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Diese
Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Steuern/Regeln der Steifigkeit
einer Fahrzeugkarosserie. In einem Fahrzeug mit einer eine Kollisions-Aufprallenergie absorbierenden
Konstruktion kann eine Vorrichtung entsprechend der vorliegenden
Erfindung die Steifigkeit eines Rahmens oder anderer Komponenten
einer Fahrzeugkarosserie derart steuern/regeln, dass bei einer Kollision
eine geeignete Reaktionsbelastung erhalten wird, abhängig von der
Form der Kollision und/oder einem Objekt, mit dem das Fahrzeug kollidiert.
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Von
der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung wurde bereits eine Vorrichtung
zum Steuern/Regeln der Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie vorgeschlagen
und in der JP 11-291951 A (entsprechend
US 6,286,895 B1 ) offenbart.
Diese Vorrichtung verwendet piezoelektrische Aktuatoren, welche
an Seitenrahmen angeordnet sind. Die Seitenrahmen sind an einer
rechten und einer linken Seite der Fahrzeugkarosserie vorgesehen,
um im Fall einer Kollision an jedem Punkt der Seitenrahmen adaptiv
eine Kraft zu erzeugen, welche eine Deformation der Seitenrahmen
unterdrückt
oder unterstützt.
Hierdurch wird die Steifigkeit jedes Seitenrahmens derart erhöht oder
vermindert, dass er entsprechend der Art der Kollision eine optimale
Absorbtionsfähigkeit
für die
Aufprallenergie aufweist. Insbesondere ist diese Vorrichtung beispielsweise
derart konfiguriert, dass sie im Fall einer vollen Frontalkollision,
bei der das Fahrzeug mit seiner gesamten Frontseite kollidiert, beide
Seitenrahmen weniger steif macht, und im Fall einer seitlichen Frontalkollision,
bei der das Fahrzeug mit einem Teils der Fahrzeugvorderseite kollidiert,
so dass sich die Kollisionsbelastung auf einen der Seitenrahmen
konzentriert, diesen Seitenrahmen zusätzlich versteift. Daher kann
eine optimale Absorption der Aufprallenergie bei jeder Art von Kollision
sichergestellt werden.
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Zusätzlich zur
adaptiven Steifigkeitssteuerung/Regelung nach Maßgabe der Art der Kollision, wie
ein voller Frontal- oder seitlicher Frontalaufprall, wie oben diskutiert,
ist es für
bei einer derartigen Vorrichtung zur Steuerung/Regelung der Steifigkeit
einer Fahrzeugkarosserie denkbar, dass sie dafür konfiguriert ist, nach Maßgabe der
Abmessung eines Objekts, mit dem das Fahrzeug kollidiert, eine Steuerung/Regelung über eine
Reaktionskraft auszuüben, die
auf das Objekt ausgeübt
wird.
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Jedoch
hängt die
Konstruktion und der zugrunde liegende Mechanismus der genannten
Vorrichtung von der Wirkung der piezoelektrischen Aktuatoren zur
Erzeugung einer der Kollisionsbelastung widerstehenden Kraft ab,
d.h. einer großen
Kraft zur Aufnahme der Kollisionskraft, und erfordert daher eine
große
Menge an elektrischer Energie. Dies führt nachteiligerweise zu einer
ungünstigen
Vergrößerung der
piezoelektrischen Aktuatoren und einer Batterie zur Versorgung der
piezoelektrischen Aktuatoren.
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Aus
der
US 5,460,421 ist
eine Anordnung zur Halterung eines Stoßfängers bekannt, welche in einem
ersten Betriebszustand zwei zueinander teleskopierbare Zylinder
umfasst, um Stöße mit geringer Energie
durch Kompression eines Dämpfungsmittels reversibel
aufzufangen. Wenn anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit eine größere auftretende
Stoßenergie
erwartet wird, werden die beiden Zylinder durch eine Kolbenanordnung
relativ zueinander arretiert, so dass ein Stoß durch Faltung der Zylinderwände aufgefangen
wird.
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Aus
der
EP 0 926 049 B1 ist
eine weitere Anordnung bekannt, mit der die Steifigkeit von Fahrzeuglängsträgern entsprechend
der für
einen Zusammenstoß erwarteten
Aufprallenergie eingestellt werden kann.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur
Steuerung/Regelung der Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie bereitzustellen, die
in der Lage ist, die Steifigkeit mit einer relativ kleinen Kraft
und ohne eine große
Menge elektrischer Energie zu steuern/regeln.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist gemäß Anspruch
1 eine Vorrichtung zur Steuerung/Regelung der Steifigkeit einer
Fahrzeugkarosserie vorgesehen, die ein Plattenelement, ein Basiselement,
ein Schieberelement und eine Halterung umfasst, jedoch nicht hierauf
beschränkt
ist. Das parallel zu einer Richtung einer Kollisionsbelastung angeordnete
Plattenelement besitzt ein erstes Ende, das zur Richtung weist, aus
der die Kollisionsbelastung auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübt wird,
ein dem ersten Ende gegenüberliegendes
zweites Ende aufweist sowie ein oberes und ein unteres Ende aufweist.
Das Basiselement stützt
sich am zweiten Ende des Plattenelements ab. Das Schieberelement
weist eine obere und eine untere Platte auf, die einander gegenüberliegen,
und eine vertikale Platte, die zusammenhängend zwischen Rändern der
oberen und der unteren Platte verläuft, wobei die obere Platte
am oberen Ende des Plattenelements befestigt ist, die untere Platte
am unteren Ende des Plattenelements befestigt ist und sich die vertikale
Platte am ersten Ende des Plattenelements abstützt. Das Schieberelement ist
bezüglich des
Basiselements bei einer Kollision verschiebbar. Die Halterung ist
ein steuer-/regelbares Element zum Herstellen und Freigeben mindestens
einer Verbindung zwischen dem oberen Ende des Plattenelements und
der oberen Platte des Schieberelements oder/und zwischen dem unteren
Ende des Plattenelements und der unteren Platte des Schieberelements.
Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise kann die Verbindung an
einer Mehrzahl von Punkten hergestellt sein, die an entsprechenden
Stellen sowohl am oberen als auch am unteren Ende des Plattenelements
angeordnet sind, und die Halterung ist derart konfiguriert, dass
sie die Verbindung selektiv an einigen der Mehrzahl von Punkten
teilweise freigibt.
