AT525284B1 - Energieabsorber zur Absorption von Aufprallenergie sowie Verfahren hierzu - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Energieabsorber (1) zur Absorption von Aufprallenergie, wobei der Energieabsorber (1) zumindest ein Verformungselement (3) aufweist, um eine auf den Energieabsorber (1) wirkende Aufprallenergie durch Verformung des Verformungselementes (3) zumindest teilweise zu absorbieren. Um eine effiziente Anpassung an unterschiedliche Einsatzverhältnisse zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum Einstellen einer Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers (1) das Verformungselement (3) mit elektrischem Strom, insbesondere einem oder mehreren elektrischen Strompulsen, derart gesteuert beaufschlagbar ist, dass mittels elektroplastischen Effektes im Verformungselement (3) eine Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes (3) änderbar ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Absorption von Aufprallenergie.

Description

Beschreibung

ENERGIEABSORBER ZUR ABSORPTION VON AUFPRALLENERGIE SOWIE VERFAHREN HIERZU

[0001] Die Erfindung betrifft einen Energieabsorber zur Absorption von Aufprallenergie, wobei der Energieabsorber zumindest ein Verformungselement aufweist, um eine auf den Energieabsorber wirkende Aufprallenergie durch Verformung des Verformungselementes zumindest teilweise zu absorbieren.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Absorption von Aufprallenergie, wobei ein Energieabsorber ein Verformungselement aufweist, wobei eine auf den Energieabsorber wirkende Aufprallenergie durch Verformung des Verformungselementes zumindest teilweise absorbiert wird.

[0003] Aus dem Stand der Technik sind Energieabsorber, üblicherweise in Form sogenannter Crashboxen, bei Fahrzeugen bekannt, um bei einer Kollision des Fahrzeuges auf das Fahrzeug wirkende Aufprallkräfte bzw. Aufprallenergien mittels der Energieabsorber bzw. Crashboxen zumindest teilweise zu absorbieren bzw. unter kontrollierten Bedingungen abzubauen. Auf diese Weise kann effizient eine Knautschzone eines Fahrzeuges umgesetzt werden. Ublicherweise ist vorgesehen, dass die auf das Fahrzeug bzw. den Energieabsorber wirkende Aufprallenergie durch Verformung eines Verformungselementes des Energieabsorbers, also ein Leisten von Verformungsarbeit, zumindest teilweise absorbiert wird.

[0004] So offenbart das Dokument EP 1 792 786 A2 eine Crashbox für ein Kraftfahrzeug, wobei die Crashbox ein gehäuseartiges Deformationsprofil, welches auf einer Flanschplatte angeordnet ist, aufweist. Das Deformationsprofil und die Flanschplatte sind als Faltkonstruktion ausgebildet.

[0005] Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Energieabsorber der eingangs genannten Art anzugeben, welcher eine effiziente Anpassung an unterschiedliche Einsatzverhältnisse ermöglicht.

[0006] Weiter ist es ein Ziel, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Absorption von Aufprallenergie anzugeben, welches eine effiziente Anpassung eines Energieabsorbers an unterschiedliche Einsatzverhältnisse ermöglicht.

[0007] Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch einen Energieabsorber der eingangs genannten Art gelöst, wenn zum Einstellen einer Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers das Verformungselement mit elektrischem Strom, insbesondere einem oder mehreren elektrischen Strompulsen, derart gesteuert beaufschlagbar ist, dass mittels elektroplastischen Effektes im Verformungselement eine Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes, insbesondere gesteuert, änderbar ist.

[0008] Grundlage der Erfindung ist die Idee, einen Energieabsorber derart auszugestalten, dass dessen Energieabsorptionsfähigkeit flexibel je nach Einsatzverhältnissen angepasst werden kann. Üblicherweise ist vorgesehen, dass eine auf den Energieabsorber bzw. auf eine Vorrichtung, welche einen Energieabsorber aufweist, wirkende Aufprallenergie bzw. Aufprallkraft durch Verformung des Verformungselementes zumindest teilweise absorbiert bzw. abgebaut wird. In der Regel ist das Verformungselement mit, insbesondere aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet. Bewährt hat es sich, wenn das Verformungselement mit, insbesondere aus, einem Leichtmetall, häufig einer Al-Basislegierung oder Mg-Basislegierung, und/oder einer Eisenlegierung, insbesondere Stahl, gebildet ist. Das Verformungselement kann plastisch und/oder elastisch verformt werden, um die Verformungsenergie zumindest teilweise zu absorbieren. Wenn eine Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes gesteuert änderbar, insbesondere gesteuert adaptierbar, ist, kann die Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers, insbesondere des Verformungselementes, gesteuert variiert bzw. eingestellt werden. Ein Einstellen bzw. Anpassen von Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes soll dabei in der Regel in kurzer Zeitdauer, häufig in weniger als 10 ms, umsetzbar sein. Auf diese Weise kann die

Aufprallenergie bzw. Aufpralikraft zumindest teilweise absorbiert bzw. abgebaut werden.

[0009] Es hat sich gezeigt, dass Anforderungen an einen Energieabsorber effizient umsetzbar sind, wenn eine Anderung, insbesondere Variierung, von Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes durch Erzeugung eines elektroplastischen Effektes im Verformungselement, insbesondere dessen Materialstruktur, umgesetzt wird. Dies kann durch Beaufschlagung des Verformungselementes mit elektrischem Strom, insbesondere einem oder mehreren elektrischen Strompulsen, also einer Erzeugung einer elektrischen Stromdichte im Verformungselement, insbesondere dessen Material, praktikabel umgesetzt werden.

