Energieabsorptionsvorrichtung mit Fußgängerschutzfunktion für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einer derartigen Energieabsorptionsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Energieabsorptionsvorrichtung mit Fußgängerschutzfunktion für ein Kraftfahrzeug, zum Beispiel einem Personenkraftfahrzeug oder einem Lastkraftwagen, mit einer Deformationsstruktur, die impulsabhängig schaltbar auf unterschiedlichen Kraftniveaus verformbar 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.

Diese schaltbare Deformationsstruktur erschwert jedoch das Anordnen eines zuverlässige Kollisionserfassungssensors.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energieabsorptionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer impulsabhängig schaltbaren Deformationsstruktur sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Eneergieabsorptionsvorrichtung zu schaffen, wobei eine Kollision zuverlässig erfasst werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Energieabsorptionsvorrichtung gelöst, die die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das die Merkmale von Patentanspruch 9 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.

Eine erfindungsgemäße Energieabsorptionsvorrichtung mit Fußgängerschutzfunktion für ein Kraftfahrzeug hat eine Deformationsstruktur, die impulsabhängig schaltbar auf unterschiedlichen Kraftniveaus verformbar ist. Ferner weist die Energieabsorptionsvorrichtung eine Sensorkonsole auf, die parallel zu der Deformationsstruktur angeordnet ist und in die Verformungsrichtung über die Deformationsstruktur in Richtung Fahrzeugaußenseite hinausragt. Die Sensorkonsole ist zur Halterung eines Kollisionserfassungssensors ausgebildet.

Die Verformungsrichtung kann im Wesentlichen mit einer Fahrzeuglängsrichtung übereinstimmen. Die Verformungsrichtung entspricht einer potentiellen Kollisionsrichtung. Die Sensorkonsole ragt gegenüber der Deformationsstruktur derart vor, dass im Kollisionsfall zunächst eine Kollisionslast zunächst auf die Sensorkonsole wirkt. Durch die auf die Sensorkonsole wirkende Kollisionslast, kann der Kollisionserfassungssensor die Kollisionslast erfassen. Auf diese Weise ist es möglich eine Kollision zu erfassen. Insbesondere ist hierdurch eine Kollision erfassbar, die Deformationsstruktur mit einer Kollisionslast beaufschlagt wird.

Bevorzugt sind die Deformationsstruktur und die Sensorkonsole unmittelbar benachbart zueinander angeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtung ist die Sensorkonsole auf einem niedrigen Kraftniveau verformbar.

Ein niedriges Kraftniveau bedeutet, dass die Sensorkonsole höchstens auf einem Kraftniveau verformbar ist, das einem Kraftniveau zu Beginn einer Verformung der Deformationsstruktur entspricht (bevor eine impulsabhäniges Schalten der Deformationsstruktur erfolgt). Das niedrige Kraftniveau zur Verformung der Sensorkonsole kann beispielsweise maximal 1 kN betragen. Eine Strecke über die die Sensorkonsole auf diesem niedrigen Kraftniveau verformbar ist, kann beispielsweise 30 mm betragen.

Hierdurch kann die Sensoreinrichtung die Kollision leichter bzw. mit höherer Genauigkeit erfassen.

Vorteilhaft besteht die die Sensorkonsole aus einem Schaum, beispielsweise einem Fußgängerschutzschaum, der üblicherweise zwischen einer Stoßfängerverkleidung und einem Stoßfängerquerträger angeordnet ist. Der Schaum kann aus expandiertem Polypropylen bestehen, z.B. mit einer Dichte von 30 g/l. Vorteilhaft dient der Kollisionserfassungssensor zur Erfassung einer Kollision mit einer Person, so dass im Falle einer erfassten Kollision aktive Fußgängerschutzmaßnahmen eingeleitet werden können. Aktive Fußgängerschutzmaßnahmen können ein Anheben der Frontklappe oder/und ein Auslösen eines Fußgängerschutzairbags umfassen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht der Kollisionserfassungssensor aus einem verformbaren, mit Gas gefülltem Schlauch und einer Druckmesseinrichtung zur Messung eines Drucks des Gases in dem Schlauch.

Wird der Schlauch aufgrund einer Kollision verformt, so ergibt sich hieraus eine Druckänderung in dem Schlach, wodurch Rückschlüsse auf eine Kollision möglich sind.

Vorteilhaft ist der Kollisionserfassungssensor an einem äußeren Ende der Sensorkonsole angeordnet. Mit äußerem Ende ist das einer Fahrzeugaußenseite zugewandte Ende der Sensorkonsole gemeint. In Bezug auf eine Verformungsrichtung bzw. Kollisionsrichtung ist das das vordere Ende der Sensorkonsole.

