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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer adaptiven Crashbox zum Abbau von Crashenergie für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie von einem Fahrzeug mit mindestens einer solchen Crashbox nach Gattung der unabhängigen Patentansprüche 7 und 8.
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Adaptive Crashboxen für ein Kraftfahrzeug mit einem Energieabsorber, welcher eine Deformationseinheit und eine Verformungseinheit aufweist, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hierbei wird Crashenergie auf ein Deformationselement der Deformationseinheit übertragen und das Deformationselement wird in die Verformungseinheit geführt, wobei ein Anteil der Crashenergie über die plastische Verformung der Verformungseinheit abgebaut wird. Über die Veränderung der Reibungseigenschaften der Verformungseinheit und/oder der Reibungseigenschaften des Deformationselements können die Energieabsorptionseigenschaften der Crashbox variiert werden. Bei einem Aufprall mit einer Crashenergie, welche einen bestimmten Grenzwert überschreitet, nimmt die Crashbox einen bestimmten Crashenergieanteil auf, wobei lediglich die mit der Crashbox verbundene Stoßfängeranordnung beschädigt wird und andere Karosseriekomponenten des Kraftfahrzeugs unbeschädigt bleiben.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2009 029 475 A1 wird beispielsweise ein Verfahren zur Einstellung einer über einen Aktor betätigbaren Crashbox in einem Fahrzeug beschrieben. Sensorsignale, welche Crashsituationen kennzeichnen, werden ausgewertet und zur Erzeugung von Stellsignalen herangezogen. Diese Stellsignale stellen den Aktor ein, welcher die Steifigkeit der Crashbox variiert.
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In der Offenlegungsschrift
DE 41 13 031 A1 wird eine ausfahrbare in Stoßrichtung federnd gelagerte Stoßfängeranordnung beschrieben, welche einen Energieabsorber und ein vorgeschaltetes, im Ruhezustand vorgespanntes Federelement aufweist. Das beschriebene System ist platzsparend, da der Stoßfänger lediglich vor oder während einer Crashsituation um eine angemessene Strecke ausgefahren wird und auf diese Weise zusätzlicher Deformationsraum geschaffen wird. Der Stoßfänger wird zudem schnell über das vorgespannte Federelement ausgefahren, welches sich vor oder während der Crashsituation entspannt. Der Energieabsorber umfasst einen Zylinder, welcher mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und einen Kolben, welcher im Zylinder geführt wird. Des Weiteren können die Dämpfungseigenschaften des Energieabsorbers variiert werden, wobei die Variation in Abhängigkeit von crashrelevanten Daten einer Sensoreinheit gesteuert wird.
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In der Offenlegungsschrift
DE 198 47 385 C1 werden eine Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug und Mittel zur Rückholung der Stoßfängeranordnung beschrieben. Hierbei weist die Stoßfängeranordnung eine Ruheposition und eine Betriebsposition auf, wobei ein Stoßfänger der Stoßfängeranordnung zwischen der Ruheposition und der Betriebsposition beweglich gelagert ist. Des Weiteren weist die Stoßfängeranordnung einen am Stoßfänger angreifenden vorgespannten Federspeicher auf. Eine Sperreinrichtung hält den Stoßfänger in Abhängigkeit von Signalen einer Sensoreinheit in der Ruheposition. Bei einer Entriegelung der Sperreinrichtung überführt der Federspeicher den Stoßfänger schlagartig in die Funktionsposition.