DE102006026447B4

DE102006026447B4 - Method for variably adjusting the stiffness of impact absorbers for motor vehicle bodies

Info

Publication number: DE102006026447B4
Application number: DE200610026447
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Bernd (FH) Homann; Dr. Ebeling Hans; Dr. Elsner Peter; Dipl.-Ing. Neutz Jochen
Original assignee: Daimler AG; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Mercedes Benz Group AG; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: DE102006026447A1

Abstract

Pralldämpfer in einer Kraftfahrzeug-Karosserie aus einer Schaumstruktur deren Steifigkeit durch eine Crash-Sensorik gesteuert variabel einstellbar ist, wobei der Schaum aus einem Polymer besteht und die Poren mit einem fluiden Medium gefüllt sind, wobei die Steifigkeit oder Kompressibilität des Pralldämpfers zwischen mindestens einem weicheren und einem härteren Zustand reversibel umstellbar ist, wobei im härteren Zustand der Druck und/oder die Viskosität des fluiden Mediums höher und/oder die Kompressibilität des fluiden Mediums geringer eingestellt sind als im weicheren Zustand.Impact damper in a motor vehicle body made of a foam structure, the stiffness of which is variably adjustable controlled by a crash sensor system, wherein the foam consists of a polymer and the pores are filled with a fluid medium, the stiffness or compressibility of the impact damper between at least one softer and is reversibly switchable to a harder state, the pressure and / or the viscosity of the fluid medium being set higher and / or the compressibility of the fluid medium being set lower in the harder state than in the softer state.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Energieabsorption eines weichen Pralldämpfers für den Fußgängerschutz in einer Kraftfahrzeug-Karosserie aus einer Schaumstruktur deren Steifigkeit durch eine Crash-Sensorik gesteuert variabel einstellbar ist, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 oder 6 sowie ein Verfahren zur Verringerung der Energieabsorption eines harten Pralldämpfers für den Crash mit Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriffe des Anspruchs 7.The invention relates to a method for increasing the energy absorption of a soft impact absorber for pedestrian protection in a motor vehicle body of a foam structure whose stiffness is controlled variably controlled by a crash sensor, according to the preambles of claims 1 or 6 and a method for reducing the energy absorption a hard impact damper for crash with motor vehicles according to the preamble of claim 7.

Es sind bereits unterschiedliche Konzepte zur Minderung der Aufprall bzw. Stoßenergie bekannt, die entweder den Aufprall für Fußgänger beim Zusammenstoß mit Fahrzeugen (Fußgängerschutz) oder den Aufprall der Fahrzeuginsassen auf das Interieur beim Crash von Fahrzeug mit Fahrzeug dämpfen sollen (Insassenschutz).There are already different concepts for reducing the impact or impact energy known to either the impact for pedestrians in collision with vehicles (pedestrian protection) or the impact of the vehicle occupants to the interior in the crash of vehicle with vehicle to dampen (occupant protection).

Eine Energieabsorptionsvorrichtung für den Crash von Kraftfahrzeugen ist aus der DE 195 02 307 A1 bekannt. Dort ist ein energieabsorbierendes Deformationselement zwischen einem Stoßfänger und einem Längsträger eingebaut. Dieses Deformationselement umfasst eine durch Kammerwände begrenzte Deformationskammer, die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs verformbar ist. Die Deformationskammer enthält als Energieabsorber eine Füllung aus Aluminiumschaum. Der Aluminiumschaum ist hier als Füllmaterial in ausgehärtetem Zustand enthalten.An energy absorption device for the crash of motor vehicles is from the DE 195 02 307 A1 known. There, an energy absorbing deformation element between a bumper and a side member is installed. This deformation element comprises a deformation chamber which is limited by chamber walls and which is deformable in the event of an impact of the motor vehicle. The deformation chamber contains as energy absorber a filling of aluminum foam. The aluminum foam is contained here as a filler in the cured state.

Weiter ist ein Karosserie-Verkleidungsteil für Blechtragteile bei Kraftfahrzeugen bekannt ( DE 196 44 075 A1 ), das eine profilierte Hohlstruktur aufweist, die vollständig mit Schaum ausgefüllt wird. Dazu wird eine schäumbare Masse in die Hohlstruktur eingebracht und durch Energiezufuhr, insbesondere durch Wärme-, Hochfrequenz- oder Mikrowellenenergie aufgeschäumt. Dieser Ausschäumvorgang wird abhängig von einem Crashfall bei der Herstellung der Verkleidungsteile durchgeführt, so dass entweder für den Fußgängerschutz oder für den Insassenschutz optimale Bedingungen herrschen.Further, a body paneling for sheet metal structural parts in motor vehicles is known ( DE 196 44 075 A1 ), which has a profiled hollow structure which is completely filled with foam. For this purpose, a foamable mass is introduced into the hollow structure and foamed by supplying energy, in particular by heat, high-frequency or microwave energy. This foaming is carried out depending on a crash in the production of the trim parts, so that prevail optimal conditions either for pedestrian protection or for occupant protection.

