DE4206781A1 - Nach dem stuelpprinzip arbeitendes deformationselement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein nach dem Stülpprinzip arbeitendes Deformations­ element gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Deformations­ element ist aus der US-PS 34 28 150, F16d63/00, für den Sonderfall bekannt, daß das rohrförmige, dort aus mehreren Lagen bestehende Deformationsglied während des Stülpvorgangs einem Schneidprozeß unterworfen wird, so daß es in achsparallel verlaufende Streifen unterteilt wird. Damit bei kleinen Stößen, wie sie beispielsweise beim Rangieren eines mit dem Deformations­ element ausgerüsteten Fahrzeugs auftreten können, dieser kombinierte Schneid- und Stülpvorgang noch nicht ausgelöst wird, sind zwischen Anschlag und Deformations­ glied Blattfedern aufgespannt, die also zunächst eine Verkürzung des Defor­ mationselements entgegen Federkraft zulassen und erst bei größerer Kraftein­ wirkung den Schneid- und Stülpvorgang wirksam werden lassen.

Bekannt sind auch nach dem Stülpprinzip arbeitende Deformationselemente, die auf einen Schneidvorgang verzichten und auch keine Mittel zur Erzielung eines axialen Zusammenhalts der verschiedenen Bestandteile des Deformations­ elements besitzen, siehe nur die DE-AS 12 82 363.

Aus der eingangs diskutierten amerikanischen Schrift ist auch eine um eine querverlaufende Schwenkachse schwenkbare Lagerung des Anschlags sowie des diesem abgekehrten Endbereichs des Deformationsglieds bekannt.

Im übrigen besitzt diese bekannte Konstruktion infolge der Tatsache, daß Platz für eine radiale Auswölbung der Blattfedern geschaffen werden muß, den Nachteil eines erheblichen Platzbedarfs und der Schwierigkeit, mit geringem Aufwand eine Anpassung des Deformationselements an unterschiedliche Einsatz­ fälle, insbesondere auch solche, die Schwenkbewegungen desselben im Raum ermöglichen, zu schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Deformations­ element unter Wahrung seiner Vorteile zu schaffen, bei dem die Zugverbindung zwischen Deformationsglied und Anschlag unter weitgehender Ausnutzung ohnehin vorhandener Bauteile und praktisch ohne zusätzlich Platzbedarf realisiert ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung be­ schreiben die Unteransprüche.

Während bei dem eingangs diskutierten Stand der Technik die Zugverbindung also durch zusätzliche Bauteile in Gestalt von Blattfedern ausgebildet ist, verwendet die Erfindung hierfür eine Profilierung des ohnehin deformierbaren Deformationsglieds, das in der Regel als Rohr mit kreisrunden Querschnitt ausgeführt sein wird, wobei aber auch andere Querschnittsformen möglich sind.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren Längsschnitte wiedergeben. Es zeigt die

Fig. 1 und 2 eine erstes Ausführungsbeispiel während und nach Herstellung der zugfesten Verbindung, die

Fig. 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel ebenfalls während und nach Herstellung der zugfesten Verbindung,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel im fertigen Zustand, die

Fig. 6 und 7 ein viertes Ausführungsbeispiel bei ver­ schiedenen Ausrichtungen des Deformationsglieds, die

Fig. 8, 9 und 10 ein fünftes Ausführungsbeispiel bei verschiedenen Beanspruchungen,

Fig. 11 ein sechstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 12 ein siebentes Ausführungsbeispiel,

Fig. 13 ein ähnliches achtes Ausführungsbeispiel und und

Fig. 14 und 15 Ausführungsbeispiele, bei denen die zugfeste Verbindung beim Stülpvorgang aufgehoben wird.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist hier das Deformationselement sehr einfach aus zwei Bauteilen aufgebaut, nämlich dem plastisch verformbaren Deformationsglied 1 und dem das Stülpprofil 2 - hier eine umlaufende Rinne - tragenden Anschlag 3. Fig. 1 zeigt das Element während der Herstellung; das Deformationsglied 1 ist über den vorstehenden Zapfen des Anschlags 3 geschoben. Wesentlich für diese Ausführungsform der Erfindung ist der durch die umlaufende Rinne 4 im Einlaßbereich des Stülpprofils 2 gebildete Hinter­ schnitt. Der nächste Fertigungsschritt besteht im Aufbringen einer Kraft P in axialer Richtung, die zu einem Stauchen des in den Fig. 1 und 2 linken Endbereichs des Deformationsglieds 1 führt, wodurch dieses wie aus Fig. 2 ersichtlich mit dem dadurch erzeugten, die Form einer umlaufenden Wulst besitzenden Bereich 5 in den Hinterschnitt 4 eingreift. Beim Angriff einer Zugkraft Z bleibt dadurch auf einfacher Weise die Verbindung zwischen den Teilen 1 und 3 erhalten.

