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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie, ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer derartigen Vorrichtung, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt für einen Einsatz in Fahrzeugen.
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Zum Schutz von Fahrzeuginsassen bei Kollisionen werden häufig Crashboxen bzw. Aufprallstrukturen eingesetzt. Diese ersetzen Strukturen im Vorderwagen und/oder im Heck eines Fahrzeugs und können nach einem Unfall ausgetauscht werden.
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Die
EP 1 792 786 A2 zeigt eine Crashbox zur Eingliederung zwischen einem Stoßfängerquerträger und einem Fahrzeuglängsträger eines Kraftfahrzeugs. Die Crashbox weist ein gehäuseartiges Deformationsprofil als Faltkonstruktion aus Metallblech und eine längsträgerseitige Flanschplatte auf, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschplatte als Bestandteil der Faltkonstruktion ausgebildet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden eine Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit, 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.
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Eine Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie für ein Fahrzeug weist folgende Merkmale auf:
zumindest ein Stellelement zum Einstellen der Steifigkeit, das abhängig von einem Energiebetragssignal, das die Aufprallenergie repräsentiert, und/oder abhängig von einem Parkzustandssignal, das einen geparkten oder nicht geparkten Zustand des Fahrzeugs angibt, zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung bewegbar ist, wobei das zumindest eine Stellelement ausgebildet ist, um in der Ruhestellung eine erste Steifigkeit der Vorrichtung zu bewirken und in der Betätigungsstellung eine zweite Steifigkeit der Vorrichtung zu bewirken; und
zumindest ein Arretierungselement zum Arretieren des zumindest einen Stellelements, wobei das zumindest eine Arretierungselement abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder abhängig von dem Parkzustandssignal zwischen einer Freigabestellung und einer Arretierungsstellung bewegbar ist, wobei das zumindest eine Arretierungselement ausgebildet ist, um in der Freigabestellung das zumindest eine Stellelement freizugeben und in der Arretierungsstellung das zumindest eine Stellelement in der Betätigungsstellung zu arretieren.
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Die Vorrichtung kann in einem Fahrzeug zum Schutz der Insassen und/oder Fußgänger vor der Aufprallenergie bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem stationären Objekt oder einem beweglichen Objekt, wie beispielsweise einem weiteren Fahrzeug, installiert sein. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein straßengebundenes Fahrzeug handeln, insbesondere ein Kraftfahrzeug, Nutzfahrzeug oder dergleichen. Die Vorrichtung kann in einem Vorderwagen und/oder in einem Heck des Fahrzeugs angeordnet sein. Bei der Vorrichtung kann es sich um eine sogenannte adaptive Crashstruktur handeln. Unter einem Energiebetragssignal kann hier ein Signal verstanden werden, das einen Energiebetrag, d. h. eine Energiemenge, der Aufprallenergie repräsentiert. Wenn die erste Steifigkeit der Vorrichtung eingestellt ist, kann die Vorrichtung einen ersten Energiebetrag der Aufprallenergie aufnehmen. Wenn die zweite Steifigkeit der Vorrichtung eingestellt ist, kann die Vorrichtung einen zweiten Energiebetrag der Aufprallenergie aufnehmen. Insbesondere kann der erste Energiebetrag um zumindest eine Größenordnung größer als der zweite Energiebetrag sein. Der erste Energiebetrag der Aufprallenergie kann bei einem Zusammenstoß mit einem weiteren Fahrzeug oder Hindernis entstehen, insbesondere bei einer höheren Geschwindigkeit als beispielsweise Schrittgeschwindigkeit. Hierbei kann der zweite Energiebetrag der Aufprallenergie bei einem Zusammenprall des Fahrzeugs, in dem die Vorrichtung angeordnet ist, mit einem Fußgänger oder mit einem sonstigen Hindernis bei geringer Geschwindigkeit entstehen, beispielsweise ungefähr bei Schrittgeschwindigkeit oder für einen Fußgängerschutz bis zu 40 km/h. Auch kann der zweite Energiebetrag der Aufprallenergie bei einem Zusammenprall eines weiteren Fahrzeugs mit dem Fahrzeug entstehen, in dem die Vorrichtung angeordnet ist, wobei sich das Fahrzeug in einem geparkten Zustand befinden kann. Bei dem Stellelement kann es sich um einen Ring, einen Bolzen oder dergleichen handeln. Bei dem Arretierungselement kann es sich um einen Stift, einen Bolzen oder dergleichen handeln.
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Ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer Variante der vorstehend genannten Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie weist folgende Schritte auf:
Bewegen des zumindest einen Stellelements von der Ruhestellung, in der die erste Steifigkeit der Vorrichtung bewirkt ist, in die Betätigungsstellung, um die zweite Steifigkeit der Vorrichtung zu bewirken, abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder von dem Parkzustandssignal; und
Ausrücken des zumindest einen Arretierungselements von der Freigabestellung, in der das zumindest eine Stellelement freigegeben ist, in die Arretierungsstellung, um das zumindest eine Stellelement in der Betätigungsstellung zu arretieren, abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder von dem Parkzustandssignal.
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Das Verfahren kann in Verbindung mit einer Version der oben genannten Vorrichtung vorteilhaft ausgeführt werden. Der Schritt des Bewegens des zumindest einen Stellelements von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung kann ausgeführt werden, wenn das Energiebetragssignal einen zu erwartenden Aufprall mit dem zweiten, geringen Energiebetrag angibt und/oder wenn das Parkzustandssignal einen geparkten Zustand des Fahrzeugs angibt. Der Schritt des Ausrückens des zumindest einen Arretierungselements von der Freigabestellung in die Arretierungsstellung kann ausgeführt werden, wenn das Energiebetragssignal einen zu erwartenden Aufprall mit dem zweiten, geringen Energiebetrag angibt und/oder wenn das Parkzustandssignal einen geparkten Zustand des Fahrzeugs angibt.
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Das Verfahren kann beispielsweise in einem Steuergerät durchführt werden, das mit der im Vorhergehenden erläuterten Vorrichtung verbunden oder in diese integriert sein kann. Das Steuergerät kann ausgebildet sein, um die Schritte eines vorstehend genannten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen der im Vorhergehenden erläuterten Vorrichtung durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die vorstehend genannte Aufgabe vorteilhaft gelöst werden.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale hinsichtlich eines zu erwartenden Energiebetrags der Aufprallenergie und/oder hinsichtlich eines Parkzustands verarbeitet und in Abhängigkeit davon Ansteuersignale für das zumindest eine Stellelement und/oder das zumindest eine Arretierungselement 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.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung eines im Vorhergehenden erläuterten Verfahrens verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung bzw. einem im Vorhergehenden erläuterten Steuergerät ausgeführt wird.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können insbesondere ein Mechanismus und ein Verfahren zum definierten Einstellen verschiedener Zustände einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie für ein Fahrzeug bzw. einer adaptiven Crashstruktur geschaffen werden. Somit kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein Schaltzustand adaptiver Crashstrukturen gehalten und freigegeben werden. Damit ist es möglich, dass zum Beispiel ein von dem Ruhezustand bzw. Grundzustand veränderter, aktuierter Zustand, der mittels Betätigung des Stellelements bzw. eines Aktuators eingestellt wird, für eine beliebige Zeit angelegt sein oder werden kann. Zudem kann insbesondere durch Betätigung des Arretierungselements bzw. Halteelements das infolge der Betätigung des Aktuators ausgelenkte und gehaltene Stellelement wieder freigegeben werden, sodass die Vorrichtung bzw. adaptive Crashstruktur in seinen Grundzustand zurückversetzt wird. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, beispielsweise einen Zustand des Systems, in welchen aus dem Ruhezustand heraus geschaltet wird, z. B. eine niedrige Steifigkeit, für eine beliebige Zeit zu halten und zu einem beliebigen Zeitpunkt wieder freizugeben, sodass der Ursprungszustand eingestellt werden kann.
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Durch die Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie für ein Fahrzeug bzw. durch die adaptive Crashstruktur können Teile einer bestehenden Vorderwagenstruktur in einem Kraftfahrzeug ersetzt werden. Die Vorrichtung kann aber ebenso im Fahrzeugheck eingesetzt werden. Insbesondere kann die Vorrichtung eine herkömmliche Crashbox und einen vorderen Teil eines Längsträgers ersetzen, kann aber auch an anderer Stelle im Lastpfad des Fahrzeugs eingesetzt werden. Insbesondere können zumindest zwei Funktionalitäten abgebildet und somit zumindest zwei Steifigkeiten einstellbar sein. Die Ruheeinstellung bzw. Grundeinstellung der Vorrichtung ist beispielsweise eine höhere Steifigkeit, die z. B. der Steifigkeit des vorderen Längsträgers entsprechen kann. Die zweite Einstellung, auf die umgeschaltet werden kann, weist beispielsweise eine geringere Steifigkeit auf, (die z. B. der Steifigkeit der Crashbox entsprechen kann.