Hierdurch wirkt eine Kollisionslast möglichst unmittelbar auf den Kollisionserfassungssensor, so dass eine Kollision zuverlässiger und schneller erfassbar ist.

Gemäß einerweiteren Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat die Deformationsstruktur 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.

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 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.

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 Bewegungsveralten 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.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Deformationsstruktur sind die erste Lage und die zweite Lage jeweils insbesondere einstückig als Spritzgussteil, insbesondere aus Kunstoff, ausgebildet.

Hierdurch sind die Lagen kostengünstig in großen Stückzahlen herstellbar. Ferner kann die Deformationsstruktur hierdurch hinreichend leicht ausgebildet werden.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung sind die erste Lage und die zweite Lage jeweils, insbesondere einstückig, durch Umformen eines Blechs ausgebildet sein. Insbesondere sind die Lagen durch Tiefziehen oder Rollformen hergestellt. Die Lagen können dabei aus einem Stahlblech oder einem Leichtmetallblech hergestellt sein.

Auch hierdurch können die Lagen kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt werden. Ferner könne aus Blechen/Metallblechen besonders steife, stabile Lagen ausgebildet werden.

Gemäß noch einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Deformationsstruktur sind die erste Lage und die zweite Lage, insbesondere einstückig, als Strangpressprofil, insbesondere einem Aluminiumstrangpressprofil, ausgebildet. Auch hierdurch lassen sich die Lagen kostengünstig im Verhältnis zum Gewicht und einer hohen Steifigkeit für den Lastfall mit niedrigem Kollisionsimpuls hersteilen.

Gemäß einer Weiterbildung sind die erste Lage und die zweite Lage durch die Deformationssteuereinrichtung ferner in eine Richtung parallel zueinander verlagerbar.

Insbesondere kann die Deformationssteuereinrichtung 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 aufeinanderzu 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.

Bevorzugt sind bei der erfindungsgemäßen Deformationsstruktur die erste Lage und die zweite Lage im Wesentlichen identisch ausgebildet bzw. geformt.

Dies erleichtert eine Herstellung der Deformationsstruktur. Ferner sind hierdurch komplementäre Vorsprünge und Vertiefungen auf einfache Weise möglich.

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. io

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.

Bevorzugt ist die Deformationssteuereinrichtung in Kontakt mit der Sensorkonsole angeordnet bzw. ausgebildet.

Hierdurch kann die Sensorkonsole die Funktion der Deformationseinrichtung unterstützen bzw. beeinflussen.

Bevorzugt sind die Deformationsstruktur und die Sensorkonsole zwischen einem Fahrzeugaußenhautelement und einem Karosserieträgerelement angeordnet. Das Fahrzeugaußenhautelement kann eine Stoßfängerverkleidung sein. Das Karosserieträgerelement kann ein Stoßfängerquerträger sein.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenen Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug oder ein Lastkraftwagen, mit einer erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtung, die zwischen einem Fahrzeugaußenhautelement und einem Karosserieträgerelement angeordnet ist.

Vorteilhaft kann die Sensorkonsole in Fahrzeugquerrichtung verlaufen.

Dabei kann sowohl unterhalb als auch oberhalb der Sensorkonsole eine Deformationsstruktur angeordnet sein. Vorteilhaft kann die Sensorkonsole an dem Stoßfängerquerträger befestigt sein. Die Sensorkonsole hat dabei ein freies, vorderes Ende. Zusätzlich oder alternativ kann die Deformationsstruktur an dem Stoßfängerquerträger befestigt sein.

Die Sensorkonsole und die Deformationsstruktur stützen sich dabei bei einem Kollisionsimpuls an dem Karosserieträgerelement ab.

Eine äußere Lage der Deformationsstruktur 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.

Durch das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit der Sensorkonsole und 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. Das Erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit der Sensorkonsole und 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.

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 die Deformationsstruktur derart ausgebildet sein, dass bei einem Kollisionsimpuls, der bis zu einer Schwellwertgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, die Deformationstruktur steifer reagiert und bei einer höheren Kraft verformt wird. 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 kann die Fußgängerschutzvorrichtung derart ausgebildet sein, dass bei einem Kollisionsimpuls, der ab einschließlich der Schwellwertgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, die Deformationsstruktur weicher reagiert und bei einer geringeren Kraft verformt wird. 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.

Fig. 1 zeigt schematisch in einer Perspektivansicht eine

Energieabsorptionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt schematisch in einer Perspektivansicht eine Deformationsstruktur der Energieabsorptionsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Deformationsstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Ausgangsstellung.