Eine ähnliche Anordnung ist aus DE 195 40 787 A1 bekannt, wo Profilteile aus Blech als Längsträger, Querträger oder Aufpralldämpfer mit einem energieabsorbierenden Schaum, insbesondere einem PU-Schaum aufgeschäumt sind. Auch hier das Bauteil von Anfang an auf einen ganz bestimmten Crashfall ausgelegt.A similar arrangement is off DE 195 40 787 A1 known where profile parts made of sheet metal as a side member, cross member or impact absorbers are foamed with an energy-absorbing foam, in particular a PU foam. Again, the component designed from the beginning to a very specific crash case.

Für den Crash von Fahrzeug zu Fahrzeug wird ein Crashelement mit hoher Energieabsorption und geringen Deformationswegen gewünscht, für den Fußgängerschutz ist dagegen ein weicher Pralldämpfer mit vergleichsweise geringer Energieabsorption aber vergleichsweise hohen Deformationswegen gewünscht. Bei einem Fußgängeraufprall soll der Frontbereich eines Fahrzeugs möglichst nachgiebig sein, um Verletzungen des Fußgängers zu verhindern oder zu reduzieren. Bei einem Fahrzeugaufprall auf ein festes Hindernis bei höheren Geschwindigkeiten ist es für einen Insassenschutz dagegen vorteilhaft, den Aufprallbereich auszusteifen und möglich viel Energie aufzunehmen, so dass die Deformation nicht in die Fahrgastzelle hineinreicht.For the crash from vehicle to vehicle a crash element with high energy absorption and low deformation paths is desired for pedestrian protection, however, a soft impact damper with comparatively low energy absorption but relatively high deformation paths is desired. In a pedestrian impact, the front area of a vehicle should be as flexible as possible in order to prevent or reduce injuries to the pedestrian. On the other hand, in the event of a vehicle impact on a fixed obstacle at higher speeds, it is advantageous for occupant protection to stiffen the impact area and to be able to absorb a great deal of energy so that the deformation does not extend into the passenger compartment.

Aus der DE 199 24 617 A1 ist eine Energieabsorptionsvorrichtung an einem Kraftfahrzeug bekannt, die sich an unterschiedliche Crashbedingungen bzw. Crash-Szenarios anpassen lässt. Die Vorrichtung weist eine Deformationskammer und einen in diese einblasenden Gasgenerator sowie ein dadurch darin aufschäumbares Schaumausgangsmaterial auf. Ein Fahrzeugaufprall ist durch einen Aufprallsensor ermittelbar. Durch ein relevantes Signal des Aufprallsensors wird dann der Gasgenerator aktiviert, das Schaumausgangsmaterial aufgeschäumt und die Deformationskammer mit dem Schaumfüllmittel bestimmter Viskosität für eine Energieabsorption gefüllt. Es können unterschiedliche Schaumqualitäten, insbesondere mit unterschiedlichen Viskositäten für dick- oder dünnmassige Schäume verwendet werden. Mit dieser Anordnung kann die Energieabsorption dem Schweregrad des Aufpralls angepasst durchgeführt werden. Beispielsweise kann diese bei einem weniger starken Aufprall nur durch Deformation der Deformationskammer durchgeführt werden. Bei einem stärkeren Aufprall, der mit dem Aufprallsensor entsprechend ermittelbar ist, wird die Deformationskammer ausgeschäumt, so dass die Deformation der Deformationskammer und zusätzlich des frisch gebildeten Schaums zur Energieabsorption beitragen.From the DE 199 24 617 A1 an energy absorption device on a motor vehicle is known, which can be adapted to different crash conditions or crash scenarios. The device has a deformation chamber and a gas generator blowing into it and a foam starting material which can be foamed therein. A vehicle impact can be determined by an impact sensor. By a relevant signal of the impact sensor, the gas generator is then activated, foamed the foam starting material and filled the deformation chamber with the Schaumfüllmittel certain viscosity for energy absorption. Different foam qualities, in particular with different viscosities, can be used for thick or thin foams. With this arrangement, the energy absorption can be made adapted to the severity of the impact. For example, this can be carried out at a less severe impact only by deformation of the deformation chamber. In a stronger impact, which is determined in accordance with the impact sensor, the deformation chamber is filled with foam, so that the deformation of the deformation chamber and additionally the freshly formed foam contribute to the energy absorption.

