变形结构、尤其是用于机动车的行人保护的制作方法

本发明涉及一种变形结构、尤其是用于机动车的行人保护的变形结构，该变形结构例如适配成用于设置在保险杠饰板和保险杠横梁之间。

背景技术：

机动车的已知的前厢例如具有固定在纵梁前端部上的保险杠横梁以及保险杠饰板，其中，在保险杠饰板与保险杠横梁之间为了保护行人设置有软的在相对低的载荷水平上能变形的泡沫。由于行人保护设置有软泡沫，以便必要时保护行人以防与机动车硬的刚性结构、例如保险杠横梁直接的非间接的碰撞。

此外，存在如下需求，即，在非常低的例如最高4km/h的速度范围内机动车在碰撞时保持不受损坏，在该速度范围内行人保护由于低速度是不重要的。

此外，在稍微更高的同样还对于行人保护不重要的速度时，存在如下需求，即，在碰撞时损坏尽可能小并且例如不损坏处于前厢区域中的冷却器结构。

不同的要求部分地彼此相反并且在车辆头部上需要相对长的车辆悬挂以及因此较大的重量和对行驶动力学的不利影响。

为了解决由此产生的目标冲突，例如在de102010054641a1中提出一种具有横梁的保险杠装置，该横梁通过碰撞盒固定在车身上。沿行驶方向在横梁前构造有行人保护元件用于行人的软碰撞。附加地设置有可偏转的能量吸收元件，该能量吸收元件可偏转到行人保护元件前并且由此能够实现在碰撞时提高的能量吸收，在所述碰撞时需要机动车碰撞结构的较高的碰撞能量吸收能力。

de102012112636a1同样示出一种具有保险杠横梁和行人保护元件的保险杠装置，该行人保护元件可以从刚性的状态借助致动器转换到用于行人保护的相对软的状态中。

对于在de102010054641a1以及de102012112636a1中所说明的保险杠装置来说共同点是，为此需要碰撞传感装置或者预碰撞传感装置，其中，在传感装置的输出信号的基础上，可以在具有高碰撞能量吸收能力的碰撞结构的硬的刚性状态与具有有利于行人保护的低碰撞能量吸收能力的碰撞结构的软的状态之间进行转换。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种变形结构、尤其是用于机动车的行人保护的变形结构，该变形结构例如适配成用于设置在保险杠饰板和保险杠横梁之间，该变形结构与载荷情况相关地在不同的能量水平上能够变形，在此简单地构造并且与传感装置或致动器无关地起作用。

该目的通过一种具有权利要求1的特征的变形结构实现。本发明有利的实施方案在从属权利要求中列举。

变形结构，其也可称作能量吸收结构，具有一列沿变形方向、即沿载荷作用所沿的方向依次相继设置的变形元件，其中，每两个彼此邻接的变形元件借助一个耦联机构彼此耦联，使得在第一载荷情况、尤其是第一碰撞载荷情况下两个邻接的变形元件彼此进入卡锁接合或处于卡锁接合，从而邻接的变形元件彼此沿变形方向的相对移动被阻止或至少使该相对移动变得困难，并且所述变形结构在高的力水平上进行变形，而在第二载荷情况、尤其是第二碰撞载荷情况下两个邻接的变形元件不进入卡锁接合或脱离卡锁接合，从而能够实现邻接的变形元件沿变形方向的相对移动或至少使该相对移动变得容易，并且所述变形结构在低的力水平上进行变形。

由于按照本发明的变形结构，为了必要时主动地闭锁或解锁机械机构，并且因此为了在具有“软的”变形特性与“硬的”变形特性的结构之间可以根据需要转换，不需要碰撞传感装置并且不需要致动器。因此，具有简单器件的变形结构可以在利用邻接的变形元件之间的耦联机构卡锁接合的情况下解决上述目的，该耦联机构与载荷情况相关地锁紧或不锁紧或者说保持在锁紧的状态中或脱离该锁紧的状态。在此，该耦联机构在卡锁接合时利用卡锁接合的惯性，该惯性在不同的变形速度、即两个邻接的变形元件相对彼此移动的速度时导致卡锁接合或未导致卡锁接合。

