DE10111199A1 - Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnung mit energieabsorbierender Auslegung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Fahrzeugrahmenanordnung angegeben, welche eine Einrichtung umfaßt, die auf eine gesteuerte Weise während einer Kollision Energie absorbieren kann. Hierdurch wird eine zusätzlich Sicherheit für die Fahrzeuginsassen bereitgestellt. Die Fahrzeugrahmenanordnung kann ein Paar von in Längsrichtung verlaufenden Längsträgern umfassen, welche eine Mehrzahl von in Querrichtung verlaufenden Querteilen hat, die dazwischen verlaufen. Eine oder mehrere energieabsorbierende Einrichtungen können an den vorderen Enden des jeweiligen Längsträgers oder sonst irgendwo an der Fahrzeugrahmenanordnung vorgesehen sein. Die energieabsorbierende Einrichtung kann erste und zweite Abschnitte umfassen, welche relativ zueinander beweglich gelagert sind. Die ersten und die zweiten Abschnitte können den inneren Hohlraum begrenzen, in welchem eine Menge eines Fluids mit rheologischem Verhalten aufgenommen ist, wie ein Fluid mit magnetorheologischem Verhalten. Das Fluid mit rheologischem Verhalten kann gegebenenfalls in einer flexiblen Blase oder einem ähnlichen Behältnis eingeschlossen werden, welches in dem Hohlraum angeordnet ist. Während einer Hochgeschwindigkeitskollision werden die ersten und die zweiten Abschnitte in Richtung aufeinander zu komprimiert, wodurch bewirkt wird, daß das in dem Hohlraum eingeschlossene Fluid mit rheologischem Verhalten über eine Auslaßöffnung ausströmen kann. Eine elektronische Steuerschaltung ist vorgesehen, welche die Rate steuert, mit der das Fluid mit ...

Description

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit Karosserie- und Rahmenanordnungen für Fahrzeuge. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Weiterent­ wicklung einer derartigen Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnung mit einer solchen Auslegung, daß sie auf gesteuerte Weise während einer Kolli­ sion Energie absorbieren kann, um den Fahrzeuginsassen eine zusätzliche Sicherheit zu geben.

Viele heutzutage im Einsatz befindliche Landfahrzeuge, wie Kraftfahrzeuge, Vans und Lastwagen, haben eine Karosserie- und Rahmenanordnung, welche über eine Mehrzahl von auf dem Untergrund aufliegenden Rädern über ein Federungssystem abgestützt ist. Die Auslegungsformen von bekannten Karos­ serie- und Rahmenanordnungen lassen sich in zwei allgemeine Kategorien unterteilen, nämlich eine gesonderte Bauweise und eine vereinheitlichte Bauweise. Bei einer typischen gesonderten Karosserie- und Rahmenanord­ nung sind die Baukomponenten des Karosserieteils und des Rahmenteils des Fahrzeugs gesondert und unabhängig voneinander ausgelegt. Bei der Monta­ ge wird das Rahmenteil der Anordnung federnd nachgiebig über die Fahr­ zeugräder und ein Federungssystem auf dem Untergrund abgestützt, und das Rahmenteil dient als eine Plattform, auf welcher das Karosserieteil der Anord­ nung und weitere Komponenten des Fahrzeugs aufgebaut werden können.

Gesonderte Karosserie- und Rahmenanordnungen dieser allgemeinen Bauart finden sich bei vielen älteren Fahrzeugen, aber auch heutzutage noch gibt es diese bei vielen relativ großen oder für spezielle Anwendungszwecke bestimm­ ten modernen Fahrzeugen, wie großen Vans, Sportfahrzeugen und Lastwagen. Bei einer typischen vereinheitlichten Karosserie- und Rahmenanordnung werden die Baukomponenten des Karosserieteils und des Rahmenteils mitein­ ander unter Bildung einer integralen Einheit kombiniert, welche federnd nach­ giebig über die Fahrzeugräder und ein Federungssystem abgestützt ist. Ver­ einheitlichte Karosserie- und Rahmenanordnungen dieser allgemeinen Bauart gibt es bei vielen relativ kleinen, modernen Fahrzeugen, wie Personenkraftwa­ gen und Minivans.

Heutzutage besteht bei der Weiterentwicklung von Personenkraftwagen, für sportliche Anwendungszwecke bestimmten Kraftwagen, Sattelschleppern und anderen Fahrzeugen die Tendenz, die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs derart auszulegen, daß im Falle einer Kollision Energie absorbiert werden kann. Hierdurch wird den Fahrzeuginsassen eine zusätzliche Sicher­ heit vermittelt. Als Teil dieser Tendenz ist es bekannt, Teile der Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnung derart auszufegen, daß sie wenigstens teilweise während einer Kollision zur Energieabsorption zusammenschiebbar sind. Hierzu ist es bekannt, diese Teile der Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanord­ nung wellenförmig oder auf eine ähnliche Weise verformt auszulegen, welche efinras schwächer als die anderen nicht verformten Teile der Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnung ausgelegt sind. Während einer Kollision sind diese verformten Teile die ersten Teile der Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanord­ nung, welche sich in axialer Richtung zusammenschieben. Somit erfolgt die Energieabsorption während einer Kollision auf eine gewissermaßen gesteuerte Weise. Eine Vielzahl von unterschiedlichen derartigen vorverformten axial zusammenschiebbaren Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnungen ist an sich bekannt.

