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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Einstellung einer Steifigkeit einer crashaktiven Struktur für ein Fahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
EP 1 792 786 A2 ist eine Crashbox bekannt, die ein gehäuseartiges Deformationsprofil mit einer längsträgerseitigen Flanschplatte besitzt und als Faltkonstruktion aus Metallblech ausgebildet ist. Das Deformationsprofil besteht aus zwei Schalenbauteilen, wobei an jedem Schalenbauteil ein Flanschplattenabschnitt angeformt ist. Die Schalenbauteile werden aus Ausgangsplatinen aus Metallblech gefaltet, anschließend zusammengesetzt und mittels Widerstandsschweißpunkten aneinander gefügt. Aus
DE 197 45 656 A1 ist ein Pralldämpfer für ein Fahrzeug bekannt. Dieser Pralldämpfer weist beim Fahrzeugaufprall einen verformbaren Deformationskörper auf, in dessen Weg ein Sperrteil hineinragt, in welchem aufgrund der Krafteinwirkung beim Aufprall eine plastische Verformung des Deformationskörpers unter Absorption von Aufprallenergie herbeigeführt wird, wobei der Verformungswiderstand des Deformationskörpers durch eine Steuerung in einer zusätzlichen Deformationsstufe erhöht werden kann. Hierzu weist das Sperrteil mindestens zwei Schaltstellungen auf, in denen es in dem Verschiebeweg des Deformationskörpers hineinragt, wodurch der Deformationskörper durch die Krafteinwirkung beim Aufprall weniger oder mehr plastisch verformt wird. Aus
DE 199 38 937 A1 ist ein Karosserieaufbau eines Kraftfahrzeugs mit kontrollierter Reaktionslast bekannt. Dabei weist dieser Karosserieaufbau ein Längselement mit einem ersten Abschnitt, einen von diesem verschiedenen zweiten Abschnitt zur Bereitstellung einer kontrollierten Reaktionskraft zum Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls auf, wobei der zweite Abschnitt dazu ausgelegt ist, einer Knick- oder Faltdeformation zu unterliegen, wodurch der zweite Abschnitt eine wesentlich höhere deformationsauslösende Last aufweist als eine plastische Deformationslast, und wobei der erste Abschnitt dazu ausgelegt ist, sich bei einer deformationsauslösenden Last zu falten, welche wesentlich kleiner als die deformationsauslösende Last des zweiten Abschnitts jedoch wesentlich höher als die plastische Deformationslast des zweiten Abschnitts ist. Somit zeigt die Fahrzeugkarosserie während einer frühen Phase eines Fahrzeugaufpralls eine hohe Reaktionslast und während eines Endphaseaufpralls eine geringere Reaktionslast, so dass die Spitzenbeschleunigung des Fahrzeuginsassen, welcher von einem Anschnallgurt mit einer bestimmten Elastizität zurückgehalten wird, minimiert werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Einstellung einer Steifigkeit einer crashaktiven Struktur für ein Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben dem gegenüber den Vorteil, dass die Vorrichtung nunmehr eine parallele Anordnung von Deformationselementen und eine Steuerung aufweist, wobei die Steuerung in Abhängigkeit von einem Crashvorgang und/oder wenigstens einem crashrelevanten Parameter die Steifigkeit durch ein Verbinden und/oder Trennen der Deformationselemente einstellt. Damit kann eine adaptive Steifigkeit durch ein einfaches und zuverlässiges Verfahren bzw. eine Vorrichtung durchgeführt werden. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen durch die Anpassung auf einen Crashvorgang oder auf wenigstens einen crashrelevanten Parameter, dass eine Frontstruktur bei einem Fahrzeug durch die erfindungsgemäße crashaktive Struktur im Gewicht verringert werden kann, was sich dadurch zusätzlich auszahlt, dass auch der Motor und andere Antriebskomponente damit leichter ausgelegt werden können, was zu einer zusätzlichen Gewichtsersparnis führt. Das Verbinden und Trennen kann vorzugsweise reversibel ausgebildet werden, so dass die Sensorik, die zur Steuerung der Steifigkeit dient, sehr empfindlich ausgestaltet werden kann und bei einer nicht notwendigen Erhöhung der Steifigkeit oder Verringerung, ohne dass der Fahrer es merkt, wieder in die Standardposition zurückgefahren werden kann. Die Standardposition kann dabei wahlweise die maximale, eine mittlere oder die minimale Steifigkeit sein. Insbesondere führt die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren dazu, dass zwischen einer vornehmlichen Biege- und einer vornehmlichen Axial- oder Kompressionsbelastung durch das Verbinden und Trennen der Deformationselemente gewählt werden kann. Die erfindungsgemäße crashaktive Vorrichtung kann insbesondere innerhalb der vorderen Längsstruktur vorliegen. Die Ansteuerung in Abhängigkeit vom Crashvorgang, also insbesondere dem Crashtyp und/oder der Crashschwere bzw. wenigstens einem crashrelevanten Parameter wie einem Umgebungssignal oder einem Insassensignal oder dem Fahrzeuggewicht bzw. Daten über einen Unfallträger führen zu einer adaptiven Einstellung der Steifigkeit. Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren, dass die Steifigkeit in beliebig vielen Stufen einstellbar ist. Wie oben bereits dargestellt, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung, dass die Frontstruktur verkürzt werden kann, und damit eine Gewichtsersparnis erfolgen kann. Dies ist insbesondere für kleinere Fahrzeuge von großem Interesse und allgemein auch im Hinblick auf eine Energieeinsparung.
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Wie oben bereits dargestellt, ist durch die Reversibilität die Möglichkeit geschaffen bei einer Fehlauslösung, die beispielsweise durch ein Schlagloch in der Straße oder eine leichte Kollision mit einer Mülltonne oder einem Garagentor ausgelöst werden kann, zu beheben, indem die Vorrichtung bzw. das Verfahren reversibel ausgelegt ist, so dass die Aktuatorik wieder in seine Ursprungsposition zurückverstellt werden kann, wobei der Fahrer davon nichts merken sollte.
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Die Vorrichtung ist vorliegend die crashaktive Struktur mit der entsprechenden Ansteuerung, die im vorderen Fahrzeugbereich eingebaut wird.
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Das Einstellen der Steifigkeit bedeutet, dass die Steifigkeit verändert wird. Dabei können je nach Auslegung der Vorrichtung zwei, drei, vier oder beliebig viele Stufen der Steifigkeit eingestellt werden. Unter der Steifigkeit ist der Widerstand eines Körpers vorliegend der crashaktiven Struktur gegen eine Verformung durch eine Krafteinwirkung zu verstehen, die vorliegend durch den Unfallgegner durch den Crash erzeugt wird. Die Steifigkeit der crashaktiven Struktur ist dabei zum einen vom Werkstoff sowie der Geometrie oder vorliegend, ob die Deformationselemente verbunden oder getrennt werden, abhängig.
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Die crashaktive Struktur ist jene Struktur, die mechanisch ausgebildet ist und die eine variable Steifigkeit durch eine Einstellung eines Parameters dieser crashaktiven Struktur aufweist. Die crashaktive Struktur besteht vorliegend aus den Deformationselementen und der entsprechenden Steuerung. Eine eventuelle Sensorik kann dabei in der crashaktiven Struktur oder nahe bei der crashaktiven Struktur angeordnet sein und somit Element der Vorrichtung sein.
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Unter der parallelen Anordnung der Deformationselemente ist zu verstehen, dass die Deformationselemente nebeneinander angeordnet sind und erfindungsgemäß verbunden und/oder getrennt werden können. Bei dem Deformationselement handelt es sich beispielsweise um einen Hohlkörper aus Aluminium oder Aluminiumblech oder einem Stahlblech, der zylinderförmig, aber auch stabförmig, rechteckig im Querschnitt oder eine andere geeignete geometrische Struktur aufweist.
