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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie, auf ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer solchen Vorrichtung sowie auf ein Steuergerät eines Fahrzeugs zum Ansteuern eines Aktuators einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung können beispielsweise in einem Fahrzeug eingesetzt werden.
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Zum Schutz von Fahrzeuginsassen bei Kollisionen werden häufig Crashstrukturen bzw. Aufprallstrukturen eingesetzt. Diese ersetzen Strukturen im Vorderwagen oder im Heck eines Fahrzeugs und können nach einem Unfall ausgetauscht werden.
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Die
EP 1 792 786 A2 zeigt eine Crashbox zur Eingliederung zwischen einem Stoßfängerquerträger und einem Fahrzeuglängsträger eines Kraftfahrzeugs. Die Crashbox weist ein gehäuseartiges Deformationsprofil als Faltkonstruktion aus Metallblech und eine längsträgerseitige Flanschplatte auf.
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Eine Crashbox der herkömmlichen Art mit unveränderbarer Steifigkeit ist von der Steifigkeit her weicher als der Längsträger eines Fahrzeugs. Das führt dazu, dass im Falle eines Niedriggeschwindigkeitscrashs, z. B. bei 16 km/h, nur die Crashbox kollabiert und der Längsträger unbeschädigt bleibt. Das führt in diesem Fall zu relativ günstigen Reparaturkosten, da von der Struktur her nur die Crashbox, die an den Längsträger verschraubt ist, getauscht werden muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit, ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit sowie ein Steuergerät eines Fahrzeugs zum Ansteuern eines Aktuators einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Eine adaptive Crashstruktur kann auf Basis eines Verjüngungsabsorbers arbeiten. Durch eine wirksame Zu- und Abschaltung von Matrizenplatten kann der Verjüngungsdurchmesser variiert und somit die Steifigkeit der Crashstruktur angepasst werden. Alternativ kann ein Verjüngungsabsorber auch so realisiert sein, dass z. B. durch eine Verschiebung eines Halteelements wie beispielsweise eines Ringes eine brechbar ausgelegte Matrize durch eine Aufprallkraft auf das Fahrzeug gebrochen werden kann, um so zwischen der hohen und der niedrigen Steifigkeit umzuschalten.
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Somit sind adaptive Crashstrukturen Strukturen, deren Steifigkeit variiert werden kann. Um den Insassenschutz auf jeden Fall zu gewähren, ist im Allgemeinen die Standardeinstellung bzw. Defaulteinstellung diejenige, die die höchste, oder zumindest eine hohe, Steifigkeit aufweist. Eine Steifigkeitsanpassung braucht nur dann erfolgen, wenn ein Niedriggeschwindigkeitscrash oder ein inkompatibler Crash detektiert wird. Mit einem inkompatiblen Crash ist eine Kollision gemeint, bei der Fahrzeuge unterschiedlicher Massen und/oder unterschiedlicher Steifigkeiten aufeinander treffen. Ein umgekehrtes Szenario, bei dem die Standardeinstellung weich ist und eine Anpassung auf die höchste Steifigkeit erfolgt, könnte im Falle eines Systemfehlers tödlich für den oder die Insassen sein, weshalb ein solches Szenario nicht empfehlenswert ist.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine in ein Fahrzeug installierte adaptive Crashstruktur unter Verwendung einer Blockiereinrichtung stromlos auf eine niedrige Steifigkeit eingestellt sein kann, während das Fahrzeug geparkt ist und sich kein Insasse in dem Fahrzeug befindet.
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Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz kann erreicht werden, dass eine adaptive Crashstruktur eines Fahrzeugs aus der Defaulteinstellung herausbewegt und fixiert sein kann, wenn das Fahrzeug geparkt ist. So kann im Falle eines Niedriggeschwindigkeitscrashs mit diesem Fahrzeug z. B. vermieden werden, dass anstelle der Crashbox, die im Allgemeinen sehr steif ausgelegt ist, der Längsträger kollabiert. So kann vorteilhafterweise ein Entstehen hoher Reparaturkosten und ein Rückschritt gegenüber dem Stand der Technik vermieden werden.
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Das hier vorgestellte Konzept ermöglicht es demnach, die adaptive Crashstruktur so zu realisieren, dass während der Parkposition die Steifigkeit stromlos und dauerhaft auf der niedrigsten Stufe gehalten werden kann.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
ein Gehäuse;
eine in dem Gehäuse angeordnete ausrückbare Matrize zum Aufnehmen und Deformieren eines Deformationselements, wenn das Deformationselement in einer durch die Aufprallenergie bedingten Vorschubrichtung bewegt wird;
eine in dem Gehäuse angeordnete Abstützeinrichtung, die ausgebildet ist, um in einer ersten Position die ausrückbare Matrize gegenüber einer in einer Querrichtung zu der Vorschubrichtung wirkenden Radialkraft des Deformationselements abzustützen und in einer zweiten Position die ausrückbare Matrize für eine Bewegung zum Ausrücken durch die Radialkraft freizugeben;
eine Blockiereinrichtung, die ausgehend von einer Ursprungsposition bewegbar in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Blockiereinrichtung ausgebildet ist, um mittels einer ersten Bewegung die Abstützeinrichtung in der zweiten Position zu fixieren und mittels einer zweiten Bewegung die Abstützeinrichtung für eine Bewegung in die erste Position freizugeben; und
einen Aktuator zum Auslösen der ersten Bewegung und der zweiten Bewegung der Blockiereinrichtung, um die Steifigkeit der Vorrichtung einzustellen.
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Bei der Vorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Verjüngungsabsorber handeln. Die Vorrichtung kann in einem Fahrzeug zur Absorption der durch eine Kollision des Fahrzeugs z. B. mit einem weiteren Fahrzeug oder einem stationären Objekt hervorgerufenen und auf das Fahrzeug und seine Insassen wirkenden Aufprallenergie eingesetzt werden. Die Vorrichtung kann in einem Frontbereich oder in einem Heck des Fahrzeugs angeordnet sein.
