DE102009053396A1

DE102009053396A1 - Deformation device for a private car/automobile has adjacent buckling elements each plugged into each other like a telescope and moved in relation to each other by shortening the length during impact of force in an accident

Info

Publication number: DE102009053396A1
Application number: DE200910053396
Authority: DE
Inventors: Wieslaw Skrzypczyk
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-11-14
Filing date: 2009-11-14
Publication date: 2010-06-17

Abstract

Adjacent buckling elements (24,26,28,30,32,36,38,40,42,44) can each plug into each other like a telescope and can be moved in relation to each other by shortening the length of deformation devices (22,34) during impact of force in the event of an accident. A center buckling element (36) in the deformation device has a larger diameter than buckling elements (38,40,42,44) near to it. For each pair of these buckling elements (38,40,42,44), the buckling element facing the center buckling element has a larger diameter than that opposite the center buckling element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Deformationseinrichtung für einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a deformation device for a Motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Zum Schutz der Insassen von Kraftwagen müssen unfallbedingt in eine Karosserie des Kraftwagens eingeleitete Kräfte dissipiert werden. Dies geschieht üblicherweise durch Verformung von Karosseriebestandteilen, welche sogenannten Knautschzonen ausbilden. Durch die Verformung dieser Knautschzonen wird eingeleitete Energie letztendlich thermisch dissipiert, so dass eine ebenfalls von der Karosserie ausgebildete steife Fahrgastzelle möglichst wenig Kraftbeaufschlagung und damit auch möglichst wenig Deformation erfährt. Die Anforderungen an die Deformierbarkeit der Karosserie in den Knautschzonen stehen dabei im Widerspruch zu den Festigkeitsanforderungen im Normalbetrieb des Kraftwagens. Dort sind Verformungen zu vermeiden, weswegen die Karosserie in ihrer Gesamtheit eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit aufweisen sollte.To the Protection of the occupants of motor vehicles must accidentally in one Body of the motor vehicle initiated forces are dissipated. This usually happens by deformation of body components, which so-called Forming crumple zones. By the deformation of these crumple zones is introduced energy finally dissipated thermally, so a rigid passenger compartment also formed by the body preferably experiences little force and thus as little deformation as possible. The Demands on the deformability of the body in the crumple zones stand in contradiction to the strength requirements in normal operation of the motor vehicle. There are deformations to be avoided, which is why the Body in its entirety a high bending and torsional rigidity should have.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Deformationseinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei einem Unfall eingeleitete Energien absorbieren kann, ohne dass im Normalbetrieb des Kraftwagens die Festigkeit der Karosserie beeinträchtigt wird.Of the The present invention is therefore based on the object, a deformation device to provide the type mentioned, which in an accident absorbed energies without being able to absorb during normal operation of the motor vehicle, the strength of the body is impaired.

Diese Aufgabe wird durch eine Deformationseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is by a deformation device with the features of claim 1.

