DE4401865A1

DE4401865A1 - Bumper with a bumper bar and hollow deformation elements holding this

Info

Publication number: DE4401865A1
Application number: DE4401865A
Authority: DE
Inventors: Holger Michael Dipl Ing Thum
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1994-01-22
Publication date: 1994-08-11

Abstract

A bumper includes a bumper bar (1) and mechanical deformation elements (4, 5) arranged between this and longitudinal supports (2, 3) of the vehicle concerned. In order that these do not collapse even after introduction of bending moments through the bumper bar (1), they are provided with laterally opposite local strength reductions (7, 8, 9, 10) which define a perpendicular "bending axis" in the deformation elements (4, 5). These thus have joint properties without the conversion of kinetic energy into deformation work suffering as a result of longitudinal upsetting of the deformation elements (4, 5) (Figure 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßfänger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein aus der US-PS 4 272 114, B60R 19/04, bekannter Stoßfänger dieses Aufbaus verwendet zwischen der in üblicher Weise quer zum Fahrzeug verlaufenden Stoßstange und den zugekehrten Enden von Längsträgern hohle Deformationselemente, die einen viereckigen Querschnitt besitzen, dessen lichte Weite mit zunehmender Annäherung an den jeweiligen Längsträger zu nimmt. Zur Erzielung einer crashbedingten Verformung im Sinne einer Verringerung der Längsabmessung des jeweiligen Deforma tionselements durch Zusammenfalten ist dieses mit quer verlau fenden Ausnehmungen als örtlichen Festigkeitsverringerungen versehen. Ein derartiger Stoßfänger stellt eine gewünschte gezielte Umsetzung von kinetischer Energie im Crashfall in Verformungsarbeit sicher, jedoch unter der Voraussetzung, daß die in das jeweilige Deformationselement von der Stoßstange her eingeleiteten Kräfte in Richtung der Achse des Deformations elements verlaufen. Dies ist aber häufig nicht der Fall. Ist beispielsweise die Stoßstange in Draufsicht in ihrem mittleren Bereich etwas vorgewölbt, so leitet sie in die ihr zugekehrten, mit ihr verschraubten Endbereiche der Deformationselemente Querkräfte ein, die zu einer Knick- oder Biegebeanspruchung der Deformationselemente führen. Sobald aber eine Knickverformung der Deformationselemente eingetreten ist, erfolgt nur noch in sehr verringertem Maße eine Energieumsetzung durch Stauchen der Deformationselemente in Richtung ihrer Achse, vielmehr erfolgt ein weiteres Knicken oder Ausbiegen der Deformationselemente mit erheblich geringerer Energieumsetzung. Dieselbe Wirkung tritt bei schräg auf die Stoßstange einwirkenden Kräften auf.The invention relates to a bumper according to the preamble of patent claim 1. A from US Pat. No. 4,272,114, B60R 19/04, Known bumper of this structure used between the in Usually running across the vehicle and the bumper facing ends of longitudinal members hollow deformation elements, which have a square cross-section, the clear width with increasing approach to the respective side member takes. To achieve a crash-related deformation in the sense a reduction in the longitudinal dimension of the respective deforma tion element by folding it with crosswise recesses as local strength reductions Mistake. Such a bumper provides a desired one targeted implementation of kinetic energy in the event of a crash Deformation work safely, but provided that that into the respective deformation element from the bumper forces introduced in the direction of the axis of the deformation elements run. However, this is often not the case. Is for example, the bumper in top view in its middle Area is slightly bulged, so it leads into the with it screwed end regions of the deformation elements Shear forces that lead to a buckling or bending stress of the Deformation elements lead. But as soon as a kink deformation the deformation elements has occurred only in energy conversion by compressing the Deformation elements in the direction of their axis, rather takes place a further buckling or bending of the deformation elements with significantly lower energy conversion. The same effect occurs with forces acting obliquely on the bumper.

