DE102020131234A1 - Deformationsstruktur und Kraftfahrzeug mit einer Deformationsstruktur - Google Patents

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Abstract

Eine erfindungsgemäße Deformationsstruktur, die auch Energieabsorptionsstruktur genannt werden kann, hat zumindest eine erste Lage und eine zweite Lage, die in Deformationsrichtung bzw. Lastrichtung zueinander beabstandet und zueinander verlagerbar angeordnet sind. Die erste Lage und die zweite Lage weisen komplementäre Vorsprünge und Vertiefungen auf, die derart ausgebildet sind, dass die Vorsprünge der ersten Lage und die Vertiefungen der zweiten Lage sowie die Vorsprünge der zweiten Lage und die Vertiefungen der ersten Lage ineinander eintauchbar sind. Die erste Lage und die zweite Lage sind über eine Deformationssteuereinrichtung derart miteinander verbunden, dass bei einem hohen Impuls in Deformationsrichtung die Vorsprünge der ersten Lage in die Vertiefungen der zweiten Lage sowie die Vorsprünge der zweiten Lage in die Vertiefungen der ersten Lage eintauchen, so dass eine Verformung der Deformationsstruktur in Deformationsrichtung auf einem verhältnismäßig niedrigen Kraftniveau erfolgt, und dass bei einem niedrigen Impuls in Deformationsrichtung die Vorsprünge der ersten Lage auf die Vorsprünge der zweiten Lage treffen, so dass eine weitere Verformung der Deformationsstruktur in Deformationsrichtung auf einem verhältnismäßig hohen Kraftniveau erfolgt bzw. eine größere Kraft durch die Deformationsstruktur übertragbar ist. Erfindungsgemäß sind die erste Lage und zweite Lage aus einer Vielzahl von getrennt hergestellten und miteinander verbundenen Deformationsgrundelementen ausgebildet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Deformationsstruktur, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Beispiel einem Personenkraftfahrzeug oder einem Lastkraftfahrzeug, die impulsabhängig schaltbar auf unterschiedlichen Kraftniveaus verformbar ist und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Deformationsstruktur, die zwischen einem Karosserieaußenhautelement und einem Karossiereträgerelement angeordnet ist.
  • Ein bekannter Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs hat beispielsweise einen Stoßfängerquerträger, der an vorderen Enden von Längsträgern befestigt ist, und eine Stoßfängerverkleidung, wobei zwischen der Stoßfängerverkleidung und dem Stoßfängerquerträger zum Schutz von Fußgängern ein weicher, auf einem vergleichsweise niedrigen Lastniveau verformbarer Schaum angeordnet ist. Der weiche Schaum ist aufgrund eines Fußgängerschutzes angeordnet, um einen Fußgänger gegebenenfalls vor einer direkten unmittelbaren Kollision mit einer harten, steifen Struktur des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise dem Stoßfängerquerträger, zu schützen.
  • Des Weiteren gibt es ein Erfordernis, dass in einem sehr niedrigen Geschwindigkeitsbereich von bis zu beispielsweise 4 km/h, in dem der Fußgängerschutz aufgrund der geringen Geschwindigkeit nicht relevant ist, das Kraftfahrzeug bei einer Kollision schadensfrei bleibt. Hierfür sollte eine Eindringtiefe eines Kollisionsgegners möglichst gering sein.
  • Darüber hinaus gibt es bei einer etwas höheren Geschwindigkeit, die ebenfalls noch nicht für den Fußgängerschutz relevant ist, das Erfordernis, dass ein Schaden bei einer Kollision möglichst klein ist und beispielsweise eine Kühlerstruktur, die sich in dem Vorderwagenbereich befindet, nicht beschädigt wird. Hierfür wäre hilfreich, wenn die Struktur, die sich vor dem Stoßfängerquerträger befindet, bereits hinreichende Absorptionsfähigkeit von Kollisionsenergie aufweist. Hierfür sollte eine Eindringtiefe eines Kollisionsgegners ebenfalls möglichst gering sein.
  • Die verschiedenen Anforderungen stehen zum Teil im Gegensatz zueinander und erfordern am Fahrzeugbug einen vergleichsweise langen Fahrzeugüberhang und damit ein höheres Gewicht und eine nachteilige Beeinflussung der Fahrdynamik.
  • Zum Lösen der daraus entstehenden Zielkonflikte wurde beispielsweise in der DE 102010054641 A1 eine Stoßfängeranordnung mit einem Querträger vorgeschlagen, der über Crashboxen an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. In Fahrtrichtung vor dem Querträger ist ein Fußgängerschutzelement für einen weichen Anprall eines Fußgängers ausgebildet. Zusätzlich ist ein schwenkbares Energieabsorptionselement vorgesehen, das vor das Fußgängerschutzelement verschwenkbar ist und hierdurch eine erhöhte Energieabsorption bei Kollisionen ermöglicht, bei denen eine höhere Kollisionsenergieabsorptionsfähigkeit der Crashstruktur des Kraftfahrzeugs erforderlich ist.
  • Die DE 102012112636 A1 zeigt ebenfalls eine Stoßfängeranordnung mit einem Stoßfängerquerträger und einem Fußgängerschutzelement, das von einem steifen Zustand in einen vergleichsweise weichen Zustand, der einem Fußgängerschutz dient, mittels eines Aktuators umgeschaltet werden kann.
  • Den in der DE 102010054641 A1 und der DE 102012112636 A1 beschriebenen Stoßfängeranordnungen ist gemeinsam, dass hierfür eine Crash- bzw. Pre-Crash-Sensorik erforderlich ist, wobei auf Grundlage der Ausgangssignale der Sensorik zwischen einem harten, steifen Zustand der Crashstruktur mit hoher Kollisionsenergieabsorptionsfähigkeit und einem weichen Zustand der Crashstruktur mit zu Gunsten des Fußgängerschutzes geringer Kollisionsenergieabsorptionsfähigkeit umgeschaltet werden kann.