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Die Steuerung kann passiv oder aktiv ausgeführt sein, wie es aus den abhängigen Ansprüchen hervorgeht. Dabei reagiert die Steuerung auf den Crashvorgang und/oder wenigstens einen crashrelevanten Parameter. Unter dem Crashvorgang können Größen wie die Crashschwere, der Crashtyp, Messwerte wie die Beschleunigung, die Aufprallgeschwindigkeit, usw. verstanden werden. Aber auch von den Messwerten abgeleitete Größen wie die zeitlich einfach oder zweifach integrierte Beschleunigung können unter dem Crashvorgang verstanden werden. Crashrelevante Parameter sind beispielsweise Umfeldsignale, Insassensignale, Signale, die den Unfallgegner kennzeichnen, beispielsweise durch einen Informationsaustausch zwischen den Fahrzeugen.
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Mit dem Verbinden kann ein kraftschlüssiges, formschlüssiges und/oder stoffschlüssiges Verbinden gemeint sein, das zur Veränderung der Steifigkeit der crashaktiven Struktur beiträgt. Das Trennen heißt dagegen, dass die Deformationselemente sich völlig unabhängig voneinander verhalten.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen, der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebene Vorrichtung bzw. des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens zur Einstellung einer Steifigkeit einer crashaktiven Struktur für ein Fahrzeug möglich. Es ist vorteilhaft, dass die Steuerung passiv ausgebildet ist, wobei die Steuerung eine vorbestimmte Lastverformungs-Charakteristik aufweist, die in Abhängigkeit vom Crashvorgang die Trennung und/oder die Verbindung der Deformationselemente bewirkt.
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Denkbar sind Materialien mit einer starken dehnratenabhängigen Charakteristik, d. h. bei großen Geschwindigkeiten erfolgt kein Versagen, während es bei niedrigeren Crashgeschwindigkeiten zu einem versagen kommt. Die „Programmierung” der „inhärenten” Aktuatorik wird somit durch die Materialcharakteristik übernommen.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Steuerung in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal erfolgt, das den Crashvorgang und/oder wenigstens einen crashrelevanten Parameter repräsentiert. Die Steuerung weist dabei eine Aktuatorik auf, die wenigstens ein Schaltelement zum Verbinden und/oder Trennen der Deformationselemente betätigt. Das elektrische Signal kann vorliegend von einem Steuergerät stammen, das sich innerhalb oder außerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet. Insbesondere kann es sich dabei um ein Airbag-Steuergerät handeln. Aber auch andere Sicherheitssteuergeräte wie Steuergeräte für eine Fahrzeugrundumsicht oder eine Fahrdynamikregelung sind vorliegend möglich. Auch ein Steuergerät, das alle diese Sicherheitsfunktionen vereinigt, ist vorliegend möglich. Die Aktuatorik kann alle möglichen Ausprägungen aufweisen. Sie kann induktiv, piezoelektrisch, mit Magneten, mit einem Linearmotor über eine Formgedächtnislegierung, einen Wirbelstrom-Aktuator ausgebildet sein. Weitere Aktuatorprinzipien sind denkbar.
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Das Schaltelement ist ein mechanisches Element, das die Deformationselemente verbindet oder trennt. Diese Verbindung kann durch ein Halten, das Trennen durch ein Öffnen erfolgen, so dass die Deformationselemente nach dem Öffnen unabhängig voneinander auf den Crash reagieren. Das Verbinden führt dazu, dass das Ensemble der Deformationselemente zusammen dem Crash entgegenwirkt. Dies kann zu einer Veränderung bzw. Umschaltung zwischen einer Kompressions- und Biegedeformation führen. Erfindungsgemäß wurde insbesondere erkannt, dass die Kompressionsdeformation bzw. axiale Verformung hinsichtlich des Masse-Steifigkeitseinsatzes effizienter ist als die Biegedeformation, d. h. eine höhere Energieaufnahme im Crash besitzt.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, dass das wenigstens eine Schaltelement in mehr als zwei Stufen schaltbar ist. Damit kann dann die Steifigkeit in mehr als zwei Stufen eingestellt werden, beispielsweise in drei, vier oder beliebig vielen Stufen oder aber eine stufenlose Einstellung der Steifigkeit. Unter den Stufen der Steifigkeit wird vorliegend verstanden, dass die Steifigkeit nur bestimmte diskrete Werte annehmen kann, die voneinander derart beabstandet sind, dass kein unmittelbarer Übergang zwischen diesen Werten möglich ist. Die Steifigkeiten weisen daher zueinander Sprünge auf.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, dass das Verbinden der Deformationselemente im Wesentlichen eine Kompressionsdeformation, wie oben bereits genannt, und durch das Trennen der Deformationselemente im Wesentlichen eine Biegedeformation bewirkbar ist. Beim schweren Crash ist insbesondere die Kompressionsdeformation zur Erhöhung des Energieabsorptionsverhaltens, insbesondere im Beginn eines Crashvorgangs von Vorteil, während die Biegedeformation im weiteren Verlauf des Crashvorgangs oder bei einem leichteren Crash von Vorteil ist. Bei der Biegedeformation kommt es zu einem Verbiegen an entsprechenden Knickstellen der Deformationselemente. Durch das Biegeverhalten wird ein deutlich niedrigeres Kraftniveau erreicht. Bei der Kompressionsdeformation bzw. der axialen Deformation wird das entsprechende Deformationselement axial zusammengedrückt. Dies kann auch durch eine entsprechende Strukturierung des Deformationselements unterstützt werden. D. h., wenn das Deformationselement in axialer Richtung komprimiert wird und damit zusammengefaltet wird, sind die Faltungsknicke durch eine Strukturierung beispielsweise schon vorbestimmt.
