DE3700854A1

DE3700854A1 - ENERGY ABSORBING DEVICE ON A BUMPER OF MOTOR VEHICLES

Info

Publication number: DE3700854A1
Application number: DE19873700854
Authority: DE
Inventors: James M Shamaly
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1986-01-24
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1987-07-30
Also published as: DE3700854C2; GB8701312D0; GB2186240A; GB2186240B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine energieabsorbierende Ein richtung an einer Stoßstange von Kraftfahrzeugen der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.The invention relates to an energy absorbing one Direction on a bumper of motor vehicles through the preamble of claim 1 specified genus.

Die bis jetzt bekannten Einrichtungen dieser Art sind als hydropneumatische Stoßdämpfer ausgebildet und zu dem Zweck vorgesehen, bei einem Frontalzusammenstoß eine dabei haupt sächlich auf die Stoßstange ausgeübte Stoßenergie derart weitgehend zu vernichten, daß für die nachfolgende Übertra gungsmöglichkeit durch die Fahrzeugkarosserie jede Verlet zungsgefahr für die Fahrzeuginsassen gemildert wird. Da dieses hydropneumatische Stoßdämpferprinzip eine relativ aufwendige Konstruktion der Stoßstange ergibt, hat es bei spielsweise gemäß der US-PS′en 36 06 295, 38 57 596 und 42 58 641 bisher nicht an Vorschlägen gefehlt, wie mit einer Verwendung von Gummi und Schaumkunststoffen ähnlich energieabsorbierende Eigenschaften für die Stoßstange von Kraftfahrzeugen erhalten werden, jedoch hat sich bisher keiner dieser Vorschläge als praxisgerecht und -geeignet erwiesen.The facilities of this type known up to now are called hydropneumatic shock absorbers designed and for the purpose provided for a head-on collision at all impact energy exerted on the bumper in this way largely destroy that for the subsequent transfer possible through the vehicle body every injury danger for the vehicle occupants is mitigated. There this hydropneumatic shock absorber principle a relative complex construction of the bumper, it has for example, according to US-PS's 36 06 295, 38 57 596 and 42 58 641 so far no suggestions as with similar to the use of rubber and foamed plastics energy absorbing properties for the bumper of Motor vehicles can be obtained, but so far none has of these suggestions have proven to be practical and suitable.

Die durch die Patentansprüche gekennzeichnete Erfindung löst die Aufgabe, eine energieabsorbierende Einrichtung an einer Stoßstange von Kraftfahrzeugen der angegebenen Gattung be reitzustellen, die lediglich mehr oder weniger durch eine Ausnutzung bekannter Werkstoffeigenschaften eine mit den bekannten hydropneumatischen Einrichtungen vergleichbare Energiebilanz ergibt.The invention characterized by the claims solves the task of an energy absorbing device at a Be bumper of motor vehicles of the type specified to sit down, more or less by a Exploitation of known material properties one with the known hydropneumatic devices comparable Energy balance results.