In Fig. 2 ist bei 6 bereits ein bei Auftreten einer zu dämpfenden Druckkraft unter der Wirkung des Stülpprofils 2 rückgestülpter Bereich des Deformations­ glieds 1 gezeichnet. Die Auslegung des Hinterschnitts 4 ist so gewählt, daß auch während des Stülpvorgangs eine Zone des Deformationsglieds 1 in den Hinterschnitt hineinragt, so daß auch nach Beendigung des Stülpvorgangs eine zugfeste Verbindung zwischen den Teilen 1 und 3 besteht.

Wie sich gezeigt hat, liegt die so erreichbare Zugbelastung des Deformations­ elements etwa bei 50% der Druckkraft, die zum "Hineinbeulen" des Deformations­ glieds 1 in den Hinterschnitt 4 erforderlich ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 liegen ähnliche Verhältnisse wie in dem eben beschriebenen vor, jedoch mit dem Unterschied, daß hier der Endbereich des Deformationsglieds 30 beim Aufbringen der Montagekraft P bei 31 (siehe Fig. 4) wulstartig erweitert wird, da der wiederum rinnen­ förmige Hinterschnitt 32 zwar wiederum am Einlauf des am Anschlag 33 vorge­ sehenen Stülpprofils 34, aber jetzt am Außenumfang des Deformationsglieds 30 vorgesehen ist.

In Fig. 5 ist der Anschlag 50 aus zwei Bestandteilen, nämlich dem Innenteil 51 und dem ringförmigen Außenteil 52, zusammengesetzt, um die Fertigung des Stülpprofils 53 für das Deformationsglied 54 zu erleichtern. Hier ist nämlich sowohl im Einlauf als auch im Auslauf des Stülpprofils 53 jeweils ein Hinterschnitt 55 und 56 vorgesehen. Demgemäß liegt ein beidseitiger Formschluß vor.

Ergänzend sei zu Fig. 5 bemerkt, daß verständlicherweise auch der Einlauf des Deformationsglieds radial außen und der Auslauf radial innen liegen kann.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist der Hinterschnitt nicht in dem Anschlag 60 vorgesehen, der hier ein kugelschalenförmiges Stülpprofil 61 für das Deformationsglied 62 trägt, sondern in dem zusätzlichen hutähnlichen Bauteil 63, das mittels des Kugelbolzen 64 schwenkbar am Anschlag 60 gehalten ist. Der Mittelpunkt der Kugel 65 des Kugelzapfens 64 fällt zumindest unge­ fähr mit dem Mittelpunkt der Krümmung der Kugelschale 61 zusammen, so daß, wie Fig. 7 erkennen läßt, vor und während der axial Belastung dieser Anordnung mit einer zu dämpfenden Kraft F Schwenkbewegungen des Deformationsglieds 62 relativ zum Anschlag 60 möglich sind, ohne daß der sich unter der Wirkung des Stülpprofils 61 vollziehende Stülpvorgang - ein rückgestülpter Bereich des Deformationsglieds ist bei 66 gezeichnet - beeinträchtigt wird. Eine derartige Gelenkverbindung ist sinnvoll, da ein einwandfreier Stülpprozeß nur unter der Einfluß in Richtung der Längsachse 67 des Deformationsglieds 62 verlaufender Kräfte F erfolgen kann. Deformationsglieder dieses Aufbaus sind bekanntlich empfindlich gegen Knickung.

Zur Sicherstellung einer zugfesten Verbindung zwischen Deformationsglied 62 und Anschlag 60 ist in dem zusätzlichen Bauteil 63 der die Form einer umlaufenden Rinne besitzende Hinterschnitt 68 vorgesehen, in den das Deformations­ glied 62 wiederum mit einer eine einwärts gerichtete Wulst bildenden Zone 69 hineinragt. Dadurch wird eine praktisch formschlüssige Zugverbindung zwischen den beiden Teilen 60 und 62 geschaffen. Die Form des Hinterschnitts 68 wird man in Abhängigkeit von den verwendeten Werkstoffen und Reibwerten so wählen, daß, wie auch in den Figuren angenommen, während des Stülpvorgangs eine fortlaufende Bildung des Wulstes 69 erfolgt.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8, 9 und 10 erkennt man bei 80 das Deformationsglied, das den vorgebördeltenen Endbereich 61 besitzt, der in den Abstand zwischen dem wiederum kugelschalenförmigen Stülpprofil 82 am Anschlag 83 einerseits und der zugekehrten Kante des zusätzlichen Bauteils 84 andererseits hineinragt. Diese Kante bzw. dieses Ende 85 des zusätzlichen Bauteils 84 bildet zusammen mit dem Abstand zum Stülpprofil 82 also den bereits mehrfach erläuterten Hinterschnitt, der die zugfeste Verbindung zwischen den beiden Teilen 80 und 83 sicherstellt.

