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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung für ein Fahrzeug sowie ein entsprechendes Verfahren und eine adaptive Aufprallschutzeinrichtung.
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Die Sicherheit von Fahrzeugen kann durch Aufprallstrukturen in Form von Aufprallschutzeinrichtungen, die auch Crashboxen oder Crashstrukturen genannt werden, erhöht werden.
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Eine Beschreibung für eine Aufprallschutzeinrichtung (Crashbox) ist in der Schrift
EP 1792786A2 zu finden. In der
DE 102009044966 A1 ist eine adaptive Aufprallstruktur nach dem Verjüngungsprinzip beschrieben, die auf Basis einer Verjüngung eines Rohrs funktioniert, das heißt auf Basis eines Verjüngungsabsorbers arbeitet. Es wird bei einem Aufprall ein Rohr durch Matrizenelemente geschoben und dabei mehr oder weniger stark plastisch deformiert. Durch die Zu- und Abschaltung der Matrizenplatten kann der Verjüngungsdurchmesser variiert werden und somit die Steifigkeit angepasst werden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte adaptive Aufprallschutzeinrichtung zu schaffen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung für ein Fahrzeug, eine adaptive Aufprallschutzeinrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren um Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Das Ziel einer Aufprallschutzeinrichtung ist die Aufnahme der Aufprallenergie im Falle einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug oder Kollisionsobjekt. Bei einer Aufprallschutzeinrichtung nach dem Verjüngungsprinzip, bei der ein Aufprallrohr bei einem Aufprall durch ein sich verjüngendes Umformelement geschoben wird, kann die Steifigkeit durch den Verjüngungsdurchmesser des Umformelements angepasst werden. Wenn nun ein sich öffnenbares Umformelement von einem Verriegelungsmechanismus, zusammen auch als Kraftstufe zu bezeichnen, freigegeben wird, kann dieses Umformelement bei einem Aufprall das Aufprallrohr nicht oder weniger verformen und somit zu einer weicheren Verformung des Aufprallrohres führen, als wenn das Umformelement von dem Verriegelungsmechanismus verriegelt ist. Dabei kann durch eine sehr schnelle Entriegelung des Umformelements kurzfristig auf eine Aufprallart oder eine Aufprallschwere reagiert werden. Der Verriegelungsmechanismus kann bei einer Fehlauslösung reversibel ausgebildet sein. Somit kann eine reversible Ausführung des Verriegelungsmechanismus im Falle einer Fehlentriegelung ohne darauf folgenden Aufprall die Aufprallschutzeinrichtung verbessern. Das Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung bringt mehrere Vorteile. Beispielsweise können durch eine spezielle Ausführung der Kraftstufe und des Verriegelungsmechanismus sehr kurze Auslösungszeiten realisiert werden. Darüber hinaus kann die Zeit, in der die Verriegelung nicht aktiv ist, einstellbar sein.
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Es wird eine Vorrichtung zum Schalten einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Aufprallschutzeinrichtung ein Aufprallrohr umfasst und die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
zwei Rohrschellenelemente, wobei die zwei Rohrschellenelemente in einem geschlossenen Zustand ausgebildet sind, das Aufprallrohr durch Verjüngen zu deformieren, wenn das Aufprallrohr mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist, und
wobei die zwei Rohrschellenelemente in einem geöffneten Zustand ausgebildet sind, von dem Aufprallrohr verschoben zu werden, wenn das Aufprallrohr mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist;
ein Verriegelungsbolzen, der ausgebildet ist, die zwei Rohrschellenelemente in dem geschlossenen Zustand zu halten, wenn der Verriegelungsbolzen sich in einer Verriegelungsposition befindet, und die zwei Rohrschellenelemente in den geöffneten Zustand zu versetzen, wenn der Verriegelungsbolzen sich in einer Freigabeposition befindet;
ein Aktuator, der ausgebildet ist, ansprechend auf ein Aktivierungssignal den Verriegelungsbolzen von der Verriegelungsposition in eine Freigabeposition zu bewegen; und
ein Halteelement, wobei das Halteelement ausgebildet ist, die zwei Rohrschellenelemente in dem geschlossenen Zustand zu halten, wenn das Aufprallrohr nicht mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist.