Obgleich die bekannten vorverformten Fahrzeugkarosserie- und Rahmen­ anordnungen in geeigneter Weise arbeiten, hat es sich gezeigt, daß sie hin­ sichtlich ihrer Auslegung relativ unflexibel sind. Insbesondere schiebt sich eine gegebene vorverformte Auslegung einer Fahrzeugkarosserie- und Rahmen­ anordnung nur dann in axialer Richtung zusammen, wenn eine Kraft einwirkt, welche wenigstens eine vorbestimmte minimale Größe hat. Eine solche Aus­ legung arbeitet zufriedenstellend so lange die Kollision zu einer Krafteinwir­ kung führt, welche wenigstens dieser vorbestimmten minimalen Größe ent­ spricht. Wenn jedoch bei einer Kollision eine Kraft auftritt, die nur geringfügig kleiner als die vorbestimmte minimale Größe ist, dann tritt kein koaxiales Zusammenschieben auf, und man kann daher keine Energie absorbieren. Wenn in ähnlicher Weise bei einer Kollision eine Kraft auftritt, welche beträcht­ lich größer als diese vorbestimmte minimale Größe ist, so sind die Energie­ absorptionsvorteile bei dem axialen Zusammenschieben relativ gering. Ferner können an sich bekannte Auslegungsformen von vorverformten Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnungen nicht auf unterschiedliche Kollisionssituationen reagieren, wie auf einen Frontalzusammenstoß oder einen seitlich versetzten Aufprall, wobei eine Vielzahl von unterschiedlichen Kräften auf die Energie absorbierende Einrichtung einwirken kann. Daher ist es erwünscht, eine derartige Auslegung einer Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnung bereit­ zustellen, welche auf eine gesteuerte Weise während einer Kollision Energie absorbieren kann, um den Fahrzeuginsassen eine zusätzliche Sicherheit zu verleihen.

Die Erfindung gibt eine Fahrzeugrahmenanordnung an, welche eine Einrich­ tung umfaßt, die Energie auf eine kontrollierte, gesteuerte Weise während einer Kollision absorbieren kann, um den Fahrzeuginsassen eine zusätzliche Sicherheit zu geben. Die Fahrzeugrahmenanordnung kann ein Paar von in Längsrichtung verlaufenden Längsträgern aufweisen, welche eine Mehrzahl von in Querrichtung verlaufenden Querteilen besitzt, welche zwischen densel­ ben verlaufen. Eine oder mehrere energieabsorbierende Einrichtungen können an dem vorderen Ende des jeweiligen Längsträgers oder an einer anderen Stelle an der Fahrzeugrahmenanordnung vorgesehen sein. Die energieabsor­ bierende Einrichtung kann erste und zweite Abschnitte umfassen, welche relativ zueinander bewegbar gelagert sind. Die ersten und die zweiten Ab­ schnitte können einen Innenhohlraum begrenzen, in welchem eine Menge eines Fluids mit rheologischem Verhalten angeordnet ist, wie ein Fluid mit magnetorheologischem Verhalten. Das Fluid mit rheologischem Verhalten kann gegebenenfalls in einer flexiblen Blase oder einem ähnlichen Behältnis aufge­ nommen sein, welche in dem Hohlraum angeordnet ist. Während einer Hoch­ geschwindigkeitskollision werden die ersten und die zweiten Abschnitte aufein­ ander zu gerichtet zusammen gedrückt, und es wird bewirkt, daß das Fluid mit rheologischem Verhalten in dem Hohlraum über eine Auslaßöffnung ausströ­ men kann. Eine elektronische Steuereinheit ist vorgesehen, um die Rate zu steuern, mit der das Fluid mit rheologischem Verhalten über die Auslaßöffnung austreten kann, so daß sich die Energiemenge, die während der Kollision absorbiert wird, steuern läßt. Die elektronische Steuerschaltung kann eine elektronische Steuereinrichtung umfassen, welche auf Signale anspricht, die von einer Eingabeeinrichtung, einem oder mehreren Zustandssensoren, oder einem oder mehreren Fernwirksensoren erzeugt werden, welche das Arbeiten einer elektromagnetischen Spule steuern, die um die Auslaßöffnung angeord­ net ist. Wenn man die Stärke des an die elektromagnetische Spule angelegten elektrischen Stroms variiert, läßt sich die Stärke des hierdurch erzeugten Magnetfeldes variieren. Auf diese Weise läßt sich der Widerstand des Fluids mit rheologischem Verhalten bezüglich der Strömungswirkung oder der Scher­ wirkung beim Durchgang durch die Ausgangsöffnung variieren. Gegebenenfalls kann eine Mehrzahl von relativ großen, massiven Elementen in dem Fluid­ träger, in dem Fluid mit rheologischem Verhalten, suspendiert sein, um wäh­ rend einer Kollision bei relativ niedriger Geschwindigkeit Energie zu absorbie­ ren.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin gilt:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugrahmenanordnung mit einer energieabsorbierenden Einrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer der energieabsorbieren­ den Einrichtungen, welche in Fig. 1 dargestellt ist, und