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Wenn
bei dieser Konstruktion die Halterung gelöst wird, um das Plattenelement
und das Schieberelement im Fall einer Kollision zu trennen, wird das
durch die vertikale Platte des Schieberelements zerbrochene Plattenelement
in einem primären
Deformationsmodus verbeult, der als ein Deformationsmodus definiert
ist, in dem das Element mit einem einzigen Wellenbauch verbeult
ist. Die Steifigkeit des Plattenelements wird daher geringer. Wenn
im Gegensatz hierzu die Halterung in Eingriff gebracht wird, um
die Verbindung zwischen dem Plattenelement und dem Schieberelement
im Fall einer Kollision herzustellen, insbesondere wenn die Verbindung
zwischen dem oberen Ende des Plattenelements und der oberen Platte
des Schieberelements sowie zwischen dem unteren Ende des Plattenelements
und der unteren Platte des Schieberelements an einer Mehrzahl von Punkten
hergestellt wird, die an entsprechenden Stellen an jedem Ende des
Plattenelements angeordnet sind, wird das durch die vertikale Platte
des Schieberelements zerbrochene Plattenelement in einem Deformationsmodus
einer höheren Ordnung
verbeult, der als ein Deformationsmodus definiert ist, in dem das
Element mit mehreren Wellenbäuchen
verbeult ist. Die Steifigkeit des Plattenelements wird daher größer. Demzufolge
kann eine geeignete Steuerung/Regelung über die Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie
ausgeübt
werden lediglich durch Herstellen oder Freigeben der Verbindung
zwischen dem Plattenelement und dem Schieberelement an Punkten,
die entlang dem oberen und dem unteren Ende des Plattenelements
angeordnet sind, wobei eine relativ geringe Kraft ausgeübt wird.
Da diese Konstruktion das Erfordernis für eine große Menge elektrischer Energie
vermeiden kann, kann die Vorrichtung dahingehend kleiner sein, dass
ein Aktuator zur Verwendung bei der Steuerung der Steifigkeit sowie
eine Batterie zur Versorgung des Aktuators in ihrer Größe verringert
werden können.
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Bei
der obigen Vorrichtung können
gegenüberliegende
Flächen
der oberen und der unteren Platte des Schieberelements vorzugsweise,
aber nicht notwendigerweise mit Vorsprüngen und Vertiefungen ausgebildet
sein. Diese Konstruktion kann zur verbesserten Steifigkeit des Schieberelements
beitragen.
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Die
obigen in den gegenüberliegenden
Flächen
der oberen und der unteren Platte ausgebildeten Vorsprünge und
Vertiefungen können
vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise in einer solchen Weise
angeordnet sein, dass die gegnüberliegenden Flächen zueinander
plansymmetrisch sind. Die Plattenelemente können an Stellen entsprechend
den Vorsprüngen
(d.h. näher
beieinander liegenden Abschnitten) der gegenüberliegenden Flächen der
oberen und der unteren Platte angeordnet sein. Diese Konstruktion
ermöglicht
es, dass die Vorrichtung ein Plattenelement mit einer verkürzten vertikalen
Abmessung enthält,
und kann daher ferner zur Verbesserung der Steifigkeit des Schieberelements
beitragen.
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Das
obige Plattenelement kann vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise
aus einer Formgedächtnislegierung
hergestellt sein.
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Im
Folgenden wird unter „Formgedächtnislegierung" ein Material verstanden,
dessen Knickbelastung und Formänderungsarbeit
sich nach Maßgabe der
Länge in
stärkerem
Maße ändert als
bei Aluminiumlegierungen und Eisenmaterialien. Insbesondere weist
die Formgedächtnislegierung
charakteristischerweise eine Knickbelastung auf, die einen Spitzenwert
bei einer primären
Ausbeulung aufweist und sich nach der primären Ausbeulung verringert,
wie es der Fall ist bei Aluminiumlegierungen und Eisenmaterialien,
wenn die Legierung eine spezifische Länge oder Länge aufweist, jedoch nach der
primären
Ausbeulung erneut ansteigt, wenn die Legierung unterhalb der spezifischen
Länge ist.
Die Formgedächtnislegierung
ist ein Material mit einem bestimmten plastischen Deformationsmodus
bei einer zweistufigen Spannungs-Verformungs-Beziehung, welches zu einer spezifischen
geringeren Spannung fließt
und danach bis zu einem spezifischen Verformungsgrad einer plastischen
Deformation unterworfen wird, danach einer elastischen Deformation
unterworfen wird, wobei die Spannung erneut ansteigt und schließlich zu
einer spezifischen höheren
Spannung fließt.
Wenn die Länge
der Formgedächtnislegierung unterhalb
einer spezifischen Länge
liegt, weist daher die zweite Stufe der Spannungs-Verformungs-Beziehung
eine spürbare
Wirkung auf einen plastischen Deformationsmodus der Formgedächtnislegierung auf.
Daher steigt die Knickbelastung erneut an, nachdem die primäre Verbeulung
aufgetreten ist.
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Die
Verwendung einer Formgedächtnislegierung
mit den oben beschriebenen Eigenschaften ermöglicht es, eine feine Einstellung
der Steuerung/Regelung über
die Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie wie folgt zu machen: wenn
beliebige an jedem Ende des Plattenelements angeordnete Punkte nicht
mit den entsprechenden Punkten verbunden sind, die sowohl an der
oberen als auch der unteren Platte angeordnet sind, wird ein deformierbarer
Abschnitt des Plattenelements am längsten, gleich lang oder länger als
die spezifische Länge,
und daher wird das Plattenelement durch eine geringere Belastung
verbeult. Wenn andererseits einige an jedem Ende des Plattenelements
angeordnete Punkte mit entsprechenden Punkten verbunden sind, die
sowohl der oberen als auch an der unteren Platte angeordnet sind,
wird der deformierbare Abschnitt des Plattenelements in kürzere Stücke unterteilt,
von denen jedes eine Länge
unterhalb der spezifischen Länge
aufweist. Daher wird das Plattenelement durch eine größere Belastung
(sehr viel höher
im Vergleich zu der geringeren Belastung) verbeult, weil das Plattenelement
nach dem Auftreten der primären
Verbeulung erneut eine hohe Knickbelastung aufweist. Demzufolge
dient die bei dem Plattenelement verwendete Formgedächtnislegierung
dazu, eine breite Variation der Knickbelastungen vorzusehen, von
derjenigen, die auftritt, wenn das Plattenelement im primären Deformationsmodus
verbeult wird, zu derjenigen, welche auftritt, wenn das Plattenelement
im Deformationsmodus einer höheren
Ordnung verbeult wird. Die Knickbelastung des Plattenelements kann
daher in einem weiten Bereich variiert werden, so dass die Steifigkeit des
Fahrzeugs in einem solchen weiten Bereich gesteuert/geregelt werden
kann.
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Die
obigen und andere Aspekte und Vorteile vorliegenden Erfindung werden
ohne weiteres deutlich aus der folgenden Beschreibung von erläuternden,
nicht beschriebenen Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen. Es zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht, die einen Frontabschnitt eines mit einer Vorrichtung
zum Steuern/Regeln der Steifigkeit des Fahrzeugs gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgestatteten Fahrzeugs zeigt,
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2 eine
perspektivische Explosionsansicht, die die Vorrichtung von 1 zeigt,
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3A einen
Abschnitt entlang einer Linie A-A von 2 zur Erläuterung
eines Abschnitts in der Nähe
eines Aktuators der Vorrichtung,
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3B einen
Abschnitt entlang der Linie B-B von 2 zur Erläuterung
eines Abschnitts in der Nähe
eines Aktuators der Vorrichtung,
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4A eine
Schemazeichnung, die einen Querabschnitt der Vorrichtung von 1 zeigt,
wobei deren Wände
in einem primären
Deformationsmodus verbeult sind,
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4B eine
Schemazeichnung, die einen Querabschnitt der Vorrichtung von 1 zeigt,
wobei deren Wände
in einem zweiten Deformationsmodus verbeult sind,
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4C eine
Schemazeichnung, die einen Querabschnitt der Vorrichtung von 1 zeigt,
wobei deren Wände
in einem tertiären
Deformationsmodus verbeult sind,
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5A ein
Schaubild, das die Wandverschiebung gegenüber der Kollisionsbelastungswiderstandsfähigkeit
für jeden
Deformationsmodus bezüglich
eines anderen Materials (z.B. Aluminium) als eine Formgedächtnislegierung
zeigt,
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5B ein
Schaubild, das die Wandverschiebung gegenüber der Kollisionsbelastungswiderstandsfähigkeit
für jeden
Deformationsmodus bezüglich
einer Formgedächtnislegierung
zeigt,
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6 eine
Perspektivansicht, die eine Konstruktion zeigt, in der die Vorrichtung
von 1 am vorderen Ende eines vorderen Seitenrahmens
des Fahrzeugs vorgesehen ist.
