von 0,04 mm.The sheets of the matrix body are also advantageous according to claim 4 chosen very thin-walled. Suitable wall thicknesses of the sheets are preferably in a range of 0.04 mm.
Eine einfache und preisgünstige Herstellung in Verbindung mit guten Energieabsorptionseigenschaften ergibt sich gemäß Anspruch 5 dann, wenn die Bleche des Matrixkörpers spiralig ineinandergewickelt sind. Die Wickelachse des so gebildeten Matrixkörpers liegt dann bevorzugt in der Mantelrohrachse. Bei der spiraligen Wicklung kann auch von einer Lage aus mehreren Blechen ausgegangen werden, wobei dann diese Lage ge wickelt wird.A simple and inexpensive manufacture combined with good ones Energy absorption properties result according to claim 5, when the sheets of the matrix body are spirally intertwined. The The winding axis of the matrix body thus formed is then preferably in the Jacket tube axis. Spiral winding can also be from one layer can be assumed from several sheets, then this position ge is wrapped.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 6 werden das Mantelrohr wenigstens jeweils endseitig mit dem Matrixkörper und/oder es werden die Bleche des Matrixkörpers untereinander fügetech nisch durch Schweißen, Löten oder Kleben verbunden. Damit ergibt sich in Verbindung mit einer hohen Energieabsorptionsfähigkeit auch eine hohe Biegesteifigkeit. Dies ist von Vorteil, wenn die Krafteinleitung in das De formationselement nicht in dessen axialer Richtung sondern schräg erfolgt, insbesondere bei Verwendung der Deformationselemente als Typschaden elemente bei einem Schrägaufprall des Fahrzeugs.In a particularly preferred embodiment according to claim 6 the jacket tube at least at each end with the matrix body and / or the sheets of the matrix body are joined together nically connected by welding, soldering or gluing. This results in Combination with a high energy absorption capacity also a high one Bending stiffness. This is an advantage if the force is applied to the De formation element does not occur in its axial direction but at an angle, especially when using the deformation elements as type damage elements in the event of an oblique impact of the vehicle.
Durch diese fügetechnische Verbindung wird die Steifigkeit besonders auch bei Ausführungsformen mit einem dünnwandigen Mantelrohr erhöht. Da üblicherweise solche Deformationselemente als Typschadenelemente die einzige Verbindung zwischen Stoßfänger und Karosserie darstellen, ist eine hohe Steifigkeit für die Halterung und zur Vermeidung eines dynamischen Verhaltens erforderlich.This technical connection also makes the rigidity particularly special increased in embodiments with a thin-walled jacket tube. There usually such deformation elements as type damage elements the only connection between the bumper and the body is one high rigidity for mounting and avoiding dynamic Behavior required.
Je nach Einsatzfall kann das Mantelrohr einseitig oder endseitig mit einem Bund einen kürzeren Matrixkörper überragen oder das Mantelrohr und der Matrixkörper sind gleich lang. Zur Anbindung des Deformationselements an krafteinleitende Teile kann gemäß Anspruch 7 eine jeweils endseitige Stützplatte am Deformationselement erforderlich sein. Nach Anspruch 8 kann für eine verbesserte Halterung und Abstützung auf einer solchen Stützplatte noch eine Ringhalterung angeordnet sein, in die das Mantelrohr jeweils eingesteckt ist.Depending on the application, the casing tube can be fitted on one side or at the end with a Project a shorter matrix body or the jacket tube and the Matrix bodies are the same length. For connecting the deformation element to force-introducing parts, according to claim 7, each end Support plate on the deformation element may be required. According to claim 8 can be used for improved mounting and support on such Support plate still be arranged a ring holder, in which the casing tube is inserted in each case.