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Das Gehäuse kann z. B. eine Öffnung aufweisen, über die in einer Ruhestellung der Vorrichtung ein Endbereich des Deformationselements zumindest teilweise in das Gehäuse aufgenommen ist, und eine gegenüberliegende weitere Öffnung aufweisen, über die das Deformationselement nach einem Verformungsprozess aufgrund einer Kollision des Fahrzeugs aus dem Gehäuse austreten kann. Das Gehäuse kann beispielsweise aus zwei Gehäusehälften zusammengesetzt sein, wobei die eine Gehäusehälfte die Öffnung zum Aufnehmen des Deformationselements und die andere Gehäusehälfte die weitere Öffnung für den Austritt des Deformationselements aus dem Gehäuse aufweisen kann. Das Gehäuse kann das Deformationselement oder Teile desselben bei der Bewegung des Deformationselements durch das Gehäuse vollumfänglich umschließen. Für die Unterbringung der ausrückbaren Matrize und des Aktuators im Inneren des Gehäuses kann das Gehäuse eine Auswölbung aufweisen.
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Die ausrückbare Matrize kann einstückig in Form eines runden oder eckigen Rahmens ausgebildet sein, dessen lichtes Innenmaß zumindest teilweise geringer als ein Querschnitt des Deformationselements vor Eintritt in einen Deformationsabschnitt der ausrückbare Matrize ist. Die ausrückbare Matrize kann einstückig gebildet sein oder aus mehreren nicht miteinander oder über Sollbruchstellen verbundenen Einzelteilen bestehen. Die Innenseite bzw. die Innenseiten der ausrückbaren Matrize können beispielsweise schräg verlaufen, so dass die ausrückbare Matrize eine Art Trichter bildet, der zu der Verjüngung des Deformationselements führt, während sich dieses aufgrund der Kollision an der Innenseite bzw. den Innenseiten der ausrückbaren Matrize entlang bewegt. Die ausrückbare Matrize kann so in dem Gehäuse angeordnet sein, dass in einem nicht ausgerückten Zustand eine Außenwand der ausrückbaren Matrize von einer Innenwand des Gehäuses beabstandet ist und durch die Abstützeinrichtung gegenüber der Innenwand abgestützt wird. Durch eine Entfernung der Abstützeinrichtung aus der ersten Position kann die ausrückbare Matrize in ihrer Position verändert werden. Insbesondere kann die ausrückbare Matrize bei fehlender Abstützung durch die Abstützeinrichtung durch die Radialkraft des eindringenden Deformationselements von dem Deformationselement weggedrückt, also zu der Innenwand des Gehäuses hingedrückt und eventuell gebrochen werden. Entsprechend findet keine Verjüngung des Deformationselements durch die ausrückbare Matrize statt. Somit kann bei gegebener Abstützung der ausrückbaren Matrize durch die Abstützeinrichtung eine hohe Steifigkeit der Vorrichtung vorliegen und bei fehlender Abstützung der ausrückbaren Matrize durch die Abstützeinrichtung eine niedrige Steifigkeit der Vorrichtung vorliegen.
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Das Deformationselement kann als ein längliches Bauteil in Form eines z. B. runden oder eckigen Rohres ausgebildet sein. Ansprechend auf die Kollision kann das Deformationselement in der Vorschubrichtung entlang seiner Längsachse durch das Gehäuse bewegt und dabei durch die ausrückbare Matrize aufgenommen und deformiert werden, um die Aufprallenergie zu absorbieren. Die Deformation des Deformationselements kann in Form einer Verjüngung, also in einer Reduzierung eines Querschnitts, des Deformationselements durch die ausrückbare Matrize vonstattengehen.
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Die Abstützeinrichtung kann ein- oder mehrstückig sein und aus einem Metall bestehen oder mit einer Metalllegierung beschichtet sein. Beispielsweise kann die Abstützeinrichtung als ein Ring ausgebildet sein, der die ausrückbare Matrize umgebend innerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. In der ersten Position kann die Abstützeinrichtung zwischen der Außenwand der ausrückbaren Matrize und der Innenwand des Gehäuses angeordnet sein. Sie kann ausreichend robust sein, um in der ersten Position die ausrückbare Matrize so gegenüber der Radialkraft des sich entlang der Innenseite oder der Innenseiten der ausrückbaren Matrize bewegenden Deformationselements abzustützen, dass das Deformationselement durch die ausrückbare Matrize verjüngt werden kann. In der zweiten Position kann sich die Abstützeinrichtung so weit oberhalb oder unterhalb der der ausrückbaren Matrize befinden, dass sie die ausrückbare Matrize nicht mehr abstützt. Die Abstützeinrichtung kann beispielsweise in der Vorschubrichtung aus der ersten in die zweite Position bewegt werden.
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Die Blockiereinrichtung kann wie die Abstützeinrichtung ein- oder mehrstückig ausgebildet sein und aus einem Metall bestehen oder mit einer Metalllegierung beschichtet sein. Beispielsweise kann die Blockiereinrichtung drei Blockierelemente umfassen, die jeweils im Abstand von 120° kreisförmig in dem Gehäuse angeordnet sind. Die Blockiereinrichtung kann auf einer Höhe mit der Abstützeinrichtung und an diese angrenzend in dem Gehäuse angeordnet sein. Die Blockiereinrichtung kann z. B. in der Vorschubrichtung aus der Ursprungsposition heraus bewegbar in dem Gehäuse angeordnet sein. Sowohl die erste als auch die zweite Bewegung der Blockiereinrichtung kann aus der Ursprungsposition heraus stattfinden. Die Blockiereinrichtung kann so mit der Abstützeinrichtung in Verbindung stehen, dass zumindest teilweise eine Bewegung der Abstützeinrichtung aus der ersten Position in die zweite Position die erste Bewegung der Blockiereinrichtung bedingt und die zweite Bewegung der Blockiereinrichtung die Freigabe der Abstützeinrichtung für die Bewegung aus der zweiten Position zurück in die erste Position bedingt. Die Blockiereinrichtung kann ausgebildet sein, um die Abstützeinrichtung beliebig oft und für eine vorgebbare veränderliche Zeitspanne in der zweiten Position zu fixieren. So kann die Blockiereinrichtung beispielsweise dafür sorgen, die Steifigkeit der Vorrichtung z. B. für die Dauer einer Parkzeit eines Fahrzeugs, in das die Vorrichtung installiert ist, von der hohen auf die niedrige Steifigkeit herabzusetzen.
