DE102012220861A1 - Insassenschutzvorrichtung und Verfahren zum Aktuieren einer Insassenschutzvorrichtung - Google Patents

Insassenschutzvorrichtung und Verfahren zum Aktuieren einer Insassenschutzvorrichtung Download PDF

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DE102012220861A1
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Thomas Friedrich
Steffen Derhardt
Anton Paweletz
Gian Antonio D'Addetta
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Robert Bosch GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Insassenschutzvorrichtung (302) für ein Fahrzeug zum Aufnehmen einer Aufprallenergie bei einem Aufprall des Fahrzeugs. Die Insassenschutzvorrichtung (302) umfasst einen innerhalb einer Fahrgastzelle (308) des Fahrzeugs bewegbar anordenbaren oder angeordneten Fahrgastschlitten (304) zur Aufnahme mindestens eines Insassen des Fahrzeugs und eine zwischen einer Wand (320) des Fahrgastschlittens (304) und einer Wand (322) der Fahrgastzelle (308) anordenbare oder angeordnete Aufprallstruktur (306) mit einem Deformationselement (404), das ausgebildet ist, um basierend auf einer durch die Aufprallenergie bedingten Bewegung des Fahrgastschlittens (304) in einer Vorschubrichtung (324) deformiert zu werden, wobei die Aufprallstruktur (306) ansprechend auf ein einen Parameter des Aufpralls repräsentierendes Aufprallsignal mindestens zwischen einer ersten Steifigkeit und einer zweiten Steifigkeit einstellbar ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Insassenschutzvorrichtung, auf ein Verfahren zum Aktuieren einer derartigen Insassenschutzvorrichtung, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
  • Moderne Fahrzeuge bieten im Falle eines Unfalls ein hohes Maß an Insassenschutz. Dies wird zum einen durch die Auslegung der Fahrzeugstruktur und zum anderen durch die Rückhaltesysteme im Fahrzeug erreicht. Typischerweise ist eine moderne Fahrzeugstruktur so ausgelegt, dass im Falle von Front- oder Heckkollisionen Motor- oder Kofferraum im Sinne von Knautschzonen deformieren, die Fahrgastzelle dabei aber stabil bleibt. In der Regel nimmt der vordere Deformationsraum bei konventionellen Fahrzeugen gleichzeitig die Antriebstechnik auf. Bekannt ist, dass der Motorraum bei modernen Fahrzeugen abgesehen vom massiven und als steif anzusehenden Motorblock viele Aggregate, z. B. ESP, Klimakompressor, Wasserpumpe, Lichtmaschine, usw. aufnimmt. Darüber hinaus werden Elemente wie „Crashboxen” und Längsträger mit definierten Deformationseigenschaften verbaut. Insgesamt besteht das Auslegungsziel darin, beim Unfallgeschehen die kinetische Energie des Fahrzeugs so abzubauen, dass die resultierende Verzögerung im Rahmen der Belastbarkeitsgrenzen der Insassen bleibt. Grundsätzlich liegt der strukturellen Auslegung von Elektrofahrzeugen das gleiche Knautschzonenprinzip zugrunde. Es wird allerdings ersichtlich, dass sich das Crashgeschehen eines solchen Fahrzeugs deutlich anders darstellt als das eines konventionellen Fahrzeugs. Zwischen den vorderen Längsträgern sind deutlich weniger starre Massen enthalten, der E-Motor ist kleiner und sitzt tiefer und es sind weniger Aggregate vorhanden. Erste Ergebnisse von Crashtests mit reinen E-Fahrzeugen liegen mittlerweile vor. Es ergeben sich daraus veränderte Randbedingungen für die Gesamtauslegung der Vorderwagenstruktur, aber auch für die Gestaltung des Gesamtfahrzeugkonzeptes.
  • Als Alternativkonzept vor allem für Klein- bzw. Leichtfahrzeuge wie auch Elektrofahrzeuge wurden in der Vergangenheit verschiedene Konzepte vorgestellt, die von dem o. g. Knautschzonenkonzept abweichen, indem innerhalb der Fahrgastzelle eine Deformation des Fahrgastraumes zugelassen wird.
  • Beispielsweise wurde ein Fahrzeugkonzept mit einer im Crash bzw. Aufprall aktiv verschiebbaren Fahrgastplattform für ein dreisitziges Elektrofahrzeug vorgestellt. Auch wurde ein System vorgeschlagen, dessen Aufgabe es ist, die Kollisionskräfte bei einem Frontalaufprall mit der kürzest möglichen Knautschzone abzubremsen und zu absorbieren. Dieses Konzept basiert auf einem Sitzsystem, das sich bei einem Frontalaufprall wie ein Schlitten nach vorne bewegen kann. Dabei wird die Bewegung mithilfe eines adaptiven Stoßdämpfers verzögert, der die Wirkung der Kollisionskraft sowie der Anzahl und dem Gewicht der Insassen nach anpasst. Mittels dieses Systems kann der bewegliche Teil des Innenraumes, der die vorderen Sitze, den Rücksitz und die Bodengruppe zwischen den beiden Bereichen umfasst, zwischen 0 und 20 cm vorwärts bewegt werden und hat damit insgesamt die gleiche Wirkung wie eine vergleichbare Verlängerung der Knautschzone. Auch das Lenkrad und das bewegliche Armaturenbrett, die nicht Teil der beweglichen Plattform sind, können nach vorn gleiten, um Raum für die Bewegung des Fahrers zu schaffen.
  • Bei einem alternativen Konzept befindet sich der Insasse in einem schlittenartigen Fahrgastraum innerhalb des Fahrzeugs. Im Crashfall kann sich dieser „Schlitten” gemeinsam mit dem Insassen und den entsprechenden Rückhaltesystemen um einen bestimmten, kontrollierten Weg innerhalb des Fahrzeugs in Crashrichtung bewegen.
  • Um eine Längenreduktion des Fahrzeugs unter Beibehaltung des Sicherheitsniveaus umzusetzen, bieten sich insbesondere adaptive Frontstrukturen an. So beschreibt die EP 1 792 786 A2 eine Crashbox zur Eingliederung zwischen dem Stoßfängerquerträger und einem Fahrzeuglängsträger eines Kraftfahrzeugs, welche ein gehäuseartiges Deformationsprofil als Faltkonstruktion aus Metallblech und eine längsträgerseitige Flanschplatte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschplatte als Bestandteil der Faltkonstruktion ausgebildet ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Aktuieren einer Insassenschutzvorrichtung Verfahren, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Ein schlittenartiger Fahrgastraum in Kombination mit einer adaptiven Steifigkeit einer entsprechend vor dem schlittenartigen Fahrgastraum angebrachten Aufprallstruktur mit einem Deformationselement bietet ein besonderes Potenzial zu einer Verringerung der Verletzungsschwere der Insassen bei gleichzeitig geringerem Gesamtgewicht des Fahrzeugs.