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer elektronischen Steuerschal­ tung zur Steuerung der Arbeitsweise der energieabsorbierenden Einrichtungen nach den Fig. 1 und 2.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, und insbesondere Fig. 1, ist dort ein Teil einer Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnung gezeigt, welche ins­ gesamt mit 10 bezeichnet und nach der Erfindung ausgelegt ist. Die Fahr­ zeugrahmenanordnung 10 ist von an sich üblicher Bauart und es werden nur jene Teile hiervon erläutert, welche zum vollständigen Verständnis der Erfin­ dung erforderlich sind. Ferner ist noch zu erwähnen, daß die dargestellte Fahrzeugrahmenanordnung 10 nur als ein repräsentatives Beispiel für eine beliebige übliche Auslegungsform dient, wobei eine gesonderte oder eine vereinheitlichte Auslegung für eine solche Rahmenanordnung bei einem Fahrzeug vorgesehen werden kann. Die dargestellte Fahrzeugrahmenanord­ nung 10 ist eine Leiterrahmenanordnung, welche ein Paar von in Längsrich­ tung verlaufenden Längsträgern 11 und 12 oder ähnlichen Bauteilen umfaßt, welche eine Mehrzahl von in Querrichtung verlaufenden Querteilen 13, 14, 15, 16 und 17 hat, die zwischen denselben verlaufen. Die Längsträger 11 und 12 verlaufen über die gesamte Längserstreckung der Anordnung 10 in Längs­ richtung hinweg und sind im allgemeinen parallel zueinander angeordnet. Jeder Längsträger 11 und 12 bei der dargestellten bevorzugten Ausführungs­ form ist von einem einzigen Bauteil mit Hohlprofil mit geschlossenem Quer­ schnitt gebildet. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß einer oder beide Längs­ träger 11 und 12 von einer Mehrzahl von einzeln ausgebildeten Bauteilen mit geschlossenem Hohlprofilquerschnitt gebildet werden können, welche durch übliche Einrichtungen, wie mittels Schweißen, Nieten, Schraubverbindungen oder dergleichen, fest miteinander verbunden sind. Ferner können Teile der Längsträger 11 und 12 gegebenenfalls aus Bauteilen mit einem Hohlprofil mit offenem Querschnitt gebildet werden.

Die Querteile 13 bis 17 verlaufen im allgemeinen senkrecht zu den Längs­ trägern 11 und 12 und können derart ausgelegt werden, daß man die übliche Aufbauweise erhält. Die Querelemente 13 bis 17 sind voneinander in Längs­ richtung der Leiterrahmenanordnung 10 gesehen im Abstand angeordnet und können fest mit den Längsträgern 11 und 12 auf eine übliche geeignete Weise verbunden sein, wie beispielsweise mittels Schweißen, Nieten, Schraubver­ bindungen oder dergleichen. Wenn die Querteile 13 bis 17 fest mit dem Längsträger 11 und 12 verbunden sind, verleihen Sie der Leiterrahmenanord­ nung 10 die gewünschte Quer- und Torsionssteifigkeit. Die Auslegung der bisher beschriebenen Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnung ist an sich von üblicher Bauart.

Eine energieabsorbierende Einrichtung, welche insgesamt mit 20 bezeichnet ist, ist an dem vorderen Ende des jeweiligen Längsträgers 11 und 12 der Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnung 10 vorgesehen. Die Auslegung einer der energieabsorbierenden Einrichtungen 20 ist in Fig. 2 verdeutlicht. Wie dort gezeigt ist, umfaßt die energieabsorbierende Einrichtung 20 einen ersten Abschnitt 21, welcher an dem vorderen Ende des Längsträgers 11 vorgesehen ist. Der erste Abschnitt 21 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 ist vorzugsweise aus einem relativ widerstandsfähigen, starren Material, wie Metall, hergestellt. Natürlich können auch andere Materialien hierfür in Be­ tracht kommen. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der erste Abschnitt 21 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 im allgemeinen rohrförmig ausgebildet und ist integral mit dem vorderen Ende des Längs­ trägers 11 ausgebildet. Der erste Abschnitt 21 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 kann jedoch auch auf irgendeine andere Weise ausgestaltet werden, und kann gegebenenfalls von einem gesonderten Bauteil gebildet werden, das mit dem vorderen Ende des Längsträgers 11 verbunden oder auf andere Weise an diesem vorderen Ende des Längsträgers 11 gelagert ist. Alternativ kann der erste Abschnitt 21 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 auch an einem anderen Teil der Fahrzeugrahmenanordnung 10 vorgesehen oder dort gelagert sein, wie an dem hinteren Ende des Längsträgers 11, an einem der Querteile 13 bis 17 oder an einer anderen gewünschten Stelle der Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnung 10.

Ein erstes Verschlußteil 22 ist fest in dem Innenraum des ersten Abschnittes 21 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 vorgesehen. Das erste Ver­ schlußteil 22 ist vorzugsweise aus einem relativ widerstandsfähigen, starren Material, wie Metall, ausgebildet, obgleich auch andere Materialien hierfür zum Einsatz kommen können. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das erste Verschlußteil 22 im allgemeinen halbkugelförmig ausgebildet und fest mit der Innenfläche des ersten Abschnitts 21 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 mittels einer oder mehreren Schweißnähten 23 verbunden. Das erste Verschlußteil 22 kann jedoch auch mit irgendeiner anderen gewünschten Gestalt ausgelegt sein und kann fest oder auf eine andere Art und Weise mit oder in dem ersten Abschnitt 21 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 auf irgendeine geeignete Weise vorgesehen sein. Eine Auslaßöffnung 22a oder eine ähnliche Öffnung geht durch einen Abschnitt des ersten Verschlußteils 22. Die dargestellte Auslaßöffnung 22a ist im allgemeinen hohl und zylindrisch ausgebildet und verläuft ausgehend von dem ersten Verschlußteil 22 koaxial. Dies braucht jedoch nicht zwingend erforderlich zu sein. Eine Endkappe 22b ist um das offene Ende der Auslaßöffnung 22a vorgesehen. Die Aufgaben des ersten Verschlußteils 22, der Auslaßöffnung 22a und der Endkappe 22b werden nachstehend näher beschrieben.

