DE102012203183A1 - Handlebar system for restraint of occupant of e.g. motor car, has actuator that is provided for moving support assembly from initial position to final position so as to adjust rigidity of handlebar system - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lenkstangensystem mit einstellbarer Steifigkeit, ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit eines Lenkstangensystems mit einstellbarer Steifigkeit und ein Verfahren zum Herstellen eines Lenkstangensystems mit einstellbarer Steifigkeit. Ein solches Lenkstangensystem kann beispielsweise in einem Fahrzeug eingesetzt werden.The present invention relates to an adjustable stiffness handlebar system, to a method of adjusting a stiffness of an adjustable stiffness handlebar system, and to a method of manufacturing a handlebar system with adjustable stiffness. Such a handlebar system can be used for example in a vehicle.
Zum Schutz von Fahrzeuginsassen bei Kollisionen kommen beispielsweise adaptive Crashstrukturen bzw. Aufprallstrukturen zum Einsatz. Eine entsprechende Struktur soll die herkömmliche Crashbox und den vorderen Teil der Längsträger ersetzen, kann aber auch an anderer Stelle im Lastpfad eingesetzt werden. Daher sollten auch beide Funktionalitäten abgebildet und somit zumindest zwei Steifigkeiten einstellbar sein.For example, adaptive crash structures or impact structures are used to protect vehicle occupants in the event of collisions. A corresponding structure is to replace the conventional crash box and the front part of the longitudinal members, but can also be used elsewhere in the load path. Therefore, both functionalities should be displayed and thus at least two stiffnesses should be adjustable.
Die
Ferner sind häufig Front-Insassenschutzsysteme im Fahrzeuginnenraum vorhanden. Beispielsweise kann ein Fahrzeugsitz so konstruiert sein, dass er eine primäre, initiale Verbindung zwischen dem Insassen und dem Fahrzeug und seiner Fahrbewegung bietet und insbesondere den Insassen möglichst lange in einer sicheren Position hält. Ein Gurtstraffer – reversibel und/oder irreversibel – kann ausgebildet sein, um die Gurtlose zu beseitigen und damit eine frühere Ankopplung des Insassen an die Fahrzeugverzögerung zu erlauben. Ein Gurtsystem, meist mit Einsatz eines 3-Punkt-Gurtes, kann mit einem Gurtkraftbegrenzer ausgestattet sein, der den Insassen gezielt zurückhält und eine optimale Nutzung des sogenannten Ride-Down-Space des Insassen erlaubt. Sehr häufig ist in Fahrzeugen ein Airbag verbaut, der in einer späteren Phase eines Crashs den Insassen in der Rückhaltung vom Gurtsystem „übernimmt" und insbesondere einen zusätzlichen Schutz für den Kopf- und Nackenbereich bietet. Ferner kann das Lenksystem so ausgebildet sein, dass es gezielt nachgibt, um die restliche kinetische Energie des Insassen zu absorbieren.Furthermore, front occupant protection systems are often present in the vehicle interior. For example, a vehicle seat may be constructed to provide a primary, initial connection between the occupant and the vehicle and its travel, and in particular to keep the occupant in a safe position for as long as possible. A belt tensioner - reversible and / or irreversible - can be designed to eliminate the slack and thus allow earlier coupling of the occupant to the vehicle deceleration. A belt system, usually with the use of a 3-point belt, can be equipped with a belt force limiter that specifically restrains the occupants and allows optimal use of the so-called ride-down space of the occupants. Very often in vehicles an airbag is installed, which "takes over" the occupants in the restraint from the belt system in a later phase of a crash and, in particular, provides additional protection for the head and neck area gives way to absorb the remaining kinetic energy of the occupant.
Insofern kann also das Lenksystem nicht nur als „Halterung" des Frontairbags eine wesentliche Rolle bei der Rückhaltung des Insassen im Crashfall spielen. Bekannt sind z. B. Systeme, bei denen ab einem bestimmten Kraftniveau die Lenksäule mittels Deformationselementen nachgibt. Damit sind Systeme bekannt und auch schon seit vielen Jahren im Einsatz, die beim Nachgeben ein gewisses Kraftniveau benötigen und somit Energie aus einem Aufprall des Insassen absorbieren. Solch eine Lenkstange besteht im Bereich zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe aus zwei ineinander geführten Rohren und ist typischerweise in teleskopartiger Form ausgeführt. Die Rohre können so miteinander verbunden sein, dass Lenkmomente ohne Spiel eingebracht werden können und diese Verbindung in Längsrichtung bei Einleitung einer gewissen Kraft nachgibt. In this respect, the steering system can not only play a key role in restraining the occupant in the event of a crash, for example systems in which the steering column yields by means of deformation elements above a certain level of force have been in use for many years, which require a certain level of force when yielding and thus absorb energy from a collision of the occupant.This handlebar consists in the area between the steering wheel and steering gear of two tubes guided into each other and is typically carried out in a telescopic shape can be interconnected so that steering moments can be introduced without play and gives this connection in the longitudinal direction at the initiation of a certain force.
Die
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung ein Lenkstangensystem mit einstellbarer Steifigkeit, ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit eines Lenkstangensystems mit einstellbarer Steifigkeit und ein Verfahren zum Herstellen eines Lenkstangensystems mit einstellbarer Steifigkeit gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an adjustable stiffness handlebar system, a stiffness adjustment method of a handlebar system with adjustable stiffness, and a method of manufacturing an adjustable stiffness handlebar system according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Zum besseren Verständnis einer Funktionsweise der hierin vorgestellten Erfindung sei im Folgenden noch einmal kurz das Konzept der im Vorhergehenden erwähnten adaptiven Crashstruktur erläutert. Diese kann auf Basis eines Verjüngungsabsorbers arbeiten. Hier wird bei einer Kollision ein Deformationselement, z. B. ein Rohr, durch eine oder mehrere in einem Gehäuse angeordnete Matrizen geschoben und dabei verformt bzw. verjüngt, um so die Aufprallenergie wirkungsvoll abzubauen. Durch eine wirksame Zu- und Abschaltung von Matrizenplatten kann der Verjüngungsdurchmesser variiert und somit die Steifigkeit der Crashstruktur angepasst werden. Beispielsweise kann eine für eine zweite Verjüngungsstufe der Struktur verwendete Matrize ausrückbar sein, d. h., bei Wegnahme einer Abstützung durch eine Radialkraft des Deformationselements nach außen gedrückt werden. Die Verjüngungskraft der Crashstruktur ist dann niedriger und es wird weniger Aufprallenergie abgebaut. Die Abstützung kann beispielsweise in Form eines Ringes vorliegen, der aus einer Position, in der er die ausrückbare Matrize abstützt, herausbewegt werden kann, um die Crashstruktur von der hohen in die niedrige Steifigkeit umzuschalten.For a better understanding of an operation of the invention presented herein, the concept of the above-mentioned adaptive crash structure will be briefly explained again below. This can work on the basis of a rejuvenation absorber. Here, in a collision, a deformation element, for. As a tube, pushed through one or more arranged in a housing matrices and thereby deformed or tapered so as to effectively reduce the impact energy. By an effective connection and disconnection of die plates, the taper diameter can be varied and thus the stiffness of the crash structure can be adjusted. For example, a die used for a second taper stage of the structure may be disengageable, ie, be pressed outward upon removal of a support by a radial force of the deformation member. The rejuvenation force of the crash structure is then lower and less impact energy is dissipated. The support may for example be in the form of a ring which can be moved out of a position in which it supports the disengageable die to the Switching crash structure from high to low stiffness.