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Vorteilhafterweise können gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Energieniveaus, insbesondere auch stark unterschiedliche Energieniveaus von Aufprallereignissen zuverlässig, angemessen und sicher abgebaut werden. Somit kann auf eine breite Vielfalt von Aufprallszenarien angemessen reagiert werden, sodass eine Fahrsicherheit erhöht werden kann und Aufprallschäden minimiert werden können. Bei einem reversiblen Stellelement bzw. Aktuator ist ein beliebiges Schalten zwischen Zuständen möglich. Bei einem reversiblen Stellelement bzw. Aktuator ist beispielsweise eine Realisierung einer Parkposition möglich, wobei das System beim Abstellen des Fahrzeugs auf die niedrige Steifigkeit eingestellt wird und somit eine Crashboxfunktionalität für Parkrempler bereitstellt. Zudem kann insbesondere auch vermieden werden, dass das Stellelement zwar ausreichend weit und ausreichend schnell ausgelenkt war, die Kraft auf das System aber zeitlich verzögert erst so weit zunimmt, dass die ausrückbare Matrize erst ausrückt, wenn das Stellelement durch eine automatische Rückstellung die Matrize bereits wieder blockiert. Auch kann beispielsweise ein Zurückprallen des Stellelements mit der gleichen Folge vermieden werden, auch wenn keine automatische Rückstellung erfolgt.
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Es können vorteilhafte Möglichkeiten zur Einstellung und Beibehaltung verschiedener bzw. stark abweichender Kraftniveaus für eine Energieabsorption in Fahrzeugstrukturen bereitgestellt werden. Häufig weisen Lastpfade in Fahrzeugkarosserien Steifigkeitssprünge auf, wobei diese Sprünge oft an Bauteilgrenzen auftreten. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise eine Vereinigung von verschiedenen Bauteilen bzw. Bauteileigenschaften in einer Vorrichtung ermöglicht, wobei in dieser Vorrichtung eine Steifigkeit über eine Längsausprägung bzw. Längserstreckung der Vorrichtung in Stufen eingestellt und gehalten werden kann. Dies ist vorteilhaft, um mit ein und derselben Struktur situationsgerecht eine geeignete Steifigkeit bereitstellen und halten zu können. Beispielsweise auf ein Signal hin, welches eine Fahrsituation und/oder Aufprallsituation klassifiziert, kann eine Steifigkeit bzw. die entsprechende Kraft-Weg-Kennung der Vorrichtung gewählt bzw. eingestellt werden. Bedeutsam hierbei ist, dass mehrere Steifigkeitsniveaus bzw. Kraftniveaus zur Energieabsorption in einer Vorrichtung realisiert werden können, wobei die Steifigkeitsniveaus sehr weit auseinanderliegen können und darüber hinaus das niedrigere Steifigkeitsniveau um einen großen Faktor, beispielsweise 20 bis 30, kleiner sein kann als die höheren Niveaus. Solche Kraftniveauunterschiede in Fahrzeuglastpfaden treten beispielsweise in einem Längslastpfad von Vorderwagenstrukturen auf. Zum Fußgängerschutz kann ein sehr geringes Kraftniveau von wenigen Kilonewton (kN) erforderlich sein, wobei für zum Insassenschutz Kraftniveaus von beispielsweise mehr als 100 kN erforderlich sein können.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung kann zumindest eine Ausrückeinrichtung vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um das zumindest eine Arretierungselement von der Freigabestellung in die Arretierungsstellung zu bewegen. Bei der Ausrückeinrichtung kann es sich um einen Aktuator, insbesondere eine Feder, eine elektrische Spule oder dergleichen handeln. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Stellelement mittels des durch die Ausrückeinrichtung ausrückbaren Arretierungselements definiert und zuverlässig arretierbar ist.
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Hierbei kann die zumindest eine Ausrückeinrichtung ausgebildet sein, um das zumindest eine Arretierungselement zu der Arretierungsstellung hin oder in Richtung der Arretierungsstellung vorzuspannen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Ansteuern bzw. Betätigen der Ausrückeinrichtung zum Bewegen des Arretierungselements in die Arretierungsstellung entfallen kann bzw. ein Ausrücken des Arretierungselements durch die vorgespannte Ausrückeinrichtung selbsttätig erfolgen kann. Somit kann der Aufwand an Signalen und Überwachung verringert werden, wenn sich das Arretierungselement aufgrund der vorgespannten Ausrückeinrichtung in die Arretierungsstellung bewegt, sobald dies möglich ist.
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Auch kann zumindest eine Rückstelleinrichtung vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um das zumindest eine Arretierungselement von der Arretierungsstellung in die Freigabestellung zu bewegen. Dabei kann die Rückstelleinrichtung zusätzlich zu der Ausrückeinrichtung vorgesehen sein oder die Ausrückeinrichtung kann auch als Rückstelleinrichtung betreibbar sein. Bei der Rückstelleinrichtung kann es sich beispielsweise um eine elektrische Spule oder dergleichen handeln. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Arretierung des Stellelements kontrolliert und zuverlässig aufhebbar ist.
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Insbesondere kann das zumindest eine Stellelement zumindest eine Vertiefung aufweisen. Dabei kann das zumindest eine Arretierungselement zumindest teilweise in der Vertiefung aufnehmbar sein, wenn das Stellelement in der Betätigungsstellung angeordnet ist und das Arretierungselement in der Arretierungsstellung angeordnet ist. Das Arretierungselement und die Vertiefung des Stellelements können somit zusammenwirken, um die Arretierung des Stellelements in der Betätigungsstellung zu bewirken. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Arretierung des Stellelements auf einfache und wirkungsvolle Weise erreichbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform können ein Deformationselement zum Einleiten der Aufprallenergie in die Vorrichtung und eine Matrizeneinrichtung zum Aufnehmen und Deformieren des Deformationselements bei einer Bewegung des Deformationselements in einer durch die Aufprallenergie bedingten Vorschubrichtung vorgesehen sein. Dabei kann die Matrizeneinrichtung einen ersten Matrizenteil zum Aufnehmen einer Aufprallenergie mit einem ersten Energiebetrag und einen zweiten Matrizenteil zum Aufnehmen einer Aufprallenergie mit einem von dem ersten Energiebetrag unterschiedlichen, zweiten Energiebetrag aufweisen. Hierbei kann das zumindest eine Stellelement ausgebildet sein, um in der Ruhestellung den ersten Matrizenteil und den zweiten Matrizenteil zum Verformen des Deformationselements zu schalten und in der Betätigungsstellung den zweiten Matrizenteil vom Verformen des Deformationselements zu entkoppeln. Die Vorrichtung kann das Deformationselement als einen Verjüngungsabsorber aufweisen. Der Verjüngungsabsorber basiert auf dem Prinzip einer Verformung, hier Verjüngung, des Deformationselements zum Aufnehmen und Abbauen der Aufprallenergie in einem Kollisionsfall. Das Deformationselement kann als ein längliches Bauteil mit z. B. rundem oder ovalem Querschnitt ausgeformt sein. Bei dem Deformationselement kann es sich um ein Rohr oder dergleichen handeln. Das Deformationselement kann an einem der Matrizeneinrichtung zugewandten Ende eine Verjüngung aufweisen. Ansprechend auf eine Kollision kann das Deformationselement in der Vorschubrichtung entlang seiner Längsachse durch die Matrize bewegt und dabei durch die Matrize aufgenommen und deformiert bzw. verjüngt werden, um die Aufprallenergie zu absorbieren. Die Vorschubrichtung kann einer Hauptfahrtrichtung des Fahrzeugs entgegengerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung auch im Heck des Fahrzeugs verbaut werden, wobei dann die Vorschubrichtung in Hauptfahrtrichtung des Fahrzeugs weisen würde. Die Vorschubrichtung kann im Wesentlichen einer Aufprallrichtung auf das Fahrzeug entsprechen. Die Matrizeneinrichtung kann ausgebildet sein, um bei einem Eindringen des Deformationselements in die Matrize in die Vorschubrichtung aufgrund einer Aufprallenergie das Deformationselement verjüngend zu verformen bzw. deformieren. Die Matrizeneinrichtung kann z. B. einen Ring bilden, dessen lichtes Maß bzw. dessen kleinster Öffnungsdurchmesser geringer als ein maximaler Außendurchmesser des Deformationselements ist. Die Innenseite der Matrizeneinrichtung kann beispielsweise ganz oder teilweise schräg verlaufen, sodass die Matrizeneinrichtung eine Art Trichter bildet, der zu der Verjüngung des Deformationselements führen kann, während sich aufgrund einer Kollision das Deformationselement in der Vorschubrichtung an der Innenseite der Matrizeneinrichtung entlang bewegt. Mittels des zumindest einen Stellelements kann die Steifigkeit der Vorrichtung in Abhängigkeit von einer ermittelten Schwere eines Aufpralls bzw. einer Kollision zwischen hoch, wenn sich das Stellelement in der Ruhestellung befindet, und niedrig, wenn sich das Stellelement in der Betätigungsstellung befindet, einstellbar sein. Entsprechend kann bei einer schweren Kollision und hoher eingestellter Steifigkeit eine starke Verformung des Deformationselements durch beide Matrizenteile erfolgen, um einen hohen Betrag der Aufprallenergie abzubauen. Bei einer leichten Kollision kann bei niedriger eingestellter Steifigkeit eine geringe Verformung des Deformationselements durch den zweiten Matrizenteil erfolgen, da ein geringer Betrag der Aufprallenergie absorbiert werden soll. Somit kann die Vorrichtung nicht nur zur Verringerung von Unfallfolgen bei schweren Kollisionen, sondern auch zur Vermeidung von Fußgängerverletzungen oder Blechschäden an dem Fahrzeug selbst, beispielsweise beim Ein- oder Ausparken eines Fremdfahrzeugs, eingesetzt werden. So kann bei Erfassung eines Zusammenpralls mit einem Fußgänger eine Einstellung auf eine niedrige Steifigkeit erfolgen. Dies kann auch erfolgen, wenn im Kollisionsfall z. B. aufgrund von Sensordaten eine leichte Kollision festgestellt wurde. Weitere Vorteile der Verjüngung als Energieabsorptionsprinzip auf hohem Steifigkeitsniveau bestehen insbesondere darin, dass ein Zielsteifigkeitsniveau schon zu Beginn einer translatorischen Bewegung eines Verjüngungselements, z. B. eines runden oder ovalen Rohres, schnell erreicht wird und das Steifigkeitsniveau bei der Verjüngung keinen starken Schwankungen unterliegt.