Die energieabsorbierende Einrichtung 20 umfaßt ferner einen zweiten Ab­ schnitt 24, welcher relativ zu dem ersten Abschnitt 21 bewegbar ist. Der zweite Abschnitt 24 der energieabsorbierenden Einrichtung ist vorzugsweise aus einem relativ widerstandsfähigen, starren Material, wie Metall, hergestellt. Natürlich können gegebenenfalls auch andere hierfür geeignete Materialien in Betracht kommen. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Abschnitt 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 im allgemeinen rohrförmig ausgebildet und teleskopartig um und an dem ersten Abschnitt 21 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 zur Ausführung einer relativen axialen Bewegung gelagert. Der zweite Abschnitt 24 der energieabsorbieren­ den Einrichtung 20 kann jedoch auch irgendeine andere gewünschte Gestalt haben oder auf eine andere Art und Weise zur Ausführung einer relativen Bewegung zu dem ersten Abschnitt 21 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 gelagert sein. Eine Endplatte 24a kann fest an dem vorderen Ende des zweiten Abschnitts 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 vorgesehen oder integral mit diesem ausgebildet sein, um diese, das vordere Ende des ersten Abschnitts 21 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 und den zugeordneten Längsträger 11 schützend zu umgeben.

Ein zweites Verschlußteil 25 ist fest am zweiten Abschnitt 22 der energie­ absorbierenden Einrichtung 20 vorgesehen. Das zweite Verschlußteil 25 ist vorzugsweise aus einem relativ widerstandsfähigen, starren Material, wie Metall, ausgebildet. Natürlich kommen gegebenenfalls auch andere hierfür geeignete Materialien in Betracht. Bei der dargestellten bevorzugten Aus­ führungsform ist das zweite Verschlußteil 25 im allgemeinen halbkugelförmig ausgestaltet und fest mit der Innenfläche des zweiten Abschnitts 24 der ener­ gieabsorbierenden Einrichtung 20 über eine oder mehrere Schweißnähte 26 verbunden. Das zweite Verschlußteil 25 kann jedoch auch irgendeine andere Gestalt haben und kann fest oder auf eine andere Art und Weise in dem zweiten Abschnitt 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 vorgesehen sein. Die Aufgabe des zweiten Verschlußteils 25 wird nachstehend näher erläutert.

Die ersten und die zweiten Abschnitt 21 und 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 können sich relativ zueinander bewegen. Die ersten und die zweiten Verschlußteile 22 und 25 sind jeweils in dem ersten und dem zweiten Abschnitt 21 und 24 angeordnet, um in der energieabsorbierenden Einrichtung 20 einen Innenhohlraum zu bilden. Wenn die ersten und die zweiten Ver­ schlußteile 22 und 25 jeweils fest mit den ersten und den zweiten Abschnitten 21 und 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 verbunden sind, so ist zu ersehen, daß sich die Größe des Innenhohlraums bei einer solchen Relativbe­ wegung der ersten und der zweiten Abschnitte 21 und 24 der energieabsorbie­ renden Einrichtung 20 ändern kann. Obgleich nicht dargestellt ist, ist es zweck­ mäßig eine Einrichtung vorzusehen, welche die Größe der relativen Bewegung begrenzt, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 21 und 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 zugelassen ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß der zweite Abschnitt 24 sich von dem ersten Abschnitt 21 lösen kann.

Eine Menge eines Fluids 30 mit rheologischem Verhalten ist in dem in den ersten und den zweiten Abschnitten der energieabsorbierenden Einrichtung 20 gebildeten Hohlraum vorgesehen. In der Beschreibung bedeutet die Bezeich­ nung "Fluid mit rheologischem Verhalten" irgendein beliebiges Fluid, welches die Fähigkeit hat, daß sich die Fließeigenschaften oder die Schereigenschaften beim Vorhandensein eines umgebenden Energiefeldes ändern. Bei der bevor­ zugten Ausführungsform ist das Fluid 30 mit rheologischem Verhalten ein Fluid mit magnetorheologischem Verhalten, welches auf das Vorhandensein eines Magnetfeldes anspricht und sich hierdurch die Eigenschaften hinsichtlich der Strömungs- oder der Scherwirkung ändern können. Ein typisches Fluid mit magnetorheologischem Verhalten umfaßt im allgemeinen relativ kleine magne­ tisierbare Teilchen, beispielsweise aus Karabonyleisen, welche in einem Fluidträger suspendiert sind, bei dem es sich beispielsweise um Silikonöl han­ deln kann. Wenn ein solches Fluid einem Magnetfeld ausgesetzt wird, richten sich die magnetisierbaren Teilchen aus und setzen das Vermögen des Fluids mit magnetorheologischem Verhalten hinsichtlich der Strömungs- oder Scher­ wirkung herab. Der Strömungs- oder Scherwiderstand des Fluids mit magne­ torheologischem Verhalten ist somit eine Funktion der Stärke des angelegten Magnetfeldes. Fluide mit magnetorheologischem Verhalten werden bevorzugt bei der Erfindung eingesetzt, da sie die Fähigkeit haben, relativ hohe Fluid­ scherbelastungen zu erzeugen, und da sie sich unter Einsatz von Energie steuern lassen, welche normalerweise bei üblichen Fahrzeugen leicht und einfach verfügbar sind. Auch dies wird nachstehend noch näher erläutert. Ein Beispiel eines bekannten Fluids mit magnetorheologischem Verhalten, welches bei der Erfindung zum Einsatz kommen kann, ist ein im Handel von TRW, Inc. erhältliches Fluid. Natürlich können auch irgendwelche anderen Fluide mit rheologischem Verhalten bei der Erfindung zum Einsatz kommen. Beispiels­ weise können Fluide mit elektrorheologischem Verhalten eingesetzt werden, welche auf das Vorhandensein eines elektrischen Feldes (beispielsweise Spannung) ansprechen können. Diese Fluide können alternativ eingesetzt werden.