Mit dem hier vorgestellten Ansatz kann eine adaptive Lenkstange, welche auf den Wirkprinzipien einer adaptiven Crashstruktur aufbaut, realisiert werden. Grundlage ist ein einfaches, kompaktes, kostengünstiges, leicht integrierbares und vor allem schaltbares Konzept, das in der Lenkstange eines Fahrzeugs integriert werden kann. With the approach presented here, an adaptive handlebar, which is based on the principles of an adaptive crash structure, can be realized. It is based on a simple, compact, cost-effective, easily integrable and above all switchable concept that can be integrated in the handlebar of a vehicle.
Ein gemäß dem hier vorgeschlagenen Konzept umgesetztes Lenkstangensystem ist adaptiv, d. h., das Kraftniveau ist abhängig von z. B. einer Crashschwere, Crashart, Insassenklassifizierung und insbesondere eines Anschnallstatus veränderbar. Somit erlaubt ein adaptives System gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatz eine bessere Anpassung an eine Anschnallsituation und damit eine deutliche Erhöhung der Sicherheit des Fahrers eines Fahrzeugs.A handlebar system implemented according to the concept proposed here is adaptive, i. h., The strength level depends on z. As a crash severity, crash type, occupant classification and in particular a seatbelt status changeable. Thus, an adaptive system according to the approach proposed here allows a better adaptation to a seatbelt situation and thus a significant increase in the safety of the driver of a vehicle.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Lenkstangensystem mit einstellbarer Steifigkeit für eine Rückhaltung eines Insassen eines Fahrzeugs bei einer Kollision des Fahrzeugs, wobei das Lenkstangensystem eine erste Lenkstange, eine in einer Längsrichtung mit der ersten Lenkstange ineinander führbar angeordnete zweite Lenkstange und ein mit der ersten Lenkstange fest verbundenes Gehäuse mit einer in dem Gehäuse angeordneten ausrückbaren Matrize zum Aufnehmen und Deformieren der zweiten Lenkstange bei einer Bewegung der zweiten Lenkstange in einer durch einen Aufprall des Insassen mittelbar auf die zweite Lenkstange bedingten Vorschubrichtung aufweist, und wobei das Lenkstangensystem die folgenden Merkmale aufweist:
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 der zweiten Lenkstange abzustützen und in einer zweiten Position die ausrückbare Matrize für eine Bewegung zum Ausrücken durch die Radialkraft freizugeben; und
einen Aktuator zum Bewegen der Abstützeinrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position, um eine Steifigkeit des Lenkstangensystems einzustellen, insbesondere zum Bewegen der Abstützeinrichtung aus der ersten Position in die zweite Position, um die Steifigkeit des Lenkstangensystems herabzusetzen.The present invention provides a handlebar system with adjustable stiffness for restraining an occupant of a vehicle in a collision of the vehicle, the handlebar system comprising a first handlebar, a second handlebar rotatably disposed in a longitudinal direction with the first handlebar, and a fixed handlebar fixed to the first handlebar Housing having a disengageable die arranged in the housing for receiving and deforming the second handlebar in a movement of the second handlebar in a direction of feed indirectly caused by a collision of the occupant on the second handlebar, and wherein the handlebar system has the following features:
a support means disposed in the housing and configured to, in a first position, support the disengageable die from a radial force of the second handlebar acting in a direction transverse to the advancement direction, and in a second position release the disengageable die for movement by the radial force to disengage ; and
an actuator for moving the support means between the first position and the second position to adjust a stiffness of the handlebar system, in particular for moving the support means from the first position to the second position to reduce the rigidity of the handlebar system.
Das Lenkstangensystem kann in einem Fahrzeug zum Schutz des Insassen bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem stationären Objekt oder einem beweglichen Objekt, wie beispielsweise einem weiteren Fahrzeug, installiert sein. Das Lenkstangensystem kann im Wesentlichen eine erfindungsgemäße Lenksäule umfassen, die an einem Ende mit einem Lenkrad des Fahrzeugs und an einem gegenüberliegenden Ende mit einem Lenkgetriebe des Fahrzeugs verbunden ist. Der Schutz kann hier durch die Rückhaltung des Insassen – in der Regel des Fahrers – z. B. bei einem Frontalcrash des Fahrzeugs erfolgen. Die Rückhaltung kann erfolgen, indem die Lenksäule bei einem aus mindestens zwei Kraftniveaus ausgewählten optimalen Kraftniveau kontrolliert kollabiert und dabei eine Energie eines Aufpralls des Fahrers auf das mit der Lenkstange verbundene Lenkrad zumindest teilweise absorbiert. Dabei kann die Steifigkeit des Lenkstangensystems in Korrelation zu dem gewählten Kraftniveau stehen. So kann ein hohes Kraftniveau für eine hohe Steifigkeit zur Absorption einer hohen Aufprallenergie stehen und ein niedriges Kraftniveau für eine geringe Steifigkeit zur Absorption einer geringeren Aufprallenergie stehen. Die Lenksäule kann durch die erste und die zweite Lenkstange gebildet sein. Beispielsweise können die erste und die zweite Lenkstange jeweils einen runden Querschnitt aufweisen. Dabei kann ein Querschnitt der zweiten Lenkstange geringer als ein Querschnitt der ersten Lenkstange sein, sodass die Lenkstangen ineinander führbar sind, indem die zweite Lenkstange in die erste Lenkstange eingeschoben werden kann. Dabei kann die zweite Lenkstange in einem zu der ersten Lenkstange hin ausgerichteten Endbereich eine Vorverjüngung aufweisen. Auch eine umgekehrte Ausgestaltung ist möglich, bei der die erste Lenkstange den geringeren Querschnitt aufweist, sodass diese in die zweite Lenkstange eingeschoben werden kann. Auf beide Weisen ist das kontrollierte Kollabieren der Lenksäule durch die Ineinanderschiebung der beiden Lenkstangen realisierbar. Bezüglich einer Positionierung der Lenksäule im Fahrzeug kann die erste Lenkstange zu einer Fahrzeugfront hin ausgerichtet sein und die zweite Lenkstange zu einem Fahrzeuginnenraum hin ausgerichtet sein. Die Vorschubrichtung kann im Wesentlichen einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs entsprechen und einer Aufprallrichtung auf das Fahrzeug bei einer Kollision, beispielsweise bei einem Frontalcrash, entgegengerichtet sein. The handlebar system may be installed in a vehicle for protecting the occupant in a collision of the vehicle with a stationary object or a moving object, such as another vehicle. The handlebar system may essentially comprise a steering column according to the invention, which is connected