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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Steuergerät bzw. eine Vorrichtung
bzw. ein Verfahren zur Ansteuerung einer Aktuatorik für
einen Personenschutz für ein Fahrzeug nach der Gattung
der unabhängigen Patentansprüche.
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F.
Zeidler: Analyse von Straßenverkehrsunfällen mit
verletzten PKW-Insassen unter besonderer Berücksichtigung
von versetzten Frontalkollisionen mit abgleitender Fahrzeuge, Dissertation
an der TU-Berlin 1982 schlägt vor, einen stabilen Diagonalträger
mit ausreichenden Deformationsraum hinter der Radgeometrie vorzusehen.
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Aus
DE 195 32 858 A1 ist
es bekannt, eine massive Stoßstange, die bei einer Kollision
den Reifen schützen soll, einzubauen. Aus
DE 101 13 098 A1 ist ein
Verfahren bekannt, dass einen Radeinschlag auf der intrudierenden
Fahrzeugseite vorsieht, so dass eine Abgleitkollision erzwungen
werden soll. Dabei wird kurz vor der Kollision durch einen Aktuator
in der Spurstange eine Radeindrehung des Vorderrads bewerkstelligt.
Diese können hydraulisch oder pyrotechnisch angesteuert
werden. Dadurch soll die Außenseite der Felge als Abgleitebene
fungieren und das Verhaken der kollidierenden Fahrzeuge verhindern.
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Aus
WO 2005/110815 A1 ist
ein System bekannt, das auf einer ausklappbaren Mechanik vor dem
Rad basiert, wobei das System jedenfalls ein Verhaken der Reifen
verhindern soll und somit einer Abgleitkollision resultiert. Es
handelt sich dabei um ein Dreigelenk, welches am Flansch zwischen Längsträger
und Crashbox befestigt wird. Die Aktivierung erfolgt über
dem Zusammenstoß mit einem anderen Fahrzeug, bei dem ein
Deflektor mittels Reibschluss durch den Unfallpartner in lateraler
Richtung herausgezogen wird. Dadurch wird das Rad vom Deflektor
gedeckt, und soll ein Verhaken mit dem Reifen oder der Felge des
Gegnerfahrzeugs verhindern.
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Damit
soll durch die im Stand der Technik beschriebenen Verfahren ein
Verhaken der Räder verhindert und dadurch die Kollision
in einer Abgleitkollision überführt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Steuergerät bzw. die erfindungsgemäße
Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren
mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche
haben demgegenüber den Vorteil, dass nunmehr eine Aktuatorik
vorgesehen ist, die derart angesteuert werden kann, dass eine Ankopplung
wenigstens eines Fahrzeugsrads an eine Längsstruktur, beispielsweise
einen Fahrzeugslängsträger oder einen Seitenschweller,
und/oder an einen Querträger bewirkt wird und so eine Kollisionssignalübertragung über
diese Längsstruktur bzw. über diesen Querträger
und/oder ein Abbau kinetischer Energie über diese Längsstruktur
bzw. über diesen Querträger verbessert wird. Somit
wird ein optimaler Schutz bei einer Frontalkollision mit Teilüberdeckung erreicht.
Durch die frühe Ankopplung des Rads an die Längsstruktur
wird ermöglicht, dass die zentrale Auslöseeinheit,
beispielsweise ein Steuergerät im Bereich des Fahrzeugtunnels
ein entsprechendes Signal frühzeitig für die Frontairbags
generieren kann und somit die Rückhaltesysteme ihre volle
Wirkung entfalten können.
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Darüber
hinaus ist es ein wesentlicher Vorteil, dass je nach Ausprägungsart
eine zusätzliche Abstützung an der Längsstruktur
stattfindet und zusätzlich kinetische Energie abgebaut
werden kann. Damit reduziert sich die Insassenbelastung. Dies gilt vor
allem auch bei Seitenkollisionen, da durch die zusätzlichen
Komponenten Energie aus der Querrichtung in Längsrichtung
umgewandelt und somit zusätzliche Crashenergie abgebaut
wird.