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Zielniveaus für Deformationskraft, Deformationslänge und Absorptionsenergie der Vorrichtung können beispielsweise durch Ableitung aus Crashtestanforderungen bzw. sonstigen Vorgaben an ein gewünschtes Verhalten, um entweder ein Deformationsverhalten sicherzustellen, Grenzwerte für Verkehrsteilnehmer, beispielsweise Insassen eines eigenen Fahrzeugs oder anderer Fahrzeuge, auch Nutzfahrzeuge, Zweiräder, motorisiert oder unmotorisiert, Fußgänger etc., einzuhalten oder anderen Anforderungen zu genügen, bestimmt werden. Eine Deformationslänge der Vorrichtung kann beispielsweise ausreichend lang sein, um Anforderungen der Energieabsorption zu erfüllen, bzw. kann auch so lang sein, dass eine Verdichtung von Material nicht zu einer Erhöhung des Steifigkeitsniveaus über ein Toleranzband hinaus führt.
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Zusätzlich oder alternativ zu der Matrizeneinrichtung mit den beiden Matrizenteilen für die unterschiedlichen Energiebeträge bzw. Steifigkeiten kann beispielsweise auch zumindest ein weiteres Energieabsorptionsprinzip genutzt werden, welches insbesondere die niedrige Steifigkeit bzw. den Aufprallkraftbereich von einigen Kilonewton abdeckt. Insbesondere kann für den Bereich von nur wenigen Kilonewton ein weiteres Energieabsorptionsprinzip herangezogen und mit der Verjüngung kombiniert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann ein Schritt des Rückstellens des zumindest einen Arretierungselements von der Arretierungsstellung, in der das zumindest eine Stellelement in der Betätigungsstellung arretiert ist, in die Freigabestellung, um das zumindest eine Stellelement freizugeben, abhängig von dem Energiebetragssignal und zusätzlich oder alternativ von dem Parkzustandssignal vorgesehen sein. Auch kann ein Schritt des Zurückbewegens des zumindest einen Stellelements von der Betätigungsstellung, in der die zweite Steifigkeit der Vorrichtung bewirkt ist, in die Ruhestellung, um die erste Steifigkeit der Vorrichtung zu bewirken, abhängig von dem Energiebetragssignal und zusätzlich oder alternativ von dem Parkzustandssignal vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Schritt des Rückstellens und/oder der Schritt des Zurückbewegens erst dann ausgeführt werden, wenn das Energiebetragssignal und zusätzlich oder alternativ das Parkzustandssignal eine Rückstellbedingung bzw. eine Zurückbewegungsbedingung erfüllt. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine verfrühte Rückkehr der Vorrichtung in den Ruhezustand vermieden werden kann.
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Dabei kann der Schritt des Rückstellens zusätzlich oder alternativ abhängig von einem einstellbaren Zeitintervall nach dem Schritt des Ausrückens und zusätzlich oder alternativ abhängig von zumindest einem Sensorsignal durchgeführt werden, das eine Position des zumindest einen Stellelements und zusätzlich oder alternativ eine Position des zumindest einen Arretierungselements angibt. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Stellelement eine definierbare oder definierte Zeitdauer in der Betätigungsstellung gehalten werden kann. Hierbei kann ein Lösen der Arretierung des Stellelements durch Rückstellen des Arretierungselements in die Freigabestellung zeitabhängig oder positionsabhängig erfolgen. Somit können Zuverlässigkeit und Sicherheit der Aufnahme der Aufprallenergie mittels der auf die korrekte, geeignete Steifigkeit eingestellten Vorrichtung erhöht werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1A bis 1C Prinzipdarstellungen zur Funktionsweise einer Vorrichtung zum Aufnehmen von Aufprallenergie mit einstellbarer Steifigkeit;
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2A bis 2C Prinzipdarstellungen zur Funktionsweise einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen von Aufprallenergie mit einstellbarer Steifigkeit;
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3A bis 3C schematische Darstellungen eines Teilabschnitts einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei einem Vorgang zum Arretieren eines Stellelements;
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4A bis 4E schematische Darstellungen eines Teilabschnitts einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei einem Vorgang zum Arretieren eines Stellelements;
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5 eine schematische Ablaufdarstellung zur Detektion einer Fehlauslösung in Verbindung mit einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 eine schematische Ablaufdarstellung einer zeitgesteuerten Rückstellung eines Arretierungselements einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7A bis 7C schematische Darstellungen eines Teilabschnitts einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei einem Vorgang zur Rückstellung eines Arretierungselements;
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8 eine schematische Ablaufdarstellung einer Rückstellung eines Arretierungselements in Abhängigkeit von einer Position des Stellelements einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9A und 9B eine schematische Ablaufdarstellung einer Rückstellung eines Arretierungselements in Abhängigkeit von einer Position des Arretierungselements einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie ein zugehöriges Schaltbild;
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10 eine schematische Ablaufdarstellung einer Rückstellbestromung für eine definierte Zeit zur Rückstellung eines Arretierungselements einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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11 eine schematische Ablaufdarstellung einer Zeitüberwachung einer Rückstellbestromung zur Rückstellung eines Arretierungselements einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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12A bis 12B schematische Schnittdarstellungen eines Teilabschnitts einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vor und nach einer Betätigung;
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13 eine schematische Ablaufdarstellung zum Einstellen einer Parkposition einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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14 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen einer Steifigkeit einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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15 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Durchführung des Verfahrens aus 14 in einem Fahrzeug mit einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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Die im Nachfolgenden erläuterten adaptiven Crashstrukturen ersetzen Teile bestehender Vorderwagenstrukturen in Kraftfahrzeugen. Beispielsweise können die hierin vorgeschlagenen Strukturen die Crashbox und den vorderen Teil der Längsträger ersetzen, kann aber auch an anderer Stelle im Lastpfad eingesetzt werden.
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1A bis 1C zeigen Prinzipdarstellungen zur Funktionsweise einer Vorrichtung 100 zum Aufnehmen von Aufprallenergie mit einstellbarer Steifigkeit. Die Darstellungen der 1A bis 1C zeigen jeweils einen Längsschnitt durch die Vorrichtung bzw. einen Abschnitt der Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit bzw. adaptive Crashstruktur 100, wie sie beispielsweise in einen Vorderwagen eines Fahrzeugs installiert sein kann. Die adaptive Crashstruktur 100 umfasst ein Deformationselement 110, das hier als ein Rohr ausgebildet ist, sowie ein Gehäuse 120, in dem ein erster Matrizenteil als eine feste bzw. nicht-ausrückbare Matrize 130 und ein zweiter Matrizenteil als eine brechbare bzw. ausrückbare Matrize 140 angeordnet sind. Ferner umfasst die Vorrichtung 100 einen innerhalb des Gehäuses 120 verschiebbaren Ring 150 als Stellelement zur Abstützung bzw. Freigabe der ausrückbaren Matrize 140, eine angrenzend an den Ring 150 angeordnete stromführende Spule 160 und ein zwischen dem Ring 150 und einer weiteren Wand des Gehäuses 120 angeordnetes Federelement 170. Eine Aufprallrichtung bzw. Vorschubrichtung 180 des Deformationselements 110 entlang seiner mittels einer Punkt-Strich-Linie gekennzeichneten Längserstreckung ist durch einen Pfeil in der Darstellung gekennzeichnet. Die Punkt-Strich-Linie markiert auch eine Mittelachse der Crashstruktur 100.
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Die adaptive Crashstruktur 100 weist in erster Hinsicht zwei Steifigkeiten auf. Die Grundeinstellung der Struktur 100 ist die höhere Steifigkeit, die der eines vorderen Längsträgers des Fahrzeugs entspricht. Die zweite Einstellung, auf die umgeschaltet wird, weist eine geringere Steifigkeit auf. Ebenfalls möglich ist es, die adaptive Crashstruktur 100 weiter hinten in der Frontstruktur einzubauen, d.h. als Ersatz eines hinteren Längsträgers. Die Struktur 100 kann ebenso für das Fahrzeugheck verwendet werden, auch wenn hierin lediglich der Vorderwagen betrachtet wird.
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Im Falle hoher Aufprallgeschwindigkeiten und somit hoher Kollisionsenergien ist es vorteilhaft, frühzeitig ein hohes Energieabsorptionsniveau zu erreichen, weshalb die höhere Steifigkeit als Grundeinstellung sinnvoll ist. Im Falle geringer Kollisionsenergien ist eine niedrigere Steifigkeit erforderlich, damit die Struktur 100 durch die geringere eingeleitete Kraft verformt werden kann. Dadurch ergeben sich Vorteile bei der Insassenbelastung in Form einer in der Intensität geringeren, dafür aber längeren Belastung. Die beiden Niveaus werden mithilfe eines Aktuators eingestellt.