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße adaptive Crashbox für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 kann in vorteilhafter Weise an einer Stoßfängeranordnung und/oder als Verlängerung am Ende eines Längsträgers einer Karosserie und/oder an einer Vorderwagenstruktur und/oder an einer Hinterwagenstruktur und/oder an einer anderen geeigneten Position am Fahrzeug angebracht werden, um Crashenergie an unterschiedlichen Teilen des Fahrzeugs abzubauen. Hierbei weist die erfindungsgemäße adaptive Crashbox mindestens einen Federspeicher mit mindestens einem Federelement auf. Der Federspeicher nimmt mindestens einen Ruhezustand, einen Betriebszustand oder einen Kompressionszustand ein, wobei ein Steuersignal bei einem erkannten potentiellen Crash den Federspeicher in vorteilhafter Weise reversibel aus dem Ruhezustand in den Betriebszustand überführt, wobei das Federelement in Abhängigkeit des reversibel ausgewählten Zustands einen vorgegebenen Crashenergieanteil absorbiert, und wobei ein deformierbarer Energieabsorber in vorteilhafter Weise weitere Crashenergieanteile absorbiert, wenn der Federspeicher während eines Crashs den Kompressionszustand erreicht. Hierbei unterscheidet sich die Art und Weise wie der Federspeicher und der Energieabsorber die Crashenergie abbauen. Der Energieabsorber wird bei der Energieabsorption deformiert und nicht reversibel verformt. Das bedeutet, dass der Energieabsorber beschädigt und/oder zerstört wird. Der Federspeicher absorbiert einen Crashenergieanteil in vorteilhafter Weise über eine reversible Kompression des Federelements. Ist die abzubauende Crashenergie geringer als der maximal absorbierbare Crashenergieanteil des Federspeichers, dann wird der Energieabsorber in vorteilhafter Weise nicht für den Abbau der Crashenergie verwendet und daher nicht zerstört. Des Weiteren kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Crashbox ohne Federspeicher mehr Crashenergie absorbiert werden, da der Federspeicher zusätzliche Crashenergie aufnehmen kann. Dadurch können in vorteilhafter Weise Reparaturkosten eingespart und eine höhere Sicherheit für die Fahrzeuginsassen gewährleistet werden.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug, mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 hat den Vorteil, dass mindestens eine erfindungsgemäße Crashbox, mit einer Vorder- und/oder Hinterwagenstruktur des Fahrzeugs verbunden ist. Im Crashfall, wie beispielsweise bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Objekt, kann die auf das Kraftfahrzeug wirkende Crashenergie in vorteilhafter Weise teilweise oder vollständig von der adaptiven Crashbox absorbiert werden, um Teile des Fahrzeugs und die Insassen des Fahrzeugs zu schützen. Durch den reversiblen Aufbau der adaptiven Crashbox können bei geringeren Crashenergien in vorteilhafter Weise Reparaturkosten eingespart werden, da der Federspeicher der adaptiven Crashbox die auftretenden geringeren Crashenergien absorbiert, ohne den deformierbaren Energieabsorber der Crashbox einzusetzen und zu beschädigen.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug, mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8 hat den Vorteil, dass mindestens eine erfindungsgemäße Crashbox im Bereich eines Lenkers am Rahmen des Fahrzeugs befestigt ist. Dies bietet dem Fahrer in vorteilhafter Weise einen zusätzlichen Schutz womit die Anzahl der Schwerverletzen und Toten reduziert werden kann.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Crashbox zum Abbau von Crashenergie für ein Fahrzeug zur Verfügung. Die Crashbox kann mindestens einen im Crashfall deformierbaren Energieabsorber aufweisen, welcher zum Abbau eines Anteils der Crashenergie eine plastische Verformung erfahren kann. Erfindungsgemäß weist die Crashbox einen Federspeicher mit mindestens einem Federelement auf, wobei der Federspeicher mindestens einen Ruhezustand, einen Betriebszustand oder einen Kompressionszustand einnimmt. Bei einem erkannten potentiellen Crash überführt ein Steuersignal den Federspeicher reversibel aus dem Ruhezustand in den Betriebszustand, wobei das Federelement in Abhängigkeit des reversibel ausgewählten Zustands einen vorgegebenen Crashenergieanteil absorbiert, und wobei der deformierbare Energieabsorber weitere Crashenergieanteile absorbiert, wenn der Federspeicher während eines Crashs den Kompressionszustand erreicht. Das Steuersignal kann vorzugsweise von einer Auswerte- und Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden, welche crashrelevante Informationen von mindestens einer Sensoreinheit empfängt und auswertet.
