DE102004047884A1 - Vorrichtung zur Erfassung unterschiedlicher Lastfälle bei einem Stoßfängersystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Vorrichtung zur Erfassung unterschiedlicher Lastfälle bei einem Stoßfängersystem für Kraftfahrzeuge Download PDF

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Erfassung unterschiedlicher Lastfälle bei einem Stoßfängersystem für Kraftfahrzeuge wird die bei einem Aufprall wirkende Kraft auf mindestens ein Auslöseelement (13) übertragen, wobei abhängig von der auftretenden Kraft das Auslöseelement (13) zerstört und/oder bewegt wird und über die Aktivierung bzw. Nicht-Aktivierung des Auslöseelements eine Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems gesteuert wird. Bevorzugt weist das Auslöseelement (13) eine Sollbruchstelle (15) auf, wobei bei zerstörter Sollbruchstelle (15) ein Bauteil des Stoßfängersystems blockiert bzw. eine Blockierung aufgehoben wird und darüber eine Anpassung des Stoßfängersystems an ein höheres Energieniveau erfolgt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung unterschiedlicher Lastfälle bei einem Stoßfängersystem für Kraftfahrzeuge, wobei durch die Vorrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Wert eine Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems ansteuerbar ist.
  • Ein Stoßfängersystem für Kraftfahrzeuge muss so konzipiert sein, dass es bei den möglichen Lastfällen die dabei auftretenden unterschiedlich hohen Energien absorbieren kann. Um diese Anforderungen zu erfüllen, werden bei Personenkraftwagen für verschieden hohe Energieniveaus ausgelegte Deformationselemente hintereinander angeordnet. So sind die Stoßfängersysteme für die Fahrzeugfront mit einem möglichst an der Außenkontur angeordneten Deformationselement für den Fußgängerschutz ausgerüstet. Daran schließt sich ein Deformationselement an, welches sicherstellen soll, dass bei einem kleineren Aufprall nicht die vorderen Längsträger oder sonstige teure Bauteile beschädigt werden, die hohe Reparaturkosten nach sich ziehen. Diese Deformationselemente sind unter der Bezeichnung "Typschadenelement" bekannt. Als drittes Deformationselement können die vorderen Längsträger angesehen werden, die so ausgebildet sind, dass sie sich bei höheren Aufprallgeschwindigkeiten energieumwandelnd verformen.
  • Das Hintereinanderschalten der vorstehend erwähnten Deformationselemente für verschiedene Lastfälle verlängert den Überhang des Vorderwagens. Die Überhangverlängerung hat einen negativen Einfluss auf die Achslastverteilung und auf das äußere Erscheinungsbild des Fahrzeuges.
  • Von dieser Situation ausgehend gibt es Lösungsansätze für aktive Typschadenelemente, die den gleichen Deformationsweg für unterschiedliche Aufgaben nutzen. Sie basieren darauf, dass bei einem zu erwartenden Aufprall der Lastfall ermittelt wird und darauf basierend ein aktives Typschadenelement für diesen Lastfall eingestellt wird. Die in diesem Zusammenhang vorgeschlagene Precrash-Sensorik ist sehr aufwendig und nur schwer auf die möglichen Situationen abstimmbar.
    •
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ohne aufwendige Sensorik in allen Geschwindigkeitsbereichen die Schaltung eines aktiven Typschadenelements zu ermöglichen, so dass der gleiche Deformationsweg für unterschiedliche Lastfälle parallel genutzt werden kann.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mechanische Mittel die auf das Stoßfängersystem bei einem Aufprall einwirkende Kraft auf mindestens ein Auslöseelement übertragen, dass abhängig von der auftretenden Kraft das Auslöseelement zerstört und/oder bewegt wird und dass über die Aktivierung bzw. Nicht-Aktivierung des Auslöseelements die Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems gesteuert wird.
