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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Auswerte- und Steuereinheit nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einem Personenschutzsystem für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 4 sowie von einem korrespondierenden Betriebsverfahren für das Personenschutzsystem.
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Personenschutzsysteme für Fahrzeuge, die beispielsweise aktive und/oder passive Insassenschutzsysteme und Fußgängerschutzsysteme umfassen, spielen bei der Fortentwicklung von Fahrzeugen eine immer größer werdende Rolle. Grundlage der aktiven Schutzsysteme bilden Sensorsysteme, die eine oder mehrere Sensoreinheiten umfassen, deren Signale zur Erkennung eines Aufpralls mit einem Objekt, wie beispielsweise einem Fußgänger, einem anderen Fahrzeug, einem Hindernis usw., oder zur Erkennung eines Überschlags des Fahrzeugs von mindestens einem Fahrzeugsystem ausgewertet werden, um anschließend eine Fußgängerschutzvorrichtung, die beispielsweise Außenairbags an den A-Säulen, eine aktive Motorhaube usw. umfasst, oder eine Insassenschutzvorrichtung zu aktivieren, die Airbags, Gurtstraffer usw. umfasst. Für die Sensoreinheiten können die verschiedensten Sensorprinzipien, wie beispielsweise Beschleunigungs-, Druck-, Klopfsensoren, piezoelektrische und/oder optische Sensoren usw. benutzt werden. Zudem sind vorausschauende Sensorsysteme, so genannte Precrashsensorsysteme, bekannt, die beispielsweise Video- oder Radarsensoren aufweisen, um einen bevorstehenden Kontakt mit einem Objekt zu erkennen und eine Objektklassifikation durchzuführen.
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So wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 006 196 A1 ein Schutzsystem für Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fußgänger beschrieben.
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Das beschriebene Schutzsystem umfasst fahrzeuggebundene Schutzmittel für Verkehrsteilnehmer, fahrzeuggebundene Sensormittel für die Erfassung von geometrischen Kenngrößen von Verkehrsteilnehmern sowie Mittel für die Berechnung von Aufprallzeitpunkt und Aufprallort des Verkehrsteilnehmers auf das Fahrzeug im Kollisionsfall. Die Sensormittel umfassen beispielsweise vorausschauende Sensoren wie Stereokameras, Laserscanner, Lidar-, Radar-, Ultraschall- oder Infrarotsensoren.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 013 448 A1 wird eine Sicherheitsvorrichtung für Kraftfahrzeuge beschrieben. Die beschriebene Sicherheitsvorrichtung weist ein Sensorsystem zur Erfassung des Verkehrsumfelds, eine Prädiktionseinrichtung zur Erkennung einer Kollisionsgefahr und ein Aktuatorsystem zur Auslösung einer Reaktion in Abhängigkeit von der Kollisionsgefahr auf. Eine Selbstkontrolleinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Vorhersage der Prädiktionseinrichtung mit dem tatsächlichen Geschehen zu vergleichen und in Abhängigkeit von einer festgestellten Diskrepanz zumindest eine Teildeaktivierung des Aktuatorsystems zu veranlassen. Das Sensorsystem umfasst einen oder mehre Sensoren zur Ortung von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs, beispielsweise Radarsensoren, Lidar-Sensoren, Videosensoren usw. Das Aktuatorsystem kann beispielsweise Warnsignalgeber und/oder Mittel zum Eingreifen in das Bremssystem, das Antriebssystem und/oder das Lenksystem aufweisen, um eine Kollision zu vermeiden oder wenn dies nicht mehr möglich sein sollte, zumindest die Kollisionsfolgen zu mildern.