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Eine
detaillierte Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter geeigneter Bezugnahme auf
die Zeichnungen gegeben.
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Bezug
nehmend auf 1 umfasst ein Fahrzeug M eine
Vorrichtung 1 zum Steuern/Regeln der Steifigkeit einer
Fahrzeugkarosserie, einen Kollisionsobjekterfassungssensor 2 sowie
eine Steuer-/Regeleinheit 3 zum Steuern/Regeln der Vorrichtung 1 auf
Grundlage eines Erfassungssignals von dem Kollisionsobjekterfassungssensor 2.
Die Vorrichtung 1 und der Kollisionsobjekterfassungssensor 2 sind
innerhalb eines vorderen Stoßfängers FB
des Fahrzeugs M vorgesehen. In der folgenden Beschreibung werden
zur bequemeren Erläuterung
eine Mehrzahl von Sensorelementen des Kollisionsobjekterfassungssensors 2 durch
die Bezugszeichen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f in
dieser Reihenfolge von der rechten Seite des Fahrzeugs M aus bezeichnet.
Weiterhin werden die Längsrichtung
des Fahrzeugs M (parallel zu einer nach vorne oder nach hinten verlaufenden Linie),
die Querrichtung des Fahrzeugs M (nach rechts oder nach links) und
die Vertikalrichtung des Fahrzeugs M (nach oben oder nach unten)
jeweils einfach als „Fahrzeuglängsrichtung", „Fahrzeugbreitenrichtung" und „Fahrzeughöhenrichtung" bezeichnet.
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Bezug
nehmend auf 2 umfasst die Vorrichtung 1 als
grundsätzliche
Komponenten eine Mehrzahl von Wänden
(Plattenelementen) 4, die in einer Richtung parallel zur
Fahrzeuglängsrichtung (d.h.
einer Richtung einer Kollisionsbelastung) angeordnet sind, ein Basiselement 5 zum
Halten der Wände 4 und
ein Schieberelement 6, das in seinem Querschnitt im Wesentlichen
in der Art eines U geformt ist. Die Vorrichtung 1 umfasst
weiterhin Aktuatoren (Halterungen) 7 zum Herstellen und
Freigeben einer Verbindung zwischen den Wänden 4 und dem Schieberelement 6.
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Die
Wände 4,
die aus einer Formgedächtnislegierung
hergestellte Plattenelemente sind, sind in gleichen Abständen entlang
der Längsrichtung
des Basiselements 5 angeordnet. Jede Wand 4 besitzt ein
vorderes Ende (erstes Ende, das zur Kollisionsrichtung hin weist) 41,
das mit dem Schieberelement 6 verbunden ist, ein hinteres
Ende (ein dem ersten Ende entgegengesetztes zweites Ende) 42,
das mit dem Basiselement 5 verbunden ist, sowie ein oberes und
ein unteres Ende. Die Wand 4 ist in der gezeigten Ausführungsform
sowohl mit dem Schieberelement 6 als auch mit dem Basiselement 5 verbunden.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration
beschränkt.
Vielmehr reicht es aus, wenn die Wand 4 entweder mit dem
Schieberelement 6 oder dem Basiselement 5 verbunden
ist.
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Jede
Wand 4 umfasst drei plattenförmige Abschnitte: einen oberen
Endabschnitt 43, der an seinem oberen Rand das obere Ende
aufweist, einen unteren Endabschnitt 44, der an seinem
unteren Rand das untere Ende aufweist, sowie einen vertikalen Mittelabschnitt,
der zwischen dem oberen und unteren Endabschnitt zusammenhängend ausgebildet ist.
Der obere und der untere Endabschnitt 43 und 44 sind
bezüglich
des vertikalen Mittelabschnitts schräg gebogen. Im oberen Endabschnitt 43 der
Wand 4 sind zwei Löcher 43a in
einer Anordnung parallel zur Fahrzeuglängsrichtung ausgebildet, während im
unteren Endabschnitt 44 zwei Löcher 44a, ähnlich zu den
Löchern 43a,
an Stellen entsprechend den Löchern 43a des
oberen Endabschnitts 43 ausgebildet sind. Es versteht sich
daher, dass die beiden Löcher 43a des
oberen Endabschnitts 43 mit den beiden Löchern 44a des
unteren Endabschnitts 44 fluchten und daher an derselben
Position in der Fahrzeuglängsrichtung
angeordnet sind.
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Das
Basiselement 5 ist ein allgemein rechteckiges Parallelepiped-Plattenelement, das
in der Fahrzeugbreitenrichtung verläuft. Zwei vertikale Flächen 51 und 52 sind
jeweils zur Vorderseite und Rückseite
des Fahrzeugs M hin orientiert (und werden daher im Folgenden jeweils
als „Vorderfläche 51" und „Rückfläche 52" bezeichnet).
Sie sind derart ausgerichtet, dass sie den hinteren Enden 42 der Wände 4 zugewandt
sind und in einer Richtung senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung
verlaufen. Die Rückfläche 52 des
Basiselements 5 ist mit einem Vorderabschnitt des Fahrzeugs
M (an dem der vordere Stoßfänger FB
angebracht ist, siehe 1) verbunden. Die Vorderfläche 51 des
Basiselements 5 liegt an den hinteren Enden 42 der
Wände 4 an.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Basiselement 5 zum
Zwecke der Erläuterung
als ein Element beschrieben, welches Flächen (eine vordere Fläche 51 und
eine hintere Fläche 52)
senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung
aufweist. Jedoch können
die relevanten Flächen
des Basiselements 5 tatsächlich im Wesentlichen in einer
Weise gekrümmt
sein, dass sie bezüglich
einer in Fahrzeuglängs-
und -höhenrichtung
verlaufenden gedachten Mittelebene zueinander symmetrisch sind,
so dass sie auf den gekrümmten
Vorderabschnitt des Fahrzeugs, an dem der vordere Stoßfänger angebracht
ist, passen. In diesem Zusammenhang ist das Basiselement 5 in
einer solchen Weise angeordnet, dass eine Tangentialebene zu der
gekrümmten
Fläche
(51 oder 52) an ihrem vorderen Endpunkt (typischerweise
in der oben genannten gedachten Mittelebene enthalten) parallel
zur Fahrzeugbreitenrichtung ist.