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Der Aktuator kann in einem Hohlraum in dem Gehäuse angeordnet sein, der von einer in der Vorschubrichtung vorderen Wand des Gehäuses und der Abstützeinrichtung sowie der Blockiereinrichtung begrenzt wird. Er kann an die Abstützeinrichtung und die Blockiereinrichtung angrenzend in dem Gehäuse angeordnet sein. Es kann sich bei dem Aktuator z. B. um einen Wirbelstromaktuator handeln, der aus einer Metallspule gebildet ist, durch die zur Erzeugung eines Wirbelstromes ein elektrischer Strom geleitet werden kann. Mit Hilfe dieses Wirbelstromes im Falle einer Inbetriebnahme des Aktuators kann sowohl die Abstützeinrichtung aus der ersten in die zweite Position katapultiert werden als auch die Blockiereinrichtung aus ihrer Ursprungsposition heraus bewegt werden. Der Aktuator kann ausgebildet sein, um ansprechend auf ein Signal eines Steuergeräts der Vorrichtung bestromt zu werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Blockiereinrichtung ausgebildet sein, um sich vor der ersten Bewegung und/oder nach der zweiten Bewegung in einer Grundstellung zu befinden, in der sie die Abstützeinrichtung in Eingriff nimmt, wobei sich in der Grundstellung der Blockiereinrichtung die Abstützeinrichtung in der ersten Position befindet. In ihrer Grundeinstellung kann sich die Blockiereinrichtung auch in ihrer Ursprungsposition befinden. Die Blockiereinrichtung kann beispielsweise in Form eines Hakens mit zwei Nasen ausgebildet sein, die die z. B. als Ring ausgeführte Abstützeinrichtung in Eingriff nimmt, indem die erste Nase auf einer in der Vorschubrichtung vorderen Hauptseite des Ringes aufliegt und die zweite Nase auf einer der vorderen Hauptseite gegenüberliegenden in der Vorschubrichtung hinteren Hauptseite des Ringes aufliegt. Beispielsweise kann die erste Nase länger als die zweite Nase ausgebildet sein, um eine ausreichend große Grenzfläche mit dem Aktuator zu bilden. So kann die Blockiereinrichtung von dem Aktuator, z. B. mittels eines Wirbelstroms, effektiv in der Vorschubrichtung bewegt werden. Vorteilhafter ist so stromlos die hohe Steifigkeit der Vorrichtung eingestellt, die maximalen Insassenschutz gewährleisten kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erste Bewegung der Blockiereinrichtung eine Bewegung der Blockiereinrichtung aus der Ursprungsposition heraus und in die Ursprungsposition zurück umfassen. Dabei kann die Blockiereinrichtung ausgebildet sein, um die Abstützeinrichtung folgend auf die Bewegung aus der Ursprungsposition heraus aus dem Eingriff zu entlassen und folgend auf die Bewegung in die Ursprungsposition zurück in der zweiten Position zu fixieren. Beispielsweise kann die Blockiereinrichtung bei der Bewegung aus der Ursprungsposition heraus neben der Bewegung in der Vorschubrichtung eine geringfügige Bewegung in einer radialen Richtung erfahren und die Abstützeinrichtung so aus dem Eingriff entlassen. So kann sich die Abstützeinrichtung z. B. aufgrund eines längeren Hubes an der Blockiereinrichtung vorbei in die zweite Position bewegen. Die Fixierung der Abstützeinrichtung in der zweiten Position durch die Blockiereinrichtung kann durch die zweite Nase erfolgen, die aufgrund der Bewegung der Blockiereinrichtung zurück in die Ursprungsposition sich wieder entgegen der radialen Richtung bewegt hat und nun so weit in den Verfahrweg der Abstützeinrichtung hineinragen kann, dass sie dieser den Weg zurück in die erste Position versperren kann.
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Ferner kann die zweite Bewegung der Blockiereinrichtung ebenfalls eine Bewegung der Blockiereinrichtung aus der Ursprungsposition heraus und in die Ursprungsposition zurück umfassen. Dabei kann die Blockiereinrichtung ausgebildet sein, um die Abstützeinrichtung folgend auf die Bewegung aus der Ursprungsposition heraus zur Freigabe der Bewegung in die erste Position in Eingriff zu nehmen und mittels der Bewegung der Abstützeinrichtung in die erste Position in die Ursprungsposition zurück bewegt zu werden. Beispielsweise kann die Blockiereinrichtung die Abstützeinrichtung aufgrund einer erneuten geringfügigen Bewegung in der radialen Richtung freigeben und wieder in Eingriff nehmen, während diese sich aus der zweiten Position wieder in die erste Position zurückbewegt, da der Verfahrweg nun nicht mehr durch die zweite Nase versperrt ist.
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Letztere zwei Ausführungsformen stellen den Vorteil des hier vorgeschlagenen Ansatzes heraus, indem mit einem identischen einfachen Bewegungsablauf eines Elements zwei unterschiedliche Einstellungen der Vorrichtung realisiert werden können. Der so ermöglichte Verzicht auf einen komplexen Mechanismus spart Bauraum und Kosten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Aktuator ferner ausgebildet sein, um die Abstützeinrichtung aus der ersten Position in die zweite Position zu bewegen. Dies bietet den Vorteil, dass kein zusätzlicher Aktuator benötigt wird, was sich negativ auf den Bauraum auswirken würde und auch einen Wartungsmehraufwand bedeuten würde. Außerdem kann so die Blockiereinrichtung relativ klein und bauraumsparend ausgeführt sein, da sie nicht für die Bewegung der Abstützeinrichtung aus der ersten in die zweite Position zu sorgen braucht.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Abstützeinrichtung ein Abstützeinrichtungsfederelement aufweist, das ausgebildet ist, um die Abstützeinrichtung in der ersten Position zu halten, wenn der Aktuator deaktiviert ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Blockiereinrichtung ein Blockiereinrichtungsfederelement aufweisen, um die Blockiereinrichtung in der Ursprungsposition zu halten, wenn der Aktuator deaktiviert ist. Sowohl das Abstützeinrichtungsfederelement als auch das Blockiereinrichtungsfederelement können ein- oder mehrstückig ausgebildet sein und aus demselben Material bestehen. Beispielsweise kann bei einer jeweils mehrstückigen Ausbildung eine Mehrzahl von Federelementen äquidistant und kreisförmig angeordnet sein, um die Abstützeinrichtung in der ersten Position bzw. die Blockiereinrichtung in der Ursprungsposition zu halten. So kann auf einfache und kostengünstige Weise eine Grundstellung der hier vorgestellten Vorrichtung gewährleistet werden.
