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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Crashbox für ein Kraftfahrzeug
nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Derartige
Crashboxen für Kraftfahrzeuge sind auf dem Markt bekannt
und üblicherweise zur Anordnung zwischen einem Stoßfängersystem
und der Karosserie des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Durch die Crashbox
soll im Crashfall bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs Energie
absorbiert werden, um Teile des Kraftfahrzeugs und die Insassen
des Kraftfahrzeugs zu schützen. In der Regel ist die Crashbox
derart ausgestaltet, dass diese bei einem Aufprall mit sehr geringer
Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs nur reversibel verformt wird,
so dass hierbei keinerlei Schäden am Kraftfahrzeug auftreten. Bei
einem Aufprall mit geringfügig höherer Geschwindigkeit
nimmt die Crashbox in vorteilhafter Weise so viel Energie auf, dass
nur das Stoßfängersystem beschädigt wird,
nicht jedoch die übrige Karosserie des Kraftfahrzeugs.
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Aus
der
DE 10 2006
058 604 A1 ist eine gattungsgemäße Crashbox
für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Crashbox umfasst zwei
im Crashfall relativ zueinander bewegbare Crashboxteile, welche
zwischen zwei Stützplatten angeordnet sind. Ein erstes Crashboxteil
ist als zwischen zwei Stützplatten angeordnetes Deformationsprofil
ausgebildet, welches von dem als Mantel ausgebildeten, zweiten Crashboxteil
umgeben ist. Im Crashfall wird der Mantel im Bereich einer Stützplatte
nach außen umgestülpt, so dass durch die außenseitige
Umstülpung ein Teil der Crashenergie absorbiert wird. Darüber
hinaus wird Verformungsarbeit im Bereich des Deformationsprofils
geleistet, indem das Deformationsprofil sich faltenbildend verkürzt.
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Aus
der
DE 100 14 469
A1 ist eine Crashbox in Form eines Pralldämpfers
bekannt, der zwischen einem Längsträger und einem
Querträger in einem Stoßfänger eines
Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Crashbox weist ein als Hohlkörper
ausgestaltetes Deformationsprofil mit einer sich quer zu einer Längsachse
erstreckenden Sicke auf, wobei das Deformationsprofil sich aus zwei
Halbschalen zusammensetzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Crashbox mit den Merkmalen des
unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, dass die Crashboxteile über mindestens ein
einstellbares Magnetfeld einer Wirbelstrombremse miteinander koppelbar
sind. Der wesentliche Vorteil dieser Erfindung liegt in einer beliebig
einstellbaren und variablen Relativbewegung der Crashboxteile zueinander.
Die Intensität des Magnetfeldes kann in Abhängigkeit
eines erkannten Objekts, der Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
und/oder des Crashtyps gezielt eingestellt werden. In vorteilhafter
Weise ist hierdurch eine variable Anpassung der Energieabsorption durch
die Fronstruktur eines Fahrzeugs und damit eine optimale Beeinflussung
des Geschwindigkeitsabbaus des Kraftfahrzeugs zum besseren Schutz
der Insassen möglich. Mittels dieses Prinzips ist es möglich
eine voll variable und im Idealfall stufenlose Abbremsung der Relativbewegung
zwischen den Crashboxteilen zu ermöglichen und diese insbesondere
auch während der Fahrt kollisions-, insassen-, innenraum-
und fahrsituationsabhängig einzustellen. Insbesondere im
Falle eines so genannten Offset-Crashs ist es möglich die
Stärke des Magnetfeldes der jeweiligen Crashbox bei beiden
Kraftfahrzeughälften unterschiedlich zu gestalten. Im Übrigen unterliegt
die Wirbelstrombremse keinem Verschleiß und arbeitet auch
dann zuverlässig, wenn im Kraftfahrzeug beispielsweise
Staubablagerungen vorliegen. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Adaptivität
die ein derartiges System besitzt, da das Prinzip auf unterschiedliche
Crashboxformen angewendet werden kann. Ferner ermöglicht
die Wirbelstrombremse eine Abbremsung des Crashboxteiles der Crashbox
in schonender und effektiver Weise.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Crashbox
möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die Wirbelstrombremse mindestens eine Magneteinheit
umfasst, von deren Magnetfeld mindestens ein Crashboxteil durchsetzbar
ist. In vorteil harfter Weise ist hierdurch eine Anpassung der Crashbox
an Crashs mit unterschiedlichen Objekten möglich. Wird
beispielsweise als Objekt ein Fußgänger erkannt,
so kann die Wirbelstrombremse ein geringeres Magnetfeld erzeugen
als bei einem Crash mit einem zweiten Fahrzeug. Ebenfalls von Vorteil
sind die geringen Kosten, die bei der Umsetzung des Wirbelstrombremsenprinzips
zu erwarten sind, da hierbei auf Normteile zurückgegriffen
werden kann und es sich ohnehin um ein kostengünstiges
Bremsprinzip handelt. Ferner ergibt sich hierdurch eine bauraum-
und kostensparende Ausführung der Crashbox, indem ohnehin
vorhandener Bauraum vorzugsweise zur Anordnung der Magneteinheit
sinnvoll genutzt wird.