at one end to a steering wheel of the vehicle and at an opposite end to a steering gear of the vehicle. The protection can here by the retention of the occupants - usually the driver - z. B. done in a frontal crash of the vehicle. The restraint may be accomplished by the steering column collapsing in a controlled manner at an optimum level of force selected from at least two levels of force, thereby at least partially absorbing an energy of a rider impact on the steering wheel connected to the handlebar. The stiffness of the handlebar system can be correlated to the selected force level. Thus, a high force level for high rigidity may be for absorbing high impact energy and a low force level for low stiffness may be for absorbing lower impact energy. The steering column may be formed by the first and second handlebars. For example, the first and second handlebars each have a round cross-section. In this case, a cross-section of the second handlebar may be smaller than a cross section of the first handlebar, so that the handlebars are interleaved, by the second handlebar can be inserted into the first handlebar. In this case, the second steering rod may have a pre-tapering in an end region oriented towards the first steering rod. A reverse embodiment is possible in which the first handlebar has the smaller cross-section, so that it can be inserted into the second handlebar. In both ways, the controlled collapse of the steering column by the nesting of the two handlebars can be realized. With respect to a positioning of the steering column in the vehicle, the first handlebar may be oriented toward a vehicle front and the second handlebar may be aligned toward a vehicle interior. The feed direction can essentially correspond to a direction of travel of the vehicle and be directed counter to an impact direction on the vehicle in the event of a collision, for example in the case of a frontal crash.
Das Gehäuse kann angeordnet sein, um in einer Grundstellung des Lenkstangensystems lediglich einen zu der ersten Lenkstange hin ausgerichteten Endbereich der zweiten Lenkstange vollumfänglich zu umschließen. Bei einer Aktuierung des Lenkstangensystems kann das Gehäuse eine verkantungsfreie Ineinanderführung der zwei Lenkstangen, z. B. ein Einschieben der zweiten Lenkstange in die erste Lenkstange, gewährleisten. Dazu kann das Gehäuse eine erste Öffnung zum Aufnehmen der zweiten Lenkstange in das Gehäuse und eine der ersten Öffnung gegenüberliegende zweite Öffnung zum Ermöglichen des Ineinanderschiebens der beiden Lenkstangen aufweisen. So kann ansprechend auf einen kollisionsbedingten Aufprall des Fahrzeuginsassen auf das Lenkrad die zweite Lenkstange in der Vorschubrichtung entlang ihrer Längsachse durch das Gehäuse bewegt und dabei durch die ausrückbare Matrize aufgenommen und deformiert bzw. verjüngt werden, um eine Aufprallenergie des Insassen auf das Lenkrad zu absorbieren. In Abhängigkeit von einer ermittelten Energie des Aufpralls des Insassen auf das Lenkrad kann dabei bei hoher eingestellter Steifigkeit des Lenkstangensystems eine umfangreiche Verformung der zweiten Lenkstange erfolgen, um eine hohe Aufprallenergie abzubauen, und bei niedriger eingestellter Steifigkeit die Verformung des Deformationselements gering sein, da weniger Aufprallenergie absorbiert werden muss. Bei der Ermittlung der Aufprallenergie des Insassen auf das Lenkstangensystem kann insbesondere eine Information darüber berücksichtigt werden, ob der Insasse angegurtet ist, oder nicht. Diese Information kann beispielsweise von einem Steuergerät des Fahrzeugs bereitgestellt werden. So kann beispielsweise eine Information, dass der Insasse angegurtet ist, zur Folge haben, dass das Lenkstangensystem auf die niedrige Steifigkeit eingestellt wird, denn es muss weniger Aufprallenergie absorbiert werden, da das Gurtsystem bereits einen großen Teil dieser aufnimmt. Im Gegensatz dazu kann eine Information, dass der Insasse nicht angegurtet ist, zur Folge haben, dass das Lenkstangensystem auf die hohe Steifigkeit eingestellt verbleibt, da durch die fehlende Rückhaltung durch den Gurt mehr Aufprallenergie absorbiert werden muss. Alternativ oder zusätzlich kann die Einstellung der Steifigkeit des Lenkstangensystems auch von einem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Airbags oder anderer Rückhaltesysteme wie Knie-Bag, sitzintegrierte Systeme, usw., abhängig gemacht werden. Das Gehäuse kann zur Unterbringung der ausrückbaren Matrize und der Abstützeinrichtung eine Auswölbung aufweisen. The housing may be arranged to completely enclose in a basic position of the handlebar system only an end portion of the second handlebar oriented towards the first handlebar. In an actuation of the handlebar system, the housing can be a tilt-free ineinanderführung the two handlebars, z. As an insertion of the second handlebar in the first handlebar ensure. For this purpose, the housing may have a first opening for receiving the second handlebar into the housing and a second opening opposite the first opening for enabling the telescoping of the two handlebars. Thus, in response to a collision-induced impact of the vehicle occupant on the steering wheel, the second steering rod in the feed direction along its longitudinal axis moved by the housing and thereby absorbed by the disengageable die and deformed or tapered to absorb an impact energy of the occupant on the steering wheel. Depending on a determined energy of the impact of the occupant on the steering wheel can be done at high set stiffness of the handlebar system extensive deformation of the second handlebar to reduce high impact energy, and at low set stiffness deformation of the deformation element be low because less impact energy must be absorbed. When determining the impact energy of the occupant on the handlebar system, in particular, information about whether the occupant is belted or not can be taken into account. This information can be provided for example by a control unit of the vehicle. For example, information that the occupant is belted may result in the steering handlebar system being adjusted for low stiffness because less impact energy must be absorbed because the harness already absorbs a large portion of it. In contrast, informing that the occupant is not wearing a seat belt may result in the handlebar system remaining set for high rigidity because the lack of restraint by the belt requires more impact energy to be absorbed. Alternatively or additionally, the adjustment of the rigidity of the handlebar system may also be made dependent on the presence or absence of an airbag or other restraint systems such as knee bag, seat integrated systems, etc. The housing may have a bulge to accommodate the disengageable die and the support means.