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Das
Schieberelement 6 ist wie die Wände 4 aus einer Formgedächtnislegierung
hergestellt und umfasst eine obere Platte 61, eine vordere
Platte 62 und eine untere Platte 63. Das Schieberelement 6 besitzt
eine vertikale vordere Platte 62, die zusammenhängen zwischen
den Rändern
der gegenüberliegenden
oberen und unteren Platte 61 und 63 verläuft, und
ist daher im Querschnitt im Wesentlichen in der Form eines U ausgebildet,
dessen Rückseite
offen ist. Das Schieberelement 6 ist durch Durchstecken
der vorderen Enden 41 der Wände 4 durch die offene
Rückseite
des Schieberelements 6 in Richtung zu dessen vorderer Platte 62 derart
angeordnet, dass es die Wände 4 ummantelt,
wobei sein oberer Endabschnitt 43 und sein unterer Endabschnitt 44 jeweils
mit der oberen Platte 61 und der unteren Platte 63 des
Schieberelements 6 abgedeckt sind. Die obere Platte 61 und
die untere Platte 63 des Schieberelements 6 sind
derart beabstandet, dass die Abstände zwischen den Platten 61 und 63,
sogar die kürzesten
Abstände
(der Abstand zwischen einem inneren ebenen Flächenabschnitt 61b und
einem inneren ebenen Flächenabschnitt 63b,
die später
beschrieben werden), größer sind
als die vertikale Abmessung des Basiselements 5 (siehe
auch 3A). Hierdurch wird ermöglicht, dass das Schieberelement 6 sich
bezüglich
des Basiselements 5 bei einer Kollision bewegt.
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Die
obere Platte 61 und die untere Platte 63 (deren
gegenüberliegende
Flächen)
des Schieberelements 6 sind mit Vorsprüngen und Vertiefungen ausgebildet,
die in einer solchen Weise angeordnet sind, dass die gegenüberliegenden
Flächen
der oberen Platte 61 und der unteren Platte 63 plansymmetrisch
zueinander liegen. Insbesondere umfasst die obere Platte 61 äußere ebene
Flächenabschnitte 61a,
die an nach außen
erhabenen (oberen) Positionen angeordnet sind, innere ebene Flächenabschnitte 61b,
die in nach innen zurückgesetzten
(unteren) Positionen relativ zu den äußeren ebenen Flächenabschnitten 61a angeordnet
sind, sowie schräge
Flächenabschnitte 61c,
die gegenüberliegende
Seiten der benachbarten äußeren und
inneren ebenen Flächenabschnitte 61a, 61b miteinander
stetig verbinden, wobei die Flächenabschnitte 61a, 61b, 61c in
ihrer Längsrichtung
(der Fahrzeugbreitenrichtung) in einer solchen Weise angeordnet
sind, dass die äußeren und
die inneren ebenen Flächenabschnitte 61a, 61b alternierend
angeordnet sind, wobei die schrägen
Flächenabschnitte 61c zusammenhängend dazwischen
angeordnet sind, so dass Vorsprünge
und Vertiefungen gebildet werden. In ähnlicher Weise umfasst die
untere Platte 63 wie die obere Platte 61 äußere ebene
Flächenabschnitte 63a,
die an nach außen
erhabenen (unteren) Positionen angeordnet sind, innere ebene Flächenabschnitte 63b,
die in nach innen zurückgesetzten
(oberen) Positionen relativ zu den äußeren ebenen Flächenabschnitten 63a angeordnet
sind, sowie schräge
Flächenabschnitte 63c,
die gegenüberliegende
Seiten der benachbarten äußeren und
inneren ebenen Flächenabschnitte 63a, 63b stetig
miteinander verbinden. Die Flächenabschnitte 63a, 63b, 63c sind
in der Fahrzeugbreitenrichtung in einer solchen Weise angeordnet,
dass die äußeren und
die inneren ebenen Flächenabschnitte 63a, 63b alternierend
angeordnet sind, wobei die schrägen
Flächenabschnitte 61c zusammenhängend dazwischen
angeordnet sind, so dass Vorsprünge
und Vertiefungen gebildet werden. Die äußeren ebenen Flächenabschnitte 61a der
oberen Platte 61 sind an Positionen entsprechend denjenigen
der äußeren ebenen
Flächenabschnitte 63a der untern
Platte 63a angeordnet, wohingegen die inneren ebenen Flächenabschnitte 61b der
oberen Platte 61 an Positionen entsprechend denjenigen
der inneren ebenen Flächenabschnitte 63b der
unteren Platte 63 angeordnet sind, so dass die an den gegenüberliegenden
Flächen
(die innen nach oben und nach unten weisen) der oberen und der unteren
Platte 61, 63 ausgebildeten Vorsprünge und
Vertiefungen in einer solchen Weise angeordnet sind, dass die gegenüberliegenden
Flächen
zueinander plansymmetrisch bezüglich
der in der Mitte zwischen ihnen angeordneten hypothetischen Ebene
sind sowie von der oberen Platte 61 und der unteren Platte 63 äquidistant
sind.
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Die
Wände 4 sind
in der Nähe
von Positionen entsprechend den näheren Abschnitten (Vorsprüngen) der
gegenüberliegenden
Flächen
der oberen und der unteren Platte 61, 63 angeordnet,
d.h. jede Wand 4 ist derart vorgesehen, dass ihr vertikaler
Mittelabschnitt zwischen einem Rand in der oberen Platte 61,
bei dem sich ein innerer ebener Flächenabschnitt 61b und
ein schräger
Flächenabschnitt 61c treffen,
und einem Rand in der unteren Platte 63, bei dem sich ein
innerer ebener Flächenabschnitt 63b und
ein schräger
Flächenabschnitt 63c treffen,
verläuft.
Die schräg
gebogenen oberen und unteren Endabschnitte 43 und 44 jeder
Wand 4 sind derart entworfen, dass sie jeweils den schrägen Flächenabschnitten 61c und 63c gegenüberliegen.
Ungefähr rechteckige
plattenartige Verstärkungselemente 8, die
aus einer Formgedächtnislegierung
hergestellt sind, sind zwischen dem oberen Endabschnitt 43 der Wand 4 und
dem schrägen
Flächenabschnitt 61c des Schieberelements 6 sowie
zwischen dem unteren Endabschnitt 44 der Wand 4 und
dem schrägen
Flächenabschnitt 63c des
Schieberelements 6 angeordnet. In den schrägen Flächenabschnitten 61c, 63c des
Schieberelements 6 und des Verstärkungselements 8 sind
jeweils zwei Löcher 61d, 63d sowie 8a an
Stellen entsprechend den beiden Löchern 43a, die im
oberen Endabschnitt 43 der Wand 4 vorgesehen sind,
oder den beiden Löchern 44a,
die im unteren Endabschnitt 44 der Wand 4 vorgesehen
sind, ausgebildet.
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Die
Aktuatoren 7 sind Elektromagnete, von denen jeder grundsätzlich einen
bewegbaren Zapfen 71 und ein Antriebselement 72 umfasst.
