DE19858432A1 - Energieabsorbierendes Deformationselement - Google Patents

Abstract

Nach der Erfindung bestehen Deformationselemente aus einer beulstrukturierten Materialbahn, deren Beulfalten teilweise schräg zur Deformationsrichtung verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft ein energieabsorbierendes Deformationselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aufpralldämpfer und energieabsorbierende Träger für Fahrzeuge dienen der passiven Sicherheit, indem sie in Unfallsituationen, wie beim Frontal-, Schräg- oder Seitencrash, einen Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs durch Verformen und Plastifizieren des Werkstoffes aufnehmen. Gleichzeitig sollen sie im normalen, d. h. crashfreien, Fahrbetrieb über eine gute Formsteifigkeit verfügen. Bei der axialen Verformung dünnwandiger Crashelemente aus zylindrischen Flachmaterialien oder rechteckigen Hohlprofilen tritt zunächst ein überhöhter Kraftpeak, nachfolgend Anfangskraftpeak genannt, auf, bevor sich das Flachmaterial dann bei deutlich geringerer Kraft durch sog. Faltenbeulen verformt. Dieser Anfangskraftpeak ist dadurch nach oben hin begrenzt, daß sich das Deformationselement durch den Kraftstoß beim axialen Crash bereits plastisch verformt, bevor die plastische Verformung des Längsträgers des Fahrzeugs, der mit dem Crashelement verbunden ist, einsetzt.

Bei der axialen Verformung eines dünnwandigen, glatten Zylinders oder eines Hohlprofits ist das Material zunächst formsteif, weil der Kraftfluß nur in Richtung einer Wand, d. h. in Membranrichtung, verläuft, und dabei wird das Material gleichmäßig, hauptsächlich durch Druckspannung, belastet. Diese gleichmäßige Belastung der dünnen Wand führt dazu, daß die Wand eine erhebliche axiale Belastung aufnehmen kann, ohne durch Plastifizieren zu versagen. So entsteht der Anfangskraftpeak einer zylindrischen Wand oder eines Hohlprofils unter axialer Belastung. Nimmt die axiale Belastung über diesen Anfangskraftpeak hinaus zu, treten infolge einer Imperfektion, beispielsweise einer unvermeidbaren seitlichen Auslenkung der Wand, so große Biegedeformationen des Materials auf, daß die dünne Wand instabil wird, örtlich einknickt und dadurch einen beträchtlichen Teil ihrer axialen Steifigkeit einbüßt. So entstehen die ersten Beulen in der ursprünglich ebenen Wand. Diese ersten Beulen verfestigen sich durch plastisches Ineinanderschieben, wenn die Wand weiter axial deformiert wird.

Dadurch wird die Wand wieder formsteifer, bis ein neuer Instabilitätspunkt auftritt und ein weiteres axiales Beulen in der ebenen Wand stattfindet. Dieser Vorgang, der sich bei fortschreitender axialer Deformation fortsetzt, wird Faltenbeulen genannt. Die Anzahl dieser Faltenbeulen auf dem Umfang der zylindrischen, dünnen Wand besitzt in etwa den Weit 3, wenn das Ausgangsmaterial eben ist. Bei rechteckigen oder quadratischen, dünnwandigen Hohlprofilen entspricht die geometrische Abmessung der axialen Faltenbeulen in etwa der Breite des Hohlprofils. Das. Verhältnis von mittlerer Deformationskraft beim axialen Faltenbeulen zum Anfangskraftpeak besitzt den Wert von ca. einem Drittel, bei ursprünglich ebener Wand.

Ein größerer Wert des Verhältnisses der mittleren Deformationskraft zum Anfangskraftpeak läßt sich beim axialer Verformen einer dünnen Wand prinzipiell dadurch erreichen, daß man eine gewellte oder gesickte Wand als Ausgangsmaterial einsetzt. Bei einer senkrecht zur axialen Belastung gewellten bzw. gesickten Wand ist der Anfangskraftpeak bei axialer Deformation deutlich niedriger als bei der ebenen Wand, weil sich die Strukturell in der Wand wie Imperfektionen verhalten und so ein früheres Einknicken bzw. plastisches Verformen der Wand auslösen. Nachteilig ist jedoch hierbei, daß beispielsweise bei diesen dünnen Wänden nicht nur der Anfangskraftpeak, sondern auch die mittlere Deformationskraft deutlich niedriger als bei der ebenen Wand ausfällt. Dadurch ergibt sich eine geringere spezifische Energieabsorption so strukturierter Wände.

