DE19807158A1 - Motor vehicle impact absorber tube between bumper and vehicle member - Google Patents

Motor vehicle impact absorber tube between bumper and vehicle member

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Abstract

The impact absorber tube (3) twists round its longitudinal axis under load due to peripherally disrupted stiffening lines (4) running at an angle to the tube length plus interposed deformation zones (5). The lines extend over a helix and the tube (3) expands conically in the direction of the bumper. Openings (6) are provided in the deformation zones (5) in the top and lower third of the absorber tube (1). The casing surface is made up of lengthways valleys and crests in which the radially outermost crests form stiffening lines as opposed to the valleys which form deformation zones.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pralldämpfer zum An­ bringen eines Fahrzeugstoßfängers an einen Fahrzeuglängs­ träger, bestehend im wesentlichen aus einem Rohr, das in Längsrichtung belastet in der Lage ist, Verformungsener­ gie aufzunehmen.The invention relates to an impact damper bring a vehicle bumper to a vehicle length Carrier consisting essentially of a tube which in Longitudinal load is able to deform gie record.

Derartige Pralldämpfer haben die Aufgabe, die kinetische Energie des Fahrzeuges bei Aufprallgeschwindigkeiten bis ca. 15 km/h durch Verformung nahezu vollständig aufzuneh­ men. Ziel ist es, die zwischen dem Stoßfänger und den Längsträgern des Fahrzeuges angeordneten Pralldämpfer so zu gestalten, daß bei einer leichten Kollision die Längs­ träger nicht beschädigt werden und lediglich die defor­ mierten Pralldämpfer zur Reparatur ausgewechselt werden müssen.Such impact absorbers have the task of kinetic Energy of the vehicle at impact speeds up to approx. 15 km / h almost completely due to deformation men. The goal is to get that between the bumper and the Impact absorbers arranged along the longitudinal beams of the vehicle to design that the longitudinal carrier are not damaged and only the defor Mated impact absorber to be replaced for repair have to.

Dazu wurden bisher die unterschiedlichsten Systeme vor­ gestellt. In der DE 28 11 813 C2 wird ein hydraulisches System beschrieben, bei dem der Pralldämpfer als Teleskop ausgebildet ist, bei dem während eines Aufpralls Hydrau­ likflüssigkeit über eine enge Drossel von einer Kammer in eine andere Kammer verdrängt wird. Solche Systeme sind aber recht aufwendig und konnten sich bisher nicht durch­ setzen. Bewährt haben sich hingegen sogenannte Stülprohre - wie z. B. in der DE 195 04 031 A1 beschrieben -, bei denen zwei Rohre ineinander geführt sind, deren Enden über ein integrales Bogenstück miteinander verbunden sind. Das äußere Rohr ist an der Karosserie befestigt, während das innere Rohr den Stoßfänger trägt. Bei einer Kollision wird das innere Rohr durch das äußere Rohr ge­ schoben, wobei entsprechend dem Bewegungsfortschritt die Rohrwandung durch den Bogenbereich (Stülpzone) geführt wird. Das innere Rohr wird somit sukzessive gebogen und wieder gestreckt. Die dafür benötigte Energie führt zum Abbau der eingeleiteten Stoßenergie.So far, the most varied systems have been proposed posed. In DE 28 11 813 C2 a hydraulic System described in which the impact damper as a telescope is formed in which during an impact Hydrau liquid from a chamber through a narrow throttle another chamber is displaced. Such systems are but quite complex and have not been able to get through put. So-called inverted tubes, on the other hand, have proven their worth - such as B. described in DE 195 04 031 A1 -, at  where two pipes are inserted into each other, the ends connected to each other via an integral arch piece are. The outer tube is attached to the body, while the inner tube carries the bumper. At a The inner tube is collided by the outer tube pushed, the according to the movement progress Pipe wall led through the bend area (slip zone) becomes. The inner tube is thus successively bent and stretched again. The energy required for this leads to Reduction of the impact energy introduced.