Der bewegbare Zapfen 71 des Aktuators 7 ist an
seinem nahen Ende am Antriebselement 72 angebracht und
derart konfiguriert, dass er in seiner Axialrichtung zurückziehbar
von dem Antriebselement 72 vorsteht. Das Antriebselement 72 des
Aktuators 7 dient als eine Funktion des Antriebs des bewegbaren
Zapfens 71 derart, dass dieser in das Antriebselement 72 zurückgezogen
wird. Wie in 3B zu sehen ist, ist insbesondere
jeder Aktuator 7 in einer Weise vorgesehen, die es ermöglicht,
dass der bewegbare Zapfen 71 durch die Löcher 43a (44a), 8a und 61d (63d)
vorsteht, die in den drei Komponenten (Wand 4, Verstärkungselement 8 und
Schieberelement 6) vorgesehen sind. Am entfernten Ende
des bewegbaren Zapfens ist ein Verbindungselement 73 vorgesehen,
das dazu dient, normalerweise die drei Komponenten in Kombination
mit dem bewegbaren Zapfen 71 und dem Antriebselement 72 miteinander
zu verbinden, aber das dazu konfiguriert ist, sich von diesen durch
eine Antriebskraft des Antriebselement 72 auf leichte Weise
zu lösen.
In der folgenden Diskussion werden von vier Aktuatoren 7,
die in einer Wand 4 vorgesehen sind (siehe 3A),
ein Paar eines oberen und eines unteren Aktuators 7, die
näher zur
Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet sind, als „vorderseitige Aktuatoren 7a" bezeichnet
und das andere Paar eines oberen und eines unteren Aktuators 7,
die näher
zur Rückseite
des Fahrzeugs vorgesehen sind, werden als „rückseitige Aktuatoren 7b" bezeichnet.
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Wenn
die von den Antriebselementen 72 vorstehenden bewegbaren
Zapfen 71 in die Löcher 43a (44a), 8a und 61d (63d)
der obigen drei Komponenten eingeführt sind, wobei die Verbindungselemente 73 an
den entfernten Enden der bewegbaren Zapfen 71 angebracht
sind, ist der obere Endabschnitt 43 und der untere Endabschnitt 44 der
Wand 4 jeweils an der oberen Platte 61 (deren
schrägem
Flächenabschnitt 61c)
und der unteren Platte 63 (deren schrägem Flächenabschnitt 63c)
des Schieberelements 6 befestigt.
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Andererseits
sind dann, wenn die bewegbaren Zapfen 71 in die Antriebselemente 72 zurückgezogen
sind und aus den Löchern 43a (44a), 8a und 61d (63d)
herausgezogen sind, wobei die Verbindungselemente 73 von
den entfernten Enden der bewegbaren Zapfen 71 entfernt
sind, der obere Endabschnitt 43 und der untere Endabschnitt 44 der Wand 4 jeweils
von der oberen Platte 61 (deren schrägem Flächenabschnitt 71c)
und der unteren Platte 63 (deren schrägem Flächenabschnitt 63c) des
Schieberelements 6 gelöst.
Mit anderen Worten bleiben dann, wenn die Aktuatoren 7 sich
im „AUS"-Zustand befinden,
die obigen drei Komponenten durch die bewegbaren Zapfen 71 miteinander verbunden,
und sobald die Aktuatoren 7 „EIN" geschaltet werden, werden die bewegbaren
Zapfen 71 zurückgezogen,
wobei die Verbindungselemente 73 sich aus den entfernten
Enden der bewegbaren Zapfen 71 lösen und daher die obigen drei
Komponenten unverbunden werden und daher trennbar werden. Normalerweise
(wenn keine Kollision oder ein anderer derartiger Unfall auftritt)
sind die Aktuatoren 7 unveränderbar im „AUS"-Zustand. Bei einer Kollision schaltet
eine Steuer-/Regeleinheit 3, die später beschrieben wird, die Aktuatoren 7 in
geeigneter Weise vom „AUS"-Zustand zum „EIN"-Zustand.
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Die
Sensorelemente 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f des
Kollisionsobjekterfassungssensors 2 sind, wie in 1 gezeigt
ist, Vorrichtungen, die in der Lage sind, die Härte eines kollidierenden Objekts
zu erfassen und zu bestimmen. Verschiedene bekannte Sensortypen
können
verwendet werden, welche beispielsweise umfassen: eine Kamera zum
Erfassen eines Bilds eines kollidierenden Objekts, ein Infrarotsensor
zum Fühlen
der Temperatur eines kollidierenden Objekts und ein Dehnungsmesser
zum Messen der Deformation eines Fahrzeugs bei einer Kollision. Die
Steuer-/Regeleinheit 3 bestimmt die Härte eines kollidierenden Objekts
aus den Ausgaben (z.B. Bilddaten, Temperatur, Deformationsgrad usw.)
der Sensorelemente 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f des
Kollisionsobjekterfassungssensors 2 und steuert/regelt
die Aktuatoren 7 der Vorrichtung 1 zum Steuern/Regeln
der Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie gemäß der Härte des kollidierenden Objekts,
einer durch einen Geschwindigkeitssensor (nicht gezeigt) erfassten
Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen. Bei der vorliegenden Ausführungsform
wird angenommen, dass die Vorrichtungen, die in der Lage sind, die
Härte eines
kollidierenden Objekts zu erfassen und zu bestimmen, die Sensorelemente 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f des
Kollisionsobjekterfassungssensors sind, aber beispielsweise könnten Sensoren,
die einen Laserstrahl oder eine Ultraschallwelle zur Bestimmung
eines Abstands von einem kollidierenden Objekt verwenden, als die
Sensorelemente 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f des
Kollisionsobjekterfassungssensors verwendet werden. In diesem Fall
kann die Steifigkeit der Vorrichtung 1 zum Steuern/Regeln
der Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie nach Maßgabe der Formen der Kollision,
etwa einer vollen Frontalkollision oder einer seitlichen Frontalkollision,
verändert
werden.
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Die
Steuer-/Regeleinheit 3 kann auch die Größe eines kollidierenden Objekts
aus den Ausgaben der Sensorelemente 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f des
Kollisionsobjekterfassungssensors 2 bestimmen. Insbesondere
wenn die Steuer-/Regeleinheit 3 Erfassungssignale von dem
Kollisionsobjekterfassungssensor 2 empfängt und unterscheidet, dass
vier oder mehr von benachbarten Sensorelementen aus den Sensorelementen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f des
Kollisionsobjekterfassungssensors 2 ein kollidierendes Objekt
erfassen, bestimmt die Steuer-/Regeleinheit 3, dass das
kollidierende Objekt groß ist.