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In einem Fahrzeug kann eine adaptive Aufprallschutzeinrichtung, auch als adaptive Crashstruktur bezeichnet, angeordnet sein. Dabei kann die Aufprallschutzeinrichtung zur Absorption einer Aufprallenergie bei einer Kollision des Fahrzeugs dienen und somit zu einer Reduktion der Belastung eines Fahrzeuginsassen führen. Die Aufprallkraft kann durch die Aufprallenergie hervorgerufen werden. Im Falle einer Kollision des Fahrzeugs kann die Aufprallschutzeinrichtung mit der Aufprallkraft beaufschlagt werden. Die Aufprallschutzeinrichtung kann ein Deformationselement wie ein Aufprallrohr sowie ein Umformelement wie beispielsweise eine Matrize oder einen Verjüngungsabsorber aufweisen. Ein Verjüngungsabsorber basiert auf dem Prinzip einer Verformung, hier Verjüngung, eines Deformationselements, hier einem Aufprallrohr, zum Aufnehmen und Abbauen der Aufprallenergie in einem Kollisionsfall. Das Aufprallrohr kann als ein längliches Bauteil mit beispielsweise rundem, ovalem, rechteckigem oder vieleckigem Querschnitt ausgeformt sein. Bei dem Aufprallrohr kann es sich um ein Rohr oder dergleichen handeln. Dabei kann die Aufprallschutzeinrichtung ein Umformelement und ein zu einer Wirkachse des Umformelements koaxial anordenbares Aufprallrohr aufweisen. Das Aufprallrohr kann an einem dem Umformelement zugewandten Ende eine Verjüngung aufweisen. Ansprechend auf eine Kollision kann das Aufprallrohr in der Vorschubrichtung entlang seiner Längsachse durch das Umformelement bewegt und dabei durch das Umformelement aufgenommen und deformiert bzw. verjüngt werden, um einen Teil der Aufprallenergie zu absorbieren.
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Das Umformelement kann als eine Kraftstufe bezeichnet werden. Zwei Rohrschellenelemente können derart ausgebildet sein, dass die zwei Rohrschellenelemente bei einer entsprechenden Anordnung eine sich verjüngende Rohrschelle und somit in dem geschlossenen Zustand ein Umformelement bilden. Die zwei Rohrschellenelemente können um einen Rohrschellendrehpunkt drehbar gelagert sein. Die zwei Rohrschellenelemente können von einem Verrieglungsbolzen in einem geschlossenen Zustand gehalten werden. Dabei kann der Verriegelungsbolzen in einer Verrieglungsposition angeordnet sein. Der Verrieglungsbolzen ist ausgebildet, um von einem Aktuator in eine Freigabeposition bewegt zu werden. Wenn der Verrieglungsbolzen sich in der Freigabeposition befindet, können die zwei Rohrschellenelemente sich öffnen, sich also von dem Aufprallrohr auseinanderdrücken lassen und somit kein oder ein abgeschwächtes Umformelement für das Aufprallrohr bilden. Der Aktuator kann ausgebildet sein, den Verriegelungsbolzen von der Verriegelungsposition in die Freigabeposition zu bewegen. Weiterhin kann der Aktuator ausgebildet sein, den Verriegelungsbolzen von der Freigabeposition in die Verriegelungsposition zu bewegen. Der Verriegelungsbolzen kann ausgebildet sein, wenn er nicht von dem Aktuator in die Freigabeposition bewegt oder gehalten wird, sich in die Verriegelungsposition zu bewegen oder dort zu verbleiben. Dabei kann der Aktuator von einem Aktivierungssignal, beispielsweise einem elektrischen Signal, angesteuert werden.