[0010] Elektroplastischer Effekt bezeichnet fachüblich eine Änderung von mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffes durch Fließen eines hohen, meist kurzfristigen, elektrischen Stroms, in der Regel in Form eines oder mehrerer elektrischer Strompulse, durch den Werkstoff, welche im Besonderen nicht ausschließlich, insbesondere nicht wesentlich, auf einer Temperaturerhöhung aufgrund des elektrischen Widerstandes des Werkstoffes beruhen. In der Regel werden dabei elektrische Stromdichten von mehr als 50 A/mm? angewendet. Durch Umsetzung eines elektroplastischen Effektes im Werkstoff kann eine elastische und/oder plastische Verformbarkeit, insbesondere Duktilität, des Werkstoffes erhöht und/oder eine Festigkeit des Werkstoffes verringert werden.

[0011] Durch die Anwendung des elektroplastischen Effektes bzw. dessen Wirkung für ein, insbesondere gesteuertes, Einstellen von Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes kann eine effiziente Anpassung bzw. Adaptierung der Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers abhängig von jeweiligen Einsatzverhältnissen umgesetzt werden. Der Energieabsorber kann insbesondere für ein Fahrzeug, insbesondere als Teil eines Fahrzeuges, verwendet sein.

[0012] Vorteilhaft ist es, wenn der Energieabsorber eine Steuereinheit aufweist, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die Beaufschlagung des Verformungselementes mit dem elektrischen Strom zu steuern, insbesondere zu regeln. Zweckmäßig kann mit der Steuereinheit die Steuerung bzw. Regelung abhängig von einem zu einem Aufprall, insbesondere dessen Aufprallenergie und/oder dessen Aufprallkraft, korrespondierenden Informationssignal erfolgen. Der Aufprall kann ein zu erwartender oder stattfindender Aufprall sein. Dies ermöglicht ein effizientes Abstimmen der Energieabsorptionsfähigkeit. Üblicherweise weist die Steuereinheit eine elektronische Steuerschaltung und/oder einen Mikrocontroller und/oder einen Computer auf bzw. ist als solche ausgebildet. Das Informationssignal stellt in der Regel eine Verknüpfung zu einem, insbesondere erwartbaren oder stattfindenden, Aufprall bzw. dessen Aufprallenergie und/oder Aufprallkraft her. Das Informationssignal kann beispielsweise abhängig von Bewegungsinformationen und/oder Sensormessdaten, beispielsweise des Energieabsorbers oder einer Vorrichtung, welche den Energieabsorber aufweist, gebildet sein. Ist zum Beispiel der Energieabsorber als Teil eines Fahrzeuges ausgebildet, kann das Informationssignal bzw. eine Beaufschlagung des Verformungselementes abhängig von Bewegungsinformationen des Fahrzeuges und/oder von Ortsinformationen des Fahrzeuges und/oder von durch das Fahrzeug, insbesondere dessen Sensoren, ermittelten Sensordaten, umgesetzt sein. Die Bewegungsinformationen können beispielsweise eine Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Fahrzeuges sein.

[0013] Zweckmäßig ist es, wenn der Energieabsorber ein Computersystem aufweist, welches ausgebildet ist, das Informationssignal zu erzeugen. Die Steuereinheit kann Teil des Computersystems sein. Beispielsweise kann das Computersystem das Computersystem einer Vorrichtung, insbesondere eines Fahrzeuges, welches den Energieabsorber aufweist, sein.

[0014] Günstig ist es, wenn der Energieabsorber mehrere Verformungselemente aufweist. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, die Verformungselemente selektiv oder als Gesamtheit mit elektrischem Strom zu beaufschlagen. Die Beaufschlagung der unterschiedlichen Verformungselemente mit dem Strom kann zeitverschieden und/oder mit unterschiedlicher Stromstärke erfolgen.

[0015] Vorteilhaft ist es, wenn der Energieabsorber ein oder mehrere Sensoren aufweist, um die

Beaufschlagung des Verformungselementes mit dem elektrischen Strom abhängig von Sensormessdaten der Sensoren durchzuführen. Dies ermöglicht eine optimierte Steuerung der Energieabsorptionsfähigkeit. Vorzugsweise ist es, wenn zumindest ein Sensor als Beschleunigungssensor oder Drucksensor oder Geräuschsensor ausgebildet ist. Mit dem Sensor können aufprallrelevante Daten, wie beispielsweise ein Zeitpunkt und/oder ein Ablauf eines, insbesondere bevorstehenden oder stattfindenden Aufpralls, wie einer Kollision, ermittelt werden. Aufprallrelevante Daten können von einer Aufprallkraft und/oder Aufprallenergie abhängige Daten sein.

[0016] Der Beschleunigungssensor kann verwendet sein, um mit einem Aufprall bzw. einer Kollision verbundene starke Beschleunigungen des Energieabsorbers bzw. Fahrzeuges, insbesondere Abbremsungen, beispielsweise basierend auf einem vorgegebenen Beschleunigungsschwellwert, zu detektieren. Der Drucksensor kann verwendet sein, um eine Druckerhöhung, beispielsweise in einem Hohlraum zu detektieren. Der Hohlraum kann Teil des Energieabsorbers oder mit dem Energieabsorber verbunden sein. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Hohlraum eines Karosseriebauteiles eines Fahrzeuges, wie einer Fahrzeugtüre handeln. Der Geräuschsensor kann verwendet sein, um Körperschalländerungen eines Bauteiles zu detektieren. Das Bauteil kann Teil des Energieabsorbers oder mit diesem verbunden sein. Beispielsweise kann das Bauteil ein Karosserieabschnitt des Fahrzeuges sein. Der Geräuschsensor kann als sogenannter Crash-Impact-Sound-Sensor (CISS) ausgebildet sein.