Wenn andererseits die Steuer-/ Regeleinheit 3, die Empfangssignale
von dem Kollisionsobjekterfassungssensor 2 empfangen hat,
unterscheidet, dass drei oder weniger von benachbarten Sensorelementen
auf den Sensorelementen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e und 2f des
Kollisionsobjekterfassungssensors 2 ein kollidierendes Objekt
erfassen, bestimmt die Steuer-/Regeleinheit 3, dass das
kollidierende Objekt klein ist. Demzufolge übt die Steuer-/Regeleinheit 3 eine
Steuerung/Regelung über
die Aktuatoren 7 derart aus, dass jeder der Aktuatoren 7 in
den EIN-Zustand versetzt wird oder im AUS-Zustand gehalten wird
auf der Grundlage der auf diese Weise bestimmten Größe und Härte des kollidierenden
Objekts. Insbesondere steuert/regelt die Steuer-/ Regeleinheit 3 unabhängig den
vorderseitigen Aktuator 7A und den rückseitigen Aktuator 7B,
der an jeder Wand angebracht ist (siehe 3A), gemäß einer
geeigneten Regulierung (Schaltung) des Deformationsmodus der Wand 4.
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Als
nächstes
wird eine Beschreibung von drei Deformationsmodi (eines primären, eines
sekundären
und eines tertiären
Deformationsmodus) der Wände 4 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform unter
Bezugnahme auf 4A, 4B und 4C gegeben,
in denen Querschnitte durch die Vorrichtung 1 zur Steuerung/Regelung
der Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie schematisch gezeigt sind. 4A zeigt
die in einem primären
Deformationsmodus verbeulten Wände 4, 4B zeigt
die in einem sekundären
Deformationsmodus verbeulten Wände 4 und 4C zeigt
die in einem tertiären
Deformationsmodus verbeulten Wände 4.
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Aus
drei Deformationsmodi bei der vorliegenden Ausführungsform ist der primäre Deformationsmodus
derjenige, bei dem jede Wand 4 mit einem einzigen Wellenbauch 4a verbeult
ist, wie in 4A gezeigt ist. Der sekundäre Deformationsmodus
ist derjenige, bei dem jede Wand 4 mit zwei Wellenbäuchen 4b verbeult
ist, wie in 4B gezeigt ist. Der tertiäre Deformationsmodus
ist derjenige, bei dem jede Wand 4 mit drei Wellenbäuchen 4c verbeult
ist, wie in 4C gezeigt ist. Insbesondere
ist jede Wand 4 im primären
Deformationsmodus, wie in 4A gezeigt,
verbeult, wenn alle vier Aktuatoren 7 (von denen zwei gezeigt
sind) im „AUS"-Zustand gehalten
werden. Jede Wand 4 wird im sekundären Deformationsmodus, wie
in 4B gezeigt, verbeult, wenn lediglich die vorderseitigen
Aktuatoren 7a oder die rückseitigen Aktuatoren 7b in
den „EIN"-Zustand geschaltet
werden. Jede Wand 4 wird im tertiären Deformationsmodus, wie
in 4C gezeigt, verbeult, wenn alle vier Aktuatoren 7 in
den „EIN"-Zustand geschaltet
werden.
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Wie
oben beschrieben, kann die Steifigkeit jeder Wand 4 durch
geeignetes Schalten des Deformationsmodus der Wand 4 variiert
werden. Nun Bezug nehmend auf 5A und 5B wird
eine Beschreibung einer Kollisionsbelastungswiderstandsfähigkeit
für jeden
Deformationsmodus gegeben, wobei ein Vergleich gemacht wird zwischen
einer Formgedächtnislegierung,
wie die bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird,
und einem anderen Material als der Formgedächtnislegierung. 5A zeigt
ein Schaubild einer Wandverschiebung gegenüber der Kollisionsbelastungswiderstandsfähigkeit
für jeden
Deformationsmodus bezüglich
einem Material, das keine Formgedächtnislegierung ist, etwa Aluminium. 5B zeigt
ein Schaubild für eine
Wandverschiebung gegenüber
der Kollisionsbelastungswiderstandsfähigkeit für jeden Deformationsmodus bezüglich einer
Formgedächtnislegierung.
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In 5A und 5B sind
drei Kurven durch „primärer Deformationsmodus", „sekundärer Deformationsmodus" und „tertiärer Deformationsmodus" bezeichnet. Genauer
entsprechen sie jedoch spezifischen Verbeulungslängen der Wand 4 jeweils im
primären,
sekundären
und tertiären
Deformationsmodus. Insbesondere ist die Verbeulungslänge im primären Deformationsmodus
die Länge
zwischen dem vorderen Ende 41 und dem hinteren Ende 42 der
Wand 4. Die Verbeulungslänge im sekundären Deformationsmodus
ist die Länge
zwischen dem vorderseitigen Aktuator 7A und dem hinteren
Ende 42 der Wand 4 oder zwischen dem vorderen
Ende 41 der Wand 4 und dem rückseitigen Aktuator 7B.
Die Verbeulungslänge
im tertiären
Deformationsmodus ist die Länge
zwischen dem vorderen Ende 41 und dem vorderseitigen Aktuator 7A,
zwischen dem vorderseitigen Aktuator 7A und dem rückseitigen
Aktuator 7B oder zwischen dem rückseitigen Aktuator 7B und
dem hinteren Ende 42 der Wand 4. Daher ist die Verbeulungslänge im zweiten
Deformationsmodus kürzer
als im primären
Deformationsmodus und die Verbeulungslänge im tertiären Deformationsmodus ist
kürzer
als im sekundären
Deformationsmodus.
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Wie
aus 5A und 5B deutlich
wird, weist ungeachtet des Materials, aus dem die Wand 4 besteht,
die derart konfigurierte Wand, dass sie in einem Deformationsmodus
einer höheren
Ordnung (mit einer kürzeren
Verbeulungslänge)
verbeult wird, eine größere Kollisionsbelastungswiderstandsfähigkeit
auf und daher stellt sie in der Vorrichtung 1 (z.B. in
der Fahrzeugkarosserie) eine größere Steifigkeit bereit.
Der Materialunterschied (zwischen der aus einer Formgedächtnislegierung
hergestellten Wand 4 und der aus einem anderen Material
hergestellten Wand 4) wird deutlich, wenn die Wand 4 im
tertiären Deformationsmodus
verbeult wird. Um den Unterschied zu verdeutlichen, wird auf 5A und 5B Bezug
genommen. Wie in 5A gezeigt ist, sinkt dann,
wenn ein anderes Material als eine Formgedächtnislegierung verwendet wird,
die Kollisionsbelastungswiderstandsfähigkeit ab, nachdem sie beim Auftreten
einer Verbeulung einen Spitzenwert erreicht. Wie in 5B gezeigt
ist, sinkt im Gegensatz hierzu dann, wenn eine Formgedächtnislegierung verwendet
wird, die Kollisionsbelastungswiderstandsfähigkeit zeitweilig ab, nachdem
eine Verbeulung auftritt, und steigt dann wieder an. Aus diesem Schaubild
ist klar, dass die Verwendung einer Formgedächtnislegierung die Steifigkeit
des Materials im tertiären
Deformationsmodus enorm erhöht über das Steifigkeitsniveau
hinaus, das gezeigt wird, wenn ein anderes Material als eine Formgedächtnislegierung verwendet
wird.
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Im
Folgenden wird eine Beschreibung eines Betriebs der Vorrichtung 1 zum
Steuern/Regeln der Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie unter Bezugnahme
auf 1 und 4 gegeben.
