DE102015110675A1 - An energy absorbing member for a bumper of a motor vehicle, a method of manufacturing an energy absorbing member, and bumpers having at least one energy absorbing member - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Energieabsorptionselement (1) für einen Stoßfänger (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Dämpfungskörper (2) aus einem Schaumkunststoff, wobei der Dämpfungskörper (2) zumindest abschnittsweise eine durch eine definierte Stauchung erzeugte Strukturschädigung aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Energieabsorptionselements (1) sowie einen Stoßfänger (10) eines Kraftfahrzeugs, der eine Außenverkleidung (11) und mindestens ein Energieabsorptionselement (1), das hinter der Außenverkleidung (11) angebracht ist, umfasst.The invention relates to an energy absorption element (1) for a bumper (10) of a motor vehicle, comprising a damping body (2) made of a foam plastic, wherein the damping body (2) has, at least in sections, a structural damage produced by a defined compression. Furthermore, the invention relates to a method for producing an energy absorbing element (1) and a bumper (10) of a motor vehicle, comprising an outer lining (11) and at least one energy absorbing element (1) mounted behind the outer lining (11).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieabsorptionselement für einen Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Dämpfungskörper aus einem Schaumkunststoff. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Energieabsorptionselements. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Außenverkleidung und mindestens ein Energieabsorptionselement, das hinter der Außenverkleidung angebracht ist. The present invention relates to an energy absorbing element for a bumper of a motor vehicle, comprising a damping body made of a foam plastic. Furthermore, the present invention relates to a method for producing an energy absorbing element. Moreover, the present invention relates to a bumper of a motor vehicle, comprising an outer panel and at least one energy absorbing member mounted behind the outer panel.
Energieabsorptionselemente der eingangs genannten Art sowie mit mindestens einem Energieabsorptionselement ausgerüstete Stoßfänger sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Derartige Energieabsorptionselemente, die hinter einer Außenverkleidung eines vorderen oder hinteren Stoßfängers des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, dienten bislang in erster Linie dem Zweck, bei einer Parkkollision des Kraftfahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit einen Teil der Aufprallenergie zu absorbieren. Energy absorption elements of the type mentioned and equipped with at least one energy absorbing bumper are already known from the prior art. Such energy absorbing elements, which are arranged behind an outer lining of a front or rear bumper of the motor vehicle, have so far mainly served the purpose of absorbing a part of the impact energy in a parking collision of the motor vehicle at low speed.
Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen spielt auch der Fußgängerschutz eine sehr wichtige Rolle. Um einen Fußgängeranprall erfassen zu können, besteht die Möglichkeit, einen vorderen Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs so auszuführen, dass zwischen dem Dämpfungskörper und einem vorderen Stoßfängerquerträger ein Druckschlauch angeordnet ist, der sich entlang des Stoßfängerquerträgers erstreckt und an seinen einander gegenüberliegenden Enden jeweils ein Drucksensormittel umfasst. Die beiden Drucksensormittel sind an eine Steuerungseinrichtung, insbesondere an eine Airbag-Steuerungseinrichtung, angeschlossen. Im Falle eines Fußgängeranpralls werden die dabei wirkenden Kräfte über den Dämpfungskörper des Energieabsorptionselements auf den Druckschlauch übertragen. Da der Stoßfängerquerträger, vor dem der Druckschlauch angeordnet ist, funktional ein Widerlager bildet, wird der Druckschlauch aufgrund der Krafteinwirkung komprimiert. Aus dieser Komprimierung resultiert innerhalb des Druckschlauchs eine Druckerhöhung, die von den Drucksensormitteln erfasst werden kann. Die Steuerungseinrichtung ist so konfiguriert, dass sie in Abhängigkeit von dem gemessenen Druckanstieg und der Höhe des innerhalb des Druckschlauchs herrschenden Drucks entscheiden kann, ob ein Fußgängeranprall vorliegt oder nicht. Wenn ein Fußgängeranprall detektiert wird, kann die Steuerungseinrichtung in das Kraftfahrzeug integrierte Fußgängerschutzeinrichtungen