[0017] Der Sensor bzw. die Sensoren können mit der Steuereinheit bzw. dem Computersystem für eine Datenübertragung gekoppelt sein. Insbesondere kann das Informationssignal mit oder durch die Sensormessdaten gebildet sein. Ist der Energieabsorber Teil eines Fahrzeuges, kann es günstig sein, wenn der Sensor durch einen Fahrzeugsensor umgesetzt ist. Bewährt hat es sich, wenn der Sensor ein Crash-Sensor des Fahrzeuges ist, welcher ausgebildet ist, einen Aufprall des Fahrzeuges gegen ein Hindernis zu detektieren.

[0018] Zweckmäßig ist es, wenn der Energieabsorber eine elektrische Energiequelle, insbesondere elektrische Stromquelle, aufweist, um das Verformungselement mit dem elektrischen Strom zu beaufschlagen. Die elektrische Energiequelle ist üblicherweise elektrisch mit dem Verformungselement verbunden, um den elektrischen Strom an das Verformungselement anzulegen. Die elektrische Energiequelle kann beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator sein. Wenn der Energieabsorber Teil eines Fahrzeuges ist, kann dies zum Beispiel eine Fahrzeugbatterie bzw. ein Fahrzeugakkumulator des Fahrzeuges sein, welche insbesondere für ein Starten und/oder einen Antrieb des Fahrzeuges verwendet wird. Die elektrische Energiequelle kann eine elektrische Stromquelle sein.

[0019] Für eine zeiteffiziente Änderung der Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes ist es günstig, wenn die Energiequelle, insbesondere elektrische Stromquelle, ausgebildet ist, einen elektrischen Strom bzw. Strompuls mit einer Stromstärke bzw. Stromamplitude zwischen 1 kA und 100 kA, insbesondere in einem kurzen Zeitraum abzugeben.

[0020] Vorteilhaft ist es, wenn die elektrische Energiequelle, insbesondere elektrische Stromquelle, derart ausgebildet und mit dem Verformungselement gekoppelt ist, dass über das Verformungselement ein elektrischer Strom mit einer Stromstärke von mindestens 10 kA, insbesondere mindestens 50 kA, bevorzugt mindestens 70 kA, leitbar ist, im Besonderen der elektrische Strompuls eine solche Strompulsamplitude aufweist.

[0021] Zweckmäßig ist es, wenn der elektrische Strom für eine Zeitdauer zwischen 1 ms und 10 ms über das Verformungselement leitbar ist, im Besonderen der elektrische Strompuls eine solche Strompulsdauer aufweist. Die Zeitdauer bzw. Strompulsdauer beträgt insbesondere mehr als 5 ms, bevorzugt mehr als 8 ms.

[0022] Bewährt hat es sich, wenn im Verformungselement eine Stromdichte von mindestens 50 A/mm?, insbesondere mindestens 100 A/mm®, bevorzugt mindestens 500 A/mm®, erzeugt wird. Auf diese Weise kann die Energieabsorptionsfähigkeit effizient eingestellt werden. Üblicherweise werden das Verformungselement und/oder die elektrische Energiequelle entsprechend ausgebildet, insbesondere dimensioniert.

[0023] Die elektrische Energiequelle kann mit einer Batterie bzw. einem Akkumulator und/oder einem Kondensator, insbesondere Ultrakondensator, gebildet sein.

[0024] Bewährt hat es sich, wenn die elektrische Energiequelle mit einem Impulsgenerator umgesetzt ist, um das Verformungselement mit dem elektrischen Strom, insbesondere elektrischen Strompuls, zu beaufschlagen. Dadurch kann eine Energie der Energiequelle, insbesondere ein elektrischer Strom, insbesondere Strompuls, hoher Stromstärke, in kurzer Zeit an das Verformungselement abgegeben werden.

[0025] Der Impulsgenerator umfasst üblicherweise eine Energiespeichereinrichtung und einen hochstromfähigen elektrischen Schalter, wobei eine in der Energiespeichereinrichtung gespeicherte Energie durch Schalten des Schalters freigesetzt wird, insbesondere über das Verformungselement geleitet wird. Als Schalter kann beispielsweise ein Thyristor oder Metall-OxidHalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) eingesetzt sein. Günstig ist es, wenn als Energiespeichereinrichtung ein oder mehrere, insbesondere elektrisch parallel geschaltete, Kondensatoren verwendet sind. Als Kondensator haben sich hierbei Ultrakondensatoren, auch als Superkondensatoren oder Supercaps bezeichnet, bewährt.

[0026] Zur Erreichung von elektrischen Strompulsen mit kurzer Strompulsdauer ist es günstig, wenn der Impulsgenerator mit bzw. als Flusskompressionsgenerator, insbesondere HelicalFlusskompressionsgenerator, umgesetzt ist. Ein grundsätzlicher Aufbau eines Flusskompressionsgenerators bzw. Helical-Flusskompressionsgenerators ist dem Fachmann bekannt. Der Flusskompressionsgenerator umfasst üblicherweise einen elektrischen Leiter, in der Regel eine geschlossene Leiterschleife, beispielsweise eine elektrische Spule, mit welchem ein Magnetfeld erzeugbar ist, sowie ein Steuermittel, welches ausgebildet ist, eine Induktivität des elektrischen Leiters bzw. einen Raum des magnetischen Feldes in kurzer Zeit, üblicherweise im Mikrosekundenbereich, zu verkleinern, um dadurch einen elektrischen Strompuls zu generieren. Im Falle des Helical-Flusskompressionsgenerators ist das Steuermittel häufig durch einen chemischen Sprengstoff umgesetzt, um mit Detonation des Sprengstoffes eine Induktivität der Leiterschleife zu verkleinern.