In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie auch Fig. 10 zeigt, wiederum für eine Relativverschwenkbarkeit des Deformationsglieds 80 bezüglich des An­ schlags 83 gesorgt, nämlich dadurch, daß das zusätzliche Bauteil 84 über den Kugelbolzen 86 am Anschlag 83 gehalten und auf dem Kugelkopf 87 des Bolzens 86 gelagert ist, dessen Krümmungsmittelpunkt 88 zumindest vor dem Stülpvorgang etwa zusammenfällt mit dem Krümmungsmittelpunkt der Kugelschale 82.

Zusätzlich erkennt man bei 89 eine elastische Anbindung der gesamten be­ schriebenen Anordnung beispielsweise an einer Kraftfahrzeugkarosserie 90. Das bedeutet - siehe Fig. 9 -, daß beim Auftreten einer zu dämpfenden Kraft F die elastischen Element der Anwendung 89 zusammengedrückt und dadurch die Krümmungsmittelpunkte von Stülpprofil 82 und Kugel 87 des Kugelzapfens 86 etwas gegeneinander verschoben werden. Das bedeutet eine Vergrößerung des Abstands zwischen dem Ende 85 des weiteren Bauteils 84 und dem Stülpprofil 82, wodurch der - hier radial nach innen gerichtete - Rückstülpvorgang er­ leichtert wird. Wie aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich, trägt das Ende 85 des weiteren Bauteils 84 zum Stülpen bei.

Auch die Konstruktion nach Fig. 11 stellt eine gelenkige Verbindung zwischen dem Deformationsglied 110 und dem Anschlag 111, der wiederum ein kugelschalen­ förmiges Stülpprofil 112 trägt, unter Verwendung eines zusätzlichen Bauteils 113 zur Gewinnung einer zugfesten Verbindung zwischen den Teilen 110 und 111 dar. Hierzu wird an das gleichsam eine Kugelhalbschale bildende Teil 111 ein kalottenartiger Ring 114 angeschraubt, dessen Innenfläche zusammen mit dem Stülpprofil 112 eine Gleitfläche für den kalottenartigen Bereich 115 des weiteren Bauteils 113 bildet. Dieses ist so geformt, daß es bei 116 wiederum einen Hinterschnitt für die radial nach außen profilierte Zone 117 des Deformationsglieds 110 bildet. Auch diese Konstruktion läßt also unter Wahrung des Zusammenhangs zwischen den Teilen 110 und 111 auch bei axialer Belastung in einem sehr großen Bereich Relativschwenkungen zwischen den Teilen 110 und 111 zu, ohne daß der Stülpvorgang beeinträchtigt wird.

Auch in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 liegt eine Schwenkverbindung vor. Diese ist jedoch nicht so gestaltet, daß das Deformationsglied 120 relativ zu dem Anschlag 121 mit dem umlaufenden Stülpprofil 122 verschwenkt wird, sondern daß die Teile 120 und 121 zusammen relativ zu dem Lager 123 für den Anschlag 121 verschwenkt werden können. Zu diesem Zweck besitzt der Anschlag 123 die kugelschalenförmigen Gleitlagerfläche 124 für das ent­ sprechende Gegenprofil 125 am Anschlag 121. Dieser besitzt einen großen inneren Durchbruch 126, der durchsetzt ist von dem Kugelbolzen 127, der mittels der Mutter 128 am Lagerteil 123 abgefangen ist. Die Kugel 129 des Kugelbolzens 127 definiert einen Schwenkpunkt 130 für die durch die Teile 120 und 121 gebildete Anordnung, der praktisch zusammenfällt mit dem Krümmungs­ mittelpunkt der Lagerschale 124.

Bei 131 erkennt man den wiederum die Form einer umlaufenden Rinne besitzenden Hinterschnitt am Einlauf des Stülpprofils 122, in den die einwärts profilierte Zone 132 des Deformationsglieds 120 hineinragt.

Die Konstruktion nach Fig. 13 unterscheidet sich von der eben beschriebenen dadurch, daß das Deformationsglied 135, wie bei 135′ angedeutet, beim Stülp­ vorgang zunächst radial nach innen gebogen wird. Im übrigen ist der Aufbau identisch; es findet sich also auch hier ein schwenkbar am Lagerteil 136 gelagerter Anschlag 137, der mittels des Hinterschnitts 138 die zugfeste Verbindung mit dem Deformationsglied 135 herstellt und außerdem mittels des Kugelzapfens 139 schwenkbar gelagert ist.