In der DE 40 28 164 A1 ist ebenfalls ein Pralldämpfer be­ schrieben, der aus zwei Rohren besteht, die aber nicht wie oben beschrieben miteinander verbunden sind. Vielmehr ist das eine Rohr konisch aufgeweitet ausgebildet, wäh­ rend das andere entsprechend kegelförmig zuläuft. Bei ei­ ner Kollision werden die beiden Rohre ineinander gescho­ ben, wobei das innere Rohr versucht, das äußere Rohr ge­ gen einen entsprechenden Widerstand aufzuweiten. Die da­ bei auftretenden Reib- und Verformungskräfte bewirken ei­ nen Abbau der Stoßenergie.In DE 40 28 164 A1 an impact damper is also be wrote, which consists of two tubes, but not are interconnected as described above. Much more is a tube flared, wah rend the other tapers accordingly. With egg In a collision, the two pipes are shot into one another ben, with the inner tube trying to ge the outer tube against a corresponding resistance. The one there if friction and deformation forces occur, cause egg reduction of impact energy.

Allgemein gilt: Die aufgenommene Energie wird bestimmt vom Verformungsweg und der Verformungskraft. Bei allen bisher vorgestellten Elementen entspricht der Verfor­ mungsweg der Verschiebung des Stoßfängers gegenüber der Karosserie. Entsprechend hoch muß das Kraftniveau sein, um ausreichend Energie aufnehmen zu können. Daher müssen z. B. die Stülprohre zur Darstellung hoher Verformungs­ kräfte ausreichend dick ausgeführt sein.The general rule is: the absorbed energy is determined the deformation path and the deformation force. At all previously presented elements correspond to the Verfor path of displacement of the bumper relative to the Body. The level of force must be correspondingly high to be able to absorb enough energy. Therefore must e.g. B. the inverted tube to represent high deformation forces must be sufficiently thick.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, einen Pralldämp­ fer zu konzipieren, der auch in Leichtbauweise eine aus­ reichend hohe Energieaufnahme gewährleistet. The invention has set itself the goal of an impact damper fer to conceive of a lightweight construction sufficient high energy consumption guaranteed.  

Es wird daher vorgeschlagen, das Rohr derart mit Verstei­ fungslinien und Verformungszonen zu versehen, daß es un­ ter Belastung um seine Längsachse tordiert.It is therefore proposed to reinforce the pipe in this way lines and deformation zones to provide that it is un twisted around its longitudinal axis.

Bei dieser Torsion wird praktisch in jedem Augenblick der Zusammendrückung die gesamte Mantelfläche des Rohres ver­ formt, so daß die Verformungszone nicht auf bestimmte Ab­ schnitte wie beim Stülprohr beschränkt ist. Dadurch kann das Biegemoment je Flächeneinheit verkleinert werden, und trotzdem ein ausreichendes Kraftniveau erzeugt werden. Dies wiederum hat aber den Vorteil, daß das Rohr aus re­ lativ dünnem Blech hergestellt werden kann.With this twist, the Compression ver the entire surface of the tube forms, so that the deformation zone is not limited to certain Ab cuts as is restricted with the inverted tube. This can the bending moment per unit area can be reduced, and a sufficient level of force can still be generated. But this in turn has the advantage that the tube from right relatively thin sheet metal can be produced.

Eine Möglichkeit, das Rohr so auszubilden, daß beim Zu­ sammendrücken des Rohrs unter einer Längsbelastung gleichzeitig eine Torsion auftritt, besteht darin, meh­ rere auf dem Umfang des Rohrs verteilte und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufende Versteifungslinien vor­ zusehen und die dazwischen liegenden Bereiche als Verfor­ mungszonen auszubilden. Vorzugsweise verlaufen die Ver­ steifungslinien dabei entlang einer Schraubenlinie.One way to train the tube so that when closing compress the tube under a longitudinal load torsion occurs at the same time, is meh rere distributed on the circumference of the pipe and under one Stiffening lines running at an angle to the longitudinal axis watch and the areas in between as verfor training zones. Preferably, the ver stiff lines along a helix.

Um den Verformungsvorgang zu unterstützen, sollte das Rohr konisch erweitert ausgebildet sein. Außerdem können in dem Bereich der Verformungszonen Ausnehmungen vorgese­ hen werden.In order to support the deformation process, that should Pipe be flared. You can also Recesses in the area of the deformation zones will be.