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Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass die Deformationselemente wenigstens zwei Segmente eines Hohlkörpers sind. Es ist also vorteilhaft einen Hohlkörper zu nehmen und diesen in Zellen oder anders genannte Unterbaugruppen aufzuteilen, die dann jeweils die Funktion der Deformationselemente übernehmen. Damit ist eine sehr kompakte Darstellung dieser Deformationselemente möglich, die auch eine leichte Steuerung dieser Deformationselemente ermöglicht Die Segmente können insbesondere beispielsweise bei einem Rohr ineinander gesteckt sein und so den Radius dieses Rohres definieren.
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Es ist vorteilhaft, dass als das wenigstens eine Schaltelement wenigstens ein weitgehend geschlossenes Kopplungselement um den Hohlkörper vorgesehen ist, und dass das wenigstens eine Kopplungselement auf dem Hohlkörper mittels der Aktuatorik verschiebbar ist, wobei durch die Verschiebung das Trennen und/oder Verbinden der Segmente bewirkbar ist. Damit wird eine vorteilhafte Ausführungsform beschrieben, wobei das Kopplungselement als das wenigstens eine Schaltelement beispielsweise ein weitgehend geschlossener Ring ist, der aber auch offen sein kann, wo beispielsweise eines der Segmente immer zur Biegedeformation bei einem Crashvorgang veranlasst wird. Dabei müsste der Ring dann durch entsprechende Maßnahmen vor einem Verdrehen gehindert werden. Es ist auch möglich, mehr als einen Ring beispielsweise zwei Ringe zu verwenden oder auch noch mehr, um eine genauere Einstellung der Steifigkeit zu erreichen. Es gibt jedoch auch andere Strukturen, die ähnlich zu einem Ring außerhalb des Hohlkörpers um diesen Hohlkörper angeordnet sind. Es können insbesondere klammerartige Strukturen, also beispielsweise ein rechteckiger Ring sein. Der Ring kann auch vollständig geschlossen sein.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das wenigstens ein Kopplungselement derart ausgebildet ist, dass wenigstens ein Segment der wenigstens zwei Segmente immer im Wesentlichen die Biegedeformation im Crashvorgang ausführt. Dies beschreibt erneut wie die Deformationselemente genutzt werden können. Dabei ist durch die Ausführung des Kopplungselementes, also beispielsweise des Rings eine entsprechende Einstellung für eine Biegedeformation möglich. Dies kann auch durch einen weiteren Ring derart bewirkt werden, dass immer eine Kompressionsdeformation auftritt, jedoch muss dabei immer eine Steuerung, also eine Adaption auf den Crashvorgang erfolgen.