Aus den VDI Berichten Nr. 818, 1990, Seiten 187 bis 207, ("Simulation des Crashverhaltens eines PKW-Vorbaus in der Vorentwicklungsphase mit einem vereinfachten FEM-Modell") ist ein energieabsorbierendes Deformationselement in der Gestalt eines Hutprofils aus glattem Blech mit Deckblech bekannt, bei dem zunächst ein Anfangskraftpeak von ca. 80 kN und dann ein Faltenbeulen bei einer mittleren Deformationskraft von etwa 25 bis 30 kN beim axialen Crash auftreten. Das entspricht einem Wert von etwa 31 bis 37%, bezogen auf das Verhältnis von mittlerer Deformationskraft beim Faltenbeulen zum Anfangskraftpeak.

Aus den VDI Berichten Nr. 818, 1990, Seiten 209 bis 237, ("Zum Einfluß gezielt eingebrachter geometrischer Imperfektionen auf das Verformungsverhalten von Längsträgerstrukturen") ist ein dünnwandiges Hohlprofil mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt bekannt, bei dem das axiale Falten der vorderen Fahrzeuglängsträger mit Hilfe gezielt eingebrachter geometrischer Imperfektionen positiv beeinflußt wird. Dabei nimmt die Zahl der Faltenbeulen im Gegensatz zu den glatten Fahrzeuglängsträgern, die keine gezielten Imperfektionen aufweisen, zu, und dadurch erzielt man ein gleichmäßigeres Faltenbeulen. Es ergibt sich ein Wert von etwa einem Drittel, bezogen auf das Verhältnis von mittlerer Deformationskraft beim Faltenbeulen zum Anfangskraftpeak. Das ist für die Praxis ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Deformationselemente zu verbessern. Das wird mit den Merkmalen der Patentansprüche erreicht. Das Deformationselement erhält eine hohe spezifische Energieaufnahme, bezogen auf seine Deformationslänge. Das wird dadurch erreicht, daß das Crashelement einen geringen Anfangskraftpeak im Verhältnis zur mittleren Deformationskraft beim Faltenbeulen aufweist. Es entstehen Deformationselemente mit einer großen spezifischen Energieaufnahme, bei denen die mittlere Deformationskraft beim plastischen Verformen im Verhältnis zum Anfangskraftpeak angehoben wird wobei das Deformationselement einen großen Anfangskraftpeak bezogen auf sein Gewicht besitzt.

Im einzelnen werden die Strukturen von Flachmaterialien, insbesondere die Strukturfalten beulstrukturierter Flachmaterialien, so angeordnet, daß die Strukturfalten teilweise schräg zur Richtung der Crashbelastung verlaufen. Dadurch verformen sich die Strukturfalten beim axialen Crash durch Biege- und Schubdeformationen gleichmäßig. So läßt sich das spontane Einknicken des strukturierten Materials, das durch Instabilitäten verursacht wird, teilweise vermeiden.

Soweit Beulstrukturen veröffentlicht sind, enthalten die Veröffentlichungen keinen Hinweis auf die Erfindung. Im einzelnen: in der deutschen Patentschrift DE 43 11 978 C 1 wird ein Verfahren zur Beulverformung dünner Wände und Folien beschrieben, bei dem dünne Materialien oder Folien ein- oder mehrlagig auf beabstandete Stützelemente aufgewickelt und von außen durch Überdruck in eine versetzte Beulstruktur mit viereckigen Beulfalten übergeführt wird. In dieser DE 43 11 978 C1 wird lediglich auf die prinzipielle energieabsorbierende Eigenschaft viereckig beulstrukturierter, dünner Flachmaterialien hingcwicsch. Dabci knicken dic axialen Falten des viereckig beulstrukturierten, zylindrischen Materials unter axialer Belastung ein. Nähere Einzelheiten in bezug auf das Energieabsorbieren viereckig beulstrukturierter, dünner Zylinderwände unter axialer Belastung werden in DE 43 11 978 C1 nicht beschrieben. Ferner sind beulstrukturierte Materialbahnen bekannt, die regelmäßige, versetzte, vorzugsweise sechseckige Faltstrukturen (Europäisches Patent 0693008; PCT/EP96/01608) oder wappenförmige Faltstrukturen (PCT/EP97/01465) besitzen. Weiterhin sind mehrfach beulstrukturierte Materialbahnen bekannt, bei denen größere Beulen mit kleineren Gegenbeulen versehen werden (DE 196 34 244 A1; DE 196 51 937 A1). Im Europäischen Patent 0693008, PCT/EP96/01608, PCT/EP97/01465, DE 196 34 244 Al und im DE 196 51 937 A1 gibt es keine Hinweise oder Angaben zum Energieabsorbieren bei axialer oder vorwiegend axialer plastischer Verformung von Deformationselementen.