[0027] Alternativ kann der Impulsgenerator als Magnetoelastischer-Generator, insbesondere als Galfenol-Strom-Generator, umgesetzt sein. Der Magnetoelastische-Generator umfasst üblicherweise ein magnetoelastisches Material, welches unter externer Krafteinwirkung ein Magnetfeld bzw. eine Magnetfeldänderung erzeugt, ein Kraftmittel, mit welchem eine externe Kraft auf das magnetoelastische Material aufbringbar ist, sowie eine elektrische Leiterschleife, beispielsweise in Form einer elektrischen Spule, in welcher bei Aufbringen der externen Kraft mit dem Kraftmittel auf das magnetoelastische Material eine elektrische Spannung induzierbar ist, sodass ein elektrischer Hochstrompuls erzeugt wird. Der Galfenol-Strom-Generator ist umgesetzt, wenn als magnetoelastisches Material Galfenol verwendet wird. Galfenol ist eine Eisen-Gallium-Legierung, wobei Eisen-Atome durch Gallium-Atome ersetzt sind. Das magnetoelastische Material ist üblicherweise ein magnetostriktives Material, also ein Material, welches fähig zur Magnetostriktion, insbesondere inversen Magnetostriktion, fähig ist.

[0028] Anforderung an das Verformungselement ist im Allgemeinen, dass ein elektroplastischer Effekt im Verformungselement bzw. dessen Material durch Beaufschlagung des Verformungselementes mit elektrischem Strom umsetzbar ist. Das Verformungselement ist üblicherweise elektrisch leitfähig, in der Regel mit, insbesondere aus, Metall, insbesondere einer Metalllegierung, ausgebildet. Günstig ist es, wenn das Verformungselement mit, insbesondere aus, einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise einer Aluminiumbasislegierung oder Magnesiumbasislegierung oder Titanbasislegierung, gebildet ist. Alternativ oder kumulativ kann das Verformungselement mit, insbesondere aus, einer Eisenlegierung, insbesondere Stahl, gebildet sein.

[0029] Besonders bewährt hat es sich, wenn das Verformungselement mit, insbesondere aus, einer Al-Mg-Si-Basislegierung gebildet ist. Zweckmäßig ist es, wenn die Al-Mg-Si-Basislegierung ein oder mehrere Legierungsanteile ausgewählt aus der Gruppe von Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Zink (Zn) und/oder Titan (Ti) aufweist. Vorzugsweise liegen die Legie-

rungsanteile dabei mit jeweils zumindest 0,01 Gew.-%, insbesondere zumindest 0,05 Gew.-%, vor. Praktikable mechanische Eigenschaften sind erreichbar, wenn sich die Zusammensetzung der Al-Mg-Si-Basislegierung an einer Zusammensetzung einer 6082-Legierung (EN AW-6082) oder 6061-Legierung (EN AW- 6061) orientiert. Entsprechend ist es günstig, wenn die Al-Mg-SiBasislegierung einen Mg-Anteil und/oder Si-Anteil gemäß der 6082-Legierung oder 6061-Legierung aufweist. Besonders günstig ist es, wenn das Verformungselement mit, insbesondere aus, einer 6082-Legierung (EN AW-6082) oder 6061-Legierung (EN AW-6061) gebildet ist.

[0030] Das Verformungselement kann mit, insbesondere aus, einer Al-Zn-Mg-Basislegierung gebildet sein. Zweckmäßig ist es, wenn die Al-Zn-Mg-Basislegierung ein oder mehrere Legierungsanteile ausgewählt aus der Gruppe von Silicium (Si), Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Zirconium (Zr) und/oder Titan (Ti) aufweist. Vorzugsweise liegen die Legierungsanteile dabei mit jeweils zumindest 0,01 Gew.-%, insbesondere zumindest 0,05 Gew.-%, vor. Praktikable mechanische Eigenschaften sind erreichbar, wenn sich die Zusammensetzung der Al-MgSi-Basislegierung an einer Zusammensetzung einer 7021-Legierung (EN AW-7021) oder 7108ALegierung (EN AW- 7108A) orientiert. Entsprechend ist es günstig, wenn die Al-Zn-Mg-Basislegierung einen Mg-Anteil und/oder Zn-Anteil gemäß der 7021-Legierung oder 7108A-Legierung aufweist. Besonders günstig ist es, wenn das Verformungselement mit, insbesondere aus, einer 7021-Legierung (EN AW-7021) oder 7108A-Legierung (EN AW-7108A) gebildet ist.

[0031] Es versteht sich, dass das Verformungselement üblicherweise abhängig von einem in einem Einsatzzustand zu erwartenden Aufprall, insbesondere dessen Aufprallenergie bzw. Aufprallkraft, mit unterschiedlichem Material und/oder unterschiedlicher Form ausgebildet sein kann. Ublicherweise wird insbesondere eine Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes abhängig von einem Einsatzzustand und/oder einer jeweiligen Einsatzanwendung des Energieabsorbers gewählt. Die Festigkeit bzw. Duktilität kann dann weiter unter Anwendung des elektroplastischen Effektes im Einsatz, insbesondere wie beschrieben, geändert, insbesondere angepasst, werden.