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Beispielsweise kann die Blockiereinrichtung mit einer Innenwand des Gehäuses verbunden und benachbart zu der Abstützeinrichtung angeordnet sein. Die Blockiereinrichtung kann z. B. über das Blockiereinrichtungsfederelement mit der Innenwand des Gehäuses verbunden sein. Auf diese Weise kann die Blockiereinrichtung platzsparend in das Gehäuse integriert werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse angeordnete ausrückbare Matrize zum Aufnehmen und Deformieren eines Deformationselements, wenn das Deformationselement in einer durch die Aufprallenergie bedingten Vorschubrichtung bewegt wird, eine in dem Gehäuse angeordnete Abstützeinrichtung, die ausgebildet ist, um in einer ersten Position die ausrückbare Matrize gegenüber einer in einer Querrichtung zu der Vorschubrichtung wirkenden Radialkraft des Deformationselements abzustützen und in einer zweiten Position die ausrückbare Matrize für eine Bewegung zum Ausrücken durch die Radialkraft freizugeben, und eine Blockiereinrichtung, die ausgehend von einer Ursprungsposition bewegbar in dem Gehäuse angeordnet ist, aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bewegen der Blockiereinrichtung, um die Abstützeinrichtung in der zweiten Position zu fixieren; und
Bewegen der Blockiereinrichtung, um die Abstützeinrichtung für eine Bewegung in die erste Position freizugeben.
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Bei dem ersten Schritt des Bewegens der Blockiereinrichtung und dem zweiten Schritt des Bewegens der Blockiereinrichtung kann eine identische Bewegung der Blockiereinrichtung durchgeführt werden. Die Bewegung kann eine Vor- und Zurückbewegung sowie eine seitliche Bewegung der Blockiereinrichtung umfassen.
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Das Verfahren kann beispielsweise in einem Steuergerät zum Ansteuern eines Aktuators einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einer der im Vorangegangenen erläuterten Ausführungsformen durchgeführt werden. Das Steuergerät kann dabei ausgebildet sein, um ansprechend auf ein Parksignal den Aktuator für die erste Bewegung der Blockiereinrichtung anzusteuern, und um ansprechend auf ein Fahrsignal den Aktuator für die zweite Bewegung der Blockiereinrichtung anzusteuern. Das Steuergerät kann mit der in der vorhergehend erläuterten Vorrichtung verbunden oder in diese integriert sein kann. Das Parksignal kann dabei einen geparkten Zustand eines Fahrzeugs, in das die im Vorhergehenden erläuterte Vorrichtung installiert ist, kennzeichnen, während das Fahrsignal ein Ende des Parkvorgangs und eine Inbetriebnahme des Fahrzeugs zum Fahren kennzeichnen kann. Bei dem Parksignal kann es z. B. um eine Information über ein Abschließen des Fahrzeugs handeln. Alternativ kann es sich bei dem Parksignal z. B. auch um eine Information über ein Anziehen der Handbremse des Fahrzeugs handeln. Entsprechend kann es sich bei dem Fahrsignal um eine Information über ein Starten des Motors, ein Lösen der Handbremse oder eine Belegung des Sitzes des Fahrzeugs handeln.
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Das Steuergerät kann ausgebildet sein, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter dem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Signalverarbeitungssystem wie einem Computer oder einem entsprechenden Gerät ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs mit einer adaptiven Crashstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Schnittbild einer adaptiven Crashstruktur ohne Parkfunktion;
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3 ein Schnittbild einer adaptiven Crashstruktur mit Parkfunktion, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 3 entlang einer Schnittlinie A-A;
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5 ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zum Einstellen einer Steifigkeit einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5A ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 3 bei einer Bestromung des Aktuators, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5B ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 3 bei einer Bewegung von Abstützeinrichtung und Blockiereinrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5C ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 3 bei einem Anschlag der Abstützeinrichtung unten, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5D ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 3 bei einer Rückkehr der Blockiereinrichtung in eine Ursprungsposition, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5E ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 3 bei einem Erreichen der Parkposition, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5F ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 3 bei einem Verlassen der Parkposition, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5G ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 3 bei einem Anschlag der Abstützeinrichtung und der Blockiereinrichtung unten, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5H ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 3 bei einer Bewegung der Abstützeinrichtung nach oben, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5I ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 3 bei einem wiederhergestellten Ursprungszustand, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 ein Schnittbild einer adaptiven Crashstruktur mit Parkfunktion, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7A ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 6 bei einer Bewegung von Abstützeinrichtung und Blockiereinrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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7B ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur aus 6 in einer Parkposition, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Abschnitts eines Fahrzeugs 100 mit einer adaptiven Crashstruktur 110. Gezeigt ist eine Fahrzeugfrontstruktur, die einen Querträger 112 und daran anschließend einen Längsträger 113 umfasst. Die Vorrichtung 110 ist zwischen dem Querträger 112 und dem Längsträger 113 angeordnet. Die Crashstruktur 110 oder eine weitere entsprechende Crashstruktur 110 kann zusätzlich oder alternativ in einem Heck des Fahrzeugs implementiert sein. Eine Fahrtrichtung 115 des Fahrzeugs 100 ist durch einen Pfeil kennzeichnet. Ein weiterer Pfeil kennzeichnet eine Crashrichtung und somit eine Vorschubrichtung 120, in der bei einer Kollision des Fahrzeugs 100, hier bei einem Frontalaufprall, die Aufprallenergie zu absorbieren ist, und in der dementsprechend ein in 1 nicht gezeigtes Deformationselement der Vorrichtung 110 bewegt wird, um durch Deformation die Aufprallenergie zu absorbieren.
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Eine adaptive Crashstruktur 110 kann nicht nur zwischen Quer- und Längsträger eingebaut werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine adaptive Crashstruktur 110 auch weiter hinten, beispielsweise in einem hinteren Teil des Längsträgers 113 eingebaut werden.