Die spezifische Energieaufnahme bei dar plastischen Verformung erfindungsgemäßer Elemente in Form von viereckig beulstrukturierter dünner Zylinder unter axialer Belastung ist noch nicht optimiert, weil die axialen Beulfalten viereckig strukturierter Materialien spontan einknicken, während sich die senkrecht dazu angeordneten Beulfalten leicht zusammendrücken lassen.

Überraschenderweise hat sich aber bereits gezeigt, daß die mittlere Deformationskraft bei der axialen, plastischen Verformung im Verhältnis zum Anfangskraftpeak bei hoher spezifischer Energieaufnahme dadurch angehoben werden kann, daß man strukturierte, insbesondere hexagonal oder polyedrisch beulstrukturierte, dünne Wände als Deformationselemente einsetzt, bei denen die Strukturen, insbesondere die Beulfalten, vorzugsweise schräg zur Richtung der axialen Deformationskraft ausgerichtet sind. Da sich die Strukturfalten hauptsächlich durch Biege- und Schubdeformationen verformen, wird das spontane Einknicken der Wand vermieden oder zumindest reduziert. Im Gegensatz zur geringen mittleren Deformationskraft bei gewellten bzw. gesickten Deformationselementen ergeben beulstrukturierte mit vorzugsweise schräg zur Deformationsrichtung angeordneten Strukturfalten eine hohe mittlere Deformationskraft, deren Wert vergleichbar oder nur geringfügig niedriger ausfällt als bei dem ebenen, d. h. nicht strukturierten, Deformationselement gleicher Wanddicke. Da das ebene Deformationselement jedoch einen deutlich höheren Anfangskraftpeak gegenüber dem beulstrukturierten Deformationselement gleicher Wanddicke aufweist, muß die Wanddicke so weit verringert werden, bis der vorgegebene zulässige Wert des Anfangskraftpeaks erreicht wird. Dadurch verringern sich auch die mittlere Deformationskraft und die spezifische Energieaufnahme, bezogen auf die verfügbare Deformationslänge des Elementes bzw. des Trägers.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, sechseckig oder wappenförmig oder polyedrisch beulstrukturierte, dünne Materialbahnen quer zu ihrer Transportrichtung zu einem Zylinder zu runden oder zu einem rechteckigen Hohlprofil zu biegen. Beispielsweise dreht man eine sechseckig beulstrukturierte Materialbahn, deren zick­ zack-förmige Beulfalten in Richtung der Materialbahn verlaufen, um etwa 90° und rundet sie quer zu. ihrer Transportrichtung zu einem Zylinder. So ergeben sich zick-zack-förmige Beulfalten, die in axialer Richtung dieses Zylinders ausgerichtet sind. Diese zick-zack­ förmigen Beulfalten verformen sich bei axialer Belastung des Zylinders gleichmäßig überwiegend durch Biegedeformation, und so ergeben sich ein niedrigerer Anfangskraftpeak und eine gleichmäßige Deformationskraft beim axialen Verformen des Zylinders. Statt der sechseckig beulstrukturierten Materialbahn können auch wappenförmig oder anders polyedrisch beulstrukturierte oder mit Hilfe mechanischer Formwerkzeuge ähnlich strukturierte, dünne Wände für zylindrische Deformationselemente oder Träger zum Einsatz kommen. Die Beulstrukturierung entsteht selbstorganisierend oder analog dazu durch ein Aufprägen mit einem Sechseck-, Wappen- oder polyedrischen Muster. Ferner können beispieisweise auch sechseckig beulstrukturierte Materialbahnen quer zur Transportrichtung der Materialbahn zu vier- oder mehreckigen Hohlprofilen gebogen werden, bei denen die Biegefalten vorzugsweise in Richtung der zick-zack-förmigen, axialen Beulfalten verlaufen. Analog dazu können auch strukturierte offene Profile, offene Formen oder Schalenelemente zum Einsatz kommen. Die zick-zack-förmigen Biegefalten tragen wesentlich dazu bei, daß der Anfangskraftpeak im Vergleich zur ebenen Wand niedriger ausfällt und daß sich eine gleichmäßigere Deformationskraft ergibt.