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Ein
weiterer Vorteil ist, die Kostenreduktion bei Misusefällen,
da aufgrund einer elektronischen Auslösung ein Schwellwert
für die Aktivierung des Systems eingeführt werden
kann und somit keine unnötigen Reparaturkosten anfallen.
Unter einem Misuse wird ein Aufprall verstanden, der keine Auslösung von
Personenschutzmitteln nach sich ziehen soll, beispielsweise ein
Parkrempler.
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Die
Einbaulage der Aktuatorik ermöglicht, ein fußgängerschutzfreundliches
Personenschutzsystem einzusetzen, so dass der Fußgänger
nicht durch die Aktuatorik zu Schaden kommt.
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Vorliegend
ist unter dem Begriff Steuergerät eine Einheit zu verstehen
die Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon
Steuersignale ausgibt. Üblicherweise handelt es sich dabei
um eine Baugruppe, die in einem Gehäuse aus Plastik oder Metall
eingebaut worden ist. Es ist jedoch möglich auch auf ein
solches Gehäuse zu verzichten und die Komponenten beispielsweise
durch eine Folie abzudecken.
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Ansteuern
soll vorliegend Aktivieren, beispielsweise einer Aktuatorik bedeuten.
Im Weiteren kann das Ansteuern ebenfalls das Aktivieren von Personenschutzmitteln
wie beispielsweise Airbags, Gurtstraffer, Gurtkraftbegrenzer, Kopfstützen, Überollbügel,
sitzintegrierte Rückhaltemittel u. a. Insassenrückhaltesysteme
beinhalten.
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Unter
Aktuatorik sind mechanische Komponenten zu verstehen, die in Abhängigkeit
von einem Ansteuersignal bei einer Unfallsituation oder davor, bedient
werden. Die dabei eingesetzten Komponenten können neben
mechanischen Bauteilen auch hydraulische und/oder pneumatische und/oder
elektrische und/oder elektromechanische Elemente beinhalten.
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Unter
den Schnittstellen sind hard- und/oder softwaremäßig
ausgebildete Schnittstellenbausteine zu verstehen, die im Hardwarefall
aus einem oder mehreren elektronischen Bausteinen auch integrierten
Bausteinen bestehen können. Insbesondere ist es möglich,
dass die Schnittstelle ein Softwaremodul ist, das sich beispielsweise
auf einen Mikrocontroller eines Steuergeräts befindet.
Damit ist auch eine Ankopplung von Sensoren die sich innerhalb des
Steuergeräts befinden, mit einer solchen Schnittstelle möglich.
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Unter
einem Unfallsensorsignal ist ein Signal einer Unfallsensorik zu
verstehen, das auch aus mehreren Teilsignalen, wie beispielsweise
von mehreren Sensoren, bestehen kann. Unter der Unfallsensorik wird üblicherweise
eine Unfallsensorik, eine Beschleunigungssensorik, eine Körperschallsensorik, eine
Luftdrucksensorik, eine Weg- oder eine Geschwindigkeitssensorik
oder Kombinationen davon, zu verstehen. Bei der Unfallsensorik kann
es sich um Video, Radar, Ultraschall und/oder Lidar handeln.
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Die
Auswerteschaltung kann beispielsweise ein Mikrocontroller, oder
ein anderen Prozessor, oder eine Mehrzahl von Prozessoren, oder
ein ASIC oder eine Mehrzahl von analogen und diskreten Bausteinen
sein. Es können auch Kombinationen aus diesen Bausteinen
sein. Insbesondere kann es sich um einen Controller und einer Ansteuerungsschaltung handeln,
die selbst eine Logik aufweist, um Signale zu verknüpfen.
Bei Prozessoren weist die Auswerteschaltung üblicherweise
entsprechende Software auf, um die Auswertefunktion und die Erzeugung
des Ansteuersignals zu bewirken. Das Ansteuersignal ist vorliegend
das Signal, das an die Aktuatorik ausgegeben wird. Es ist möglich,
dass Steuergeräte intern ein anderes Signal übertragen,
beispielsweise von einem Controller zu einer Ansteuerschaltung und
erst die Ansteuerschaltung dann das Ansteuersignal selbst, beispielsweise
nach dem Durchlaufen von logischen Operationen ausgibt.