Aus der DE 103 58 023 B4 ist eine Insassenschutz-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug für den Seitenaufprall in die Kraftfahrzeugtür bekannt. Dabei werden mithilfe eines Wandlerwerkstoffs, beispielsweise aus Piezo-Keramik elektrostriktiver Keramik, elektrorheologischem Fluid oder Formgedächtnislegierung, der eine Formänderung erfährt, Verriegelungselemente in Anlage gebracht und miteinander verriegelt.From the DE 103 58 023 B4 an occupant protection device for a motor vehicle for the side impact in the motor vehicle door is known. In this case, by means of a transducer material, such as piezoelectric ceramic electrostrictive ceramic, electrorheological fluid or shape memory alloy, which undergoes a change in shape, brought locking elements in contact and locked together.

Die DE 103 05 868 A1 beschreibt ein Element zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer das Element nach allen Seiten gasdicht umschließenden, biegeweichen Außenhülle und einem das Element ausfüllenden Fluid. Die Viskosität des Fluids kann durch Aufbringen eines elektromagnetischen Feldes verändert werden.The DE 103 05 868 A1 describes an element for damping the impact of a road user on an inner or outer part of a motor vehicle, consisting of the element on all sides gas-tight enclosing, flexible outer shell and a fluid filling the element. The viscosity of the fluid can be changed by applying an electromagnetic field.

In der DE 10 2005 025 631 A1 wird ein Mechanismus zur Milderung des Aufpralls auf eine Haube offenbart. Der Mechanismus ist in der Lage, entweder reversibel oder irreversibel die Steifigkeit, die Gestalt, den Ort, die Orientierung oder die Verschiebungskraft der Haube entweder insgesamt oder lokal vor einem Aufprall auf die Haube zu ändern.In the DE 10 2005 025 631 A1 will be a mechanism to mitigate the impact on a Hood revealed. The mechanism is capable of either reversibly or irreversibly changing the stiffness, shape, location, orientation or displacement force of the hood either wholly or locally prior to impact on the hood.

Aus der DE 100 16 916 A1 ist ein Anbauteil, insbesondere ein Kotflügel bekannt, das über ein Abstützelement mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist. Das Abstützelement ist als ein mit elektrorheologischem Medium gefülltes, nachgiebiges Bauelement ausgebildet. Über einen elektrischen Schaltkreis lässt sich die Viskosität des elektrorheologischen Mediums vermindern oder erhöhen.From the DE 100 16 916 A1 is an attachment, in particular a fender known, which is connected via a support member to the vehicle frame. The support element is designed as a filled with electrorheological medium, compliant component. An electrical circuit can reduce or increase the viscosity of the electrorheological medium.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Pralldämpfers bereit zu stellen, der sich unmittelbar beim Crash sowohl auf den Fußgängerschutz als auch auf den Insassenschutz, d. h. für den Crashfall des Fahrzeugs gegen ein harten Stoßpartner, gezielt einstellen lässt, beziehungsweise ein Verfahren aufzuzeigen, die Eigenschaften des Pralldämpfers gezielt auf den über Sensorik erfassbaren Crash-Fall einzustellen.The object of the invention is to provide a method for operating an impact absorber, which is directly on the crash both on the pedestrian protection and on the occupant protection, d. H. for the crash case of the vehicle against a hard collision partner, can set specifically, or to show a method to adjust the properties of the impact damper specifically on the detectable via sensors crash case.

Die Aufgabe wird gelöst durch Verfahren zum Betrieb eines Pralldämpfers in einer Kraftfahrzeug-Karosserie aus einer Schaumstruktur deren Steifigkeit durch eine Crash-Sensorik gesteuert variabel einstellbar ist, mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 6 oder 7.The object is achieved by a method for operating an impact absorber in a motor vehicle body made of a foam structure whose rigidity is controlled variably controlled by a crash sensor system, with the features of claims 1, 6 or 7.

Somit ist ein Pralldämpfer in einer Kraftfahrzeug-Karosserie aus einer Schaumstruktur vorgesehen, dessen Steifigkeit variabel einstellbar ist. Ja nach Crash-Fall, der durch eine Crash-Sensorik erfasst beziehungsweise ausgewertet wird, lässt sich die Steifigkeit des Pralldämpfers variabel einstellen. Erkennt die Crash-Sensorik, dass ein Fußgängerschutz erforderlich ist, so wird der Pralldämpfer auf einen weichen Zustand eingestellt beziehungsweise in diesem belassen. Erkennt die Crash-Sensorik dagegen einen harten Aufprall des Fahrzeugs, dann wird der Pralldämpfer auf einen harten Zustand eingestellt beziehungsweise in diesem belassen. Der Schaum des Pralldämpfers ist aus einem festen Polymer beziehungsweise Kunststoff gebildet. Die Poren des Polymerschaums sind mit einem fluiden Medium gefüllt.Thus, an impact damper is provided in a motor vehicle body of a foam structure whose stiffness is variably adjustable. After a crash, which is detected or evaluated by a crash sensor, the stiffness of the impact damper can be set variably. If the crash sensor detects that pedestrian protection is required, the impact damper is set to a soft state or left in this position. On the other hand, if the crash sensor system detects a hard impact of the vehicle, then the impact damper is set to a hard state or left in it. The foam of the impact damper is formed of a solid polymer or plastic. The pores of the polymer foam are filled with a fluid medium.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steifigkeit oder Kompressibilität des Pralldämpfers durch Veränderungen innerhalb der Poren des Polymerschaums zwischen mindestens einem weicheren und einem härteren Zustand reversibel umstellbar ist.According to the invention, it is provided that the rigidity or compressibility of the impact damper can be reversibly converted by changes within the pores of the polymer foam between at least one softer and one harder state.