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß die mittlere Deformationskraft und die spezifische Energieabsorption von sechseckig oder wappenförmig oder polyedrisch beulstrukturierten oder mit Hilfe mechanischer Formwerkzeuge ähnlich strukturierten, dünnen Wänden dadurch weiter erhöht wird, daß die strukturierten Wände Beulen mit kleineren Gegenbeulen aufweisen, die sich nur durch eine größere Deformationskraft axial verformen lassen, wobei sich beispielsweise die zick-zack­ förmigen, axialen Beulfalten hauptsächlich durch Biegen verformen. Dabei stemmen sich die Beulmulden, die durch die kleinen Gegenbeulen geometrisch versteift und mechanisch verfestigt sind, gegen die größeren Beulfalten und erhöhen so die Deformationskraft bei der axialen Verformung der strukturierten Wand. Da sich dabei gleichzeitig auch der Anfangskraftpeak erhöht, bieten beulstrukturierte oder mechanisch strukturierte Wände, die kleine Gegenbeulen besitzen, nicht nur als energieabsorbierende Deformationselemente, sondern auch als formsteife Träger oder als formsteife Wände weitere Vorteile. Der Anfangskraftpeak so strukturierter Wände kann dabei annähernd so hoch sein wie bei der ebenen, d. h. nicht strukturierten Wand mit gleicher Dicke. Jedoch liegen die Werte für die spezifische Energieabsorption und die Biegesteifigkeit dabei höher als für die ebene Wand gleicher Dicke.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß zwei oder mehr beulstrukturierte oder mechanisch strukturierte Zylinder oder Hohlprofile oder offene Profile ineinander oder nebeneinander angeordnet werden, bei denen einer der Zylinder bzw. Profile etwas kürzer ist als die anderen. Dadurch wird bei der Verformung zunächst nur der längere Zylinder bzw. das längere Profil deformiert, bevor sich auch das kürzere Element verformt. So gelingt es, den Anfangskraftpeak so weit zu verringern, daß dieser nahezu denselben Wert wie die mittlere Deformationskraft besitzt. So läßt sich ein Deformationselement herstellen, dessen Verhältnis von mittlerer Deformationskraft zum Anfangskraftpeak nahezu den Wert 1 besitzt.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß man zwei oder mehr beulstrukturierte oder mechanisch strukturierte Zylinder oder Hohlprofile von unterschiedlichem Querschnitt zentrisch zueinander anordnet und den Zwischenraum vollständig oder teilweise mit leichtem Material, wie beispielsweise Kunststoff oder Metallschaum oder Gewebelagen, ausfüllt. Analog dazu können auch offene Profile oder offene Formen mit leichtem Material ausgefüllt werden, und so ergeben sich mehrschichtige Verbundelemente oder Blöcke. Die ineinander oder nebeneinander angeordneten Elemente stützen sich dabei gegenseitig ab und gewährleisten nicht nur beim axialen Crash, sondern auch beim seitlichen Aufprall eine hohe spezifische Energieabsorption. Diese weisen gleichzeitig eine verbesserte Steifigkeit auf. Kommen dabei beulstrukturierte oder mechanisch strukturierte Wände mit kleinen Gegenbeulen zum Einsatz, ergeben sich Elemente und Träger, die sowohl eine hohe statische Formsteifigkeit als auch eine hohe spezifische Energieabsorption aufweisen.