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Ankopplung
bedeutet vorliegend eine Kraftübertragung von dem Rad auf
die Längsstruktur, beispielsweise einen Längsträger,
so dass die kinetische Energie oder nur ein Unfallsignal über
die Längsstruktur übertragen werden kann.
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Eine
Fahrzeuglängsstruktur ist ein zentrales Element des Fahrzeugs,
diese besteht neben einem Fahrzeuglängsträger
auch aus seitlich in Längsrichtung verbauten Verbindungen.
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Der
Fahrzeuglängsträger ist ein zentrales Element
des Fahrzeugs, an denen beispielsweise Steuergeräte angekoppelt
sind, um Beschleunigungssignale oder Körperschallsignale
aufnehmen zu können.
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In
den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen, der in den unabhängigen Patentansprüchen
angegebenen Vorrichtungen, bzw. Steuergerät bzw. Verfahren
angegeben.
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Vorteilhaft
ist, dass die Aktuatorik in Fahrzeuglängsrichtung beweglich
ist. Damit kann die Aktuatorik vor oder hinter dem Rad oder zu beiden
Seiten angeordnet sein, und dann im Auslösefall in Richtung
auf das Rad und/oder der Radaufhängung sich bewegen, um
mit dem Rad und/oder der Radaufhängung einen Kontakt herzustellen.
Vorzugsweise ist die Aktuatorik nur in Fahrzeuglängsrichtung
beweglich. Es ist jedoch möglich, auch in einem gewissen Winkel
einen Kontakt zum Rad vorzusehen.
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Vorteilhafterweise
kann die Aktuatorik nur Einzeln an einem Rad und/oder in Kombination
an mehreren Rädern verbaut werden. Insbesondere ist dann
die Aktuatorik auch nur auf einer Fahrzeugseite z. B. der potenziell
Stoss zugewandten Fahrzeugseite, beispielsweise nur links vorne
oder nur am Heck vorhanden.
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Vorteilhafterweise
ist dabei die Aktuatorik im Fahrzeugschweller angeordnet, der ein
besonders geeigneter Ort ist, um auf das Rad einzuwirken.
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Es
ist auch möglich, dass die Aktuatorik wenigstens ein Gelenk
aufweist, das in einem eingerasteten Zustand, also dem Zustand,
wo das Gelenk eingerastet ist, die Ankopplung zwischen dem Rad und dem
Fahrzeuglängsträger realisiert. Auch das Gelenk
kann in verschiedenen Winkeln auf das Rad einwirken. Bei geeigneter
Auslegung ist es auch möglich, dass durch die Aktuatorik
das Rad seitlich verkippt wird, so dass zur weiteren Crashfolgeminderung
eine Abgleitfläche entsteht.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, dass die Aktuatorik ein vertikales Element
aufweist, das in einem aktivierten Zustand ein Eindrehen des wenigstens
einen Rads bewirkt. Dabei wird beispielsweise die Aktuatorik im
Bereich oder in Kombination mit dem Stoßfänger
eingebaut und ausgelöst, und verhindert so, dass sich das
Rad nach außen dreht, sondern wenn eine Kraft einwirkt,
dass eine Eindrehung nach innen erfolgt.
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Die
Aktuatorik kann so ausgelegt sein, dass sie im aktivierten Zustand
mit dem Rad einen zum Fahrzeuglängsträger parallelen
Längsträger auf Höhe des Seitenschwellers
realisiert. Dies ist besonders günstig, um die Kraft abzuleiten.
Insbesondere kann der Seitenschweller Teil dieses durch die Aktuatorik
ausgebildeten Längsträgers werden.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, dass die Aktuatorik mindestens einen
Energiespeicher aufweist, der im Auslösefall zu einer Sollverformung
des Fahrzeugs verwendet wird, um so eine geeignete Aufnahme der
kinetischen Energie zu bewirken.