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Die mindestens eine Sensoreinheit umfasst beispielsweise druckempfindliche Sensoren, welche einen Aufprallbereich am Fahrzeug ermitteln und/oder Sensoren, welche Gegenstände und/oder Hindernisse und/oder andere crashrelevante Fahrzeugumfelddaten ermitteln und zur Auswertung zur Verfügung stellen. Solche Sensoren können beispielsweise auf Video- und/oder Radar- und/oder Lidar und/oder PMD und/oder Ultraschalltechnologien basieren. Die Auswerte- und Steuereinheit wertet die Daten der mindestens einen Sensoreinheit aus und gibt in Abhängigkeit der Sensorsignale entsprechende Steuersignale an die im Fahrzeug installierte adaptive Crashbox aus.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen adaptiven Crashbox für ein Fahrzeug und den in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Fahrzeugen möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass das mindestens eine Federelement im Ruhezustand des Federspeichers einen ersten Absorptionsbereich zur Verfügung stellt, welcher eine erste komprimierbare Strecke aufweisen kann, wobei das mindestens eine Federelement im Betriebszustand des Federspeichers einen maximalen Absorptionsbereich zur Verfügung stellt, welcher eine maximale komprimierbare Strecke aufweisen kann, und wobei das Federelement im Kompressionszustand des Federspeichers einen minimalen Absorptionsbereich zur Verfügung stellt, welcher eine minimale komprimierbare Strecke aufweisen kann. Auf diese Weise können in vorteilhafter Weise unterschiedliche und/oder situationsangepasste Absorptionsbereiche zum Abbau der Crashenergie zur Verfügung gestellt werden. Aufgrund des vergrößerten Absorptionsbereichs Weise kann insbesondere bei kleinen Kraftfahrzeugen und/oder Zweirädern und/oder so genannten Quads die Sicherheit für die Insassen bzw. Fahrer und Mitfahrer in einer Crashsituation erhöht werden. Speziell bei einem Zweirad kann in vorteilhafter Weise ein Überschlag in Fahrtrichtung verhindert werden, wenn der maximale Absorptionsbereich so groß ist, dass ein Bauelement der Crashbox über das Vorderrad hinausragt. Die auf das Vorderrad wirkende Crashenergie, welche bei einem Aufprall auf ein Hindernis frei wird, kann zusätzlich über die adaptive Crashbox abgefangen werden, wenn das Hindernis hoch genug ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox absorbiert das Federelement durch Kompression Crashenergie, wobei im Betriebszustand ein maximaler Crashenergieanteil absorbierbar ist, im Ruhezustand ein kleinerer erster Crashenergieanteil absorbierbar ist, und im Kompressionszustand ein minimaler Crashenergieanteil absorbierbar ist. In vorteilhafter Weise wird das Federelement durch die Kompression nicht zerstört. Des Weiteren ist eine leicht umsetzbare Methode zur situationsangepassten Veränderung der absorbierbaren Energie möglich. Zur Umsetzung können in vorteilhafter Weise kostengünstige Bauteile eingesetzt werden. Des Weiteren kann eine solche adaptive Crashbox in nahezu jedes Fahrzeug eingebaut werden. In vorteilhafter Weise wird der deformierbare Energieabsorber der Crashbox erst bei Erreichen des Kompressionszustandes aktiviert. Es spielt hierbei keine Rolle in welchem Zustand sich der Federspeicher zu Beginn der Kompression befunden hat. Sobald die Crashenergie die Absorptionsenergie des Federspeichers übersteigt, geht der Federspeicher in den Kompressionszustand über und weitere Crashenergie wird in den deformierbaren Energieabsorber eingeleitet und von diesem absorbiert.