Die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielbaren Vor teile liegen im wesentlichen darin, daß mit der Verwendung zweier unterschiedlicher Kunststoffe mit einer zwei entspre chend unterschiedlich große Ausbeulfaktoren beeinflussenden Anordnung und Ausbildung jetzt eine entsprechend kostenspa rende Gesamtkonstruktion einer Stoßstange zur Verfügung steht, bei der jede auf die Stoßstange zur Einwirkung kom mende Stoßenergie in ebenfalls zwei gegeneinander abgrenz baren Energiestufen absorbiert wird. Es wird damit eine mit den hydropneumatischen Einrichtungen vergleichbare Stoßdämp fung mit der primär nur werkstoffbedingten Möglichkeit erhal ten, die Primärstufe der Energieabsorption auf eine relativ kurze Zeitspanne mit einem verhältnismäßig hohen Anteilsfak tor einstellen zu können, womit dann für die Stoßstange ein Stoßverhalten zur Verfügung steht, das bis zum Überwechseln in die über eine vergleichbar längere Zeitspanne beibehalte ne Sekundärstufe eine von jeder bleibenden Beschädigung freie da elastische Rückbildung der Stoßstangenkonstruktion ermög licht. Für die Primärstufe der Energieabsorption ist dabei insbesondere ein relativ hart eingestellter thermoplastischer Kunststoff unter dem ergänzenden Gesichtspunkt geeignet, daß damit auch ein günstiges Temperaturverhalten für die Stoßstan ge erreichbar ist.The achievable with the device according to the invention parts are essentially that with the use two different plastics with one two correspond Influencing factors of different sizes Arrangement and training now a correspondingly cost-effective Overall design of a bumper available stands, where everyone comes to act on the bumper delimiting impact energy in two likewise baren energy levels is absorbed. It becomes one with shock absorbers comparable to hydropneumatic devices with the primarily material-related option ten, the primary level of energy absorption to a relative short period of time with a relatively high share factor To be able to adjust the gate, which then for the bumper Impact behavior is available that up to the change in which maintain over a comparably longer period of time ne secondary level one free of any permanent damage because elastic regression of the bumper construction enables light. For the primary stage of energy absorption there is especially a relatively hard set thermoplastic Plastic is suitable from the supplementary point of view that thus also a favorable temperature behavior for the bumper ge can be reached.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nach folgend näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine Perspektivansicht der Ein richtung in der Anordnung an der vorderen Stoßstange eines Kraft fahrzeuges mit einer teilweise ge schnittenen Darstellung,An embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the drawing and is described in more detail below. It shows Fig. 1 is a perspective view of the A direction in the arrangement on the front bumper of a motor vehicle with a partly cut ge representation,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Einrichtung nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 is a sectional view of the device along the line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 und 4 Schnittansichten der Einrichtung entsprechend der Fig. 2 während der Primärstufe und der Sekundärstufe einer energieabsorbierenden Verfor mung, FIGS. 3 and 4 are sectional views of the device according to the Fig. 2, during the primary stage and the secondary stage mung an energy Verfor,

Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Schnitt ansicht einer zweiten Ausführungsform der Einrichtung, Fig. 5 is a Fig. 2 corresponding sectional view of a second embodiment of the device,

Fig. 6 eine Schnittansicht eines Teils einer dritten Ausführungsform der Einrichtung, Fig. 6 is a sectional view of a portion of a third embodiment of the device,

Fig. 7 und 8 Kennlinien zur Darstellung eines unterschiedlich großen Ausbeulfak tors zweier Kunststoffe, die für die Einrichtung gemäß Fig. 1 zur Verwendung kommen können, und FIGS. 7 and 8 curves showing a different sized gate Ausbeulfak two plastics used for the device of FIG. 1 may come to be used, and

Fig. 9 eine Kennlinie zur Darstellung der mit der Einrichtung gemäß Fig. 1 erreichbaren Energieabsorption. FIG. 9 is a characteristic curve to show the energy absorption achievable with the device according to FIG. 1.

Die teilweise geschnittene Perspektivansicht der Fig. 1 zeigt den an einem Richtungsanzeiger angeordneten Bereich des vorde ren Stoßfängers 12 eines Kraftfahrzeuges. Der Stoßfänger ist mit einer durch eine Zierleiste 16 abgedeckten Stoßstange 18 und mehreren energieabsorbierenden Einrichtungen 20 gebildet, durch welche die Stoßstange 18 mit einem Montageblech 22 der Fahrzeugkarosserie 14 verschraubt ist.The partially sectioned perspective view of FIG. 1 shows the area of the front bumper 12 of a motor vehicle arranged on a direction indicator. The bumper is formed with a bumper 18 covered by a decorative strip 16 and a plurality of energy-absorbing devices 20 , by means of which the bumper 18 is screwed to a mounting plate 22 of the vehicle body 14 .