  • Ferner ist aus der DE 102016204264 A1 eine gattungsgemäße Deformationsstruktur bekannt, die zumindest eine erste Lage und eine zweite Lage, die in Deformationsrichtung bzw. Lastrichtung zueinander beabstandet und zueinander verlagerbar angeordnet sind, aufweist. Die erste Lage und die zweite Lage weisen komplementäre Vorsprünge und Vertiefungen auf, die derart ausgebildet sind, dass die Vorsprünge der ersten Lage und die Vertiefungen der zweiten Lage sowie die Vorsprünge der zweiten Lage und die Vertiefungen der ersten Lage ineinander eintauchbar sind. Die erste Lage und die zweite Lage sind über verformbare Stegelemente derart miteinander verbunden, dass bei einem hohen Impuls in Deformationsrichtung die Vorsprünge der ersten Lage in die Vertiefungen der zweiten Lage sowie die Vorsprünge der zweiten Lage in die Vertiefungen der ersten Lage eintauchen, so dass eine Verformung der Deformationsstruktur in Deformationsrichtung auf einem verhältnismäßig niedrigen Kraftniveau erfolgt, und dass bei einem niedrigen Impuls in Deformationsrichtung die Vorsprünge der ersten Lage auf die Vorsprünge der zweiten Lage treffen, so dass eine weitere Verformung der Deformationsstruktur in Deformationsrichtung auf einem verhältnismäßig hohen Kraftniveau erfolgt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Deformationsstruktur für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einer der Deformationsstruktur zu schaffen, wobei eine Fertigung der Deformationsstruktur einfacher und kostengünstiger ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Deformationsstruktur gelöst, die die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Ferner wird diese Aufgabe durch eine Fußgängerschutzvorrichtung gelöst, die die Merkmale von Patentanspruch 8 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.
  • Eine erfindungsgemäße Deformationsstruktur, die auch Energieabsorptionsstruktur genannt werden kann, hat zumindest eine erste Lage und eine zweite Lage, die in Deformationsrichtung bzw. Lastrichtung zueinander beabstandet und zueinander verlagerbar angeordnet sind. Die erste Lage und die zweite Lage weisen komplementäre Vorsprünge und Vertiefungen auf, die derart ausgebildet sind, dass die Vorsprünge der ersten Lage und die Vertiefungen der zweiten Lage sowie die Vorsprünge der zweiten Lage und die Vertiefungen der ersten Lage ineinander eintauchbar sind. Die erste Lage und die zweite Lage sind über eine Deformationssteuereinrichtung derart miteinander verbunden, dass bei einem hohen Impuls in Deformationsrichtung die Vorsprünge der ersten Lage in die Vertiefungen der zweiten Lage sowie die Vorsprünge der zweiten Lage in die Vertiefungen der ersten Lage eintauchen, so dass eine Verformung der Deformationsstruktur in Deformationsrichtung auf einem verhältnismäßig niedrigen Kraftniveau erfolgt, und dass bei einem niedrigen Impuls in Deformationsrichtung die Vorsprünge der ersten Lage auf die Vorsprünge der zweiten Lage treffen, so dass eine weitere Verformung der Deformationsstruktur in Deformationsrichtung auf einem verhältnismäßig hohen Kraftniveau erfolgt bzw. eine größere Kraft durch die Deformationsstruktur übertragbar ist. Erfindungsgemäß sind die erste Lage und zweite Lage aus einer Vielzahl von getrennt hergestellten und miteinander verbundenen Deformationsgrundelementen ausgebildet sind.
  • Die Deformationsstruktur ist abhängig von einem Lastfall, d.h. einem Kollisionsimpuls, auf unterschiedlichen Energieniveaus verformbar und weist damit unterschiedliche Steifigkeiten auf. Das „Umschalten“ zwischen den zwei Steifigkeiten erfolgt dabei unabhängig von einer Sensorik bzw. einem Aktuator selbsttätig. Die Einstellung der Steifigkeiten wird dabei durch eine bestimmte geometrisch komplementäre Gestalt der ersten Lage und der zweiten Lage und die Verbindung der Lagen über Deformationssteuereinrichtung bewirkt. Bei dem niedrigen Impuls treffen Vorsprünge gegenüberliegender Lagen aufeinander. Durch den Aufbau der Deformationsstruktur aus einer Vielzahl von Grundelementen kann die Deformatinsstruktur kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere kann hierdurch die Deformationsstruktur je nach Anwendungsfall, d.h. unterschiedliche Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen Fahrzeugabmessungen und unterschiedlicher Masse, bzw. unterschiedliche Erfordernisse und unterschiedlichen Fahrzeugmärkten, mit mehr oder weniger Grundelementen ausgebildet werden.
  • Bevorzugt sind die Deformationsgrundelemente im Wesentlich gleich, insbesondere identisch, ausgebildet.
  • Dies ermögicht eine besonders kostengünstige Herstellung der Deformationsgrundelemente und damit der Deformationsstruktur, weil nur eine einzige Art von Deformationsgrundelementen erforderlich ist, aus denen eine Vielzahl von unterschiedlichen Deformationsstrukturen ausgebildet werden kann.
  • Die Deformationssteuereinrichtung ist erfindungsgemäß getrennt von der ersten und der zweiten Lage ausgebildet bzw. hergestellt und mit der ersten Lage sowie der zweiten Lage lösbar oder unlösbar verbunden.
  • Durch die getrennte Ausbildung der Lagen und der Deformationssteuereinrichtung ist die Deformationsstruktur einfach mit Herstellverfahren, die für große Stückzahlen geeignet sind, kostengünstig herstellbar. Ferner sind die Anforderungen an die Deformationssteuereinrichtung, die eine Verformung der Deformationsstruktur steuern soll, andere als Anforderungen an die Lagen, die hinreichend steif und fest sein sollen, gegebenenfalls, insbesondere bei dem niedrigen Impuls, hinreichend Kräfte übertragen soll, so dass die getrennte Herstellung größere Freiheitsgrade bei einer bedarfsgerechten Konstruktion zulassen.
  • Gemäße einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist jedes Deformationsgrundelement einen Vorsprung, insbesondere genau einen vollständigen Vorsprung, und/oder eine Vertiefung, inbsesondere genau eine vollständige Vertiefung, auf.
  • Das ist die kleinstmögliche Einheit eines Deformationsgrundelements, insbesondere wenn die Deformationsgrundelemente der Deformationsstruktur gleich bzw. identisch aufgebaut sein sollen. Mit dieser kleinstmöglichen Einheit ist die Deformationsstruktur bestmöglich an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar.
  • Ein Deformationsgrundelement weist bevorzugt an entgegengesetzen Enden jeweils eine Verbindungseinrichtung zur Verbindung mit jeweils einem weiteren Deformationsgrundelement auf.
  • Besonders bevorzugt besteht gemäß der vorliegenden Erfindung die erste Lage aus n Deformationsgrundelementen und besteht die zweite Lage aus n-1 Deformationsgrundelementen.
  • Insbesondere in dem Lastfall mit dem geringen Kollisionsimpuls erfolgt eine Parallelverschiebung, also ein seitliches Versetzen, der zwei benachbarten Lagen zueinander. Diese Paralleverschiebung führt dazu, dass sich die zwei benachbarten Lagen nicht mehr vollständig überdecken, und insbesondere ein Deformationsgrundelement im Kollisionslastfall mit dem niedrigen Kollisionsimpuls unwirksam wäre. Somit kann durch die geringere Zahl an Deformationsgrundelementen in der zweiten Lage Gewicht und Material eingspart werden, ohne die Funktion der Deformationsstruktur zu beeinflussen.