aktivieren. Beispielsweise kann eine aktive Fronthaube des Kraftfahrzeugs in einem hinteren Bereich angestellt werden, um die Folgen des Fußgängeranpralls zu mildern und die Gefahr von Verletzungen zu verringern. Pedestrian protection also plays a very important role in the development of motor vehicles. In order to detect a pedestrian impact, it is possible to design a front bumper of a motor vehicle so that between the damping body and a front bumper cross member, a pressure hose is arranged, which extends along the bumper cross member and at its opposite ends in each case comprises a pressure sensor means. The two pressure sensor means are connected to a control device, in particular to an airbag control device. In the case of a pedestrian impact, the forces acting on the damping body of the energy absorption element are transmitted to the pressure hose. Since the bumper cross member, in front of which the pressure hose is arranged, functionally forms an abutment, the pressure hose is compressed due to the action of force. From this compression results within the pressure hose, a pressure increase, which can be detected by the pressure sensor means. The controller is configured to decide whether or not there is a pedestrian impact depending on the measured pressure rise and the level of pressure within the pressure hose. When a pedestrian impact is detected, the controller may activate pedestrian protection devices integrated into the motor vehicle. For example, an active front hood of the motor vehicle may be employed in a rear area to mitigate the consequences of pedestrian impact and to reduce the risk of injury.
Die Drucksensormittel sowie die in der Steuerungseinrichtung implementierten Auswertealgorithmen zur Erfassung eines Fußgängeranpralls wurden bislang auf einen unbelasteten Dämpfungskörper des Energieabsorptionselements ausgelegt, wie er im Auslieferungszustand vorliegt. Wenn das Kraftfahrzeug bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten mit einem Gegenstand oder einem anderen Kraftfahrzeug kollidiert, kommt es zu einer Stauchung und damit zu einer Beschädigung des Dämpfungskörpers des Energieabsorptionselements. Diese Stauchung führt zu irreversiblen Änderungen der rheologischen Eigenschaften des Dämpfungskörpers. Der Dämpfungskörper wird insgesamt weicher. Diese Änderungen der rheologischen Eigenschaften wirken sich nachteilig auf die Genauigkeit der Erfassung eines Fußgängeranpralls aus. Dieses kann zum Beispiel dazu führen, dass ein Fußgängeranprall nicht korrekt erkannt wird oder dass ein Anprall eines anderen Gegenstandes fehlerhaft als Fußgängeranprall erfasst wird und entsprechende Fußgängerschutzeinrichtungen des Kraftfahrzeugs ausgelöst werden. The pressure sensor means and the evaluation algorithms for detecting a pedestrian impact implemented in the control device have hitherto been designed for an unloaded damping body of the energy absorption element, as it is in the delivery state. If the motor vehicle collides with an object or another motor vehicle at low vehicle speeds, compression and therefore damage to the damping element of the energy absorption element occur. This compression leads to irreversible changes in the rheological properties of the damping body. The damping body is softer overall. These changes in rheological properties adversely affect the accuracy of detecting a pedestrian impact. This may, for example, result in a pedestrian impact not being detected correctly, or that an impact of another object is erroneously detected as a pedestrian impact and corresponding pedestrian protection devices of the motor vehicle are triggered.
Die Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe, ein Energieabsorptionselement sowie einen Stoßfänger der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei denen der Einfluss irreversibler Änderungen der rheologischen Eigenschaften des Dämpfungskörpers auf die Genauigkeit der Erfassung eines Fußgängeranpralls auf einfache Weise kompensiert werden kann. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Energieabsorptionselements anzugeben. The invention therefore has for its object to provide an energy absorption element and a bumper of the aforementioned type, in which the influence of irreversible changes in the rheological properties of the damping body can be compensated for the accuracy of detecting a pedestrian impact in a simple manner. The invention is further based on the object of specifying a method for producing such an energy absorption element.