Die Versteifung kann durch unterschiedliche Maßnahmen erreicht werden. In einer ersten Variante ist im härteren Zustand der Druck innerhalb der Poren erhöht. Hierdurch wird die Kompressibilität des Pralldämpfers verringert beziehungsweise dessen Steifigkeit erhöht. Im inaktiven Zustand ist der Pralldämpfer so weich, dass bei einem Crash mit einem Fußgänger die Vorteile eines Fußgängerschutzes wirken, insbesondere wird der Impuls auf die untere Beinpartie und das Knie eines Fußgängers soweit gemildert, dass das Verletzungsrisiko verringert ist. Im inaktiven Zustand liegt ein offenporiger Polymerschaum vor. Die Erhöhung des Gasdrucks in den Poren beim Aktivieren des Pralldämpfers erfolgt durch Einpressen von Gas aus einem Gasgenerator. Dieser kann beispielsweise ein pyrotechnischer Gasgenerator sein. Geeignete Gasgeneratoren mit sehr schneller Reaktionszeit sind beispielsweise für Kraftfahrzeug-Airbags bekannt. Um den Innendruck der Poren zu halten ist es erforderlich dass der Polymerschaum nach außen geschlossen ist. Der äußere Bereich des Polymerschaums kann hierzu gasdicht ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Polymerschaum durch eine äußere Hülle abgeschlossen. Die den Polymerschaum umgebende Hülle, bzw. der dichte Polymerbereich weisen eine Festigkeit auf, die dem erhöhten Innendruck im aktivierten Zustand des Pralldämpfers standhalten kann. Durch die Aktivierung mittels erhöhtem Poren-Innedruck findet somit bevorzugt keine merkliche Deformation oder Dimensionsänderung des Pralldämpfers statt. Ein Aufblähen oder Aufblasen wird unterbunden.The stiffening can be achieved by different measures. In a first variant, the pressure is increased within the pores in the harder state. As a result, the compressibility of the impact damper is reduced or increases its rigidity. In the inactive state of the impact damper is so soft that act in a crash with a pedestrian, the benefits of pedestrian protection, in particular, the impulse to the lower leg and knee of a pedestrian is mitigated so much that the risk of injury is reduced. In the inactive state there is an open-pored polymer foam. The increase of the gas pressure in the pores when activating the impact damper takes place by injecting gas from a gas generator. This can be for example a pyrotechnic gas generator. Suitable gas generators with a very fast reaction time are known, for example, for motor vehicle airbags. To keep the internal pressure of the pores, it is necessary that the polymer foam is closed to the outside. The outer region of the polymer foam can be gas-tight for this purpose. Preferably, the polymer foam is closed by an outer shell. The surrounding the polymer foam shell, or the dense polymer region have a strength that can withstand the increased internal pressure in the activated state of the impact damper. By activating by means of increased pore internal pressure, there is thus preferably no appreciable deformation or dimensional change of the impact absorber. An inflation or inflation is prevented.