  • Besonders bevorzugt weist die Deformationsstruktur genau drei übereinander angeordnete Lagen auf.
  • Vorteilhaft besteht dabei die erste Lage aus n Deformationsgrundelementen, besteht die zweite Lage aus n-1 Deformationsgrundelementen und besteht die dritte Lage aus n-2 Deformationsgrundelementen.
  • Bevorzugt sind die Deformationsgrundelemente stoffschlüssig, insbesondere durch Kleben oder Schweissen, miteinander verbunden.
  • Die Deformationsgrundelemente können zusätzlich oder alternativ formschlüssig miteinander verbunden sein. Eine formschlüssige Verbindung könnte beispielsweise eine Clipsverbindung sein. Die formschlüssige Verbindung könnte nach Art einer Nut- und Federverbindung ausgebildet sein.
  • Ferner können die Deformationselement auch reibschlüssig, zum Beispiel durch eine Presspassung, miteinander verbunden sein.
  • Vorteilhaft können die Deformationsgrundelemente durch Strangpressen, insbesondere aus Aluminium, hergestellt sein.
  • Strangpressen ist ein sehr kostengünstiges Herstellungsverfahren. Die Deformationsgrundelemente können in der gewünschten Länge von einem entsprechenden Strangpressprofil abgeschnitten werden. Damit sind die Deformationsgrundelemente Strangpressprofile. Aluminium ist zudem leicht und ist korrosionsbeständig.
  • Alternativ können die Deformationsgrundelemente auch durch Umformen oder durch Spritzguss hergestellt sein.
  • Alternativ können die Deformationsgrundelemente auch durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt sein.
  • Ferner weist die Deformationsstruktur bevorzugt eine Deformationssteuereinrichtung auf, die getrennt von den Lagen ausgebildet bzw. hergestellt ist und mit diesen lösbar oder unlösbar verbunden ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Deformationssteuereinrichtung mittels einer Clips-Verbindung mit der ersten Lage und/oder der zweiten Lage verbunden.
  • Eine Clipsverbindung ist eine formschlüssige Verbindung mit einem elastisch federnden hinterschnittigen Eingriff.
  • Hierdurch kann die Deformationsstruktur einfach durch Zusammenstecken der einzelnen Elemente hergestellt werden.
  • Ferner kann die Deformationssteuereinrichtung mit der ersten Lage und/oder der zweiten Lage verklebt sein.
  • Weiterhinn kann die Deformationssteuereinrichtung mit der ersten Lage und/oder der zweiten Lage geeignet über eine Presspassung verpresst sein.
  • Weiterhin kann die Deformationssteuereinrichtung als Spritzgussteil, insbesondere aus Kunststoff, ausgebildet ist. Spritzguss ist ein besonders günstiges Herstellverfahren bei großen Stückzahlen.
  • Vorteilhaft kann die Deformationssteuereinrichtung mehrere elastisch verformbare Steuerstege aufweisen. Die Steuerstege verbinden die Lagen miteinander und bestimmten insbesondere einen Abstand der Lagen zueinander in einer Ausgangsstellung und eine Kinematik bzw. ein Bewegungsverhalten der Lagen bei einem Lasteintrag in Kollisionsrichtung abhängig von der Höhe eines Kollisionsimpulses.
  • Die elastische Ausbildung der Steuerstege ermöglicht eine Reversibilität der Verformung der Deformationsstruktur - zumindest in bestimmten Fällen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind zumindest zwei Deformationssteuereinrichtungen vorgesehen. Dabei sind die Deformationssteuereinrichtungen vorteilhaft an entgegengesetzten Enden bzw. Endabschnitten der erste Lage und der zweite Lage angeordnet und mit der ersten Lage sowie der zweiten Lage verbunden.
  • Hierdurch kann eine Verformung der Deformationsstruktur im Lastfall besser gesteuert werden.
  • Der Vorsprung der ersten Lage und der Vorsprung der zweiten Lage sind derart komplementär zueinander ausgebildet, dass bei dem niedrigen Impuls in Deformationsrichtung in seitlicher Richtung, d.h. eine Richtung quer zur Deformationsrichtung, also eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Deformationsrichtung, zumindest in die seitliche Richtung ein Formschluss zwischen dem Vorsprung der ersten Lage und dem Vorsprung der zweiten Lage erfolgt.
  • Durch den Formschluss zwischen den Vorsprüngen wird eine Wahrscheinlichkeit verringert ist, dass die erste Lage und die zweite Lage in seitlicher Richtung, also eine Richtung quer zu der Deformationsrichtung, d.h. eine Richtung parallel zur Erstreckung der Lagen, weiter zueinander versetzt werden, die Vorsprünge der beiden Lagen wieder außer Eingriff gelangen und hierdurch möglicherweise die Verformung der Deformationsstruktur ungewünscht auf einem niedrigen Kraftniveau erfolgt. Erfindungsgemäß wird demnach sichergestellt, dass sich die benachbarten Lagen gegenseitig an gegenüberliegenden Vorsprüngen zuverlässig abstützen und die weitere Verformung der Deformationsstruktur auf dem verhältnismäßig hohen Kraftniveau erfolgt bzw. eine Kraftübertragung bei verhältnismäßig hohem Kraftniveau möglich ist. Die gegenüberliegenden Vorsprünge, bzw. die Vorsprünge, die im Verlaufe der Kollision in eine gegenüberliegend Lage kommen, haben mit anderen Worten komplementäre Geometrien, die einen gegenseitigen, insbesondere in seitlicher Richtung wirkenden, Formschluss der gegenüberliegenden Vorsprünge ermöglichen.
  • Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Deformationsstruktur weist der Vorsprung der zweiten Lage oder der Vorsprung der ersten Lage eine Vertiefung auf, die derart angepasst ist, dass der Vorsprung der ersten Lage - oder der Vorsprung der zweiten Lage, falls die Vertiefung in der ersten Lage ausgebildet ist - in die Vertiefung eingreifen kann, so dass eine Bewegung der ersten Lage und der zweiten Lage zueinander zumindest in die seitliche Richtung gehemmt, also zumindest behindert oder sogar unterbunden, ist.
  • Die Vertiefung ermöglicht einen Formschluss zwischen den gegenüberliegenden Vorsprüngen in die seitliche Richtung. Der Vorsprung, der in die Vertiefung des gegenüberliegenden Vorsprungs eingreift, kann seitlich nicht ausweichen, wenn eine Kollisionskraft in Kollisionsrichtung des Deformationselements wirkt, da hierfür seitliche Ränder der Vertiefung überwunden werden müssten, was wiederum durch die wirkende Kollisionskraft erschwert ist. Der Vorsprung, der in die Vertiefung eingreift, stößt bei einer Seitwärtsbewegung an dem entsprechenden Rand der Vertiefung an.