Die Lösung dieser Aufgabe liefern ein Energieabsorptionselement der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 sowie ein gattungsgemäßer Stoßfänger mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 10. Hinsichtlich des Verfahrens wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. The solution of this problem provide an energy absorbing element of the type mentioned above with the features of the characterizing part of
Ein erfindungsgemäßes Energieabsorptionselement zeichnet sich dadurch aus, dass der Dämpfungskörper zumindest abschnittsweise eine durch eine definierte Stauchung erzeugte Strukturschädigung aufweist. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Dämpfungskörper bereits bei der Herstellung einer Vorbelastung in Form einer Stauchung auszusetzen, die zumindest abschnittsweise zu inneren, irreversiblen Strukturschädigungen des Dämpfungskörpers führt. Der Dämpfungskörper wird durch die erstmalige definierte Belastung während des Herstellungsprozesses zusammengedrückt und ändert dadurch seine Kraft-Weg-Kennung. Bei späteren Belastungen durch äußere Krafteinwirkungen, die nach dem Einbau des Energieabsorptionselements in den Stoßfänger während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs auftreten, ändert sich die Kraft-Weg-Kennung des Dämpfungskörpers nicht mehr so stark. Im Ergebnis kann durch die bewusste Herbeiführung irreversibler Strukturschädigungen innerhalb des Dämpfungskörpers der Einfluss der rheologischen Eigenschaften des Energieabsorptionselements auf die Genauigkeit der Erfassung eines Fußgängeranpralls auf einfache Weise kompensiert werden. Vorzugsweise besteht das Energieabsorptionselement nur aus dem Dämpfungskörper. An energy absorption element according to the invention is characterized in that the damping body has, at least in sections, a structural damage produced by a defined compression. The invention is based on the idea to expose the damping body already in the production of a preload in the form of a compression, which leads at least in sections to internal, irreversible structural damage of the damping body. The damping body is compressed by the first defined load during the manufacturing process, thereby changing its force-displacement identifier. For later loads due to external forces acting after occur during installation of the energy absorbing element in the bumper during the driving operation of the motor vehicle, the force-displacement identifier of the damping body does not change so much. As a result, by deliberately causing irreversible structural damage within the damping body, the influence of the rheological properties of the energy absorbing element on the accuracy of pedestrian impact detection can be easily compensated. Preferably, the energy absorption element consists only of the damping body.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Dämpfungskörper derart gestaucht ist, dass er eine Kraft-Weg-Kennung aufweist, die um etwa 50 % gegenüber einem ungestauchten Dämpfungskörper verändert ist. Eine derartige Belastung des Dämpfungskörpers entspricht im Wesentlichen derjenigen, die bei einer typischen Parkkollision des Kraftfahrzeugs mit niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten auftritt. In nachfolgenden Belastungssituationen tritt nur noch eine geringe Änderung der Kraft-Weg-Kennung des Dämpfungskörpers auf. In a preferred embodiment, it is proposed that the damping body is compressed such that it has a force-displacement identifier, which is changed by about 50% with respect to an uncompressed damping body. Such a load of the damping body corresponds substantially to that which occurs in a typical parking collision of the motor vehicle at low vehicle speeds. In subsequent load situations, only a slight change in the force-displacement identifier of the damping body occurs.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Dämpfungskörper aus expandiertem Polypropylen hergestellt sein. Durch eine geeignete Wahl der Dichte des expandierten Polypropylens kann das Energieabsorptionsvermögen des Dämpfungskörpers auf einfache Weise gezielt an die konkreten Anforderungen angepasst werden. In a particularly preferred embodiment, the damping body may be made of expanded polypropylene. By a suitable choice of the density of the expanded polypropylene, the energy absorption capacity of the damping body can be easily adapted to the specific requirements in a simple manner.
Vorzugsweise kann der Dämpfungskörper eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Druckschlauchs aufweisen. Mittels des Druckschlauchs, der in dieser Ausführungsform auf einfache Weise in den Dämpfungskörper integriert werden kann, und Drucksensormitteln, die an den einander gegenüberliegenden Enden des Druckschlauchs angeordnet sind, können der Druckanstieg sowie die Höhe des innerhalb des Druckschlauchs herrschenden Drucks im Falle eines Fußgängeranpralls oder einer Kollision mit einem Gegenstand oder einem anderen Fahrzeug erfasst werden. Preferably, the damping body may have a recess for receiving a pressure hose. By means of the pressure hose, which can be easily integrated into the damping body in this embodiment, and pressure sensor means, which are arranged at the opposite ends of the pressure hose, the pressure rise and the height of the pressure prevailing within the pressure hose in the event of a pedestrian impact or a Collision with an object or another vehicle.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Energieabsorptionselements für einen Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs umfasst die Schritte
- – Erzeugen eines Dämpfungskörpers aus einem Schaumkunststoff und
- – Stauchen des Dämpfungskörpers.