  • So kann vorteilhafterweise eine kontrollierbare Energieumwandlung durch adaptive Deformation der Strukturen innerhalb der Fahrgastzelle erreicht werden. Dazu kann eine innerhalb des Fahrzeugs direkt vor bzw. hinter dem schlittenartigen Fahrgastraum angebrachte Aufprallstruktur in einer adaptiven Art und Weise ausgefertigt und angesteuert werden. Es kann auch eine Mehrzahl von Aufprallstrukturen in einem Fahrzeug verbaut sein.
  • Mit dem hier vorgestellten Konzept kann ein relativ geringer Beschleunigungspuls für den oder die Insassen und damit wiederum relativ geringe Verletzungswerte für den oder die Insassen bei einem gleichzeitig niedrigeren Gewicht und einer optimierten Fahrzeugstruktur erreicht werden. Durch eine Verhinderung des Kontaktes der Insassen mit intrudierenden Strukturen kann eine weitere Herabsetzung der Verletzungswerte realisiert werden. Damit ist es möglich, durch Verzicht auf zusätzliche Deformationselemente die Fahrzeugmasse und den erforderlichen Bauraum zu reduzieren.
  • Vorteilhafterweise ist mit dem vorgestellten Konzept eine einfache Anpassung der Sicherheitsanforderungen an neue Fahrzeugkonzepte insbesondere im Zusammenhang mit Klein-, Leicht- und Elektrofahrzeugen möglich. Neben einer Gewichts- und Größenreduktion ist damit eine Optimierung der Packaging- und Bauraumerfordernisse von Klein- und Leichtfahrzeugen möglich. Auch können unterschiedliche Plattformkonzepte besser angepasst werden. Durch die Optimierung des Beschleunigungspulses für den Insassen und der Insassenvorverlagerung kann insbesondere die Insassensicherheit bei Klein- und Leichtfahrzeugen erhöht werden. Eine höhere Insassensicherheit ist insbesondere bei niedrigeren Crashgeschwindigkeiten, z. B. zwischen 20 und 50 km/h möglich; unter Umständen kann dann sogar auf eine Auslösung des Airbags als Rückhaltemittel verzichtet werden. Ferner können bestehende Optimierungsmöglichkeiten für den Fahrzeugcrashpuls zur robusteren Auslösung der Rückhaltesysteme genutzt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Konzept vorteilhafterweise eine individuelle Anpassung des Beschleunigungspulses für ältere Personen oder Säuglinge und Kinder bzw. für und klein und groß gewachsene Personen möglich.
  • Es wird eine Insassenschutzvorrichtung für ein Fahrzeug zum Aufnehmen einer Aufprallenergie bei einem Aufprall des Fahrzeugs vorgestellt, wobei die Insassenschutzvorrichtung folgende Merkmale aufweist:
    einen innerhalb einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs bewegbar anordenbaren oder angeordneten Fahrgastschlitten zur Aufnahme mindestens eines Insassen des Fahrzeugs; und
    eine zwischen einer Wand des Fahrgastschlittens und einer Wand der Fahrgastzelle anordenbare oder angeordnete Aufprallstruktur mit einem Deformationselement, das ausgebildet ist, um basierend auf einer durch die Aufprallenergie bedingten Bewegung des Fahrgastschlittens in einer Vorschubrichtung deformiert zu werden, wobei die Aufprallstruktur ansprechend auf ein einen Parameter des Aufpralls repräsentierendes Aufprallsignal mindestens zwischen einer ersten Steifigkeit und einer zweiten Steifigkeit einstellbar ist.
  • Unter einer Insassenschutzvorrichtung kann beispielsweise eine Einheit verstanden werden, die in ein Fahrzeug installiert sein kann, um bei einer Kollision des Fahrzeugs Insassen des Fahrzeugs vor Verletzungen oder zumindest schweren Verletzungen zu schützen. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Straßenfahrzeug wie einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Elektrofahrzeug handeln. Bei dem Aufprall des Fahrzeugs kann es sich um einen Aufprall auf ein feststehendes Objekt wie ein Gebäude oder eine Straßenbegrenzungseinrichtung handeln. Es kann sich bei dem Aufprall auch um eine Kollision mit einem beweglichen Objekt wie einem weiteren Fahrzeug handeln. Unter der Aufprallenergie kann die kinetische Energie verstanden werden, die sich bei dem Aufprall des Fahrzeugs zumindest teilweise auf den oder die Insassen des Fahrzeugs überträgt. Die Aufprallenergie wirkt der Trägheit des Körpers entgegen und steht in direkter Abhängigkeit zu beispielsweise der Fahrgeschwindigkeit und der Aufprallrichtung. So ist die Aufprallenergie z. B. bei hoher Fahrgeschwindigkeit größer als bei geringer Fahrgeschwindigkeit und – bei gleicher Geschwindigkeit – bei einem Frontalcrash größer als bei einem Seitencrash. Die Insassenschutzvorrichtung kann demnach ausgebildet sein, um die durch einen Aufprall des Fahrzeugs wirkende Aufprallenergie soweit als möglich zu absorbieren, um einen kollisionsbedingten Beschleunigungspuls des oder der Insassen gegenüber den ihn oder sie umgebenden Fahrzeugteilen zu minimieren und so Verletzungen entgegenzuwirken. Als Fahrgastzelle kann der mittlere Bereich eines Fahrzeugs betrachtet werden. Es handelt sich dabei bei meist um eine käfigartige Konstruktion mit hoher Stabilität, die als in sich geschlossene Einheit in der Fahrzeugherstellung verbaut wird. Die Fahrgastzelle kann beispielsweise aus einem Fahrzeugunterbau, einem Dach und dazwischen befindlichen Fahrzeugsäulen bestehen. Bei dem Fahrgastschlitten kann es sich um eine Art Plattform handeln, mit der einer oder eine Mehrzahl von Insassen z. B. über die Fahrzeugsitze gekoppelt ist. Der Fahrgastschlitten kann innerhalb der Fahrgastzelle auf dem Fahrzeugunterbau beispielsweise über Schienen bewegbar angeordnet sein. Der Fahrgastschlitten kann wie die Fahrgastzelle starr ausgebildet sein, wobei einzelne Elemente des Fahrgastschlittens, unter anderem die Fahrzeugsitze, fest mit dem Fahrgastschlitten verbunden sind, also nicht unwillkürlich gegeneinander bewegt werden können. Beispielsweise kann der Fahrgastschlitten entlang einer Längsachse des Fahrzeugs innerhalb der Fahrgastzelle bewegbar sein. Die Aufprallstruktur kann schwimmend oder fest zwischen der Wand der Fahrgastzelle und der Wand des Fahrgastschlittens angeordnet sein. Beispielsweise kann die Aufprallstruktur mittels einer Trägerstruktur zwischen beiden Wänden angeordnet sein. Die Aufprallstruktur kann ein Gehäuse aufweisen, das ausgebildet ist, um das Deformationselement in der Vorschubrichtung aufzunehmen und zu deformieren.