Die ausrückbare Matrize kann ausgebildet sein, um beim Eindringen der zweiten Lenkstange auszurücken, wenn das Lenkstangensystem nicht auf die hohe Steifigkeit eingestellt ist. In einer Grundstellung des Lenkstangensystems kann die ausrückbare Matrize z. B. einen Ring bilden, dessen lichtes Maß geringer als ein maximaler Durchmesser der zweiten Lenkstange ist. Die ausrückbare Matrize kann zum kontrollierten Ausrücken Sollbruchstellen aufweisen oder aus nicht miteinander verbunden Segmenten bestehen. Die ausrückbare Matrize kann so in dem Gehäuse angeordnet sein, dass eine Außenwand der ausrückbaren Matrize von einer Innenwand des Gehäuses beabstandet ist. Beim Ausrücken kann die ausrückbare Matrize durch die Radialkraft der eindringenden zweiten Lenkstange von der zweiten Lenkstange weggedrückt, also zu der Innenwand des Gehäuses hingedrückt werden und somit keine Verjüngung der zweiten Lenkstange bewirken. Eine solche Bewegung der ausrückbaren Matrize, die im Wesentlichen quer zur Vorschubrichtung erfolgt, wird in der vorliegenden Beschreibung als „Ausrücken“ der Matrize bezeichnet. Die Innenseite der ausrückbaren Matrize kann beispielsweise ganz oder teilweise schräg verlaufen, sodass die ausrückbare Matrize eine Art Trichter bildet, der bei hoher eingestellter Steifigkeit des Lenkstangensystems zu der Verjüngung der zweiten Lenkstange führen kann, während sich diese aufgrund des Aufpralls an der Innenseite der ausrückbaren Matrize entlang bewegt. The disengageable die may be configured to disengage upon penetration of the second handlebar when the handlebar system is not adjusted for high rigidity. In a basic position of the handlebar system, the disengageable die z. B. form a ring whose light dimension is less than a maximum diameter of the second handlebar. The disengageable die may have predetermined breaking points for controlled disengagement or consist of segments which are not connected to one another. The disengageable die may be disposed in the housing such that an outer wall of the disengageable die is spaced from an inner wall of the housing. When disengaging the disengageable die can be pushed away by the radial force of the penetrating second handlebar of the second handlebar, so are pushed to the inner wall of the housing and thus cause no rejuvenation of the second handlebar. Such movement of the disengageable die, which is substantially transverse to the direction of advance, is referred to herein as "disengagement" of the die. The inside of the disengageable die, for example, can be wholly or partially oblique, so that the disengageable die forms a kind of funnel, which can lead to the taper of the second handlebar with high adjusted stiffness of the handlebar system, while this due to the impact on the inside of the disengageable die moved along.
Die Abstützeinrichtung kann ein- oder mehrstückig sein und in der ersten Position zwischen der Außenwand der ausrückbaren Matrize und der Innenwand des Gehäuses angeordnet sein. Sie kann aus einem Material gebildet sein, das eine ausreichende Festigkeit aufweist, um in der ersten Position die ausrückbare Matrize so gegenüber der Radialkraft der sich entlang der Innenseite der ausrückbaren Matrize bewegenden zweiten Lenkstange abzustützen, sodass die zweite Lenkstange durch die ausrückbare Matrize verjüngt werden kann. Die Abstützeinrichtung kann in der Vorschubrichtung aus der ersten Position in die zweite Position bewegt werden. In der ersten Position kann die Abstützeinrichtung vollständig mit einer Seitenwand an der Innenwand des Gehäuses und mit einer gegenüberliegenden Seitenwand an der ausrückbaren Matrize anliegen. In der zweiten Position kann die Abstützeinrichtung vollständig aus einer Ausrückbahn der ausrückbaren Matrize entfernt angeordnet sein. Die Abstützeinrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie in einer Ruhe- bzw. Grundstellung des Lenkstangensystems die ausrückbare Matrize vollständig umgibt. Beispielsweise kann die Abstützeinrichtung als ein Ring ausgebildet sein, dessen Öffnungsmaß größer als ein Außenumfang der ausrückbaren Matrize ist. The support means may be one or more pieces and be arranged in the first position between the outer wall of the disengageable die and the inner wall of the housing. It may be formed of a material having sufficient strength to support the disengageable die in the first position relative to the radial force of the second handlebar moving along the inside of the disengageable die so that the second handlebar can be tapered by the disengageable die , The support device can be moved in the feed direction from the first position to the second position. In the first position, the support means may fully abut with a side wall on the inner wall of the housing and with an opposite side wall on the disengageable die. In the second position, the support device can be arranged completely removed from a release path of the disengageable matrix. The support device can be designed so that it completely surrounds the disengageable die in a rest or basic position of the handlebar system. For example, the support device may be formed as a ring whose opening dimension is greater than an outer circumference of the disengageable die.
Der Aktuator kann ganz oder teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet und ausgebildet sein um, beispielsweise ansprechend auf ein Aktuierungssignal, die Abstützeinrichtung aus der ersten Position in die zweite Position zu bewegen, um die ausrückbare Matrize zum Ausrücken freizugeben und so das Lenkstangensystem auf die niedrige Steifigkeit einzustellen.The actuator may be wholly or partially disposed within the housing and configured to, for example, in response to an actuation signal, move the support device from the first position to the second position to release the disengageable die for disengagement, thus adjusting the handlebar system to the low rigidity ,
Gemäß einer Ausführungsform kann der Aktuator ein pyrotechnisches Element aufweisen. Das pyrotechnische Element kann ausgebildet sein, um eine Druckwelle für die Bewegung der Abstützeinrichtung aus der ersten Position in die zweite Position zu erzeugen. Das pyrotechnische Element kann innerhalb des Gehäuses der Abstützeinrichtung in der Vorschubrichtung vorgelagert angeordnet sein. Beispielsweise kann es sich bei dem pyrotechnischen Element um eine Zündpille handeln. Diese kann beispielsweise durch ein Aktuierungssignal gezündet und zur Explosion gebracht werden und dabei die Druckwelle erzeugen, kraft derer die Abstützeinrichtung in die zweite Position bewegt und die ausrückbare Matrize zum Ausrücken freigegeben werden kann. Die Verwendung des pyrotechnischen Elements bietet den Vorteil einer besonders kurzen Ansprechzeit zum Einstellen der Steifigkeit des Lenkstangensystems, da mithilfe der z. B. durch die Zündpille erzeugten Druckwelle die Abstützeinrichtung sehr schnell zwischen der ersten und der zweiten Position bewegt werden kann.According to one embodiment, the actuator may comprise a pyrotechnic element. The pyrotechnic element may be configured to generate a pressure wave for the movement of the support device from the first position to the second position. The pyrotechnic element may be arranged upstream in the feed direction within the housing of the support device. For example, the pyrotechnic element may be a squib. This can be ignited, for example, by an actuation signal and caused to explode and thereby generate the pressure wave, by which force the support device moves to the second position and the disengageable die can be released to disengage. The use of the pyrotechnic element offers the advantage of a particularly short response time for adjusting the rigidity of the handlebar system, as using the z. B. generated by the squib pressure wave, the support device can be moved very quickly between the first and the second position.