- - Generating a damping body made of a foam plastic and
- - compression of the damping body.
Vorzugsweise kann der Dämpfungskörper aus expandiertem Polypropylen erzeugt werden. Dabei kann die Dichte des expandierten Polypropylens so gewählt werden, dass das Energieabsorptionsvermögen des Dämpfungskörpers auf einfache Weise gezielt an die konkreten Anforderungen angepasst werden kann. Preferably, the damping body can be made of expanded polypropylene. In this case, the density of the expanded polypropylene can be selected so that the energy absorption capacity of the damping body can be easily adapted to the specific requirements in a simple manner.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Dämpfungskörper derart gestaucht wird, dass er seine Kraft-Weg-Kennung um etwa 50 % ändert. Eine derartige Stauchung führt zu einem Zusammendrücken des Dämpfungskörpers und ist mit der Stauchung bei einer Parkkollision mit einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit vergleichbar. In a preferred embodiment, it is proposed that the damping body is compressed such that it changes its force-displacement identifier by about 50%. Such compression leads to compression of the damping body and is comparable with the compression in a park collision with a low vehicle speed.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Stauchen des Dämpfungskörpers mittels mindestens eines Werkzeugs durchgeführt wird, das zur Erzeugung des Dämpfungskörpers verwendet wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass für das Stauchen des Dämpfungskörpers keine zusätzlichen Werkzeuge verwendet und damit auch vorgehalten werden muss. Dadurch kann die Herstellung des Dämpfungskörpers wesentlich vereinfacht werden. Vorzugsweise werden zwei Werkzeuge zur Herstellung des Dämpfungskörpers verwendet. In a particularly preferred embodiment, it is proposed that the compression of the damping body is carried out by means of at least one tool which is used to produce the damping body. This embodiment has the advantage that for the compression of the damping body no additional tools used and thus must be kept. As a result, the production of the damping body can be substantially simplified. Preferably, two tools are used to make the damping body.
Vorzugsweise kann in den Dämpfungskörper eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Druckschlauchs eingebracht werden. Mittels eines derartigen Druckschlauchs, der an seinen einander gegenüberliegenden Enden jeweils ein Drucksensormittel aufweist, können Informationen über einen Druckanstieg und einen innerhalb des Druckschlauchs herrschenden Druck erhalten werden und an eine an die Drucksensormittel angeschlossene Steuerungseinrichtung, insbesondere an eine Airbag-Steuerungseinrichtung, übertragen werden. Preferably, a recess for receiving a pressure hose can be introduced into the damping body. By means of such a pressure hose, which in each case has a pressure sensor means at its opposite ends, information about a pressure rise and a pressure prevailing within the pressure hose can be obtained and transmitted to a control device connected to the pressure sensor means, in particular to an airbag control device.
Ein erfindungsgemäßer Stoßfänger zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine Energieabsorptionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist. A bumper according to the invention is characterized in that the at least one energy absorption element according to one of
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Stoßfänger einen Druckschlauch mit Drucksensormitteln aufweist. In a particularly preferred embodiment, it is proposed that the bumper has a pressure hose with pressure sensor means.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende
Das Kraftfahrzeug-Frontend
Das Kraftfahrzeug-Frontend
Bislang wurden die Drucksensormittel sowie die in der Steuerungseinrichtung implementierten Auswertealgorithmen zur Erfassung eines Fußgängeranpralls auf einen unbelasteten Dämpfungskörper
Um diesem Problem abzuhelfen, wird der Dämpfungskörper
Vorzugsweise wird der Dämpfungskörper
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