Die Versteifungslinien und Verformungszonen können wie folgt realisiert werden: Der Rohrmantel wird wellenförmig ausgebildet mit jeweils unter einem Winkel zur Längsrich­ tung verlaufenden Wellentälern und Wellenbergen, wobei die radial außenliegenden Wellenkämme als Versteifungs­ linien ausgebildet sind und die Wellenflanken und die Wellentäler die Verformungszonen bilden. Um zu verhin­ dern, daß die Versteifungslinien beim Zusammendrücken des Rohrs radial nach außen ausbrechen, können sie mit Ver­ steifungssicken, insbesondere mit zwei kleinen, parallel verlaufenden Längseindrückungen versehen werden. Ein zu­ sätzliches Versteifungsprofil könnte ebenfalls diese Funktion erfüllen.The stiffening lines and deformation zones can be like can be realized as follows: The tubular jacket becomes wavy each formed at an angle to the longitudinal direction direction running wave valleys and wave crests, whereby the radially outer wave crests as stiffening lines are formed and the wave flanks and the Wave valleys that form deformation zones. To avoid that the stiffening lines when compressing the You can break out the pipe radially outwards with Ver  Stiffening beads, especially with two small ones in parallel longitudinal impressions are provided. One too additional stiffening profile could also do this Perform function.

Da das ganze Rohr bei der Verformung in sich tordiert, also der eine Öffnungsrand relativ zum anderen Öffnungs­ rand verdreht wird, muß das Rohr in der Regel mit dem Ende kleineren Durchmessers z. B. am Längsträger fixiert werden und mit dem Ende größeren Durchmessers derart am Stoßfänger gehalten werden, daß der Rand in Umfangsrich­ tung gegenüber dem Stoßfänger gedreht werden kann. Dazu wird der Stoßfänger von einem parallel zum Pralldämpfer angeordneten Halter an der Fahrzeugkarosserie gehalten, so daß der Pralldämpfer lediglich die Aufgabe übernimmt, bei einem Frontalcrash Verformungsenergie aufzunehmen.Since the whole tube twists when deformed, So one opening edge relative to the other opening edge is twisted, the pipe must usually with the End of smaller diameter z. B. fixed to the side member become and with the end of larger diameter in such a way Bumpers are held that the edge in circumferential direction tion can be rotated relative to the bumper. To the bumper becomes one parallel to the impact absorber arranged holder held on the vehicle body, so that the impact absorber only takes on the task to absorb deformation energy in a frontal crash.

Denkbar ist auch, den Pralldämpfer aus zwei Teilen zusam­ menzusetzen, wobei jedes Teil die oben beschriebene Form aufweist. Vorzugsweise werden die jeweiligen Enden mit dem größeren Querschnitt aneinandergesetzt und miteinan­ der verbunden, wobei die Versteifungslinien der beiden Teilabschnitte so ausgebildet sind, daß ihre Torsionen spiegelbildlich zueinander erfolgen.It is also conceivable to combine the impact damper from two parts with each part in the form described above having. The respective ends are preferably with the larger cross section put together and with each other the connected, the stiffening lines of the two Sections are designed so that their torsions are mirror images of each other.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel in drei Abbil­ dungen näher dargestellt. Dabei zeigen:The following is an embodiment in three figures shown in more detail. Show:

Fig. 1 einen Pralldämpfer im Originalzustand, Fig. 1 is an impact absorber in the original state,

Fig. 2 einen Pralldämpfer im zusammengedrückten Zustand und Fig. 2 shows an impact damper in the compressed state and

Fig. 3 das Ergebnis eines rechnerisch simulierten Crashversuchs mit einem Pralldämpfer, dessen sein Verhalten bestimmende Konstruktionspa­ rameter auf ein Mittelklassefahrzeug abge­ stimmt sind. Fig. 3 shows the result of a computationally simulated crash test with an impact damper, the construction parameters determining its behavior are tuned to a medium-sized vehicle.