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Wie
oben angedeutet, ist es besonders vorteilhaft, dass die Unfallsensorik
eine Umfeldsensorik aufweist. Mit einer solchen Umfeldsensorik kann
die Aktuatorik gemäß der Erfindung frühzeitig,
d. h. bereits vor der Kollision eingesetzt werden.
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Ausführungsbeispiele
sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 ein
Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Steuergerät,
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2 eine
Aktuatorik im Schweller im nichtaktivierten Zustand,
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3 dieselbe
Aktuatorik im aktivierten Zustand,
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4 eine
Aktuatorik, die ein Gelenk aufweist und nicht aktiviert ist,
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5 eine
aktivierte Gelenkaktuatorik,
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6 eine
Aktuatorik die quer zum Längsträger beweglich
ist und nicht aktiviert ist und
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7 die
aktivierte Aktuatorik die quer zum Fahrzeuglängsträger
angeordnet ist,
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8 eine
Aktuatorik, die das Eindrehen des Rades verhindern soll und im Bereich
des Stoßfängers angeordnet ist und vorliegend
in einer Seitenansicht vorgestellt wird und in
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9 in
einer Rückansicht,
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10 zeigt
Ausführungsformen des Aktuators,
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11 eine
Ausführungsform des pyrotechnischen Aktuators,
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12 eine
Nutzung der Aktuatorik zur Energieabsorption,
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13 der
Einsatz einer Aktuatorik, die auch vor dem Rad angeordnet ist,
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14a und 14b ein
Ankopplungs- und Verformungsvorgang unter Ausnutzung der Crashenergie
und
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15 ein
Flussdiagramm.
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1 zeigt
in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße
Vorrichtung und das erfindungsgemäße Steuergerät.
Im Fahrzeug FZ ist ein Steuergerät SG angeordnet, das als
die Auswerteschaltung einen Mikrocontroller μC aufweist,
der über eine Schnittstelle IF1 mit Sensordaten von Fahrzeugunfallsensoren
versorgt wird. Zu diesen Unfallsensoren gehört ein Sensorcluster
SC, in dem beispielsweise Beschleunigungs- und oder Drehratensensoren
und gegebenenfalls Körperschallsensoren angeordnet sind,
sowie an der Fahrzeugfront angeordnete Beschleunigungssensoren BS1
und BS2, die als Upfrontsensoren bekannt sind, sowie Unfallsensoren U1
der Fahrzeugfront, beispielsweise ein Radarsensor und ein Umfeldsensor
U2 am Fahrzeugheck, beispielsweise als ein Parkpilot und damit als
Ultraschallsensor ausgebildet. Aber auch Seitenaufprallsensoren
wie die Luftdrucksensoren PPSr und PPSl können Signale
liefern. Die Luftdrucksensoren PPSl und PPSr werden von Beschleunigungssensoren BSr
und BSl begleitet, die als Plausibilitätssensoren dienen.
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Kommt
der Mikrocontroller μC zu dem Schluss, dass anhand der
Sensorsignale eine Ansteuerung der Aktuatorik der erfindungsgemäßen
Art und Weise notwenig ist, dann überträgt der
ein Signal vorzugsweise Ansteuersignal zum Schnittstellenbaustein
IF2, der dieses Ansteuersignal weitergibt an die Aktuatorik A, die
in Reaktion darauf, aktiviert wird.
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Der
Einfachheit halber sind die für die Erfindung notwendigen
Komponenten dargestellt. Das Steuergerät weist selbst zu
weiteren Komponenten auf, um den Betrieb des Steuergeräts
SG zu gewährleisten. Das Steuergerät SG kann sich
wie oben angedeutet, in einem Gehäuse, beispielsweise aus
Aluminium und/oder Kunststoff befinden. Weitere Sensoren die dem
Fachmann geläufig sind können vorliegend verwendet
werden.