Bevorzugt weist der Pralldämpfer Gas-Austrittsöffnungen auf, die Gasventile besitzen. Diese Ventile sind bevorzugt durch die Sensorik steuerbar. Wird im Crashfall Gas in den Polymerschaum gepresst, so kann nach dem Crash oder bei versehentlichem Aktivieren des Gasgenerators der Überdruck durch die Ventile abgelassen werden. Der Pralldämpfer ist hierdurch in seinen weichen Ausgangszustand zurück versetzbar.Preferably, the impact damper on gas outlet openings, which have gas valves. These valves are preferably controllable by the sensors. If gas is pressed into the polymer foam in the event of a crash, the overpressure can be released through the valves after the crash or in the event of accidental activation of the gas generator. The impact damper is thereby displaceable back into its soft initial state.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Funktionsweise ist der Pralldämpfer so eingestellt, dass die gasgefüllten Poren im inaktiven Zustand des Pralldämpfers einen Überdruck aufweisen, also der Zustand mit hoher Festigkeit vorliegt. Erkennt die Crash-Sensorik, dass ein Fußgängerschutz erforderlich ist, so wird der weiche Zustand des Pralldämpfers eingestellt, indem der Gasdruck durch Ablassen von Gas vermindert wird. Hierzu sind Gasventile an Gas-Austrittsöffnungen vorgesehen, die durch die Sensorik ansteuerbar sind. Bevorzugt ist bei dieser Ausführung auch ein Gasgenerator vorgesehen, der den hohen Innendruck bei Bedarf wieder herstellen kann.In a further mode of operation according to the invention, the impact damper is adjusted so that the gas-filled pores have an overpressure in the inactive state of the impact damper, that is to say the state with high strength is present. If the crash sensor detects that pedestrian protection is required, the soft state of the impact damper is adjusted by reducing the gas pressure by releasing gas. For this purpose, gas valves are provided at gas outlet openings, which can be controlled by the sensor. Preferably, in this embodiment, a gas generator is provided which can restore the high internal pressure when needed.

In einer zweiten erfindungsgemäßen Variante sind die Poren des Polymerschaums mit einer Flüssigkeit gefüllt deren Viskosität und/oder Kompressibilität variabel einstellbar ist. Dabei werden erfindungsgemäß elektrorheologische (elektroviskose) oder magnetorheologische (magnetoviskose) Flüssigkeiten verwendet. Der inaktive Zustand des Pralldämpfers ist dabei der weichere Zustand, welcher für den Fußgängerschutz optimiert ist. Das fluiden Medium, beziehungsweise die Flüssigkeit ist in diesem Zustand im Porenraum des Polymerschaum dünnflüssig und leicht beweglich. Hierdurch kann der Pralldämpfer dem Stoß nachgeben und wirkt auf den Stoßpartner weich. Gegebenenfalls kann ein Ausgleichsraum oder Ausgleichsbehälter vorgesehen werden, in den die Flüssigkeit beim Stoß aus den Poren bzw. dem Schaum hineingepresst wird. Die Elastizität von Ausgleichsbehälter und Polymerschaum sind dabei bevorzugt so ausgelegt, dass die Flüssigkeit nach dem Austreten wieder in den deformierten Schaum zurückfließt und die Poren wieder füllt.In a second variant of the invention, the pores of the polymer foam are filled with a liquid whose viscosity and / or compressibility is variably adjustable. According to the invention, electrorheological (electroviscous) or magnetorheological (magnetoviscous) fluids are used. The inactive state of Impact damper is the softer state, which is optimized for pedestrian protection. The fluid medium, or the liquid is in this state in the pore space of the polymer foam thin and easy to move. As a result, the impact damper can yield to the impact and acts soft on the impact partner. Optionally, a compensation chamber or expansion tank can be provided, in which the liquid is pressed in the impact of the pores or the foam. The elasticity of expansion tank and polymer foam are preferably designed so that the liquid flows back into the deformed foam after emergence and fills the pores again.

Der Pralldämpfer weist hierbei einen Generator für ein elektrisches oder magnetisches Feld auf, so dass die Viskosität und/oder Kompressibilität des fluiden Mediums durch die Sensorik schaltbar ist. Im aktiven Zustand des Pralldämpfers, das heißt hier wenn die Crash-Sensorik einen harten Aufprall erkennt, wird die Viskosität und/oder die Kompressibilität der elektrorheologischen oder magnetorheologischen Flüssigkeit schlagartig durch Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes erhöht. Hierdurch ist die Flüssigkeit nicht mehr leicht beweglich. Insbesondere ist ein Ausströmen der Flüssigkeit in einen gegebenenfalls vorhandenen Ausgleichsraum nicht mehr möglich. Bei dieser zweiten Variante ist eine Vorrichtung zum Erzeugen und Einbringen des elektrischen oder magnetischen Feldes am Pralldämpfer vorgesehen. Der Polymerschaum wird beispielsweise großflächig durch Elektroden kontaktiert. Bevorzugt sind die Elektroden flexibel, beispielsweise als Folie oder Film ausgestattet, um der Deformation des Pralldämpfers weitgehend folgen zu können.The impact damper in this case has a generator for an electric or magnetic field, so that the viscosity and / or compressibility of the fluid medium can be switched by the sensor. In the active state of the impact damper, that is, when the crash sensor detects a hard impact, the viscosity and / or the compressibility of the electrorheological or magnetorheological fluid is abruptly increased by applying an electric or magnetic field. As a result, the liquid is no longer easily movable. In particular, it is no longer possible for the liquid to flow out into an optionally existing compensation chamber. In this second variant, a device for generating and introducing the electric or magnetic field is provided on the impact damper. The polymer foam is contacted for example over a large area by electrodes. Preferably, the electrodes are flexible, for example, as a film or film equipped to follow the deformation of the impact damper largely.

Bei einem bevorstehenden Unfall mit einem Auto oder einem anderen starren Gegenstand wird mittels Spannung die Elastizität oder Kompressibilität des Dämpfers dementsprechend erniedrigt, so dass dort die gesetzlichen Anforderungen an einen Crash erfüllt werden. Im Anschluss an den Crash oder einer Fehlauslösung wird dann die Spannung bzw. das Magnetfeld wieder abgebaut und der Pralldämpfer erhält die ursprünglichen Dämpfungseigenschaften zurück. Im Normalbetrieb weist der Schaum, der von einer verformbaren Hülle umgeben ist, eine weiche Struktur auf.In an imminent accident with a car or other rigid object, the elasticity or compressibility of the damper is correspondingly lowered by means of tension, so that the legal requirements for a crash are met there. Following the crash or a false trip, the voltage or the magnetic field is then reduced again and the impact damper retains the original damping properties. In normal operation, the foam, which is surrounded by a deformable shell, has a soft structure.

Geeignete magnetorheologische Flüssigkeiten bestehen aus teils organischenen, teils wässrigen Trägerflüssigkeiten mit suspendierten ferromagnetischen oder paramagnetischen Teilchen, die insbesondere aus Eisen, Eisenlegierungen, Eisenoxiden, Eisennitrid, Eisencarbiden, Carbonyleisen, Nickel- oder Cobaltlegierungen bestehen.Suitable magnetorheological fluids consist of partially organic, partly aqueous carrier liquids with suspended ferromagnetic or paramagnetic particles, which consist in particular of iron, iron alloys, iron oxides, iron nitride, iron carbides, carbonyl iron, nickel or cobalt alloys.

Unter den elektrorheologischen Flüssigkeiten sind Suspensionen aus organischen Trägerflüssigkeiten mit Polymerdpartikeln bevorzugt, beispielsweise Silikonöle mit Polyurethan-Partikeln.Among the electrorheological fluids, suspensions of organic carrier liquids with polymer particles are preferred, for example silicone oils with polyurethane particles.

Bei den unterschiedlichen Varianten des Pralldämpfers können an die Steifigkeitserfordernisse, insbesondere die Erfordernisse im nicht aktiven Zustand angepasste Polymerschäume verwendet werden. Als Polymer können Elastomere, Thermoplaste oder Duromere gewählt werden. Elastomere haben den Vorteil, dass der Pralldämpfer bei geringen Stoßenergien nach der Deformation wieder in seinen Ausgangszustand bzw. Ausgangsform zurückfedern kann.In the case of the different variants of the impact absorber, polymer foams adapted to the stiffness requirements, in particular the requirements in the inactive state, can be used. As the polymer, elastomers, thermoplastics or duromers can be selected. Elastomers have the advantage that the impact damper can spring back into its initial state or initial shape after deformation after low deformation.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden für den Pralldämpfer elastomere Polymerschäume gewählt, da diese bei geringer Stoßhärte in ihren Ausgangszustand zurückfedern können und keine bleibende Deformation aufweisen.In a preferred embodiment of the invention elastomeric polymer foams are selected for the impact damper, since they can spring back into their initial state with low impact hardness and have no permanent deformation.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Polymerschaum aus einem magneto- oder elektrorheologischen Elastomeren Polymerschaum gebildet. Das bedeutet, dass das Polymer selbst bereits durch Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feld seine Steifigkeit erhöht.In a further embodiment of the invention, the polymer foam is formed from a magneto or electrorheological elastomer polymer foam. This means that the polymer itself already increases its rigidity by applying an electric or magnetic field.

Bevorzugt ist bei dieser Ausgestaltung zusätzlich eine Füllung der Schaum-Poren durch entsprechende elektro- oder magnetorheologische Flüssigkeiten vorgesehen.Preferably, in this embodiment, a filling of the foam pores is additionally provided by appropriate electro-or magnetorheological fluids.

Für die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Pralldämpfers ist es von Bedeutung, dass das fluide Medium im Falle des Crashs mit hartem Stoßpartner, im Inneren des Pralldämpfers zurückgehalten wird, denn austretendes Gas oder Flüssigkeit würde den Poreninnendruck beziehungsweise die Steifigkeit des Pralldämpfers vermindern. Bevorzugt weist der Pralldämpfer daher um den Polymerschaum herum eine äußere Hülle auf, die reißfest und dicht ist. Beispielsweise ist hierbei ein hochdichtes Gewebe geeignet. Soweit die Steifigkeit des Pralldämpfers durch Einpressen von Gas erhöht wird, sind beispielsweise die für Air-Hags bewährten Gewebe geeignet. Weitere geeignete Hüllmaterialien sind beispielsweise Kunststofffolien oder Aluminiumblech.For the operation of the impact damper according to the invention, it is important that the fluid medium in the case of a crash with hard collision partner, is retained in the interior of the impact damper, because escaping gas or liquid would reduce the internal pressure of the pores or the stiffness of the impact absorber. Preferably, therefore, the impact damper around the polymer foam on an outer shell, which is tear-resistant and dense. For example, a high density fabric is suitable here. As far as the rigidity of the impact damper is increased by injecting gas, for example, the proven for Air-Hags tissue are suitable. Other suitable shell materials are, for example, plastic films or aluminum sheet.