Daher existiert bereits eine Reihe von Konstruktionen, die eine praktisch nur in Richtung ihrer Längsachse erfolgende Bean spruchung der Deformationselemente im Crashfalle von der Stoß stange her sicherstellen sollen. So beschreibt die DE-PS 27 25 772, B60R 19/26, eine Stoßfangvorrichtung für Kraftfahrzeuge, bei der zwischen dem längsträgerseitigen, dort durch einen ein Strömungsmedium enthaltenden Pralldämpfer gebildeten Deforma tionsglied einerseits und der Stoßstange andererseits eine He belanordnung aus drei relativ zueinander und zu diesem Deforma tionsglied schwenkbaren Hebeln vorgesehen ist. Abgesehen von dem relativ großen Bauaufwand für diese Konstruktion erfordert die Hebelanordnung eine relativ große axiale Länge dieses bekannten Stoßfängers, die von der nutzbaren Deformationslänge abgeht.Therefore a number of designs already exist, one Bean practically only in the direction of its longitudinal axis stress of the deformation elements in the event of a crash from the impact should ensure here. So describes DE-PS 27 25 772, B60R 19/26, a bumper device for motor vehicles, at the between the side member, there by a Impact damper containing flow medium formed Deforma tion member on the one hand and the bumper on the other a He arrangement of three relative to each other and to this deforma tion member pivotable levers is provided. Except for the the relatively large construction cost for this construction requires Lever arrangement a relatively large axial length of this known Bumper that goes from the usable deformation length.

Ebenfalls mit einem Stoßdämpfer ist der Stoßfänger nach der DE-OS 22 42 360, B60R 19/02, ausgerüstet. Zur Befestigung des Stoßdämpfers an der Stoßstange dient eine in Draufsicht W-förmi ge Flachfeder, deren Enden an der Stoßstange gehalten sind. Ein über den Mittelteil dieser Feder in Richtung auf die Stoßstange vorstehender Fortsatz des Stoßdämpfers soll als zusätzlicher Reibungsdämpfer wirken. Die Kraftübertragung von der Stoßstange auf den Stoßdämpfer erfolgt durch Druck auf diesen eine konvexe Oberfläche besitzenden Fortsatz, so daß nach wie vor eine bezüg lich der Längsachse des Stoßdämpfers schräge Krafteinleitung vorliegen kann, die zum Klemmen des Stoßdämpfers führt. Hinzu kommt, daß der verwendete Stoßdämpfer auch im "deformierten" Zustand relativ lang baut.Also with a shock absorber is the bumper after the DE-OS 22 42 360, B60R 19/02. To attach the Shock absorber on the bumper is used in a top view W-shaped Ge flat spring, the ends of which are held on the bumper. A over the middle part of this spring towards the bumper protruding extension of the shock absorber is intended as an additional Friction dampers act. The power transmission from the bumper the shock absorber is convex when pressed Surface possessing extension, so that still a cover Lich oblique force transmission along the longitudinal axis of the shock absorber may be present, which leads to the clamping of the shock absorber. In addition comes that the shock absorber used also in the "deformed" Condition builds relatively long.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, einen gattungs gemäßen Stoßfänger zu schaffen, der eine maximale Ausnutzung der letztlich durch den Fahrzeugaufbau zur Verfügung gestellten Deformationslänge zur gezielten Energieumwandlung auch dann sicherstellt, wenn von der Stoßstange her eine Querkomponenten enthaltende Belastung - sei es durch entsprechende Verformung der Stoßstange, sei es durch einen schrägen Crash - vorliegt.The invention is therefore based on the task of a genus to create appropriate bumpers that maximize utilization of the ultimately provided by the vehicle body Deformation length for targeted energy conversion even then ensures if a transverse component from the bumper containing load - be it through appropriate deformation the bumper, be it due to an oblique crash.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausfüh rungsformen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The inventive solution to this problem consists in the drawing features of the main claim, advantageous Ausfüh Forms of the invention describe the dependent claims.