Das in den Fig. 14 und 15 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht im wesentlichen aus drei Teilen, nämlich dem Anschlag 140, dem Defor­ mationsglied 141 und dem Formblech 142, das bei 143 wiederum einen Hinter­ schnitt für eine in Richtung nach außen gewölbte Zone 144 des Deformations­ glieds 141 bildet. In Abweichung von den bisher beschriebenen Ausführungs­ beispielen ist diese Zugverbindung 143, 144 jedoch nur vor dem Stülpvorgang wirksam, da, wie Fig. 15 zeigt, beim Auftreten einer zu dämpfenden Axialkraft F, die also zu dem Stülpvorgang führt, zunächst das Deformationsglied 141 in der Figur nach links bis zur Auflage auf dem Stülpprofil 145 verschoben wird und dabei die Bereiche 143 und 144 außer Eingriff kommen. In Abhängig­ keit von der Steife des zusätzlichen Bauteils 142 ist bei einem kugelschalen­ förmigen Stülpprofil 145 wiederum eine Verschwenkung des Deformationsglieds 141 relativ zum Anschlag 140 ohne Beeinträchtigung des Stülpvorgangs möglich.

Mit der Erfindung ist demgemäß mit einfachen Mitteln ein gattungsgemäßes Deformationselement geschaffen, dessen Bestandteile zugfest verbunden sind und das eine Anpassung an eine Vielzahl von Einsatzfällen ermöglicht.

Claims (11)

1. Nach dem Stülpprinzip arbeitendes Deformationselement mit einem rohrartigen Deformationsglied aus einem plastisch verformbaren Material und zumindest einem einem Endbereich des Deformationsglieds gegenüberstehenden Anschlag, der ein Stülpprofil zum fortlaufenden Rückstülpen des Deformationsglieds trägt, und mit einer Zugverbindung zwischen Deformationsglied und Anschlag, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugverbindung zumindest einen mit dem Anschlag (3) in zugfester Verbindung stehenden Hinterschnitt (4) enthält, in den der Endbereich des Deformationsglieds (1) vor dem Stülpvorgang bezüglich der Längsachse desselben radial mit einer radial verformten Partie (5) hineinragt.

2. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterschnitt (4) in den Anschlag (3) im Bereich eines Ein- und/oder Auslaufs für das Deformationsglied (1) am Stülpprofil (2) eingearbeitet ist.

3. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Hinterschnitts (68) ein weiteres Bauteil (63) zugfest mit dem Anschlag (60) verbunden ist.

4. Deformationselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Bauteil (63) den Hinterschnitt (68) als axiale Gleitbewegungen des Deformationsglieds (62) erst während des Stülpvorgangs zulassende Rinne oder Wulst auf einem Mantelbereich trägt.

5. Deformationselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Bauteil (84) den Hinterschnitt durch ein Ende (85) bildet, das dem Stülpprofil (82) mit Abstand gegenübersteht.

6. Deformationselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterschnitt (85) am Auslauf des Stülpprofils (82), den Stülpvorgang unterstützend, angeordnet ist.

7. Deformationselement nach Anspruch 4 mit einer Rinne, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (68) am Ein- oder Auslauf des Stülpprofils (61) liegt und am Stülpvorgang teilnehmend ausgelegt ist.

8. Deformationselement nach Anspruch 4 mit einer Rinne, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (143) in einem Abstand von dem Stülpprofil (145) entfernt liegt und beim Stülpvorgang die radial verformte Partei (144) des Defor­ mationsglieds (141) freigebend ausgelegt ist.

9. Deformationselement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Gewinnung einer Schwenkbewegungen zulassenden Zug­ verbindung zwischen Deformationsglied (62) und Anschlag (60) dieser ein kugelschalenförmiges Stülpprofil (61) trägt und das weitere Bauteil (63) mit dem Anschlag (60) zugfest, aber um einen Schwenkpunkt schwenkbar verbunden ist: der zumindest vor dem Stülpvorgang wenigstens ungefähr mit dem Krümmungsmittelpunkt des Stülpprofils (61) zusammenfällt.

10. Deformationselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er­ möglichung von Schwenkbewegungen des Deformationsglieds (120) der Anschlag (121) zugfest, aber Schwenkbewegungen zu lassend mit einem Lager (123) verbunden ist, das eine kugelschalenförmige Gleitlagerfläche (124) für ein kugelförmiges Gegenprofil (125) am Anschlag (121) besitzt.

11. Deformationselement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfeste Verbindung einen Kugelbolzen (64, 127) enthält.