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Zudem sind aus dem Stand der Technik Crashboxen für Kraftfahrzeuge bekannt, die üblicherweise zur Anordnung zwischen einem Stoßfängersystem und der Karosserie des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Durch eine solche 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 beispielsweise eine 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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Aus der
DE 101 14 958 A1 ist ein Verbundbauteil für Kraftfahrzeuge zum Schutz von Verkehrsteilnehmern wie Fußgängern, Radfahrern usw., welche nicht von einer sie umgebenden Karosserie geschützt sind, oder von Kleinfahrzeugen mit vergleichsweiser geringer Masse bekannt. Das Verbundbauteil wird insbesondere für potentielle Aufprallbereiche verwendet und besteht aus zwei miteinander verbundenen unterschiedlichen Komponenten. Die Komponenten sind formschlüssig zu einem leichten und hochfesten Bauteil miteinander verbunden. Zudem ist mindestens ein von einer vorausschauenden Sensorik ansteuerbarer Aktuator vorgesehen, durch welchen die formschlüssige Verbindung zwischen den Komponenten teilweise oder ganz gelöst und die Festigkeit des Bauteils verringert werden kann. Der mindestens eine Aktuator ist reversibel ansteuerbar. Zudem können teilweise gelöste formschlüssige Verbindungen durch elastische Rückstellkräfte der beteiligten Materialien selbsttätig in ihren ursprünglichen Zustand rückversetzt werden.
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Aus der
DE 10 2006 026 447 A1 sind Pralldämpfer für Kraftfahrzeugkarosserien mit variabler Steifigkeit bekannt. Der Pralldämpfer besteht aus einer Schaumstruktur, deren Steifigkeit durch eine Crash-Sensorik gesteuert variabel einstellbar ist. Der Schaum besteht aus einem Polymer und die Poren sind mit einem fluiden Medium gefüllt. Die Steifigkeit oder Kompressibilität des Pralldämpfers ist zwischen mindestens einem weicheren und einem härteren Zustand reversibel umstellbar ist.
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Aus der
WO 2008/095710 A1 ist eine Sicherheitsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug mit zumindest einem zum Fahrzeuginsassen oder senkrecht zu einer Aufprallrichtung orientierten flächigen Abstützelement bekannt, welches bei einem Unfall in Kontakt mit einem Fahrzeuginsassen treten kann oder eine Abstützung gegen eine Fahrzeugkomponente erlaubt. Bei Vorliegen von Sensordaten über einen Unfall oder über einen bevorstehenden Unfall ist das Abstützelement und/oder zumindest ein auf der dem Fahrzeuginsassen abgewandten Seite des Abstützelements angeordnetes, im Wesentlichen flächiges Deformationselement aus einer inaktivierten Stellung in eine aktivierte Stellung bringbar. Zudem ist das Deformationselement in der aktivierten Stellung gegenüber dem Abstützelement energieabsorbierend orientiert.
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Aus der
DE 10 2008 042 025 A1 ist eine Crashbox für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei im Crashfall relativ zueinander bewegbaren Crashboxteilen bekannt, welche über mindestens ein stellbares Magnetfeld einer Wirbelstrombremse miteinander koppelbar sind.
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Aus der
DE 10 2004 031 086 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug bekannt, welche wenigstens ein Energieabsorptionselement aufweist, das wenigstens bereichsweise in einem Kollisionsverlagerungsweg zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil so angeordnet ist, dass bei einer kollisionsbedingten Relativverlagerung der Bauteile entlang dem Kollisionsverlagerungsweg das wenigstens eine Energieabsorptionselement zusammen mit den Bauteilen wenigstens einen Lastpfad zur Energieabsorption ausbildet. Zudem wird eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug offenbart, welche ein Energieabsorptionselement aufweist, das mittels wenigstens eines Aktivierungsmittels von einer Passivstellung in eine Aktivstellung überführbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Auswerte- und Steuereinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass sie über eine Schnittstelle Signale von mindestens einer vorausschauenden Sensoreinheit empfängt und zur Erkennung eines bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs mit einem Objekt auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit erzeugt in Abhängigkeit von dem Auswerteergebnis Steuersignale, um eine im Bereich einer betroffenen Fahrzeugstruktur angeordnete Aktuatorik noch vor dem Kontakt des Fahrzeugs mit dem Objekt so anzusteuern, dass die Energieabsorptionseigenschaften der betroffenen Fahrzeugstruktur verändert und an den bevorstehenden Kontakt angepasst werden. Durch die aktive Anpassung der Fahrzeugstruktur wird vorzugsweise die Steifigkeit der betroffenen Fahrzeugstruktur, wie beispielsweise einer Frontstruktur, Heckstruktur oder Seitenstruktur, je nach erkanntem Lastfall verändert. Bei einer erkannten Offset-Kollision mit einem harten Objekt kann die Steifigkeit der betroffenen Fahrzeugstruktur beispielsweise erhöht werden. Bei einer erkannten Kollision mit einem Fußgänger kann die Steifigkeit der betroffenen Fahrzeugstruktur beispielsweise abgesenkt werden. Durch die Anpassung der Fahrzeugstrukturen noch vor dem Aufprall kann der Schutz von Insassen oder Fußgängern verbessert werden. Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in der variablen Anpassung der Energieabsorption durch die betroffene Struktur des Fahrzeugs und der damit verbundenen optimalen Beeinflussung des Geschwindigkeitsabbaus des Fahrzeugs zum besseren Schutz der Insassen bzw. zur Beeinflussung des Geschwindigkeitsabbaus eines betroffenen Fußgängers zum besseren Schutz des Fußgängers. Zudem ist durch die Adaption der Frontstruktur in vorteilhafter Weise eine erhöhte Crashkompatibilität gegeben. Dadurch ergeben sich Möglichkeiten zur weiteren Gewichtsreduktion bei Erhalt der Kompatibilität.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine mögliche Ausbildung der Aktuatorik auch auf Basis einer reversiblen Lösung erfolgen kann und somit ein höheres Wirkfeld adressiert werden kann, da mögliche Fehlaktivierungen akzeptiert werden können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei erhöhter Steifigkeit der betroffenen Fahrzeugstruktur ein durch den Kontakt ausgelöstes Signal mit hoher Wahrscheinlichkeit von entsprechenden Sensoren erfasst und zu einem Steuergerät zur Aktivierung der entsprechenden Schutzvorrichtungen übertragen werden kann. Daher kann sich im Hinblick auf Sensortoleranz und Messbereich und den damit verbundenen Kosten ein weiteres Einsparpotenzial ergeben.
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Hierbei umfasst die Aktuatorik mindestens eine Energieabsorptionsvorrichtung und mindestens einen Antrieb, wobei die mindestens eine Energieabsorptionsvorrichtung entlang der betroffenen Fahrzeugstruktur angeordnet ist und ein richtungsabhängiges Energieabsorptionsverhalten aufweist. Der Antrieb stellt das richtungsabhängige Energieabsorptionsverhalten der mindestens einen Energieabsorptionsvorrichtung beispielsweise durch eine Drehbewegung ein. Die Aktuatorik dreht die mindestens eine Energieabsorptionsvorrichtung um eine Drehachse beispielsweise in eine erste Stellung mit einer hohen Steifigkeit, wenn die Auswerte- und Steuereinheit das Objekt als hart klassifiziert. Wenn die Auswerte- und Steuereinheit das Objekt als Fußgänger klassifiziert, dreht die Aktuatorik die mindestens eine Energieabsorptionsvorrichtung in eine zweite Stellung mit einer niedrigen Steifigkeit.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Auswerte- und Steuereinheit möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Auswerte- und Steuereinheit zur Ansteuerung der Aktuatorik einen voraussichtlichen Kontaktpunkt ermittelt und/oder eine Objektklassifizierung durchführt, um die Anpassung des Energieabsorptionsverhaltens der betroffenen Fahrzeugstruktur weiter zu verbessern.
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Ein erfindungsgemäßes Personenschutzsystem für ein Fahrzeug umfasst mindestens eine vorausschauende Sensoreinheit, deren Signale von einer Auswerte- und Steuereinheit über mindestens eine Schnittstelle empfangen und zur Erkennung eines bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs mit einem Objekt ausgewertet werden. Die Auswerte- und Steuereinheit stellt in Abhängigkeit von diesem Auswerteergebnis Steuersignale bereit, welche eine im Bereich einer betroffenen Fahrzeugstruktur angeordnete Aktuatorik noch vor dem Kontakt des Fahrzeugs mit dem Objekt so ansteuern, dass die Energieabsorptionseigenschaften der betroffenen Fahrzeugstruktur verändert und an den bevorstehenden Kontakt angepasst sind.