Bei der Erfindung wird also durch entsprechende Anordnung und Ausbildung von örtlichen Festigkeitsverringerungen, gebildet durch Ausschnitte oder Sicken, die sich jeweils nur über einen Teil der Quererstreckung des betreffenden Deformationselements erstrecken, gleichsam eine senkrecht zu der gemeinsamen Ebene von Deformationselementen und Stoßstange verlaufende Biege- oder Drehachse in dem jeweiligen Deformationselement erzeugt, um die bei einer schrägen Kraftbeaufschlagung die sich axial an schließenden Bereiche des Deformationselements relativ zueinan der bei geringer Krafteinwirkung schwenken können. Das be trachtete Deformationselement wird dann also im Bereich der zumindest einen auf einer seiner Seiten angeordneten örtlichen Festigkeitsverringerung auf Zug, im Bereich der auf der jeweils anderen Seite liegenden Festigkeitsverringerung auf Druck be ansprucht.In the invention is therefore by appropriate arrangement and Formation of local strength reductions through cutouts or beads, each of which only covers one Part of the transverse extension of the deformation element in question extend, as it were, perpendicular to the common plane bending or extending of deformation elements and bumper Axis of rotation generated in the respective deformation element to the with an oblique application of force which axially closing areas of the deformation element relative to each other who can swivel with little force. That be sought deformation element is then in the area of at least one local located on one of its sides Strength reduction on tension, in the range of on each other side reduction in strength be pressure claimed.

Da sich diese örtlichen Festigkeitsverringerungen nicht über den gesamten Querschnitt des betrachteten Deformationselements er strecken, ist zu seiner vorgesehenen Verformung im Sinne einer Stauchung in Längsrichtung nach wie vor eine erhebliche Energie erforderlich, so daß eine wirksame Umsetzung von kinetischer Energie in Verformungsarbeit sichergestellt ist.Since these local reductions in strength do not go beyond entire cross section of the deformation element considered stretch is to its intended deformation in the sense of a Longitudinal compression continues to be a significant energy required so that an effective implementation of kinetic Energy in deformation work is ensured.

Infolge Beibehalts der Energieumsetzung durch Stauchung in axialer Richtung besitzt das Deformationselement nach dem Crash eine geringe Blocklänge, und da weiterhin zusätzliche Einrich tungen zur Erzeugung einer Dreh- oder Schwenkachse zwischen dem Deformationselement und der Stoßstange nicht vorhanden sind, ist eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Deforma tionslänge sichergestellt.As a result of maintaining the energy conversion through compression in The deformation element has an axial direction after the crash a small block length, and there is still additional equipment lines for generating a rotation or swivel axis between the Deformation element and the bumper are not present optimal use of the available deforma tion length ensured.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 bis 6 Drauf sichten auf erfindungsgemäße Stoßfänger zumindest im Bereich eines der Deformationselemente wiedergeben, während Fig. 7 eine perspektivische Darstellung ist.Several exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing, the FIGS. 1 to 6 of which show views of the bumper according to the invention at least in the region of one of the deformation elements, while FIG. 7 is a perspective illustration.

Betrachtet man zunächst das in den Fig. 1, 2 und 3 im Aus gangszustand, nach einem Crash mit geringer Geschwindigkeit (z. B. 8 km/h) und nach einem Crash mit höherer Geschwindigkeit (z. B. 15 km/h) dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung, so wird die Stoßstange 1 an den beiden vorderen Längsträgerendbe reichen 2 und 3 des Fahrzeugs mittels mechanischer Deformations elemente 4 und 5 gehalten. Zwecks leichter Auswechselbarkeit nach einem Crash ist es vorteilhaft, die Deformationselemente 4 und 5 mit den beiden angrenzenden Teilen - Stoßstange 1, Längs träger 2 bzw. 3 - durch Schraubverbindungen zu verbinden.Considering first the transition state shown in Figs. 1, 2 and 3 in the OFF, and after a crash with a higher speed (for example, 8 km / h z.) For a crash with low speed (eg., 15 km / h) illustrated embodiment of the invention, the bumper 1 is rich on the two front longitudinal end 2 and 3 of the vehicle by means of mechanical deformation elements 4 and 5 held. For easy replacement after a crash, it is advantageous to connect the deformation elements 4 and 5 with the two adjacent parts - bumper 1 , longitudinal member 2 and 3 - by screw connections.