  • Gemäß einer weiteren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Deformationsstruktur weist/weisen der Vorsprung der zweiten Lage und/oder der Vorsprung der ersten Lage eine Stufe auf, die derart angepasst ist, dass der Vorsprung der ersten Lage - oder der Vorsprung der zweiten Lage, falls die Stufe an dem ersten Vorsprung ausgebildet ist - mit der Stufe derart eingreifen kann, so dass eine Bewegung der ersten Lage gegenüber der zweiten Lage zumindest in die seitliche Richtung gehemmt, also zumindest behindert oder sogar unterbunden, ist.
  • Die Wirkungsweise der Stufe ist ähnlich der Vertiefung, wobei die Stufe eine Bewegung der benachbarten Lagen in lediglich eine seitliche Richtung (Querrichtung) hemmt, wohingegen die vorstehend genannte Vertiefung eine Bewegung auch in eine weitere, insbesondere die entgegengesetzte seitliche Richtung, hemmen kann. Die Stufe kann hierfür hinreichend hoch ausgebildet sein, so dass sichergestellt ist, dass der entsprechende Vorsprung in dem Fall der Kollision mit dem niedrigen Impuls in Eingriff mit der Stufe des gegenüberliegenden Vorsprungs kommt.
  • Es ist auch möglich eine Vertiefung und eine Stufe an einem Vorsprung miteinander zu kombinieren, d.h. einen Vorsprung mit einer Vertiefung zusätzlich mit einer Stufe auszubilden, die höher als der Rand der Vertiefung ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung sind die erste Lage und die zweite Lage durch die Deformationssteuereinrichtung ferner in eine Richtung parallel zueinander verlagerbar.
  • Insbesondere kann die Deformaitonssteuereinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie bei dem hohen Kollisionsimpuls spröde und/oder plastisch versagt und wobei die Deformationssteuereinrichtung bei dem niedrigen Impuls reversibel elastisch verformbar ist. Die Deformationssteuereinrichtung kann Steuerstege aufweisen, die ähnlich einer Scharnierkinematik wirken. Die Steuerstege können dabei eine Schwenkbewegung der ersten Lage und der zweiten Lage zueinander bewirken, bei der die erste Lage und die zweite Lage parallel zueinander sowie in Deformationsrichtung, also aufeinander zu, verlagert werden.
  • Hierdurch ist eine definierte Schwenkbewegung der ersten Lage und der zweiten Lage aufeinander zu möglich und die steifigkeitserhöhende Stellung der ersten Lage und der zweiten Lage zueinander zuverlässig einnehmbar.
  • Bei dem hohen Kollisionsimpuls verhindert das Versagen der Steuerstege die Schwenkbewegung der ersten Lage und der zweiten Lage zueinander. Die erste Lage und die zweite Lage werden wegen des Versagens der Steuerstege im Wesentlichen ohne seitliche Ausweichbewegung lediglich in Deformationsrichtung aufeinander zu verlagert.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Deformationsstruktur sind die Vorsprünge der ersten Lage und die Vertiefungen der zweiten Lage sowie die Vertiefungen der ersten Lage und die Vorsprünge der zweiten Lage in einer Ausgangslage der Deformationsstruktur einander gegenüberliegend angeordnet.
  • Hierdurch kann die Deformationsstruktur bei einem niedrigen Kollisionsimpuls auf einem verhältnismäßig niedrigen Kraftniveau in Deformationsrichtung verformt werden.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind die erste Lage und die zweite Lage jeweils in Form einer gewellten Platte ausgebildet. Wellenberge und Wellentäler bilden dabei die Vorsprünge und Vertiefungen.
  • Die Vorsprünge und Vertiefungen (Wellenberge und Wellentäler) können bevorzugt eine trapezförmige Gestalt aufweisen.
  • Durch diese geometrische Gestalt sind die Vorsprünge und Vertiefungen der gegenüberliegenden Lagen leicht ineinander verschiebbar.
  • Die Deformationsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von Lagen aufweisen, wobei zwei benachbarte Lagen jeweils eine erste Lage und eine zweite Lage bilden. Beispielsweise kann die Deformationsstruktur drei, vier, fünf, sechs oder mehr Lagen aufweisen.
  • Weiterhin sind bevorzugt eine oder beide äußere(n) Lage(n), d.h. Außenlagen bzw. Endlagen, ortsfest ausgebildet.
  • Bevorzugt weist die Deformationsstuktur eine ungerade Zahl von benachbarten Lagen auf, die paarweise enstprechend der ersten Lage und der zweiten Lage ausgebildet sind.
  • Hierdurch können die beiden äußersten Lagen orstfest ausgebildet sein. Dabei verlagern sich im Fall des niedrigen Impulses bzw. niedrigen Krafteintrags lediglich die dazwischen angeordneten Lagen in eine seitliche Richtung.
  • Eine besonders bevorzugte Deformationsstruktur weist genau drei Lagen auf.
  • Dies ist die kleinste Einheit, bei der die beiden äußersten Lagen ortsfest ausgebildet sein können. In diesem Fall durchläuft nur die mittlere Lage, die beispielsweise eine zweite Lage sein kann, in dem Fall des niedrigen Impulses eine Parallelverschiebung in Bezug auf die beiden äußersten Lagen.
  • Vorteilhaft ist die Deformationssteuereinrichtung derart ausgestaltet, dass bei dem niedrigen Kollisionsimpuls benachbarte Lagen in entgegegesetzte Richtungen verlagerbar sind. Mit „Verlagerungswirkung“ ist dabei beispielsweise eine Schwenkbewegung der Lagen in entgegengesetzte Richtungen gemeint.
  • Hierdurch soll eine gleichmäßige Verformung der Deformationsstruktur mit der Vielzahl von Lagen bei dem niedrigen Kollisionsimpuls erzielt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Deformationsstruktur. Hierbei ist die Deformationsstruktur bevorzugt zwischen einem Fahrzeugaußenhautelement und einem Karosserieträgerelement angeordnet.
  • Die Deformationsstruktur stützt sich dabei bei einem Kollisionsimpuls an dem Karosserieträgerelement ab.
  • Eine äußere Lage kann an dem Karosserieträgerelement ortsfest befestigt sein. Die andere äußere Lage kann ebenfalles ortsfest abgestützt sein. Bevorzugt ist dabei eine ungerade Zahl von Lagen, insbesondere drei Lagen, vorgesehen.