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In
Ausgestaltung der Erfindung weist die Crashbox mindestens eine Verstärkereinheit
auf, die mindestens eine Magneteinheit zur Einstellung des Magnetfeldes
ansteuert. Hierbei wird ein Magnetfeld gezielt eingestellt bzw.
abgestellt. Wesentlich dabei ist, dass die Crashboxteile über
dieses einstellbare Magnetfeld der Wirbelstrombremse miteinander
koppelbar sind. Es wird eine rasche und genaue Einstellung des Magnetfeldes
ermöglicht, wodurch die Bewegung der Crashboxteile relativ
zueinander gezielt steuerbar ist. Hieraus erfolgt in vorteilhafter
Weise eine optimale individuelle Anpassung der Crashbox an die Gegebenheiten
während eines real auftretenden Crashs.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung durchsetzt bzw. durchdringt das
Magnetfeld der mindestens einen Magneteinheit das mindestens eine Crashboxteil
im Wesentlichen senkrecht. Durch diese Ausgestaltung kann in vorteilhafter
Weise die größte Bremswirkung der Wirbelstrombremse
erzielt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass ein Steuersystem des Kraftfahrzeugs zur adaptiven
Ansteuerung der Wirbelstrombremse Daten eines Sensorsystems auswertet,
welche Informationen über Crashschwere und/oder Insassen
und/oder Innenraum und/oder Fahrzeugumgebung umfassen.
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Bevorzugt
erzeugt die Wirbelstrombremse im Normalbetrieb kein Magnetfeld.
In vorteilhafter Weise werden die Magnetfelder der Magneteinheiten der
Wirbelstrombremse nach Ausbleiben eines Crashs nach einer definierten
Zeit von der Verstärkereinheit wieder abgeschaltet.
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In
vorteilhafter Weise bremst die Wirbelstrombremse vor und/oder während
des Crashfalls. Im Crashfall ist hierdurch eine kontrollierte Bewegung
der Crashboxteile gegeneinander möglich. Erzeugt die Wirbelstrombremse
ein kleines Magnetfeld und damit eine geringe Gegenkraft, so kann
die Crashbox bzw. eines der Crashboxteile weiter eingedrückt
werden. Erzeugt die Wirbelstrombremse ein großes Magnetfeld
und somit einen starken, beispielsweise geschwindigkeitsabhängigen
Widerstand, so kann die Crashbox bzw. eines der Crashboxteile nicht
so weit eingedrückt werden. Die Steuerung der Bewegung
des Crashboxteiles kann vorzugsweise stufenlos erfolgen.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Crashbox ein Verbindungsmittel
zur lösbaren Fixierung der Crashboxteile gegeneinander
auf, wobei eine im Crashfall zwischen den Crashboxteilen wirkende
Mindestkraft ein Lösen der Fixierung bewirkt. In vorteilhafter
Weise kann dies beispielsweise bei so genannten Parkremplern genutzt
werden, indem sich die Crashboxteile in dieser Situation noch nicht
gegeneinander bewegen können, wodurch im eigentlichen Crashfall
noch der volle Absorptionsweg der Crashbox zur Verfügung
steht.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens ein
Crashboxteil mindestens eine Deformationsstruktur auf. Die Deformationsstruktur
kann bei Stauchung der Crashbox beispielsweise Falten ausbilden,
wodurch im Crashfall ein Teil der Crashenergie durch diese Verformungsarbeit
absorbiert wird.
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Bevorzugt
ist die Crashbox Bestandteil eines Stoßfängersystems.
In vorteilhafter Weise ist die Crashbox hierdurch insbesondere im
Bereich Fußgängerschutz einsetzbar.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Frontende eines Kraftfahrzeugs mit einem Stoßfängersystem.
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2 zeigt
eine schematische Draufsicht auf das Stoßfangersystem mit
zwei Crashboxen.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Crashbox in einer Schnittdarstellung.