Wie Fig. 1 zeigt, ist eine in Draufsicht vorgewölbte Stoßstange 1 vorgesehen. Bei dem in Fig. 2 angenommenen zentralen Aufprall der Stoßstange 1 auf eine Wand 6 erfolgt eine Verformung der Stoßstange 1 im Sinne einer "Begradigung", so daß an der An schlußstelle des Deformationselements 4 ein rechtsdrehendes und an der Anschlußstelle des Deformationselements 5 ein links drehendes Moment von der Stoßstange 1 auf das jeweilige Deforma tionselement ausgeübt wird. Sofern keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen sind, besteht die Gefahr, daß dadurch die Deforma tionselemente 4 und 5 in Richtung nach außen ausbeulen oder ausknicken, wodurch die Möglichkeit einer großen Energieaufnahme bei weiterer Verformung der Deformationselemente 4 und 5 ver schlechtert wird. Aus diesem Grunde sind die Deformationselemen te mit ihren sich bezüglich der gemeinsamen Ebene von Stoßstange 1 und Längsträgern 2 und 3 gegenüberliegenden Seiten in diesem Ausführungsbeispiel mit in Draufsicht etwa dreieckförmigen, mit Spitzen einander zugekehrten Sicken 7, 8 bzw. 9, 10 versehen, die zwischen sich einen sich parallel zur Längsrichtung er streckenden Materialstreifen zur Verformung freilassen. Wie noch anhand der Fig. 4 und 5 erläutert wird, werden die Sicken 7 und 10, deren Scheitel in den Figuren nach oben oder unten wei sen können, durch den Aufprall auf die Wand 6, d. h. letztlich durch die "Streckung" der Stoßstange 1, infolge der starren Ver bindung zwischen dieser und den Deformationselementen 4 und 5 auf Zug, dagegen die inneren Sicken 8 und 9 auf Druck bean sprucht. Daher ermöglichen sie ein Schwenken der sich axial an schließenden beiden Bereiche jedes Deformationselements 4 und 5, wodurch ein gefährliches Ausknicken desselben verhindert wird.As shown in FIG. 1, a bumper 1 which is bulged in plan view is provided. In the assumed in Fig. 2 central impact of the bumper 1 on a wall 6 there is a deformation of the bumper 1 in the sense of "straightening", so that at the connection point of the deformation element 4 a clockwise and at the connection point of the deformation element 5 a left rotating Moment is exerted by the bumper 1 on the respective deformation element. If no additional measures are taken, there is a danger that the Deforma characterized tion elements 4 and 5 or bulge in an outward direction to buckle, thereby reducing the possibility of a large energy absorption in further deformation of the deformation elements 4 and 5 is ver deteriorated. For this reason, the Deformationselemen te with their with respect to the common plane of the bumper 1 and side members 2 and 3 opposite sides in this embodiment with approximately triangular top view facing beads 7 , 8 and 9 , 10 provided between free himself a strip of material stretching parallel to the longitudinal direction for deformation. As will be explained with reference to FIGS. 4 and 5, the beads 7 and 10 , the vertices of which can be shown in the figures upwards or downwards, by the impact on the wall 6 , ie ultimately by the "extension" of the bumper 1 , due to the rigid Ver connection between this and the deformation elements 4 and 5 on train, however, the inner beads 8 and 9 on pressure bean claims. Therefore, they allow pivoting of the axially closing two areas of each deformation element 4 and 5 , thereby preventing the same from dangerous buckling.

Bei einem Crash mit einer höheren Geschwindigkeit folgt nun, wie in Fig. 3 dargestellt, eine weitere Verformung der Stoßstange 1 und eine axiale Stauchung der Deformationselemente 4 und 5 mit Energieumsetzung. Zu diesem Zweck erkennt man in den Fig. 1 bis 3 zwischen den möglicherweise auch durch Ausschnitte gebil deten örtlichen Festigkeitsverringerungen 7 und 8 bzw. 9 und 10 versteifende längsverlaufende Rippen oder Sicken 11 und 12.In the event of a crash at a higher speed, as shown in FIG. 3, the bumper 1 is deformed further and the deformation elements 4 and 5 are axially compressed with energy conversion. For this purpose, one can see in FIGS . 1 to 3 between the local strength reductions 7 and 8 or 9 and 10 stiffening longitudinal ribs or beads 11 and 12 which may also be formed by cutouts.