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1A zeigt ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur 100 in Ruhestellung. Hier ist der innerhalb des Gehäuses verschiebbare Ring 150 zwischen der ausrückbaren Matrize 140 und einer Wand des Gehäuses 120 angeordnet, sodass die ausrückbare Matrize 140 abgestützt ist. Entsprechend ist die Steifigkeit der Crashstruktur 100 hoch. Bei einer Kollision wird das Rohr bzw. Deformationselement 110 in die feste Matrize 130 und in die brechbare Matrize 140 geschoben und dabei stark verjüngt.
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1B zeigt ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur 100 in aktuierter Stellung. Hier ist der Ring 150 ansprechend auf einen Stromfluss in der Spule 160 nach unten verschoben. Kommt es nun zu einer Kollision, dringt das Rohr 110 ebenfalls in die feste Matrize 130 und in die brechbare Matrize 140 ein. Da der Ring 150 die brechbare Matrize 140 nicht abstützt, kann diese infolge der Aufprägung der Radialkraft durch das Rohr 110 brechen, z.B. an Sollbruchstellen, und ausrücken. Ein Verjüngungsgrad des Rohrs 110 ist somit verglichen mit der in 1A gezeigten Grundeinstellung geringer.
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1C zeigt ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur 100 im Kollisionsfall, und zwar bei weicher Einstellung, also niedriger Steifigkeit, wie sie anhand der Darstellung in 1B erläutert ist.
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Den 1A bis 1C kann die Funktionsweise einer geeigneten Crashstruktur 100 entnommen werden. Hierbei zeigt 1A die Ruhestellung der Crashstruktur 100. Bei einer Kollision wird das Rohr 110 in die feste Matrize 130 und in die brechbare Matrize 140 geschoben und dabei stark verjüngt. 1A zeigt hierbei ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur 100 in Ruhestellung mit hoher Steifigkeit. Bei einer Betätigung bzw. Aktuierung mittels der Spule 160 und ggf. des Federelements 170 wird der Ring 150 verschoben, wie es in 1B gezeigt ist. 1B zeigt ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur 100 in betätigter bzw. aktuierter Stellung. Kommt es nun zu einer Kollision, dringt das Rohr 110 in die feste Matrize 130 und in die brechbare Matrize 140 ein. Da der Ring 150 die brechbare Matrize 140 nicht abstützt, kann dieselbe infolge der Aufprägung der Radialkraft durch das Rohr 110 brechen und ausrücken. Der Verjüngungsgrad des Rohrs 110 ist somit verglichen mit der Grundeinstellung geringer, wie es in 1C gezeigt ist. 1C zeigt ein Schnittbild der adaptiven Crashstruktur 100 im Kollisionsfall in aktuiertem Zustand mit geringer bzw. weicher Steifigkeit.
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Anstelle des Rings 150 können auch Bolzen verwendet werden, welche in einer ersten Position die ausrückbare Matrize 140 freigeben und nach einer Lageänderung der Bolzen in eine zweite Position die ausrückbare Matrize 140 freigeben, sodass dieselbe in Folge einer Aufprägung einer Radialkraft ausrücken kann.
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2A bis 2C zeigen Prinzipdarstellungen zur Funktionsweise einer weiteren Vorrichtung 200 zum Aufnehmen von Aufprallenergie mit einstellbarer Steifigkeit. Vom Prinzip der Aufnahme der Aufprallenergie her entspricht die Vorrichtung 200 beispielsweise der Vorrichtung aus den 1A bis 1C. Gezeigt sind jeweils ein Rohr 210, das beispielsweise dem Rohr aus den 1A bis 1C entspricht, und eine Matrizeneinrichtung bzw. Matrize 240, die beispielhaft ähnlich oder gleich zumindest einer Rohrschelle ausgebildet ist. Wenn die Matrize 240 bzw. Rohrschelle geschlossen ist, ist die Steifigkeit der Vorrichtung 200 auf hart eingestellt, wie es in 2A gezeigt ist. Wenn die Matrize 240 bzw. Rohrschelle geöffnet ist, ist die Steifigkeit der Vorrichtung 200 auf weich eingestellt, wie es in 2B gezeigt ist. Die Matrize 240 bzw. Rohrschelle kann somit bei der in den 2A bis 2C gezeigten Vorrichtung 200 beispielsweise die Funktion der brechbaren Matrize aus den 1A bis 1C übernehmen. 2C zeigt einen Ausschnitt der Vorrichtung 200.
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3A bis 3C zeigen schematische Darstellungen eines Teilabschnitts einer Vorrichtung 300 mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei einem Vorgang zum Arretieren bzw. Halten eines Stellelements. Gezeigt sind die Vorrichtung 300, ein Stellelement 350 bzw. ein Element zur Einstellung der Steifigkeit der Vorrichtung 300, z. B. ein Bolzen oder ein Ring, eine Aussparung bzw. Vertiefung 355, ein Arretierungselement 360 bzw. Arretierelement, z. B. ein Bolzen, und eine Ausrückeinrichtung 365 z. B. in Gestalt einer Ausrückfeder. Weitere Elemente der Vorrichtung 300 sind in den 3A bis 3C der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt, aber sind beispielsweise den Elementen der Vorrichtung aus den 1A bis 1C entsprechend oder ähnlich und weisen insbesondere das Deformationselement, das Gehäuse, die Matrizen, die Spule und das Federelement aus den 1A bis 1C auf. Auch eine Wirkungsweise bzw. eine allgemeine Funktionsweise der Vorrichtung 300 in 3A bis 3C ist beispielsweise dieser der Vorrichtung aus den 1A bis 1C entsprechend oder ähnlich.
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Das Stellelement 350 ist ausgebildet zum Einstellen der Steifigkeit der Vorrichtung 300, wobei das Stellelement 350 zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung bewegbar ist. Genauer gesagt ist das Stellelement 350 ausgebildet, um in der Ruhestellung eine erste, hohe Steifigkeit der Vorrichtung 300 zu bewirken und in der Betätigungsstellung eine zweite, niedrige Steifigkeit der Vorrichtung 300 zu bewirken. Das Stellelement 350 weist gemäß dem in den 3A bis 3C gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Vertiefung 355 auf. Die Vertiefung 355 ist dimensioniert und ausgebildet, um zumindest einen Teilabschnitt des Arretierungselements 360 aufzunehmen, wenn das Stellelement 350 in der Betätigungsstellung angeordnet ist.
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Das Arretierungselement 360 ist ausgebildet zum Arretieren des Stellelements 350, wobei das Arretierungselement 360 zwischen einer Freigabestellung und einer Arretierungsstellung bewegbar ist. Genauer gesagt ist das Arretierungselement 360 ausgebildet, um in der Freigabestellung das Stellelement 350 für eine Bewegung desselben freizugeben und in der Arretierungsstellung das Stellelement 350 in der Betätigungsstellung desselben zu arretieren. Zumindest ein Teilabschnitt des Arretierungselements 360 ist dimensioniert und ausgebildet, um in die Vertiefung 355 des Stellelements 350 einzugreifen, wenn das Stellelement 350 in der Betätigungsstellung angeordnet ist. Wenn das Arretierungselement 360 außerhalb der Vertiefung 355 des Stellelements 350 angeordnet ist, dann ist das Arretierungselement 360 in der Freigabestellung angeordnet. Wenn das Arretierungselement 360 in die Vertiefung 355 des Stellelements 350 eingreift, ist das Arretierungselement 360 in der Arretierungsstellung angeordnet. Das Arretierungselement 360 ist gemäß dem in den 3A bis 3C gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwischen dem Stellelement 350 und der Ausrückeinrichtung 365 angeordnet. Genauer gesagt ist die Ausrückeinrichtung 365 an einem ersten Ende des Arretierungselements 360 angeordnet und ist das Stellelement 350 an einem von dem ersten Ende abgewandten, zweiten Ende des Arretierungselements 360 angeordnet. Die Ausrückeinrichtung 365 ist ausgebildet, um das Arretierungselement 360 von der Freigabestellung in die Arretierungsstellung zu bewegen bzw. auszurücken. Gemäß dem in den 3A bis 3C gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Arretierungselement 360 mittels der Ausrückeinrichtung 365 in Anlage gegen das Stellelement 350 vorgespannt.
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3A zeigt die Vorrichtung 300 in einem Grundzustand, wobei das Stellelement 350 in der Ruhestellung angeordnet ist und das Arretierungselement 360 in der Freigabestellung angeordnet ist. Das Arretierungselement 360 ist mittels der Ausrückeinrichtung 365 außerhalb eines Bereichs der Vertiefung 355 in Anlage gegen das Stellelement 350 gehalten. Hierbei ist die erste Steifigkeit der Vorrichtung 300 eingestellt. Die Ausrückeinrichtung 365 bzw. Ausrückfeder ist dabei komprimiert.
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3B zeigt die Vorrichtung 300 in einem teilweise aktuierten Zustand, in dem das Stellelement 350 in der Betätigungsstellung angeordnet ist, wobei die Bewegung des Stellelements 350 von der Ruhestellung in Richtung zu der Betätigungsstellung durch einen Pfeil in 3B symbolisch dargestellt ist, und das Arretierungselement 360 noch in der Freigabestellung angeordnet ist. Die Ausrückeinrichtung 365 bzw. Ausrückfeder ist noch komprimiert. Das Arretierungselement 360 ist dabei im Bereich der Vertiefung 355 angeordnet.