Das Deformationselement kann vorteilhaft nach Anspruch 9 ganz oder teilweise aus Leichtmetall hergestellt werden, während sich bisher übliche Deformationselemente für eine solche Herstellung aus Leichtmetall nicht oder nur bedingt eignen.The deformation element can advantageously or entirely according to claim 9 partially made of light metal, while previously common Deformation elements for such a production from light metal are not or only suitable to a limited extent.
Das Deformationselement kann grundsätzlich je nach Dimensionierung an den Stellen am Kraftfahrzeug eingesetzt werden, wo Bewegungsenergie ab sorbiert werden soll. Besonders geeignet ist es nach Anspruch 10 als Typ schadenelement zwischen einem Stoßfänger und der Karosserie.The deformation element can in principle depend on the dimensioning the places on the motor vehicle are used where kinetic energy should be sorbed. It is particularly suitable according to claim 10 as a type damage element between a bumper and the body.
Solche Deformationselemente sind hervorragend für eine Reihenschaltung geeignet, bei der wenigstens zwei Deformationselemente mit unterschied lichen Kennungen hintereinander angeordnet sind. Ein weicheres Defor mationselement kann dabei Bewegungsenergie durch Deformation bei einem Aufprall mit geringerer Bewegungsenergie aufnehmen, während das zweite Deformationselement erst zusätzlich bei einem Aufprall mit höheren Bewegungsenergien verformt wird. Bevorzugt liegt dabei das weichere Deformationselement vorne in Richtung der Krafteinwirkung.Such deformation elements are excellent for a series connection suitable in which at least two deformation elements with difference Lichen identifiers are arranged one behind the other. A softer defor Mation element can contribute kinetic energy through deformation absorb an impact with less kinetic energy while the second deformation element only in the event of an impact with a higher one Motion energies are deformed. The softer one is preferred Deformation element at the front in the direction of the force.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann eine solche Reihenschaltung mit unterschiedlichen Kennungen dadurch erreicht werden, daß zwei Ma trixkörper mit unterschiedlichen Kennungen in einem gemeinsamen Man telrohr hintereinander angeordnet sind.In an advantageous embodiment, such a series connection can be achieved with different identifiers in that two Ma Trix body with different identifiers in a common man are arranged one behind the other.
Anhand einer Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.With the aid of a drawing, an embodiment of the invention becomes closer explained.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Deformationselements, und Fig. 1 is a side view of a deformation element, and
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Deformationselement entlang der Linie A-A aus Fig. 1. FIG. 2 shows a cross section through the deformation element along the line AA from FIG. 1.
In den Figuren ist ein zylindrisches Deformationselemente 1 für ein Kraft fahrzeug zur Absorption von Bewegungsenergie bei einem Aufprall darge stellt. Das Deformationselement 1 besteht aus einem dünnwandigen Man telrohr 2, in dem ein Matrixkörper 3 formschlüssig enthalten und fügetech nisch bevorzugt durch Löten oder Schweißen verbunden ist.In the figures, a cylindrical deformation element 1 for a motor vehicle to absorb kinetic energy in the event of an impact is Darge. The deformation element 1 consists of a thin-walled man telrohr 2 , in which a matrix body 3 contains a positive fit and is preferably technically connected by soldering or welding.
Der Matrixkörper besteht aus mehreren Lagen aus abwechselnd aneinan derliegenden glatten Blechen 4 und gewellten Blechen 5, die untereinander fügetechnisch verbunden und insgesamt spiralig ineinander gewickelt sind. The matrix body consists of several layers of alternating aneinan lying flat sheets 4 and corrugated sheets 5 , which are connected to each other by joining technology and are spirally wound together.
Die Bleche sind sehr dünnwandig mit einer Wandstärke im Bereich von 0,04 mm. Die Wickelachse 6 der spiraligen Wicklung liegt etwa in der Mitte entsprechend der Mantelrohrachse 7.The sheets are very thin-walled with a wall thickness in the range of 0.04 mm. The winding axis 6 of the spiral winding lies approximately in the middle corresponding to the tubular axis 7 .