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Bezug
nehmend auf 1 sei als ein zunächst zur
Diskussion aufgegriffenes Beispiel angenommen, dass ein Fahrzeug
M mit einem kleinen Objekt (z.B. einem Hilfspfosten, einem Kompaktwagen usw.)
kollidiert. Wenn das Fahrzeug M im Begriff ist, mit dem kleinen
Objekt zu kollidieren, erfassen beispielsweise zwei benachbarte
Sensorelemente 2b, 2c aus den Sensorelementen 2a bis 2f des
Kollisionsobjekterfassungssensors 2 das kollidierende Objekt,
und jeder gibt ein Erfassungssignal an die Steuer-/Regeleinheit 3 aus.
Die Steuer-/Regeleinheit 3 bestimmt wiederum, dass in einem
durch die beiden Sensorelemente 2b, 2c abgedeckten
Bereich eine Kollision erfolgt, und dass daher das kollidierende Objekt
klein ist. Nachdem die Steuer-/Regeleinheit 3 bestimmt
hat, dass das kollidierende Objekt klein ist, steuert/regelt sie
unter Berücksichtigung
von anderer Information, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit die Aktuatoren 7,
und schaltet beispielsweise die Aktuatoren 7 alle in den „EIN"-Zustand, so dass
alle Wände 4 im
primären
Deformationsmodus verbeult werden, wie in 4A gezeigt
ist.
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Erneut
Bezug nehmend auf 1 sei angenommen, dass ein Fahrzeug
M mit einem großen
Objekt (z.B. einem großen
Fahrzeug, usw.) kollidiert. Wenn das Fahrzeug M im Begriff ist,
mit dem großen Objekt
zu kollidieren, erfassen vier benachbarte Sensorelemente 2a, 2b, 2c, 2d aus
den Sensorelementen 2a bis 2f des Kollisionsobjekterfassungssensors 2 das
kollidierende Objekt und jeder gibt ein Erfassungssignal an die
Steuer-/ Regeleinheit 3 aus. Die Steuer-/Regeleinheit 3 wiederum
bestimmt, dass in einem durch die vier Sensorelemente 2a, 2b, 2c, 2d erfassten
Bereich eine Kollision erfolgt und dass daher das kollidierende
Objekt groß ist.
Nachdem die Steuer-/Regeleinheit bestimmt hat, dass das kollidierende
Objekt groß ist,
steuert/regelt sie die Aktuatoren 7 unter Berücksichtigung
von anderer Information, wie einer Fahrzeuggeschwindigkeit, und
hält beispielsweise
alle Aktuatoren 7 im „AUS"-Zustand, so dass
die Wände
im tertiären
Deformationsmodus verbeult werden, wie in 4C gezeigt
ist.
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Obwohl
in der vorliegenden Ausführungsform
beispielhaft vorausgesetzt wurde, dass alle Aktuatoren 7 auf „AUS" gehalten werden
oder nach „EIN" geschalten werden,
um es zu ermöglichen, dann
die Wände 4 alle
in gleicher Weise im primären oder
tertiären
Deformationsmodus verbeult werden, stellt das Vorangehende lediglich
einige wenige der Beispiele dar. Es versteht sich daher, dass jeder
der vorderseitigen Aktuatoren 7A oder der rückseitigen Aktuatoren 7B jeder
Wand 4 in den „EIN"-Zustand geschaltet
werden kann, um es der Wand 4 zu ermöglichen, im sekundären Deformationsmodus
verbeult zu werden, wie in 4B gezeigt
ist, wenn dies geeignet erscheint. Weiterhin versteht es sich, dass nicht
alle Wände notwendigerweise
in einem einzelnen Deformationsmodus bei einer Kollision verbeult werden
müssen,
sondern dass eine Steuerung/Regelung in einer solchen Weise ausgeübt werden kann,
dass einige der Wände 4 entsprechend
einem Bereich des Fahrzeugs M, mit dem ein Objekt kollidiert (z.
B. lediglich die rechte Hälfte
der Wände 4 entsprechend
den Sensorelementen 2a, 2b, 2c des Kollisionsobjekterfassungssensors 2)
in einen geeigneten Deformationsmodus geschaltet werden, während andere
in einem anderen Deformationsmodus gehalten werden oder in diesen
geschaltet werden.
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Bei
einer Kollision werden die Verstärkungselemente 8,
wie in 2 gezeigt ist, wie die Wände 4 im primären, sekundären oder
tertiären
Modus verbeult nach Maßgabe
einer Steuerung, die dahingehend ausgeübt wird, ob jeder der bewegbaren
Zapfen 71 zurückgezogen
werden soll, die in die in jedem Verstärkungselement 8 vorgesehenen
Löcher
eingeführt
sind. Es versteht sich daher, dass die Steifigkeit jedes Verstärkungselements 8 in
gleicher Weise gesteuert/geregelt wird wie die jeder Wand 4.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
sind die obere Platte 61 und die untere Platte 63 des
Schieberelements 6 jeweils mit dem oberen Endabschnitt 43 und
dem unteren Endabschnitt 44 der Wand 4 verbunden
und werden daher mittels der bewegbaren Zapfen 71 (und
der Verbindungselemente 73) an einer Deformation in der
Fahrzeughöhenrichtung
gehindert. Solch eine auf die obere Platte 61 und die untere Platte 63 bei
einer vertikalen Deformation ausgeübte Zwangsführung ist derart entworfen,
dass sie als Ergebnis des Zurückziehens
der bewegbaren Zapfen 71 angehoben wird. Insbesondere wenn
die bewegbaren Zapfen 71 aus den Löchern der oberen Platte 61 und
der unteren Platte 63 des Schieberelements 6 herausgezogen
sind, ist das Schieberelement 6 in der Fahrzeuglängsrichtung
(nach vorne und nach hinten) frei verschiebbar. Wenn jedoch die
bewegbaren Zapfen 71 in den Löchern der oberen Platte 61 und
der unteren Platte 72 des Schieberelements 6 eingeführt bleiben,
ist das Schieberelement 6 mit den Wänden 4 und den Verstärkungselementen 8 verbunden,
und wird daher wie die Wände 4 und
die Verstärkungselemente
8 im primären, sekundären oder tertiären Deformationsmodus
verbeult nach Maßgabe
der dahingehend ausgeübten
Steuerung/Regelung, ob jeder der bewegbaren Zapfen 71 zurückgezogen
wird.
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In
der vorangehenden Beschreibung des Betriebs der Vorrichtung 1 wird
jeder Aktuator 7 nach Maßgabe der Größe (Abmessungen)
eines kollidierenden Objekts gesteuert/geregelt. Zum Beispiel kann
jeder Aktuator 7 nach Maßgabe der Härte des kollidierenden Objekts
gesteuert/geregelt werden, wie in Verbindung mit dem Kollisionsobjekterfassungssensor 2 beschrieben
wurde. Wenn in diesem Fall beispielsweise die Steuer-/ Regeleinheit 3 bestimmt,
dass die Härte
eines kollidierenden Objekts, die von der Ausgabe der Sensorelemente 2a bis 2f des
Kollisionsobjekterfassungssensors 2 erfasst wird, niedriger
als ein vorbestimmter Wert ist, werden Aktuatoren 7 nach „EIN" geschaltet, um es
zu ermöglichen,
dass die Wände 4 im
primären
Deformationsmodus verbeult werden. Wenn die Steuer-/Regeleinheit 3 bestimmt,
dass die Härte
des kollidierenden Objekts gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist,
werden alle Aktuatoren im „AUS"-Zustand gehalten,
um es zu ermöglichen,
dass alle Wände 4 im
tertiären
Deformationsmodus verbeult werden.