Der Pralldämpfer 1 ist mit einem Topf 2 verbunden, der in das offene Ende eines Längsträgers eingesetzt wird. Der Pralldämpfer 1 selbst besteht aus einem sich nach vorne erweiternden Rohr 3, dessen Mantel aus einem gewellten Blech besteht. Die Wellenfront verläuft dabei in einer langgestreckten Schraubenlinienform um den Mantel des Rohres 3, schließt also mit einer gedachten Linie auf dem Mantel parallel zur Längsachse einen Winkel ein. Die Wel­ lenkämme, also die radial weiter außenliegenden Ab­ schnitte des Rohrmantels bilden Versteifungslinien 4 und werden, falls nötig, durch zwei parallel laufende Sicken versteift. Die Versteifungslinien 4 stellen quasi das Ge­ rüst des Pralldämpfers 1 dar. Durch ihre Schrägstellung wird erreicht, daß bei einer axialen Belastung diese in Umfangsrichtung ausweichen, d. h. jeweils auf eine Schraubenlinie gezwängt werden, die einen wesentlich größeren Steigungswinkel aufweist.The impact damper 1 is connected to a pot 2 which is inserted into the open end of a side member. The impact damper 1 itself consists of a tube 3 which widens towards the front and whose jacket consists of a corrugated sheet. The wavefront extends in an elongated helical shape around the jacket of the tube 3 , thus enclosing an angle with an imaginary line on the jacket parallel to the longitudinal axis. The Wel lenkämme, that is, the radially outer sections from the tubular jacket form stiffening lines 4 and, if necessary, are stiffened by two parallel beads. The stiffening lines 4 represent the Ge framework of the impact damper 1. Through their inclination it is achieved that with an axial load they dodge in the circumferential direction, ie are each forced onto a helix that has a much larger pitch angle.

Die Bereiche zwischen den Versteifungslinien, d. h. die Wellenflanken und -täler sind sogenannte Verformungszonen 5. Sie werden bei der beschriebenen Bewegung der Verstei­ fungslinien 4 auf ihrer gesamten Länge in sich verdreht und gebogen, so daß die Verformungsarbeit praktisch in jedem Flächenelement des Pralldämpfers erfolgt.The areas between the stiffening lines, ie the wave flanks and troughs, are so-called deformation zones 5 . You are in the described movement of the reinforcement lines 4 twisted and bent over their entire length, so that the deformation work takes place in practically every surface element of the impact damper.

Um Unstetigkeiten bei der beschriebenen Bewegung zu ver­ meiden, sind insbesondere im unteren und oberen Drittel der Versteifungszonen Ausnehmungen 6 vorgesehen.In order to avoid discontinuities in the movement described, recesses 6 are provided in particular in the lower and upper third of the stiffening zones.

Die bei einem Crash erzielte Verformung wird deutlich in der Darstellung der Fig. 2, die einen Pralldämpfer nach einer Verformung zeigt. Die Versteifungslinien 4 liegen extrem flach und haben sich quasi übereinander gelegt. Um dies zu erreichen, müssen die Verformungszonen 5 verbogen werden, wobei es zu der dargestellten Aufweitung der Aus­ nehmungen 6 kommt. Durch die Darstellung der Fig. 2 wird gleichzeitig ihre Funktion verdeutlicht. Ohne eine solche Maßnahme würden die Pralldämpfer 1 beim Zusammendrücken in diesen Bereichen einreißen, so daß ein gleichmäßiges Eindrehen, wie im Ergebnis in der Fig. 2 dargestellt, nicht möglich wäre.The deformation achieved in a crash becomes clear in the illustration in FIG. 2, which shows an impact damper after deformation. The stiffening lines 4 are extremely flat and have almost superimposed. To achieve this, the deformation zones 5 must be bent, which leads to the widening of the recesses 6 shown . The function of FIG. 2 is clarified at the same time. Without such a measure, the impact absorbers 1 would tear when compressed in these areas, so that a uniform screwing in, as shown in the result in FIG. 2, would not be possible.