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3C zeigt die Vorrichtung 300 in einem aktuierten Zustand, in dem das Stellelement 350 in der Betätigungsstellung angeordnet ist und das Arretierungselement 360 in der Arretierungsstellung angeordnet ist. Das Arretierungselement 360 ist hierbei in die Vertiefung 355 eingreifend angeordnet. Dabei ist ein Teilabschnitt des Arretierungselements 360 mittels der Ausrückeinrichtung 365 in die Vertiefung 355 bewegt. Die Ausrückeinrichtung 365 bzw. Ausrückfeder ist dabei entspannt oder weniger komprimiert als in 3A bzw. 3B. Somit ist mittels des Arretierungselements 360 das Stellelement 350 in der Betätigungsstellung arretiert. Hierbei ist die zweite Steifigkeit der Vorrichtung 300 eingestellt und gehalten.
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In den 3A bis 3C ist das Arretierungselement 360 durch die Ausrückeinrichtung 365 gegen das Stellelement 350 eines Aktuators der Vorrichtung 300 gedrückt. Sobald das Stellelement 350 weit genug aus der Ruhestellung in die Betätigungsstellung bewegt ist, um beispielsweise eine ausrückbare Matrize oder dergleichen freizugeben, ist das Stellelement 350 durch das Arretierungselement 360 an einer Rückbewegung über diesen Punkt hinaus gehindert. Das kann dadurch bedingt sein, dass das Arretierungselement 360 in die Vertiefung 355 bzw. Aussparung des Stellelements 350 greifend angeordnet ist, wie es in den 3A bis 3C gezeigt ist, oder alternativ hinter das Stellelement 350 eingerückt ist oder dergleichen.
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4A bis 4E zeigen schematische Darstellungen eines Teilabschnitts einer Vorrichtung 300 mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei einem Vorgang zum Arretieren eines Stellelements. Die Vorrichtung 300 in den 4A bis 4E entspricht hierbei der in den 3A bis 3C gezeigten und beschriebenen Vorrichtung mit der Ausnahme, dass die Vertiefung 355 in einer Bewegungsachse des Stellelements 350 eine größere Abmessung aufweist.
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4A zeigt die Vorrichtung 300 in einem Grundzustand, der dem in 3A gezeigten Grundzustand entspricht, wobei das Stellelement 350 in einer Grundstellung bzw. Ruhestellung 401 angeordnet ist.
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4B zeigt die Vorrichtung 300 in einem teilweise aktuierten Zustand, der dem in 3B gezeigten teilweise aktuierten Zustand entspricht.
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4C zeigt die Vorrichtung 300 in einem teilweise aktuierten Zustand, der dem in 4B gezeigten teilweise aktuierten Zustand bis auf die Ausnahme entspricht, dass das Arretierungselement 360 zwischen der Freigabestellung und der Arretierungsstellung angeordnet ist. Die Ausrückeinrichtung 365 bzw. Ausrückfeder ist somit weniger komprimiert als in 4A bzw. 4B. Das Arretierungselement 360 ist hierbei teilweise in die Vertiefung 355 eingreifend angeordnet.
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4D zeigt die Vorrichtung 300 in einem zumindest teilweise aktuierten Zustand, der dem in 3C gezeigten aktuierten Zustand bis auf die Ausnahme entspricht, dass das Stellelement 350 in einer Position maximaler Auslenkung 402 angeordnet ist. Die Betätigungsstellung des Stellelements 350 ist zwischen der Ruhestellung und der Position maximaler Auslenkung 402 angeordnet. Das Arretierungselement 360 ist hierbei in der Arretierungsstellung angeordnet.
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4E zeigt die Vorrichtung 300 in einem aktuierten Zustand, der dem in 3C gezeigten aktuierten Zustand entspricht. Hierbei ist das Stellelement 350 in einer Position notwendiger Auslenkung 403 angeordnet.
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In den 4A bis 4E ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 300 mit einer bezüglich der Vorrichtung aus den 3A bis 3C veränderten Bewegung des Stellelements 350 sowie einer dadurch bedingten Zusammenwirkung des Arretierungselements 360 und der Vertiefung 355 gezeigt. Das Arretierungselement 360 und die Vertiefung 355 können dabei irgendeine geeignete geometrische Form aufweisen. Kanten können beispielsweise eckig, rechtwinklig, rund oder schräg sein. Lediglich ein sauberes Eindringen des Arretierungselements 360 bzw. Arretierungsbolzens in die Vertiefung 355 bzw. Aussparung des Stellelements 350 soll aufgrund der Konturen derselben ermöglicht sein. Eine Federstärke der Ausrückeinrichtung 365 bzw. Ausrückfeder ist auf die geometrische Form abzustimmen. So ist für eine Arretierung eine starke Feder von Vorteil, die das Arretierungselement 360 möglichst schnell verschiebt, sobald die Vertiefung 355 vor demselben liegt. Dabei sollte die Federkraft nicht zu groß sein, weil dadurch ein Kraftbedarf für eine Rückstellung des Arretierungselements 360 steigt und durch einen Anpressdruck des Arretierungselements 360 in der Freigabestellung gegen das Stellelement 350 eine Bewegung des Stellelements 350 erschwert würde. Daher ist gemäß dem in den 4A bis 4E gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Querschnittsabmessung der Vertiefung 355 größer ist als eine Querschnittsabmessung des Arretierungselements 360. Hierdurch wird ein Zeitfenster größer, in welchem das Arretierungselement 360 sicher in die Vertiefung 355 ausrücken kann. Dazu ist es förderlich, wenn das Stellelement 350 zunächst ein wenig weiter ausgelenkt wird, als unbedingt notwendig, um die zweite Steifigkeit der Vorrichtung 300 einzustellen, d. h. in die Position maximaler Auslenkung 402, und dann in der Position notwendiger Auslenkung 403 arretiert ist. So muss das Ausrücken des Arretierungselements 360 nicht genau während eines Zeitpunktes geschehen, wenn das Stellelement 350 auf dem Scheitelpunkt seiner Bewegung steht, sondern das Zeitfenster ist etwas größer.
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5 zeigt eine schematische Ablaufdarstellung eines Prozesses 500 zur Detektion einer Fehlauslösung in Verbindung mit einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Prozess 500 ist beispielsweise in Verbindung mit einer Vorrichtung aus einer der 3A bis 4E, 7A bis 7C, 12A oder 12B ausführbar. Auch ist der Prozess 500 beispielsweise in Verbindung mit einem Steuergerät aus 15 ausführbar. Bei 510 erfolgt eine Systemauslösung, bei welcher die zweite Steifigkeit der Vorrichtung eingestellt wird. Bei 520 erfolgt eine Plausibilisierung. Bei 530 wird geprüft bzw. erfasst, ob eine Kollision vorliegt, welche die Systemauslösung 510 rechtfertigt. Bei 531 wird festgestellt, dass eine solche Kollision vorliegt. Bei 532 wird festgestellt, dass keine solche Kollision vorliegt. Wenn bei 531 festgestellt wurde, dass eine solche Kollision vorliegt, erfolgt bei 540 eine Schwereeinstufung der Kollision. Bei 541 wird eine Kollisionsschwere der Stufe 1 festgestellt, wobei keine Energieabsorption in der Vorrichtung erfolgt ist und die Vorrichtung unbeschädigt bzw. weiter schaltbar bzw. einstellbar ist. Bei 542 wird eine Kollisionsschwere der Stufe 2 festgestellt, wobei eine Energieabsorption in der Vorrichtung erfolgt ist und die Vorrichtung nicht mehr schaltbar bzw. einstellbar ist. Wenn bei 541 eine Kollisionsschwere der Stufe 1 festgestellt wurde, erfolgt bei 550 eine Rückstellung der Vorrichtung auf die erste Steifigkeit. Auch wenn bei 532 festgestellt wurde, dass keine Kollision vorliegt, erfolgt bei 550 eine Rückstellung der Vorrichtung auf die erste Steifigkeit. Die Rückstellung 550 kann entsprechend den 7A bis 7C erfolgen. Wenn bei 542 eine Kollisionsschwere der Stufe 2 festgestellt wurde, erfolgt bei 560 ein Ende bzw. eine Beendigung des Prozesses 500.
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Die Erkennung einer Fehlauslösung gemäß dem Prozess 500 erfolgt vorteilhafterweise nach jeder Systemauslösung 510 der Vorrichtung. Dazu können Signale geeingeter Sensoren verwendet werden. Dies können Crashsensoren, aber auch Sensoren aus Fahrstabilitäts- oder Fahrerassistenzanwendungen sein. Zum Beispiel kann eine Auswertung einer Crashsensorik ergeben, dass keine Kollision, bzw. keine ausreichend schwere Kollision, stattgefunden hat, indem Sensorsignale nach der Systemauslösung 510 ausgewertet werden. Je länger ein Auswertezeitraum ist, desto sicherer kann eine Entscheidung getroffen werden, und so kann nach der Auswertung eines Zeitraums, der größer ist als jener, der zur Systemauslösung 510 zur Verfügung steht, eine Fehlentscheidung erkannt werden. Es kann aber z. B. auch über eine Erkennung eines ,normalen' Fahrbetriebs erkannt werden, dass eine Fehlauslösung vorliegt, wenn die Fahrt fortgesetzt wird, was an einem Geschwindigkeitssignal, einem Lenkwinkel oder einer Betätigung von Kupplung, Gangschaltung und Bremse erkennbar sein kann. Ein entsprechender Datentransfer kann über Fahrzeug-Bus-Systeme erfolgen, z. B. über einen CAN-Bus.