Wie zusätzlich bei der bevorzugten Ausführungsform dargestellt ist, kann eine Mehrzahl von relativ großen, massiven Elementen 30a in dem Fluidträger des Fluids 30 mit rheologischem Verhauen suspendiert sein. Die massiven Ele­ mente 30a sind vorzugsweise aus einem Material ausgebildet, welches gegen­ über dem Fluid 30 mit rheologischem Verhalten inert ist, was bedeutet, daß diese Elemente im wesentlichen relativ kompressibel sind, so daß sie ihre physikalische Größe bei Einwirkung einer Kraft im Sinne einer Reduktion ändern können. Der Zweck dieser massiven Elemente 30a in dem Fluid 30 mit rheologischem Verhalten wird nachstehend noch näher erläutert.

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Fluid 30 mit rheolo­ gischem Verhalten in einer flexiblen Blase 31 oder auf eine andere Art und Weise in dem Hohlraum aufgenommen, welcher zwischen den ersten und zweiten Anschlußteilen 22 und 25 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 gebildet wird. Die Blase 31 kann aus irgendeinem relativ flexiblen Material ausgebildet sein, wie einem elastomeren Material, welches geeignet ist, darin das Fluid 30 mit rheologischem Verhalten aufzunehmen. Die dargestellte Blase 31 umfaßt ein offenes Ende 31a, welches sich in die Auslaßöffnung 22a des ersten Verschlußteils 22 erstreckt. Das offene Ende 31a der Blase 31 ist durch einen Stopfen 31b oder eine andere ähnliche Einrichtung abgeschlossen. Der Stopfen 31b ist vorgesehen, um im Grundzustand das Fluid 30 mit rheologi­ schem Verhalten in der Blase 31 zu halten, und um zu verhindern, daß kon­ taminierende Stoffe eindringen können. Alternativ kann das Fluid 30 mit rheologischem Verhalten in einer Blase (nicht gezeigt) aufgenommen sein, welche ständig geschlossen ist, d. h. welche kein offenes Ende 31a hat. Ferner kann das Fluid 30 mit rheologischem Verhalten in dem Hohlraum zwischen den ersten und den zweiten Verschlußteilen 22 und 25 der energieabsorbie­ renden Einrichtung 20 ohne die Blase 31 oder ohne irgend ein anderes Behält­ nis aufgenommen sein.

Fig. 2 verdeutlicht die energieabsorbierende Einrichtung 20 im Grundzustand der Fahrzeugkarosserie- und Rahmenanordnung 10. Während dieses Grund­ zustandes drücken gegen die Endplatte 24a keine Kräfte, um den zweiten Abschnitt 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 teleskopartig in das Innere des ersten Abschnitts 21 zu bewegen. Somit ist das Fluid 30 mit rheolo­ gischem Verhalten in der Blase 31 durch den Stopfen 31b und die Endkappe 22b eingeschlossen.

Wenn das vordere Ende der Fahrzeugrahmenanordnung 10 gegen einen Gegenstand mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit stößt, wirkt gegen die Endplatte 24a eine relativ kleine Kraft. Die Einwirkung einer solchen relativ kleinen Kraft drückt den zweiten Abschnitt 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 derart, daß sich dieser teleskopartig relativ zu dem ersten Abschnitt 21 in dessen Inneres bewegt. Vorausgesetzt, daß die einwirkende Kraft relativ klein ist, was beispielsweise bei einer Kollision mit geringer Ge­ schwindigkeit auftritt, kann die erzeugte Energie hierbei ausschließlich durch das Komprimieren der massiven Elemente 30a absorbiert werden, welche in dem Fluid 30 mit rheologischem Verhalten enthalten sind. Wie zuvor angege­ ben ist, sind die massiven Elemente 30a vorzugsweise aus einem Material ausgebildet, welches seine physikalische Größe bei einer Krafteinwirkung reduzieren kann. Während einer Kollision bei niedriger Geschwindigkeit bewirkt das Drücken des ersten Abschnittes 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 teleskopartig in das Innere des ersten Abschnitts 21, daß der Druck des Fluids 30 mit rheologischem Verhalten, welches in der Blase 31 enthalten ist, um eine relativ kleine Größe größer wird. Ein derartig relativ geringfügig an­ steigender Druck kann durch die massiven Elemente 30a absorbiert werden, welche in Abhängigkeit hiervon physikalisch hinsichtlich ihrer Größe kom­ primiert werden. Als Folge hiervon kann der zweite Abschnitt 24 der energie­ absorbierenden Einrichtung 20 sich axial um eine begrenzte Strecke relativ zu dem ersten Abschnitt 21 bewegen. Nach der Kollision wirkt die relativ kleine Kraft nicht mehr auf die Platte 24a ein. Folglich können sich die zusammen­ gedrückten massiven Elemente 30a wieder expandieren und sich in ihre ursprüngliche Gestalt zurückstellen. Wenn dies auftritt, bewegt sich der zweite Abschnitt 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 axial in die Ausgangs­ position relativ zu dem ersten Abschnitt 21 zurück. Abgesehen von dieser Eigenschaft hinsichtlich der Absorption von geringer Energie, können die massiven Elemente 30a in dem Fluid 30 mit rheologischem Verhalten vor­ gesehen sein, um das Gesamtgewicht der Einrichtung zu reduzieren.