  • Deformationselemente sollen über einen bestimmten Deformationsweg Energie durch plastische Verformung vernichten und für eine vorteilhafte Anbindung des Insassen über den Fahrgastschlitten an die Fahrzeugverzögerung erlauben. Unter dem Deformationselement kann ein mechanisches Bauteil verstanden werden, das ausgebildet sein kann, um über einen bestimmten Deformationsweg Energie durch plastische Verformung zu vernichten und eine vorteilhafte Anbindung des Insassen an die Fahrzeugverzögerung zu erlauben. Das Deformationselement kann dabei beispielsweise ein Rohr oder ein Profil sein, das verbogen, geknickt, verjüngt, aufgeschlitzt oder auf andere Weise umgeformt werden kann, um Aufprallenergie zu absorbieren. Die Bewegung in der Vorschubrichtung kann gemäß den bei einer Kollision auftretenden Kräften bei einem Frontalcrash in oder im Wesentlichen in einer Fahrrichtung des Fahrzeugs gerichtet sein. Der den Aufprall repräsentierende Parameter kann z. B. eine Art des Aufpralls, eine Art eines Objekts, auf den der Aufprall erfolgt und eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder eines kollidierenden Fremdfahrzeugs usw. repräsentieren. Das Aufprallsignal kann von einem oder mehreren Sensoren des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Beispielsweise kann es sich bei der ersten Steifigkeit um eine hohe Steifigkeit und bei der zweiten Steifigkeit um eine niedrige Steifigkeit der Aufprallstruktur handeln. Aus Sicherheitsgründen kann die Aufprallstruktur in einer Grundeinstellung auf die hohe Steifigkeit eingestellt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Fahrgastschlitten in demselben fest installiert einen Insassensitzbereich und/oder ein Instrumentenpanel und/oder ein Lenkrad und/oder zumindest ein Rückhaltemittel des Fahrzeugs umfassen. Der Insassensitzbereich kann Vorder- und Rücksitze des Fahrzeugs umfassen. Das Instrumentenpanel kann wichtige Instrumente zum Bedienen des Fahrzeugs und Überwachen von Fahrzeugfunktionen umfassen, z. B. Scheinwerferschalter, Navigationsgerät, Tachometer, Tankanzeige usw. umfassen. Bei dem oder den Rückhaltemitteln kann es sich z. B. um Sicherheitsgurte und Airbags handeln. Ein Vorteil dieser festen Verbindung der einzelnen Elemente mit dem Fahrgastschlitten ist, dass im Falle einer Kollision sich die einzelnen Elemente nicht oder nur geringfügig gegeneinander verschieben können, sondern fest auf dem sich bewegenden Fahrgastschlitten angeordnet bleiben. Auf diese Weise können Insassen des Fahrzeugs vor Verletzungen geschützt werden, wenn sie – beispielsweise über die Sicherheitsgurte – fest mit den Fahrzeugsitzen gekoppelt sind.
  • Insbesondere kann die Aufprallstruktur auf einer Längsachse des Fahrzeugs oder auf einer zu der Längsachse parallelen Achse in einem Frontbereich und/oder in einem Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sein. Beispielsweise kann die Aufprallstruktur mittig in dem Front- oder Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sein. Alternativ kann sich die Aufprallstruktur auch aus je zwei Einheiten für den Front- und/oder den Heckbereich zusammensetzen, die jeweils beabstandet im Front- oder Heckbereich angeordnet sein können. Die Aufprallstruktur kann dabei schwimmend oder fest zwischen der Wand der Fahrgastzelle und der Wand des Fahrgastschlittens montiert sein. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die Aufprallstruktur zusätzlich eine Funktion einer Längsstabilisierung des Fahrgastschlittens übernehmen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Insassenschutzvorrichtung eine in einem Gehäuse der Aufprallstruktur anordenbare oder angeordnete nicht ausrückbare Matrize zum Aufnehmen und Deformieren des Deformationselements, wenn das Deformationselement in der durch die Aufprallenergie bedingten Vorschubrichtung bewegt wird, aufweisen. Die nicht ausrückbare Matrize kann zur Abstützung anliegend an einer Wand des Gehäuses angeordnet sein. Die nicht ausrückbare Matrize kann in Form eines Rahmens ausgebildet sein, dessen Innenwand einer Umfangswand des Deformationselements entspricht, also beispielsweise rund ausgeführt sein, wenn das Deformationselement rohrförmig ausgebildet ist. Ferner kann ein lichtes Innenmaß der nicht ausrückbaren Matrize zumindest teilweise geringer als ein Querschnitt des Deformationselements vor Eintritt in einen Deformationsabschnitt der nicht ausrückbare Matrize sein. Ferner kann die feste Matrize aus einem robusteren Material als das Deformationselement gebildet sein, sodass ein sich bei dem Aufprall in der Vorschubrichtung bewegender Abschnitt des Deformationselements beim Eindringen in diese Matrize durch Verjüngung deformiert werden kann. Mit dieser Ausführungsform kann auf besonders einfache und kostengünstige Weise die Aufprallenergie absorbiert werden.
  • Insbesondere kann die Aufprallstruktur ferner eine in dem Gehäuse der Aufprallstruktur anordenbare oder angeordnete ausrückbare Matrize zum Aufnehmen und Deformieren des Deformationselements, wenn das Deformationselement in der durch die Aufprallenergie bedingten Vorschubrichtung bewegt wird, aufweisen. Dabei kann die ausrückbare Matrize der nicht ausrückbaren Matrize in der Vorschubrichtung nachgelagert in dem Gehäuse angeordnet sein. Die ausrückbare Matrize kann eine ähnliche oder gleiche Form wie die nicht ausrückbare Matrize aufweisen. Die ausrückbare Matrize kann so in dem Gehäuse angeordnet sein, dass sie von der Wand des Gehäuses beabstandet ist. Die ausrückbare Matrize kann in ihrer Position verändert werden. Insbesondere kann die ausrückbare Matrize bei fehlender Abstützung durch die Radialkraft des eindringenden Deformationselements von dem Deformationselement weggedrückt, also zu der Wand des Gehäuses hingedrückt und gebrochen werden und somit keine Deformation des Deformationselements bewirken. Für eine kontrollierte Ausrückung kann die ausrückbare Matrize eine oder mehrere Sollbruchstellen aufweisen. Mit dieser Ausführungsform kann auf einfache und kostengünstige Weise ein Element bereitgestellt werden, mit dem die Möglichkeit einer zweistufigen Steifigkeit der Aufprallstruktur umgesetzt werden kann.