  • Das Fahrzeugaußenhautelement kann eine Stoßfängerverkleidung sein. Das Karosserieträgerelement kann ein Stoßfängerquerträger sein.
  • Durch die erfindungsgemäße Fußgängerschutzvorrichtung mit der Deformationsstruktur ist keine Kollisionssensorik und keine Aktuatorik notwendig, um gegebenenfalls einen mechanischen Mechanismus aktiv zu verriegeln oder zu entriegeln und damit zwischen einer Struktur mit einem „weichen“ Deformationsverhalten und einem „steifen“ Deformationsverhalten bedarfsweise umschalten zu können. Die erfindungsgemäße Fußgängervorrichtung mit der Deformationsstruktur wirkt selbsttätig abhängig von einem Kollisionsimpuls, der wiederum von einem Kollisionsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängt. Die Deformationsrichtung ist insbesondere eine Kollisionsrichtung und ist bei der Anwendung zum Fußgängerschutz im Kraftfahrzeugbug im Wesentlichen eine Fahrzeuglängsrichtung.
  • Grundsätzlich erstreckt sich der Schutzbereich der erfindungsgemäßen Deformationsstruktur jedoch auch auf alle anderen Anwendungsbereiche im Kraftfahrzeugbereich oder auch anderen Technologiefeldern, bei denen eine Verformbarkeit einer Deformationsstruktur auf unterschiedlichen Lastniveaus abhängig von einem Lastfall erforderlich ist.
  • Demnach erfolgt bei dem niedrigen Kollisionsimpuls und damit der niedrigen Kollisionsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ein Verschwenken der gegenüberliegenden Lagen derart, dass sich die Vorsprünge der gegenüberliegenden Lagen gegenüberliegen und aufeinander abstützen. Die Deformationsstruktur wirkt demnach steif. Bei dem hohen Kollisionsimpuls und damit der hohen Kollisionsgeschwindigkeit erfolgt kein Verschwenken der gegenüberliegenden Lagen, so dass die gegenüberliegende Vorsprünge und Vertiefungen der gegenüberliegenden Lage ineinander verlagerbar sind. Damit reagiert die Deformationsstruktur über eine längere Verformungsstrecke weicher.
  • Beispielsweise kann bei einem Kollisionsimpuls, der bis zu einer Schwellwertgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, die Deformationstruktur steifer reagieren und bei einer höheren Kraft verformt werden.
  • Damit kann bei der geringen Kollisionsgeschwindigkeit eine Kollisionslast auf das dahinterliegende Karosserieelement übertragen werden - bei einer sehr geringen Geschwindigkeit - oder es erfolgt zum Schutz dahinterliegender Bauteile eine hinreichende Energieabsorption durch die Deformationsstruktur - bei einer etwas höheren Geschwindigkeit, die jedoch unterhalb der Schwellwertgeschwindigkeit ist. In jedem Fall können damit die Reparaturkosten verringert werden, wobei insbesondere bei der sehr geringen Geschwindigkeit - beispielsweise bei sogenannten Parkremplern, z.B. bis zu 4 km/h - die Reparaturkosten gegebenenfalls auf das Ausbessern von beispielsweise Lackschäden begrenzt werden kann.
  • Die Schwellwertgeschwindigkeit kann beispielsweise 20 km/h oder dergleichen betragen.
  • Ferner bei einem Kollisionsimpuls, der ab einschließlich der Schwellwertgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, die Deformationsstruktur weicher reagieren und bei einer geringeren Kraft verformt werden. Dies ist bei der frontalen Kollision des Fußgängers mit dem Kraftfahrzeug ab der Schwellwertgeschwindigkeit besonders vorteilhaft, da hierbei geringere Kollisionskräfte auf den Fußgänger wirken.
  • Vorstehend aufgeführte Weiterbildungen der Erfindung können soweit möglich und sinnvoll beliebig miteinander kombiniert werden.
  • Es folgt eine Kurzbeschreibung der Figuren.
    • 1 zeigt schematisch in einer Perspektivansicht eine Deformationsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Ausgangsstellung.
    • 2 zeigt schematisch in einer Perspektivansicht ein Deformationsgrundelement der Deformationsstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Deformationsstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Ausgangsstellung.
    • 4 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Deformationsstruktur gemäß einer Variante des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in einer Ausgangsstellung.
    • 5 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Deformationsstruktur gemäß einer weiteren Variante des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in einer Ausgangsstellung.
    • 6 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Deformationsstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Kollisionslastfall mit einem niedrigen Kollisionsimpuls.
    • 7 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Deformationsstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Kollisionslastfall mit einem höheren Kollisionsimpuls in einem Verlauf der Verformung.
    • 8 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Deformationsstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Kollisionslastfall mit einem höheren Kollisionsimpuls am Ende der Verformung.
    • 9 zeigt schematisch in einer Perspektivansicht eine Deformationssteuereinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben.
  • 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Deformationsstruktur 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Ausgangsposition. Die Deformationsstruktur 1 ist an einem Frontend eines Kraftfahrzeugvorderwagens, insbesondere eines Kraftfahrzeugbugs, vor einem nicht gezeigten Stoßfängerquerträger an Stelle eines bekannten Fußgängerschutzschaums montiert. Insbesondere ist die Deformationsstruktur 1 in einem Raum zwischen einer nicht gezeigten Fahrzeugaußenhaut, das heißt einer Stoßfängerverkleidung, und dem Stoßfängerquerträger angeordnet.
  • Wie in 1 gezeigt ist, hat die Deformationsstruktur 1 genau drei hintereinander angeordnete Lagen 3, 5, 3. Die Lagen 3, 5, 3 sind zueinander beabstandet und über zwei Deformationssteuereinrichtungen 7 (nur eine ist in 1 zu sehen) miteinander an entgegengesetzten Seiten der Lagen 3, 5, 3 verbunden.
  • In 9 ist die Deformationssteuereinrichtung 7 getrennt von den Lagen 3, 5, 3 gezeigt. Die Deformationssteuereinrichtung 7 ist über Clipse 75 mit jeder Lage 3, 5, 3 an mehrere Stellen fest verpresst. Jede Deformationssteuereinrichtung 7 weist je Lagenpaarung drei Steuerstege 71 auf. Die Steuerstege 71 sind schräg bzw. bogenförmig derart ausgebildet, so dass die Steuerstege 71 abhängig von einer Kollisionslast bzw. einem Kollisionsimpuls eine Scharnierwirkung in eine bestimmte Richtung entfalten. Die Steuerstege 71 verlaufen jeweils zwischen zwei gegenüberliegenden Befestigungsstegen 73. Die Steuerstege 71 zwischen der obersten Lage 3 und der mittleren Lage 5 sind gegenläufig zu den Steuerstegen 71 zwischen der mittleren Lage 5 und der untersten Lage 3 ausgebildet, so dass deren Schwarnierwirkungen in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Jeder Befestigungssteg 73 ist einer der Lagen 3, 5, 3 zugeordnet. An jedem Befestigungssteg 73 sind drei Clipse 75 zum Eingriff mit einer entsprechenden Öffnung 37, 57 in der zugehörigen Lage 3, 5, 3 angeordnet. Die Clipse 75 weisen federnde Vorsprünge zum Hintergreifen der Öffnung auf. Jede Deformationssteuereinrichtung 7 ist einstückig aus einem Kunststoffspritzguss gefertigt. Die Deformationssteuereinrichtung 7 kann auch mehr oder weniger Steuerstege 71 aufweisen. Dies hängt insbesondere auch von den Abmessungen der Lagen 3, 5, 3 bzw. der Deformtionsstruktur 1 ab. Es sind auch mehr als drei Lagen, bevorzugt in ungerader Zahl, möglich. Entsprechend weist in diesem Fall die Deformationssteuereinrichtung eine entsprechende Anzahl an Befestigungsstegen auf. Die Scharnierwirkung der Steuerstege verläuft in diesem Fall für jede benachbarte Lagenpaarung in entgegengesetzte Richtungen.
  • In 2 ist ein Deformationsgrundelement 2 gezeigt. Das Deformationsgrundelement 2 ist ein Strangpressprofil aus Aluminium. Von einem Endlosstrangpressprofil können eine Vielzahl Deformationsgrundelemente 2 in der gewünschten Länge abgeschnitten werden. Das Deformationsgrundelement 2 weist einen vollständigen Vorsprung 31, 51 und eine vollständige Vertiefung 32, 52 auf. Das Deformationsgrundelement 2 weist ferner an einem Ende quer zur Strangpressrichtungeine Feder 21 auf. Die Feder 21 kann auch als Verbindungsvorsprung bezeichnet werden. Ferner weist das Deformationsgrundelement 2 an dem anderen Ende quer zur Strangpressrichtung eine Nut 22 auf, die auch als Verbindungsnut bezeichnet werden kann. Das Deformationsgrundelement 2 ist mit einer weiteren gleich aufgebauten Deformationsgrundelement 2 über Nut 22 und Feder 21 miteinander im Form einer Clipsverbindung verbindbar. Dabei bildet der Verbindungsbereich zweier miteinander auf diese Weise verbundener Deformationsgrundelemente 2 mit der Feder 21 und der Nut 22 ebenfalls einen Vorsprung 31, 51 bzw. eine Vertiefung 32, 52. Eine Vielzahl von auf diese Art und Weise miteinander verbundenen Deformtionsgrundelementen 2 bilden die vorstehend beschriebenen Lagen 3, 5. Eine derartige Lage aus einer Vielzahl von Deformationsgrundelementen 2 ist dann wellenförmig ausgebildet, wobei die Wellentäler (Vertiefungen) und Wellenkämme (Vorsprünge) eine im Wesentlichen trapezförmige Form aufweisen. Mit nur einer einzigen Art von Deformationsgrundelementen 2 können die Lagen 3, 5 mit einer beliebigen Anzahl von Vorsprüngen und Vertiefungen gebildet werden. Hierdurch können aufbauend auf nur einer einzigen Art von Deformationsgrundelementen 2 unterschiedliche Deformationsstrukturen 1 für beispielsweise unterschiedliche Fahrzeugetypen und unterschiedlichen Anforderungen in unterschiedlichen Märkten ausgebildet werden.
  • In 3 ist eine Seitenansicht der Deformationsstruktur 1 ohne Darstellung der Deformationssteuereinrichtungen 7 gezeigt, wobei eine potentielle Deformationsrichtung D der Deformationsstruktur 1 in der 3 von oben nach unten verläuft und durch einen Pfeil D dargestellt ist. Die Deformationsrichtung D ist in diesem Fall eine Fahrzeuglängsrichtung. Eine Querrichtung in der Zeichenebene entspricht einer Fahrzeugquerrichtung. In die Deformationsrichtung D weist die Deformationsstruktur 1 seine Deformationsfunktion auf. Die Lagen 3, 5, 3 haben einen zumindest ähnlichen Aufbau. Eine erste Lage 3 von oben besteht aus jeweils drei Deformationsgrundelementen 2 mit einander abwechselnden Vorsprüngen 31 und Vertiefungen 32. Ferner besteht die zweite, mittlere Lage 5 von oben aus vier Deformationsgrundelementen 2 mit einander abwechselnden Vorsprüngen 51 und Vertiefungen 52. Daran schließt sich eine weitere Lage 3 aus jeweils fünf Deformationsgrundelementen mit einander abwechselnden Vorsprüngen 31 und Vertiefungen 32.
  • Die in 3 dargestellte Deformationsstruktur 1 unterscheidet sich insoweit von der in 1 dargestelllten Deformationsstruktur 1, als dass in 1 alle Lagen 3, 5, 3 die gleiche Anzahl an Deformationsgrundelementen 2 aufweisen. Die in 3 gezeigte Deformationsstruktur 1 ist gegenüber der in 1 zeigten Deformationsstruktur 1 dahingehend verbessert, dass die Deformationsstruktur 1 von 3 keine im Wesentlichen wirkungslosen Deformationsgrundelemente 2 aufweist.
  • In 4 ist eine Deformationsstruktur 1 gezeigt, die eine Variante der in 3 dargestellten Deformationsstruktur 1 darstellt. Die oberste Lage 3 besteht aus vier Deformationsgrundelementen 2. Die mittlere Lage 5 besteht aus fünf Deformationsgrundelementen 2. Die unterste Lage 3 besteht aus sechs Deformationsgrundelementen 2.
  • In 5 ist eine Deformationsstruktur 1 gezeigt, die eine weitere Variante der in 3 dargestellten Deformationsstruktur 1 darstellt. Die oberste Lage 3 besteht aus vier Deformationsgrundelementen 2. Die mittlere Lage 5 besteht aus fünf Deformationsgrundelementen 2. Die unterste Lage 3 besteht aus sechs Deformationsgrundelementen 2.