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Anhand der folgenden Figuren soll eine adaptive Crashstruktur vorgestellt werden, die eine Aktuierung einer Parkposition bieten kann. Die Parkposition bedeutet hier, dass die adaptive Crashstruktur dauerhaft und stromlos eine weiche Steifigkeit aufweist, wenn ein Fahrzeug mit einer derartigen Crashstruktur abgestellt wird und kein Insasse an Bord ist. Vereinfacht ausgedrückt funktioniert diese Aktuierung ähnlich wie die Betätigung eines Kugelschreibers. Mit einer ersten Aktuierung wird analog zu einem Ausfahren einer Mine des Kugelschreibers die Parkposition erreicht. Mit einer zweiten Aktuierung wird analog zu einem Einfahren der Mine des Kugelschreibers die Parkposition wieder verlassen.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch eine adaptive Crashstruktur 200 ohne Parkfunktion, wie sie beispielsweise in den Vorderwagen des in 1 gezeigten Fahrzeugs 100 installiert sein kann. Die adaptive Crashstruktur 200 umfasst ein Deformationselement 210, das hier als ein Rohr ausgebildet ist, sowie ein Gehäuse 220, in dem eine Primärmatrize bzw. nicht-ausrückbare Matrize 230 und eine Sekundär- bzw. Ausrückmatrize 240 angeordnet sind. In 2 ist eine Ruhestellung des Systems 200 dargestellt. Hier ist ein innerhalb des Gehäuses 220 verschiebbarer Sperring 250 zwischen der Ausrückmatrize 240 und einer Wand des Gehäuses 220 angeordnet, so dass die Ausrückmatrize 240 abgestützt ist. Diese Einstellung des Systems 200 wird gewährleistet, wenn ein Spulenkörper 260 nicht bestromt ist und mit einem Boden des Sperrrings 250 verbundene an einem Umfang der Vorrichtung 200 verteilte Rückstellfedern 270 eine Kraft auf den Ring 250 ausüben und diesen auf Höhe der Ausrückmatrize 240 halten, so dass er diese abstützen kann. Bei einer Kollision des Fahrzeugs wird in der in 2 dargestellten Grundeinstellung der Crashstruktur 200 das Rohr 210 in der mithilfe eines Pfeils dargestellten Aufprall- bzw. Crashrichtung 120 entlang seiner mittels einer Punkt-Strich-Linie gekennzeichneten Längserstreckung in die nicht ausrückbare Matrize 230 und in die brechbare 240 Matrize geschoben und dabei stark verjüngt. Somit ist die Aufprallstruktur 200 in der anhand der 2 erläuterten Ruhestellung auf eine hohe oder maximale Steifigkeit eingestellt und kann ein hohes Maß an Aufprallenergie absorbieren bzw. abbauen. Die in der Darstellung in 2 gezeigte adaptive Crashstruktur 200 ist zwischen den Querträger 112 und den Längsträger 113 des Fahrzeugs integriert. Der Querträger 112 wiederum grenzt an ein Zwischenstück 279 an, das einen Sensor 281 aufweist. An das Zwischenstück 279 angrenzend weist die Vorrichtung ein elastisches Element 283 auf. Ein O-Ring 285 ist zwischen dem Rohr 210 und dem Gehäuse 220 und ein O-Ring 287 ist zwischen dem Spulenkörper 260 und dem Gehäuse 220 angeordnet. Der Längsträger 113 umfasst eine Membrandichtung 289. Innerhalb des Gehäuses 220 befindet sich oberhalb des Spulenkörpers 260 ein Einbauraum 291 für Elektronik. Eine Innenwand 293 des Gehäuses 220 dient einer Aufnahme der Radialkraft des bei einem Aufprall in das Gehäuse 220 eindringenden Deformationselements 210.
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Das Rohr 210 ist in der Darstellung in 2 oben, also im vorderen Bereich des Fahrzeugs, in dem die Vorrichtung 200 installiert ist, mit der Stoßstange bzw. dem Querträger 112 verbunden. Im Falle eines Unfalls wird dieses Rohr 210 in der Crashrichtung 120 bewegt. In dem in 2 dargestellten Fall mit der Einstellung „hart” der Crashstruktur 200 erkennt die Sensorik 281, dass es sich um einem Unfall mit hoher Geschwindigkeit handelt. Der Aktuator in Form der Spule 260 wird nicht angesteuert, somit bleibt der Sperrring 250 in seiner Ursprungsposition bzw. der ersten Position und die Ausrückmatrize 240, die hier mit Sollbruchstellen versehen ist, wird radial durch den Sperrring 250 abgestützt. Das Rohr 210 wird von beiden Matrizen 230, 240 verjüngt, hierdurch wird viel Energie absorbiert.
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Wenn die Sensorik 281 erkennt, dass es sich um einen Unfall mit geringer Geschwindigkeit handelt, wird der Sperrring 250 nach unten in eine zweite Position verschoben, und somit fehlt der Ausrückmatrize 240 die abstützende „Wand”. Durch die in der Ausrückmatrize 240 eingebrachten Sollbruchstellen wird diese Matrize durch das eindringende Rohr 210 nach außen geschoben. Auf das Rohr 210 wirkt nur noch die feste Matrize 230. Somit ist die Steifigkeit minimal.
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Der hier dargestellte Wirbelstromaktuator 260 schießt den Sperrring 250 nach unten gegen die Feder 270. Ersichtlich ist das im Vorhergehende genannte Problem, denn der Ring 250 prallt hier nach der Aktuierung sofort wieder nach oben, also gegen die Spule 260, in seine Ursprungsposition zurück. Im Falle eines Crashs ist das keinesfalls problematisch, denn das Rohr 210 drückt aufgrund der aufkommenden Crashkraft sehr schnell auf die Matrizen 230, 240, alle Bauelemente verkanten sich, und es ist keine Bewegung des Rings 250 mehr möglich. Im Falle einer Fehlauslösung oder eines Pre-Drive-Checks, d. h. einer Aktuierung als Funktionscheck, kommt es zu keiner Kollision und somit zu keinem Verkanten des Rings 250. Der Ring 250 springt sofort nach Aktuierung zurück.
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3 zeigt ein Schnittbild einer adaptiven Crashstruktur 300 mit Parkfunktion, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die adaptive Crashstruktur 300 ähnelt in Aufbau und Funktion der anhand der 2 erläuterten Struktur und weist ebenso das Gehäuse 220, das Rohr bzw. Deformationselement 210, die Primärmatrize bzw. nicht-ausrückbare Matrize 230, die ausrückbare Matrize 240, den Ring bzw. die Abstützeinrichtung 250 für die ausrückbare Matrize 240, den Wirbelstromaktuator in Form einer Spule 260 sowie die Feder bzw. Federn 270 auf. Das Gehäuse 220 setzt sich aus einer ersten Gehäusehälfte 310 und einer zweiten Gehäusehälfte 320 zusammen. In der Darstellung in 3 ist lediglich die rechte Seite des Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 300 abgebildet, analog zu einer rechts von der als Punkt-Strich-Linie gekennzeichneten Mittelachse in der 2 dargestellten Hälfte der Vorrichtung. Analog zu der Darstellung in 2 wird auch hier die Abstützeinrichtung 250 kraft des Abstützeinrichtungsfederelements 270 in der ersten Position gehalten, in der sie die Ausrückmatrize 240 gegenüber einer Radialkraft des bei einer Kollision in das Gehäuse 220 einfahrenden Deformationselements 210 abstützt. Somit ist gemäß der Darstellung in 3 die hohe Steifigkeit der Vorrichtung 300 eingestellt.