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox umfasst der deformierbare Energieabsorber eine Verformungseinheit und eine Deformationseinheit, welche mit dem Federspeicher teleskopartig verschachtelt sein können. Das Federelement stützt sich in vorteilhafter Weise innen am Gehäuse des Federspeichers und außen am Gehäuse der Deformationseinheit ab. Bei dieser Ausgestaltung kann das Deformationselement der Deformationseinheit als Dorn und/oder als Kolben ausgeführt sein. Die Verformungseinheit kann beispielsweise als Rohr mit sich verjüngendem Querschnitt ausgeführt werden. In vorteilhafter Weise sind die Bauteile zylinderförmig ausgeführt, wobei die Bauteile in Längsrichtung beweglich gelagert sind. Der deformierbare Energieabsorber absorbiert Energie über die Verformung des Rohrs durch den Dorn und/oder Kolben. In vorteilhafter Weise absorbiert zuerst das Federelement einen über die Federeigenschaften vorgebbaren Crashenergieanteil. Bei Erreichen des Kompressionszustands wird Energie an den Dorn der Deformationseinheit weitergeben. In vorteilhafter Weise kann durch den teleskopartigen Aufbau weitere Energie über die Reibung der Gehäuse abgebaut werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox ist im Ruhezustand des Federspeichers das Federelement vorgespannt, und eine Sperreinrichtung hält das Federelement in der vorgespannten Position, wobei das Steuersignal eine Deaktivierung der Sperreinrichtung bewirkt. Dadurch entspannt sich das Federelement und der Federspeicher geht in den Betriebszustand über. In vorteilhafter Weise sind die Absorptionseigenschaften des Federspeichers auf die Absorptionseigenschaften des Energieabsorbers abgestimmt, wobei das Federelement bis zum Erreichen der Kompressionsstellung keine und/oder lediglich geringe Crashenergie und/oder Rückstellenergie in den Energieabsorber einleitet, so dass dieser nicht verformt wird. In vorteilhafter Weise wird der Federspeicher über das vorgespannte Federelement nach dem Entriegeln der Sperreinrichtung schnell in den Betriebszustand überführt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox ist mindestens ein weiterer Energieabsorber vorgesehen, welcher als Airbag ausgeführt ist. Der Airbag ist im aktivierten Betriebszustand aufgeblasen und kann einen zusätzlichen Absorptionsbereich zur Verfügung stellen. In vorteilhafter Weise führt der Einbau eines Airbags zu einer Erhöhung der Absorption der Crashenergie. Der Airbag kann in vorteilhafter Weise unabhängig oder abhängig von den anderen Energieabsorbern aktiviert werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sind zwei Crashboxen über eine Verbindungsplatte miteinander verbunden. In vorteilhafter Weise wird die Verbindungsplatte ausgefahren, wenn sich der Federspeicher im Betriebszustand befindet. Auf diese Weise nehmen die Verbindungsplatte sowie die zwei Crashboxen einen Crashenergieanteil auf, bevor es zu einer Verformung des Lenkers kommt. Des Weiteren bremsen die Crashboxen das Fahrzeug ab und verhindern einen Überschlag des Fahrzeugs.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs gibt die Auswerte- und Steuereinheit das Steuersignal für den Zustandswechsel des Federspeichers aus, wenn eine berechnete voraussichtliche Crashenergie mindestens einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. In vorteilhafter Weise kann die adaptive Crashbox zu diesem Zweck mit einem vorausschauenden Sensorsystem kombiniert werden, welches die Kollision mit einem Hindernis vor deren Eintritt erkennen kann. So können beispielsweise Umfeldsensorsysteme eingesetzt werden, welche auf Video-, Radar-, Lidar, PMD und/oder Ultraschalltechnologien basieren. Durch die vorausschauenden Sensorsysteme kann die Auslösung der adaptiven Crashbox in vorteilhafter Weise vor der Kollision durchgeführt werden. Die frühere Erweiterung des Absorptionsbereiches führt zu einem verbesserten Schutz des Fahrers und der Mitfahrer. Unterschreitet die voraussichtliche Crashenergie einen Schwellwert, so kann der Federspeicher in der Ruheposition verbleiben. So können kleinere Crashenergien durch den Federspeicher im Ruhezustand abgebaut werden. Auf diese Weise kann ein Verschleiß des Federspeichers minimiert werden, da dieser lediglich in den Betriebszustand übergeht, wenn die zusätzliche absorbierbare Crashenergie und der zusätzliche Absorptionsbereich im Betriebszustand des Federspeichers benötig wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs mit mindestens einer erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox mit einem Federspeicher im Ruhezustand.