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6 zeigt eine schematische Ablaufdarstellung eines Prozesses 600 zur zeitgesteuerten Rückstellung eines Arretierungselements einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Prozess 600 ist beispielsweise in Verbindung mit einer Vorrichtung aus einer der 3A bis 4E, 7A bis 7C, 12A oder 12B ausführbar. Auch ist der Prozess 600 beispielsweise in Verbindung mit einem Steuergerät aus 15 ausführbar. Bei 510 erfolgt eine Systemauslösung entsprechend der in 5 gezeigten und beschriebenen Systemauslösung. Bei 610 kommt es zu einem steuerbaren bzw. definierbaren Zeitverzug nach der Systemauslösung 510. Nach dem Zeitverzug 610 erfolgt bei 550 eine Rückstellung entsprechend der in 5 gezeigten und beschriebenen Rückstellung. Die Rückstellung 550 kann hierbei wiederum entsprechend den 7A bis 7C erfolgen.
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Somit kann beispielsweise alternativ zu dem in 5 gezeigten Prozess hier gemäß dem in 6 dargestellten Prozess 600 nach jeder Systemauslösung 510 aufgrund einer Crasherkennung eine Betätigung eines Rückstellmechanismus bei 550 erfolgen. Dazu kann ein definierter Zeitraum bzw. Zeitverzug 610 nach einem Auslösesignal als Rückstellzeitpunkt festgelegt sein oder werden. Dies folgt der Logik, dass nach einer tatsächlich stattgefundenen Kollision die Vorrichtung belastet wurde, wobei zum Beispiel die ausrückbare Matrize aus den 1A bis 1C ausgerückt ist und es keinen Einfluss mehr auf das Systemverhalten hat, ob das Stellelement 350 arretiert ist oder nicht. Ein infolge einer Kollision abgesprengter Batteriepol hat somit keine nachteilige Auswirkung, da die Rückstellung 550 ja für den Kollisionsfall nicht erfolgen muss. Der Prozess 600 erspart eine Auswertung von Signalen.
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7A bis 7C zeigen schematische Darstellungen eines Teilabschnitts einer Vorrichtung 300 mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei einem Vorgang zur Rückstellung eines Arretierungselements. Die Vorrichtung 300 in den 7A bis 7C entspricht hierbei der in den 3A bis 3C gezeigten und beschriebenen Vorrichtung mit der Ausnahme, dass zusätzlich eine elektrische Spule bzw. Magnetspule als eine Rückstelleinrichtung 770 der Vorrichtung 300 zum Rückstellen des Arretierungselements 360 von der Arretierungsstellung in die Freigabestellung gezeigt ist. Ferner entspricht eine Anordnung der Elemente bzw. entsprechen die Stellungen der Elemente in 7A der Anordnung der Elemente bzw. den Stellungen der Elemente aus 3C. Auch entspricht eine Anordnung der Elemente bzw. entsprechen die Stellungen der Elemente in 7B der Anordnung der Elemente bzw. den Stellungen der Elemente aus 3B. Zudem entspricht eine Anordnung der Elemente bzw. entsprechen die Stellungen der Elemente in 7C der Anordnung der Elemente bzw. den Stellungen der Elemente aus 3A. Somit sind im Verlauf der 7A bis 7C eine Rückstellung des Arretierungselements 360 von der Arretierungsstellung in die Freigabestellung mittels der Rückstelleinrichtung 770 sowie eine Zurückbewegung des Stellelements 350 von der Betätigungsstellung in die Ruhestellung gezeigt.
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Insbesondere sofern eine Fehlauslösung erkannt wurde, wie beispielsweise gemäß dem Prozess aus 5, ist eine Rückstellung des Stellelements 350 in die Ruhestellung einzuleiten. Dazu wird das Arretierungselement 360 mittels der Rückstelleinrichtung 770 aus der Vertiefung 355 des Stellelements 350 zur Verstellung der Steifigkeit zurückgezogen. Dies geschieht beispielsweise elektromagnetisch. Das Arretierungselement 360 ragt in die Rückstelleinrichtung 770 bzw. Magnet-Spule. Das Arretierungselement 360 ist beispielsweise als unterbrochener oder als einteiliger Bolzen ausgeführt. Das Arretierungselement 360 ist dabei insbesondere als ferromagnetisches Element ausgeführt. Das Arretierungselement 360 wird dann bei Bestromung der Rückstelleinrichtung 770 bzw. Spule in die Wicklung gezogen und gibt dadurch das Stellelement 350 frei. Das Stellelement 350 wird infolgedessen beispielsweise durch eine Rückstellfeder in die Ruhestellung bzw. Ausgangslage befördert, wodurch die erste Steifigkeit bzw. Ausgangssteifigkeit der Vorrichtung 300 eingestellt ist. Die Bestromung der Rückstelleinrichtung 770 bzw. Magnet-Spule kann dann abgebrochen werden, woraufhin das Arretierungselement 360 durch die Ausrückeinrichtung 365 wieder, z. B. seitlich, gegen das Stellelement 360 gedrückt wird. Der Aktuator der Vorrichtung 300 ist dadurch wieder in seinem Ausgangszustand.
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8 zeigt eine schematische Ablaufdarstellung eines Prozesses 800 zur Rückstellung eines Arretierungselements in Abhängigkeit von einer Position eines Stellelements einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Prozess 800 ist beispielsweise in Verbindung mit einer Vorrichtung aus einer der 3A bis 4E, 7A bis 7C, 12A oder 12B ausführbar. Auch ist der Prozess 800 beispielsweise in Verbindung mit einem Steuergerät aus 15 ausführbar. Die Rückstellung kann hierbei wiederum entsprechend den 5 oder 6 sowie 7A bis 7C erfolgen. Bei 810 wird ein Rückstellstrom zur Rückstellung des Arretierungselements von der Arretierungsstellung in die Freigabestellung eingeschaltet. Bei 820 wird daraufhin geprüft bzw. erfasst, ob das Stellelement bzw. eine Struktursteifigkeit der Vorrichtung in der Ruhestellung bzw. Grundstellung angeordnet ist. Wenn dies bei 821 bejaht werden kann, wird bei 830 der Rückstellstrom ausgeschaltet. Wenn dies bei 822 verneint wird, erfolgt eine Rückkehr des Prozessablaufs zu dem Einschalten 810 des Rückstellstroms.
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Das Ende der Rückstellbestromung erfolgt beispielsweise entweder zeitgesteuert, d. h. nach Ablauf einer festen Zeit, wie es in 10 gezeigt und beschrieben ist, oder es wird eine Bewegung des Arretierungselements bzw. des Stellelements direkt oder indirekt überwacht, wie es in 8 gezeigt und beschrieben ist. So kann ein Verfahren zur Positionsbestimmung des Stellelements zur Veränderung der Steifigkeit genutzt werden, um bei 820 zu prüfen, ob das Stellelement in seiner Grundstellung ist. Wenn dies bei 821 gegeben ist, kann die Bestromung bei 830 gestoppt werden. Ist eine solche Positionsbestimmung ohnehin vorgesehen, bedeutet dieser Prozess 800 einen geringen Aufwand.
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9A zeigt eine schematische Ablaufdarstellung eines Prozesses 900 bzw. einer Auswertelogik zur Rückstellung eines Arretierungselements in Abhängigkeit von einer Position eines Arretierungselements einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Prozess 900 ist beispielsweise in Verbindung mit einer Vorrichtung aus einer der 3A bis 4E, 7A bis 7C, 12A oder 12B ausführbar. Auch ist der Prozess 900 beispielsweise in Verbindung mit einem Steuergerät aus 15 ausführbar. Die Rückstellung kann hierbei wiederum entsprechend den 5 oder 6 sowie 7A bis 7C erfolgen. Zur Rückstellbestromung wird hierbei beispielsweise ein Spulenstrom der Rückstelleinrichtung überwacht. Der Stromfluss ist davon abhängig, wie weit das Arretierungselement in die Rückstelleinrichtung bzw. Spule eingetaucht ist. Bei 810 wird ein Rückstellstrom zur Rückstellung des Arretierungselements von der Arretierungsstellung in die Freigabestellung eingeschaltet. Bei 920 wird daraufhin der Spulenstrom überwacht und es wird anhand der Änderung des Stroms erkannt, ob das Arretierungselement ausgerückt ist. Wenn dies bei 821 nicht der Fall ist, erfolgt eine Rückkehr des Prozessablaufs zu dem Einschalten 810 des Rückstellstroms. Wenn dies bei 922 der Fall ist, wird bei 830 die Bestromung der Spule gestoppt bzw. wird der Rückstellstrom ausgeschaltet.
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9B zeigt ein zu dem Prozess aus 9A gehöriges Beispielschaltbild 950 für eine Spule einer Rückstelleinrichtung mit Spulenstromüberwachbarkeit. Gezeigt sind ein erster Anschluss 951, ein zweiter Anschluss 952, eine Spule 953, eine erste Diode 954 und eine zweite Diode 955. Die Spule 953 ist zwischen den ersten Anschluss 951 und den zweiten Anschluss 952 geschaltet. Die erste Diode 954 ist zwischen die Spule 953 und den zweiten Anschluss 952 geschaltet. Eine Flussrichtung der ersten Diode 954 kann hierbei zu dem zweiten Anschluss 952 hin verlaufen. Die zweite Diode 955 ist parallel zu der Spule 953 zwischen die erste Diode 954 und den ersten Anschluss 951 geschaltet. Eine Flussrichtung der zweiten Diode 955 kann hierbei entgegen einer Stromflussrichtung in der Spule 953 verlaufen.