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Die in 3 gezeigte adaptive Crashstruktur 300 weist im Unterschied zu der in 2 gezeigten Vorrichtung zusätzlich eine Blockiereinrichtung 330 auf, die hier als ein Blockierhaken ausgebildet ist. Die Blockiereinrichtung 330 wird von einer Feder 340 in einer in der Darstellung gezeigten Ursprungsposition gehalten. Aus der Darstellung in 3 ist ersichtlich, dass der Blockierhaken 330 zwei unterschiedlich große Nasen aufweist, mittels derer er die Abstützeinrichtung 250 in Eingriff hat. Die Blockiereinrichtung 330 weist eine schräg verlaufende Flanke auf, die in der in 3 gezeigten Ursprungsposition der Blockiereinrichtung 330 in einer eine komplementäre Schräge aufweisenden Ausnehmung in der ersten Gehäusehälfte 310 angeordnet ist. Die zweite Gehäusehälfte 320 weist ebenfalls eine Ausnehmung auf, in der das Blockiereinrichtungsfederelement 340 angeordnet ist, das die Blockiereinrichtung 330 mittels Federkraft in der Ursprungsposition hält.
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Der wesentliche Unterschied des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung zu der anhand der 2 erläuterten Vorrichtung besteht in der Anbringung des Blockierhakens 330 am äußeren Durchmesser der adaptiven Crashstruktur 300. Dieser Haken 330 bewirkt, dass mit Hilfe des Wirbelstromaktuators 260 die sogenannte Parkposition der Vorrichtung 300 erreicht werden kann. Dazu kann die Blockiereinrichtung 330 mittels der Spule 260 aus der in der Darstellung gezeigten Ursprungsposition heraus gegen die Feder 340 nach unten bewegt werden, um die Abstützeinrichtung 250 für eine Bewegung aus der in der Darstellung gezeigten ersten Position in eine zweite Position freizugeben und sie anschließend dort mittels der in der Vorschubrichtung 120 hinteren Nase zu fixieren. Somit ist die Aufprallstruktur 300 in der Parkposition auf die niedrige Steifigkeit eingestellt. Der Bewegungsablauf der Elemente der Vorrichtung 300 zur Erreichung bzw. für ein Verlassen der Parkposition wird nachfolgend anhand eines erfindungsgemäßen Verfahrens noch genauer erläutert.
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Andere in der Darstellung in 3 erkennbare Änderungen gegenüber der Darstellung aus 2, wie z. B. die Spulengeometrie und die Verbindung zwischen den beiden Gehäusehälften 310, 320, sind für die hier vorgestellte Erfindung irrelevant.
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Bei dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der adaptiven Crashstruktur mit Parkfunktion 300 besteht die Blockiereinrichtung bzw. der Blockierhaken 330 oder zumindest die Oberfläche desselben aus einem elektrisch leitenden Material wie z. B. Aluminium oder Kupfer. Dadurch, dass die Oberflächen, die sehr nah an der Spule 260 dran sind aber keinen Kontakt zu der Spule 260 haben, aus diesem elektrisch leitenden Material bestehen, kann der Wirbelstromaktuator 260 ideal funktionieren. Beispielsweise kann ein isolierter Draht für die Spule 260 eingesetzt werden. In diesem Fall kann die Spule 260 direkt in Kontakt mit der oder den Oberflächen kommen, da die Isolierung des Drahts der Spule 260 dazwischen ist. Eine Wirkfläche des Blockierhakens 330 auf den Ring 250 kann durch eine Vergrößerung einer mit dem Bezugszeichen z gekennzeichneten Länge der in der Vorschubrichtung 120 vorderen Nase vergrößert werden, was für mehr Dynamik sorgen würde.
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Für eine Verbesserung einer Funktion der Aufprallstruktur 300 weist bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel auch der Ring 250 eine Oberfläche mit einem gut elektrisch leitenden Material auf. So kann der Ring 250 direkt und nicht indirekt durch ein anderes Bauteil von der Spule 260 weggeschossen werden. Jedoch ist der hier vorgestellte Ansatz auch mit einer alternativen Umsetzung, bei der der Ring 250 dieses gut elektrisch leitende Material nicht aufweist, realisierbar. Zur Gewichtseinsparung können ferner der Blockierhaken 330 und die Abstützeinrichtung 250 aus einem festen Kunststoff gebildet sein, der mit einer dünnen Kupferschicht versehen ist, um den Wirbelstromaffekt optimal zu nutzen.
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Um die anhand der 3 erläuterte Parkposition zuverlässig gewährleisten zu können, ist es vorteilhaft, wenn mehrere Blockierhaken 330 gleichmäßig am Umfang der adaptiven Crashstruktur verteilt werden.
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4 zeigt dementsprechend ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur 300 aus 3 entlang einer Schnittlinie A-A. Die Darstellung in 4 zeigt einen Querschnitt durch die gesamte kreisförmig aufgebaute Vorrichtung 300, von der in 3 lediglich eine Hälfte im Längsschnitt gezeigt ist. Im Innersten der Crashstruktur 300 ist das als Rundrohr ausgebildete Deformationselement 210 angeordnet. Dieses ist von der kreisförmigen ausrückbaren Matrize 240 umgeben. Die Ausrückmatrize 240 weist zum kontrollierten Ausrücken bzw. Brechen drei Sollbruchstellen 400 auf, von denen der Übersichtlichkeit halber lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die ausrückbare Matrize 240 wird durch die Abstützeinrichtung 250, die als ein sie vollumfänglich umgebender Ring ausgebildet ist, abgestützt. Das äußerste Element der Vorrichtung wird durch das Gehäuse 220 gebildet. Ferner weist das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der adaptiven Crashstruktur drei Blockiereinrichtungen 330 auf, die jeweils um 120° beabstandet zwischen dem Gehäuse 220 und der Abstützeinrichtung 250 angeordnet sind. Auch hier ist der Übersichtlichkeit halber lediglich eine der Blockiereinrichtungen 330 mit einem Bezugszeichen versehen. Gemäß alternativen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 300 können auch mehr oder weniger Blockiereinrichtungen 330 verwendet werden.