Gemäß einer Ausführungsform des Lenkstangensystems kann die erste Lenkstange mit einem Lenkgetriebe des Fahrzeugs gekoppelt sein und die zweite Lenkstange mit einem Lenkrad des Fahrzeugs gekoppelt sein. So kann mit einer geeigneten Momentübertragung von der zweiten Lenkstange auf die erste Lenkstange ein Lenkeinschlag am Lenkrad angemessen auf das Lenkgetriebe übertragen werden, während die aus der ersten und zweiten Lenkstange zusammengesetzte Lenksäule vorteilhafterweise gleichzeitig den Aufprallschutz für den Insassen bereitstellen kann. So kann mit bereits vorhandenen Fahrzeugmitteln eine weitere Funktion geschaffen werden, ohne dafür zusätzliche Bauteile zu benötigen.According to one embodiment of the handlebar system, the first steering rod may be coupled to a steering gear of the vehicle and the second steering rod may be coupled to a steering wheel of the vehicle. Thus, with a suitable torque transmission from the second handlebar to the first handlebar, a steering angle on the steering wheel can be adequately transmitted to the steering gear, while the steering column composed of the first and second steering rods can advantageously simultaneously provide the impact protection for the occupant. Thus, with existing vehicle means another function can be created without the need for additional components.
Entsprechend kann das Lenkstangensystem eine Einrichtung zum Übertragen eines Lenkmoments von der zweiten Lenkstange auf die erste Lenkstange aufweisen. Die Einrichtung kann vorteilhafterweise gewährleisten, dass trotz eines Fehlens einer starren Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Lenkstange – die Lenkstangen sind ja ineinander führbar angeordnet – eine verlustfreie und sichere Übertragung des Lenkmoments möglich ist. Beispielsweise kann die Einrichtung ausgebildet sein, um einen Kraftschluss zwischen der ersten Lenkstange und der zweiten Lenkstange herzustellen.Accordingly, the handlebar system may include means for transmitting a steering torque from the second handlebar to the first handlebar. The device can advantageously ensure that despite a lack of a rigid connection between the first and the second handlebar - the handlebars are arranged so that they can be guided into one another - a lossless and secure transmission of the steering torque is possible. For example, the device may be designed to produce a frictional connection between the first steering rod and the second steering rod.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Einrichtung zum Übertragen eines Lenkmoments mindestens einen an der zweiten Lenkstange angeordneten Materialvorsprung und mindestens einen durch einen Abstand zwischen zwei Segmenten der ausrückbaren Matrize gebildeten und zum Aufnehmen des Materialvorsprungs geeigneten Freiraum aufweisen. So kann zum Übertragen des Lenkmoments die zweite Lenkstange mit der ersten Lenkstange gekoppelt werden. Beispielsweise kann der Materialvorsprung in Form einer Nase an einer Außenwand der zweiten Lenkstange angeordnet sein. Die Nase kann durch eine Ausbuchtung im Herstellungsprozess der zweiten Lenkstange gebildet werden, also aus dem gleichen Material wie die Lenkstange bestehen. Der Freiraum zwischen den Segmenten der ausrückbaren Matrize kann ausreichend groß sein, um in einer Grundstellung des Lenkstangensystems den Materialvorsprung vollständig aufzunehmen, um einen optimalen Kraftschluss zwischen der ersten und der zweiten Lenkstange herzustellen. Die Konstruktion kann auch eine Mehrzahl von Materialvorsprüngen und eine entsprechende Mehrzahl von Freiräumen aufweisen. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass sie einfach und kostengünstig in der Produktion ist. Eine Segmentierung der ausrückbaren Matrize ist auch insofern vorteilhaft, als sie ein möglichst kontrolliertes Ausrücken der ausrückbaren Matrize ermöglicht.According to one embodiment, the device for transmitting a steering torque may have at least one material projection arranged on the second steering rod and at least one clearance formed by a spacing between two segments of the disengageable matrix and suitable for receiving the material projection. Thus, for transmitting the steering torque, the second steering rod can be coupled to the first steering rod. For example, the material projection may be arranged in the form of a nose on an outer wall of the second steering rod. The nose can be formed by a bulge in the manufacturing process of the second handlebar, so consist of the same material as the handlebar. The clearance between the segments of the disengageable die may be sufficiently large to fully accommodate the material projection in a home position of the handlebar system to provide optimum frictional engagement between the first and second handlebars. The construction may also include a plurality of material protrusions and a corresponding plurality of clearances. This embodiment has the advantage that it is simple and inexpensive to manufacture. A segmentation of the disengageable die is also advantageous in that it allows as controlled as possible disengagement of the disengageable die.
Alternativ oder zusätzlich kann die Einrichtung zum Übertragen eines Lenkmoments mindestens ein in einem Grenzbereich zwischen der zweiten Lenkstange und dem Gehäuse angeordnetes Sperrelement zum Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung der zweiten Lenkstange mit dem Gehäuse aufweisen. Dabei kann das Sperrelement in einem durch eine Ausnehmung in einer Außenwand der zweiten Lenkstange und eine der Ausnehmung gegenüberliegende weitere Ausnehmung in einer Innenwand des Gehäuses gebildeten Hohlraum angeordnet sein. Das Sperrelement kann aus einem robusten, auf Scherung belastbaren Material gebildet sein, um die Übertragung des Lenkmoments von der zweiten Lenkstange auf die erste Lenkstange sicher gewährleisten zu können. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil eines Kraftschlusses mit einem sehr geringen Toleranzbereich, sodass eine besonders verlustarme Übertragung des Lenkmoments erzielt werden kann.Alternatively or additionally, the device for transmitting a steering torque may have at least one blocking element arranged in a boundary region between the second steering rod and the housing for establishing a non-positive connection of the second steering rod to the housing. In this case, the blocking element can be arranged in a cavity formed by a recess in an outer wall of the second steering rod and one of the recess opposite another recess in an inner wall of the housing. The blocking element can be formed from a robust, shear-resistant material to ensure the transmission of the steering torque from the second handlebar to the first handlebar safe can. This embodiment offers the advantage of a frictional connection with a very small tolerance range, so that a particularly low-loss transmission of the steering torque can be achieved.