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Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Segmente ineinander gesteckt. Dies bedeutet, dass die Segmente bei fehlendem Crashvorgang leicht auseinander genommen werden können und beispielsweise radial ineinander gesteckt sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigt 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Schaltelement, 4 ein Schnitt durch die Deformationselemente sowie das Schaltelement, 5 ein Blockdiagramm zur Adaption auf verschiedene Crasharten, 6 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Ring als Schalt- bzw. Kopplungselement, 7 und 8 jeweils eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Ring als Kopplungselement, 9 eine Variante mit einem nicht geschlossenen Ring, 10 eine Crashstruktur mit einer Biegedeformation, 11 eine Crashstruktur mit einer Kompressionsdeformation und 12 ein Ausführungsbeispiel der adaptiven Crashstruktur mit zwei Ringen.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit CR, die die Crashrichtung bezeichnet. Vorliegend sind drei Deformationselemente beispielhaft parallel zueinander angeordnet, die über Halter 1, 2 und 3 durch die Aktuatoren Akt1, Akt2, Akt3 miteinander verbunden bzw. getrennt werden können. Die Aktuatorik Akt1 bis 3 wird durch ein Steuergerät SG angesteuert, das die Aktuatork in Abhängigkeit vom Crashvorgang und/oder wenigstens einem crashrelevanten Parameter ansteuert. Bei der Sensorik S kann es sich um verschiedenste Sensoren zur Erfassung des Crash-Vorgangs und/oder der wenigstens einen crashrelevanten Parameters handeln. Dabei kann es sich um Körperschallsensoren, Luftdrucksensoren in den Seiten, Beschleunigungssensoren an verschiedenen Orten des Fahrzeugs, Umfeldsensoren wie Radar, Video, Ultraschall, einer Fahrdynamikregelung, Insassensensoren die beispielsweise das Gewicht des Insassen erfassen, einer Car-to-Car-Kommunikation, um Daten vom Unfallgegner zu erfassen, Fahrzeugsensoren, die zur Erfassung des Fahrzeuggewichts dienen, Navigationssensoren, Drehratensensoren usw. handeln. Das Steuergerät SG, das diese Sensorsignale verarbeitet, kann beispielsweise auch Teile dieser Sensoren selbst beinhalten. Das Steuergerät ist dabei innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung angeordnet. Insbesondere kann es sich um das Airbagsteuergerät handeln. Die Aktuatoren 1 bis 3 erhalten vom Steuergerät SG Stellsignale um die Halter 1, 2 und 3 zu aktivieren, so dass die Deformationselemente 1 bis 3 entweder miteinander verbunden oder getrennt werden.
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2 erläutert das in der gemäß 1 dargestellten Vorrichtung ablaufende Verfahren. Im Verfahrensschritt 200 wird durch die Sensorik S und das Steuergerät SG, das dafür Rechenmittel aufweist, wie ein Mikrocontroller der Crashvorgang bzw. wenigstens ein crashrelevanter Parameter ermittelt und in Abhängigkeit davon über eine Entscheidungsmatrix oder Schwellwertabfragen eine Entscheidung bezüglich der erforderlichen Steifigkeit getroffen (Verfahrensschritt 201). Handelt es sich um einen harten Crash, dann ist es erforderlich eine höhere Steifigkeit einzustellen. Bei weniger harten Crashs kann eine geringere Steifigkeit eingestellt werden. Dies erfolgt dann in Verfahrensschritt 202 durch ein entsprechendes Verbinden oder Trennen der Deformationselemente.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der crashaktiven Struktur 31, die auch adaptive Crashstruktur (ACS) genannt wird, mit einem Kopplungselement bzw. Schaltelement 30, wobei die crashaktive Struktur 31 dabei vier Deformationssegmente aufweist, die jeweils als Hohlkörper ausgebildet sind. Die Länge der Hohlkörper ist mit L bezeichnet, während die Höhe mit h und die Breite mit b gekennzeichnet ist. Bei den Deformationselementen handelt es sich vorliegend um Tragelemente, beispielsweise Hohlprofile, die vorliegend zu einem Tragensemble die wiederum durch das Schaltelement 30 beispielsweise kraftschlüssig miteinander verbunden werden können, so dass je nach Einstellung entweder eine einzige Einheit wirkt und das Tragensemble zusammenwirkt oder in separate, vorliegend vier separate Tragstrukturen wirken. Das Schaltelement 30 kann wie oben beschrieben durch die entsprechenden Aktoriken geschaltet werden. Beim Verbinden also beispielsweise einem Kraftschluss wird das Kopplungselement 30 entsprechend gelöst.