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Im Folgenden sei anhand von 5 ein Verfahren 500 zum Einstellen einer Steifigkeit für eine Parkfunktion der anhand der 3 und 4 vorgestellten adaptiven Crashstruktur 300 erläutert. Dazu veranschaulichen die nachfolgenden 5A bis 5I die adaptive Crashstruktur 300 in ihrer Funktionsweise anhand von Schnittbildern in unterschiedlichen Zuständen, die einzelnen Schritten bzw. Teilschritten des Verfahrens 500 entsprechen. Zusammengefasst beschreiben die 5A bis 5E Schritte 510, 520, 530, 540, 550 eines Bewegens der Blockiereinrichtung 330, um die Abstützeinrichtung 250 in der zweiten Position zu fixieren, während die 5F bis 5I Schritte 560, 570, 580, 590 eines Bewegens der Blockiereinrichtung 330, um die Abstützeinrichtung 250 für eine Bewegung in die erste Position freizugeben, illustrieren.
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5 zeigt dementsprechend das Verfahren 500 zum Anfahren einer Parkposition der adaptiven Crashstruktur. Dabei umfassen die Schritte 510, 520, 530, 540, 550 die erste Bewegung der Blockiereinrichtung und die Schritte 560, 570, 580, 590 die zweite Bewegung der Blockiereinrichtung. Das Verfahren 500 kann z. B. ansprechend auf ein Parksignal eines Steuergeräts der adaptiven Crashstruktur gestartet werden. Das Parksignal kann z. B. basierend auf einer Erkennung, dass das Fahrzeug abgestellt wird, ausgegeben werden. Die Erkennung wiederum kann z. B. über eine Information über ein Abschließen des Fahrzeuges und/oder eine Belegung der Sitzmatte und/oder ein Anziehen der Handbremse des Fahrzeugs erfolgen.
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Im Folgenden sei das Verfahren 500 anhand der Zustandsbilder 5A bis 5I, die die Vorrichtung 300 nach einer Ausführung der einzelnen Schritte zeigen, ausführlich und anschaulich erläutert.
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5A zeigt die adaptive Crashstruktur 300 in einem Zustand während des in 5 gezeigten Schritts 510 einer Bestromung des Aktuators 260. Die adaptive Crashstruktur 300 befindet sich zunächst in einer in 5A dargestellten Grundstellung, in der sich die Abstützeinrichtung 250 in der ersten Position und die Blockiereinrichtung 330 in der Ursprungsposition befindet. Die Spule 260 wird bestromt. Dabei ist keine maximale elektrische Leistung erforderlich, da die Zeit zur Verstellung der Vorrichtung 300 nur eine untergeordnete Rolle spielt. Ziel ist es, die adaptive Crashstruktur 300 für die Parkposition einzustellen. Gemäß den in 5A dargestellten Pfeilen werden im Folgenden der Blockierhaken 330 und der Ring 250 von der Spule 260 mittels Wirbelströmen gegen die respektive Feder 270 bzw. 340 nach unten bzw. schräg unten bewegt.
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5B zeigt die adaptive Crashstruktur 300 in einem Zustand während des in 5 gezeigten Schritts 520 einer Bewegung der Abstützeinrichtung 250 und der Blockiereinrichtung 330. Der Ring 250 und der Blockierhaken 330 bewegen sich nach unten. Da, wie die Darstellung in 5B zeigt, ein Hub des Blockierhakens 330 kürzer als ein Hub des Rings 250 ist, ist er auch früher aufgebraucht. Der Blockierhaken 330 bleibt an dem durch die Aussparung der Innenwand des Gehäuses der Vorrichtung 300 gebildeten Anschlag stehen, während sich der Ring 250 weiter nach unten bewegt.
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5C zeigt die adaptive Crashstruktur 300 in einem Zustand bei dem in 5 als Schritt 530 bezeichneten Anschlag der Abstützeinrichtung 250 unten. Hier wurde der Ring 250 kraft der durch den Aktuator 260 verursachten Wirbelströme entgegen der Kraft des Federelements 270 nach unten an den Anschlag gedrückt. Wie der in der Darstellung in 5C gezeigte Pfeil andeutet, ist das Federelement 340 des Blockierhakens 330 ausgebildet, um den Blockierhaken 330 wieder nach oben zu bewegen, wie die nachfolgende Darstellung illustriert.
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5D zeigt die adaptive Crashstruktur 300 in einem Zustand während des in 5 gezeigten Schritts 540 einer Rückkehr der Blockiereinrichtung 330 in die Ursprungsposition. In der Darstellung in 5D ist der Blockierhaken 330 wieder in seine Ausgangsposition bzw. Ursprungsposition zurückgekehrt. Der Ring 250 bewegt sich wieder nach oben, wie es durch den Pfeil in der Darstellung gekennzeichnet ist.
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5E zeigt die adaptive Crashstruktur 300 in einem Zustand, wenn sie bei dem in 5 gezeigten Schritt 550 die Parkposition erreicht hat. Der Ring 250 hat sich wieder nach oben bewegt, wird aber daran gehindert, auf seine Ursprungsposition zurückzukehren, indem der Blockierhaken 330 bzw. eine untere Nase desselben zwischen ihm und der Spule 260 steht. Die Parkposition ist erreicht, und da dies ein stromloser Zustand ist, kann sie auch für einen beliebig langen Zeitraum bestehen. Die Geometrien des Rings 250, des Blockierhakens 330 und der Ausrückmatrize 240 sind, wie es die Abbildung in 5E aufzeigt, so ausgelegt, dass die Ausrückmatrize 240 nicht mehr von dem Ring 250 unterstütz wird. Die Steifigkeit der adaptiven Crashstruktur 300 ist hier niedrig. Würde sich an dieser Stelle ein leichter Crash bzw. eine leichte Kollision ereignen, würde nur die Crashbox ohne den Längsträger deformiert. Würde sich ein schwerer Crash ereignen, wäre dies sicherheitstechnisch irrelevant, weil sich keine Insassen im Fahrzeug befinden. Ein Totalschaden ist bei schweren Crashs immer die Folge, unabhängig davon, wie die adaptive Struktur 300 eingestellt war.