Eine solche Deformationseinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen umfasst eine Mehrzahl von Stauchelementen, von welchen jeweils benachbarte Stauchelemente teleskopartig ineinander gesteckt sind. Bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung sind die benachbarten Stauchelemente unter Längenverkürzung der Deformationseinrichtung relativ zueinander bewegbar. Mit anderen Worten werden die Stauchelemente bei unfallbedingter Kraftbeaufschlagung ineinander eingeschoben. Hierbei zunächst durch die Reibung der Wandungen benachbarter Stauchelemente aneinander Energie dissipiert. Sind die Stauchelement zudem konisch gestaltet, wird ein jeweiliges Stauchelement, welches in ein benachbartes Stauchelement eingeschoben wird, bei geeigneter Wahl der Geometrie quer zur Stauchrichtung gequetscht. Durch die plastische Deformation des Stauchelementes wird weitere Energie abgebaut. Gleichzeitig erhöht sich durch diese Quetschung die Reibung der Wandungen gegeneinander, so dass mit zunehmender Stauchung der Deformationseinrichtung deren Energieabsorptionsvermögen pro gestauchter Längeneinheit erhöht wird. Der Energieabbau erfolgt somit nicht linear bezüglich des Ausmaßes der Stauchung, sondern beginnt verhältnismäßig sanft und verstärkt sich mit zunehmender Stauchung, so dass die Deformationseinrichtung in jedem Fall ein an die Unfallschwere angepasstes Deformationsprofil aufweist.A such deformation device for a motor vehicle, especially for a passenger car comprises a plurality of compression elements, each of which adjacent compression elements telescopically into each other are plugged. In an accidental force application are the adjacent upsetting elements shortening the length of the deformation device movable relative to each other. In other words, the upsetting elements become when accidental force is inserted into each other. Here first by the friction of the walls of adjacent compression elements together Energy dissipates. Are the compression elements also conical, is a respective compression element, which in an adjacent compression element is inserted, with a suitable choice of geometry transverse to the upsetting direction crushed. Due to the plastic deformation of the compression element Further energy is dissipated. At the same time this bruise increases the friction of the walls against each other, so with increasing Compression of the deformation device whose energy absorption capacity per compressed length unit elevated becomes. The energy reduction is thus not linear with respect to the extent the compression, but begins relatively gently and strengthens with increasing compression, so that the deformation device in in each case a deformation profile adapted to the severity of the accident having.

Die Deformationseinrichtung kann hierbei im Sinne einer einfachen Teleskopstange aufgebaut sein. In diesem Fall weist ein randständiges Stauchelement der Deformationseinrichtung einen größeren Durchmesser auf als das zu diesem benachbarte Stauchelement, wobei für jedes Paar weiterer Stauchelemente das dem randständigen Stauchelement zugewandte Stauchelement einen größeren Durchmesser aufweist als das dem randständigen Stauchelement abgewandte Stauchelement. Eine so ausgebildete Deformationseinrichtung eignet sich insbesondere zur Aufnahme von Kräften in Längsrichtung eines Fahrzeugs. Die Deformationseinrichtung kann hier auch nur einseitig angebunden sein, wobei der Anbindungsbereich auf Seiten des Stauchelements mit dem größten Durchmesser liegt.The Deformation device can in this case in the sense of a simple telescopic rod be constructed. In this case, a marginal compression element of the deformation device a larger diameter on as that to this adjacent compression element, wherein for each Couple of other compression elements facing the marginal compression element Upsetting a larger diameter has as the marginal Upset facing away from compression element. Such a trained deformation device is particularly suitable for absorbing forces in the longitudinal direction of a vehicle. The deformation device can also be connected only on one side here be, wherein the connection area on the side of the compression member with the largest diameter lies.

Alternativ hierzu kann die Deformationseinrichtung auch im Sinne einer doppelten Teleskopstange gebildet sein. Hier weist ein mittleres Stauchelement der Deformationseinrichtung einen größeren Durchmesser auf als die zu diesem benachbarten Stauchelemente, wobei für jedes Paar weitere Stauchelemente aus dem mittleren Stauchelement zugewandten Stauchelemente einen größeren Durchmesser aufweist als das im mittleren Stauchelement abgewandte Stauchelement. Eine derartige Deformationseinrichtung eignet sich insbesondere zur beidseitigen Anbindung und damit zur Aufnahme von Querkräften in Kraftwagen. Beispielsweise können jeweils einander gegenüber liegende Säulen eines Kraftwagens mittels einer solchen Deformationseinrichtung verstrebt werden, so dass in Fahrzeugquerrichtung unfallbedingt eingeleitete Kräfte besonders gut aufgenommen werden und die Fahrgastzelle gegenüber derartigen Kraftbeaufschlagungen geschützt wird.alternative For this purpose, the deformation device also in the sense of a double Telescope rod be formed. Here has a middle compression element the deformation device has a larger diameter than that to this adjacent compression elements, wherein for each pair further compression elements from the middle compression member facing compression elements a larger diameter has as the facing away in the middle compression element upsetting element. Such a deformation device is particularly suitable for bilateral connection and thus for absorbing transverse forces in Cars. For example, you can each opposite each other lying columns a motor vehicle struts by means of such a deformation device be introduced so that in the vehicle transverse direction due to accident personnel be particularly well received and the passenger compartment over such Protected against exposure to force becomes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Innenräume aller Stauchelemente verbunden sein. Dies ist insbesondere dann förderlich, wenn die so verbundenen Innenräume mit einem Fluid, befüllt werden. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, die Innenräume mit einem druckbeaufschlagten Gas zu befüllen, so dass durch die weitere Kompression des Gases bei einer Stauchung der Deformationseinrichtung eingeleitete Energie thermisch dissipiert wird. Auch eine Flüssigkeitsfüllung der Innenräume ist möglich. Aufgrund der weitestgehend inkompressiblen Natur von Flüssigkeiten ist es hierbei zweckmäßig, eine Druckbegrenzung vorzusehen. Dies kann beispielsweise eine Sollbruchstelle oder ein druckabhängiges Ventil sein, durch welches bei weiterer Stauchung der Deformationseinrichtung das Fluid an die Umgebung austreten kann. Durch geeignete Wahl des Strömungsquerschnitts einer solchen Austrittsöffnung kann ein gezielter Druckauf- und abbau während des Stauchungsvorgangs der Deformationseinrichtung eingestellt werden, so dass die Energieabsorptionskurve der Deformationseinrichtung an mögliche Unfallverläufe angepasst gestaltet werden kann.In a further embodiment of the invention, the interiors of all compression elements can be connected. This is particularly beneficial if the so-connected interior spaces are filled with a fluid. In this case, it is particularly expedient to fill the interior spaces with a pressurized gas, so that energy introduced by the further compression of the gas during a compression of the deformation device is thermally dissipated. Also a liquid filling of the interiors is possible. Due to the largely incompressible nature of liquids, it is expedient to provide a pressure limiting. This can be, for example, a predetermined breaking point or a pressure-dependent valve, through which the fluid can escape to the environment upon further compression of the deformation device. By suitable Choice of the flow cross-section of such an outlet opening, a targeted pressure build-up and dismantling can be adjusted during the compression process of the deformation device, so that the energy absorption curve of the deformation device can be adapted to possible accident patterns.

Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt hierbei eine schematische Darstellung eines Kraftwagens mit zwei Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Deformationseinrichtung.in the Below is the invention and its embodiments with reference to the drawing be explained in more detail. The single figure shows a schematic representation of a Motor vehicle with two embodiments a deformation device according to the invention.

Die Figur zeigt in schematischer Darstellung einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Kraftwagen. Eine Stirnwand 12 trennt einen Motorraum 14 von einer Fahrgastzelle 16 des Kraftwagens ab. Im Motorraum 14 ist ein Motor 18 angeordnet. Um bei einem Aufprall auf die Fahrzeugfront 20 eingeleitete Kräfte aufzunehmen und unfallbedingt eingeleitete Energien zu dissipieren, sind im Motorraum 14 zwei Deformationseinrichtungen 22 angeordnet. Diese bestehen aus einer Mehrzahl von Stauchelementen 24, 26, 28, 30, 32, welche teleskopartig ineinander schiebbar sind. Die Stauchelemente 24 sind an der Stirnwand 12 bzw. an einem Stirnwandquerträger angebunden.The figure shows a schematic representation of a whole with 10 designated motor vehicle. An end wall 12 separates an engine compartment 14 from a passenger compartment 16 of the motor vehicle. In the engine compartment 14 is an engine 18 arranged. In case of a collision on the vehicle front 20 To absorb initiated forces and to dissipate accidentally induced energies are in the engine compartment 14 two deformation devices 22 arranged. These consist of a plurality of compression elements 24 . 26 . 28 . 30 . 32 , which are telescopically slidable. The compression elements 24 are on the front wall 12 or attached to an end wall cross member.

Ausgehend vom innersten Stauchelement 24 verringert sich der Außendurchmesser der Stauchelemente 24, 26, 28, 30 bis zum äußersten Stauchelemente 32 hin. Der Innendurchmesser des weiter innen liegenden Stauchelementes entspricht dabei in etwa dem Außendurchmesser des benachbarten äußeren Stauchelementes.Starting from the innermost compression element 24 reduces the outer diameter of the compression elements 24 . 26 . 28 . 30 to the extreme compression elements 32 out. The inner diameter of the further inner compression element corresponds approximately to the outer diameter of the adjacent outer compression element.

Bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung wird zunächst der Frontbereich des Kraftwagens 10 verformt, bis schließlich der intrudierende Unfallgegner auf die äußeren Stauchelemente 32 auftrifft. Die Stauchelemente 24 bis 32 werden in der Folge ineinander eingeschoben. Durch die Reibung der Wandungen der Stauchelemente 24 bis 32 gegeneinander wird Energie aufgebaut. Bevorzugt verjüngen sich die Innenräume der Stauchelemente 24 bis 32 von der Fahrzeugfront weg, so dass in diese Innenräume eingeschobene, weiter außen liegende Stauchelemente bei der Stauchung gleichzeitig quer zur Stauchrichtung – hier also in Fahrzeugquerrichtung – gequetscht werden, wodurch weitere Energie abgebaut wird.In an accidental application of force is first the front of the motor vehicle 10 deformed, until finally the intruding accident opponent on the outer compression elements 32 incident. The compression elements 24 to 32 are inserted into each other in the sequence. Due to the friction of the walls of the compression elements 24 to 32 Energy is being built up against each other. Preferably, the interiors of the compression elements are tapered 24 to 32 away from the vehicle front, so that pushed into these interiors, further outward compression elements during compression simultaneously transversely to the compression direction - so here in the vehicle transverse direction - are squeezed, which further energy is dissipated.

Im Bereich der Fahrgastzelle ist eine weitere Deformationseinrichtung 34 vorgesehen. Diese umfasst ein mittleres Stauchelement 36, welches in Fahrzeugquerrichtung betrachtet in etwa mittig im Fahrzeug 10 angeordnet ist. Nach außen hin schließen sich beidseitig zum mittleren Stauchelement 36 weitere Stauchelemente 38, 40, 42 und 44 an. Die äußersten Stauchelemente 44 sind dabei an die Karosserie des Kraftwagens 10 angebunden. Die Anbindung erfolgt hierbei bevorzugt im Bereich einer B-Säule. Die gesamte Deformationseinrichtung 34 ist vorzugsweise im Bereich eines Fahrzeugbodens angeordnet, so dass die äußersten Stauchelemente 44 an einer Säulenwurzel der hier nicht dargestellten B-Säule fest angebunden sind. Auch hier schieben sich die Stauchelemente 36 bis 44 bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in Fahrzeugquerrichtung ineinander, wobei durch Reibung und gegebenenfalls Quetschung auf bereits geschilderte Weise eingeleitete Energien dissipiert werden.In the passenger compartment is another deformation device 34 intended. This includes a middle compression element 36 , which viewed in the vehicle transverse direction approximately centrally in the vehicle 10 is arranged. Outwardly close to the middle compression element on both sides 36 further compression elements 38 . 40 . 42 and 44 at. The outermost compression elements 44 are doing to the body of the motor vehicle 10 tethered. The connection is preferably carried out in the area of a B-pillar. The entire deformation device 34 is preferably arranged in the region of a vehicle floor, so that the outermost compression elements 44 at a column root of the B-pillar, not shown here are firmly connected. Again, the compression elements push 36 to 44 in an accidental application of force in the vehicle transverse direction into each other, which are dissipated by friction and optionally crushing already described manner initiated energies.