Wenn das vordere Ende der Fahrzeugrahmenanordnung 30 gegen einen Gegenstand mit einer relativ hohen Geschwindigkeit trifft, wird eine relativ große Kraft gegen die Endplatte 24a zur Einwirkung gebracht. Die Einwirkung dieser relativ großen Kraft drückt den zweiten Abschnitt 24 der energieabsor­ bierenden Einrichtung 20 derart, daß sich dieser teleskopartig nach innen relativ zu dem ersten Abschnitt 21 bewegt. Derartig hohe Energiezustände können nicht allein durch die Kompression der massiven Elemente 30a ab­ sorbiert werden, welche in dem Fluid 30 mit rheologischem Verhalten enthalten sind, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Vielmehr bewirkt während einer Hochgeschwindigkeitskollision das Drücken des zweiten Abschnitts 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 teleskopartig in den ersten Abschnitt 21 hinein, daß der Druck des in der Blase 31 enthaltenen Fluids 30 mit rheologi­ schem Verhalten auf eine relativ starke Weise ansteigt. Ein solcher relativ großer Druckanstieg bewirkt, daß der Stopfen 31b und die Endkappe 22b von der energieabsorbierenden Einrichtung 20 abgestoßen werden, so daß er­ möglicht wird, daß das in der Blase 31 enthaltene Fluid 30 mit rheologischem Verhalten durch die Auslaßöffnung 22a nach außen ausströmen kann, welche von dem ersten Verschlußteil 22 gebildet wird. Durch Steuern der Rate, mit der das Fluid 30 mit rheologischem Verhalten durch die Auslaßöffnung 22a nach außen abströmt, läßt sich die Energiemenge steuern, die während der Kollision absorbiert wird.

Fig. 3 zeigt schematisch eine elektronische Steuerschaltung, welche ins­ gesamt mit 40 bezeichnet ist und zum Steuern der Rate bestimmt ist, mit der das Fluid 30 mit rheologischem Verhalten über die Auslaßöffnung 22a nach außen strömt und somit die energieabsorbierende Einrichtung 20 nach den Fig. 1 und 2 in vorbestimmter Weise steuert. Wie gezeigt, umfaßt die elektronische Steuerschaltung 40 eine elektronische Steuereinrichtung 41, welche auf Signale anspricht, die von einer Eingabeeinrichtung 42, einem oder mehreren Zustandssensoren 43, und einem oder mehreren Fernwirksensoren 44 erzeugt werden, um das Arbeiten einer elektromagnetischen Spule 45 zu steuern. Die elektronische Steuereinrichtung 41 ist von üblicher Art und kann in Form von an sich bekannten Mikroprozessoren oder programmierbaren Steuereinrichtungen gebildet werden, welche allgemein im Handel erhältlich sind. Die Eingabeeinrichtung 42 kann als eine Tastatur, Schalter oder in Form von anderen üblichen Einrichtungen zur Eingabe von Informationen in eine elektronische Steuereinrichtung 41 gebildet werden. Diese Informationen können alle Informationen umfassen, welche hinsichtlich der Bestimmung der Art und Weise für das Betreiben der energieabsorbierenden Einrichtung 20 relevant sind oder die auf die Art und Weise der Kollision und der Kollisions­ geschwindigkeit ansprechen. Beispielsweise kann es erwünscht sein, die Arbeitsweise der energieabsorbierenden Einrichtung 20 nach Maßgabe der Gesamtmasse oder des Gewichts des Fahrzeugs abzustimmen, bei dem die Fahrzeugrahmenanordnung 10 vorgesehen ist. Auch kann es erwünscht sein, Reaktionsweisen der energieabsorbierenden Einrichtung 20 nach Maßgabe der speziellen Bauart oder der Auslegungsform der Fahrzeugrahmenanordnung 10 abzustimmen. Eine Vielzahl von anderen Informationen, welche in ähnlicher Weise relevant sind, können verarbeitet werden, und können für die elek­ tronische Steuereinrichtung 41 mit Hilfe der Eingabeeinrichtung 42 zur Ver­ fügung gestellt werden.

Die Zustandssensoren 43 können als übliche Sensoreinrichtungen ausgelegt sein, welche an der Fahrzeugrahmenanordnung 10 oder sonst wo an dem Fahrzeug vorgesehen sind, in welchem die Fahrzeugrahmenanordnung 10 eingebaut ist. Die Zustandssensoren 43 sind derart beschaffen und ausgelegt, daß sie elektrische Signale für die elektronische Steuereinrichtung 41 erzeu­ gen, welche den jeweiligen erfaßten Zustand wiedergeben, welcher an der Fahrzeugrahmenanordnung 10 oder dem Gesamtfahrzeug auftritt, und der für die Bestimmung der Arbeitsweise der energieabsorbierenden Einrichtung 20 oder entsprechend im Falle einer Hochgeschwindigkeitskollision relevant sind.