Der Erfindungsgedanke wird anschließend beispielhaft erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch die Seitenansicht und den Querschnitt eines zylindrischen, sechseckig strukturierten Deformationselementes mit axialen, zick-zack-förmigen Strukturfalten.

Figur. 2 zeigt ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines zylindrischen, sechseckig strukturierten Deformationselementes mit axialen, zick-zack­ förmigen Strukturfalten.

Fig. 3 zeigt schematisch die Seitenansicht und den Querschnitt eines zylindrischen, sechseckig strukturierten Deformationselementes mit umlaufenden, zick-zack-förmigen Strukturfalten.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines zylindrischen, sechseckig strukturierten Deformationselementes mit umlaufenden, zick-zack­ förmigen Strukturfalten.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines zylindrischen Deformationselementes aus ursprünglich ebenem Material.

Fig. 6 zeigt ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung von drei zylindrischen, sechseckig strukturierten Deformationselementen mit unterschiedlichen Ausgangslängen.

Fig. 7 zeigt schematisch die Aufsicht auf unterschiedliche geometrische Formen von Beulstrukturen.

Fig. 8 zeigt schematisch die Aufsicht auf sechseckig und wappenförmig strukturierte, dünne Wände mit kleineren Gegenbeulen.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht und im Querschnitt den prinzipiellen Aufbau eines zylindrischen, sechseckig strukturierten Deformationselementes mit axialen, zick-zack­ förmigen Strukturfalten 1 zur Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Die Falten 2 sind in Umfangsrichtung des Zylinders angeordnet. Bei der axialen Verformung biegen sich überwiegend die zick-zack-förmigen Falten 1, und dabei wölben sich die Beulkalotten 3 tiefer ein. Die beiden Flansche 4 stabilisieren den Zylinder oben und unten. Die Zahl der Strukturen auf dem Umfang beträgt 4 bis 16, vorzugsweise 6 bis 9. Eine analoge Zahl von

Fig. 2 zeigt ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines zylindrischen, sechseckig beulstrukturierten Deformationselementes mit axialen, zick-zack­ förmigen Strukturfalten 1 in Fig. 1. Der Anfangskraftpeak 5 liegt nur etwas höher als die Deformationskraft 6. Das Verhältnis von mittlerer Deformationskraft zum Anfangskraftpeak kann die Werte 40% bis 80%, vorzugsweise 55% bis 65% annehmen und wird insbesondere durch Strukturtiefe, -größe und -geometrie und Material bestimmt.

Figur. 3 zeigt in einer Seitenansicht und im Querschnitt den prinzipiellen Aufbau eines zylindrischen, sechseckig strukturierten Deformationselementes mit umlaufenden, zick-zack­ förmigen Strukturfalten 7. Die axialen Strukturfalten 8 können kürzer oder länger als die Strukturfalten eines symmetrischen Sechseckes sein. Kürzere axiale Strukturfalten verhalten sich bei der axialen Verformung steifer, und so kann man eine größere Zahl von Strukturfallen auf dem Deformationselement anordnen. Längere axiale Strukturfalten können leichter einknicken. Die umlaufenden, zick-zack-förmigen Strukturfalten 7 biegen sich überwiegend, ohne einzuknicken, und dabei wölben sich die Beulkalotten 9 ein.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines zylindrischen, sechseckig beulstrukturierten Deformationselementes mit umlaufenden, zick­ zack-förmigen Strukturfalten 7 in Fig. 3. Der Anfangskraftpeak 10 liegt höher als die Deformationskraft 11. Das Verhältnis von mittlerer Deformationskraft zum Anfangskraftpeak kann die Werte 35% bis 75%, vorzugsweise 45% bis 55% annehmen.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines zylindrischen ebenen, d. h. ursprünglich nicht strukturierten Deformationselementes. Der Anfangskraftpeak 12 liegt etwa um den Faktor drei höher als der mittlere Wert der Deformationskraft 13.