Sowohl die Deformationseinrichtung 22 als auch die Deformationseinrichtung 34 kann zusätzlich mit einem Fluid befüllt werden. Bei einer Gasbefüllung der Deformationseinrichtungen 22, 34 ist es besonders zweckmäßig, die miteinander verbundenen Innenräume der Stauchelemente 24 bis 32 bzw. 36 bis 44 unter einen Überdruck gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck zu setzen. Bei einer Deformation der Deformationseinrichtungen 22, 34 wird das in den Innenräumen der Stauchelemente 24 bis 32 bzw. 36 bis 44 aufgenommene Druckgas weiter komprimiert, wodurch unfallbedingt eingeleitete Energien thermisch dissipiert werden.Both the deformation device 22 as well as the deformation device 34 can also be filled with a fluid. With a gas filling of the deformation devices 22 . 34 It is particularly useful, the interconnected interiors of the compression elements 24 to 32 respectively. 36 to 44 under an overpressure relative to the external atmospheric pressure. At a deformation of the deformation devices 22 . 34 This is what happens in the interiors of the compression elements 24 to 32 respectively. 36 to 44 absorbed compressed gas further compressed, which accidentally initiated energies are thermally dissipated.

Anstelle einer Gasbefüllung ist auch eine Befüllung mit einer Flüssigkeit möglich. Da Flüssigkeiten im Wesentlichen inkompressibel sind, ist es hierbei nötig, die Möglichkeit zum Druckabbau bereitzustellen, um ein unkontrolliertes Bersten der Deformationseinrichtungen 22, 34 zu vermeiden. Hierzu ist an den Deformationseinrichtungen 22, 34 eine Auslassöffnung vorgesehen, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Innendruckes eine Verbindung zur Umgebung bereitstellt, durch die das aufgenommene flüssige Medium entweichen kann. Hierbei kann es sich um ein druckabhängiges Ventil oder ein Sollberststelle handeln. Durch geeignete Wahl des Strömungsquerschnitts dieser Auslassöffnung kann ein kontrollierter Druckabbau bei weiterer Deformation der Deformationseinrichtungen 22, 34 sichergestellt werden, so dass der Deformationsverlauf fein kontrolliert werden kann.Instead of a gas filling and a filling with a liquid is possible. Since liquids are substantially incompressible, it is necessary to provide the possibility of depressurization in order to prevent uncontrolled bursting of the deformation devices 22 . 34 to avoid. This is due to the deformation devices 22 . 34 an outlet opening is provided which, when a given internal pressure is exceeded, provides a connection to the environment through which the absorbed liquid medium can escape. This may be a pressure-dependent valve or a Sollberststelle. By a suitable choice of the flow cross section of this outlet opening, a controlled pressure reduction upon further deformation of the deformation means 22 . 34 be ensured so that the deformation process can be finely controlled.

Claims

Deformation device ( 22 . 34 ) for a motor vehicle ( 10 ), in particular a passenger car, with a plurality of compression elements ( 24 . 26 . 28 . 30 . 32 . 36 . 38 . 40 . 42 . 44 ), from each of which adjacent compression elements ( 24 . 26 . 28 . 30 . 32 . 36 . 38 . 40 . 42 . 44 ) inserted telescopically and in an accidental application of force with shortening of the length of the deformation device ( 22 . 34 ) are movable relative to each other.

Deformation device ( 34 ) according to claim 1, characterized in that a middle compression element ( 36 ) of the deformation device ( 34 ) has a larger diameter than the adjacent compression elements ( 38 . 40 . 42 . 44 ), whereby for each pair of further compression elements ( 38 . 40 . 42 . 44 ), the middle compression element ( 36 ) facing upset element ( 38 . 40 . 42 . 44 ), has a larger diameter than that of the middle compression element ( 36 ) facing away from compression element ( 38 . 40 . 42 . 44 ).

Deformation device ( 22 ) according to claim 1, characterized in that a marginal compression element ( 24 ) of the deformation device ( 22 ) has a larger diameter than that of this adjacent compression element ( 26 ), whereby for each pair of further compression elements ( 28 . 30 . 32 ) that the marginal compression element ( 24 ) facing upset element ( 28 . 30 . 32 ) a larger diameter ( 28 . 30 . 32 ) than that of the marginal compression element ( 24 ) facing away from compression element ( 28 . 30 . 32 ).

Deformation device ( 22 . 34 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the interiors of all compression elements ( 24 . 26 . 28 . 30 . 32 . 36 . 38 . 40 . 42 . 44 ) are connected.

Deformation device ( 22 . 24 ) according to claim 4, characterized in that the connected interior spaces are filled with a fluid.