  • Auch kann die Aufprallstruktur eine in dem Gehäuse anordenbare oder angeordnete Abstützeinrichtung aufweisen. Diese kann ausgebildet sein, um in einer ersten Position die ausrückbare Matrize gegenüber einer in einer Querrichtung zu der Vorschubrichtung wirkenden Radialkraft des Deformationselements abzustützen und in einer zweiten Position die ausrückbare Matrize für eine Bewegung zum Ausrücken durch die Radialkraft freizugeben. Die erste Position kann die erste Steifigkeit der Aufprallstruktur bedingen und die zweite Position die zweite Steifigkeit der Aufprallstruktur bedingen. Die Abstützeinrichtung kann in der ersten Position zwischen der ausrückbaren Matrize und der Wand 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 des sich in die ausrückbare Matrize bewegenden Deformationselements abzustützen, dass das Deformationselement durch die ausrückbare Matrize deformiert bzw. verjüngt werden kann. Die Abstützeinrichtung kann beispielsweise über ein Federelement in der ersten Position fixiert sein. Mit dieser Ausführungsform kann eine besonders robuste Einstellmöglichkeit der Steifigkeit der Aufprallstruktur realisiert werden.
  • Beispielsweise kann die Abstützeinrichtung als ein Ring ausgebildet sein, dessen lichtes Innenmaß größer als ein Außenumfang der ausrückbaren Matrize ist. Beispielsweise kann die Abstützeinrichtung in der ersten Position die ausrückbare Matrize so vollumfänglich umgeben, dass die ausrückbare Matrize an die ringförmige Abstützeinrichtung angrenzt. So kann vorteilhafterweise in der ersten Position der Abstützeinrichtung eine nach allen Seiten gleichmäßige Abstützung der ausrückbaren Matrize gewährleistet werden, sodass eine Deformation des Deformationselements bei hoher eingestellter Steifigkeit der Aufprallstruktur optimal und mit einem Maximum an Energieabsorption ablaufen kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Aufprallstruktur einen Aktuator zum Bewegen der Abstützeinrichtung aus der ersten Position in die zweite Position aufweisen, um die Steifigkeit der Insassenschutzvorrichtung einzustellen. Beispielsweise kann der Aktuator basierend auf dem Aufprallsignal betätigt werden, um die Aufprallstruktur von der hohen auf die niedrige Steifigkeit umzustellen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Einstellung der Steifigkeit kontrolliert und genau zu einem vorbestimmten Zeitpunkt durchgeführt werden kann. Die Betätigung des Aktuators kann von einem Steuergerät des Fahrzeugs, das beispielsweise über ein Bussystem des Fahrzeugs mit der Aufprallstruktur gekoppelt sein kann, ausgelöst werden.
  • Insbesondere kann der Aktuator ausgebildet sein, um mittels Pyrotechnik eine Druckwelle zu erzeugen, die geeignet ist, um die Abstützeinrichtung aus der ersten Position in die zweite Position zu bewegen. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sie besonders kostengünstig ist und die Aktuierung mit besonders wenig Zeitverzögerung ausgeführt werden kann. Damit verfügt ein die Insassenschutzvorrichtung einsetzendes System über mehr Zeit für eine Redundanzprüfung der den Aufprall beschreibenden Daten. Der Insassenschutz kann so noch weiter verbessert werden.
  • Ein Verfahren zum Aktuieren einer Insassenschutzvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche weist die folgenden Schritte auf:
    Einlesen eines einen Parameter eines Aufpralls des Fahrzeugs repräsentierenden Aufprallsignals;
    Ermitteln eines Grades einer Intensität des Aufpralls des Fahrzeugs basierend auf dem Aufprallsignal; und
    Ansteuern eines Aktuators zur Einstellung einer Steifigkeit der Insassenschutzvorrichtung auf der Basis des ermittelten Grades der Intensität des Aufpralls des Fahrzeugs, um die Insassenschutzvorrichtung zu aktuieren.
  • Auch mit einem Verfahren kann das der Erfindung zugrunde liegende Konzept auf günstige Weise umgesetzt werden. Das Verfahren kann beispielsweise in entsprechenden Einrichtungen eines Steuergeräts des Fahrzeugs durchgeführt werden. Das Steuergerät kann beispielsweise über einen CAN-Bus des Fahrzeugs mit der Insassenschutzvorrichtung gekoppelt sein bzw. mit Sensoren gekoppelt sein, die dazu geeignet sind Sensorsignale zu erfassen, die als Aufprallsignale interpretiert werden können.
  • Unter dem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale 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 Steuergeräts 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.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann das Aufprallsignal vor einem Beginn des Aufpralls des Objekts auf das Fahrzeug eingelesen werden. So kann vorteilhafterweise mehr Zeit für eine Überprüfung des Systems, ob die Steifigkeit der Aufprallstruktur herabgesetzt werden soll, zur Verfügung stehen. Fehlauslösungen können so vermieden werden.
  • Möglich wird dies durch sogenannte vorausschauende Sensorik. Unter einer vorausschauenden Sensorik kann eine Sensoranordnung verstanden werden, die Signale der Umgebung um das Fahrzeug aufnimmt. Diese Signale können geeignet verarbeitet werden. Führt eine solche Verarbeitung zu dem Schluss, dass ein Aufprall mit ausreichend hoher Wahrscheinlichkeit unumgänglich bzw. unvermeidlich ist, so können auch diese Signale als Aufprallsignale im Sinne dieser Anmeldung verstanden werden, auch wenn noch kein Aufprall im Sinne eines Kontakts zwischen dem Fahrzeug und einem Aufprallobjekt stattgefunden hat.
  • Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Skizze zum Knautschzonenkonzept nach Bela Barenyi;
  • 2A eine Aufsicht auf einen Motorraum eines Elektro-Fahrzeugs vor einem Crashtest;
  • 2B eine Aufsicht auf den Motorraum des Elektro-Fahrzeugs nach dem Crashtest;
  • 3 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs mit einer Insassenschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts aus der Insassenschutzvorrichtung aus 3;
  • 5A ein Schnittbild einer Aufprallstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Ruhestellung;
  • 5B ein Schnittbild der Aufprallstruktur aus 5A in aktuierter Stellung;
  • 5C ein Schnittbild der Aufprallstruktur aus 5A im Kollisionsfall mit weicher Einstellung; und
  • 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Aktuieren einer Insassenschutzvorrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 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.
  • 1 zeigt eine Skizze zum Knautschzonenkonzept nach Bela Barenyi. Typischerweise ist eine herkömmliche Fahrzeugstruktur wie in 1 dargestellt so ausgelegt, dass im Falle von Front- oder Heckkollisionen Motor- oder Kofferraum im Sinne von Knautschzonen deformieren, eine Fahrgastzelle 100 dabei aber stabil bleibt. So wird sichergestellt, dass die Insassen nicht von intrudierenden Fahrzeugteilen verletzt werden und ihnen ausreichend Überlebensraum verbleibt. In der Regel nimmt der vordere Deformationsraum bei konventionellen Fahrzeugen gleichzeitig die Antriebstechnik auf. Bekannt ist, dass der Motorraum bei modernen Fahrzeugen abgesehen vom massiven und als steif anzusehenden Motorblock mit vielen Aggregaten, z. B. ESP, Klimakompressor, Wasserpumpe, Lichtmaschine, usw. gefüllt ist.
  • Mit der Elektrifizierung des Antriebsstrangs ergeben sich neue Gestaltungsspielräume beim Fahrzeugdesign, weil die großvolumigen Komponenten wie Verbrennungsmotor und Getriebe entfallen.
  • 2A zeigt entsprechend eine Aufsicht auf einen Motorraum eines beispielhaften Elektro-Fahrzeugs vor einem Crashtest.
  • 2B zeigt eine Aufsicht auf den Motorraum des beispielhaften Elektro-Fahrzeugs nach dem Crashtest, der in einer Kollision mit einer starren Barriere mit 100% Überdeckung des Fahrzeugs bei einer Geschwindigkeit von 56 km/h bestand.
  • Mit den neuen Konstruktionsmöglichkeiten ergeben sich veränderte Randbedingungen für eine Gesamtauslegung der Vorderwagenstruktur, aber auch für die Gestaltung eines Gesamtfahrzeugkonzeptes. Beispielsweise ist z. B. bei einer Verwendung von Radnabenmotoren und einer Montage der Batterie unter dem Fahrzeugboden ein Vorderwagen nicht grundsätzlich erforderlich.
  • Mit dem hier vorgestellten Konzept kann die Funktionalität des Energieabbaus im Crash-Fall anders als auf die herkömmliche Weise – durch dedizierte Deformationselemente – realisiert werden. Damit können kleinere, leichtere und dennoch sichere Fahrzeuge gebaut werden.
  • In diesem Kontext spielt insbesondere auch die Verkürzung der Fahrzeugstruktur im Front- und/oder Heckbereich eine wichtige Rolle. Eine Längeneinsparung von z. B. 20 cm kann u. U. eine Gewichtseinsparung von 20 bis 50 kg bedeuten. Um eine solche Längenreduktion unter Gleichbehaltung des Sicherheitsniveaus umzusetzen, bieten sich insbesondere adaptive Frontstrukturen an. Deren Charakteristik liegt in einer crashsituationsadaptiven Anpassung der Steifigkeit. Um die typischen Fälle einer leichten Frontkollision im Sinne eines AZT-Tests, z. B. eines Parkremplers mit ca. 16 km/h, und eines Crashtests mit ca. 60 km/h abzudecken, wurden mit mehr oder weniger adaptiven Crashboxen entsprechende Konzepte zur Anpassung der Steifigkeiten umgesetzt.
  • 3 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs 300 mit einer Insassenschutzvorrichtung 302 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Insassenschutzvorrichtung 302 umfasst einen Fahrgastschlitten 304 und eine Aufprallstruktur 306 und ist in einer Fahrgastzelle 308 des Fahrzeugs 300 angeordnet. Der Fahrgastschlitten 304 ist als eine Plattform ausgebildet und ist innerhalb der Fahrgastzelle 308 bewegbar angeordnet. Der Fahrgastschlitten 304 weist einen Vordersitze und Rücksitze umfassenden Insassensitzbereich 310, ein Instrumentenpanel 312, ein Lenkrad 314 sowie zumindest ein – in der Darstellung nicht gezeigtes – Rückhaltemittel auf. Der Insassensitzbereich 310, das Instrumentenpanel 312, das Lenkrad 314 und das Rückhaltemittel sind starr mit dem Fahrgastschlitten 304 verbunden. Zwei Insassen 316 des Fahrzeugs 300 sind über das Rückhaltemittel mit dem Insassensitzbereich 310 gekoppelt. Die Fahrgastzelle 308 bildet einen starren Bestandteil des Fahrzeugs 300. Wie die Darstellung in 3 zeigt, ist die Aufprallstruktur 306 auf einer Längsachse 318 des Fahrzeugs 300 zwischen einer Wand 320 des Fahrgastschlittens 304 und einer Wand 322 der Fahrgastzelle 308 angeordnet. Die Aufprallstruktur 306 ist ausgebildet, um bei einer Kollision des Fahrzeugs 300 die resultierende Aufprallenergie zu absorbieren, indem eine Bewegung des Fahrgastschlittens 304 – und damit der mit dem Fahrgastschlitten 304 gekoppelten Insassen 316 – innerhalb der Fahrgastzelle 308 kontrolliert abgebremst wird und damit ein Verletzungsrisiko für die Insassen 316 minimiert oder gar ausgeschaltet werden kann. Dazu ist die Aufprallstruktur 306 adaptiv ausgeführt, kann also in Abhängigkeit einer Schwere eines Aufpralls des Fahrzeugs 300 in ihrer Steifigkeit eingestellt werden. Ein Richtungspfeil kennzeichnet eine Fahrtrichtung 324 des Fahrzeugs 300. Ein weiterer, entgegengesetzter, Richtungspfeil kennzeichnet eine Aufprallrichtung 326 bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs 300.