Fig. 4 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Deformationsstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Kollisionslastfall mit einem niedrigen Kollisionsimpuls.

Fig. 5 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Deformationsstruktur gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Kollisionslastfall mit einem hohen Kollisionsimpuls.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 5 beschrieben.

Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Energieabsorptionsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Ausgangsposition. Die Energieabsorptionsvorrichtung 1 ist an einem Frontend eines Kraftfahrzeugvorderwagens, insbesondere eines Kraftfahrzeugbugs, an einem Stoßfängerquerträger 40 ausgebildet. Der Stoßfängerquerträgter 40 ist über einen linke Crashbox mit einem linken Motorlängsträger und über eine rechte Crashbox mit einem rechten Motorlängsträger verbunden. Die Energieabsorptionsvorrichtung 1 ist in einem Raum zwischen einer nicht gezeigten Fahrzeugaußenhaut, das heißt einer Stoßfängerverkleidung, und dem Stoßfängerquerträger 40 angeordnet.

Wie in Figur 1 gezeigt ist, hat die Energieabsorptionsvorrichtung 1 mehrere Deformationsstrukturen 10, die impulsabhängig schaltbar auf unterschiedlichen Kraftniveaus verformbar sind. Insbesondere ist in Figur 1 ein Paar Deformationstrukturen 10 gezeigt. Ein Paar Deformationsstrukturen 10 besteht aus einer unteren Deformationstruktur 10 und einem oberen Deformationsstruktur 10. Die untere Deformationsstruktur 10 und die obere Deformationsstruktur 10 sind in Fahrzeughochrichtung voneinander etwas beabstandet angeordnet. Durch diese paarweise und voneinander beabstandete Anordnung kann eine Wirkung der Deformationsstruktur 10 in Fahrzeughochrichtung vergrößert werden. Die Paare Deformationsstrukturen 10 sind an dafür vorgesehenen Stellen an dem Stoßfängerquerträger 40 befestigt. In Fahrzeugquerrichtung sind vorteilhaft mehrere Paare Deformationsstrukturen 10 angeordnet. Zum Beispiel kann in einem linken, mittleren Bereich des Stoßfängerquerträgers 40 ein Paar Deformationsstrukturen 10 und in einem rechten mittleren Bereich des Stoßfgängerquerträgers 40 ein Paar Deformationsstrukturen 10 angeordnet sein. Ferner hat die Energieabsorptionsvorrichtung 1 eine Sensorkonsole 20, die parallel und unmittelbar benachbart zu den Deformationsstrukturen 10 ebenfalls an dem Stoßfängerquerträger 40 befestigt ist. Insbesondere verläuft die Sensorkonsole 20 zwischen dem Paar Deformationsstrukturen 10. Die Sensorkonsole 20 ragt in Fahrzeuglängsrichtung, d.h. in eine potentielle Kollisionsrichtung und Deformationsrichtung, nach vorne über die Deformationsstruktur 10 in Richtung der Stoßfängerverkleidung um ungefähr 10 bis 40 mm hinaus. Die Sensorkonsole 20 erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen über eine gesamte Länge (in y-Richtung) des Stoßfängerquerträgers 40. Die Sensorkonsole 20 dient als Halterung für einen Kollisionserfassungssensor 21. Die Sensorkonsole 20 besteht aus einem bekannten Fußgängerschutzschaum, der auf einem niedrigen Kraftniveau verformbar ist.

Wie in Figur 1 gezeigt ist, sind die Paare Deformationsstrukturen 10 nicht über eine gesamte Breite eines Stoßfängerquerträgers 40 angeordnet. In Bereichen, an denen keine Deformationsstrukturen 10 zwischen dem Stoßfängerquerträger 40 und der Stoßfängerverkleidung angordnet sind, ist bekannter Fußgängerschutzschaum angeordnet. Die Sensorkonsole 20 erstreckt sich über die gesamte Breite des Stoßfängerquerträgers 40.

Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf Figuren 3, 4 und 5 eine Wirkungsweise der Deformationstruktur 10 erläutert. Wie in Figur 2 gezeigt ist, hat die Deformationsstruktur 10 genau drei hintereinander angeordnete Lagen 3, 5, 3. Die Lagen 3, 5, 3 sind zueinander beabstandet und über zwei Deformationssteuereinrichtungen 7 miteinander an entgegengesetzten Seiten der Lagen 3, 5, 3 verbunden. Die zwei Deformationssteuereinrichtungen 7 sind mit jeder Lage 3, 5, 3 an mehrere Stellen, d.h. in diesem Ausführungsbeispiel drei Stellen, fest verbunden. 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 Vorsprünge zum Eingriff mit einer entsprechenden Öffnung in der zugehörigen Lage 3, 5, 3 angeordnet. 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 Deformationsstruktur 10 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.

