-
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 Hohlprofils 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
Biegeformationen des Materials auf, dass die dünne Wand instabil wird, örtlich einknickt
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 Wert 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 axialen 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 Strukturen 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 C1 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 hingewiesen.
Dabei knicken die 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 ;
WO
94/22612 A1 ) oder wappenförmige Faltstrukturen (
WO 97/35705 A1 )
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 ,
WO 94/22612 A1 ;
WO 97/35705 A1 ;
DE 196 34 244 A1 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 der plastischen Verformung erfindungsgemäßer Elemente
in Form 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 zickzack-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 Biegedeformationen, 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 beispielsweise
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:
-
1 zeigt
schematisch die Seitenansicht und den Querschnitt eines zylindrischen,
sechseckig strukturierten Deformationselementes mit axialen, zick-zack-förmigen Strukturfalten.
-
2.
zeigt ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines zylindrischen,
sechseckig strukturierten Deformationselementes mit axialen, zick-zack-förmigen Strukturfalten.
-
3 zeigt
schematisch die Seitenansicht und den Querschnitt eines zylindrischen,
sechseckig strukturierten Deformationselementes mit umlaufenden,
zick-zack-förmigen
Strukturfalten.
-
4 zeigt
ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines
zylindrischen, sechseckig strukturierten Deformationselementes mit
umlaufenden, zick-zackförmigen Strukturfalten.
-
5 zeigt
ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines
zylindrischen Deformationselementes aus ursprünglich ebenem Material.
-
6 zeigt
ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung von
drei zylindrischen, sechseckig strukturierten Deformationselementen
mit unterschiedlichen Ausgangslängen.
-
7 zeigt
schematisch die Aufsicht auf unterschiedliche geometrische Formen
von Beulstrukturen.
-
8 zeigt
schematisch. die Aufsicht auf sechseckig und wappenförmig strukturierte,
dünne Wände mit
kleineren Gegenbeulen.
-
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.
-
2 zeigt
ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines
zylindrischen, sechseckig beulstrukturierten Deformationselementes
mit axialen, zick-zack-förmigen Strukturfalten 1 in 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.
-
3 zeigt
in einer Seitenansicht und im Querschnitt den prinzipiellen Aufbau
eines zylindrischen, sechseckig strukturierten Deformationselementes
mit umlaufenden, zick-zackförmigen 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 Strukturfalten 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.
-
4 zeigt
ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung eines
zylindrischen, sechseckig beulstrukturierten Deformationselementes
mit umlaufenden, zick-zack-förmigen Strükturfalten 7 in 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.
-
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.
-
6 zeigt
ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm für die axiale Verformung von
drei zylindrischen, sechseckig beulstrukturierten Deformationselementen,
die ineinander angeordnet werden, bei denen einer der Zylinder etwas
länger
ist als die anderen. In 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 1 bis 6 dargestellten zylindrischen
Deformationselemente und Kraft-Weg-Diagramme lassen sich analog dazu auch
auf vier- oder mehreckige Hohlprofile übertragen.
-
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.
-
8 zeigt
schematisch die Aufsicht auf eine sechseckig strukturierte, dünne Wand 24 oder wappenförmig beulstrukturierte,
dünne Wand 25,
in 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 Deformationselementes. 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 1 bis 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 sechseckeckigen, wappenförmigen,
rautenförmigen
oder polyedrischen Strukturen in der Wand einstellen.