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10 zeigt eine schematische Ablaufdarstellung eines Prozesses 1000 zur Rückstellbestromung für eine definierte Zeit zur Rückstellung eines Arretierungselements einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Prozess 1000 ist beispielsweise in Verbindung mit einer Vorrichtung aus einer der 3A bis 4E, 7A bis 7C, 12A oder 12B ausführbar. Auch ist der Prozess 1000 beispielsweise in Verbindung mit einem Steuergerät aus 15 ausführbar. Die Rückstellung kann hierbei wiederum entsprechend den 5 oder 6 sowie 7A bis 7C erfolgen. Bei 810 wird ein Rückstellstrom zur Rückstellung des Arretierungselements von der Arretierungsstellung in die Freigabestellung eingeschaltet. Bei 1020 kommt es zu einem definierten bzw. definierbaren Zeitverzug nach dem Einschalten des Rückstellstroms bei 810. Nach Ablauf des Zeitverzugs 1020 wird bei 830 der Rückstellstrom ausgeschaltet. Somit wird hierbei nach einer definierten Zeit die Bestromung gestoppt.
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11 zeigt eine schematische Ablaufdarstellung eines Prozesses 1100 zur Zeitüberwachung einer Rückstellbestromung zur Rückstellung eines Arretierungselements einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Prozess 1100 ist beispielsweise in Verbindung mit einer Vorrichtung aus einer der 3A bis 4E, 7A bis 7C, 12A oder 12B ausführbar. Auch ist der Prozess 1100 beispielsweise in Verbindung mit einem Steuergerät aus 15 ausführbar. Die Rückstellung kann hierbei wiederum entsprechend den 5 oder 6 sowie 7A bis 7C erfolgen. Bei 810 wird ein Rückstellstrom zur Rückstellung des Arretierungselements von der Arretierungsstellung in die Freigabestellung eingeschaltet. Bei 1120 kommt es zu einem Zeitverzug Δt, der zu einer maximalen Bestromungsdauer der Spule führt, nach dem Einschalten des Rückstellstroms bei 810. Nach Ablauf des Zeitverzugs 1120 wird bei 830 der Rückstellstrom ausgeschaltet. Bei 1140 erfolgt eine Meldung eines Systemfehlers, z. B. Werkstatt aufsuchen, beispielsweise über einen CAN-Bus des Fahrzeugs an einen Fahrer. Der Prozess 1100 kann in Verbindung mit zumindest einem der Prozesse aus den 5, 6, 8, 9A und 10, bei denen eine Zeitbegrenzung für den Spulenstrom gelten kann, ausgeführt werden, sodass es aufgrund einer Dauerbestromung nicht zu einer Überhitzung kommen kann, die das System schädigt bzw. zu einem Fahrzeugbrand führt. Wenn diagnostiziert wird, dass die maximale Bestromungsdauer überschritten ist und die Vorrichtung nicht zurück in den Grundzustand geschaltet werden kann, so ist der Fahrer darüber zu informieren, sodass er eine Werkstatt zur Instandsetzung aufsuchen kann.
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12A und 12B zeigen schematische Schnittdarstellungen eines Teilabschnitts einer Vorrichtung 300 mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vor bzw. nach einer Betätigung der Vorrichtung 300. Gezeigt sind die Vorrichtung 300, ein Bolzen bzw. Stellelement 350, das beispielhaft mehrteilig ausgeführt ist, ein Arretierungsbolzen bzw. Arretierungselement 360, eine Ausrückfeder 365, eine Magnetspule bzw. Rückstelleinrichtung 770, ein Deformationselement 1210, ein Matrizengehäuse 1220, einen ersten Matrizenteil 1230, der nicht ausrückbar ausgeführt ist, einen zweiten Matrizenteil 1240, der je nach Stellung des Stellelements 350 ausrückbar oder fixierbar ist, eine Zurückbewegungseinrichtung 1270 zum Zurückbewegen des Stellelements 350 in seine Ruhestellung und eine Vorschubrichtung 1280. Die Vorrichtung 300 kann einer der Vorrichtungen aus den 3A bis 4E und 7A bis 7C von der Funktionsweise her entsprechen und allgemein ähnlich sein. Anders ausgedrückt kann es sich bei der Vorrichtung 300 in den 12A und 12B um eine der Vorrichtungen aus den 3A bis 4E und 7A bis 7C handeln, mit der Ausnahme, dass in den 12A und 12B das Stellelement 350 durch das Arretierungselement anstatt eines Eingriffs in eine Vertiefung hierbei durch Abstützen des Stellelements 350 an einer Seitenoberfläche desselben arretierbar ist.
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12A zeigt die Vorrichtung 300 vor einer Betätigung, wobei die Vorrichtung auf den in 3A, 4A oder 7C gezeigten Zustand mit der ersten, der hohen Steifigkeit eingestellt ist.
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12B zeigt die Vorrichtung 300 nach einer Betätigung bzw. im aktuierten Zustand, wobei die Vorrichtung auf den in 3C, 4E oder 7A gezeigten Zustand mit der zweiten, der niedrigen Steifigkeit eingestellt ist.
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12A und 12B zeigen ein Beispiel zur Arretierung des Stellelements 350 durch eine Abstützung in der Darstellung in 12B hinter demselben, wobei die Integration des Arretierungselements 360 am Beispiel eines Bolzens als Stellelement 350 dargestellt ist. Gewählt wurde das Beispiel für eine Betätigung eines Bolzens als Stellelement 350. Dabei greift das Arretierungselement 360 in diesem Falle in der Darstellung in 12B unter das Stellelement 350. Ebenso kann es in eine Vertiefung bzw. Aussparung in dem Stellelement 350 eingreifen, wie es in den 3A bis 4E sowie 7A bis 7C gezeigt ist. Auch für einen Ring als Stellelement 350 kann das Prinzip in derselben Weise genutzt werden.
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13 zeigt eine schematische Ablaufdarstellung eines beispielhaften Prozesses 1300 zum Einstellen einer Parkposition einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Prozess 1300 ist beispielsweise in Verbindung mit einer Vorrichtung aus einer der 3A bis 4E, 7A bis 7C, 12A oder 12B ausführbar. Auch ist der Prozess 1300 beispielsweise in Verbindung mit einem Steuergerät aus 15 ausführbar. Bei 1310 ist die Vorrichtung bzw. das adaptive Crashsystem in der Grundeinstellung bzw. auf die erste, hohe Steifigkeit eingestellt. Bei 1320 wird das Fahrzeug, in dem die Vorrichtung angeordnet ist, abgestellt bzw. wird dessen Motor abgestellt. Hierbei ist die Steifigkeit der Vorrichtung auf hoch eingestellt. Bei 1330 erfolgt eine Aktivierung der Vorrichtung, wobei die Steifigkeit noch auf hoch eingestellt ist. Mit einer Arretierung des Stellelements bei 1340 ist die zweite, niedrige Steifigkeit der Vorrichtung eingestellt. Wenn bei 1350 das Fahrzeug gestartet wird bzw. der Motor gestartet wird und bei 1360 eine Aktivierung einer Rückstellung in die Grundeinstellung erfolgt, ist die Vorrichtung noch auf die niedrige Steifigkeit eingestellt. Bei 1370 ist die Vorrichtung wieder in der Grundstellung, wobei die erste, hohe Steifigkeit wieder erreicht ist.
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Der Prozess 1300 zum Einstellen einer Parkposition der Vorrichtung ist für den Fall von reversibel einstellbaren Vorrichtungen ausführbar, die also eine unbegrenzte Anzahl an Auslösungen bzw. Rückstellungen ermöglichen. Somit ergibt sich die Möglichkeit, eine Parkeinstellungsfunktionalität realisieren. Eine solche Funktionalität ist für ein Abstellen bzw. einen Parkzustand von Fahrzeugen geeignet. Die Vorrichtung ist in dem Parkzustand bzw. geparkten Zustand stromlos und kann daher nicht betätigt bzw. auf die zweite Steifigkeit eingestellt werden. Parkrempler passieren in der Regel bei niedrigen Geschwindigkeiten. Daher ist es sinnvoll, dass die Vorrichtung beim Abstellen des Fahrzeugs die niedrige Steifigkeit annimmt. Ansonsten besteht Gefahr, dass bei einer leichten Kollision Schäden entstehen, die sehr hohe Instandsetzungskosten zur Folge haben. Genau für solche leichten Kollisionen ist die Einstellung niedriger Steifigkeit vorgesehen. Ist die hohe Steifigkeit aber die Grundeinstellung, soll beim Abstellen des Fahrzeugs die Steifigkeit umgestellt werden und die Vorrichtung auch in diesem Zustand gehalten werden. Nach einem Fahrzeugstart 1350, wenn die Vorrichtung wieder elektrisch versorgt ist, kann die Arretierung der niedrigen Steifigkeit bei 1360 gelöst werden und der Betrieb in der Grundeinstellung bei 1370 wieder aufgenommen werden. Zur Rückstellung und zur Überwachung der Rückstellung kann zumindest einer der Prozesse aus den 5, 6, 8, 9A, 10 und 11 genutzt werden.