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Die 2 und 3 erläutern
ein ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Vorliegend
wird im Schweller 23 eine Aktuatorik 22 eingebaut,
die ein Rohr oder eine zylindrische oder eine quaderförmige Form
oder eine ähnliche Bauform aufweist. Diese Aktuatorik 22 hat
lediglich einen Freiheitsgrad in Längsrichtung. Die Aktuatorik 22 weist
eine vorgespannte Feder 21 oder eine pyrotechnische Ladung
auf, und es ist ein Relais oder ein anderer Schalter 20 vorgesehen.
Die Aktuatorik 22 wird sich im Auslösefall aus dem
Schweller 23 in Richtung auf das Rad R bewegen. Der Fahrzeugrahmen
FR ist vorliegend nicht in Mitleidenschaft gezogen.
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3 zeigt
den Auslösefall, wobei nunmehr die Feder 32 entspannt
ist und der Schalter 31 betätigt wurde, so dass
der Aktuator 30 sich auf das Rad R bewegen kann und damit
den Kontakt herstellt. Über das Chassis wird somit durch
die Ankopplung die Kraft vom Rad R zum Teil zum Fahrzeuglängsträger übertragen.
Ein anderer Teil dieser Kraft wird durch den durch die Auslösung
der Aktuatorik zusätzlich ausgebildeten seitlichen Längsträger
in Verlängerung des Fahrzeugschwellers übertragen.
Der Auslösefall ist demnach in 3 zu sehen.
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Die
Positionierung in lateraler Position ist abhängig vom Schweller
und kann gegebenenfalls in schräger Einbaulage erfolgen.
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In
den 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt, dabei wird der Einbau eines Gelenks 41,
das zwei Freiheitsgrade aufweist, und zwar in Längs- und
Querrichtung vorgestellt. Das Gelenk 41 weist einen Teleskopstab T
auf, der am Längsträger L befestigt ist. Dieser
Teleskopstab T wird über das Gelenk 41 mit einem
festen Stab S verbunden. Dieser feste Stab S ist am Schweller 40,
also am Querträger angeordnet. Über einen mechanischen
Energiespeicher E, mithin eine Federeinheit oder eine weitere Fixierstange,
die als Kolben realisiert werden kann, ist das Gelenk 41 weiterhin
verbunden, so dass eine Verschiebung in Fahrzeuglängs-
und Querrichtung ermöglicht wird. Die feste Stange wird
mit S im Bild bezeichnet, das Rad mit R, die Bewegungsrichtung ist
durch Pfeile angeordnet.
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5 zeigt
nun diese Aktuatorik im aktivierten Zustand. Das Gelenk 51 mit
Teleskopstange T und dem Stab S wird durch die entspannte Feder
E auf das Rad R gedrückt. Damit wird eine Ankopplung des
Rads R an den Längsträger L erreicht. In diesem Zustand
ist das Gelenk 51 arretiert oder eingerastet, was durch
das Bezugszeichen 50 angedeutet wird. Eine Alternative
ist, die Aktivierung über eine pyrotechnische Vorrichtung,
die über einen Gastreibsatz einen Kolben bewegt, zu realisieren,
so dass sich das Gelenk 51 entsprechend seinen Freiheitsgraben
bewegt. Bei geeigneter Auslegung ist es auch möglich, dass
durch die Aktuatorik das Rad R seitlich verkippt wird, so dass zur
weiteren Crashfolgenminderung eine Abgleitfläche entsprechend
dem eingangs geschilderten Verfahren entsteht. Der Schweller ist
vorliegend mit 52 bezeichnet.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel zeigen die 6 und 7,
wobei 6 die Aktuatorik im nicht aktivierten Zustand
und 7 im aktivierten Zustand darstellen. Vorliegend
wird eine Aktuatorik A am Längsträger L angeordnet,
wobei die Aktuatorik A einen Freiheitsgrad in Querrichtung zum Fahrzeug
aufweist, vorliegend also in -Y-Richtung. Diese Bewegung bewirkt,
dass das Rad R sich im aktivierten Zustand der Aktuatorik A in Querrichtung
dreht. Die Aktuatorik A wird durch einen Energiespeicher E aktiviert,
der beispielsweise eine mechanisch vorgespannte Feder sein kann,
oder aber ein pyrotechnische Vorrichtung, welche über einen
Gastreibsatz einen Kolben bewegt, dass die Aktuatorik A sich in Querrichtung
bewegt. Dargestellt sind 6 und 7 jeweils
auch der Schweller bezeichnenden Bezugszeichen 60 und 70.