所述变形结构例如构造且可用于机动车的行人保护。尤其是，变形结构可以适配成用于设置在构成车辆外壳的保险杠饰板和保险杠横梁之间的区域中。

变形方向尤其是碰撞方向并且在用于机动车头部或机动车尾部中的行人保护时是车辆纵向方向。在此，邻接的变形元件之间的相对移动基本上沿机动车的纵向方向进行，该纵向方向通常在机动车的正面碰撞时也是主方向。在此，按照本发明的耦联机构与碰撞传感装置无关地自动通过例如利用卡锁接合的惯性起作用。

原则上，按照本发明的变形结构的保护范围然而也延伸到机动车领域中或如下其他技术领域中的所有其他应用范围，在这些技术领域中需要变形结构的在不同的载荷水平上与载荷情况相关的可变形性。

根据该变形结构的一种优选的进一步改进方案，每个变形元件具有一个能弹性变形的元件作为耦联机构的组成部分，该元件与邻接的变形元件接合并且在第一载荷情况下与邻接的变形元件处于卡锁接合或与邻接的变形元件进入卡锁接合，而在第二载荷情况下不与邻接的变形元件进入卡锁接合或与邻接的变形元件脱离卡锁接合。

变形元件也可以具有多于一个、例如两个、三个或四个或更多个能弹性变形的元件。

在具有弹性元件的变形结构中，耦联机构可以优选这样构造，使得能弹性变形的元件通过两个邻接的变形元件的相对移动是能弹性变形的以及因此是能预紧的。

这具有如下优点，即，能弹性变形的元件的预紧在载荷情况下才进行并且在正常状态下松弛，并且由此可以在长的时间段上更好保证变形结构的功能。因此避免了预紧力在长的时间段上的损失。

替代地，能弹性变形的元件可以已经在无载荷情况的正常状态下预紧。

这具有如下优点，即，不需要各变形元件之间的相对移动用来预紧并且变形结构必要时可以构造得更短。

此外，耦联机构尤其可以这样构造，使得在利用已预紧的能弹性变形的元件的惯性的情况下在例如较小的第一移动速度时，其中一个变形元件的能弹性变形的元件与另一个变形元件的凹部进入卡锁接合，而该能弹性变形的元件在例如较高的第二移动速度时不与所述凹部进入卡锁接合。替代地，能弹性变形的元件也可以与邻接的变形元件的突出部接合。由此创造了一种自动的机构，该机构利用能弹性变形的元件的惯性用于其功能。因而，在低的移动速度时以及因此在低的碰撞速度时进行卡入，且变形元件因此刚性地起作用。在快速的移动速度以及因此快速的碰撞速度时，能弹性变形的元件不卡入并且能够实现邻接的变形元件之间的继续移动，从而变形结构总体上软地反应。

因此，卡锁接合可以在邻接的变形元件之间建立形锁合的连接，使得邻接的变形元件之间的相对移动不再是可能的并且邻接的变形元件由此表现为“刚性的”。

根据一种优选的实施形式，一变形元件的能弹性变形的元件可以与一邻接的变形元件这样配合作用地构造，使得随着相互邻接的变形元件彼此移动，能弹性变形的元件例如通过邻接的变形元件的倾斜接触面是能弹性变形的并且是能预紧的。

由此能够实现在载荷情况时产生能弹性变形的元件的预紧。换句话说，例如将碰撞载荷用于能弹性变形的元件的预紧。

能弹性变形的元件可以是支腿，其例如自由的前端部具有用于与邻接的变形元件卡锁接合的卡锁凸起部或卡锁凹部，并且其后端部类似于悬臂那样固定地夹紧，使得所述前端部可以利用卡锁凸起部具有弹簧作用。所述支腿可以是面状的元件、即构造成板片形的并且因此如板簧一样作起用。卡锁凸起部或卡锁凹部在快速移动时尤其滑离超过邻接的变形元件的配合件，并且能够实现两个邻接的变形元件之间的继续移动，从而变形结构总体上软地反应。

变形元件可以基本上u形地构造有一个基础元件以及两个彼此对置的支腿，每个所述支腿构成弹性的元件，其中，支腿的具有例如卡锁凸起部或卡锁凹部的端部与其他变形元件的基础元件耦联。