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Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren für ein Personenschutzsystem in einem Fahrzeug, welches mindestens eine vorausschauende Sensoreinheit umfasst, deren Signale zur Erkennung eines bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs mit einem Objekt ausgewertet werden, passt die Energieabsorptionseigenschaften einer vom bevorstehenden Kontakt betroffenen Fahrzeugstruktur in Abhängigkeit vom Auswerteergebnis an den bevorstehenden Kontakt mit dem Objekt an.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Personenschutzsystem.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugvorderteils mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Aktuatorik, die im erfindungsgemäßen Personenschutzsystem gemäß 1 verwendet werden kann.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung des Fahrzeugvorderteils aus 2 bei einem Offsetcrash.
- 4 zeigt eine schematische Darstellung des Fahrzeugvorderteils aus 2 bei einem Pfahlcrash.
- 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Energieabsorptionsvorrichtung, die im ersten Ausführungsbeispiel der Aktuatorik für das erfindungsgemäße Personenschutzsystem gemäß 1 verwendet werden kann.
- 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugvorderteils mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Aktuatorik, die im erfindungsgemäßen Personenschutzsystem gemäß 1 verwendet werden kann.
- 7 und 8 zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer Energieabsorptionsvorrichtung, die im zweiten Ausführungsbeispiel der Aktuatorik für das erfindungsgemäße Personenschutzsystem gemäß 1 verwendet werden kann.
- 9 und 10 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Fahrzeugvorderteils mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer Aktuatorik, die im erfindungsgemäßen Personenschutzsystem gemäß 1 verwendet werden kann.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Personenschutzsystem für ein Fahrzeug 1 mehrere vorausschauende Sensoreinheiten 20 mit verschiedenen Überwachungsbereichen 22.1 bis 22.4, 24.1 bis 24.4, 26.1 und 26. 3, deren Signale von einer Auswerte- und Steuereinheit 30 über mehrere nicht dargestellte Schnittstellen empfangen und zur Erkennung eines bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs 1, 41, 61 mit einem Objekt ausgewertet werden. Die vorausschauenden Sensoreinheiten umfassen beispielsweise Kameras, Laserscanner, Lidar-, Radar-, Ultraschall- oder Infrarotsensoren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier vorausschauende Sensoreinheiten 20 im Dachbereich des Fahrzeugs 1, 41, 61 angeordnet. Eine in Fahrtrichtung ausgerichtete erste Dachsensoreinheit 20 weist einen ersten und zweiten Überwachungsbereich 22.1 und 24.1 zur Überwachung des Fahrzeugumfelds im Bereich einer Frontstruktur 2, 42, 62 des Fahrzeugs 1, 41, 61 auf. Eine in Fahrtrichtung nach rechts ausgerichtete zweite Dachsensoreinheit 20 weist einen ersten und zweiten Überwachungsbereich 22.2 und 24.2 zur Überwachung des Fahrzeugumfelds im Bereich einer rechten Seitenstruktur 3.1 des Fahrzeugs 1, 41, 61 auf. Eine gegen die Fahrtrichtung ausgerichtete dritte Dachsensoreinheit 20 weist einen ersten und zweiten Überwachungsbereich 22.3 und 24.3 zur Überwachung des Fahrzeugumfelds im Bereich einer Heckstruktur 4 des Fahrzeugs 1, 41, 61 auf. Eine in Fahrtrichtung nach links ausgerichtete vierte Dachsensoreinheit 20 weist einen ersten und zweiten Überwachungsbereich 22.4 und 24.4 zur Überwachung des Fahrzeugumfelds im Bereich einer linken Seitenstruktur 3.2 des Fahrzeugs 1, 41, 61 auf. Zudem ist eine vorausschauende Sensoreinheit 20 im Bereich der Frontstruktur 2, 42, 62 des Fahrzeugs 1, 41, 61 angeordnet und weist einen in Fahrtrichtung ausgerichteten Überwachungsbereich 26.1 auf. Eine weitere vorausschauende Sensoreinheit 20 ist im Bereich der Heckstruktur 4 des Fahrzeugs 1, 41, 61 angeordnet und weist einen gegen die Fahrtrichtung ausgerichteten Überwachungsbereich 26.3 auf. Zur Auswertung und zur Erkennung eines bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs 1, 41, 61 mit einem Objekt führt die Auswerte- und Steuereinheit 30 beliebige erforderliche logische Kombinationen der von den vorausschauenden Sensoreinheiten 20 ausgegebenen Informationen bzw. Signale durch. In Abhängigkeit vom Auswerteergebnis erzeugt die Auswerte- und Steuereinheit 30 Steuersignale, welche eine im Bereich einer betroffenen Fahrzeugstruktur 2, 42, 62 angeordnete Aktuatorik 10, 50, 70 noch vor dem Kontakt des Fahrzeugs 1, 41, 61 mit dem Objekt so ansteuern, dass die Energieabsorptionseigenschaften der betroffenen Fahrzeugstruktur 2, 42, 62 an den bevorstehenden Kontakt angepasst werden können. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 bestimmt durch die Auswertung der Informationen bzw. Signale vorzugsweise einen voraussichtlichen Kontaktpunkt und/oder führt eine Objektklassifizierung durch, um die Ansteuerung der Aktuatorik 10, 50, 70 optimal ausführen zu können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Aktuatorik 10, 50, 70 nur in der Fronstruktur 2, 42, 62 angeordnet. Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsformen kann die Aktuatorik 10, 50 auch auf andere Fahrzeugstrukturen, wie beispielsweise die Heckstruktur 4 und die Seitenstrukturen 3.1, 3.2 angewendet werden.
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Wie aus 2 bis 4 ersichtlich sieht eine erste Ausführungsform eine Aktuatorik 10 in der Fronstruktur 2 des Fahrzeugs 1 vor, die zwei in Y-Richtung bewegliche Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 als Crashboxen ausgeführt, deren Energieabsorptionseigenschaften veränderbar sind. Die beiden Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 können jeweils von einem nicht dargestellten Antrieb in einer Querstruktur 15 entlang der Frontstruktur 2 des Fahrzeugs 1 bewegt werden, so dass unterschiedliche Steifigkeiten über die gesamten Fahrzeugbreite eingestellt werden können. In der in 2 dargestellten Ausgangsposition ist eine erste Energieabsorptionsvorrichtung 12.1 in Verlängerung eines in Fahrtrichtung linken Längsträgers 16 positioniert, und eine zweite Energieabsorptionsvorrichtung 12.2 ist in Verlängerung eines in Fahrtrichtung rechten Längsträgers 16 positioniert.
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3 zeigt einen ersten Anwendungsfall, der einen Low-Offsetcrash des Fahrzeugs 1 und einem anderen Fahrzeug 1' mit geringer Überdeckung von <20% und einem hohem Verletzungsrisiko repräsentiert, da die Fahrzeugstrukturen auf diesen Fall nicht angepasst sind. Zur Anpassung der Energieabsorptionseigenschaften an den Kontakt werden bei dem dargestellten ersten Anwendungsfall die beiden Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 in Fahrtrichtung nach rechts bewegt, um die Frontstruktur 2 im rechten Bereich optimal zu verstärken und das Verletzungsrisiko der Insassen zu verringern. Die gestrichelte Darstellung der Energieabsorptionsvorrichtung 12.1 zeigt deren Ausgangsposition.
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4 zeigt einen zweiten Anwendungsfall, der einen zentralen Crash des Fahrzeugs 1 mit einem Pfahl 8 und einem hohem Verletzungsrisiko repräsentiert, da der Pfahl 8 ohne die erfindungsgemäße Ausführungsform zunächst fast ungebremst in die Frontstruktur 2 des Fahrzeugs 1 eindringt, ohne einen wesentlichen Energieanteil zu absorbieren. Durch den fehlenden Energieabbau werden die Insassen einerseits nicht geschützt und andererseits werden keine ausreichenden Beschleunigungssignale erzeugt, um eine frühe Auslösung der Insassenschutzmittel zu ermöglichen. Zur Anpassung der Energieabsorptionseigenschaften an den Kontakt mit dem Pfahl 8 werden bei dem dargestellten zweiten Anwendungsfall die beiden Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 in die Mitte der Frontstruktur 2 bzw. zur ermittelten Kontakt- bzw. Aufprallposition bewegt, um die Frontstruktur 2 im mittleren Bereich optimal zu verstärken und das Verletzungsrisiko der Insassen zu verringern. Dadurch werden frühzeitig Beschleunigungssignale und insbesondere auch Körperschallsignale erzeugt und Energie kontrolliert abgebaut. Die gestrichelten Darstellungen der Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 zeigen jeweils deren Ausgangspositionen.
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5 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 am Beispiel der rechten Energieabsorptionsvorrichtung 12.2. Wie aus 5 ersichtlich ist, ist die Energieabsorptionsvorrichtung 12.2 als Crashbox mit ein einstellbarem Energieabsorptionsverhalten ausgeführt, die einen beweglichen Kolben 13 und einen Stempel 14 aufweist. Es existieren bereits Lösungen, die eine adaptive Crashbox berücksichtigen, die teleskopähnlich ausgefahren werden muss. Dadurch ergibt sich bauartbedingt eine erhöhte Steifigkeit, wobei zusätzlicher Bauraum erforderlich ist. Die dargestellte adaptive und passive Crashbox ist mit einer zustandsveränderlichen Füllmasse 11 in Form einer viskoelastischen Siliconmasse gefüllt, die auch als „Hüpfender Kitt“ bezeichnet wird. Die viskoelastische Siliconmasse 11 ist in einem Volumen zwischen dem Kolben 13 und dem Stempel 14 vollständig eingeschlossen und stellt ein adaptives mechanisches Dämpfungselement dar, wobei sich das Energieabsorptionsverhalten der viskoelastischen Siliconmasse 11 und damit der Crashbox 12.2 während des Kontakts mit dem Objekt 1', 8 in Abhängigkeit von der durch den Kontakt bewirkten Krafteinwirkung verändert und an das Objekt 1', 8 anpasst. Die viskoelastische Siliconmasse 11 verhält sich fest und spröde bei einen kurzem hohen Kraftstoß, und geht bei einer langsameren längeren Krafteinwirkung in ein Fließverhalten über. Als Ausführungsvarianten können die Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 einerseits als massive gefüllte Crashboxen oder auch als gefüllte Crashbox ausgeführt werden, die selbst noch ein definiertes Deformationsverhalten aufweist. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform wird als zustandsveränderliche Füllmasse 11 eine magneto-rheologische Flüssigkeit verwendet, die in Abhängigkeit von einem angelegten Magnetfeld ihren Zustand von flüssig in zäh verändern kann, so dass die Steifigkeit der Crashbox 12.2 aktiv verändert werden kann. Das Energieabsorptionsverhalten der magnetorheologischen Flüssigkeit kann vor dem Kontakt mit dem Objekt 1', 8 durch das angelegte Magnetfeld aktiv verändert und an das klassifizierte Objekt 1', 8 anpasst werden.
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Wie aus 6 bis 8 ersichtlich sieht eine zweite Ausführungsform eine Aktuatorik 50 in der Fronstruktur 42 des Fahrzeugs 41 vor, die eine sich über die Fahrzeugfront erstreckende Energieabsorptionsvorrichtung 52 aufweist, die ähnlich wie ein Querträger aufgebaut ist. Die Energieabsorptionsvorrichtung 52 weist auf einer Seite eine als Kammstruktur ausgeführte Strukturierung 54 und auf der Rückseite der Strukturierung 54 einen Strukturträger 56 mit einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche auf. Die Strukturierung 54 ist dermaßen ausgeführt, dass das mechanische Verhalten der Energieabsorptionsvorrichtung 52 richtungsabhängig wird. Daher ist die Energieabsorptionsvorrichtung 52 um eine Drehachse 51 drehbar gelagert und typischerweise in einer der Positionen verankert. Die Energieabsorptionsvorrichtung 52 lässt sich durch einen nicht dargestellten Antrieb, der beispielsweise als Elektromotor ausgeführt ist, reversibel oder irreversibel um die Drehachse 51 drehen, so dass aus einer weicheren Frontstruktur 42 eine harte Frontstruktur 42 erzeugt werden kann und umgekehrt. Da dieser Drehvorgang insbesondere bei reversiblen Prozessen eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, wird dieser noch vor dem Kontakt mit dem Objekt 1', 8 oder einem Fußgänger ausgeführt. Die