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14 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 1400 zum Einstellen einer Steifigkeit einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie für ein Fahrzeug. Dabei weist die Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie für ein Fahrzeug zumindest ein Stellelement zum Einstellen der Steifigkeit auf, das abhängig von einem Energiebetragssignal, das die Aufprallenergie repräsentiert, und/oder abhängig von einem Parkzustandssignal, das einen geparkten oder nicht geparkten Zustand des Fahrzeugs angibt, zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung bewegbar ist. Das zumindest eine Stellelement ist dabei ausgebildet, um in der Ruhestellung eine erste Steifigkeit der Vorrichtung zu bewirken und in der Betätigungsstellung eine zweite Steifigkeit der Vorrichtung zu bewirken. Die Vorrichtung weist ferner zumindest ein Arretierungselement zum Arretieren des zumindest einen Stellelements auf, wobei das zumindest eine Arretierungselement abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder abhängig von dem Parkzustandssignal zwischen einer Freigabestellung und einer Arretierungsstellung bewegbar ist. Das zumindest eine Arretierungselement ist hierbei ausgebildet, um in der Freigabestellung das zumindest eine Stellelement freizugeben und in der Arretierungsstellung das zumindest eine Stellelement in der Betätigungsstellung zu arretieren. Das Verfahren 1400 kann in Verbindung mit einer Vorrichtung gemäß einer der 3 bis 12B vorteilhaft ausgeführt werden. Das Verfahren 1400 wird insbesondere in Zusammenhang mit einem Steuergerät des Fahrzeugs, das mit der Vorrichtung elektrisch verbunden ist, im Falle einer Kollision oder eines Parkzustands des Fahrzeugs durchgeführt.
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Das Verfahren 1400 weist einen Schritt des Bewegens 1410 des zumindest einen Stellelements von der Ruhestellung, in der die erste Steifigkeit der Vorrichtung bewirkt ist, in die Betätigungsstellung, um die zweite Steifigkeit der Vorrichtung zu bewirken, abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder von dem Parkzustandssignal auf. Auch weist das Verfahren 1400 einen Schritt des Ausrückens 1420 des zumindest einen Arretierungselements von der Freigabestellung, in der das zumindest eine Stellelement freigegeben ist, in die Arretierungsstellung, um das zumindest eine Stellelement in der Betätigungsstellung zu arretieren, abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder von dem Parkzustandssignal auf.
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Auch wenn es in 14 nicht dargestellt ist, so weist das Verfahren 1400 auch einen Schritt des Rückstellens des zumindest einen Arretierungselements von der Arretierungsstellung, in der das zumindest eine Stellelement in der Betätigungsstellung arretiert ist, in die Freigabestellung, um das zumindest eine Stellelement freizugeben, abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder von dem Parkzustandssignal auf. Dabei wird der Schritt des Rückstellens zusätzlich oder alternativ abhängig von einem einstellbaren Zeitintervall nach dem Schritt des Ausrückens und/oder abhängig von zumindest einem Sensorsignal durchgeführt, das eine Position des zumindest einen Stellelements und/oder eine Position des zumindest einen Arretierungselements angibt. Zudem weist das Verfahren 1400 einen in 14 nicht gezeigten Schritt des Zurückbewegens des zumindest einen Stellelements von der Betätigungsstellung, in der die zweite Steifigkeit der Vorrichtung bewirkt ist, in die Ruhestellung, um die erste Steifigkeit der Vorrichtung zu bewirken, abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder von dem Parkzustandssignal auf.
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15 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Durchführung des Verfahrens aus 14 in einem Fahrzeug mit einer Vorrichtung mit einstellbarer Steifigkeit zum Aufnehmen einer Aufprallenergie. Die Vorrichtung 300 ist in dem Fahrzeug 1500 verbaut. Bei der Vorrichtung handelt es sich beispielhaft um eine Vorrichtung gemäß einer der 3 bis 12B. Das Fahrzeug 1500 weist ferner das Steuergerät 1505 auf. Das Steuergerät 1505 weist eine Einrichtung 1510 zum Bewegen des zumindest einen Stellelements der Vorrichtung 300 von der Ruhestellung, in der die erste Steifigkeit der Vorrichtung 300 bewirkt ist, in die Betätigungsstellung, um die zweite Steifigkeit der Vorrichtung 300 zu bewirken, abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder von dem Parkzustandssignal auf. Auch weist das Steuergerät 1505 eine Einrichtung 1520 zum Ausrücken des zumindest einen Arretierungselements der Vorrichtung 300 von der Freigabestellung, in der das zumindest eine Stellelement freigegeben ist, in die Arretierungsstellung, um das zumindest eine Stellelement in der Betätigungsstellung zu arretieren, abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder von dem Parkzustandssignal auf.
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Auch wenn es in 15 nicht dargestellt ist, so weist das Steuergerät 1505 auch eine Einrichtung zum Rückstellen des zumindest einen Arretierungselements von der Arretierungsstellung, in der das zumindest eine Stellelement in der Betätigungsstellung arretiert ist, in die Freigabestellung, um das zumindest eine Stellelement freizugeben, abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder von dem Parkzustandssignal auf. Dabei ist die Einrichtung zum Rückstellen ausgebildet, um das Rückstellen zusätzlich oder alternativ abhängig von einem einstellbaren Zeitintervall nach dem Schritt des Ausrückens und/oder abhängig von zumindest einem Sensorsignal durchzuführen, das eine Position des zumindest einen Stellelements und/oder eine Position des zumindest einen Arretierungselements angibt. Zudem weist das Steuergerät 1505 eine in 15 nicht gezeigte Einrichtung zum Zurückbewegen des zumindest einen Stellelements von der Betätigungsstellung, in der die zweite Steifigkeit der Vorrichtung 300 bewirkt ist, in die Ruhestellung, um die erste Steifigkeit der Vorrichtung 300 zu bewirken, abhängig von dem Energiebetragssignal und/oder von dem Parkzustandssignal auf.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 werden im Folgenden Grundlagen, Funktionsweise, Abläufe und dergleichen von Prozessen, Verfahren und Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zusammenfassend und mit anderen Worten erläutert. Die Verschiebung des Stellelements 350, oder einer Mehrzahl von Stellelementen 360, sei es beispielsweise ein Ring, ein oder mehrere Bolzen oder andere Bauteile, aus der Ruhestellung 401 heraus erfolgt beispielsweise gegen eine Feder. Diese Feder erfüllt dabei zwei Funktionen. Zum einen soll die Feder das Stellelement 350 in seiner Ruhestellung 401 halten. Zum anderen kann die Feder das Stellelement 350 für den Fall, dass es sich um eine Fehlauslösung handelt, zurück in seine Ausgangsposition bzw. Ruhestellung 401 bringen. Eine Fehlauslösung ist in diesem Fall eine Betätigung bzw. Einstellung der Vorrichtung 300 auf die zweite Steifigkeit, obwohl keine Kollision, bzw. keine ausreichend schwere Kollision stattgefunden hat. Die Vorrichtung 300 ist somit intakt und kann zumindest für den Fall, dass die Vorrichtung 300 mehrmals ausgelöst werden kann, also reversibel ist, erneut ausgelöst werden. Ist die Vorrichtung 300 nicht reversibel, kann es ebenso sinnvoll sein, die ursprüngliche, hohe Steifigkeit wieder einzustellen. Denn sofern die Vorrichtung 300 auf eine niedrige Steifigkeit eingestellt bleibt, aber bis zum Austausch oder zur Instandsetzung eine schwere Kollision erfolgt, ist der Insasse schlechter geschützt als im Grundzustand der Vorrichtung 300 bzw. des adaptiven Crashsystems. Die Rückstellung des Stellelements 350 erfolgt im einfachsten Fall ebenfalls mittels einer Feder. Es birgt eine Gefahr, wenn das Stellelement 350 unmittelbar nach Erreichen seiner größten Auslenkung 402, welche maßgeblich von der Aktuierungskraft und der Federkraft abhängig ist, die gegeneinander wirken, zurückgestellt würde. So kann es sein, dass das Timing nicht passt und das Stellelement 350, welches die ausrückbare Matrize im ausgelenkten Zustand freigibt, schon wieder zurückgestellt wird und die ausrückbare Matrize blockiert, noch bevor diese beginnt auszurücken. Aus diesem Grunde ist es förderlich, wenn gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Betätigungsstellung des Stellelements 350 arretiert und auch eine Rückbewegung des Stellelements 350 gesteuert werden kann.
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Die vorstehenden Betrachtungen zu Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können sowohl für Vorrichtungen 300, die lediglich eine begrenzte Anzahl an Auslösungen ermöglichen, z. B. auch nur eine, sowie für Vorrichtungen 300, die eine unbegrenzte oder unbestimmte Anzahl an Auslösungen ermöglichen, angewendet werden. Für beide Typen bietet das gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vorgestellte Prinzip Vorteile. Das vorgestellte Arretierungselement 360 kann pro Stellelement 350 einmal, aber auch mehrfach pro Stellelement 350 eingesetzt werden, so z. B. drei Mal gleichmäßig über den Umfang eines Stellelements 350 verteilt. Dies bietet Vorteile hinsichtlich möglicher Gefahren durch Verkanten.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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