在此，所述两个支腿尤其可以设置成彼此对称的。此外，两个支腿可以沿相反的方向是能变形的和能预紧的。

根据一种有利的进一步改进方案，在根据本发明的变形结构中每个变形元件可以一体式构造。

由此简化了变形元件和变形结构的制造并且构件的数量少。

根据另一种有利的进一步改进方案，变形元件可由塑料材料构造。

塑料材料可容易地低成本地制造，并且耦联机构就此可以利用卡锁接合特别简单地构造。

根据该变形结构的另一种进一步改进方案，并排设置有多列变形元件。

“并排”的表达表示尤其是彼此相邻的并且也包括彼此相叠的布置结构。

在用于机动车中的行人保护的使用情况下这意味着，各列变形元件可以并排地沿y方向和/或z方向设置。尤其是，具有多列变形元件的变形结构可以基本上填充保险杠饰板与保险杠横梁之间对于行人保护重要的中间空间。在此，在变形结构局部受载荷时，可以实现变形结构相应的局部变形。

一列变形元件、尤其是在用于机动车的行人保护时可以例如由三个至十五个、例如十个依次相继设置的变形元件构成。根据结构空间和使用情况，并排设置的列可以具有不同数量的变形元件。

根据具有相邻的多列变形元件的变形结构的一种进一步改进方案，直接并排设置的变形元件可以通过连接片互相连接。

由此，变形结构可以构成一个整体的结构单元，该结构单元能够简单地操作、例如装配。此外，这样的变形结构例如可以简单地通过所谓的快速原型或快速制造、例如激光烧结或立体印刷术制成一个构件。

连接片可以尤其这样构造，使得该连接片在碰撞载荷情况下脆性地和/或塑性地失效。尤其是，连接片失效，而对彼此邻接的变形元件的功能没有不利影响。

由此，连接片没有对变形结构以及尤其是耦联机构的功能产生影响。

根据变形结构的一种优选的进一步改进方案，变形元件适配成用于在卡锁接合的状态下、即在第一载荷情况下(在该第一载荷情况下变形结构更刚性)通过变形元件的塑性变形和/或脆性失效在预定的变形路程上吸收能量。

优选地，处于卡锁接合或保持卡锁接合的变形元件的能量吸收能力大于未进入卡锁接合或脱离卡锁接合的变形元件的能量吸收能力。

根据变形结构的一种进一步改进方案，各变形元件可以构造成结构相同的。

根据一种优选的进一步改进方案，在变形元件作为机动车中的行人保护的应用情况下，各列变形元件在碰撞速度阈值之下通过锁紧邻接的变形元件更刚性地反应并且在达到碰撞速度阈值时通过松脱或缺少锁紧更软地反应。

因此，机动车的前厢或后厢的结构可以在相对低的速度时足够刚性地构造，使得没有由于太强烈的变形造成例如保险杠饰板或类似物在结构上的损坏。由此可以使在非常低速度的碰撞时的维修费用与例如在所谓的停车碰撞(parkrempler)时那样最小化并且仅限于例如油漆损坏的修补。

在对于行人保护重要的碰撞速度阈值之上，邻接的变形元件不锁紧，并且各列变形元件可以利用相对小的力在其长度上改变以用于保护行人，也就是说通过邻接的变形元件的相对移动彼此被推在一起。

根据碰撞载荷因而以及在碰撞时的速度，变形结构因此完全刚性地反应并将碰撞载荷传递到车辆的位于其后面的碰撞结构上，或超过已锁紧的变形元件的载荷阈值并且变形元件列通过脆性断裂或塑性变形失效并且因此可以吸收碰撞能量以用于保护其他构件和车辆乘客。

在变形结构作为机动车中的行人保护的应用情况下，一列变形元件可以具有50至150mm的长度。优选地，该列变形元件可以具有70至110mm之间的长度。在此，在第二载荷情况下，该列变形元件可以优选在低的力水平上变形了60至110mm。