  • 4 zeigt anhand einer Prinzipdarstellung einen mittels einer Strichlinie gekennzeichneten Ausschnitt aus dem Fahrzeug aus 3. Der Fahrzeugausschnitt ist hier in der Seitenansicht dargestellt. Gut zu erkennen ist in dieser Darstellung insbesondere die zwischen der Wand 322 der Fahrgastzelle 308 und der Wand 320 des Fahrgastschlittens 304 angeordnete Aufprallstruktur 306. Zur besseren Verständlichkeit kennzeichnet eine in der Fahrtrichtung 324 vor der Aufprallstruktur 306 angeordnete Ringform eine Fahrzeugfront 400 und eine in der Fahrtrichtung 324 nach der Aufprallstruktur 306 angeordnete Ringform einen Bereich 402 des Fahrzeugschlittens 304, in dem das Lenkrad und die Sitze mit Insassen usw. des Fahrzeugs angeordnet sind. Die innerhalb der Fahrgastzelle 308 vor dem Fahrgastschlitten 304 angebrachte adaptive Aufprallstruktur 306 weist ein Deformationselement 404 auf, das basierend auf einer eingestellten Steifigkeit der Aufprallstruktur 306 während einer Kollision des Fahrzeugs unterschiedlich stark deformiert wird, um die Aufprallenergie abzubauen.
  • Wie die Darstellung in 4 zeigt, ist die Aufprallstruktur 306 der Insassenschutzvorrichtung in der Längsrichtung 318 des Fahrzeugs vor dem Fahrgastschlitten 304 eingebaut. Über ein adaptives Element der zwischen der Fahrgastzelle 308 und der schlittenartigen Fahrgastplattform 304 angeordneten Aufprallstruktur 306 kann das Deformationsverhalten bzw. die Steifigkeit der Aufprallstruktur 306 beeinflusst werden. Auf die Funktionalität der Aufprallstruktur 306 wird anhand der nachfolgenden 5A bis 5C noch detaillierter eingegangen. Wesentlich hierbei ist, dass der Fahrgastschlitten 304 für sich steif ist und außer dem Instrumentenpanel, dem Lenkrad, den Sitzen und den Rückhaltesystemen auch die damit fest „gekoppelten” Insassen beinhaltet. Die Fahrgastzelle 308 selbst beschreibt wie bei jedem anderen Fahrzeug den sichtbaren Korpus des Fahrzeugs und entspricht dem in 1 dunkel hervorgehobenen Raum. Durch das zwischen Fahrgastzelle 308 und Schlitten 304 liegende Deformationselement 404 wird eine gezielte und gesteuerte Bewegung des Schlittens 304 in der Fahrtrichtung 324 in Richtung des Fahrgastraumes 308 erlaubt. Entsprechend der Anordnung der Aufprallstruktur 306 in der Längsrichtung 318 im Frontbereich 400 des Fahrzeugs kann hier die Fahrtrichtung 324 des Fahrzeugs mit einer Vorschubrichtung 324 des Deformationselements 404 gleichgesetzt werden. Je nach Crashtyp, Crashgeschwindigkeit, Crashgegner, usw. wird eine Schaltung der Steifigkeit und damit der Deformationseigenschaften der Deformationsvorrichtung bzw. Aufprallstruktur 306 durchgeführt.
  • Wie die Darstellungen in den 3 und 4 zeigen, ist es mit Ausführungsbeispielen der hierin vorgestellten Insassenschutzvorrichtung insbesondere bei Klein- und Leichtfahrzeugen mit einem kurzen Vorderbau möglich, bei einem sehr geringen verfügbaren Verformungsraum gleichzeitig die Vorwärtsbewegung der Fahrgäste so sanft wie möglich abzubremsen. Dabei setzt sich die Verzögerung der Insassen aus der Summe der Verzögerung des Fahrzeugs 300 und der Entlastung durch die Rückhaltesysteme im Innenraum bzw. in der Fahrgastzelle 308 zusammen. Bei einem Klein- und Leichtfahrzeug ist die Knautschzone typischerweise sehr begrenzt. Um dies auszugleichen, ist es notwendig, die Verzögerungswege im Innenraum 308 zu verlängern. Der hierin vorgestellte Ansatz erlaubt es, trotz des begrenzten Verformungsraums die Insassen ähnlich sanft wie in größeren Fahrzeugen abzufangen. Der Einbau der Aufprallstruktur 306 kann entweder schwimmend oder fest erfolgen. Damit kann die adaptive Aufprallstruktur 306 auch in vorteilhafter Weise eine Funktion einer Längsstabilisierung des Fahrgastschlittens 304 mit übernehmen. Die Längsstabilisierung kann nicht nur zur optimalen Crashauslegung der Aufprallstruktur 306 verwendet werden, sondern kann auch für eine NVH-Auslegung des Fahrzeugs 300 verwendet werden.
  • Grundsätzlich stehen als Funktionsprinzip für adaptive Elemente verschiedene Prinzipien zur Verfügung. Zur Energieabsorption gibt es unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten, wie z. B. Verjüngungen, Abschaben, Aufweiten, Umstülpen, usw. In den nachfolgenden 5A bis 5C soll beispielhaft eine Funktionsweise mittels des Umformprinzips dargestellt und verdeutlicht werden.
  • Nachfolgend wird anhand der 5A bis 5C ein Ausführungsbeispiel der adaptiven Crashstruktur bzw. Aufprallstruktur 306 für eine schlittenartige Konzeption der Fahrgastplattform 304 innerhalb der Fahrgastzelle 308 eines Fahrzeugs anschaulich beschrieben.
  • 5A zeigt anhand eines Schnittbildes das Ausführungsbeispiel der adaptiven Aufprallstruktur 306 aus 4 im Detail. Die Aufprallstruktur 306 umfasst das Deformationselement 404, das hier als ein Rohr ausgebildet ist, sowie ein Gehäuse 500, in dem eine feste Matrize bzw. nicht ausrückbare Matrize 502 und eine brechbare Matrize bzw. ausrückbare Matrize 504 angeordnet sind. In 5A ist eine Ruhestellung der Aufprallstruktur 306 dargestellt. Ein innerhalb des Gehäuses 500 verschiebbare hier in Form eines Rings ausgebildete Abstützeinrichtung 506 ist zwischen der ausrückbaren Matrize 504 und einer Wand des Gehäuses 500 angeordnet, sodass die brechbare bzw. ausrückbare Matrize 504 abgestützt ist. Diese Einstellung des Systems 306 wird hergestellt, indem eine stromdurchflossene Spule 508 und ein mit einem Boden des Rings 506 verbundenes Federelement 510 derart zusammenwirken, dass der Ring 506 so auf Höhe der ausrückbaren Matrize 504 gehalten wird, dass er diese abstützen kann. Bei einer Kollision des Fahrzeugs wird in der in 5A dargestellten Grundeinstellung der Aufprallstruktur 306 das Rohr 404 in der Vorschubrichtung 324 entlang der Längsachse 318 des Fahrzeugs in die nicht ausrückbare Matrize 502 und in die ausrückbare Matrize 504 geschoben und dabei stark verformt bzw. verjüngt. Somit ist die Aufprallstruktur 306 in der anhand der 5A erläuterten Ruhestellung auf eine hohe oder maximale Steifigkeit eingestellt und kann ein hohes Maß an Aufprallenergie absorbieren bzw. abbauen.