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3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox aus 2 mit einem Federspeicher im Betriebszustand.
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4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox aus 2 während eines Crashs.
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5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox aus 2 während eines Crashs, wobei der Federspeicher den Kompressionszustand erreicht hat und Crashenergie in den deformierbaren Energieabsorber eingeleitet wird.
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6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox mit einem Federspeicher und einem Airbag im Ruhezustand.
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7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox aus 6 im Betriebszustand.
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8 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit zwei adaptiven Crashboxen gemäß 2.
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9 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit zwei adaptiven Crashboxen gemäß 6.
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10 zeigt eine schematische Draufsicht eines Lenkers eines Fahrzeugs mit zwei adaptiven Crashboxen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 40 eine Vorderwagenstruktur 42, eine Hinterwagenstruktur 46, mindestens eine adaptive Crashbox 1, 1‘, welche mit der Vorderwagenstruktur 42 und/oder der Hinterwagenstruktur 46 verbunden ist, und eine Auswerte- und Steuereinheit 5, welche crashrelevante Informationen von mindestens einer Sensoreinheit 44 empfängt und auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit 5 erzeugt Steuersignale zur Ansteuerung der mindestens einen adaptiven Crashbox 1, 1‘.
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Wie aus 2 bis 7 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer adaptiven Crashbox 1, 1‘ für ein Fahrzeug 40, 50 mindestens einen im Crashfall deformierbaren Energieabsorber 20, welcher zum Abbau eines Anteils der Crashenergie E eine plastische Verformung ∆B erfährt.
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Erfindungsgemäß umfasst die adaptive Crashbox 1, 1‘ mindestens einen Federspeicher 10 mit mindestens einem Federelement 14, welcher mindestens einen in 2 oder 6 dargestellten Ruhezustand RS, einen in 3 und 7 dargestellten Betriebszustand BS oder einen Kompressionszustand KS einnimmt. Hierbei überführt ein Steuersignal bei einem erkannten potentiellen Crash den Federspeicher 10 reversibel aus dem Ruhezustand RS in den Betriebszustand BS, wobei das Federelement 14 in Abhängigkeit des reversibel ausgewählten Zustands RS, BS, KS einen vorgegebenen Crashenergieanteil absorbiert, und wobei der deformierbare Energieabsorber 20 weitere Crashenergieanteile absorbiert, wenn der Federspeicher 10 während eines Crashs den Kompressionszustand KS erreicht.
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Wie aus 2 bis 7 weiter ersichtlich ist, weist der Energieabsorber 20 eine Verformungseinheit 24 und eine Deformationseinheit 22 auf. In den dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Deformationseinheit 22 ein Deformationselement 22.1 auf, welches als Kolben oder Dorn oder Stange ausgeführt ist. Die Verformungseinheit 24 ist als Rohr ausgeführt, welche das Deformationselement 22.1 aufnimmt und während der Aufnahme des Deformationselements 22.1 verformt wird. Vorzugsweise verjüngt sich der Radius der als Rohr ausgeführten Verformungseinheit 24. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmedurchmesser der als Rohr ausgeführten Verformungseinheit 24 schmaler ausgeführt als das als Kolben oder Dorn oder Stange ausgeführte Deformationselement 22.1. Die Deformationseinheit 22 ist insbesondere zylinderförmig ausgeführt und entlang der Längsachse der Verformungseinheit 24 verschiebbar gelagert. Des Weiteren kann die Verformungseinheit 24 mit einem Material gefüllt sein oder eine raue Oberfläche aufweisen.