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Die 8 und 9 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei 8 eine Seitenansicht
und 9 eine Rückansicht bieten. Die Aktuatorik
A wird im Bereich um den Stoßdämpfer 90 angeordnet,
beispielsweise im Bereich um die A-Säule 80 bzw.
am Radeinbau unterhalb des Kotflügels K. Die Aktuatorik
A weist einen Freiheitsgrad bezüglich der Bewegung in der
Fahrzeughochachse mit der Z-Achse auf. Die Aktuatorik A ermöglicht
im inaktiven Zustand ein verdrehen des Rades R durch die Lenkung.
Im aktiven Zustand erzwingt jedoch die Aktuatorik A ein Eindrehen
des Rades R. Für die Aktuatorik A ist wiederum ein Energiespeicher
E vorgesehen, der wiederum reversibel ausgeführt sein kann, beispielsweise
durch eine mechanisch vorgespannte Feder, oder pyrotechnisch, über
einen Gastreibsatz, der wiederum einen Kolben bewegt. Weiterhin
sind dargestellt in 8 der Schweller 81 und
in 9 die Vorderachse V.
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Insbesondere
das zweite Ausführungsbeispiel hat den Vorteil eine zusätzliche
Verstärkung der Seitenstruktur zu bewirken, so dass bei
Seitenkollision eine zusätzliche Steifigkeit an der Fahrgastzelle erreicht
wird.
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10 erläutert
verschiedene Ausführungsformen des Aktuators. Die Aktuatorform
kann wie durch 100 dargestellt, eine Zylinderform aufweisen oder
aber wie durch 101 dargestellt einen Quader formen. Durch 104, 102 und 103 wird
dargestellt, dass der Zylinder oder die Quaderform eine größere
Fläche an einer Seite aufweisen kann, um eine bessere Ankopplung
zu erreichen. Weitere Varianten sind möglich. Die Aktuatorik
kann über eine hydraulische, pneumatische, elektronmotorische,
elektromechanische, reinmechanische oder pyrotechnische Ansteuerung
verfügen. Eine irreversible pyrotechnische Ausführungsform
ist aufgrund der notwendigen Auslösezeiten im Bereich um
20 Millisekunden vorzuziehen.
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11 zeigt
wie die Aktuatorik mittels Pyrotechnik ausgeführt sein
kann. Sie kann wie in 11 dargestellt, wie ein Stoßdämpfer,
der über eine Zündeinheit ZE und einen Gasgenerator
GG gezündet wird, aufgebaut sein. Die Zündung
erfolgt über ein Steuergerät beispielsweise über
ein Airbagsteuergerät. Dies ist durch den Blitzpfeil gekennzeichnet. Das
expandierende Gas drückt nach Abschluss des Zündvorgangs
einen Kolben KB im Aktuator in Richtung seines Frei heitsgrads und
der Druck wird aufrechterhalten. Dadurch wird zusätzlich
ein Widerstand aufgebaut der im Falle der Kollision abgebaut werden
muss und somit die Kollisionsgeschwindigkeit reduziert. Dies kann
wie in 11 dargestellt sein auch mit
einem Teleskopstab TS kombiniert sein. Andere Ausführungsformen
wie beispielsweise über eine vorgespannte Feder, einen
elektromotorischen Antrieb über eine zusätzliche
Antriebswelle oder über eine Hydraulikleitung sind ebenfalls
denkbar.
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Eine
weitergehende Betrachtung erlaubt die Nutzung der eingesetzten Aktuatorik
als Verformungselement zur Energieabsorption. Dies ist in 12 dargestellt.