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4 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm eines Crashboxsystems mit einer
erfindungsgemäßen Crashbox.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In 1 ist
ein Frontende eines Kraftfahrzeugs 12 dargestellt, an dem
ein Stoßfängersystem 38 mit einer Karosserie 40 des
Kraftfahrzeugs 12 verbunden ist. Die Karosserie 40 weist
beispielsweise mehrere Längsträger 40a auf,
mit denen das Stoßfängersystem 38 verbunden
ist. Zwischen dem Stoßfängersystem 38 und
der Karosserie 40 kann ein Trägerelement 42 angeordnet
sein, an dem ein oder mehrere Bauelemente 44 des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet
sind. Bei den Bauelementen kann es sich beispielsweise um Scheinwerfer 44a und/oder
Kühler 44b und/oder Ventilatoren 44c und/oder
Signaleinrichtungen 44d und/oder Sensoreinrichtungen 44e, 32 handeln.
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Das
Stoßfängersystem 38 weist einen Querträger 38a mit
hoher Steifigkeit auf, der vorzugsweise aus Metall besteht. Der
Querträger 38a ist mit den Längsträgern 40a der
Karosserie 40 verbunden. Mit dem Querträger 38a ist
an dessen Vorderseite eine Stoßfängerabdeckung 46 verbunden,
die beispielsweise aus Kunststoff besteht, und welche die Außenform
des Stoßfängersystems 38 bestimmt. Im
Crashfall bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs 12 werden über
den Querträger 38a des Stoßfängersystems 38 möglichst
gleichmäßig über dessen Verbindungsstellen
mit den Längsträgern 40a die auftretenden
Kräfte in die Karosserie 40 des Kraftfahrzeugs 12 eingeleitet.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt wie in 2 dargestellt
die Verbindung des Querträgers 38a des Stoßfängersystems 38 mit
den Längsträgern 40a der Karosserie 40 über
ein Crashboxsystem 11 mit zwei Crashboxen 10,
die einerseits am Querträger 38a des Stoßfängersystems 38 und
andererseits am entsprechenden Längsträger 40a der Karosserie 40 befestigt
ist. Hierbei weist die Karosserie 40 des Kraftfahrzeugs 12 vorzugsweise
zwei Längsträger 40a auf, wobei jeweils
in einem seitlichen Randbereich des Kraftfahrzeugs 12 ein
Längsträger 40a angeordnet ist und wobei
an jedem Längsträger 40a eine Crashbox 10 befestigt
ist. In 2 ist beispielhaft ein Crashboxsystem 11 mit
zwei Crashboxen 10 dargestellt, wobei jedoch auch Crashboxsysteme 11 mit
nur einer Crashbox 10 oder mehr als zwei Crashboxen 10 vorstellbar
sind.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Crashbox für ein
Kraftfahrzeug 12 in einer Schnittdarstellung. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist die Crashbox 10 gemäß 2 Bestandteil
eines Stoßfängersystems 38 eines Kraftfahrzeugs 12.
Die Crashbox 10 umfasst zwei im Crashfall relativ zueinander
bewegbare Crashboxteile 14 und 16, wobei ein erstes
Crashboxteil 14 entweder als Teil der Karosserie 40 oder
als separates, fest mit der Karosserie 40 verbundenes Bauteil
ausgeführt sein kann und ein zweites Crashboxteil 16 gegenüber
dem karosseriefesten ersten Crashboxteil 14 beweglich vorgesehen ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das zweite, bewegliche
Crashboxteil 16 vorzugsweise topfförmig ausgebildet.
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Um
eine Crashbox 10 an die im Crashfall vorliegenden Gegebenheiten,
wie beispielsweise Crashschwere und/oder Intrusionsgeschwindigkeit, anzupassen,
sind die Crashboxteile 14, 16 erfindungsgemäß über
mindestens ein einstellbares Magnetfeld 18, 20 einer
Wirbelstrombremse 22 miteinander koppelbar, wobei die Wirbelstrombremse 22 im Normalbetrieb
vorzugsweise kein Magnetfeld 18, 20 erzeugt. Die
Wirbelstrombremse 22 umfasst mindestens eine Magneteinheit 24 und 26,
von deren Magnetfeld 18, 20 mindestens ein Crashboxteil 14, 16 durchsetzbar
ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Wirbelstrombremse 22 zwei
Magneteinheiten 24 und 26, von deren Magnetfelder 18, 20 das
zweite Crashboxteil 16 durchsetzbar ist. Alternativ hierzu
ist auch eine Ausführung der Crashbox 10 denkbar,
bei welcher beide Crashboxteile 14, 16 von den
Magnetfeldern 18, 20 durchsetzbar wären. Jedes
von einem Magnetfeld 18 und/oder 20 durchsetzte
Crashboxteil 14 und/oder 16 ist bevorzugt aus einem
Werkstoff wie beispielsweise Kupfer gebildet, der eine hohe elektrische
Leitfähigkeit aufweist, da die in eine Kupferscheibe induzierten
Ströme aufgrund der guten elektrischen Leitfähigkeit
von Kupfer in vorteilhafter Weise hohe Werte aufweisen.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Magneteinheiten 24, 26 vorzugsweise
als Elektromagneteinheiten ausgebildet. Zur Einstellung der Magnetfelder 18, 20 werden
die Magneteinheiten 24, 26 von mindestens einer
Verstärkereinheit 28 gemäß 4 angesteuert.