Fig. 6 zeigt ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung von drei zylindrischen, sechseckig beulstrukturierten Deformationselementen, die ineinander angeordnet werden, bei denen einer dar Zylinder etwas länger ist als die anderen. In Fig. 6 sind die drei Zylinder 14, 15, 16 schematisch nebeneinander dargestellt. Bei der axialen Verformung wird zunächst nur der längere Zylinder 14 axial deformiert, bevor sich auch die kürzeren Zylinder 15 und 16 verformen. So gelingt es, den Anfangskraftpeak 17 so weit zu verringern, daß dieser nur geringfügig höher liegt als die mittlere Deformationskraft 18. So läßt sich ein Deformationselement herstellen, dessen Verhältnis von mittlerer Deformationskraft zum Anfangskraftpeak nahezu den Wert 1 erreicht. Analog dazu verhält sich ein Deformationselement mit zwei ineinander angeordneten Zylindern. Mit drei ineinander angeordneten Zylindern unterschiedlicher Länge kann man ein Kraft-Weg- Diagramm erhalten, das sogar einen progressiven Verlauf aufweist.

Die in Fig. 1 bis Fig. 6 dargestellten zylindrischen Deformationselemente und Kraft-Weg Diagramme lassen sich analog dazu auch auf vier- oder mehreckige Hohlprofile übertragen.

Fig. 7 zeigt schematisch die Aufsicht auf unterschiedliche geometrische Formen von einer sechseckigen 19, sechseckigen um 90° gedreht 20, wappenförmigen 21, wappenförmigen um 90° gedreht 22 und etwa rautenförmigen Beulstruktur 23. Bei der etwa rautenförmigen Struktur 23 ergeben sich weitere Vorteile dadurch, daß ihre zick-zack-förmigen Falten länger sind als die beiden anderen Falten, und es ergeben sich mehr zick-zack-förmige Falten auf dem zylindrischen Deformationselement. So kann man die Zahl der axialen, zick-zack­ förmigen Strukturfalten, die bei der axialen Deformation hauptsächlich auf Biegung beansprucht werden, erhöhen.

Fig. 8 zeigt schematisch die Aufsicht auf eine sechseckig strukturierte, dünne Wand 24 oder wappenförmig beulstrukturierte, dünne Wand 25, inl deren Beulmulden kleinere Gegenbeulen 26 und 27 angeordnet sind. Die kleineren Gegenbeulen 26 und 27 versteifen die strukturierte Wand und behindern so die großen Strukturfalten bei der axialen Verformung des Defomationselementes. Dadurch nimmt die mittlere Deformationskraft strukturierter Wände mit kleineren Gegenbeulen erheblich zu, wobei auch der Anfangskraftpeak etwas ansteigt. So ergibt sich eine höhere spezifische Energieabsorption in bezug auf das Gewicht des Deformationselementes. Das Verhältnis von mittlerer Deformationskraft zum Anfangskraftpeak kann die Werte 35% bis 80%, vorzugsweise 60% bis 70% annehmen.

Da der Anfangskraftpeak so strukturierter Wände nahezu den Anfangskraftpeak der ebenen Wand gleicher Dicke erreichen kann, bieten beulstrukturierte oder mechanisch strukturierte Wände, die kleine Gegenbeulen besitzen, nicht nur als energieabsorbierende Deformationselemente, sondern auch als formsteife Träger oder als formsteife Wände weitere Vorteile.

Analog zu den Fig. 1 bis Fig. 8 weist die Zahl der Strukturen auf dem Umfang der Deformationselemente, wie Zylinder, Hohlprofile oder offene Profile, den Wert 4 bis 16, vorzugsweise 6 bis 9 auf. Diese Zahl entspricht vorzugsweise der Zahl von Beulstrukturen auf dem Umfang, die sich selbstorganisierend auf einem Zylinder bzw. auf einer gekrümmten Schale oder durch eine analog dazu vorgegeben Prägung ergeben. Für Personenkraftfahrzeuge beispielsweise besitzen die Materialdicken so strukturierter Deformationselemente aus Stahl die Werte 0,4 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,7 mm bis 1,2 mm und aus Aluminium die Werte 0,4 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 0,8 mm bis 1,8 mm. Die geometrischen Abmessungen der Strukturen besitzen die Werte 16 mm bis 60 mm, vorzugsweise 30 mm bis 45 mm.