[0032] Zweckmäßig kann eine Anordnung von mehreren Energieabsorbern vorgesehen sein, wobei die Energieabsorber eine gemeinsame elektrische Energiequelle und/oder eine gemeinsame Steuereinheit aufweisen. Ublicherweise ist die elektrische Energiequelle dann mit dem Verformungselement des jeweiligen Energieabsorbers elektrisch gekoppelt, um das Verformungselement mit elektrischem Strom zu beaufschlagen. Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass Verformungselemente von unterschiedlichen Energieabsorbern zeitparallel durch die gemeinsame elektrische Energiequelle mit elektrischem Strom beaufschlagbar sind. Es kann günstig sein, wenn jeweils selektiv eines der Verformungselemente der mehreren Energieabsorber mit elektrischem Strom beaufschlagbar ist. Praktikabel ist es, wenn die Steuereinheit zur Steuerung der Beaufschlagung des bzw. der Verformungselemente mit dem elektrischen Strom entsprechend ausgebildet ist, insbesondere wenn die Energieabsorber eine gemeinsame Steuereinheit aufweisen. In analoger Weise ist es günstig, wenn mehrere Energieabsorber einen oder mehrere gemeinsame Sensoren aufweisen. Der gemeinsame Sensor kann, analog wie vorgenannt beschrieben, mit den Steuereinheiten, insbesondere der gemeinsamen Steuereinheit, der Energieabsorber für eine Datenübertragung gekoppelt sein.

[0033] Vorteilhaft ist es, wenn ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug bzw. Automobil, einen Energieabsorber aufweist. Dadurch kann eine auf das Fahrzeug, insbesondere eine Karosserie des Fahrzeuges, wirkende Aufprallenergie mit dem Energieabsorber zumindest teilweise abgebaut werden. Zweckmäßig kann der Energieabsorber eine Crashbox bilden, insbesondere als Crashbox ausgebildet sein. Vorteilhaft kann das Fahrzeug mehrere Energieabsorber aufweisen. Im Besonderen kann das Fahrzeug eine Anordnung von mehreren Energieabsorbern, insbesondere wie beschrieben, aufweisen.

[0034] Die elektrische Energiequelle, insbesondere elektrische Stromquelle, kann eine elektrische Energiequelle des Fahrzeuges sein. Die elektrische Energiequelle kann im Besonderen für einen Antrieb und/oder eine Steuerung, insbesondere Fahrsteuerung, des Fahrzeuges eingesetzt sein. Der Sensor kann ein Sensor des Fahrzeuges sein, welcher im Besonderen zur Fahrsteue-

rung des Fahrzeuges eingesetzt ist. Die Steuereinheit kann ein Steuersystem, insbesondere Computersystem, des Fahrzeuges sein, welches im Besonderen zur Fahrsteuerung des Fahrzeuges eingesetzt ist.

[0035] Praktikabel ist es, wenn der Energieabsorber eine Aufnahmefläche aufweist, welche mit dem Verformungselement zur Übertragung von Aufprallenergie bzw. Aufprallkraft an das Verformungselement gekoppelt ist, und das Verformungselement derart, insbesondere kraftübertragend, mit einem Pressstück verbunden ist, dass das Verformungselement zur zumindest teilweisen Absorption der Aufprallenergie unter, plastischer und/oder elastischer, Verformung des Verformungselementes gegen das Pressstück gepresst wird. Die Aufnahmefläche kann beispielsweise durch ein Trägerbauteil gebildet sein, auf welche bei einem Aufprall, insbesondere einer Kollision, eine zur Aufprallenergie korrespondierende Aufprallkraft einwirkt. Beispielsweise kann das Trägerbauteil ein Karosseriebauteil des Fahrzeuges sein.

[0036] Das Verformungselement kann beispielsweise mit, insbesondere aus, einem Profilelement gebildet sein. Das Profilelement kann als Hohlprofil ausgebildet sein. Praktikabel ist es, wenn das Profilelement ein Strangpressprofilelement, insbesondere Strangpresshohlprofilelement, ist. Das Verformungselement kann im Wesentlichen balkenartig ausgebildet sein. Abhängig von einem Einsatzzweck kann es günstig sein, wenn das Verformungselement mit einem, insbesondere als, Federbauteil ausgebildet ist.

[0037] Das Ziel wird durch ein Verfahren zur Absorption von Aufprallenergie der eingangs genannten Art gelöst, wenn zum Einstellen einer Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers das Verformungselement mit elektrischem Strom, insbesondere einem oder mehreren elektrischen Strompulsen, gesteuert beaufschlagt wird, sodass mittels elektroplastischen Effektes im Verformungselement eine Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes, insbesondere gesteuert, geändert wird. Auf diese Weise kann, wie insbesondere vorstehend ausgeführt, die Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes an jeweilige Einsatzverhältnisse angepasst werden. Zweckmäßig kann es sich dabei um ein Verfahren zur Absorption von Aufprallenergie bei einem Fahrzeug handeln. Im Besonderen kann die Beaufschlagung des Verformungselementes mit dem elektrischen Strom kurz vor einem und/oder zeitparallel mit einem Aufprall, insbesondere einer Kollision, des Energieabsorbers bzw. einer Vorrichtung, welche den Energieabsorber aufweist, erfolgen. Abhängig von konkreten Bedingungen des Aufprallprozesses können Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes gesteuert bzw. eingestellt werden. Das Verfahren kann insbesondere bei einem Fahrzeug verwendet sein. Dabei kann mit dem Verfahren auf das Fahrzeug wirkende Aufprallenergie zumindest teilweise absorbiert werden.

[0038] Es versteht sich, dass das Verfahren analog den Merkmalen und Wirkungen wie in diesem Dokument, insbesondere zum Energieabsorber, beschrieben ausgebildet sein kann. Dies gilt in analoger Weise umgekehrt für ein Ausbildung des Energieabsorbers.