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Die
Magneteinheiten 24, 26 sind derart an den Crashboxteilen 14, 16 angeordnet,
dass die Magnetfelder 18, 20 der Magneteinheiten 24, 26 das
gegenüber dem ersten, karosseriefesten Crashboxteil 14 gegenüber
bewegliche, zweite Crashboxteil 16 im Wesentlichen senkrecht
durchsetzt. Um eine hohe Bremswirkung zu erreichen, ist der Luftspalt
zwischen den Magneteinheiten 24, 26 und dem Crashboxteil 16 vorzugsweise
klein ausgeführt.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Crashbox 10 zwei
Verbindungsmittel 34 zur lösbaren Fixierung der
Crashboxteile 14, 16 gegeneinander auf, wobei
eine im Crashfall zwischen den Crashboxteilen 14, 16 wirkende
Mindestkraft ein Lösen der Fixierung bewirkt. D. h. die
Crashbox 10 ist derart gestaltet, dass eine Mindestkraft
auf die Crashbox 10 bzw. die Crashboxteile 14, 16 einwirken muss,
um ein Teil der Crashbox 10, nämlich hier das zweite
Crashboxteil 16 beweglich zu machen. Bei den Verbindungsmitteln 34 handelt
es sich bevorzugt um Schweißpunkte, welche bei Beaufschlagung
der Crashbox 10 mit der vorbestimmten Mindestkraft abreißen.
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Zusätzlich
kann mindestens ein Crashboxteil 14, 16 der Crashbox 10 mindestens
eine hier nicht dargestellte Deformationsstruktur aufweisen, die
bei Stauchung der Crashbox 10 beispielsweise Falten ausbildet,
wodurch im Crashfall ein Teil der Crashenergie durch die Verformungsarbeit
absorbiert wird.
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4 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm eines Crashboxsystems 11 eines
Kraftfahrzeugs 12 mit einer erfindungsgemäßen
Crashbox 10. Wie aus 4 ersichtlich
ist, weist das Kraftfahrzeug 12 ein Sensorsystem 32,
ein Steuersystem 30 und das Crashboxsystem 11 mit
der mindestens einen Crashbox 10, der Wirbelstrombremse 22 und
der Verstärkereinheit 28 auf, wobei das Crashboxsystem 11 gemäß 1 zwischen
dem Stoßfängersystem 38 und der Karosserie 40 des
Kraftfahrzeugs 12 angeordnet ist. Das Sensorsystem 32 sensiert
Informationen über einen Fahrzeuginnenraum, ein Fahrzeugumfeld,
einen Aufprall und/oder Fahrzeugdynamikgrößen,
wobei gemäß 1 ein Teil
des Sensorsystems 32 vorzugsweise an dem zwischen dem Stoßfängersystem 38 und
der Karosserie 40 befindlichen Trägerelement 42 angeordnet
ist. Das Steuersystem 30 empfängt die erfassten
Informationen vom Sensorsystem 32 und wertet die empfangenen
Informationen zur Ermittlung einer aktuellen Fahrsituation aus,
wobei das Steuersystem 30 die ermittelte aktuelle Fahrsituation
dahingehend auswertet, ob eine Aktivierung der Wirbelstrombremse 22 des
Crashboxsystems 11 erforderlich ist oder nicht. Die empfangenen
Informationen über Fahrdynamikgrößen
in Verbindung mit den Informationen aus dem Fahrzeugumfeld ermöglichen
dem Steuersystem 30 eine vorausschauende Ansteuerung der
Wirbelstrombremse 22, wenn die Wahrscheinlichkeit für
eine mögliche Kollision, wie beispielsweise einen Aufprall
auf ein Hindernis, einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.