Die Bleche verlaufen in Richtung der Mantelrohrachse 7, wodurch eine Vielzahl von wabenförmig aneinanderliegenden Längskammern 8 gebildet ist.The metal sheets run in the direction of the tubular casing axis 7 , whereby a large number of longitudinal chambers 8 lying one against the other in a honeycomb shape is formed.
Die Endseiten des Deformationselements 1 sind mit (strichliert eingezeich neten) Stützplatten 9, 10 abgeschlossen, die jeweils einen Stützring 11, 12 aufweisen, in dem das Mantelrohr 2 endseitig eingesteckt ist. Das Deforma tionselement 1 stellt eine Verbindung zwischen einem (schematisch ange deuteten) Karosserieteil 13 und einem Stoßfangerträger 14 dar.The end sides of the deformation element 1 are closed with (dashed lines) supporting plates 9 , 10 , each having a supporting ring 11 , 12 , in which the casing tube 2 is inserted at the end. The Deforma tion element 1 is a connection between a (schematically indicated) body part 13 and a bumper beam 14 .
Das Deformationselement 1 hat folgende Funktion: bei einem Frontaufprall (Pfeil 15) wird der Stoßfängerträger 14 in Richtung auf das Karosserieteil 13 verschoben, wobei sich das Mantelrohr 2 und insbesondere die Struktur des Matrixkörpers 3 unter Aufnahme von Bewegungsenergie verformen. Wenn die Aufprallenergie unterhalb einer vorbestimmten Grenze liegt, die u. a. durch die Dimensionierung des Deformationselements 1 bestimmt ist, wird die gesamte Aufprallenergie im Deformationselement 1 absorbiert, wodurch eine Beschädigung von anschließenden steiferen Karosseriebau teilen verhindert wird. Zudem ist das Deformationselement 1 biegesteif, so daß auch eine Abstützung mit Energieabsorption bei einem schrägen Auf prall erfolgt.The deformation element 1 has the following function: in the event of a front impact (arrow 15 ), the bumper beam 14 is displaced in the direction of the body part 13 , the casing tube 2 and in particular the structure of the matrix body 3 being deformed while absorbing kinetic energy. If the impact energy is below a predetermined limit, which is determined, among other things, by the dimensioning of the deformation element 1 , the entire impact energy is absorbed in the deformation element 1 , thereby preventing damage to subsequent stiffer body parts. In addition, the deformation element 1 is rigid, so that there is also a support with energy absorption at an oblique impact.
Claims (10)
mit einem deformierbaren, an den Endseiten abstützbaren Rohrteil,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohrteil ein Mantelrohr (2) ist,
daß ein Matrixkörper (3) aus abwechselnd aneinanderliegenden glatten Blechen (4) und gewellten Blechen (5) gebildet ist,
daß die Form des Matrixkörpers (3) der Innenraumform des Mantel rohrs (2) entspricht, wobei die Bleche (4, 5) in Richtung der Mantel rohrachse (7) verlaufen, wodurch eine Vielzahl von wabenförmigen Längskammern (8) gebildet ist, und
daß der Matrixkörper (3) im Mantelrohr (2) aufgenommen ist.1. Deformation element for a motor vehicle to absorb movement energy in the event of an impact,
with a deformable tube part that can be supported on the end sides,
characterized,
that the tube part is a jacket tube ( 2 ),
that a matrix body ( 3 ) is formed from alternatingly lying smooth sheets ( 4 ) and corrugated sheets ( 5 ),
that the shape of the matrix body ( 3 ) corresponds to the interior shape of the casing tube ( 2 ), the sheets ( 4 , 5 ) extending in the direction of the casing tube axis ( 7 ), whereby a plurality of honeycomb-shaped longitudinal chambers ( 8 ) is formed, and
that the matrix body ( 3 ) is received in the casing tube ( 2 ).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8130 | Withdrawal |