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Das bzw. die Schaltelemente 30 können nur an einem Punkt bzw. einer Teillänge entlang der Hohlkörper angebracht sein und wirken oder entlang der gesamten Länge der Hohlkörper verbaut sein. Die Anzahl der Teilstrukturen, z. B. Hohlkörper kann beliebig, aber mindestens zwei sein. Dabei müssen nicht alle Teilstrukturen (Hohlkörper) über die Aktuatorik von Anfang an miteinander verbunden sein. Wesentlich ist, dass geschaltet werden kann zwischen einem Zustand bei dem alle oder eine Teilmenge der Hohlkörper als Ensemble E1 wirken oder eben jeder Teilkörper alleine oder eine Teilmenge als Ensemble E2 wirken. Dabei ist die Anzahl der Teilkörper die maximal im Ensemble wirken (E1) im Fall der vornehmlichen Axialbelastung größer als die Anzahl der Teilkörper die maximal im Ensemble wirken (E2) im Fall der vornehmlichen Biegebelastung
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4 zeigt einen in 3 angedeuteten Schnitt durch die Großbuchstaben A. Bei dem Hohlkörper 40 kann als weiterer Parameter die Wandstärke variiert werden. Dies hat einen direkten Einfluss auf die Steifigkeit. Umso dicker, umso höher ist die Steifigkeit. Das Kopplungselement 41 ist wie gesagt schaltbar und in der Länge variabel.
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5 zeigt in einem Blockschaltbild wie eine crashabhängige Ansteuerung des Kopplungselements gemäß 3 bzw. 4 erfolgen kann. Im Block 50 sind verschiedenste Sensoren beispielhaft angeordnet, die nicht alle notwendig sein müssen. Eine Initialsensorik 51 umfasst beispielsweise eine Beschleunigungssensorik, eine Drehbewegungssensorik und/oder eine Körperschallsensorik. Der Block 52 umfasst GPS bzw. Navigationsdaten. Im Block 53 ist eine vorausschauende Sensorik wie Radar, Video, Ultraschall, Lidar usw. bezeichnet. Im Block 54 werden externe Can-Signale, wie beispielsweise von einem Car to X oder auch ESP-Signale verstanden. Natürlich können auch noch weitere Sensoren 55 verwendet werden. Diese Sensorsignale werden an ein Steuergerät 56 übertragen, das einen Algorithmus 57 zur Ansteuerung der adaptiven Crashstruktur hat. Insbesondere weist das Steuergerät 56 ein Modul 58 auf, das eine Crashkategorisierung bzw. Crashtypbestimmung bzw. Crashschwerebestimmung aufweist. Mit diesen Daten wird die Aktorik 59 angesteuert um im Falle eines schweren Crashs 501 alle Deformationselemente miteinander zu verbinden, um eine maximale Steifigkeit zu erzielen. Bei einem leichten Unter- bzw. Oberfahrcrash 502 müssten nur jeweils zwei Deformationselemente miteinander verbunden werden aber nicht alle vier. Auch bei einem leichten Offset-Crash ist es nur notwendig zwei Deformationselemente miteinander zu verbinden. Hier können nun die beiden oberen oder die beiden übereinanderliegenden Deformationselemente miteinander verbunden werden. Auch andere Kombinationen der Deformationselemente sind vorliegend möglich. Bei einem leichten Crash gemäß 504 bleiben alle Deformationselemente voneinander getrennt.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wobei wieder mit CR die Crashrichtung bezeichnet ist. Der Unfallgegner wird zunächst auf einen Querträger QT treffen und dann auf die adaptive Crashstruktur ACS, die vorliegend einen Ring R aufweist, wobei nach der adaptiven Crashstruktur ACS ein Längsträger LT folgt. Vorliegend ist die adaptive Crashstruktur ACS in Ruhestellung. Die Ausgestaltung besteht vorliegend aus einem Rohr, das wiederum aus mehreren Teilen besteht, einem Ring R, der sich längs auf dem Rohr bewegt und einem Aktuator, der vorliegend nicht eingezeichnet ist. Das Rohr besteht aus mehreren Teilen, damit es je nach Position des Versteifungsrings R axial oder auf Biegung belastet werden kann:
- – Befindet sich der Versteifungsring R am einen oder anderen Ende des Rohrs, kann das Rohr bzw. können sich dessen Segmente im Falle einer Kollision auseinander bewegen, so dass eine Biegedeformation auftritt.