Beispielsweise können die Zustandssensoren 43 einen Sensor umfassen, welcher ein Signal erzeugt, das die Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergibt. Die elektronische Steuereinrichtung 41 kann dann auf die Größe der Fahrzeug­ geschwindigkeit durch Verändern des Ansprechverhaltens der energieabsor­ bierenden Einrichtungen 20 während einer Kollision ansprechen. Alternativ können Zustandssensoren 43 eingesetzt werden, um zu bestimmen, ob es sich bei der Kollision um eine vollständige Frontalkollision handelt, bei der es erwünscht ist, daß die energieabsorbierende Einrichtung 20 in einer ersten Betriebsart arbeitet, oder ob es sich um eine versetzt wirkende Kollision handelt, bei der es erwünscht ist, daß die energieabsorbierende Einrichtung 20 in einer zweiten Betriebsart arbeitet. Um dies zu erreichen, kann ein Paar von Stoßsensoren 43 am vorderen Ende des jeweiligen Längsträgers 11 und 12 vorgesehen sein. Während eines vollständigen Frontalzusammenstoßes erzeugen beide Stoßsensoren 43 Signale für die elektronisch gesteuerte Einrichtung 41. Bei einer versetzt einwirkenden Kollision erzeugt nur einer der Stoßsensoren 43 Signale für die elektronische Steuereinrichtung 41. Die elektronische Steuereinrichtung 41 kann auf eine der beiden Signale oder auf beide ansprechen, um das Ansprechverhalten der energieabsorbierenden Einrichtung 20 zu variieren.

Die Fernwirksensoren 44 können auch in Form von üblichen Sensoreinrich­ tungen ausgelegt sein, welche in der Fahrzeugrahmenanordnung 10 oder sonstwo am Fahrzeug vorgesehen sind, bei dem die Fahrzeugrahmenanord­ nung 10 eingebaut ist. Die Fernwirksensoren 44 sind derart beschaffen und ausgelegt, daß sie elektrische Signale für die elektronische Steuereinrichtung 41 erzeugen, welche den jeweiligen erfaßten Zustand außerhalb der Fahr­ zeugrahmenanordnung 10 oder am Gesamtfahrzeug wiedergeben, welcher für eins Bestimmung der Arbeitsweise oder der Reaktionsweise der energieabsor­ bierenden Einrichtung 20 im Falle der Hochgeschwindigkeitskollision relevant sind. Beispielsweise können die Fernwirksensoren 44 einen Radarsensor umfassen, welcher ein Signal erzeugt, welches das Vorhandensein von Ge­ genständen innerhalb eines vorbestimmten Abstandes von dem Fahrzeug wiedergibt. Die elektronische Steuereinrichtung 41 kann auf das Vorhanden­ sein derartiger Gegenstände ansprechen, um das Ansprechen der energie­ absorbierenden Einrichtung 20 während einer Kollision zu aktivieren oder das Ansprechverhalten zu variieren. Alternativ können die Fernwirksensoren 44 eingesetzt werden, um die Geschwindigkeit zu bestimmen, mit der sich das Fahrzeug den Gegenständen nähert. Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren oder andere Fernwirksensoren mit ihren Signalen können an Stelle von Radar­ sensoren eingesetzt werden. Es ist noch zu erwähnen, daß die elektronische Steuerschaltung 40 nicht die Einrichtungen, wie die Eingabeeinrichtung 42, die Zustandssensoren 43 und die Einwirksensoren 44 zu umfassen braucht.

Wie zuvor angegeben ist, spricht die elektronische Steuereinrichtung 41 auf Signale an, die von der Eingabeeinrichtung 42, den Zustandssensoren 43 und den Fernsteuersensoren 44 erzeugt werden, um die Arbeitsweise einer elek­ tromagnetischen Spule 45 zu steuern. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist zu ersehen, daß die elektromagnetische Spule 45 an und um die Auslaßöffnung 22a des ersten Verschlußteils 22 angeordnet ist. Die elektromagnetische Spule 45 kann jedoch auch auf irgendeine andere Weise relativ zu der Auslaßöff­ nung 22a gelagert sein. Die elektromagnetische Spule 45 kann derart ausge­ legt sein, daß dann, wenn sie durch die elektronische Steuereinrichtung 41 erregt wird, um die Auslaßöffnung 22a ein magnetisches Feld erzeugt wird. Um dies zu erreichen, kann die elektromagnetische Spule 45 auf an sich bekannte Weise mit einer Energiequelle (nicht gezeigt), wie der Fahrzeug­ batterie oder einer anderen elektrischen Energiequelle, verbunden sein. Un­ abhängig von der spezifischen Auslegung kann die elektronische Steuerein­ richtung 41 einen elektrischen Stromfluß von der Energiequelle über die elektromagnetische Spule 45 steuern. Durch Verändern der Stärke des an die elektromagnetische Spule 45 angelegten elektrischen Stroms läßt sich die Stärke des hierdurch erzeugten magnetischen Feldes variieren. Als Folge hiervon läßt sich der Strömungswiderstand oder der Scherwiderstand des Fluids 30 mit rheologischem Verhalten durch die Auslaßöffnung 22a variieren.