  • Der Erfindung liegt also die Idee zugrunde, die Schaltung einzelner Deformationselemente durch die unterschiedlichen Energie- oder Kraftniveaus der einzelnen Lastfälle zu steuern. Durch die einfache Steuerung können die Anforderungen aus den unterschiedlichen Lastfällen ohne Vergrößerung des Vorbau-Überhangs und ohne aufwendige und störanfällige Sensorik erfüllt werden. Der Einsatz eines kostengünstigen und äußerst zuverlässigen Systems ist die Voraussetzung für eine serienmäßige Realisierung.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung basiert darauf, dass bei einem Fußgängeraufprall trotz höherer Geschwindigkeiten deutlich niedrigere Energien (und damit Kräfte) auftreten als bei allen anderen Lastfällen. Die Kraftgröße soll also als Steuerglied zur Ansteuerung der unterschiedlichen Kraftniveaus dienen. Man könnte die vorgeschlagene Vorrichtung auch als Kraft- oder Energiesensor bezeichnen.
  • Die vorgeschlagene Verwendung der Kraftgröße als Steuerglied unterscheidet sich wesentlich von den vorbekannten Lösungen, die die Relativgeschwindigkeit als Steuergröße einsetzen. Dies hat den Nachteil, dass ein drohender Fußgängeraufprall nicht erkannt wird. Bei einem Fußgängeraufprall, und nur bei diesem Lastfall, soll eine weiche Kennung des Stoßfängersystems funktionieren.
  • Das Auslöseelement der vorgeschlagenen neuen Vorrichtung zur Erfassung unterschiedlicher Lastfälle bei einem Stoßfängersystem kann in vielfältiger Weise ausgeführt werden. So sind mechanische Lösungen (z.B. Federsystem oder Versagen von Bauteilen), hydraulische oder pneumatische Lösungen sowie Kombinationen denkbar.
  • Besonders vorteilhaft ist, wenn das Auslöseelement eine Sollbruchstelle aufweist und bei zerstörter Sollbruchstelle ein Bauteil des Stoßfängersystems blockiert bzw. eine Blockierung aufgehoben wird und darüber eine Anpassung des Stoßfängersystems an ein höheres Energieniveau erfolgt. Dies bedeutet, dass das Stoßfängersystem bis zu einem bestimmten Kraftniveau "weich" reagiert und so optimal für einen Fußgängeraufprall eingestellt ist. Erst ab einer festgelegten höheren Kraft wird die Sollbruchstelle des Auslöseelements zerstört und darüber eine Anpassung des Stoßfängersystems an ein höheres Energieniveau eingeleitet.
  • Das Stoßfängersystem von Kraftfahrzeugen ist gewöhnlich in den Endbereichen von zwei Längsträgern fixiert. Demnach sollte die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung unterschiedlicher Lastfälle an beiden Anbindungspunkten vorhanden sein.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es natürlich auch möglich, an den Befestigungsstellen jeweils mehrere Auslöseelemente anzuordnen. Jedes Auslöseelement ist dann für ein bestimmtes Kraftniveau ausgelegt, so dass eine weitere Differenzierung und Anpassung an verschiedene Lastfälle möglich ist.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Auslöseelement eine elektrische Kraft- oder Dehnmesseinrichtung sein und darüber beim Erreichen eines vorgegebenen Kraftniveaus ein Signal erzeugt werden, welches die Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems ansteuert. So kann bspw. kostengünstig ein Dehnmessstreifen an entsprechender Stelle angeordnet werden und ab einer bestimmten Dehnung (entsprechend einem bestimmten Kraftniveau) ein Signal zur Ansteuerung des Stoßfängersystems erzeugt werden.
  • Vorteilhaft kann das Auslöseelement ein bei einer vorbestimmten Kraft zerstörbares Element umfassen, mit dem mittelbar oder unmittelbar elektrische Kontakte unterbrochen oder geschlossen werden und darüber die Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems ansteuerbar ist. Eine sehr einfache Lösung wäre bspw. eine elektrische Leitung, welche an dem Auslöseelement mit einer Sollbruchstelle gemäß Patentanspruch 2 befestigt ist und welche beim Zerstören der Sollbruchstelle abreißt.
  • Bei einem Stoßfängersystem mit einem einstellbaren Hydraulikzylinder als Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems kann über die Unterbrechung bzw. Schließung der elektrischen Kontakte ein Magnetventil des Hydraulikzylinders ansteuerbar sein. Ein solcher einstellbarer Hydraulikzylinder ist an sich bekannt; über die Magnetventile lässt sich die Kennung des Hydraulikzylinders ändern.