  • Unter Bezugnahme auf 6, 7 und 8 ist nachfolgend eine Funktion einer Deformationsstruktur am Beispiel der Deformationsstruktur 1 von 3 bei unterschiedlichen Kollisionslastfällen beschrieben. Bei einer Frontalkollision des Kraftfahrzeugs mit einem Gegenstand oder einer Person wirkt eine Last, oder zumindest eine Resultierende einer Kollisionslast, in Fahrzeuglängsrichtung, d.h. die Deformationrichtung D, auf die Deformationsstruktur 1, wobei die vorderste Lage 3 (in den Figuren die oberste Lage) unter elastischer Verformung der Steuerstege 71 in Richtung der mittleren Lage 5 verschoben wird. Ferner wird die mittlere Lage 5 in Richtung der hinteren Lage 3 (in den Figuren die unterste Lage) verschoben. In der Ausgangslage der Deformationsstruktur 1, welche in 3 gezeigt ist, liegen sich die Vorsprünge 31 der Lagen 3 und die Vertiefungen 52 der Lagen 5 sowie die Vertiefungen 32 der Lagen 3 und die Vorsprünge 51 der Lagen 5 gegenüber. Wären die Lagen 3 und die Lagen 5 nicht über die Steuerstege 71 miteinander verbunden, könnten angrenzenden Lagen 3, 5 von dieser Ausgangslage im Wesentlichen ungehindert mit nur geringem Wiederstand aufeinander zu und ineinander verschoben werden.
  • 6 zeigt den Kollisionslastfall bei dem niedrigen Kollisionsimpuls, der beispielsweise bei einer Kollisionsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von unter einer vorgegebenen Kollisionsgeschwindigkeit von 20 km/h stattfindet und der für einen Fußgängerschutz weniger relevant ist. 7 und 8 zeigen einen Kollisionslastfall bei einem hohen bzw. einem höheren Kollisionsimpuls, der beispielsweise bei einer Kollisionsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von gleich oder oberhalb der vorgegebenen Kollisionsgeschwindigkeit 20 km/h stattfindet. Die vorgegebene Kollisionsgeschwindigkeit ist hierbei lediglich beispielhaft genannt und kann auch einen anderen Wert aufweisen.
  • Zunächst ist unter Bezugnahme auf 6 eine Funktion der Deformationsstruktur 1 bei der Kollision des Kraftfahrzeugs mit der Kollisionsgeschwindigkeit von weniger als 20 km/h beschrieben.
  • Die Steuerstege 71 sind so angeordnet und gestaltet, dass bei dem niedrigen Kollisionsimpuls die benachbarten Lagen 3, 5 eine Schwenkbewegung zueinander durchlaufen, während sie in Richtung zueinander gedrückt werden. Da die unterste Lage 3 am Stoßfängerquerträger fixiert ist und die oberste Lage 3 durch die Krafteinwirkung bei der Kollision auch im Wesentlichen ortsfest ist, kann lediglich die mittlere Lage 5 in die Richtung P, die durch die Steuerstege 71 vorgegeben ist, (also in eine Richtung quer zur Kollisionsrichtung bzw. Deformationsrichtung) ausweichen und parallel verschoben werden. Die Steuerstege 71 wirken dabei zum Beispiel wie sogenannte Filmgelenke, die die Schwenkbewegung unterstützen bzw. die Schwenkbahn definieren. Mit dieser Schwenkbewegung erfolgt zusätzlich zu der Bewegung aufeinander zu eine parallele Verschiebung der benachbarten Lagen 3 und 5 gegeneinander. Dabei gelangen die Vorsprünge 31 der Lagen 3 in eine zu den Vorsprüngen 51 der Lagen 5 gegenüberliegende Stellung, bis die Oberseiten bzw. Stirnseiten der Vorsprünge 31 der Lagen 3 in Kontakt mit den Oberseiten bzw. Stirnseiten der Vorsprünge 51 der Lagen 5 gelangen (der Zustand, der in 6 gezeigt ist). Dabei können die Oberseiten bzw. die Stirnseiten der Vorsprünge 31 und 51 derart ausgestaltet sein, dass eine weitere Parallelverschiebung der Lagen 3 und 5 zueinander erschwert ist.
  • Damit überträgt im Fall der langsamen Kollisionsgeschwindigkeit und damit dem geringen Kollisionsimpuls die Deformationsstruktur 1 je nach Kollisionslastniveau die Kollisionslast in dem Zustand von 6 direkt auf eine dahinter liegende Struktur des Kraftfahrzeugs, d.h. den Stoßfängerquerträger, oder die einzelnen Lagen 3, 5, 3 der Deformationsstruktur 1 versagen nach Aufeinandertreffen der Vorsprünge 31, 51 spröde durch Brechen oder/und versagen durch plastische Verformung auf einem höheren Lastniveau als bei der schnelleren Kollisionsgeschwindigkeit. Bevorzugt ist die Deformationsstruktur 1 so ausgelegt, dass sie nicht versagt und damit eine Eintauchtiefe eines Kollisionsgegners gering bleibt. Die Eintauchtiefe des Hindernisses oder des gegnerischen Fahrzeuges ist dabei durch die geringe Deformation der Deformationsstruktur zunächst geringer und sogenannte Crashboxen, über die der Stoßfängerquerträger mit Längsträgern (Motorträgern) der Karosserie verbunden ist, können hinreichend Kollisionsenergie absorbieren. Insgesamt kann so ein Schaden am Kraftfahrzeug hinreichend gering gehalten werden.
  • Insbesondere kann die Deformationsstruktur 1 derart ausgelegt sein, dass sie bei Kollisionsgeschwindigkeiten von beispielsweise weniger als 4 km/h eine Kollisionslast ohne Versagen der Deformationselemente 3 auf die Crashstruktur übertragen kann. D.h. die Steuerstege 71 werden lediglich elastisch verformt und die Struktur der Lagen 3 und 5 selbst versagt nicht. Dies ist vorteilhaft, wenn bei sogenannten Parkremplern oder dergleichen kein reparaturbedürftiger Schaden am Kraftfahrzeug entstehen soll, und hat einen Einfluss auf beispielsweise eine Versicherungseinstufung des Kraftfahrzeugs. Die Deformationsstruktur 1 bewegt sich nach dem Parkrempler durch die elastische Rückstellkraft der Deformationssteuereinrichtungen 7 wieder elastisch in ihre Ausgangsposition zurück. Bei Kollisionsgeschwindigkeiten ab 4 km/h bis ungefähr 20 km/h ist die Kollisionsenergie so hoch, dass die Crashboxen Kollisionsenergie durch Verformung absorbieren müssen, wobei die Kollisionslast über die in 3 gezeigte Stellung der Deformationsstruktur 1 (möglichst ohne weitere Verformung) über den Stoßfängerquerträger auf die Crashboxen übertragen wird. Der Schaden am Frontend des Fahrzeugvorderwagens kann jedoch insgesamt durch die erwähnte geringe Eintauchtiefe verhältnismäßig gering gehalten werden.
  • Im Folgenden ist unter Bezugnahme auf 7 und 8 eine Funktion der Deformationsstruktur 1 bei der Kollision des Kraftfahrzeugs mit der Kollisionsgeschwindigkeit gleich oder größer als 20 km/h beschrieben.
  • Die Steuerstege 71 sind so angeordnet und gestaltet, dass diese bei dem hohen Kollisionsimpuls versagen bzw. mehr oder weniger zusammengefaltet werden, so dass diese keine Scharnierwirkung entfalten können. Die Massenträgheit der Lagen 3, 5, 3 ist bei dem hohen bzw. höheren Kollisionsimpuls dabei insbesondere so groß, dass die Steuerstege 71 keine seitliche Ausweichbewegung (Parallelverschiebung) der Lagen 3, 5, 3 zueinanderbewirken bzw. unterstützen können. Hierdurch werden die Vorsprünge 31 der Lagen 3 und die Vertiefungen 52 der Lagen 5 sowie die Vorsprünge 51 der Lagen 5 und die Vertiefungen 32 der Lagen 3 direkt aufeinander zubewegt. Im weiteren Verlauf der Kollision und Verformung der Deformationsstruktur 1 werden die Vorsprünge 31 der Lagen 3 vollständig in die Vertiefungen 52 der Lagen 5 geschoben. Ebenso werden die Vorsprünge 51 der Lagen 5 vollständig in die Vertiefungen 32 der Lagen 3 geschoben. Da hierzu im Wesentlichen keine Verformung der Struktur der Lagen 3 oder der Lagen 5 erforderlich ist und lediglich die Steuerstege 71 verformt werden, erfolgt eine Verformung der Deformationstruktur 1 - zumindest bis zu dem in 8 gezeigten Zustand - auf einem verhältnismäßig niedrigen Kraftniveau.
  • Dies ist insoweit vorteilhaft, da es ab der Kollisonsgeschwindigkeit von ungefähr 20 km/h wichtig ist, dass das Frontend des Kraffahrzeugvorderwagens, und insbesondere die Stoßfängerverkleidung in Verbindung mit der Deformationsstruktur 1 hinreichend weich bei einem geringen Verformungskraftniveau zum Schutz eines Fußgängers reagiert. Das Frontend wirkt dann ähnlich weich wie bei Anordnung des bekannten Fußgängerschutzschaums statt der erfindungsgemäßen Deformationsstruktur. Ist der Kollisionsgegner ein Fußgänger wirkt demnach bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 20 km/h und mehr vorteilhaft eine verhältnismäßig geringe Kraft auf den Fußgänger.
  • Insgesamt kann durch die erfindungsgemäße Deformationsstruktur 1 somit ein Zielkonflikt gelöst werden, der zum Einen bei sehr niedrigen Kollisionsgeschwindigkeiten, die für den Fußgängerschutz nicht relevant sind, eine hinreichend große Steifigkeit des Deformationsstruktur 1 bzw. ein hinreichend großes Verformungskraftniveau der Deformationsstruktur 1 bzw. eine hinreichend große Kraftübertragung auf die dahinterliegende Struktur mit dem Stoßfängerquerträger in den Crashboxen ermöglicht und bei einer etwas höheren Kollisionsgeschwindigkeit, die für den Fußgängerschutz relevant ist, einen hinreichenden Fußgängerschutz durch ein niedriges Verformungskraftniveau gewährleistet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 102012112636 A1 [0007, 0008]
    • DE 102016204264 A1 [0009]

Claims (8)

  1. Deformationsstruktur (1) mit zumindest einer ersten Lage (3) und einer zweiten Lage (5), die in eine Deformationsrichtung zueinander beabstandet und zueinander verlagerbar angeordnet sind, wobei die erste Lage (3) und die zweite Lage (5) komplementäre Vorsprünge (31, 51) und Vertiefungen (32, 52) aufweisen, die derart ausgebildet sind, dass die Vorsprünge (31) der ersten Lage (3) und die Vertiefungen (52) der zweiten Lage (5) sowie die Vorsprünge (51) der zweiten Lage (5) und die Vertiefungen (32) der ersten Lage (3) ineinander eintauchbar sind, wobei die erste Lage (3) und die zweite Lage (5) über eine Deformationssteuereinrichtung (7) derart miteinander verbunden sind, dass bei einem hohen Impuls in Deformationsrichtung die Vorsprünge (31) der ersten Lage (3) in die Vertiefungen (52) der zweiten Lage (5) sowie die Vorsprünge (51) der zweiten Lage (5) in die Vertiefungen (32) der ersten Lage (3) eintauchen, so dass eine Verformung der Deformationsstruktur (1) in Deformationsrichtung auf einem niedrigen Kraftniveau erfolgt, und bei einem niedrigen Impuls in Deformationsrichtung die Vorsprünge (31) der ersten Lage (3) auf die Vorsprünge (51) der zweiten Lage (5) treffen, so dass eine Verformung der Deformationsstruktur (3) in Deformationsrichtung auf einem hohen Kraftniveau erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass dass die erste Lage (3) und die zweite Lage (5) aus einer Vielzahl von getrennt hergestellten und miteinander verbundenen, insbesondere identischen, Deformationsgrundelementen (2) ausgebildet sind.
  2. Deformationsstruktur nach Patentanspruch 1, wobei jedes Deformationsgrundelement (2) einen Vorsprung (31, 51) oder/und eine Vertiefung (32, 52)) aufweist.
  3. Deformationsstruktur nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die erste Lage aus n Deformationsgrundelementen (2) besteht und die zweite Lage aus n-1 Deformationsgrundelementen (2) besteht.
  4. Deformationsstruktur nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die Deformationsstruktur (1) genau drei übereinander angeordnete Lagen (3, 5, 3) aufweist, wobei die erste Lage (3) aus n Deformationsgrundelementen (2) besteht, die zweite Lage (5) aus n-1 Deformationsgrundelementen (2) besteht und die dritte Lage (3) aus n-2 Deformationsgrundelementen (2) besteht.
  5. Deformationsstruktur nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei die Deformationsgrundelemente (2) stoffschlüssig, insbesondere durch Kleben oder Schweissen, oder/und formschlüssig, insbesondere durch eine hinterschnittige Clipsverbindung, miteinander verbunden sind.
  6. Deformationsstruktur nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Deformationsgrundelemente (2) durch Strangpressen, insbesondere aus Aluminium, oder Umformen oder Spritzguss hergestellt sind.
  7. Deformationsstruktur nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei die Deformationssteuereinrichtung (7) getrennt von den Lagen (3, 5) ausgebildet und mit diesen lösbar oder unlösbar verbunden ist.
  8. Kraftfahrzeug mit einer Deformationsstruktur (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei die Deformationsstruktur (1) zwischen einem Fahrzeugaußenhautelement, insbesondere einer Stoßfängerverkleidung, und einem Karosserieträgerelement, insbesondere einem Stoßfängerquerträger, angeordnet ist.
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