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Im
Folgenden werden durch die oben beschriebenen Ausführungsformen
zu erreichende vorteilhafte Effekte beschrieben.
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Da
eine Steuerung/Regelung über
die Steifigkeit der Wände 4 durch
einen einfachen Vorgang des Herstellens und Freigebens einer Verbindung zwischen
dem oberen Endabschnitt 43 der Wand 4 und der
oberen Platte 61 des Schieberelements 6 und zwischen
dem unteren Endabschnitt 44 der Wand 4 und der
unteren Platte 63 des Schieberelements 6 ausgeübt werden
kann, d.h. durch Anlegen und Aufheben einer Zwangsführung auf
die Deformation der Wände 4 in
der Fahrzeugbreitenrichtung, kann die Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie
mit einer kleineren Kraft gesteuert/geregelt werden, als sie in
herkömmlichen
Vorrichtungen erforderlich ist. Demzufolge kann eine Verkleinerung
der Vorrichtung 1 selbst ebenso wie einer Batterie zur
Versorgung der Vorrichtung erreicht werden.
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Da
gegenüberliegende
Flächen
der oberen und unteren Platte 61, 63 des Schieberelements 6 mit
Vorsprüngen
und Vertiefungen ausgebildet sind, kann das Schieberelement 6 derart
entworfen sein, dass es eine größere Steifigkeit
aufweist. Da die Wände 4 zwischen
den inneren ebenen Flächenabschnitten 61b und
den inneren ebenen Flächenabschnitten 63b (d.h.
an Stellen entsprechend den Vorsprüngen der gegenüberliegenden
Flächen,
nämlich innere
ebene Flächen
von nach innen hin angeordneten plattenartigen Abschnitten) der
oberen und der unteren Platte 61, 63 vorgesehen
sind, kann die vertikale Länge
der Wände 4 (außer dem
oberen Endabschnitt 43 und dem unteren Endabschnitt 44)
verkürzt
werden. Daher können
die Wände 4 mit
einer größere Steifigkeit
entworfen werden.
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Da
die Wand 4 aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt
ist, findet ein Anstieg ihrer Kollisionsbelastungswiderstandsfähigkeit
erneut statt nach dem Auftreten einer Verbeulung im tertiären Deformationsmodus.
Daher kann die Steifigkeit der Wand 4 (ebenso wie der Vorrichtung 1 und
der Fahrzeugkarosserie) verbessert werden. Ferner sind das Verstärkungselement 8 und
das Schieberelement 6 wie die Wand 4 aus einer
Formgedächtnislegierung
hergestellt, und die Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie kann beträchtlich
erhöht
werden, insbesondere nach dem Auftreten einer Verbeulung im tertiären Deformationsmodus.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
sind die Wände 4 in
einer Richtung parallel zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet, aber
die vorliegende Vorrichtung 1 kann zur Steuerung/Regelung
der Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie in einer beliebigen Richtung
orientiert sein, so lange die Wände 4 in
einer Richtung parallel zu einer Richtung einer wahrscheinlichen
Kollisionsbelastung angeordnet sind. Beispielsweise kann die Vorrichtung
zur Steuerung/Regelung der Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie an
jeder Seite des Fahrzeugs M vorgesehen sein, so dass die Wände 4 in
der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet sind, um die Fahrzeugkarosserie
auf eine Querkollision (oder Seitenaufprall) vorzubereiten.
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Obwohl
die vorliegende Ausführungsform
einen typischen Fall zeigt, bei dem die Wände 4, das Schieberelement 6 und
die Verstärkungselemente 8 allesamt
aus einer Formgedächtnislegierung
hergestellt sind, können
beispielsweise auch lediglich die Wände 4 aus einer Formgedächtnislegierung
hergestellt sein, und all diese Komponenten 4, 6 und 8 können aus
einem anderen Material als Formgedächtnislegierungen hergestellt
sein.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist die Vorrichtung 1 zur Steuerung/Regelung der Steifigkeit einer
Fahrzeugkarosserie im Wesentlichen mit denselben Abmessungen ausgebildet
wie diejenigen des vorderen Stoßfängers FB.
Es lann auch lediglich ein Abschnitt, dessen Steifigkeit in geeigneter
Weise gesteuert/geregelt werden soll (z.B. in einer linken Halbseite
oder einer rechten Halbseite des vorderen Stoßfängers FB, oder einem Ende eines
vorderen Seitenahmens FS, wie in 6 gezeigt)
kann mit der Vorrichtung 1 zur Steuerung/Regelung der Steifigkeit einer
Fahrzeugkarosserie versehen sein. Weiterhin werden bei der vorliegenden
Ausführungsform
die Aktuatoren 7 nach Maßgabe der Größe oder
anderer Eigenschaften eines kollidierenden Objekts gesteuert/geregelt.
Die Aktuatoren 7 können
nach Maßgabe einer
Kollisionsform wie einer vollen Frontalkollision oder einer seitlich
versetzten Frontalkollision gesteuert/geregelt werden. Ferner können die
Aktuatoren 7 sowohl nach Maßgabe der Kollisionsform als
auch nach Maßgabe
der Eigenschaften eines kollidierenden Objekts gesteuert/geregelt
werden.
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Eine
Vorrichtung (1) zur Steuerung/Regelung der Steifigkeit
einer Fahrzeugkarosserie umfasst eine Wand (4), auf die
eine Kollisionsbelastung von der Seite ihres vorderen Endes (51)
her ausgeübt
wird, ein Basiselement (5), das an der Seite eines hinteren
Endes (42) der Wand (4) angeordnet ist, ein Schieberelement
(6), das eine obere und eine untere Platte (61, 63)
aufweist, die einander gegenüberliegen,
sowie eine vertikale Platte aufweist, die zusammenhängend zwischen
den Rändern
der oberen und der unteren Platte (61, 63) verläuft, sowie
Aktuatoren (7) zum Herstellen und Freigeben einer Verbindung zwischen
der Wand (4) und dem Schieberelement (6). Die
obere Platte (61) ist über
einem oberen Ende (oberen Endabschnitt 43) der Wand (4)
angeordnet, die untere Platte (63) ist unterhalb eines
unteren Endes (unteren Endabschnitts (44)) der Wand (4)
angeordnet und die vertikale Platte ist an dem vorderen Ende (41)
der Wand (4) angeordnet. Das Schieberelement (6)
ist bezüglich
dem Basiselement (5) bei einer Kollision verschiebbar.
Die Aktuatoren (7) dienen zur Herstellung der Verbindung
zwischen dem oberen Ende (43) und der oberen Platte (61)
und zwischen dem unteren Ende (44) und der unteren Platte (63).