Bei einer Hochgeschwindigkeitskollision wirkt eine relativ große Kraft gegen die Endplatte 24a, wodurch der zweite Abschnitt 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 teleskopartig eine Bewegung in Richtung nach innen relativ zu dem ersten Abschnitt 21 ausführt. Die Bewegung des zweiten Abschnitts 24 der energieabsorbierenden Einrichtung 20 teleskopartig in Richtung nach innen zu dem ersten Abschnitt 21 bewirkt, daß der Druck des in der Blase 31 einge­ schlossenen Fluids 30 mit rheologischem Verhalten um einen relativ großen Wert größer wird. Ein derartiger relativ großer Druckanstieg bewirkt, daß der Stopfen 31b und die Endkappe 22b weggeschleudert werden, um zu ermögli­ chen, daß das in der Blase 31 enthaltene Fluid 30 mit rheologischem Verhal­ ten durch die Auslaßöffnung 22a strömen kann, welche durch das erste Verschlußteil 22 geht. Die elektronische Steuereinrichtung 41 ist derart pro­ grammiert, daß sie auf bereitgestellte Informationen anspricht, um die Rate zu steuern, mit der das Fluid 30 mit rheologischem Verhalten über die Auslaßöff­ nung 22a abströmen kann, welche von dem ersten Verschlußteil 22 gebildet wird. Folglich lassen sich die energieabsorbierenden Eigenschaften der ener­ gieabsorbierenden Einrichtung 20 auf das jeweils gewünschte Ansprechverhal­ ten abstimmen. Das spezifische Betriebsprogramm, welches von der elek­ tronischen Steuereinrichtung 41 ausgeführt wird, d. h. das Programm, welches bestimmt, welche Aktionen durch die elektronische Steuereinrichtung 41 zum Ansprechen auf die Signale von der Eingabeeinrichtung 42, den Zustands­ sensoren 43 und den Fernwirksensoren 44 zu treffen sind, kann von Fahrzeug zu Fahrzeug verschieden sein, was im Rahmen des Fachkönnens liegt.

Obgleich die Erfindung voranstehend an Hand von bevorzugten Ausführungs­ formen erläutert worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort be­ schriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderun­ gen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (17)

1. Fahrzeugrahmenanordnung, welche folgendes aufweist:
eine Mehrzahl von Baukomponenten (11, 12, 13 bis 17), welche zur Bildung einer Fahrzeugrahmenanordnung miteinander verbunden sind; und
eine energieabsorbierende Einrichtung (20), welche an der Fahrzeugrahmenanordnung (10) vorgesehen ist, und eine Menge eines Fluids (30) mit rheologischem Verhalten umfaßt.

2. Fahrzeugrahmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die energieabsorbierende Einrichtung (20) erste (21) und zweite (24) Abschnitte umfaßt, welche einen Hohlraum begrenzen, und daß das Fluid (30) mit rheologischem Verhalten in dem Hohlraum angeordnet ist.

3. Fahrzeugrahmenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eines der ersten und zweiten Abschnitte (21, 24) eine Auslaßöffnung (22a) hat, welche hierdurch gebildet wird, und daß ferner eine Steuereinrichtung (41) zum Steuern der Durch­ strömung des Fluids (30) mit rheologischem Verhalten durch die Auslaßöffnung (22a) vorgesehen ist.

4. Fahrzeugrahmenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fluid (30) mit rheologischem Verhalten ein Fluid mit magnetorheologischem Verhalten ist, und daß die Steuereinrichtung (41) eine elektromagnetische Spule (45) umfaßt, welche den Strom des Fluids (30) mit magnetorheologischem Verhalten durch die Auslaßöffnung (22a) steuert.

5. Fahrzeugrahmenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41) auf Signale von einer Eingabeeinrichtung (42) anspricht.

6. Fahrzeugrahmenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41) auf Signale von einem Zustandssensor (43) anspricht.

7. Fahrzeugrahmenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (41) auf Signale von einem Fernwirksensor (44) anspricht.

8. Fahrzeugrahmenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Blase (31) vorgesehen ist, welche in dem Hohlraum angeordnet ist, und daß das Fluid (30) mit rheologischern Verhalten in der Blase (31) angeordnet ist.

9. Fahrzeugrahmenanordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von massiven Elementen (30a) in dem Fluid (30) mit rheologischem Verhalten suspendiert ist.

10. Fahrzeugrahmenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mehrzahl von massiven Elementen (30a) aus einem kompressiblen Material ausgebildet ist.

11. Fahrzeugrahmenanordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von energie­ absorbierenden Einrichtungen (20) an der Fahrzeugrahmenanordnung (10) vorgesehen ist, und daß jede energieabsorbierende Einrichtung (20) eine Menge eines Fluids (30) mit rheologischem Verhalten umfaßt.

12. Fahrzeugrahmenanordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Einrichtung (20) erste und zweite Abschnitt (21, 24) umfaßt, welche jeweils erste und zweite Verschlußteile (22, 25) haben, welche an denselben zur Begrenzung eines Hohlraums befestigt sind, und daß in dem Hohlraum ein Fluid (30) mit rheologischem Verhalten angeord­ net ist.

13. Fahrzeugrahmenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten und die zweiten Verschlußteile (22, 25) im allgemeinen halbzylindrisch ausgebildet sind.

14. Fahrzeugrahmenanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der ersten und zweiten Verschlußteile (22, 25) eine Auslaßöffnung (22a) hat, welche von demselben gebildet wird, und daß ferner eine Steuereinrichtung (41) vorgesehen ist, welche die Strömung des Fluids (30) mit rheologi­ schem Verhalten durch die Auslaßöffnung (22a) steuert.

15. Fahrzeugrahmenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Blase (31) vorgesehen ist, welche in dem Hohlraum angeordnet ist, und daß das Fluid (30) mit rheologischem Verhalten in der Blase (31) angeordnet ist.

16. Fahrzeugrahmenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Abschnitte (21, 24) im allgemeinen hohl und zylindrisch ausgebildet sind.

17. Fahrzeugrahmenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Abschnitt (24) zu dem ersten Abschnitt (21) zur Ausführung einer Bewegung relativ zu diesem gelagert ist.