  • Die vorstehende Erfindung ist nicht auf die in den Unteransprüchen gekennzeichneten Auslöseelemente beschränkt. Sie erstreckt sich vielmehr auf alle Auslöseelemente, die die bei einem Aufprall auftretende Kraft zur Steuerung des Stoßfängersystems nutzen.
    •
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
  • 1 als Prinzipbild einen Schnitt durch ein Stoßfängersystem in der Ausganglage und
  • 2 das Stoßfängersystem aus 1 in einem Zustand, in dem bei weiterer Krafteinwirkung eine Verformung eines Typschadenelementes erfolgt.
  • 1 zeigt eine von zwei Anbindungsstellen eines Stoßfängersystems für die Front eines Personenkraftwagens im Schnitt. Das Stoßfängersystem besteht im Wesentlichen aus einem Stoßfängerüberzug 1, einem Stoßfängerquerträger 3 und einem Typschadenelement 5. Über das Typschadenelement 5 ist das Stoßfängersystem an Längsträgern 7 befestigt.
  • Bei einem Fußgängeraufprall wird der zwischen der vorderen Fläche des Stoßfängerüberzuges 1 und dem Stoßfängerquerträger 3 angeordnete Schaum zusammengedrückt und der Stoßfängerüberzug 1 auf den Längsträger 7 zu bewegt. Dies geschieht unter Überwindung der Reibung zwischen der Halterung 11 des Stoßfängersystems und der Innenfläche des Typschadenelements 5. Das Stoßfängersystem reagiert auf den Fußgängeraufprall in der vorgesehenen Weise "weich", wodurch das Verletzungsrisiko des Fußgängers reduziert wird.
  • 2 zeigt das Stoßfängersystem aus 1 in einem Zustand vor der Deformation des Typschadenelementes 5. Auf das Stoßfängersystem hat deshalb eine wesentlich höhere Kraft als diejenige, welche bei einem Fußgängeraufprall auftritt, eingewirkt.
  • Wie aus 2 ersichtlich, ist in diesem Fall natürlich der Schaum 9 zusammengedrückt und der Stoßfängerüberzug 1 zum Längsträger 7 hin verlagert. Außerdem wurde ein am Stoßfängerüberzug 1 bzw. an der Fahrzeugkarosserie festgelegtes Auslöseelement 13 mit einer Sollbruchstelle 15 zerstört und die verbleibenden Teile des Auslöseelements 13 so weit auseinander bewegt, dass eine Arretierung 17 durch die Kraft von Federn 19 eingreift und das System blockiert. Die Blockierung bewirkt, dass im weiteren Bewegungsablauf das Typschadenelement 5, bspw. durch Faltung, Energie umwandelt, ohne dass der Längsträger 7 beschädigt wird.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Erfassung unterschiedlicher Lastfälle bei einem Stoßfängersystem für Kraftfahrzeuge, wobei durch die Vorrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Wert eine Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Mittel die auf das Stoßfängersystem bei einem Aufprall einwirkende Kraft auf mindestens ein Auslöseelement (13) übertragen, dass abhängig von der auftretenden Kraft das Auslöseelement (13) zerstört und/oder bewegt wird und dass über die Aktivierung bzw. Nichtaktivierung des Auslöseelements (13) die Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems gesteuert wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (13) eine Sollbruchstelle (15) aufweist und bei zerstörter Sollbruchstelle ein Bauteil des Stoßfängersystems blockiert bzw. eine Blockierung aufgehoben wird und darüber eine Anpassung des Stoßfängersystems an ein höheres Energieniveau erfolgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement eine elektrische Kraft- oder Dehnmesseinrichtung ist und darüber beim Erreichen eines vorgegebenen Kraftniveaus ein Signal erzeugt wird, welches die Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems ansteuert.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement ein bei einer vorbestimmten Kraft zerstörbares Element umfasst, mit diesem Element mittelbar oder unmittelbar elektrische Kontakte unterbrochen oder geschlossen werden und darüber die Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems ansteuerbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit einem einstellbaren Hydraulikzylinder als Einrichtung zur Anpassung des Energieniveaus des Stoßfängersystems, dadurch gekennzeichnet, dass über die elektrischen Kontakte ein Magnetventil des Hydraulikzylinders ansteuerbar ist.
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