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5F zeigt die adaptive Crashstruktur 300 in einem Zustand während des in 5 gezeigten Schritts 560 eines Verlassens der Parkposition. Kehrt z. B. der Fahrer wieder ins Fahrzeug zurück und will seine Reise fortsetzen, sollte die Parkposition der adaptiven Crashstruktur 300 wieder verlassen werden, so dass eine Defaultstellung mit maximaler Steifigkeit wieder angefahren werden kann.
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Dies geschieht durch eine neue Aktuierung des Wirbelstromaktuators 260. Daraufhin wird der Blockierhaken 330 direkt von der Spule 260 wiederum nach schräg unten beschleunigt und schiebt dabei den Ring 250 ebenfalls ein Stück nach unten, wie es die Pfeile in der Darstellung in 5F kennzeichnen.
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5G zeigt die adaptive Crashstruktur 300 in einem Zustand während des in 5 gezeigten Schritts 570 eines Anschlags der Abstützeinrichtung 250 und der Blockiereinrichtung 330 unten. Der Blockierhaken 330 fährt wieder an den Anschlag in der Gehäuseinnenwand. Der Ring 250 kann, muss aber nicht bis an den Anschlag unten bewegt werden.
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5H zeigt die adaptive Crashstruktur 300 in einem Zustand während des in 5 gezeigten Schritts 580 einer Bewegung der Abstützeinrichtung 250 nach oben. Gemäß der Darstellung in 5F wurde der Blockierhaken 330 von dem Wirbelstromaktuator 260 nach unten beschleunigt. Der Blockierhaken 330 wurde dabei jedoch nicht so stark beschleunigt wie bei der Darstellung in 5A, weil sich der Ring 250 an einer anderen Stelle befand. In der Darstellung in 5A hatte der Ring 250 in seiner Bewegung nach unten den Blockierhaken 330 mitgenommen. Aus diesem Grund ist die Rückbewegung des Blockierhakens 330 hier weniger kraftvoll als in 5C. Daraus folgt, dass der Ring 250 vor dem Blockierhaken 330 die Bewegung nach oben anstrebt. Voraussetzung hierfür ist, dass in der Auslegung der Bauteile, der Federstärken und der Reibung dafür gesorgt wurde, dass dieser Zustand auch reproduziert werden kann. Gegebenenfalls kann der Hub des Blockierhakens 330 erhöht werden, was mehr Laufzeit bedeuten würde.
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5I zeigt die adaptive Crashstruktur 300 in einem Zustand während des in 5 gezeigten Schritts 590 einer wiederhergestellten Grundstellung der Crashstruktur 300. Wie die Darstellung zeigt, befindet sich der Ring 250 wieder in der ersten Position, und der Blockierhaken 330 befindet sich wieder in seiner Ursprungsposition. Die Steifigkeit der adaptiven Crashstruktur 300 ist gemäß Default wieder hoch.
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Mit der Darstellung in 5I ist eine vollständige Sequenz des Verfahrens 500 beendet. Durch eine Kontaktsensorik zwischen Spule und Ring oder durch eine Messung einer Impedanz kann festgestellt werden, ob die Sequenz ordnungsgemäß abgelaufen ist. Sollte dies nicht der Fall sein, kann der Fahrer, z. B. über ein Kombiinstrument des Fahrzeugs, aufgefordert werden, eine Werkstatt aufzusuchen.
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Alternativ kann der Blockierhaken 330 mit seiner Rückstellfeder 340 aus einem Stück gebildet sein.
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6 zeigt entsprechend ein Schnittbild eines alternativen Ausführungsbeispiels der adaptiven Crashstruktur mit Parkfunktion 300. Die Darstellung in 6 entspricht der in 3 mit dem Unterschied, dass hier der Blockierhaken 330 in Form eines geeignet gebogenen Blechstreifens ausgeführt ist. Die Blockiereinrichtung 330 aus Blech weist anstelle der vorderen Nase des in 3 gezeigten Blockierhakens eine sich über die gesamte vordere Oberfläche der Abstützeinrichtung 250 erstreckende Zunge auf. Auch die Blockiereinrichtung 330 in Form eines Blechstreifens ist an der Innenwand der ersten Gehäusehälfte 310 befestigt. In seiner Funktionalität ist der Blockierhaken 330 aus Blech identisch mit dem in 3 gezeigten Pendant.
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Entsprechend zeigt 7A in einer Schnittdarstellung die Vorrichtung 300 aus 6 bei einer Bewegung des Rings 250 und des Blockierhakens 330, um den Ring 250 in die zweite Position zu bringen und dort zu fixieren. Gemäß der Darstellung in 7A wird die Stirnfläche bzw. Zunge der Blockiereinrichtung 330 von dem Aktuator 260 betätigt, so dass der Ring 250 bei Betätigung weggestoßen wird und gleichzeitig der Haken 330 den Ring 250 zur Axialbewegung frei gibt. Der im Gehäuse befestigte Blockierhaken der Blockiereinrichtung 330 wird dabei elastisch gebogen und wirkt wie eine Biegefeder. Er kann gemäß der hier vorgeschlagenen Aktuierung mittels Wirbelströmen aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien, z. B. Aluminiumblech oder Kupferblech, hergestellt sein. Auch eine Mehrteiligkeit wie bei Bimetallen ist denkbar, bei der die Funktion der Aktuierung und die der Federung getrennt sind. Dabei können die beiden Materialien direkt miteinander verbunden oder aber auch getrennt sein, so dass zwei Einzelteile entstehen. Zur Aktuierung können mehrere Spulen 260 mit Blockierhaken 330 am Umfang der Vorrichtung 300 verteilt sein (in der Darstellung in 7A nicht gezeigt), oder es wird eine Blechscheibe zwischen Spule 260 und Blockierhaken 330 gelegt, um geschlossene Wirbelströme zu ermöglichen (ebenfalls in der Darstellung in 7A nicht gezeigt).
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7B zeigt in einer weiteren Schnittdarstellung die Vorrichtung 300 aus 6 bei Erreichen der Parkposition. Hier wird der Ring 250 durch den Haken 330 in der zweiten Position fixiert.
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Alternativ kann der hierin vorgestellte erfinderische Ansatz neben der Verjüngungs-Crashbox an alle Wirkprinzipien der Umformung wie z. B. Falten, Abschaben, Aufweiten, Inversion, Längung usw. angepasst werden. Auch das vom Wirbelstromaktuator wegzuschießende Objekt kann außer einem Ring auch andere Formen, z. B. die eines Bolzens, aufweisen. Es kann auch eine Mehrzahl von Objekten verwendet werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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