- – Befindet sich der Ring jedoch in der Mitte des Rohrs, kann keine wesentliche Biegung mehr stattfinden, so dass das Rohr die Belastung vornehmlich axial aufnehmen muss, was im Falle von schweren Crashs geeignet ist.
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7 zeigt die gleiche Konfiguration in einer Schnittdarstellung mit der adaptiven Crashstruktur ACS bzw. Rohr den Ring R und der Crashrichtung CR. In 8 wird eine Draufsicht auf diese Struktur gezeigt mit dem Ring R, den Segmenten S1, S2, S3 und S4. Weiterhin, da es sich um eine rotationssymmetrische Anordnung handelt, sind entsprechende Symmetrielinien eingezeichnet.
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9 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel mit einem nicht geschlossenen Ring RA und wiederum den Segmenten des Rohrs S1, S2, S3 und S4. Eine weitere mögliche Variante des in 9 dargestellten Prinzips ist ein Öffnungswinkel von größer 90° des Versteifungsrings und ihn mit einer Drehsicherung so zu gestalten, dass sich eines der vier Segmente immer biegen kann. Bei einem schweren Crash werden sich drei von vier Rohrsegmenten axial verformen und ein Segment würde sich biegen bzw. falten. Bei einem leichten Crash würden sich alle Segmente verbiegen.
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Es ist nicht zwingend notwendig einen runden Querschnitt zu verwenden. Jeder beliebige Querschnitt ist einsetzbar. Darüber hinaus bietet ein nicht runder Querschnitt noch den Vorteil, dass die Verdrehsicherung des Rings konstruktiv mit eingebaut ist.
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10 zeigt eine Verbiegung der Crashstruktur ACS in Folge des Crashs. Der ursprüngliche Zustand UZ ist gestrichelt dargestellt. Der Ring ist ganz vorne angeordnet, so dass die Biegedeformation auftreten kann. Die adaptive Crashstruktur ACS ist am Längsträger auf der anderen Seite LT angeordnet. Diese 10 zeigt eine vornehmliche Biegebelastung, d. h. eine weiche Einstellung des adaptiven Crashsystems ACS.
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11 zeigt eine Crashstruktur unter Axialbelastung. Der Ring R ist nunmehr mittig angeordnet. Durch UZ ist der ursprüngliche Zustand gestrichelt dargestellt, während das Rohr ACS eine Axialverformung erlebt, was durch die wellenartigen Strukturen dargestellt ist. Diese 11 zeigt eine vornehmliche Axialbelastung, d. h. eine steife Einstellung des adaptiven Crashsystems ACS.
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12 zeigt ein Beispiel mit nicht konstanten Wandstärken RE und zwei Ringen R1 und R2. Auch eine umgekehrte Darstellung mit hohen Wandstärken in der Mitte und niedrigen Wandstärken an den Extremitäten des Rohrs sind vorliegend möglich. Wie beispielsweise in 3 dargestellt können sich die Kopplungselemente nicht nur am äußeren Umfang des Deformationselements bzw. des Hohlkörpers befinden, sondern auch in der Mitte. Auch alle anderen möglichen Strukturen sind vorliegend möglich.
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Es ist auch nicht zwingend nötig, eine axiale Verschiebung des Kopplungselements vorzuschreiben. Ebenso ist auch eine radiale translatorische Bewegung ebenso möglich. Es sind auch Aktoren bekannt, die keine Translation, sondern eine Rotation verursachen beispielsweise ein rotatorisch wirkender Elektromagnet mit zwei Schaltrichtungen für Crashboxen.
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Weiterhin ist eine irreversible Einstellungsmöglichkeit des umschließenden Ringelements bspw. Pyrotechnisch möglich. Ebenso ist eine Wegsprengung des Ringelements denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1792786 A2 [0002]
- DE 19745656 A1 [0002]
- DE 19938937 A1 [0002]