[0039] Günstig ist es, wenn im Verformungselement zum Einstellen der Energieabsorptionsfähigkeit eine elektrische Stromdichte von mindestens 50 A/mm®, insbesondere mindestens 100 A/mm©®, erzeugt wird. In der Regel wird eine elektrische Stromdichte zwischen 50 A/mm? und 1000 A/mm® erzeugt. Auf diese Weise kann der elektroplastische Effekt bzw. dessen Wirkung im Verformungselement effizient erzeugt werden, um die Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes, insbesondere gesteuert, zu ändern bzw. einzustellen. Für die Beaufschlagung bzw. ein Anlegen des elektrischen Stroms an das Verformungselement ist das Verformungselement üblicherweise mit einer elektrischen Energiequelle, insbesondere elektrischen Stromquelle, elektrisch verbunden - wie, insbesondere vorstehend, ausgeführt.

[0040] Zur Erzeugung des elektroplastischen Effektes ist es günstig, wenn der elektrische Strom, insbesondere der elektrische Strompuls, eine Stromstärke bzw. Stromamplitude von mindestens 1 kA, insbesondere mindestens 10 kA, bevorzugt mindestens 50 kA, insbesondere bevorzugt mindestens 70 kA, aufweist. Zweckmäßig ist es, wenn die Stromstärke zwischen 1 kA und 100 kA beträgt.

[0041] Der elektroplastische Effekt kann effizient gebildet werden, wenn der elektrische Strom in Form eines oder mehrerer Strompulse umgesetzt ist.

[0042] Praktikabel ist es, wenn der elektrische Strom für eine Zeitdauer von mindestens 100 us, insbesondere mindestens 500 us, bevorzugt mindestens 1 ms, insbesondere bevorzugt mindestens 5 ms, über das Verformungselement geleitet wird. Üblicherweise ist die Zeitdauer zwischen 100 us und 500 ms. Häufig ist es ausreichend, wenn die Zeitdauer weniger als 20 ms, insbesondere weniger als 15 ms, bevorzugt weniger als 10 ms, beträgt. Im Falle eines elektrischen Strompulses gelten die angegebenen Zeitdauern entsprechend für die Strompulsdauer des elektrischen Strompulses. Es kann günstig sein, wenn das Verformungselement innerhalb der vorgenannten Zeitdauern mit mehreren aufeinanderfolgenden elektrischen Strompulsen beaufschlagt wird.

[0043] Wird das Verformungselement mit zumindest einem elektrischen Strompuls beaufschlagt, ist es günstig, wenn der elektrische Strompuls eine ansteigende Flanke und/oder eine abfallende Flanke aufweist, wobei eine Flankendauer der jeweiligen Flanke weniger als 45 %, insbesondere weniger als 30 %, einer Strompulsdauer des Strompulses beträgt. Dies ermöglicht eine zeiteffiziente Erzeugung des elektroplastischen Effektes. Besonders günstig ist es, wenn die jeweilige Flanke weniger als 20 %, insbesondere weniger als 15 %, bevorzugt weniger als 10 %, der Strompulsdauer des Strompulses beträgt.

[0044] Die Beaufschlagung des Verformungselementes mit elektrischem Strom kann praktikabel mit einer Steuereinheit gesteuert, insbesondere geregelt, werden. Günstig ist es, wenn mit der Steuereinheit die Beaufschlagung des Verformungselementes mit elektrischem Strom abhängig von einem zu einem Aufprall, insbesondere einer Aufprallenergie und/oder Aufprallkraft, korrespondierenden Informationssignal gesteuert, insbesondere geregelt, wird. Das Informationssignal kann dabei abhängig von Bewegungsinformationen und/oder Ortsinformationen und/oder Sensormessdaten gebildet sein. Die Bewegungsinformationen können beispielsweise eine Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung, des Energieabsorbers oder einer den Energieabsorber aufweisenden Vorrichtung, wie eines Fahrzeuges, sein. Die Standortinformation kann beispielsweise eine Ortsposition des Energieabsorbers oder einer den Energieabsorber aufweisenden Vorrichtung, etwa eines Fahrzeuges, sein. Die Sensormessdaten können mit einem oder mehreren Sensoren des Energieabsorbers oder einer den Energieabsorber aufweisenden Vorrichtung, etwa eines Fahrzeuges, sein.

[0045] Beispielsweise ist es vorteilhaft, wenn der Energieabsorber als Teil eines Fahrzeuges ausgebildet ist, wobei die Beaufschlagung des Verformungselementes mit elektrischem Strom abhängig von Bewegungsinformationen des Fahrzeuges und/oder Ortsdaten des Fahrzeuges und/oder Sensormessdaten von Sensoren des Fahrzeuges, gesteuert, insbesondere geregelt, wird. Vorteilhaft kann der Energieabsorber eine Crashbox des Fahrzeuges bilden, insbesondere als eine solche Crashbox ausgebildet sein.

[0046] Das Einstellen der Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers bzw. das Beaufschlagen des Verformungselementes mit dem elektrischen Strom erfolgt üblicherweise im Einsatz des Energieabsorbers bzw. bei dessen bestimmungsgemäßer Verwendung. Das Einstellen der Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers bzw. das Beaufschlagen des Verformungselementes mit dem elektrischen Strom erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen unmittelbar vor und/oder zeitparallel mit einem Aufprall, insbesondere einer Kollision, um eine Aufprallenergie des Aufpralls zumindest teilweise zu absorbieren bzw. abzubauen.