gegen die Fahrtrichtung zeigende durchgezogen dargestellte Kammstruktur 54 repräsentiert die weiche Einstellung der Frontstruktur 42. Wie aus 7 ersichtlich ist, setzt die Energieabsorptionsvorrichtung 52 mit der gegen die Fahrtrichtung zeigenden Kammstruktur 54 einer von vom auf die Frontstruktur 42 wirkenden Kraft F einen geringen Widerstand entgegen, so dass sich die Energieabsorptionsvorrichtung 52 leicht durchbiegt. Diese weiche Frontstruktur 42 wird vorzugsweise für leichte Crashs oder Fußgängeranpralle eingestellt. Die in Fahrtrichtung zeigende gestrichelt dargestellte Kammstruktur 54 repräsentiert die harte Einstellung der Fronstruktur 42. Wie aus 8 ersichtlich ist, setzt die Energieabsorptionsvorrichtung 52 mit der in Fahrtrichtung zeigenden Kammstruktur 54 einer von vom auf die Frontstruktur 42 wirkenden Kraft F einen hohen Widerstand entgegen, so dass sich die Energieabsorptionsvorrichtung 52 schwer durchbiegt. Diese harte Frontstruktur 42 wird vorzugsweise für schwere Crashs eingestellt.
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Wie aus 9 und 10 ersichtlich ist, bewirkt eine dritte Ausführungsform einer Aktuatorik 70 für ein Personenschutzsystem, dass bei einer frühzeitigen Erkennung eines schweren Zusammenstoßes im Frontbereich 62 des Fahrzeugs 61 angeordnete frei gelagerte Fahrzeugkomponenten 75 mit der Fahrzeugstruktur 76 fixiert werden, um die frei gelagerten Massen noch vor dem Kontakt mit einem Objekt 1', 8 der Fahrzeugstruktur fest zu fixieren. Dadurch wird ein gleichmäßiger Energieabbau ermöglicht, was sich wiederum positiv auf die Insassenkinematik auswirkt, da Kraftspitzen vermieden werden. Solche Fahrzeugkomponenten 75 umfassen beispielsweise eine Batterie, Lichtmaschinen, Klimaanlagen oder insbesondere einen schweren schwingend gelagerten Motorblock. 9 und 10 zeigen die Fixierung des Motorblocks 75 kurz vor dem Kontakt, wobei 9 den nicht fixierten Zustand des Motorblocks 75 und 10 den fixierten Zustand des Motorblocks 75 zeigen. Wie aus 9 und 10 ersichtlich ist werden zur Fixierung des Motorblocks 75 im dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Fixierungsbolzen 72 verwendet, wobei auf jeder Seite des Motorblock 75 zwei über einen Bolzenträger 74 miteinander gekoppelte Fixierungsbolzen 72 angeordnet sind. Die Fixierungsbolzen 72 sind in Durchbrüchen im jeweiligen Längsträger 76 geführt und werden nach der Erkennung eines bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs 61 mit einem Objekt 1', 8 in korrespondierende Aufnahmen im Motorblock 75 eingeführt, wodurch der Motorblock 75 mit den Längsträgern 76 fixiert werden kann. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform werden pyrotechnische Mittel verwendet, die nach der Erkennung eines bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs 61 mit einem Objekt 1', 8 ausgelöst werden, um eine aktive Verkeilung der entsprechenden Fahrzeugkomponente 75 mit der Fahrzeugstruktur 76 zu bewirken.
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Durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Fahrzeugstrukturen bereits vor dem Kontakt mit einem Objekt zum besseren Schutz des Insassen oder Fußgängers an den bevorstehenden Kontakt angepasst werden. Die Auslösung erfolgt jeweils vor dem Kontakt mittels einer geeigneter vorausschauenden Sensorik. Die Anpassung der Fahrzeugstruktur erfolgt dabei vorzugsweise mit einer geeigneten Aktuatorik, die von einer Auswerte- und Steuereinheit gesteuert wird, wobei je nach Lastfall vorzugsweise die Steifigkeit der Fahrzeugstruktur erhöht oder abgesenkt wird.