Ferner kann das Lenkstangensystem eine nicht ausrückbare Matrize zum Aufnehmen und Deformieren der zweiten Lenkstange aufweisen. Die nicht ausrückbare Matrize kann der ausrückbaren Matrize in der Vorschubrichtung vorgelagert in dem Gehäuse angeordnet sein. Die nicht ausrückbare Matrize kann zur Abstützung mit einer Außenwand an einer Innenwand des Gehäuses angeordnet sein. Ferner kann die nicht ausrückbare Matrize durch den Aufprall unzerstörbar, also aus einem robusteren Material als die zweite Lenkstange gebildet sein, sodass der sich bei dem Aufprall in das Gehäuse bewegende Abschnitt der zweiten Lenkstange beim Eindringen in diese Matrize verjüngt werden kann. Mit dieser Ausführungsform kann eine vorteilhafte aktive Vorverformung der zweiten Lenkstange erzielt werden, über die bereits ein vorbestimmtes Maß an Aufprallenergie absorbiert werden kann, sodass der Insasse des Fahrzeugs beispielsweise auch bei niedriger eingestellter Steifigkeit des Lenkstangensystems wirksam vor Verletzungen geschützt werden kann.Further, the handlebar system may include a non-disengageable die for receiving and deforming the second handlebar. The non-disengageable die may be arranged in the advance direction of the disengageable die in the housing. The non-disengageable die can be arranged for support with an outer wall on an inner wall of the housing. Further, the non-disengageable die can be indestructible by the impact, so be formed of a more robust material than the second handlebar, so that the moving in the case of the impact in the housing portion of the second handlebar can be tapered when penetrating into this die. With this embodiment, an advantageous active pre-deformation of the second handlebar can be achieved over which a predetermined amount of impact energy can already be absorbed, so that the occupant of the vehicle can be effectively protected against injury, for example, even with low set stiffness of the handlebar system.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit eines Lenkstangensystems gemäß einer der im Vorhergehenden erläuterten Ausführungsformen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Empfangen eines Gurtsignals mit einer Information, dass der Insasse des Fahrzeugs einen Rückhaltegurt des Fahrzeugs angelegt hat; und
Bereitstellen eines Aktuierungssignals an den Aktuator zum Bewegen der Abstützeinrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position, um die Steifigkeit der Vorrichtung einzustellen, wenn das Gurtsignal empfangen wurde.The present invention further provides a method of adjusting a rigidity of a handlebar system according to any of the above-described embodiments, the method comprising the steps of:
Receiving a belt signal with information that the occupant of the vehicle has applied a restraint belt of the vehicle; and
Providing an actuation signal to the actuator for moving the support means between the first position and the second position to adjust the rigidity of the device when the belt signal has been received.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren zum Einstellen ferner einen Schritt des Empfangens eines Insassensignals aufweisen, wobei in dem Schritt des Bereitstellens des Aktuierungssignals das Aktuierungssignal an den Aktuator bereitgestellt wird, wenn ferner das Insassensignal empfangen wurde. Bei dem Insassensignal kann es sich um eine Information über eine individuelle Eigenschaft des Insassen oder eine individuelle Einstellung des Insassen im Fahrgastraum z. B. um eine eingestellte Neigung eines Fahrzeugsitzes, eine eingestellte Sitzposition oder eine eingestellte Lenkradeinstellung des Insassen handeln. Die individuelle Insasseneigenschaft kann beispielsweise ein Gewicht, eine Größe, ein Geschlecht, ein Alter oder eine aktuelle Sitzposition des Insassen betreffen. Diese Daten können beispielsweise durch den Insassen an ein Steuergerät des Fahrzugs übermittelt worden sein oder z. B. durch Sensoren des Fahrzeugs an das Steuergerät geliefert werden. Vorteilhafterweise kann so eine breitere Datenlage geschaffen werden, auf deren Basis eine Entscheidung, auf welche Steifigkeit das Lenkstangensystem bei der Kollision eingestellt sein soll, noch besser und schneller getroffen werden kann.According to an embodiment, the method for setting may further comprise a step of receiving an occupant signal, wherein in the step of providing the actuation signal, the actuation signal is provided to the actuator when the occupant signal is further received. The occupant signal may be information about an individual property of the occupant or an individual attitude of the passenger in the passenger compartment z. B. to act a set inclination of a vehicle seat, a set seating position or a set steering wheel adjustment of the occupant. The individual occupant property may relate to, for example, a weight, a height, a sex, an age or a current sitting position of the occupant. This data may have been transmitted for example by the occupant to a control unit of the vehicle or z. B. are supplied by sensors of the vehicle to the controller. Advantageously, a broader data situation can thus be created on the basis of which a decision as to which rigidity the steering rod system should be set in the collision can be taken even better and faster.
Das Verfahren kann in einem Steuergerät durchführt werden. Das Steuergerät kann mit dem im Vorhergehenden erläuterten Lenkstangensystem verbunden oder in dieses integriert sein kann. So können gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens der Schritt des Empfangens eines Gurtsignals und der Schritt des Bereitstellens eines Aktuierungssignals in dem Steuergerät erfolgen. The method can be carried out in a control unit. The controller may be connected to or integrated with the above-explained handlebar system. Thus, according to an embodiment of the method, the step of receiving a belt signal and the step of providing an actuation signal in the control unit can take place.
Das Steuergerät kann ausgebildet sein, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen des im Vorhergehenden erläuterten Lenkstangensystems 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.The control unit may be designed to carry out or implement the steps of the method according to the invention in corresponding devices of the above-explained handlebar system. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.