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Wie aus 2 bis 7 weiter ersichtlich ist, sind die Verformungseinheit 24, die Deformationseinheit 22 sowie der Federspeicher 10 teleskopartig ineinander verschachtelt. Hierbei stützt sich das Federelement 14 des Federspeichers 10 innen am Gehäuse des Federspeichers 10 und außen am Gehäuse der Deformationseinheit 22 ab. Das Federelement 14 ist insbesondere als Spiralfeder ausgeführt, wobei sich der Radius der Federwindungen in Richtung Deformationseinheit 22 verringert. Selbstverständlich können auch andere dem Fachmann bekannte Ausführungsformen von elastischen Federelementen im Federspeicher 10 verwendet werden.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, befindet sich der Federspeicher 10 im Normalfall oder wenn keine Crashsituation vorliegt und/oder ermittelt wird, im Ruhezustand RS. Im Ruhezustand RS kann die Crashbox 1 zwei Energieanteile absorbieren. Ein Energieanteil kann über die reversible Kompression des Federelements 14 aufgenommen werden und ein weiterer Energieanteil kann über die Deformation des Energieabsorbers 20 aufgenommen werden. Im Ruhezustand befindet sich das Deformationselement 22.1 nicht in der Verformungseinheit 24, sondern liegt nur an dieser an. Das Federelement 14 ist vorgespannt und wird durch eine Sperrvorrichtung 12 gehalten, welche parallel zum Federelement 14 verläuft das Federelement 14 am Entspannen hindert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sperreinrichtung 12 als Sicherungsschalter ausgeführt, welcher über das Steuersignal der Auswerte- und Steuereinheit 5 ausgelöst wird und das Federelement 14 im Crashfall freigibt.
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Die Absorptionseigenschaften des Federspeichers 10 sind so auf die Absorptionseigenschaften des deformierbaren Energieabsorbers 20 abgestimmt, dass die Rückstellkraft des Federelements 14 im Ruhezustand RS keine Deformation des Energieabsorbers 20 einleitet. Dadurch wird verhindert, dass der Energieabsorber 20 im Ruhezustand RS durch die Rückstellkraft des Federelements 14 deformiert wird.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, steht dem Federelement 14 im Ruhezustand RS des Federspeichers 10 ein erster Absorptionsbereich A1 zur Verfügung, welcher eine erste komprimierbare Strecke l1 aufweist. Das Federelement 14 kann um dieser Strecke l1 komprimiert werden und Energie aufnehmen.
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Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, ist im Betriebszustand BS des Federspeichers 10 die Sperreinrichtung 12 deaktiviert. Das Federelement 14 ist entspannt und auf die „normale“ Länge ausgedehnt. Auf diese Weise ist der Federspeicher 10 von dem Ruhezustand RS in dem Betriebszustand BS übergegangen. Zudem ist der Absorptionsbereich des Federspeichers 10 auf den maximalen Absorptionsbereich Amax vergrößert, welcher eine maximale komprimierbare Strecke lmax aufweist. Auf diese Weise kann das komprimierbare Federelement 14 über die vergrößerte Kompressionsstrecke lmax eine maximale Energie aufnehmen. Über diese einfach umsetzbare Entriegelung des vorgespannten Federelements 14 wird eine verstellbare Energieaufnahmefähigkeit realisiert. Im dargestellten Betriebszustand BS können ebenfalls zwei Energieanteile aufgenommen werden. Nämlich ein im Vergleich zu 2 vergrößerter Kompressionsenergieanteil des Federelements 14 sowie der gleich gebliebene Deformationsenergieanteil des deformierbaren Energieabsorbers 20.