  • 5B zeigt in einer weiteren Längsschnittdarstellung die einstellbare Aufprallstruktur 306 in einer aktuierten Stellung. Bei der Aktuierung wird die Abstützeinrichtung 506 verschoben. Hier ist ein Stromfluss durch die Spule 508 entsprechend ihrer Funktionalität unterbrochen oder freigeschaltet, und der verschiebbare Ring 506 wird weg von der ausrückbaren Matrize 504 nach unten bewegt und stützt die ausrückbare Matrize 504 somit nicht mehr gegen eine Radialkraft des bei einem Aufprall in die ausrückbare Matrize 504 einfahrenden Rohres 404 ab. Kommt es nun zu einer Kollision, dringt das Rohr 404 ebenfalls in die nicht ausrückbare Matrize 502 und in die ausrückbare Matrize 504 ein. Da der Ring 506 die ausrückbare Matrize 504 nicht abstützt, kann diese infolge der Aufprägung einer Radialkraft durch das Rohr 404 brechen – beispielsweise an vorgesehenen Sollbruchstellen – und ausrücken.
  • Entsprechend zeigt 5C wiederum in einer Längsschnittdarstellung die Aufprallstruktur 306 im Kollisionsfall mit weicher Einstellung bzw. niedriger Steifigkeit, wie sie anhand der Darstellung in 5B erläutert ist. Hier wurde die ausrückbare Matrize 504 aufgrund der Radialkraft des sich in das Gehäuse 500 einschiebenden Rohres 404 gebrochen und zum Ausrücken gebracht. Der Verjüngungsgrad des Rohres 404 bei bzw. nach der Kollision ist somit verglichen mit der in 5A skizzierten Grundeinstellung geringer, und es wurde entsprechend weniger Aufprallenergie absorbiert.
  • Die anhand der 5A bis 5C erläuterte Aufprallstruktur 306 kann in Fahrzeugen die Crashbox und den vorderen Teil der Längsträger ersetzen, kann aber auch an anderer Stelle im Lastpfad, auch z. B. im Heck des Fahrzeugs, eingesetzt werden. Es werden zwei Funktionalitäten abgebildet, und somit sind zumindest zwei Steifigkeiten einstellbar. Bei dem in den 5A bis 5C gezeigten Ausführungsbeispiel der adaptiven Aufprallstruktur 306 ist die Grundeinstellung die höhere Steifigkeit. Diese kann z. B. einer Steifigkeit des vorderen Längsträgers entsprechen. Die zweite Einstellung, die, auf die umgeschaltet wird, weist eine geringere Steifigkeit auf. Diese kann z. B. einer Steifigkeit der Crashbox entsprechen.
  • Als Aktuierungsprinzip stehen reversible wie auch irreversible Mechanismen zur Verfügung. Ein Beispiel für ein irreversibles System ist eine pyrotechnische Aktuierung. Die Auswahl der Aktuierungsart ist vor allem vor dem Hintergrund des Einsatzgebietes zu sehen. Da im vorliegenden Fall eine Aktuierung im Crashfall angestrebt wird und bei einer Auslösung des Frontairbags auch mit einer Beschädigung der Lenksäule zu rechnen ist, wird bei einem nachfolgenden Werkstattaufenthalt – wenn überhaupt noch – das Gesamtsystem ersetzt. Damit macht eine pyrotechnische Schaltung auch aus ökonomischen Gesichtspunkten Sinn.
  • Eine Aktuierung des Systems bzw. der Insassenschutzvorrichtung kann sowohl durch eine klassische inertiale In-Crash-Sensorik (Up-Front Sensoren in Kombination mit im Steuergerät verbauten Beschleunigungssensoren) oder auch mit oder ergänzt durch eine vorausschauende Pre-Crash-Sensorik (z. B. Zusatz-Nutzung entsprechender Fahrassistenz (FAS) Sensorik) erfolgen. Bei der In-Crash-Sensorik kommen Up-Front-Sensoren in Kombination mit im Steuergerät verbauten Beschleunigungssensoren zum Einsatz, während die Pre-Crash-Sensorikz. B. auf einer Zusatz-Nutzung einer entsprechenden FAS-Sensorik aufbaut.
  • Alternativ kann allerdings auch eine in der adaptiven Vorrichtung 306 integrierte Sensorik umgesetzt werden. Dabei wird auf Basis der in der ersten Crashphase auftretenden Vorwärtsbewegung 324 des Fahrgastschlittens 304 eine (zusätzliche) Analyse der zu erwartenden Crashschwere vorgenommen und eine Ansteuerung der Steifigkeit eingeleitet. Dazu empfiehlt sich, innerhalb des Steuergerätes eine entsprechende „Crashtracking”-Technik zu etablieren, die zum einen den Aufprall und seine Schwere erkennt, aber auch im weiteren Crashverlauf seine Entwicklung prüft, um evtl. bei mehrfach schaltbaren adaptiven Systemen eine Nachjustierung der Steifigkeit zu einem späteren Zeitpunkt vorzunehmen.
  • Typischerweise würde bei einem zweistufigen System – also bei Nutzung einer Aufprallstruktur 306 mit zwei schaltbaren Steifigkeitsniveaus – für einen leichten Aufprall, mit z. B. 20 bis 40 km/h, eine niedrigere Steifigkeitseinstellung und für einen schwereren Aufprall, mit z. B. 40 bis 65 km/h, eine höhere Steifigkeitseinstellung vorgenommen werden. Für sehr leichte Crashs unterhalb von 20 km/h sollte innerhalb der Fahrgastzelle 308 keinerlei Deformation usw. auftreten, d. h., diese Funktion sollte wie in einem konventionellen Fahrzeug von klassischen Deformationselementen vor oder hinter der Fahrgastzelle 308 übernommen werden. Dies ist insbesondere auch für eine niedrige Versicherungseinstufung im AZT-Crash notwendig.
