DE19712662A1

DE19712662A1 - Deformationselement in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Instrumententafel

Info

Publication number: DE19712662A1
Application number: DE19712662A
Authority: DE
Inventors: Juergen Bair; Georg Dipl Ing Bauer; Alban Dipl Ing Bossenmaier; Bernhard Dipl Ing Holzapfel; Friedrich Reiter
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-08
Also published as: US6170872B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Deformationselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Zeitschrift "automotive engineering", Heft Januar 1997, Seite 139 ist ein Deformationselement für einen Knieaufprallschutz dargestellt, das aus mehreren, aneinander anschließenden, sechseckig wabenförmigen Aluminiumelementen gebildet ist. Die einteilige und gegossene Form des Deformationselementes macht die Fertigung teuer. Die Aluminiumelemente können weder in ihrer Wanddicke stark variieren, noch ist es möglich, für einen anderen Anwendungsfall eine einfach herzustellende Abänderung durchzuführen. Für die besondere Form und Verformbarkeit kann hier nur ein teures Material verwendet werden.

Diese Ausbildung ist als Stand der Technik im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes Deformationselement herstellungsgünstig und an unterschiedliche Anwendungsfälle kostengünstig anpaßbar auszubilden.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Ein Deformationselement mit einem derartigen Deformationskörper, der mit einer wabenförmigen Wand einen beidseitig offenen Hohlraum umschließt, und der im Bereich einer Wabenseite des Querschnittes stoßbeaufschlagt wird, ermöglicht eine für einen anprallenden Insassen günstige Energieabsorption durch Verformung der sechseckig wabenförmigen Wand.

Diese Wand kann in beiden seitlich anschließenden Schenkeln einer Wabenseite, die möglichst senkrecht zur Belastungsrichtung angeordnet ist, die eingeleitete Stoßkraft in Verformung umsetzen, wobei die Kraft über dem Verformungsweg bei dynamischer Beaufschlagung annähernd konstant bleibt.

Der wabenförmige Deformationskörper weist in voll deformiertem Zustand eine nur geringe Blocklänge auf, so daß der Einbauraum annähernd als Verformungsweg genutzt werden kann. Die Kraftrichtung wirkt sich dabei nicht wesentlich auf die mögliche Deformation des Deformationskörpers aus. Abgerundete Ecken und zur Mitte eingebauchte Seiten des Deformationskörpers tragen dazu bei, daß dessen Wand nicht knickt sondern fortlaufend verformt wird.

Die Herstellung des sechseckig wabenförmigen Deformationskörpers aus mindestens zwei miteinander verbundenen Teilabschnitten ist sehr viel einfacher und kostengünstiger, als diese aufwendige Form einteilig auszuführen. So kann jeder Teilabschnitt aus Stahl geformt, z. B. gestanzt oder gebogen werden. Die Verbindung der Teilabschnitte ist mit geläufigen Schweißvorgängen oder Punktbefestigungsmitteln herbeizuführen.

Durch die Mehrteiligkeit des Deformationskörpers ist zudem der große Vorteil gegeben, daß dessen Ausbildung einfach variiert werden kann, und damit an die Gegebenheiten in einem Fahrzeug unaufwendig anpaßbar ist. So kann die Form der Teilabschnitte voneinander abweichen oder deren Materialstärke unterschiedlich sein, womit ein anderes Deformationsverhalten erreicht wird.

Auch die Überlappungsstellen der Teilabschnitte in deren Anschlußbereichen können durch die hier örtlich erreichte Doppellagigkeit zur Steuerung des Verformungsverhaltens herangezogen werden und auch die stoßbeaufschlagte Wabenseite bilden.

Weiterhin kann die Querschnittstiefe einer stoßnahen Wabenhälfte geringer als die der stoßferneren Wabenhälfte ausgebildet werden, so daß die stoßnahe Wabenhälfte umgestülpt vollständig in der stoßfernen Wabenhälfte Platz findet, und damit einen langen Verschiebeweg für die Instrumententafel bzw. den Knieaufprallschutz aufgrund einer nur geringen Restblocklänge zur Verfügung stellt.

Beim Stanz- oder Biegevorgang kann aus einer Wand des Deformationskörpers ein Haltesteg, z. B. zur Befestigung der Instrumententafel, in einem Arbeitsgang mit ausgeschnitten und herausgebogen werden.