[0047] Ist der Energieabsorber Teil eines Fahrzeuges kann beispielsweise das Informationssignal abhängig von Bewegungsinformationen des Fahrzeuges und/oder Sensormessdaten von Sensoren des Fahrzeuges gebildet werden. Auf diese Weise kann die Beaufschlagung des Verformungselementes abhängig von einer jeweiligen Fahrsituation, insbesondere Kollisionsbedingungen, gesteuert, insbesondere geregelt, werden.

[0048] Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:

[0049] Fig. 1 ein Fahrzeug, aufweisend einen Energieabsorber; [0050] Fig. 2 einen Energieabsorber.

[0051] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges 2, welches einen Energieabsorber 1 zur Absorption von Aufprallenergie aufweist. Das Fahrzeug 2 kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug wie ein Auto sein. In der Regel weist das Fahrzeug 2 mehrere Energieabsorber 1, üblicherweise an unterschiedlichen, insbesondere einander gegenüberliegenden, Seiten des Fahrzeuges 2 auf. Die Energieabsorber 1 sind häufig paarweise am Fahrzeug 2 angeordnet, wobei meist die Energieabsorber 1 eines jeweiligen Paares von Energieabsorbern 1 an unterschiedlichen, in der Regel einander gegenüberliegenden, Seiten des Fahrzeuges 2 angeordnet sind. Der Energieabsorber 1 kann eine Crashbox des Fahrzeuges 2 bilden. Der Energieabsorber 1 ist ausgebildet, eine auf den Energieabsorber 1 bzw. das Fahrzeug 2 wirkende Aufprallenergie, beispielsweise bei einer Kollision des Fahrzeuges 2, zumindest teilweise zu absorbieren, indem ein Verformungselement 3 des Energieabsorbers 1 verformt wird. Aufprallenergie kann damit in Verformungsarbeit überführt werden. Zweckmäßig kann hierzu vorgesehen sein, dass der Energieabsorber 1 eine Aufnahmefläche 8 aufweist, welche mit dem Verformungselement 3 zur Ubertragung von Aufprallenergie bzw. einer Aufprallkraft an das Verformungselement 3 gekoppelt ist. Die Aufnahmefläche 8 kann beispielsweise durch ein Trägerbauteil gebildet sein, auf welche bei einem Aufprall eine zur Aufprallenergie korrespondierende Aufprallkraft einwirkt. Das Verformungselement 3 kann kraftübertragend, insbesondere presskraftübertragend, mit einem Pressstück 7 verbunden sein, um das Verformungselement 3 bei Übertragung der Aufprallenergie bzw. Aufprallkraft über die Aufnahmefläche 8 an das Verformungselement 3 plastisch zu verformen und auf diese Weise die Aufprallenergie zumindest teilweise zu absorbieren. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Energieabsorbers 1, welcher insbesondere der Energieabsorber 1 der Fig. 1 sein kann.

[0052] Um eine Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers 1 einzustellen, ist vorgesehen, dass das Verformungselement 3 mit elektrischem Strom, insbesondere einem oder mehreren elektrischen Strompulsen, gesteuert beaufschlagt wird, sodass ein elektroplastischer Effekt im Verformungselement 3, insbesondere dessen Material, erzeugt wird, um eine Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes 3, insbesondere gesteuert, anzupassen bzw. zu ändern. Durch Erzeugung des elektroplastischen Effektes im Verformungselement 3 kann auf diese Weise eine plastische Verformbarkeit gesteuert geändert werden. Dies ermöglicht es, die Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers 1 an jeweilige Einsatzverhältnissen gesteuert, insbesondere geregelt, anzupassen. Vorzugsweise ist damit die Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers 1 unmittelbar vor und/oder während eines Aufpralls bzw. einer Kollision situationsabhängig gesteuert, insbesondere geregelt, einstellbar bzw. anpassbar.

[0053] Die Beaufschlagung des Verformungselementes 3 mit dem elektrischen Strom wird üblicherweise mit einer Steuereinheit 5 gesteuert, insbesondere geregelt. Die Steuereinheit 5 kann ein Computersystem des Fahrzeuges 2 sein. Der Energieabsorber 1 weist üblicherweise eine elektrische Energiequelle 4, insbesondere elektrische Stromquelle, auf, welche elektrisch mit dem Verformungselement 3 verbunden ist, um das Verformungselement 3 mit dem elektrischen Strom zu beaufschlagen, dargestellt in Fig. 2. Hierzu ist die Energiequelle 4 üblicherweise über elektrische Leitungen 9 mit dem Verformungselement 3 verbunden. Die elektrische Energiequelle 4 kann eine Fahrzeugbatterie bzw. ein Fahrzeugakkumulator des Fahrzeuges 2 sein. Um das Verformungselement 3 mit einem oder mehreren elektrischen Strompulsen zu beaufschlagen, kann die elektrische Energiequelle 4 als Impulsgenerator umgesetzt sein.

[0054] Günstig ist es, wenn die Energieabsorptionsfähigkeit korrespondierend zu einer Aufprallenergie und/oder zu einer Aufprallkraft eines zu erwartenden oder stattfindenden Aufpralls, insbesondere Kollision, einstellbar ist. Hierzu kann die Steuereinheit 5 ausgebildet sein, die Beaufschlagung des Verformungselementes 3 mit dem elektrischen Strom abhängig von einem zur Aufprallenergie und/oder zur Aufprallkraft korrespondierenden Informationssignal zu steuern, insbesondere zu regeln. Das Informationssignal kann beispielsweise abhängig von bzw. durch Sensormessdaten von einem oder mehreren Sensoren 6 gebildet sein. Die Sensoren 6 können da-

tenübertragbar mit der Steuereinheit 5 verbunden sein, beispielsweise über eine kabelgebundene oder kabellose Datenverbindung.