Hierfür ist insbesondere ein mechanischer Energiespeicher
beispielsweise auf Basis einer vorgespannten Feder oder eines pyrotechnischen
Elements vorteilhaft. Zum Zeitpunkt t0 ist
der reversible Energiespeicher E in Form einer mechanisch vorgespannten
Feder im Ausgangszustand, das heißt die Energie zum Ausfahren
des Druckstempels DS an das Rad R und damit zur Ankopplung des Rads
an die Fahrzeugstruktur ist bereitgestellt. Durch A ist die Aktuatorik
bezeichnet die im rechten Bild vergrößert herausgezeichnet
ist um die Situation genau darstellen zu können.
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Zum
Zeitpunkt t1 wird ein Offsetcrash erkannt und
die Energie des Energiespeichers ES freigesetzt wobei die Spannung
in der Feder gelöst wird. Damit wird der Druckstempel DS
an das Rad R beschleunigt und erzeugt eine kompakte und kraftschlüssige Verbindung
zwischen dem Rad R und der Fahrzeugstruktur über den Schweller.
Mit verformender Frontstruktur kommt es dann zum Zeitpunkt t2 zum Kontakt zwischen dieser Frontstruktur
und dem vorderen Bereich des Rades R. Nun wird die Federcharakteristik
im Vergleich zum Aktivierungszeitpunkt auch veränderbar
ausgenutzt, um eine Sollverformung durchzuführen und damit
weitere Crashenergie abzubauen. Damit wird indirekt die Gesamtgeschwindigkeit
und damit zwangsläufig auch die Drehgeschwindigkeit des
Fahrzeugs verringert. Damit können mittels eines einzigen
Elements zwei Crashfolgen mindernde Funktionen abgerufen werden:
- – Eine Ankopplung und Versteifung
zu Beginn des Crashs.
- – Eine Sollverformung und eine Energieabsorption im
weiteren Verlauf des Crashs.
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Die
Sollverformung und Energieabsorption wird durch die erneute Kompression
der Feder erreicht. Denkbar ist auch der zusätzliche, integrierte Einsatz
typischer, für ein hohes Energieaufnahmevermögen
bekannter Materialien innerhalb des aktuatorischen Elements wie
beispielsweise Metallschäume.
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Entwickelt
man diesen Gedanken einer quasi idealen Ankopplungs- und Sollverformungsfunktion
weiter, so bietet sich auch ein Einschluss einer crashaktiven Aktuatorik
vor dem Vorderrad an wie es in 13 dargestellt
ist. Hierbei ist das Rad R wie hier in einer Draufsicht auf das
Fahrzeug dargestellt von zwei Crashaktuatoriken A eingeschlossen
die bei der Aktivierung das Rad R einschließen. Vorteil
bei einem solchen Ansatz ist eine steife seitliche Lastabtragungskette
die an entsprechenden Stellen eine Sollverformung zur Energievernichtung
nutzen kann. Damit würde im Fall einer Frontkollision neben
dem Längsträger ein weiterer zusätzlicher,
paralleler Lastpfad aufgebaut werden.
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Eine
mögliche Umsetzung eines solchen Konzepts auf Basis einer
Ausnutzung der Crashenergie zur Positionierung und Ankopplung des
Aktuators A von vorne an den vorderen Bereich des Rades ist in 14a, b dargestellt. Die Crashrichtung ist mit
C bezeichnet, das Rad wiederum mit R und die Aktuatorik mit A. Zum
Zeitpunkt t0 erfolgt die Crashdetektion
eines Offsetcrashs und anschließend die crashinduzierte
Rückwärtsbewegung des Aktuators A direkt an das
Vorderrad bis zum Zeitpunkt t1. Zu beachten ist,
dass bis zu diesem Zeitpunkt der Aktuator A noch nicht ausgelöst
wurde. Erst nach Abschluss des kraftschlüssigen Ankopplungsvorgangs
zwischen Aktuator A und Rad R wird der Aktuator A ausgelöst,
dass heißt das Energie aus dem Energiespeicher freigesetzt
wird, beispielsweise durch Lösung einer vorgespannte Feder.