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Wie aus 3 bis 5 weiter ersichtlich ist, nimmt der Federspeichers 10 ausgehend vom Betriebszustand BS auftretende Crashenergie E durch Kompression auf, da das Federelement 14 durch die Crashenergie zusammengedrückt wird und durch diese Kompression Energie aufnimmt. Während der Energieaufnahme reduziert sich die komprimierbare Strecke von der maximalen komprimierbaren Strecke lmax bis zur minimalen komprimierbaren Strecke lmin.
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4 zeigt eine Zwischenstellung des Federelements 14 zwischen der maximalen komprimierbaren Strecke lmax und der minimalen komprimierbaren Strecke lmin, daher kann weitere Crashenergie E von dem Energieabsorber 20 absorbiert werden. Erreicht das Federelement 14 die minimale komprimierbare Strecke lmin, dann befindet sich der Federspeicher 10 im Kompressionszustand KS und leitet Crashenergie in den deformierbaren Energieabsorber 20 weiter, wie aus 6 ersichtlich ist.
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Wie aus 2 bis 5 weiter ersichtlich ist, stellt das Federelement 14 im Kompressionszustand KS des Federspeichers 10 einen minimalen Absorptionsbereich Amin zur Verfügung, welcher die minimale komprimierbare Strecke lmin aufweist. Das Federelement 14 lässt sich in diesem Zustand nicht weiter komprimieren ohne Energie in den Energieabsorber 20 einzuleiten.
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Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, absorbiert der Energieabsorber 20 einen Crashenergieanteil, in dem das Deformationselement 22.1 in die Verformungseinheit 24 geschoben wird und diese deformiert. Hierbei verkürzt sich die vorgegebene maximale Längsausdehnung l0 des Energieabsorbers 20 um eine Stecke ∆B. Diese Form des Energieabbaus ist nicht reversibel. Der Energieabsorber 20 muss daher nach einem Crash ausgetauscht werden.
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Wie aus 6 und 7 weiter ersichtlich ist, weist das zweite Ausführungsbeispiel zur Erhöhung des Absorptionsbereichs mindestens einen weiterer Energieabsorber 30 auf, welcher als Airbag ausgeführt und im Ruhezustand RSA zusammengefaltet ist. Im aktivierten Betriebszustand BSA ist der Airbag 30 aufgeblasen und stellt einen zusätzlichen Absorptionsbereich ∆C zum Abbau von Crashenergie zur Verfügung. Der Abbau der Crashenergie E durch den Federspeicher 10 und den deformierbaren Energieabsorber 20 wurde bereits unter Bezugnahme auf 2 bis 5 beschrieben, so dass hier auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird. Die Auslösung des als Airbag ausgeführten Energieabsorbers 30 erfolgt, wenn der Federspeicher 10 in seinen Betriebszustand BS überführt wird.
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Zur Ansteuerung der Sperrvorrichtung 12 und des als Airbag ausgeführten Energieabsorbers 30 wertet die Auswerte- und Steuereinheit 5 crashrelevante Informationen von mindestens einer Sensoreinheit 44 aus und gibt die entsprechenden Steuersignale an die Crashbox 1, ‘1 bzw. an die Sperrvorrichtung 12 und den Energieabsorber 30 aus.