Bei einem Crash mit geringer Intensität, wie er Fig. 2 zugrunde liegt, können ggf. die Elastizitäten in dem Stoßfänger zu einer Regenerierung ausreichen, so daß nach Entlastung der Stoßfänger etwa wieder seine in Fig. 1 dargestellte Konfiguration ein nimmt. Bei einem stärkeren Crash ist es dagegen erforderlich, die Deformationselemente 4 und 5 durch neue Elemente zu er setzen.In a crash with low intensity, as it is based on Fig. 2, the elasticity in the bumper may be sufficient for regeneration, so that after relieving the bumper about its configuration shown in Fig. 1 takes again. In the case of a stronger crash, however, it is necessary to set the deformation elements 4 and 5 with new elements.

Die Fig. 4 und 5 dienen nochmals zur Erläuterung des Biege vorgangs: Fig. 4 zeigt das Deformationselement 4 mit den Sicken 7 und 8 im Ausgangszustand analog Fig. 1, also bei üblicher "Gebrauchsausrichtung" der Stoßstange 1. Die beiden mit Spitzen aufeinander zu weisenden Sicken 7 und 8 definieren zwischen sich eine Zone 13, die eine senkrecht weisende Dreh- oder Biegeachse darstellt. Wenn daher, wie in Fig. 5 durch den Pfeil darge stellt, bei einem Crash die Stoßstange 1 relativ zur Längsrich tung des Deformationsglieds 4 verschwenkt wird, werden die Sicken 7 und 8 entsprechend den dort gezeichneten Pfeilen unter schiedlich kraftbeaufschlagt, nämlich die Sicke 7 auf Dehnung und die Sicke 8 auf Stauchung, so daß das von der Stoßstange 1 bei ihrer Verformung ausgeübte Moment zu einer mit geringem Kraftaufwand erzielten Biegeverformung des Deformationselements 4 in der Zeichenebene führt. Figs. 4 and 5 are used again for explaining the bending process. Fig 4 shows the deformation element 4 with the beads 7 and 8 in the initial state analogous to FIG 1, thus with the usual "use position" of the bumper 1.. The two beads 7 and 8 to be pointed towards one another define a zone 13 between them which represents a vertically facing axis of rotation or bending. If, therefore, as shown in Fig. 5 by the arrow Darge, the bumper 1 is pivoted relative to the longitudinal direction of the deformation member 4 in a crash, the beads 7 and 8 according to the arrows drawn there under different forces, namely the bead 7 Expansion and the bead 8 on compression, so that the moment exerted by the bumper 1 during its deformation leads to a bending deformation of the deformation element 4 in the plane of the drawing achieved with little effort.

Wie bereits erwähnt, können anstelle von Sicken in den Deforma tionselementen auch seitliche Ausschnitte vorgesehen sein, wie sie beispielsweise in Fig. 6 bei 14 und 15 angedeutet sind. Das hier dargestellte Deformationselement 8, das wiederum zwischen Stoßstange 16 und Längsträger 17 eingeschaltet ist, besitzt die Besonderheit, daß senkrecht zur Zeichenebene weisenden Seiten wände eingespart sind, da diese die "Gelenkeigenschaft" des Deformationselements 1 verringern würden. Nach wie vor sind aber rinnenförmige Versteifungen 18 in einem oberen und einem unteren Schenkel vorhanden.As already mentioned, instead of beads in the deformation elements, side cutouts can also be provided, as indicated for example in FIG. 6 at 14 and 15 . The deformation element 8 shown here, which in turn is switched between the bumper 16 and the longitudinal beam 17 , has the special feature that walls pointing perpendicular to the plane of the drawing are saved, since these would reduce the "joint property" of the deformation element 1 . However, channel-shaped stiffeners 18 are still present in an upper and a lower leg.