Um die Energieabsorption für Extrembelastungen zusätzlich zu erhöhen, kann der Deformationskörper über mindestens einen hebelartigen Halter am Fahrzeug abgestützt werden, welcher ebenfalls gezielt verformbar ist. Hierbei weist der Halter einen höheren Verformungswiderstand als der Deformationskörper auf. Der Halter kann aus der Wandmitte versetzt mit dem Deformationskörper verbunden sein, so daß die Krafteinleitung in den Halter zu dessen Verbiegung führt.

Eine weitere Möglichkeit, den Deformationswiderstand des Deformationselementes zu erhöhen, besteht darin, mehrere Deformationskörper in Stoßrichtung hintereinander anzuordnen und aneinander zu befestigen, wobei der Umfang der in Stoßrichtung hintereinanderliegenden Deformationskörper jeweils verringert und dadurch der Deformationswiderstand fortlaufend erhöht werden kann. Auch eine Erhöhung der Breite des wabenförmigen Deformationskörpers führt zu einem höheren Deformationswiderstand.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer Seitenansicht ein Deformationselement hinter einem Knieaufprallschutz in einem Fahrzeuginnenraum, und

Fig. 2 das Deformationselement in einer perspektivischen Ansicht.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Deformationselement 1 zur Anordnung in einem nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeug, welches dazu dient, den Anprall eines Insassen auf einen zugeordneten Instrumententafelabschnitt, wie auf einen Knieaufprallschutz 2, durch eine zurückweichende Bewegung zu dämpfen. Der Knieaufprallschutz 2 liegt plattenförmig im Fahrzeuginnenraum auf Höhe der Knie eines Insassen und wird bei dessen Anprall gegen das Deformationselement 1 gedrückt, welches sich dadurch verformt und dabei Aufprallenergie in Verformungsenergie umwandelt.

Das Deformationselement 1 umfaßt mindestens einen Deformationskörper 3 mit einem sechseckig wabenförmigen, einen beidseitig offenen Hohlraum 4 einschließenden Querschnitt, dessen umlaufend geschlossene Wand 5 energieabsorbierend verformbar ist, und hierzu im Bereich einer Wabenseite 6 des Querschnittes stoßbeaufschlagt wird.

Diese Wand 5 kann in den beiden seitlich der Wabenseite 6 anschließenden Schenkeln 7 und 8 die eingeleitete Stoßkraft in Verformung umsetzen, wobei die Kraft über dem Verformungsweg bei dynamischer Beaufschlagung annähernd konstant bleibt.

Der wabenförmige Deformationskörper 3 weist in voll deformiertem Zustand eine nur geringe verbleibende Blocklänge auf, so daß der benötigte Einbauraum für den Deformationskörper 3 annähernd als Verformungsweg genutzt werden kann. Abgerundete Ecken 9 und zur Mitte eingebauchte Seiten 10 des Deformationskörpers 3 tragen dazu bei, daß dessen Wand 5 nicht knickt, sondern fortlaufend verformt wird.

Die Wand 5 des Deformationskörpers 3 ist aus mindestens zwei miteinander verbundenen Teilabschnitten 11 und 12 gebildet. Die Herstellung des wabenförmigen Deformationskörpers 3 ist damit sehr viel einfacher und kostengünstiger als die einer einteiligen Form. So kann jeder Teilabschnitt 11 und 12 aus Stahl geformt, z. B. gestanzt oder gebogen werden. Die Verbindung der Teilabschnitte 11 und 12 ist hier in den sich überlappenden Anschlußbereichen 13 und 14 durch eine Vernietung 15 bzw. eine Verschraubung 16 vorgenommen. Die dadurch doppellagigen Anschlußbereiche 13 und 14 tragen durch den erhöhten Verformungswiderstand zur Steuerung des Verformungsverhaltens des Deformationskörpers 3 bei und können durch die Variation des Überlappungsgrades gezielt hierfür eingesetzt werden. Der Anschlußbereich 13 liegt in der Hauptstoßrichtung (Pfeil F) der auf den Knieaufprallschutz einwirkenden Kraft.

Durch die Mehrteiligkeit des Deformationskörpers 3 ist zudem der große Vorteil gegeben, daß dessen Ausbildung einfach variiert werden kann und damit an die Gegebenheiten in einem Kraftfahrzeug unaufwendig anpaßbar ist. So kann die Form der Teilabschnitte 11 und 12 voneinander abweichen oder deren Materialstärke unterschiedlich sein, womit ein anderes Deformationsverhalten als bei einem symmetrischen Körper erreicht wird.