Jede zur Absorption einer in der Längsrichtung des Fahrzeuges auf den Stoßfänger 12 und damit auf die Stoßstange 18 einwir kenden Stoßenergie vorgesehene Einrichtung 20 ist in Form eines Kunststoffgehäuses 24 ausgebildet, das bevorzugt aus einem relativ hart eingestellten Thermoplasten besteht und zur Aufnahme eines Druckpolsters 26 vorgesehen ist, das für die Bereitstellung eines unterschiedlich großen Ausbeulfak tors bevorzugt mit einem Polyurethan-Schaumstoffkörper gebil det ist. Das Kunststoffgehäuse 24 ist mit einstückig ausgebil deten Befestigungsflanschen 27, 28 versehen, welche Durchsteck löcher 30 für Nieten oder Schrauben aufweisen, mittels welcher die Stoßstange 18 durch die Mehrfachanordnung der Kunststoff gehäuse 24 an der Fahrzeugkarosserie 14 befestigt wird.Each device 20 provided for absorption of a shock energy acting in the longitudinal direction of the vehicle on the bumper 12 and thus on the bumper 18 is formed in the form of a plastic housing 24 , which preferably consists of a relatively hard set thermoplastic and is provided for receiving a pressure cushion 26 , which is gebil det for the provision of a different sized Ausbeulfak tors preferably with a polyurethane foam body. The plastic housing 24 is provided with integrally ausgebil Deten mounting flanges 27 , 28 , which have through holes 30 for rivets or screws, by means of which the bumper 18 is fastened to the vehicle body 14 by the multiple arrangement of the plastic housing 24 .

Der zur Anordnung des Druckpolsters 26 vorgesehene Innen raum 34 des Kunststoffgehäuses 24 kann abweichend von dem dargestellten rechteckigen Querschnitt auch eine runde bzw. jede beliebig andere Querschnittsform haben. Wichtig ist, daß dieser Innenraum 34 eine im Vergleich zu dem Druckpolster 26 etwas größere Axiallänge aufweist, so daß bei Einwirkung einer Stoßenergie auf die Stoßstange 18 die den Innenraum 34 bildenden Gehäusewände 32 entsprechend der Darstellung in Fig. 3 ausbeulen können, noch bevor die Stoßstange mit dem Druckpolster 26 körperlich in Berührung kommt. Um dieses eine Primärstufe der Energieabsorption ergebende primäre Ausbeulen der Wände 32 des Kunststoffgehäuses 24 zu erhalten, muß das Druckpolster 26 eine relativ gleitfähige Anlage an der umgebenden Innenwand des Kunststoffgehäuses aufweisen, wobei es für eine optimale Ausnutzung des gegenüber dem Druckpolster unterschiedlichen Ausbeulfaktors des Kunst stoffgehäuses 24 auch von Vorteil sein kann, wenn das in den Innenraum 34 eingesetzte Druckpolster entsprechend der Darstellung des Druckpolsters 26′ in Fig. 5 einen etwas klei ner dimensionierten Querschnitt aufweist oder mit einer Gleitfläche versehen ist, die entsprechend der in Fig. 6 für eine alternative Ausbildung des Druckpolsters 26′′ gezeigten Einzelheit Riffelungen od.dgl. aufweist, die den Reibungsfaktor zwischen dem Druckpolster und der umge benden Innenwand des Kunststoffgehäuses 24 verkleinern.The provided for the arrangement of the pressure pad 26 interior 34 of the plastic housing 24 may differ from the rectangular cross section shown also a round or any other cross-sectional shape. It is important that this interior 34 has a somewhat longer axial length than the pressure pad 26 , so that when an impact energy acts on the bumper 18, the housing walls 32 forming the interior 34 can bulge out, as shown in FIG. 3, even before the bumper comes into physical contact with the pressure pad 26 . In order to obtain this primary bulging of the walls 32 of the plastic housing 24, which results in a primary stage of energy absorption, the pressure cushion 26 must have a relatively slidable contact with the surrounding inner wall of the plastic housing, and for optimal utilization of the different buckling factor of the plastic housing 24 compared to the pressure cushion can also be advantageous if the pressure pad used in the interior 34 corresponding to the representation of the pressure pad 26 'in Fig. 5 has a somewhat small cross-section or is provided with a sliding surface corresponding to that in Fig. 6 for an alternative embodiment of the pressure pad 26 '' shown corrugations or the like. has, which reduce the friction factor between the pressure pad and the surrounding inner wall of the plastic housing 24 .

Für den relativ hart eingestellten thermoplastischen Kunst stoff, aus dem das Kunststoffgehäuse 24 bevorzugt herge stellt wird, kann beispielsweise die in Fig. 7 gezeigte Kenn linie maßgebend sein, während die in Fig. 8 gezeigte Kennli nie dann maßgebend ist für einen Polyurethan-Schaumstoffkör per, der andererseits für das Druckpolster 26 bevorzugt ver wendet wird. Die Kennlinie der Fig. 7 weist somit aus, daß wenn unter Vermittlung der Stoßstange 18 die Wände 32 des Kunststoffgehäuses 24 in den in Fig. 3 dargestellten Zustand ausgebeult werden, bei diesem Ausbeulen dann ein relativ gro ßer Anteil der Stoßenergie in einer relativ kurzen Zeitspanne absorbiert wird, wobei diese anfängliche Absorption der Stoß energie einer Verkürzung der axialen Länge des Kunststoffge häuses 24 praktisch um das Maß entspricht, um welches das Druckpolster 26 anfänglich axial kürzer ist als der Innen raum 34. Solange der bei dieser Primärstufe der Energieab sorption maßgebliche Anteilsfaktor nicht überschritten wird, findet eine elastische Rückbildung des Kunststoffgehäuses aus dem ausgebeulten Zustand der Darstellung gemäß Fig. 3 in den in Fig. 2 dargestellten Zustand statt, sobald die Ein wirkung einer Stoßenergie auf die Stoßstange 18 aufgehoben ist. Wird andererseits der mit dem Ausbeulen der Wände 32 des Kunststoffgehäuses 24 zu absorbierende Anteil der Stoß energie überschritten, dann wird ausweislich der in Fig. 7 gezeigten Kennlinie der Widerstand des Kunststoffgehäuses gegenüber einem fortschreitenden Ausbeulen verhältnismäßig rasch abgebaut, so daß damit dann die den Innenraum 34 um gebende Wand 32 die in Fig. 4 gezeigte Fältelung erfährt.For the relatively hard-set thermoplastic material, from which the plastic housing 24 is preferably Herge, for example, the characteristic line shown in FIG. 7 can be decisive, while the characteristic curve shown in FIG. 8 is never decisive for a polyurethane foam body which, on the other hand, is preferably used for the pressure cushion 26 . The characteristic curve of FIG. 7 thus shows that when the walls 32 of the plastic housing 24 are bulged into the state shown in FIG. 3 by means of the bumper 18 , a relatively large proportion of the impact energy in a relatively short period of time during this bulging is absorbed, this initial absorption of the shock energy a reduction in the axial length of the plastic housing 24 practically corresponds to the amount by which the pressure pad 26 is initially axially shorter than the inner space 34th As long as the decisive factor in this primary stage of energy absorption is not exceeded, there is an elastic regression of the plastic housing from the bulged state of the representation according to FIG. 3 in the state shown in FIG. 2, as soon as the effect of an impact energy on the bumper 18 is canceled. If, on the other hand, the portion of the shock energy to be absorbed with the bulging of the walls 32 of the plastic housing 24 is exceeded, then, as shown in the characteristic curve shown in FIG. 7, the resistance of the plastic housing to progressive bulging is reduced relatively quickly, so that the interior 34 around giving wall 32 undergoes the pleating shown in FIG. 4.