[0055] Wenn vorgesehen ist, dass der Energieabsorber 1 ein Verformungselement 3 aufweist, dessen Festigkeit und/oder Duktilität durch Erzeugung eines elektroplastischen Effektes im Verformungselement 3, insbesondere gesteuert, änderbar ist, indem das Verformungselement 3 mit elektrischem Strom beaufschlagt wird, kann eine Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers 1 effizient an unterschiedliche Einsatzverhältnisse angepasst werden. Weist ein Fahrzeug 2, insbesondere Auto, einen solchen Energieabsorber 1 auf, kann die Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers 1 abhängig von jeweiligen Einsatzverhältnissen, in welchen sich das Fahrzeug 2 befindet, angepasst gesteuert werden. Im Besonderen kann dadurch eine Sicherheit des Fahrzeuges 2 verbessert werden.

Claims (14)

Patentansprüche

1. Energieabsorber (1) zur Absorption von Aufprallenergie, wobei der Energieabsorber (1) zumindest ein Verformungselement (3) aufweist, um eine auf den Energieabsorber (1) wirkende Aufprallenergie durch Verformung des Verformungselementes (3) zumindest teilweise zu absorbieren, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen einer Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers (1) das Verformungselement (3) mit elektrischem Strom, insbesondere einem oder mehreren elektrischen Strompulsen, derart gesteuert beaufschlagbar ist, dass mittels elektroplastischen Effektes im Verformungselement (3) eine Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes (3) änderbar ist.

2. Energieabsorber (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieabsorber (1) eine Steuereinheit (5) aufweist, wobei die Steuereinheit (5) ausgebildet ist, die Beaufschlagung des Verformungselementes (3) mit dem elektrischen Strom abhängig von einem zu einem Aufprall, insbesondere einer Aufprallenergie und/oder einer Aufprallkraft, korrespondierenden Informationssignal zu steuern.

3. Energieabsorber (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieabsorber (1) ein oder mehrere Sensoren (6) aufweist, um die Beaufschlagung des Verformungselementes (3) mit dem elektrischen Strom abhängig von Sensormessdaten der Sensoren (6) durchzuführen, wobei vorzugsweise zumindest ein Sensor (6) als Beschleunigungssensor oder Drucksensor oder Geräuschsensor (6) ausgebildet ist.

4. Energieabsorber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieabsorber (1) eine elektrische Energiequelle (4) aufweist, um das Verformungselement (3) mit dem elektrischen Strom zu beaufschlagen, wobei insbesondere die Energiequelle (4) mit einer Batterie bzw. einem Akkumulator und/oder einem Kondensator gebildet ist.

5. Energieabsorber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energiequelle (4) derart ausgebildet und mit dem Verformungselement (3) gekoppelt ist, dass über das Verformungselement (3) ein elektrischer Strom mit einer Stromstärke von mindestens 10 kA, insbesondere für eine Zeitdauer zwischen 1 ms und 10 ms leitbar, ist.

6. Energieabsorber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (4) mit einem Impulsgenerator, insbesondere einem Flusskompressionsgenerator oder einem Galfenol-Strom-Generator, umgesetzt ist.

7. Energieabsorber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement (3) mit einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise einer Aluminiumbasislegierung oder Magnesiumbasislegierung, und/oder mit einer Eisenlegierung, insbesondere Stahl, gebildet ist.

8. Fahrzeug (2), insbesondere Auto, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (2) einen Energieabsorber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Absorption von Aufprallenergie aufweist.

9. Verfahren zur Absorption von Aufprallenergie, wobei ein Energieabsorber (1), insbesondere ein Energieabsorber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ein Verformungselement (3) aufweist, wobei eine auf den Energieabsorber (1) wirkende Aufprallenergie durch Verformung des Verformungselementes (3) zumindest teilweise absorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen einer Energieabsorptionsfähigkeit des Energieabsorbers (1) das Verformungselement (3) mit elektrischem Strom, insbesondere einem oder mehreren elektrischen Strompulsen, gesteuert beaufschlagt wird, sodass mittels elektroplastischen Effektes im Verformungselement (3) eine Festigkeit und/oder Duktilität des Verformungselementes (3) geändert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Verformungselement (3) zum Einstellen der Energieabsorptionsfähigkeit eine elektrische Stromdichte von mindestens 50 A/mm®, insbesondere mindestens 100 A/mm®, erzeugt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom eine Stromstärke von mindestens 1 kA, insbesondere mindestens 10 kA, aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement (3) mit zumindest einem elektrischen Strompuls beaufschlagt wird, wobei der Strompuls eine ansteigende Flanke und/oder eine abfallende Flanke aufweist, wobei eine Flankendauer der jeweiligen Flanke weniger als 45 %, insbesondere weniger als 30 %, einer Strompulsdauer des Strompulses beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Steuereinheit (5) die Beaufschlagung des Verformungselementes (3) mit Strom abhängig von einem zu einem Aufprall, insbesondere zu einer Aufprallenergie und/oder zu einer Aufprallkraft, korrespondierenden Informationssignal gesteuert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieabsorber (1) als Teil eines Fahrzeuges (2) ausgebildet ist, wobei die Beaufschlagung des Verformungselementes (3) mit Strom abhängig von einer Fahrsituation des Fahrzeuges (2), insbesondere einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges (2), und/oder Ortungsdaten des Fahrzeuges (2) und/oder Sensordaten von Sensoren (6) des Fahrzeuges (2) gesteuert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen