DE2441557A1

DE2441557A1 - Impact absorbing car bumper - with collapsible mounting for elastic shock absorber of replaceable honeycomb material

Info

Publication number: DE2441557A1
Application number: DE2441557A
Authority: DE
Inventors: Ernst-Guenter Dipl Ing Haase; Rudolf Dipl Ing Koenig
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1974-08-30
Filing date: 1974-08-30
Publication date: 1976-03-11

Abstract

The impact absorbing bumper is mounted on the chassis supports (1) by a hydraulic damper (6) to absorb small impacts. The bumper bar itself is padded with flexible, inflated air cushions formed by tubular structures (2). For larger impacts, which cannot be readily absorbed by the elastic dampers and cushions, the bumper supports are fitted with collapsible supports formed by a simple honeycomb of material (10). This is easily replaced when compressed, and thus protects the chassis and body from damage. For added effect the tubular air cushions (2) are supported by an open profile bumper support (3) and this is splayed out with plastic deformation if the cushions are compressed enough.

Description

Anordnung zur Abstützung eines Stoßfängers Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abstützung eines energieverzehrenden Stoßfängers insbesondere am Rahmen eines Fahrzeugs.Arrangement for supporting a bumper The invention relates to an arrangement for supporting an energy-consuming bumper in particular on the frame of a vehicle.

Seit Inkraftsetzung der "motor vehicle safety standards" in den USA müssen dort auch sämtliche importierten Personenkraftwagen mit StoßfEngern ausgerüstet sein, die bei einem Aufprall bis zu einer Geschwindigkeit von 8 Km/h Beschädigungen am Fahrzeug verhindern, ohne dabei selbst beschädigt zu werden. Es hat sich aber gezeigt, daß trotz der Einführung dieser sogenannten Sicherheits-Stoßfänger die Reparaturkosten für Bagatellschäden nicht im erwarteten Maße gesunken sind. Vlelmehr ist sogar ein Ansteigen der Reparaturkosten festgestellt worden. Der Grund für diese unerwartete Entwicklung liegt offensichtlich im Aufbau und in der Anordnung dieser energieverzehrenden und selbstregenerierenden Stoßfänger am Fahrzeug. Wenn nämlich für einen derartigen Stoßfänger im Rahmen der zu erfüllenden Forderungen noch eine Konstruktion mit relativ geringen Abmessungen und-geringem Gewicht geschaffen werden soll, dann muß die Festigkeit des Fahrzeugrahmens möglichst weitgehend ausgenutzt werden. Die Festigkeit ist aber angesichts der Forderungen nach einem günstigen Crash-Diagramm des Fahrzeugrahmens in engen Grenzen festgelegt Demzufolge wird der Stoßfänger in üblicher Weise über Dämpfer,. meist hydraulische Stoßdämpfer, am Fahrzeugrahmen angeordnet. Wenn jedoch die Dämpfer überlastet werden, dann bilden sie nach dem völligen Einfedern praktisch eine steife Verbindung zwischen dem Stoß fänger und Fahrzeugrahmen. In diesem Fall ist schon bei einem relativ geringen Überschreiten oder zulässigen Aufprallgeschwindigkeit des Stoßfängers mit Abstützkräften zu rechnen, die zu Deformierungen am Fahrzeugrahmen führen, und zwar bevor es zu nennenswerten Beschädigungen der dem Stoßfänger zugewandten Partie der Karosserie des Fahrzeugs kommt; diese Front- oder Heckpartie wird ohnehin aus Gründen des Fußgängerschutzes flexibel ausgebildet sein, Solche Deformierungen des Fahrzeugrahmens sind erfahrungsgemäß nicht nur schwierig und mit relativ hohen Kosten zu beheben, sondern haben auch meist Schäden an Stellen der Karosserie zur Folge, an denen überhaupt kein Aufprall erfolgte.Since the "motor vehicle safety standards" came into force in the USA must also be all imported Passenger cars with Bumpers that are capable of up to a speed in the event of an impact from 8 km / h prevent damage to the vehicle without damaging yourself will. But it has been shown that despite the introduction of these so-called safety bumpers the repair costs for minor damage have not decreased to the expected extent. In fact, an increase in repair costs has even been observed. The reason for this unexpected development obviously lies in the design and in the arrangement these energy-consuming and self-regenerating bumpers on the vehicle. if namely for such a bumper within the framework of the requirements to be met yet a construction with relatively small dimensions and light weight has been created is to be, then the strength of the vehicle frame must be used as much as possible will. The strength is favorable in view of the demands for a The crash diagram of the vehicle frame is set within narrow limits Bumpers in the usual way over dampers. mostly hydraulic shock absorbers on the vehicle frame arranged. However, if the dampers are overloaded, then after that they form complete compression practically a rigid connection between the bumper and Vehicle frame. In this case, it is already exceeded by a relatively small amount or allowable impact speed of the bumper with supporting forces, which lead to deformation of the vehicle frame, before it becomes significant Damage to the part of the vehicle body facing the bumper comes; this front or rear section is anyway for reasons of pedestrian protection flexibly trained be, Such deformations of the vehicle frame experience has shown that they are not only difficult and relatively expensive to fix, They also usually result in damage to parts of the body, wherever at all no impact occurred.

Mit dem vorbeschriebenen Mangel sind mit üblichen Stoßstangen ausgerüstete Fahrzeuge nicht behaftet, weil hier bei einem Aufprall die Energie zumindest teilweise durch Verformen und Zusammenfalten der Bug- oder Heckpartie der Karosserie aufgenommen wird. Der Rahmen der Fahrzeuge wird in den meisten Fällen erst bei höheren Aufprallgeschwindigkeiten beschädigt.With the above-described deficiency are equipped with standard bumpers Vehicles are not affected, because here at least some of the energy is lost in the event of a collision added by deforming and folding the front or rear of the body will. In most cases, the frame of the vehicle is only opened at higher impact speeds damaged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art zumindest auszuschließen, daß es schon bei einem geringen Überschreiten der für den Stoßfänger zulässigen Aufprallgeschwindigkeit zu Schäden des Rahmens kommt.The invention is based on the object in an arrangement of At least to rule out the fact that it is already at a low level Exceeding the impact speed permitted for the bumper causes damage the frame comes.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the characterizing part of claim 1.

Ein wesentlicher Vorteil der Stoßfängeranordnung gemäß der Erfindung ist also darin eu sehendaß bei Überlastung des Stoßfängers der Rahmen zunächst nicht stärker belastet wird als im sogenannten Stoßfängerbelastungsfall. Wenn nämlich das Energieaufnahmevermögen des Sto2-fängers erschöpft ist, wird durch die plastisch verformbaren Organe weiter Energie in Formänderungsarbeit umgewandelt. Erst wenn dies nicht mehr mdglich ist, d. h.A major advantage of the bumper assembly according to the invention So it is eu seeing that the frame is not initially overloaded when the bumper is overloaded is more heavily loaded than in the so-called bumper load case. If namely the energy absorption capacity of the Sto2-catcher is exhausted, becomes plastic through the Deformable organs further converted energy into deformation work. Only when this is no longer possible, d. H.

wenn auch das Energieaufnahmevermögen dieser Organe erschöpft ist und weiter definierte Abstützkräfte erforderlich sind, wird es zu einer Überlastung des Rahmens kommen können, sofern nicht schon die betroffene Partie der Karosserie des Fahrzeugs durch das den vorbeschriebenen Vorgang auslösende Hindernis verformt wird und dabei als energieverzehrendes Organ wirkt.even if the energy absorption capacity of these organs is exhausted is and further defined support forces are required, it becomes an overload of the frame can come, unless the affected part of the body of the vehicle is deformed by the obstacle triggering the above process and acts as an energy-consuming organ.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und in den Unteransprüchen gekennzeichneter Weiterbildungen werden anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert Die Zeichnung zeigt schematisch in Fig. 1 im Querschnitt einen Stoßfänger an einem LEngsträger eines Fahrzeugrahmens, Fig. 2 den Stoßfänger gemäß Fig. 1 bei einem Aufprall auf eine Wand, Fig.3 den Stoßfänger gemäß Fig. 1, wobei nur die Art seiner Abstützung am Längsträger bzw Fahrzeugrahmen unterschiedlich ist, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Bauteils der Anordnung nach Fig. 3 in einem größeren Maßstab, Fig. 5 im Querschnitt eine mögliche Ausführungsform eines Bauteils für den Stoßfänger gemäß Fig. 1 bis 3 Fig. 6 einen anderen Stoßfänger am Längsträger eines Fahrzeugrahmens, Fig. 7 und 8 in einem größeren Maßstab einen Abschnitt eines Bauteils der Anordnung gemäß Fig. 6 in teilweise verformtem Zustand.Embodiments of the invention and characterized in the subclaims Further developments are explained in more detail below with reference to the drawing. The drawing shows schematically in Fig. 1 in cross section a bumper on a longitudinal beam a vehicle frame, FIG. 2 the bumper according to FIG. 1 in the event of an impact a wall, FIG. 3 the bumper according to FIG. 1, with only the type of its support is different on the side member or vehicle frame, Fig. 4 is a perspective View of a component of the arrangement according to FIG. 3 on a larger scale, FIG. 5 shows a possible embodiment of a component for the bumper in cross section According to FIGS. 1 to 3, FIG. 6 shows another bumper on the side member of a vehicle frame, Fig. 7 and 8 show, on a larger scale, a portion of a component of the arrangement according to FIG 6 in a partially deformed state.

Zum Schutz eines - bis auf einen Abschnitt eines kastenförmigen Längsträgers 1 des Rahmens nicht weiter dargestellten - Kraftfahrzeuges vor Überlastung durch Stöße infolge eines Aufpralles auf ein Hindernis ist gemäß Fig. 1 ein Stoßfänger mit zwei allseitig geschlossenen Hohlkörpern 2 ausgerüstet, die sich auf einem biegesteifen Träger 3 abstützen, Die Hohlkörper 2 und der Träger 3 werden durch einen flexiblen Mantel 4 zusammengehalten. Die Wandung der Hohlkörper 2 ist biegeelastisch; sie kann aus einem Schlauchgewebe mit einer Federeinlage bestehen, welche im Falle von Hohlkörpern ohne inneren Überdruck ein Zusammenfallen derselben verhindert. Die Hohlkörper 2 sind des weiteren mit nicht dargestellten Ventilen üblicher Bauart versehen, welche bei Druckanstieg, vorzugsweise bei einem bestimmten Überdruck (Grenzdruck) seibsttätig öffnen und im Falle einer Rückströmung in die Hohlkörper drosselnd wirken. Somit werden bei einem Aufprall auf ein Hindernis, beispielsweise eine Wand 5 (Fig. 2), die Hohlkörper 2 unter der Wirkung der Stoßkräfte zunächst einfedern, wobei der Druck in den Hohlkörpern ansteigt.To protect one - except for a section of a box-shaped side member 1 of the frame, not shown - motor vehicle from overload Impacts as a result of an impact on an obstacle, according to FIG. 1, is a bumper Equipped with two hollow bodies 2 closed on all sides, which are on a rigid Support carrier 3, the hollow body 2 and the carrier 3 are flexible Coat 4 held together. The wall of the hollow body 2 is flexurally elastic; she can consist of a tubular fabric with a spring insert, which in the case of Prevents hollow bodies from collapsing without internal overpressure. the Hollow bodies 2 are furthermore of the usual type with valves (not shown) provided, which in the event of a pressure increase, preferably at a certain overpressure (limit pressure) open automatically and have a throttling effect in the event of a backflow into the hollow body. Thus, in the event of a collision with an obstacle, for example a wall 5 (Fig. 2), the hollow body 2 initially compress under the effect of the impact forces, wherein the pressure in the hollow bodies increases.

Beim Erreichen des Grenzdruckes öffnen die Ventile. Die Folge ist eine Dämpfung der Stoßkräfte und, da die Hohlkörper 2 bei der gewählten Form des Trägers 3 nahezu völlig einfedern können, praktisch keine ungedämpfte Rückfederung. Die Hohlkörper 2 haben demnach die Funktion einer Federung und Dämpfung.When the limit pressure is reached, the valves open. The result is a damping of the impact forces and, since the hollow body 2 in the selected shape of the Carrier 3 can deflect almost completely, practically no undamped springback. The hollow body 2 therefore have the function of a suspension and damping.

Der über übliche hydraulische Stoßdämpfer 6 unter Zwischenfügung beispielsweise eines Bolzens 7 am Rahmen bzw. Längs träger 1 abgestützte Träger 3 ist ein durch einen Steg 8 in zwei Kammern 9 gleicher Abmessungen unterteiltes Hohlprofil. Dieser Träger 3 hat gegenüber einem Träger aus einem offenen Profil bei gleichem Gewicht eine größere Biege- und Torsionssteifigkeit. Der Träger 3 ist so bemessen, daß er sich plastisch verformt, wenn bei einem Aufprall auf ein Hindernis (Fig. 2) das Energieaufnahmevermögen der Hohlkörper 2 sowie der Stoßdämpfer 6 erschöpft ist, d. h. wenn diese völlig eingefedert sind und somit eine steife Verbindung zwischen dem Stoßfänger und Rahmen bzw. Längsträger 1 hergestellt wäre. In diesem Fall kommt der Träger 3 als ein durch plastische Verformung einergieverzehrendes Organ zur Wirkung, so daß der Rahmen vor einer Überlastung bewahrt bleibt. Die plastische Verformung des Trägers 3 wird demnach beim Überschreiten einer zulässigen Höchstkraft einsetzen, welche von der Grenziast des Rahmens bestimmt wird. Für den Fall eines solch starken Aufpralles, daß auch das Energieaufnahmevermögen des Trägers 3 erschöpft und dieser völlig verformt bzw. zusammengefaltet wird (Fig. 2), kann gemäß Fig. 3 zwischen dem Stoßdämpfer 6 und Längsträger 1 bzw. Rahmen rauch noch ein weiteres durch plastische Verformung energieverzehrendes Organ beispielsweise in Form eines sogenannten Wabenblockes 10 eingefügt werden. Gemäß Fig. 4 ist dies ein übliches Bauteil in Sandwichbauweise mit einem Wabenkern 11. Dieser Wabenblock 10 läßt sich erfahrungsgemäß bei Belastung etwa bis auf 20 X seiner ursprünglichen Dicke in der in Fig. 4 angedeuteten Weise zusammenfalten. Soll däs Falten von vornherein unter gleichmäßigem Widerstand geschehen, so kann vor dem Einbau des Wabenblockes 10 bei diesem auch schon ein Faltvorgang durch eine kurze überkritische.Belastung eingeleitet werden, wobei ein oder zwei Falten genügen.The over usual hydraulic shock absorber 6 under Interim joint For example, a bolt 7 on the frame or longitudinal beam 1 supported carrier 3 is a divided by a web 8 into two chambers 9 of the same dimensions Hollow profile. This carrier 3 has an open profile compared to a carrier greater flexural and torsional rigidity for the same weight. The carrier 3 is dimensioned so that it deforms plastically when it hits an obstacle (Fig. 2) the energy absorption capacity of the hollow body 2 and the shock absorber 6 exhausted is, d. H. when these are fully compressed and thus a stiff connection between the bumper and frame or longitudinal member 1 would be made. In this case comes the carrier 3 as an energy-consuming organ by plastic deformation Effect, so that the frame is protected from overload. The plastic Deformation of the carrier 3 is therefore when a maximum permissible force is exceeded insert, which is determined by the limit of the frame. In the event of one such a strong impact that the energy absorption capacity of the carrier 3 is also exhausted and this is completely deformed or folded up (Fig. 2), according to Fig. 3 between the shock absorber 6 and side member 1 or frame smoke yet another Organ that consumes energy through plastic deformation, for example in the form of a so-called honeycomb blocks 10 are inserted. According to Fig. 4, this is a common one Component in sandwich construction with a honeycomb core 11. This honeycomb block 10 can be experience has shown that when loaded up to about 20 X its original thickness in the fold up in the manner indicated in FIG. Should the folding from the start under happen even resistance, so can before the installation of the honeycomb block 10 at this already initiated a folding process through a brief supercritical load one or two folds will suffice.

Natürlich können mehrere solcher energieverzehrenden Organe aneinandergereiht werden. Die mögliche Anzahl der Wabenblöcke 10 ws rd naturgemäß~ davon abhEnglg sein, in welchem Abstand der Stoßfänger vom Längsträger 1 bzw. Rahmen angeordnet werden kann.Of course, several such energy-consuming organs can be strung together will. The possible number of honeycomb blocks 10 is naturally dependent on it be the distance at which the bumper is arranged from the longitudinal member 1 or frame can be.

Durch die vorbeschriebene Stoßfängeranordnung ist sichergestellt, daß der Rahmen des Kraftfahrzeüges bei dessen Aufprall auf ein Hindernis nicht . stärker belastet wird als im sogenannten Stoßfängerbelastungsfall. Zur Überlastung bzw. Deformierung des -Rahmens kann es erst kommen, wenn das Energieaufnahmevermögen sämtlicher energieverzehrender Organe (Hohlkörper 2, Träger 3, Stoßdämpfer 6, Wabenblock 10) erschöpft ist, sofern nicht noch der diese Organe am Längsträger 1 abstützende Bolzen 7 beispielsweise durch ein Aufreißsen von Langlöchern im Längsträger einen Energieverzehr bewirkt. In diesem Fall wird ohnehin die nicht dargestellte (Front- oder Heck-)Partie der Karosserie des Kraftfahrzeuges auf dem Hindernis (Wand 5) aufprallen und somit die Karosserie in üblicher Weise als ein durch plastische Verformung energieverzehrendes Organ zur Wirkung kommen0 Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Stoßfängeranordnung ist selbstverständlich' nicht bindend, d.h. im Rahmen der Erfindung sind eine Vielzahl von verschiedenen Anordnungen realisierbar. So ist es beispielsweise bei den Anordnungen gemäß Fig. 1 bis 3 noch möglich, daß der Träger 3 des Stoßfängers einen wellig geformten Steg 12 aufweist, welcher somit in definierter Weise plastich verformbar ist (Fig. 5). Zu diesem Zweck kann natürlich auch vorgesehen sein, daß der Steg anstelle einer welligen Form eine oder mehrere Stellen mit derart sich verjüngendem Querschnitt aufweist, daß diese die Funktion von Sollbruchstellen erfüllen können, Schließlich können die vorbeschriebenen energieverzehrenden Organe in Form von Wabenblöcken auch zur Abstützung von Stoßfängern verwendet werden, bei denen der biegesteife Träger nicht die Funktion eines energieverzehrenden Organes hat, beispielsweise bei der in Fig.The bumper arrangement described above ensures that that the frame of the motor vehicle when it hits an obstacle does not. is more heavily loaded than in the so-called bumper load case. To overload or deformation of the frame can only occur if the energy absorption capacity all energy-consuming organs (hollow body 2, carrier 3, shock absorber 6, honeycomb block 10) is exhausted, unless the one that supports these organs on the longitudinal member 1 Bolt 7, for example, by tearing open elongated holes in the side member Causes energy consumption. In this case, the not shown (front or rear) part of the body of the motor vehicle on the obstacle (wall 5) impact and thus the body in the usual way as one by plastic deformation energy-consuming organ come into effect0 The one shown in FIGS. 1 to 3 The bumper arrangement is of course not binding, i.e. within the scope of the invention are a variety of different Arrangements realizable. For example, in the arrangements according to FIGS. 1 to 3, it is still possible that the carrier 3 of the bumper has a wavy shaped web 12, which thus is plastically deformable in a defined manner (Fig. 5). To this end, of course, can it can also be provided that the web has one or more instead of a wavy shape Has places with such a tapered cross-section that this function of predetermined breaking points can meet, Finally, the energy-consuming Organs in the form of honeycomb blocks are also used to support bumpers, in which the rigid support does not have the function of an energy-consuming organ has, for example with the one shown in Fig.

6 dargestellten Stoßfängeranordnung. Hier ist ein biegesteifer Träger 13 mit in Richtung auf den Rahmen bzw. Längsträger 1 weisenden Flanschen 14 lediglich mit einer elastischen Auflage 15 aus Gummi oder dgl.6 illustrated bumper assembly. Here is a rigid beam 13 with flanges 14 pointing in the direction of the frame or longitudinal member 1 only with an elastic pad 15 made of rubber or the like.

versehen. Zwischen dem Träger 13 und Längsträger 1 ist ein Stoßdämpfer 16 angeordnet, bei dem ein an der Kolbenstange 17 befindlicher Ansatz 18 nach dem Zusammenfedern (Fig. 6) des Stoßdämpfers in das Zylindergehäuse 19 eindrückbar ist und dieses somit verformen kann.Mistake. A shock absorber is located between the beam 13 and the longitudinal beam 1 16 arranged, in which a located on the piston rod 17 approach 18 after Compression (FIG. 6) of the shock absorber can be pressed into the cylinder housing 19 and can thus deform it.

Die Verformung des Zylindergehäuses 19 kann durch Aufweiten (Fig. 7) oder auch durch Aufspreizen (Fig. 8) geschehen. Für den letzten Fall wird zweckmäßig das Zylindergehäuse 19 mit Längskerben 20 versehen sein, damit es beim Eindrücken des Ansatzes in definierter Weise aufreißt. Bei dieser Stoßfängeranordnung ist somit der Stoßdämpfer 16 im sogenannten Stoßfängerbelastungsfall ein in UblicherWeise energieverzehrendes Organ und bei darüber hinausgehender Belastung ein durch plastische Verformung energieverzehrendes Organ. Wie bereits angedeutet, kann in der anhand der Fig. 3 beschriebenen Weise zwischen diesem Stoßdämpfer 16 und dem Bolzen auch noch ein Wabenblock (oder sonstige KnautschelementeJeingefügtsein.The deformation of the cylinder housing 19 can be prevented by expanding it (Fig. 7) or by spreading it (Fig. 8). In the latter case it will be useful the cylinder housing 19 may be provided with longitudinal notches 20 so that it is pressed in of the approach in a defined way. In this bumper arrangement is thus the shock absorber 16 in the so-called bumper load case a conventional manner energy-consuming organ and, in the case of excessive stress, a plastic deformation energy-consuming organ. As already indicated, can in the manner described with reference to FIG. 3 between this shock absorber 16 and A honeycomb block (or other crushable elements) can also be inserted into the bolt.

- Patentansprüche - - patent claims -

Claims

Patent claims arrangement for supporting an energy-consuming Bumper, in particular on the frame of a vehicle, not shown by energy-consuming organs (carrier 3; honeycomb block 10; shock absorber 16) of the type, which after reaching the permissible load for the bumper by plastic Deformation the Abstützkräf te in terms of preventing the exceeding of a limit certain load limit of the frame.

2. Arrangement according to claim i in particular for a bumper with at least one gas-filled flexible hollow body, which extends along a rigid The carrier extends and rests on it, thereby g e k e n n n -z e i c h n e t that is designed as an energy-consuming organ of the carrier (3).

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the carrier (3) is a hollow profile.

4. Arrangement according to claim 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the carrier (3) has additional energy-dissipating through plastic deformation Organs (honeycomb block 1Q) is connected to the frame (longitudinal beam i).

5. Arrangement according to claim 1 for a bumper with a rigid Carrier, which is arranged on the frame via energy-consuming organs in the form of shock absorbers is, by the fact that the shock absorber (6) lifts the through plastic deformation energy-consuming organs (honeycomb block 20)) with the frame (Side member 1) are connected.

6. Arrangement according to claim 1 for a shock absorber with a rigid Carrier which is arranged on the frame via hydraulic shock absorbers, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that if the shock absorber (16) is overloaded, parts thereof are plastically deformable in terms of energy consumption.

7. An arrangement according to claim 6, characterized in that it is e k e n n z e i c h n e t that the cylinder housing (19) of each shock absorber (16) is one of its piston rod (17) by means of an extension (18) is expandable or spreadable tube.

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