Der Beginn dieser Fältelung fällt nun zusammen mit der durch das Druckpolster 26 erfüllten Sekundärstufe der Energieabsorption, die ausweislich der in Fig. 8 gezeigten Kennlinie einen linear ansteigenden Verlauf des gegenüber einem Ausbeulen maßgeblichen Widerstandes aufweist. Mit diesem linear ansteigenden Verlauf des durch das Druckpol ster 26 der fortschreitenden Stoßenergie entgegengesetzten Widerstandes wird damit der aufgrund der Fältelung rasch ab fallende Widerstand des Kunststoffgehäuses 24 ausgeglichen, so daß unter Hinweis auf die in Fig. 9 gezeigte Kennlinie für diese Sekundärstufe davon ausgegangen werden kann, daß auf grund des dafür vorgegebenen unterschiedlich großen Ausbeul faktors des Druckpolsters 26 jetzt über eine verlängerte Zeitspanne derselbe Anteilsfaktor der Stoßenergie fortge setzt absorbiert wird, der anfänglich über eine nur kurze Zeitspanne ausschließlich durch das Kunststoffgehäuse 24 zur Absorption gebracht werden kann. Die mit dem Druckpolster 26 an eine anfängliche Primärstufe bewirkte Nachschaltung einer Sekundärstufe für die Absorption jeder auf die Stoß stange in der Längsrichtung des Fahrzeuges einwirkenden Stoßenergie ergibt damit für die Fahrzeuginsassen eine ge ringere Ansprechempfindlichkeit, was noch dadurch weiter ge fördert werden kann, daß die beiden Stufen der Energieabsorp tion eine mit den unterschiedlich großen Ausbeulfaktoren des Kunststoffgehäuses 24 und des Druckpolsters 26 beeinflußbare größere Differenzierung gegeneinander erfahren. Die gegensei tige Differenzierung der beiden Stufen ist dabei sowohl werk stoffmäßig als auch in der wechselseitigen Ausbildung und An ordnung der die energieabsorbierende Einrichtung ausmachenden Einzelteile möglich.The beginning of this pleating now coincides with the secondary stage of energy absorption which is fulfilled by the pressure cushion 26 and which, according to the characteristic curve shown in FIG. 8, has a linearly increasing course of the resistance to bulging, which is decisive. With this linearly increasing course of the opposing resistance through the pressure pad 26 of the progressive impact energy, the rapidly decreasing resistance of the plastic housing 24 due to the pleating is compensated for, so that it can be assumed for this secondary stage with reference to the characteristic curve shown in FIG. 9 that due to the different sized bulge factor of the pressure pad 26 is now absorbed over a prolonged period of time the same proportion factor of the impact energy is absorbed, which can initially only be brought to absorption over a short period of time by the plastic housing 24 . The effect caused by the pressure pad 26 to an initial primary stage downstream of a secondary stage for the absorption of each impact rod acting on the bumper in the longitudinal direction of the vehicle gives the vehicle occupants a lower response sensitivity, which can be further promoted by the fact that the two Levels of energy absorption experience with the different sized buckling factors of the plastic housing 24 and the pressure pad 26 greater differentiation from each other. The mutual differentiation of the two stages is possible both in terms of material and in the mutual training and arrangement of the individual parts that make up the energy-absorbing device.

Claims

1. Device on a bumper of motor vehicles for absorbing an impact energy acting in the longitudinal direction of the vehicle on the bumper and resiliently to be absorbed in relation to the vehicle body, characterized by at least one plastic housing arranged between the bumper ( 18 ) and the vehicle body ( 14 ) (24), one in the longitudinal direction of the vehicle extending main axis, and in a valve disposed within the housing (24), pressure pad (26) made of plastic, which has a relation to the plastic housing (24) of different sizes Ausbeulfaktor in the longitudinal direction of the vehicle .

2. Device according to claim 1, characterized in that the plastic housing ( 24 ) is designed to achieve a material initially relatively high elastic resistance to bulging and the pressure pad ( 26 ) for the development of a comparable resistance, with the beginning of the Bulge of the plastic housing ( 24 ) increases linearly in order to approximately compensate for the rapidly decreasing resistance to the progressive bulge.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that with the exception of a different size Ausbeulfaktor influence send axial partial length of the entire interior ( 34 ) of the plastic housing ( 24 ) with the a sliding system on the inner wall having pressure pad ( 26 ) filled is.

4. Device according to claim 3, characterized in that on the inner wall of the plastic housing ( 24 ) adjacent sliding surface of the pressure pad ( 26 '') with the friction factor reducing corrugations or the like. is provided.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the plastic housing ( 24 ) from a relatively hard set thermoplastic and the pressure pad ( 26 ) consist of a polyurethane foam body.