本发明的上面列举的进一步改进方案能够可能地并且有意义地以任意方式互相组合。

附图说明

接下来是附图的简要说明。

图1示意性地以侧视图示出根据本发明的一种实施例的用于机动车的行人保护的变形结构的一个区段。

图2示意性地以透视图示出根据本发明的该实施例的变形结构。

图3a至3g示意性地以侧视图示出在以较高速度的碰撞载荷情况下根据本发明的实施例的变形结构。

图4a至4g示意性地以侧视图示出在以较低速度的碰撞载荷情况下根据本发明的实施例的变形结构。

具体实施方式

接下来参照图1、2、3a至3g以及4a至4g说明本发明的实施例。

图1示出根据本发明的一种实施例的变形结构1的基础区段。根据该实施例，变形结构1代替已知的行人保护泡沫装配在机动车前厢的前端上、尤其是在机动车头部上，在未示出的保险杠横梁之前。尤其是，变形结构1设置在车辆外壳、也就是说保险杠饰板和保险杠横梁之间的空间中。

如图1示出的，变形结构1具有一列依次相继设置的变形元件3。变形元件3通过耦联机构5彼此耦联。每个变形元件3具有包括一个基础元件的基本上u形的结构，在该基础元件上设置有两个板片状的能弹性向外变形的支腿51。两个相对的支腿51基本上沿车辆纵向方向延伸，其中，下面的说明仅涉及一个支腿51，并且另一支腿51构造为与此对称的。支腿51的前端部邻接到邻接的变形元件3的基础元件上并且具有必要时与邻接的基础元件接合的卡锁凸起部55。基础元件具有倾斜的接触面57，在该接触面后面构造有卡锁凹部53。接触面57具有沿车辆纵向方向的斜率。

图2示出变形结构1的透视图。变形结构1具有并排地(也就是说沿机动车的y方向)且彼此相叠地(也就是说沿机动车的z方向)设置的多列变形元件3。在此，并排地且彼此相叠地设置的变形元件3通过薄连接片7互相连接。这些列变形元件3通过连接片7互相连接，并且变形结构1构成一个整体的结构单元。变形元件3的列数以及一列中的变形元件3的数量可以根据需要选择。

变形结构1优选由塑料材料制成，从而使变形结构1可以低成本地制造并且可以足够轻地构造。尤其是，变形结构1可以借助快速制造方法一件式地制成。替代地，变形元件3也可以分开地制造并且借助合适的自动化的装备方法互相组合和连接。

接下来参考图1、图2以及图3a至3g和图4a至4g说明变形结构1的功能。

在沿变形元件3列的纵向方向通过碰撞施加载荷的情况下(在图1从右侧)，支腿51的前端部利用卡锁凸起部55压靠到倾斜的接触面57上。一旦克服了卡锁凸起部55与接触面57之间的摩擦力，卡锁凸起部55就沿接触面57滑动，从而支腿51弹性向外地变形，而变形元件3通过碰撞载荷朝向邻接的变形元件3移动。由此，支腿51连续地预紧直到该支腿到达接触面57的端部上。

在此，邻接的变形元件3的彼此移动的继续的历程与相应的碰撞载荷情况有关。在此，图3a至3g示出等于或高于预先给定的20km/h的碰撞速度的行人保护载荷情况。在此，图4a至4g中示出低于预先给定的20km/h的碰撞速度的低速载荷情况。预先给定的碰撞速度在此仅示例性地列举并且也可以具有其他值。

首先，参考图3a至3g说明在以约20km/h以及更大的碰撞速度的机动车碰撞时变形结构1的功能。

图3a示出变形结构1开始变形前的状态。图3b仅示出第一变形元件3-1和第二变形元件3-2的支腿51的开始的弹性变形。图3c示出第二变形元件3-2的支腿51的卡锁凸起部55如何开始沿着第三变形元件3-3的倾斜的接触面57在该接触面上滑动并且在此弹性地预紧。图3d示出第二变形元件3-2的支腿51的卡锁凸起部55如何由于快速的移动速度及其惯性滑离超过第三变形元件3-3的凹部53，而没有进入到凹部53中或与这些凹部接合。图3e示出第二变形元件3-2如何因此继续朝向第三变形元件3-3移动，其中，支腿51必要时相应地继续弹性变形，并且该弹性变形然而以相对低的力水平进行。图3f最终示出第二变形元件3-2如何完全移动抵靠到第三变形元件3-3上并且两个基础元件如何基本上彼此邻接，其中，碰撞载荷增强地作用到第三变形元件3-3上，其支腿51的卡锁凸起部55最后沿第四变形元件3-4的接触面57滑动并且因此第三变形元件3-3的支腿51弹性地预紧。图3g然后示出：第三变形元件3-3的支腿51的卡锁凸起部55如何也不与第四变形元件3-4的凹部53接合，并且第三变形元件3-3如何在低的力水平上继续朝向第四变形元件3-4移动。因此，根据碰撞载荷的历程，所有的变形元件3可以依次有利于行人保护地在低的力水平上嵌套到彼此之中。