Weiterhin kann die Querschnittstiefe einer stoßnahen Wabenhälfte 17 geringer als die der stoßferneren Wabenhälfte 18 ausgebildet werden, so daß die stoßnahe Wabenhälfte 17, bei der Verformung des Deformationskörpers 3 umgestülpt, vollständig in der stoßfernen Wabenhälfte 18 Platz findet und damit einen langen Verschiebeweg für die Instrumententafel bzw. den Knieaufprallschutz 2 aufgrund einer nur geringen Restblocklänge zur Verfügung stellt.

Beim Stanz- oder Biegevorgang wurde aus dem Teilabschnitt 12 des Deformationskörpers 3 ein Haltesteg 19 ausgeformt, an dem der Knieaufprallschutz 2 über eine Verschraubung 20 festgelegt ist.

Um die Energieabsorption für Extrembelastungen zusätzlich zu erhöhen, ist der Deformationskörper über einen hebelartigen Halter 21 an einer Fahrzeugkonsole 22 abgestützt. Der Halter 21 ist ebenfalls gezielt verformbar, weist aber einen höheren Verformungswiderstand als der Deformationskörper 3 auf. Der Halter 21 ist mit einer Abbiegung aus der Wandmitte versetzt mit dem Deformationskörper 3 durch die Verschraubung 16 verbunden und auch an der Fahrzeugkonsole 22 lösbar festgelegt.

Für einen weiteren Anwendungsfall können mehrere Deformationskörper 3 in Stoßrichtung (Pfeil F) hintereinander angeordnet aneinander befestigt werden, um dadurch bei Bedarf eine noch höhere Energieabsorption zu erhalten, wobei sich aber die bei vollständiger Verformung verbleibende Blocklänge erhöht. Der Umfang dieser hintereinanderliegenden Deformationskörper 3 kann jeweils verringert werden, so daß der Verformungswiderstand fortlaufend gesteigert wird. Auch eine Erhöhung der Breite des wabenförmigen Deformationskörpers 3 führt zu einem höheren Deformationswiderstand.

Claims

1. Deformationselement in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Instrumententafel, mit mindestens einem Deformationskörper mit einem wabenförmigen, einen beidseitig offenen Hohlraum einschließenden Querschnitt, dessen umlaufend geschlossene Wand energieabsorbierend verformbar ist und hierzu im Bereich einer Wabenseite des Querschnittes stoßbeaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (5) des Deformationskörpers (3) aus mindestens zwei miteinander verbundenen Teilabschnitten (11 und 12) gebildet ist.

2. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilabschnitte (11 und 12) in Anschlußbereichen (13 und 14) überlappt und dadurch doppellagig sind.

3. Deformationselement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem aus zwei Teilabschnitten (11 und 12) bestehenden Deformationskörper (3) die Anschlußbereiche (13 und 14) gegenüberliegen, und daß einer der Anschlußbereiche (13) die stoßbeaufschlagte Wabenseite (6) bildet.

4. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilabschnitte (11 und 12) eine unterschiedliche Materialstärke aufweisen.

5. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittstiefe einer stoßnahen Wabenhälfte (17) geringer als die der stoßferneren Wabenhälfte (18) ist.

6. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt wabenförmige Deformationskörper (3) abgerundete Ecken (9) und zur Mitte eingebauchte Seiten (10) aufweist.

7. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Wand (5) des Deformationskörpers (3) ein Haltesteg (19) ausgeschnitten und herausgebogen ist.

8. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deformationskörper (3) in Stoßrichtung (Pfeil F) hinter einem Knieaufprallschutz (2) im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist.

9. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deformationskörper (3) über mindestens einen hebelartigen Halter (21) am Kraftfahrzeug abgestützt ist.

10. Deformationselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitung in den Halter (21) dezentral vom Deformationskörper (3) aus erfolgt.

11. Deformationselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (21) einen höheren Verformungswiderstand als der Deformationskörper (3) aufweist.

12. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Deformationskörper (3) in Stoßrichtung (Pfeil F) hintereinander angeordnet aneinander befestigt sind.

13. Deformationselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der in Stoßrichtung hintereinanderliegenden Deformationskörper (3) jeweils verringert ist.