Die Lagen 3, 5, 3 der Deformationsstruktur 10 sind aus einem Aluminiumstrangpressprofil hergestellt. Hierdurch können die Lagen kostengünstig hergestellt werden und auf die benötigte Länge abgeschnitten werden. Es ist auch denkbar, die Lagen 3, 5, 3 durch einen anderen Herstellungsprozess aus Aluminium herzustellen. Die Lagen 3, 5, 3 haben eine trapezförmige Gestalt.

Die Deformationssteuereinrichtung 7 weist Vorsprünge auf, die zum Eingriff mit zughörigen seitlichen Öffnungen 37, 57 (siehe Figuren 3, 4, 5) der Lagen 3, 5, 3 vorgesehen sind. Ferner weisen die Vorsprünge 51 der Lagen 5 Stufen 55 auf. Die Vorsprünge 31 der Lagen 3 weisen komplementär zu den Stufen 55 Vertiefungen 33 bzw. Stufen 33 auf. Bei der Kollision mit dem verhältnismäßig niedrigen Kollisionsimpuls treffen gegenüberliebende Stufen 55 und Vertiefungen 33 aufeinander und bilden in eine seitliche Richtung bzw. Querrichtung einen formschlüssigen Eingriff aus, wie in Figur 4 gezeigt ist. Hierdurch verbleiben die Lagen 3, 5, 3 stabiler in der Position und eine Krafteinleitung auf den Stoßfängerquerträger ist zuverlässig hergestellt.

Im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs wird eine Kollisionskraft von der Stoßfängerverkleidung auf die Sensorkonsole 20 übertragen, so dass der Kollisionserfassungssensor 21 eine Kollision erfassen kann. Bei der Kollision wirkt die Kollisionslast im Bereich der Deformationsstruktur 10 zunächst auf die Sensorkonsole 21, so dass diese auf einem niedrigen Kraftniveau verformt wird, bis die Kolllisionslast auf die Deformationsstruktur 10 trifft, die dann ein Verformungskraftniveau bestimmt. Ein Verformungskraftniveau der Sensorkonsole 20 ist nicht größer als ein Verformungskraftniveau der Deformationsstruktur 10. Eine Funktion und Wirkung der Deformations

Fig. 3 zeigt eine Ausgangsposition oder Normalposition der Lagen 3, 5, 3 (entsprechend der Perspektiveansicht in Fig. 2) vor einer Kollsion.

Unter Bezugnahme auf Figuren 4 und 5 ist eine Funktion der Deformationsstruktur 10 bei unterschiedlichen Kollisionslastfällen dargestellt. 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 10, 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 10, welche in Figur 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 angrenzende Lagen 3, 5 von dieser Ausgangslage im Wesentlichen ungehindert mit nur geringem Wiederstand aufeinander zu und ineinander verschoben werden.

Figur 4 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. Figur 5 zeigt einen Kollisionslastfall bei einem hohen 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 Figur 4 eine Funktion der Deformationsstruktur 10 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 orstfest ist, kann lediglich die mittlere Lage 5 in die Richtung P, die durch die Steuerstege 71 vorgegeben ist, 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 Figur 4 gezeigt ist). Dabei können die Oberseiten bzw. der Stirnseiten der Vorsprünge 31 und 51 derart ausgestaltet sein, dass eine weitere Parallelverschiebung der Lagen 3 und 5 zueinander erschwert ist. Beispielsweise können die Vorsprünge 31 und 51 mit einer Reibwert erhöhende Maßnahme, beispielsweise eine Riffelung, versehen sein.

Damit überträgt im Fall der langsamen Kollisionsgeschwindigkeit und damit dem geringen Kollisionsimpuls die Deformationsstruktur 10 je nach Kollisionslastniveau die Kollisionslast in dem Zustand von Fig. 4 direkt auf eine dahinter liegende Struktur des Kraftfahrzeugs, d.h. den Stoßfängerquerträger 40, oder die einzelnen Lagen 3, 5, 3 der Deformationsstruktur 10 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 10 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 10 derart ausgelegt sein, dass sie bei Kollisionsgeschwindigkeiten von beispielsweise weniger als 4 km/h eine Kollisionslast ohne Versagen der Deformationsstruktur 10 auf die Crashstruktur übertragen kann. D.h. die Steuerstege 7 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 10 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 Fig. 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 Figur 5 eine Funktion der Deformationsstruktur 10 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 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 Fig. 4 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.