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 des Lenkstangensystems 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.In the present case, the control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In a hardware training, the interfaces may for example be part of a so-called system ASICs, which includes a variety of functions of the handlebar system. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
Beispielsweise kann das Steuergerät das Gurtsignal und das Aktuierungssignal über einen Fahrzeugbus empfangen bzw. bereitstellen. Ansprechend auf das Aktuierungssignal kann der Aktuator beispielsweise mittels Pyrotechnik die Abstützeinrichtung in der Vorschubrichtung von der ersten in die zweite Position katapultieren, um die Steifigkeit der Vorrichtung herabzusetzen. For example, the controller may receive or provide the belt signal and the actuation signal via a vehicle bus. In response to the actuation signal, the actuator can catapult the support device in the feed direction from the first to the second position, for example by means of pyrotechnics, in order to reduce the rigidity of the device.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des oben erläuterten Verfahrens verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer entsprechenden Gerät ausgeführt wird.A computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the above-described method when the program is executed on a computer corresponding to a computer is also of advantage.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Lenkstangensystems mit einstellbarer Steifigkeit für eine Rückhaltung eines Insassen eines Fahrzeugs bei einer Kollision des Fahrzeugs, wobei das Lenkstangensystem eine erste Lenkstange, eine zweite Lenkstange, ein Gehäuse mit einer ausrückbaren Matrize zum Aufnehmen und Deformieren der zweiten Lenkstange bei einer Bewegung der zweiten Lenkstange in einer durch einen Aufprall des Insassen mittelbar auf die zweite Lenkstange bedingten Vorschubrichtung, 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 der zweiten Lenkstange abzustützen und in einer zweiten Position die ausrückbare Matrize für eine Bewegung zum Ausrücken durch die Radialkraft freizugeben, sowie einen Aktuator zum Bewegen der Abstützeinrichtung aus der ersten Position in die zweite Position, um eine Steifigkeit des Lenkstangensystems herabzusetzen, umfasst, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen der ersten Lenkstange, der zweiten Lenkstange, des Gehäuses mit der in dem Gehäuse angeordneten ausrückbaren Matrize und der in dem Gehäuse angeordneten Abstützeinrichtung sowie des Aktuators;
Anordnen der zweiten Lenkstange gegenüber der ersten Lenkstange, derart, dass eine Mittelachse der ersten Lenkstange und eine Mittelachse der zweiten Lenkstange deckungsgleich sind und ein Endbereich der zweiten Lenkstange an einen Anfangsbereich der ersten Lenkstange angrenzt, sodass die erste Lenkstange und die zweite Lenkstange in einer Längsrichtung ineinander führbar sind;
Fügen der ersten Lenkstange und der zweiten Lenkstange mit dem Gehäuse, derart, dass das Gehäuse mit der ersten Lenkstange fest verbunden ist und die zweite Lenkstange in eine Öffnung des Gehäuses hineinragt; und
Koppeln des Aktuators mit der Abstützeinrichtung.The present invention further provides a method of manufacturing a handlebar system with adjustable stiffness for restraining an occupant of a vehicle in a collision of the vehicle, the handlebar system comprising a first handlebar, a second handlebar, a housing having a disengageable die for receiving and deforming the second Handlebar upon movement of the second handlebar in a direction of impact caused by the occupant indirectly to the second steering rod feed direction, arranged in the housing support means which is adapted to the disengaging die in a first position relative to a transversely acting to the feed direction Support radial force of the second handlebar and release the disengageable die in a second position for movement to disengage by the radial force, and an actuator for moving the support means from the first position in the two It includes a position to reduce the rigidity of the handlebar system, and wherein the method comprises the following steps:
Providing the first handlebar, the second handlebar, the housing with the disengageable die disposed in the housing, and the support means and the actuator disposed in the housing;
Arranging the second handlebar with respect to the first handlebar such that a center axis of the first handlebar and a center axis of the second handlebar are congruent and an end portion of the second handlebar is adjacent to an initial portion of the first handlebar so that the first handlebar and the second handlebar are longitudinally aligned can be guided into each other;
Joining the first handlebar and the second handlebar to the housing, such that the housing is fixedly connected to the first handlebar and the second handlebar protrudes into an opening of the housing; and
Coupling of the actuator with the support device.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
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.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Im Folgenden sei nochmals kurz anhand von Darstellungen auf die bereits eingangs erwähnte adaptive Crashstruktur bzw. Aufprallstruktur eingegangen, die zum Insassenschutz bei Fahrzeugkollisionen im Vorderwagen eines Fahrzeugs installiert sein kann.In the following, again briefly with reference to representations of the above-mentioned adaptive crash structure or impact structure, which may be installed for occupant protection in vehicle collisions in the front of a vehicle.
Der adaptive Aufprallabsorber ist konzipiert, um Teile bestehender Vorderwagenstrukturen in Kraftfahrzeugen zu ersetzen. Die adaptive Crashstruktur kann zwei unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen. Im Falle hoher Aufprallgeschwindigkeiten und somit hoher Kollisionsenergien ist es vorteilhaft, frühzeitig ein hohes Energieabsorptionsniveau zu erreichen, weshalb standardmäßig im Allgemeinen die höhere Steifigkeit eingestellt ist, die der des vorderen Längsträgers des Fahrzeugs entspricht. Im Falle geringer Kollisionsenergien ist eine niedrigere Steifigkeit erforderlich, damit die hintere steifere Struktur nicht zu stark beansprucht wird und somit nicht kollabieren kann. Entsprechend weist die Crashstruktur in der zweiten Einstellung, auf die umgeschaltet wird, eine Steifigkeit auf, die der einer herkömmlichen Crashbox aus dem Stand der Technik entspricht. Beispielsweise können die beiden Niveaus können mithilfe eines pyrotechnischen Aktuators eingestellt werden. Ebenfalls möglich ist es, die adaptive Crashstruktur weiter hinten in der Frontstruktur einzubauen, d.h. als Ersatz des hinteren Längsträgers.The Adaptive Impact Absorber is designed to replace parts of existing front end structures in automobiles. The adaptive crash structure can have two different stiffnesses. In the case of high impact velocities and thus high collision energies, it is advantageous to achieve a high level of energy absorption at an early stage, which is why, by default, generally the higher stiffness is set, which corresponds to that of the front longitudinal member of the vehicle. In the case of low collision energies, a lower stiffness is required so that the rear stiffer structure is not stressed too much and thus can not collapse. Accordingly, the crash structure in the second setting to be switched to has rigidity similar to that of a conventional crash box of the prior art. For example, the two levels can be adjusted using a pyrotechnic actuator. It is also possible to install the adaptive crash structure farther back in the front structure, i. as a replacement of the rear side member.
Eine adaptive Crashstruktur kann jedoch auf unterschiedlichen Prinzipien basieren. So ist z. B. eine Crashstruktur mit adaptiver Energieaufnahme durch ein Entfernen von Versteifungsrippen durch Schneidearbeit oder durch Verjüngung umsetzbar. Eine adaptive Crashstruktur kann eine schnelle und genaue Aktuatorik für eine Veränderung der Steifigkeit aufweisen. Ferner kann eine adaptive Crashstruktur mit einem elastischen Element und integriertem Sensor realisiert werden. Anstelle eines Rings zur Abstützung einer ausrückbaren Matrize können z. B. auch Bolzen eingesetzt werden. Auch ein pyrotechnischer Aktuator mit zwei oder drei Stufen für eine adaptive Crashstruktur (ACS) ist denkbar.However, an adaptive crash structure can be based on different principles. So z. B. a crash structure with adaptive energy absorption by removal of stiffening ribs by cutting work or by rejuvenation feasible. An adaptive crash structure may have a fast and accurate actuator for a change in stiffness. Furthermore, an adaptive Crash structure can be realized with an elastic element and integrated sensor. Instead of a ring for supporting a disengageable die z. B. also bolts are used. A pyrotechnic actuator with two or three stages for an adaptive crash structure (ACS) is also conceivable.