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Wie aus 7 ersichtlich ist, umfasst ein dargestelltes erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 40‘ zwei Crashboxen 1, welche mit der Vorderwagenstruktur 42 verbunden sind. Die Crashboxen 1 weisen jeweils einen Federspeicher 10 mit mindestens einem Federelement 14 und einen deformierbaren Energieabsorber 20 auf. Im dargestellten Ruhezustand ist der Federspeicher 10 in der Lage einen vorgegebenen Anteil an Crashenergie aufzunehmen. Bei einem erkannten potentiellen Crash mit einem nicht dargestellten Objekt erzeugt die Auswerte- und Steuereinheit 5 in Abhängigkeit von der erkannten Crashschwere das Steuersignal, welches den Federspeicher 10 reversibel aus dem Ruhezustand RS in den Betriebszustand BS überführt. Die Federspeicher 10 der am Fahrzeug angeordneten Crashboxen 1 können unabhängig von einander in den Betriebszustand überführt werden.
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Wie aus 8 ersichtlich ist, umfasst ein dargestelltes erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 40‘‘ zwei Crashboxen 1‘, welche mit der Vorderwagenstruktur 42 verbunden sind. Die Crashboxen 1‘ weisen jeweils einen Federspeicher 10 mit mindestens einem Federelement 14, einen deformierbaren Energieabsorber 20 und einen weiteren als Airbag ausgeführten Energieabsorber 30 auf. Im dargestellten Betriebszustand ist das Federelement 14 entspannt und der Federspeicher 10 ist in der Lage einen vorgegebenen maximalen Anteil an Crashenergie aufzunehmen. Zusätzlich ist der Airbag 30 aufgeblasen und stellt einen weiteren Absorptionsbereich zum Crashenergieabbau zur Verfügung. Wie aus 8 weiter ersichtlich ist, hat die Auswerte- und Steuereinheit 5 einen potentiellen Crash mit einem nicht dargestellten Objekt und einer hohen Crashenergie erkannt und das Steuersignal erzeugt, welches den Federspeicher 10 reversibel aus dem Ruhezustand RS in den Betriebszustand BS überführt und den Airbag 30 aktiviert. Die Federspeicher 10 und Airbags 30 der am Fahrzeug angeordneten Crashboxen 1‘ können unabhängig von einander in den Betriebszustand überführt werden. So können beispielsweise zwei Schwellwerte in einer Speichereinheit gespeichert werden. Beim Überschreiten eines ersten Schwellwerts wird dann lediglich der Federspeicher 10 in den Betriebszustand BS überführt. Bei einer Überschreitung eines zweiten Schwellwertes werden der Airbag 30 und der Federspeicher 10 in den Betriebszustand überführt. Alternativ kann der Übergang des Airbags 30 in einen anderen Zustand an den Übergang des korrespondierenden Federspeichers 10 in einen andern Zustand gekoppelt sein, so dass beispielsweise bei einem entspannten Federelement 14 der Airbag 30 in den Betriebszustand übergeht.
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Wie aus 10 ersichtlich ist, ist bei einem Fahrzeug 50 mit einem Rahmen 52 und einem Lenker 54, wie beispielsweise einem Kraftrad oder einem so genannten Quad, mindestens eine Crashbox 1, 1‘ im Bereich des Lenkers 54 am Rahmen 52 des Fahrzeugs 50 befestigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Crashboxen 1, 1‘ über eine Verbindungsplatte 56 miteinander verbunden, wobei im Zwischenraum zwischen den beiden Crashboxen 1; 1‘ Raum für eine Lenksäule ausgespart ist, so dass die Crashboxen 1, 1‘ unterhalb des Lenkers 54 angeordnet sind. Im Crashfall verschieben die Federspeicher 10 die Verbindungsplatte 56 und vergrößern den Absorptionsraum zur Aufnahme von Crashenergie, um dem Fahrer einen größtmöglichen Schutz zu bieten. Hierbei ragt die Verbindungsplatte 56 im Crashfall über das Vorderrad hinaus und kann somit das Risiko eines Anhebens des Hinterrades und eines Überschlags des Fahrzeugs 50 bei einer Kollision mit einem Objekt reduzieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009029475 A1 [0003]
- DE 4113031 A1 [0004]
- DE 19847385 C1 [0005]