从大约20km/h的碰撞速度起重要的是，机动车前厢的前端以及尤其是保险杠饰板结合变形结构1在低的变形力水平时为了保护行人足够软地反应。如果碰撞对方是行人，据此在大约20km/h以及更大的速度时有利地将相对小的力作用到行人上。

这按照本发明通过所说明的耦联机构5实现，该耦联机构在支腿51的惯性的基础上与其弹性预紧配合作用地在碰撞的历程中起作用。

接下来参考图4a至4g说明在以小于约20km/h的碰撞速度的机动车碰撞时变形结构1的功能。

图4a示出变形结构1开始变形前的状态。图4b最终示出第一变形元件3-1的支腿51的开始的弹性变形以及卡锁凸起部55在第二变形元件3-2的接触面57上滑动。图4c示出第一变形元件3-1的卡锁凸起部55如何实现了最大的预紧以及如何到达接触面57的端部。图4d示出第一变形元件3-1的卡锁凸起部55如何通过缓慢的移动速度及其弹性预紧卡入到凹部53中。由此，变形元件3-1相对于变形元件3-2的继续移动被形锁合地锁止。图4e示出第二变形元件3-2的卡锁凸起部55如何沿第三变形元件3-3的接触面57滑动并且因此第二变形元件3-2的支腿51如何弹性地变形。图4f示出第二变形元件3-2的支腿51的预紧如何达到最大值并且卡锁凸起部55如何到达接触面57的端部以及第三变形元件3-3的支腿51的卡锁凸起部55如何已经沿第四变形元件3-4的接触面57滑动。图4g示出第二变形元件3-2的支腿51的卡锁凸起部55如何也接合到第三变形元件3-3的凹部53中，其中，因此第二变形元件3-2相对于第三变形元件3-3的继续移动被形锁合地锁止，以及第三变形元件3-3的支腿51的卡锁凸起部55如何已经到达第四变形元件3-4的接触面57的端部上并且达到了最大的预紧。因此，根据碰撞载荷的历程，所有的变形元件3可以相互形锁合地锁紧，使得变形结构1由于机动车缓慢的碰撞速度以及变形元件3的由此决定的缓慢移动速度相对彼此总体上比在更快的碰撞速度时(在所述更快的碰撞速度时不进行变形元件3的形锁合锁紧)更刚性地起作用。

因此，在缓慢的碰撞速度的情况下，变形结构1根据碰撞载荷水平将碰撞载荷直接传递到机动车的位于其后面的结构上，或变形结构1的各个变形元件3通过断裂脆性地失效或/和通过在比在较快的碰撞速度时更高的载荷水平上通过塑性变形失效。

尤其是，变形结构1这样设计，使得该变形结构可以在例如小于4km/h的碰撞速度时将碰撞载荷在变形元件3没有失效的情况下传递到碰撞结构上。当在所谓的停车碰撞或类似情况时不应该出现需要维修的对机动车的损坏时这是有利的，并且这对例如机动车的安全分级有影响。

在较大的然而对于行人保护还不重要的碰撞速度、例如在4km/h至20km/h之间的速度时，变形结构1在确定的载荷水平上塑性地变形和/或脆性地失效，使得变形结构1对耗散碰撞能量有贡献，而不损坏例如在保险杠横梁后面存在的构造元件、例如冷却器。在该情况下，那么仅必须更换相对低成本的变形结构1以及必要时保险杠饰板。

总体上，通过按照本发明的变形结构1因此可以解决如下目标冲突，该目标冲突一方面在非常低的对于行人保护不重要的碰撞速度时能够实现变形结构1的足够大的刚性或者说变形结构1的足够大的变形力水平，并且在稍微更高的对于行人保护重要的碰撞速度时通过低变形力水平确保足够的行人保护。