  • 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Aktuieren einer Insassenschutzvorrichtung eines Fahrzeugs. Das Verfahren 600 kann beispielsweise in einem mit der Insassenschutzvorrichtung gekoppelten Steuergerät des Fahrzeugs durchgeführt werden. Im Falle einer Kollision des Fahrzeugs wird in einem Schritt 602 ein Aufprallsignal zumindest eines Sensors des Fahrzeugs eingelesen. Das Aufprallsignal repräsentiert zumindest einen Parameter der Kollision bzw. des Aufpralls. Der Schritt des Einlesens 602 kann während der Kollision oder sogar bereits vor Eintritt der Kollision erfolgen. In einem Schritt 604 wird das Aufprallsignal verwendet, um einen Grad einer Intensität des Aufpralls zu ermitteln. Dazu kann beispielsweise ein geeigneter Algorithmus eingesetzt werden. Eine Ansteuerung eines Aktuators zum Einstellen einer Steifigkeit der Insassenschutzvorrichtung auf der Basis des ermittelten Intensitätsgrades des Aufpralls wird in einem Schritt 606 durchgeführt.
  • Die hierin vorgestellte Insassenschutzvorrichtung sowie das Verfahren zum Aktuieren derselben eignen sich insbesondere für die Verbesserung der passiven Fahrgastsicherheit, insbesondere bei Hybrid-, Elektro- und Klein- bzw. Leichtfahrzeugen.
  • 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.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1792786 A2 [0006]

Claims (11)

  1. Insassenschutzvorrichtung (302) für ein Fahrzeug (300) zum Aufnehmen einer Aufprallenergie bei einem Aufprall des Fahrzeugs (300), wobei die Insassenschutzvorrichtung (302) folgende Merkmale aufweist: einen innerhalb einer Fahrgastzelle (308) des Fahrzeugs (300) bewegbar anordenbaren oder angeordneten Fahrgastschlitten (304) zur Aufnahme mindestens eines Insassen (316) des Fahrzeugs (300); und eine zwischen einer Wand (320) des Fahrgastschlittens (304) und einer Wand (322) der Fahrgastzelle (308) anordenbare oder angeordnete Aufprallstruktur (306) mit einem Deformationselement (404), das ausgebildet ist, um basierend auf einer durch die Aufprallenergie bedingten Bewegung des Fahrgastschlittens (304) in einer Vorschubrichtung (324) deformiert zu werden, wobei die Aufprallstruktur (306) ansprechend auf ein einen Parameter des Aufpralls repräsentierendes Aufprallsignal mindestens zwischen einer ersten Steifigkeit und einer zweiten Steifigkeit einstellbar ist.
  2. Insassenschutzvorrichtung (302) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrgastschlitten (304) in demselben fest installiert einen Insassensitzbereich (310) und/oder ein Instrumentenpanel (312) und/oder ein Lenkrad (314) und/oder zumindest ein Rückhaltemittel des Fahrzeugs (300) umfasst.
  3. Insassenschutzvorrichtung (302) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallstruktur (306) auf einer Längsachse (318) des Fahrzeugs (300) oder auf einer zu der Längsachse (318) parallelen Achse in einem Frontbereich (400) und/oder in einem Heckbereich des Fahrzeugs (300) angeordnet ist.
  4. Insassenschutzvorrichtung (302) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Insassenschutzvorrichtung (302) eine in einem Gehäuse (500) der Aufprallstruktur (306) anordenbare oder angeordnete nicht-ausrückbare Matrize (502) zum Aufnehmen und Deformieren des Deformationselements (404), wenn das Deformationselement (404) in der durch die Aufprallenergie bedingten Vorschubrichtung (324) bewegt wird, aufweist.
  5. Insassenschutzvorrichtung (302) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallstruktur (306) ferner eine in dem Gehäuse (500) der Aufprallstruktur (306) anordenbare oder angeordnete ausrückbare Matrize (504) zum Aufnehmen und Deformieren des Deformationselements (404), wenn das Deformationselement (404) in der durch die Aufprallenergie bedingten Vorschubrichtung (324) bewegt wird, aufweist, wobei die ausrückbare Matrize (504) der nicht ausrückbaren Matrize (502) in der Vorschubrichtung (324) nachgelagert in dem Gehäuse (500) angeordnet ist.
  6. Insassenschutzvorrichtung (302) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallstruktur (306) eine in dem Gehäuse (500) anordenbare oder angeordnete Abstützeinrichtung (506) aufweist, die ausgebildet ist, um in einer ersten Position die ausrückbare Matrize (504) gegenüber einer in einer Querrichtung zu der Vorschubrichtung (324) wirkenden Radialkraft des Deformationselements (404) abzustützen und in einer zweiten Position die ausrückbare Matrize (504) für eine Bewegung zum Ausrücken durch die Radialkraft freizugeben, wobei die erste Position die erste Steifigkeit der Aufprallstruktur (306) bedingt und die zweite Position die zweite Steifigkeit der Aufprallstruktur (306) bedingt.
  7. Insassenschutzvorrichtung (302) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützeinrichtung (506) als ein Ring ausgebildet ist, dessen lichtes Innenmaß größer als ein Außenumfang der ausrückbaren Matrize (504) ist.
  8. Insassenschutzvorrichtung (302) gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallstruktur (306) einen Aktuator zum Bewegen der Abstützeinrichtung (506) aus der ersten Position in die zweite Position, um die Steifigkeit der Insassenschutzvorrichtung (302) einzustellen, aufweist.
  9. Insassenschutzvorrichtung (302) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator ausgebildet ist, um mittels Pyrotechnik eine Druckwelle zu erzeugen, die geeignet ist, um die Abstützeinrichtung (506) aus der ersten Position in die zweite Position zu bewegen.
  10. Verfahren (600) zum Aktuieren einer Insassenschutzvorrichtung (302) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (600) die folgenden Schritte aufweist: Einlesen (602) eines einen Parameter eines Aufpralls des Fahrzeugs (300) repräsentierenden Aufprallsignals; Ermitteln (604) eines Grades einer Intensität des Aufpralls des Fahrzeugs (300) basierend auf dem Aufprallsignal; und Ansteuern (606) eines Aktuators zur Einstellung einer Steifigkeit der Insassenschutzvorrichtung (302) auf der Basis des ermittelten Grades der Intensität des Aufpralls des Fahrzeugs (300), um die Insassenschutzvorrichtung (302) zu aktuieren.
  11. Verfahren (600) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufprallsignal vor einem Beginn des Aufpralls des Objekts auf das Fahrzeug (300) eingelesen wird.
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EP1792786A2 (de) 2005-11-30 2007-06-06 Benteler Automobiltechnik GmbH Crashbox

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