Die Pralldämpfer sind zum Fußgängerschutz im Frontbereich von Fahrzeugen angeordnet. Bevorzugt sind sie im Bereich der Stoßfänger angeordnet. Eine bevorzugte Anordnung ist unmittelbar hinter einem aus weichem Material, beispielsweise Kunststoff gefertigten Stoßfänger.The impact absorbers are arranged for pedestrian protection in the front area of vehicles. Preferably, they are arranged in the bumper area. A preferred arrangement is immediately behind a made of soft material, such as plastic bumper.

Als Bauraum für den erfindungsgemäßen Pralldämpfer kann auch die bereits übliche Position bereits heute verbauter Pralldämpfer im vorderen Stoßfänger gewählt werden. Eventuell bedarf es einer Neukonstruktion der Stoßfänger um die notwendige Elastizität an der Außenhaut darzustellen.As a space for the impact damper according to the invention, the already common position already installed today muffler can be selected in the front bumper. You may need a redesign of the bumper to represent the necessary elasticity on the outer skin.

Eine weitere Variante sieht vor, dass der Pralldämpfer selbst die Funktion des Stoßdämpfers übernimmt. Der Pralldämpfer ist dabei zumindest teilweise lackiert oder durch eine Farbfolie kaschiert. Die Hülle des Pralldämpfers um den Polymerschaum herum kann dabei als Außenhaut genutzt werden.Another variant provides that the impact damper itself takes over the function of the shock absorber. The impact damper is at least partially painted or laminated by a color foil. The shell of the impact damper around the polymer foam around can be used as an outer skin.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft das Verfahren zur Erhöhung der Energieabsorption eines weichen Pralldämpfers. In einer ersten Verfahrensvariante ist der inaktive Pralldämpfer auf einen weichen Stoßpartner, bzw. auf den Fußgängerschutz eingestellt. Die Steifigkeit des Pralldämpfers wird durch das Signal des Crash-Sensors von einem weichen Zustand in einen Harten Zustand umgestellt, indem der Gasdruck in den gasgefüllten Poren erhöht, oder die Viskosität eines fluiden Mediums in den Poren erhöht, oder die Kompressibilität des fluiden Mediums in den Poren verringert wird.Another aspect of the invention relates to the method of increasing the energy absorption of a soft impact damper. In a first variant of the method, the inactive impact damper is set to a soft impact partner or pedestrian protection. The stiffness of the impact damper is changed from a soft state to a hard state by the signal of the crash sensor by increasing the gas pressure in the gas-filled pores, or increasing the viscosity of a fluid medium in the pores, or the compressibility of the fluid medium in the Pores is reduced.

Beispielsweise wird der Pralldämpfer durch einen Pyrotechnischen Gasgenerator aktiviert, um die Poren mit einem Gasüberdruck zu füllen. Als Gasgeneratoren sind beispielsweise für Air-Bags bekannte Systeme einsetzbar. Offenporiger Schaum wird anstelle der sonst verwendeten Schaumpralldämpfer hinter einen dünneren und dadurch flexibleren Stoßfänger verbaut. Im inaktiven Zustand ist die Elastizität des Schockabsorbers so hoch, dass der Impuls auf die unteren Beinpartie und das Knie seines Fußgängers soweit gemildert wird, dass das Verletzungsrisiko deutlich minimiert wird. Bei einer Aktivierung durch die Pre-Crash-Sensorik im Falle eines bevorstehenden Crashs mit einem Auto beziehungsweise harten Stoßpartner wird der Gasgenerator ausgelöst und aufgrund der Druckerhöhung in der Schaumhülle werden mit diesem System die bestehenden Anforderungen an diese Art Crashvariante erfüllt. Nach dem Crash bzw. nach einer Fehlauslösung muss das System ohne Probleme in den Ursprungszustand zurück zu versetzen sein. Für den aufgepumpten Schaum bedeutet dies, dass der Überdruck durch Sensorik gesteuert oder automatisch durch ein Ventil wieder abgebaut wird. Die Funktion des verbrannten pyrotechnischen Generators kann durch Austausch des Pralldämpfermoduls oder durch einen zweckmäßigerweise zweiten verbauten Generator übernommen werden.For example, the impact damper is activated by a pyrotechnic gas generator to fill the pores with a gas overpressure. As gas generators known systems for air bags can be used. Open-pored foam is installed behind a thinner and thus more flexible bumper instead of the foam damper normally used. In the inactive state, the elasticity of the shock absorber is so high that the impulse to the lower leg and the knee of his pedestrian is mitigated so much that the risk of injury is significantly minimized. When activated by the pre-crash sensor system in the event of an impending crash with a car or hard impact partner of the gas generator is triggered and due to the increase in pressure in the foam shell with this system, the existing requirements for this type of crash variant met. After a crash or after a false trip, the system must be able to be restored to its original state without any problems. For the inflated foam, this means that the overpressure is controlled by sensors or automatically reduced by a valve. The function of the burned pyrotechnic generator can be taken over by replacement of the impact damper module or by a second generator installed expediently.