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Die
Steuerung der Wibelstrombremse 22 kann in Abhängigkeit
eines Signals aus dem Steuersystem 30 erfolgen. Vorzugsweise
wird das Steuersystem 30 in Form eines Steuergeräts
ausgeführt, das beispielsweise als Airbagsteuergerät
ausgeführt ist, wobei auch andere Steuergeräte
zur Ansteuerung denkbar sind. Hierbei sieht das Steuersystem 30,
wie oben bereits ausgeführt ist, die Erfassung von Informationen
vom Sensorsystem 32 vor, d. h. das Steuersystem 30 des
Kraftfahrzeugs 12 wertet zur adaptiven Ansteuerung der
Wirbelstrombremse 22 Daten des Sensorsystems 32 aus,
welche Informationen über Crashschwere und/oder Insassen und/oder
Innenraum und/oder Fahrzeugumgebung umfassen. Durch einen Auswertealgorithmus
wird ein entsprechendes Signal generiert, welches die Wirbelstrombremse 22 in
Abhängigkeit von den ermittelten Informationen über
die Verstärkereinheit 28 ansteuert. Vorzugsweise
bietet die erfindungsgemäße Crashbox 10 bzw.
das Crashboxsystem 11 die Möglichkeit, nicht nur
vor dem Crash bzw. kurz danach, sondern auch während des
gesamten Crashverlaufs rückkoppelnd auf die Wirbelstrombremse 22 einzuwirken.
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Eine
erste mögliche Umsetzung einer Ansteuerung der Wirbelstrombremse 22 sieht
das Steuersystem 30 vor, welches vorzugsweise das Airbagsteuergerät
ist, indem Kollisionssignale über das Sensorsystem 32 erfasst
und ausgewertet werden. Andere Steuergeräte, welche eine
Kollisionserfassung durchführen, können ebenfalls
verwendet werden. Weiterhin dienen Signale, die beispielsweise physikalische
Größen wie Beschleunigung und/oder Druck und/oder
Körperschall und/oder Temperatur repräsentieren,
zur Kollisionserfassung und können entsprechend verwendet
werden. Zukünftig ist es denkbar, dass Umfeldsensierungssysteme
ebenfalls eine drohende Kollision erfassen und entsprechend im Steuergerät 30 je
nach erwarteter Kollisionsschwere zur Beurteilung und Ansteuerung
der Wirbelstrombremse 22 herangezogen werden. Ebenfalls können
andere Fahrzeugsysteme, wie beispielsweise Fahrdynamikregelsysteme
entsprechende Information zur Auswertung an das Steuersystem 30 senden.
Darüber hinaus können auch Navigationsdaten zur
Entscheidungsfindung verwendet werden.
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Vor
und während der Kollision sensiert das Sensorsystem 32 Informationen über
einen Fahrzeuginnenraum, ein Fahrzeugumfeld, einen Aufprall und/oder
Fahrzeugdynamikgrößen und sendet zur Ansteuerung
der Wirbelstrombremse 22 der Crashbox 10 bzw.
des Crashboxsystems 11 ein entsprechendes Steuersignal
an die Verstärkereinheit 28. Das Signal kann eine
Spannung und/oder eine Information sein, derart, dass die Verstärkereinheit 28 ein Stellsignal
für die Magneteinheiten 24, 26 generiert, die
mit den über das Stellsignal vorgegebenen Magnetfeldern 18, 20 auf
die Crashboxteile 14, 16 wirken.
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Vorzugsweise
bremst die Wirbelstrombremse 22 vor und/oder während
des Crashfalls. Wird durch das vorausschauende Sensorsystem 32 ein potentieller
Aufprall erkannt, so aktiviert die Verstärkereinheit 28 die
Magnetfelder 18, 20 der Magneteinheiten 24, 26 der
Wirbelstrombremse 22, wobei die Intensität der
Magnetfelder 18, 20 vorzugsweise in Abhängigkeit
eines erkannten Objekts, der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs
und/oder des Crashtyps gezielt von der Verstärkereinheit 28 eingestellt werden
kann. Die Ansteuerung der Wirbelstrombremse 22 ist unabhängig
von eventuellen Fehldetektionen des vorausschauenden Sensorsystems 32, da
die Magnetfelder 18, 20 der Magneteinheiten 24, 26 nach
Ausbleiben eines Crashs nach einer definierten Zeit von der Verstärkereinheit 28 wieder
abgeschaltet werden. Vorzugsweise sind die Magnetfelder 18, 20 bzw.
der Magnetstrom während eines Crashvorgangs und insbesondere
während eines Mehrfachcrashvorgangs gezielt regelbar und/oder
konstant.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006058604
A1 [0003]
- - DE 10014469 A1 [0004]