Betrachtet man nun Fig. 7, so zeigt diese eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoßfängers mit zwischen Stoßstange 20 und Längsträger 21 eingesetztem Deformationselement 22, das in senk rechten Ebenen einen Längsschnitt etwa eines C mit scharfkanti gen Ecken besitzt. Der Mittelteil dieses C, also der in Fig. 7 an die Stoßstange 20 angrenzende Bereich 23, und an die nach rechts weisenden freien Enden dieses Längsschnitts anschließen de, nach außen weisende Flansche 24 und 25 sind durch Vorsehen von Schraubenlöchern 26 zur lösbaren Befestigung an der Stoß stange 20 bzw. dem Längsträger 21 oder umgekehrt eingerichtet. Senkrechte Seitenwände fehlen, wie bereits anhand Fig. 6 erläutert. Dagegen sind die oberen und unteren Wände des Deformationselements 22 mit beiderseits einer umlaufenden Versteifungsrinne oder -rippe 27 angeordneten Paaren von nach oben bzw. unten ausgestellter Falten oder Sicken versehen, die wiederum eine senkrechte Biege- oder Schwenkachse in dem Defor mationselement 22 definieren.Referring now to FIG. 7, this shows an embodiment of the bumper according to the invention with between bumper 20 and longitudinal member 21 inserted deformation element 22 which has a longitudinal section approximately in perpendicular planes of a right C with sharp corners Kant gene. The middle part of this C, i.e. the area 23 adjacent to the bumper 20 in FIG. 7, and to the free ends of this longitudinal section pointing to the right, de facing flanges 24 and 25 are provided by screw holes 26 for releasable attachment to the Bumper 20 or the longitudinal beam 21 or vice versa. Vertical side walls are missing, as already explained with reference to FIG. 6. In contrast, the upper and lower walls of the deformation element 22 are provided on both sides with a circumferential stiffening groove or rib 27 arranged pairs of upward or downward folds or beads, which in turn define a vertical bending or pivoting axis in the deformation element 22 .

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßer Stoßfänger geschaffen, der auch bei Einleitung von Biegemomenten in die Deformationselemente durch die Stoßstange ohne Verlängerung der Baulänge, d. h. ohne Beeinträchtigung der Deformationslänge, eine gleichmäßige Kraftbeaufschlagung der Deformationselemente und letztlich dadurch eine Schonung der Längsträger bei einem Crash sicherstellt.With the invention is accordingly a generic bumper created, even when bending moments are introduced into the Deformation elements through the bumper without extending the Overall length, d. H. without affecting the deformation length, an even application of force to the deformation elements and ultimately thereby protecting the side members of one Ensures crash.

Claims

1.bumper with a bumper which can be fastened to longitudinal members of a vehicle via hollow deformation elements which are compressible by crash-induced forces under plastic deformation and are provided with local reductions in their strength and which lie in one plane with the bumper, characterized in that the deformation elements ( 4 , 5 ) in the plane opposite sides with local strength reductions ( 7 , 8 , 9 , 10 ) are each provided in a bending axis perpendicular to the plane ( 13 ) in the deformation elements he generating arrangement.

2. A bumper according to claim 1, characterized in that the strength reductions are formed by cutouts ( 14 , 15 ) which are approximately triangular in plan view and point towards one another.

3. Bumpers according to claim 1, characterized in that the strength reductions are formed by in plan view approximately triangular, perpendicular to the plane, facing tips ( 7 , 8 , 9 , 10 ).

4. Bumper according to one of claims 1 to 3, characterized in that the deformation elements ( 22 ) only two each between the bumper ( 20 ) and side members ( 21 ) extending substantially parallel to the plane be seated in the edge areas with the local strength reductions ( 28 ) are provided.

5. A bumper according to claim 4, characterized in that the deformation elements ( 22 ) are profile parts that cut in longitudinal sections perpendicular to the plane approximately the shape of a C and be in the region of the free ends and the central part ( 23 ) of the C for releasable Attachment to each adjacent part - bumper ( 20 ), side members ( 21 ) - are set up.

6. Bumper according to one of claims 1 to 5, characterized in that the deformation elements ( 22 ) between opposing strength reductions ( 28 ) with stiffening beads ( 27 ) extending in the main crash direction are seen ver.