Die Werte für die Materialdicken von Deformationselementen für Busse und Lastkraftwagen usw. liegen entsprechend der zu absorbierenden kinetischen Energie des Fahrzeugs höher und werden den größeren Beulstrukturen vorzugsweise so angepaßt, daß sich durch Selbstorganisation oder analog dazu durch Aufprägen die sechseckigen, wappenförmigen, rautenförmigen oder polyedrischen Strukturen in der Wand einstellen.

Claims (27)

1. Deformationselement aus einer dünnen Materialbahn, insbesondere mit einer Profilierung und für den Fahrzeugbau oder für die Bauwirtschaft, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn mit einer Beulstruktur versehen ist, wobei die einzelnen Beulfalten teilweise schräg zur Deformationsrichtung verlaufen und die Beulen zwischen den Falten eine Mulde besitzen.

2. Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beulen eine runde und/oder eckige Struktur besitzen.

3. Deformationselement nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine gedrehte viereckige oder sechseckige oder weitere polyedrische Beulstruktur oder eine Beulstruktur in Wappenform oder Rautenform.

4. Deformationselement nach Anspruch 2 oder 3, durch eine symmetrische und/oder asymmetrische Beulstruktur und/oder eine längliche Beulstruktur.

5. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Beulstruktur mit Falten, die sich teilweise in Bahnenlängsrichtung und/oder teilweise quer zur Bahnenlängsrichtung erstrecken und/oder eine zur Bahnenlängsrichtung schräge Hintereinanderordnung der Beulen.

6. Deformationselement nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Zick-Zack-förmig verlaufende Falten.

7. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch gleiche und/oder unterschiedliche Beulen.

8. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einzelne Beulen mit einer Gegenbeule versehen sind.

9. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch aufgeprägte und/oder selbstorganisierend erzeugte Beulen oder Prägung von Beulen, deren Abmessungen selbstorganisierend erzeugten Beulen entsprechen.

10. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch mehrere Materialbahnlagen.

11. Deformationselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahnlagen schließend aufeinanderliegen oder einen Abstand voneinander besitzen.

12. Deformationselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume zumindest teilweise verfüllt sind und/oder die Bahnenlagen aneinander befestigt sind.

13. Deformationselement nach Anspruch 12, dadurch Verwendung eines nachgiebigen Füllmaterials und/oder einer Gewebeeinlage oder Zwischenlage

14. Deformationselement nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kunststoffschaum oder Metallschaum als Füllmaterial.

15. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, das das Bahnmaterial gebogen und/oder gekantet ist.

16. Deformationselement nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Hohlform oder eine Rohrform oder Zylinderform oder eine Blockform.

17. Deformationselement nach Anspruch 16, durch offene oder geschlossene Formen und/oder Kanten und/oder Rundungen in Deformationsrichtung und/oder schräg und/oder quer dazu.

18. Deformationselement nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlformen nahtlos ist oder eine geschweißte Naht besitzt.

19. Deformationselement nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei verschiedenen Materialbahnlagen mindestens zwei Lagen in Deformationsrichtung eine unterschiedliche Länge besitzen.

20. Deformationselement nach einem der Ansprüche 17 bis 19, gekennzeichnet durch mindestens einen Stabilisierungsflansch.

21. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 20, durch Hintereinanderordnung und/oder Nebeneinanderordnung mit anderen Deformationselementen.

22. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Beulen auf einer Hohlform mindestens vier und/oder höchstens 16 beträgt.

23. Deformationselement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl mindestens 6 und/oder höchstens 9 beträgt.

24. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch die Verwendung von Stahl für das Bahnenmaterial mit einer Dicke von mindestens 0,4 mm und/oder höchstens 1,5 mm für Personenkraftwagen und/oder die Verwendung von Aluminium für das Bahnenmaterial mit einer Dicke von 0,4 mm bis 2,5 mm für Personenkraftwagen.

25. Deformationselement nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Dicke von mindestens 0,7 mm und/oder höchstens 1,2 mm für Stahl und durch eine Dicke von mindestens 0,8 mm und/oder höchstens 1,8 mm für Aluminium.

26. Deformationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet durch einen Durchmesser bzw. Längen- oder Breitenmaß der Beulen von mindestens 16 mm und/oder höchstens 60 mm.

27. Deformationselement nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch einen Durchmesser bzw. Längen- oder Breitenmaß der Beulen von mindestens 30 mm und höchstens 45 mm.