Eine weitere Verfahrensvariante geht davon aus, dass der inaktive Pralldämpfer auf den harten Stoß eingestellt ist. Der Pralldämpfer wird mittels Unterdruck beziehungsweise Druckabfall in den gasgefüllten Poren aktiviert. Offenporiger Schaum wird anstelle der sonst verwendeten Schaumpralldämpfer hinter einen dünneren und dadurch flexibleren Stoßfänger verbaut. Im inaktiven Zustand ist die Elastizität des mit Druck beaufschlagten Schockabsorbers so hoch, dass die bisherigen Anforderungen bei einem Auto/Auto-Crash ohne Schaltung erfüllt werden. Bei einer Aktivierung durch die Crash- oder Pre-Crash-Sensorik im Falle eines bevorstehenden Crashs mit einem Fußgänger wird ein Ventil geöffnet und durch die Druckreduzierung wird der Dämpfer so weich eingestellt, dass entscheidende Vorteile hinsichtlich des Impulses auf den Fußgänger entstehen. Nach einem Crash oder einer Fehlauslösung kann der Druck in dem Schaum bzw. der Pralldämpfer-Hülle durch einen Gasgenerator, insbesondere durch einen Kompressor wieder hergestellt werden. Der Kompressor kann auch dazu genutzt werden Druckverluste im inaktiven Zustand wieder auszugleichen.Another variant of the method assumes that the inactive impact damper is set to the hard impact. The impact damper is activated by means of negative pressure or pressure drop in the gas-filled pores. Open-pored foam is installed behind a thinner and thus more flexible bumper instead of the foam damper normally used. In the inactive state, the elasticity of the pressurized shock absorber is so high that the previous requirements for a car / car crash without circuit are met. When activated by the crash or pre-crash sensors in the event of an impending crash with a pedestrian, a valve is opened and the pressure reduction causes the damper to be adjusted so softly that decisive advantages with regard to the impulse to the pedestrian arise. After a crash or a false triggering, the pressure in the foam or the impact damper casing can be restored by a gas generator, in particular by a compressor. The compressor can also be used to compensate pressure losses in the inactive state again.

Claims

Method for increasing the energy absorption of a soft impact absorber for pedestrian protection of polymer foam in the front region of a motor vehicle body during a crash with a motor vehicle, characterized in that the stiffness of the polymer foam is changed from a soft state to a hard state, - by the gas pressure in increases the gas-filled pores, - or increases the viscosity of a fluid medium in the pores, - or the compressibility of the fluid medium is reduced in the pores.

A method according to claim 1, characterized in that the triggering of the crash sensor activates a gas generator which presses gas into the foam structure and thereby adjusts the hard state of the impact damper.

A method according to claim 2, characterized in that the volume or the outer dimensions of the impact damper by changing from the softer to the harder state does not change substantially.

A method according to claim 3, characterized in that the gas is discharged through pressure relief valves to restore the soft initial state.

A method according to claim 1, characterized in that the triggering of the crash sensor activates an electric or magnetic field, whereby an electro- or magnetorheological fluid contained in the pores increases its viscosity and can emerge only delayed from the pores of the polymer foam.

Method for increasing the energy absorption of a soft impact absorber for pedestrian protection of polymer foam in the front of a motor vehicle body during the crash with a motor vehicle, characterized in that the triggering of the crash sensor activates an electric or magnetic field and thereby the rigidity of a magneto - or electrorheological elastomers existing polymer foam is increased.

A method for reducing the energy absorption of a hard impact damper for the collision with motor vehicles made of polymer foam in the front of a motor vehicle body during the crash with pedestrians, characterized in that the triggering of the crash sensor opens gas pressure relief valves on pressurized gas-filled polymer foam and as much gas is released that a soft condition of the impact damper is adjusted.

A method according to claim 7, characterized in that the gas is pressed by a gas generator in the polymer foam to restore the hard starting state.