Zum Zeitpunkt t2 wird dann der Druckstempel
in Vorwärtsrichtung ausgefahren. Sobald die Frontstruktur
in diesen Bereich eindringt erfolgt bei t3 der
Kontakt mit diesem ausgefahrenen Druckstempel des Aktuators A. Damit
beginnt eine begrenzte Sollverformung des Druckstempels in entgegen
gesetzter Richtung als er zuvor ausgefahren wurde und vermindert
damit die im Gesamtfahrzeugsystem befindliche kinetische Energie.
Sobald der Stempel wieder komplett in die Aktuatorbox eingedrückt
wurde erfolgt eine verstärkte Kraftübertragung
auf das Vorderrad und anschließend auf den hinter dem Vorderrad
befindlichen aktivierten Aktuator A. Zu beachten ist dass das Rad
R inklusive Felge einen nicht unerheblichen Steifigkeitsanteil in nerhalb
dieser seitlichen Lastabtragungskette beiträgt. Insgesamt
kann ein derartiges gekoppeltes Aktuator-Rad-Aktuator-Schwellergesamtsystem
als zusätzlicher seitlicher Längsträger
angesehen werden.
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Die
Auslösung der vorgeschlagenen Aktuatorik A erfolgt über
ein Sensorsignal welches auf Basis eines Weg- und/oder eines Geschwindigkeits- und/oder
eines Beschleunigungs- und/oder eines Drucks- und/oder eines Körperschallsignals
erfolgen kann.
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Weiterhin
ist es möglich dass auf Basis von einer Umfeldsensorik
wie beispielsweise einer kapazitiven-, einer ultraschall-, einer
radarbasierten- oder einer lidarbasierten Sensorik oder eines anderen Sensorprinzips
eine Auslöserentscheidung bereits vor der Kollision ermöglicht
wird, sodass bei Ausprägung als reversible oder irreversible
Aktuatorik eine frühzeitige Positionierung ermöglicht
wird. Aufgrund der geringen Wege zum Rad sind hier wenige Zentimeter
ausreichend, um eine kurzfristige Anbindung des Rads an den neuformierten
seitlichen Längsträger zu ermöglichen.
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Weiterhin
ist es denkbar dass auf Basis von Fahrzeug- oder Fahrzeug-Infrastruktur
oder allgemein Car-to-X Communication eine potenzielle Kollisionsgefahr
detektiert wird und die Aktuatorik angesteuert wird.
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Das
oder die Sensorsignale werden in einer elektrischen Steuereinheit
wie in 1 dargestellt erfasst und vorkonditioniert. Zu
dieser Vorkonditionierung gehört eine Analogdigitalwandlung
und Messwerterfassung, eine Filterung, eine algorithmische Aktivierung
der Aktuatorik und eine Ansteuereinheit der Aktuatorik und gegebenenfalls
eine Reaktivierung bei reversibler Ausführung.
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Eine
Realisierung auf Basis einer Digitalsensorik ist ebenfalls denkbar,
sodass eine Analogdigitalwandlung in einem solchen Falle nicht notwendig ist.
Die Erfassung, Auswertung, Verarbeitung und Aktivierung kann in
einem zentralen Steuergerät erfolgen, beispielsweise dem
Airbagsteuergerät oder direkt am Sensor. Ein ausgelagertes
Steuergerät oder eine Auslagerung der unterschiedlichen
Arbeitsschritte auf verschiedene Steuergeräte ist ebenfalls denkbar.
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15 zeigt
abschließend ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen
Verfahrens. In Verfahrensschritt 500 wird das Unfallsensorsignal
durch die Unfallsensorik ausgegeben und in Abhängigkeit davon
ermittelt die Auswerteschaltung in Verfahrensschritt 501 ob
ein Ansteuersignal erzeugt werden soll oder nicht. In Abhängigkeit
von diesem Ansteuersignal erfolgt in Verfahrensschritt 502 die
Ansteuerung der erfindungsgemäßen Aktuatorik.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19532858
A1 [0003]
- - DE 10113098 A1 [0003]
- - WO 2005/110815 A1 [0004]