Fig. 3 zeigt in Diagrammform den dynamischen Verlauf ei­ nes rechnerisch simulierten Crashs. Auf der X-Achse 10 des Diagramms wird die Zeit und auf der Y-Achse 11 der Verformungsweg bzw. die jeweils wirkende Verformungskraft aufgetragen. Die Linie 12 stellt den Verlauf der Verfor­ mungskraft dar. Man erkennt, daß einerseits das Kraftni­ veau abgesehen von einem Anfangspeak sehr gleichmäßig ist und anderseits die Verformung in Längsrichtung, darge­ stellt durch die Linie 13, zumindest in der Anfangsphase mit gleichbleibender Geschwindigkeit vonstatten geht. Dementsprechend wird die kinetische Energie, d. h. die eingebrachte Stoßenergie, sehr gleichmäßig abgebaut. Die Daten lassen auch erkennen, daß die Energieaufnahme sehr gut rechnerisch zu erfassen ist und daher eine gute Ab­ stimmung der das dynamische Verhalten prägenden Konstruk­ tionsdaten (Durchmesser der Ränder, Schräglage der Ver­ steifungslinien, Blechdicke, etc.) auf den jeweiligen Fahrzeugtyp vorgenommen werden kann. Fig. 3 shows in diagram form the dynamic course of a computationally simulated crash. The time is plotted on the X axis 10 of the diagram and the deformation path or the respectively acting deformation force is plotted on the Y axis 11 . The line 12 represents the course of the deformation force. It can be seen that, on the one hand, the force level, apart from an initial peak, is very uniform and, on the other hand, the deformation in the longitudinal direction, represented by line 13 , takes place at a constant speed, at least in the initial phase. Accordingly, the kinetic energy, ie the impact energy introduced, is reduced very evenly. The data also show that the energy consumption can be recorded very well by calculation and therefore a good coordination of the design data that characterize the dynamic behavior (diameter of the edges, inclined position of the stiffening lines, sheet thickness, etc.) can be made for the respective vehicle type .

Claims (7)

1. Pralldämpfer zur Anordnung zwischen einem Fahrzeug­ stoßfänger und einem Fahrzeuglängsträger, bestehend im wesentlichen aus einem Rohr, das in Längsrichtung belastet in der Lage ist, Verformungsenergie aufzu­ nehmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3) derart mit Versteifungslinien (4) und Verformungs­ zonen (5) versehen ist, das es unter Belastung um seine Längsachse tordiert.1. Impact absorber for arrangement between a vehicle bumper and a vehicle side member, consisting essentially of a tube that is able to take deformation energy in the longitudinal direction, characterized in that the tube ( 3 ) with such stiffening lines ( 4 ) and deformation zones ( 5 ) is provided that it twists under load around its longitudinal axis. 2. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß im Rohrmantel mehrere auf dem Umfang ver­ teilte, unter einem Winkel zur Längsrichtung verlau­ fende Versteifungslinien (4) und dazwischenliegende Verformungszonen (5) ausgebildet sind.2. Impact absorber according to claim 1, characterized in that in the tubular casing several ver distributed on the circumference, at an angle to the longitudinal direction duri fende stiffening lines ( 4 ) and intermediate deformation zones ( 5 ) are formed. 3. Pralldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Versteifungslinien (4) entlang einer Schraubenlinie verlaufen.3. Impact absorber according to claim 2, characterized in that the stiffening lines ( 4 ) run along a helical line. 4. Pralldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) sich in Richtung des Stoßfängers konisch erweiternd aus­ gebildet ist.4. Impact absorber according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the tube ( 2 ) is flared in the direction of the bumper from. 5. Pralldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Ver­ formungszonen (5), insbesondere im unteren und obe­ ren Drittel des Pralldämpfers (1) Ausnehmungen (6) vorgesehen sind.5. Impact absorber according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the deformation zones ( 5 ), in particular in the lower and upper ren third of the impact damper ( 1 ), recesses ( 6 ) are provided. 6. Pralldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmantel wel­ lenförmig mit jeweils unter einem Winkel zur Längs­ richtung verlaufenden Wellentäler und Wellenberge aufweist, wobei die radial außenliegenden Bergkämme als Versteifungslinien (4) ausgebildet sind und die Bergflanken und die Wellentäler Verformungszonen (5) bilden.6. Impact absorber according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the tubular jacket wel leniform with each at an angle to the longitudinal direction extending troughs and wave crests, the radially outer crests are designed as stiffening lines ( 4 ) and the mountain flanks and the troughs Form deformation zones ( 5 ). 7. Pralldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bergkämme durch Versteifungssicken ver­ steift sind.7. impact damper according to claim 6, characterized net that the mountain ridges ver stiffening beads are stiff.
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