Die
Die wesentlichen Elemente der anhand der
Im Gegensatz zum Grundprinzip der ACS in der Längsträgerstruktur sind bei dem Einsatz einer derartigen Konstruktion in der Lenksäule die zu übertragenden und auszulegenden Lasten nicht nur deutlich kleiner, sondern auch von der Kraftverteilung und vom Einsatz her komplexer. Bei der hierin vorgestellten Erfindung wurden die Überlegungen mit einbezogen, dass eine Übertragung von Lenkmomenten zu ermöglichen ist und Querkräften eine deutlich geringere Gewichtung zukommt. Ein weiteres wesentliches Unterscheidungsmerkmal sind die Auslegungskraftniveaus der unterschiedlichen Systeme. Bei der anhand der
Aus Gründen des Insassenschutzes und der unterschiedlichen weltweiten Einsatzgebiete von Fahrzeugen vieler Hersteller muss davon ausgegangen werden, dass Fahrer ihr Fahrzeug sowohl gegurtet wie auch in ungegurtetem Zustand bedienen. Dies hat besondere Auswirkungen auf die Auslegung der Sicherheitssysteme, insbesondere aber auch auf die Ausgestaltung der Lenksäule. Für ein gezieltes lastaufnehmendes Kollabieren der Lenkvorrichtung sind unterschiedliche Kraftniveaus für gegurtete und ungegurtete Fahrer gewünscht, um in den unterschiedlichen Märkten eine optimal mögliche Real-Life-Sicherheit zu gewährleisten.For reasons of occupant protection and the different worldwide applications of vehicles of many manufacturers must be assumed that drivers operate their vehicle both strapped as well as in untanded condition. This has a special effect on the design of the safety systems, but in particular on the design of the steering column. For a targeted load-absorbing collapse of the steering device different power levels for strapped and unguided drivers are desired to ensure optimal possible real-life safety in different markets.
Aus der Darstellung in
Ferner weist die zweite Lenkstange
Wie bereits erläutert ist die grundsätzliche Funktionsweise der adaptiven Struktur bei einem Einsatz in der Lenkstange und bei einer adaptiven Crashstruktur in einem Längsträger gleich. Auch hier, wo die adaptive Struktur in einer typischen Lenkanlage eines Fahrzeugs eingesetzt wird, wird die „harte Einstellung", also das hohe Kraftniveau, realisiert, indem der Ring
Auch beim Thema Sensierung ergeben sich durch den unterschiedlichen Verbauraum und die im Vergleich zum ursprünglichen Prinzip unterschiedlichen Einsatzbedingungen deutliche Vorteile. Im Gegensatz zu einer Auslösezeit von 5 ms, die bei einer ACS in der Längsträgerstruktur gefordert werden muss, kann hier je nach Crashart, Ansteuerung eines Airbags und Randbedingungen der Schaltung unter Last von bis zu 50 ms ausgegangen werden. Dies liegt darin begründet, dass ein wesentlicher Teil der Aufnahme der kinetischen Energie des Insassen z. B. durch den Sitz, ein Gurtsystem und einen Airbag erfolgt ist, wenn entsprechende Einrichtungen vorhanden sind. Dies bedeutet, dass das Lastniveau erst in einer späteren Phase der Kollision von Bedeutung ist. Es versteht sich von selbst, dass die Rückhaltung eines ungegurteten Fahrers – diese Ausganglange entspricht einem hohen Kraftniveau – eine deutlich frühere Aktuierung erfordert als die Rückhaltung eines gegurteten Fahrers. Insgesamt ist aus diesen Gründen eine pyrotechnische Aktuierung sehr sinnvoll und kosteneffizient umsetzbar. Allerdings sind auch andere Aktuatoren denkbar, wie z. B. Elektromotoren, eine vorgespannte Feder, ferner elektromagnetische, pneumatische oder hydraulische Aktuatoren auf Basis einer Formgedächtnislegierung, etc. Was die Art und Weise der Energieabsorption betrifft, gibt es ähnlich wie bei der ACS in der Längsträgerstruktur neben dem hierin gezeigten Verjüngungsprinzip noch weitere Realisierungsmöglichkeiten, wie z. B. Verjüngungen, Abschaben, Aufweiten, Umstülpen, usw., die ohne Weiteres anstelle der hierin vorgestellten Verjüngungsvariante umsetzbar sind.Also on the subject of sensing, there are clear advantages due to the different installation space and the different conditions of use compared to the original principle. In contrast to a tripping time of 5 ms, which must be required for an ACS in the side member structure, depending on the type of crash, control of an airbag and boundary conditions of the circuit under load of up to 50 ms can be assumed. This is due to the fact that a substantial part of the absorption of the kinetic energy of the occupant z. B. by the seat, a belt system and an airbag is done if appropriate facilities are available. This means that the load level is important only in a later phase of the collision. It goes without saying that the retention of an unguided driver - this output length corresponds to a high level of force - requires a much earlier actuation than the retention of a strapped driver. Overall, for these reasons, a pyrotechnic actuation very meaningful and cost-effective implementation. However, other actuators are conceivable, such. Electric motors, a preloaded spring, and electromagnetic, pneumatic or hydraulic actuators based on a shape memory alloy, etc. As for the type of energy absorption, similar to the ACS in the side rail structure, there are further implementation possibilities in addition to the tapering principle shown here. such as As rejuvenation, scraping, widening, everting, etc., which are readily implementable instead of the presented here rejuvenation variant.
Wie bereits erläutert sind bei dem in der Darstellung in
Als Aktuierungsprinzip stehen prinzipiell reversible wie auch irreversible Mechanismen zur Verfügung. Ein Beispiel für ein irreversibles System ist die für das Lenkstangensystem
Die konkrete Auslösung des Aktuators kann beispielsweise durch ein Steuergerät
Alternativ kann die obere Lenkstange
Eine in der Figuren nicht dargestellt weitere Möglichkeit besteht auch darin, die gewünschte Verbindung ähnlich der üblichen Lenkrad-Lenkstange-Verbindung zu realisieren, nämlich über einen Zahnkranz. Alternativ ist auch eine flächigere Verteilung des Reibungseffektes möglich, indem z.B. die gesamte (äußere) Oberfläche der Lenkstange
Eine gemäß dem hier vorgestellten Ansatz hergestellte adaptive Lenkstange nach dem Verjüngungsprinzip ist in eine Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs integriert.An adaptive handlebar according to the tapering principle produced according to the approach presented here is integrated in a steering device of a vehicle.
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. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1792786 A2 [0003] EP 1792786 A2 [0003]
- WO 1998022325 A1 [0006] WO 1998022325 A1 [0006]
- EP 1361137 A2 [0007] EP 1361137 A2 [0007]
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