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Die Aufprallschutzeinrichtung weist ein Halteelement auf. Das Halteelement kann zylindrisch ausgebildet sein. Das Halteelement kann massiv oder hohl ausgeführt sein. Dabei kann das Halteelement in einer Ausnehmung in den zwei Rohrschellenelementen angeordnet sein. Die Ausnehmung kann als eine Ausnehmung in einem ersten Rohrschellenelement der zwei Rohrschellenelemente und gleichzeitig als eine Ausnehmung in einem zweiten Rohrschellenelement der zwei Rohrschellenelemente ausgebildet sein. Die Ausnehmung kann der negativen Form des Halteelements entsprechen, das heißt, zwischen dem Halteelement und der Aussparung kann sich eine Passung bilden. Das Halteelement kann ein Bolzen, ein Stift oder eine Spannhülse sein. Das Halteelement kann in einer Ausführungsform eine dünnwandige Hülse sein, wobei der Verriegelungsbolzen innerhalb der dünnwandigen Hülse angeordnet ist. Das Halteelement kann irreversibel zerstört werden, wenn eine Aufprallkraft auf die Aufprallschutzeinrichtung wirkt.
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Der Verriegelungsbolzen und der Aktuator können derart ausgebildet sein, dass bei einer Aktivierung des Aktuators der Verriegelungsbolzen in Richtung des Aktuators von den Rohrschellenelementen weg bewegbar ist. Der Aktuator kann den Verriegelungsbolzen aus den zwei Rohrschellenelementen herausbewegen. Dabei kann die Verriegelung der zwei Rohrschellenelemente durch den Verriegelungsbolzen gelöst werden.
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Der Aktuator kann ein Wirbelstromaktuator sein. Der Wirbelstromaktuator kann eine Spule umfassen, durch die das Aktivierungssignal in Form eines elektrischen Stroms fließen kann, um ein zur Bewegung des Verriegelungsbolzens geeignetes Magnetfeld aufzubauen. Dabei kann der Aktuator einen metallischen Verriegelungsbolzen effizient und schnell bewegen.
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Ferner kann der Verriegelungsbolzen aus einem hochfesten Werkstoff sein. Der Verriegelungsbolzen kann ausgebildet sein, um die zwei Rohrschellenelemente verriegelt zu halten, wenn das Aufprallrohr durch die zwei Rohrschellenelemente verformt wird. Da der Verriegelungsbolzen beschleunigt werden muss, kann er ein möglichst geringes Gewicht aufweisen, was ein hochfester Werkstoff und ein kleiner Querschnitt ermöglichen.
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Günstig ist es auch, wenn der Aktuator in Richtung der Wirkachse eine geringere Ausdehnung als senkrecht zur Wirkachse des Aufprallrohrs aufweist. Eine Haupterstreckungsrichtung des Verriegelungsbolzens kann im Wesentlichen parallel zur Wirkachse des Aufprallrohrs angeordnet sein. Vorteilhaft kann der Aktuator, insbesondere der Wirbelstromaktuator, eine große Fläche mit geringer Bauhöhe aufweisen, um die elektrische Energie möglichst effizient in magnetischen Fluss und somit Beschleunigung des Bolzens umzusetzen.
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Vorteilhaft ist auch, wenn der Verriegelungsbolzen derart ausgebildet ist, dass der Verriegelungsbolzen mit einem Entriegelungshub aus der Verriegelungsposition in die Freigabeposition bewegt wird. Eine Größe des Verriegelungshubs kann von konstruktiven Ausführungen der Vorrichtung abhängig sein, wie beispielsweise der Materialstärke oder Materialart des Verriegelungsbolzens oder der auftretenden Flächenpressung. Dabei kann der Verriegelungshub so klein wie möglich gewählt werden. Beispielsweise kann dem Verriegelungshub eine Wegstrecke von der ganzen Materialdicke, weniger als der ganzen Materialdicke, weniger als der Hälfte der Materialdicke oder weniger als einem Viertel der Materialdicke eines der Rohrschellenelemente in einem Anschlussbereich zu dem Aufprallrohr entsprechen. Durch die spezielle Anordnung der Rohrschellen kann sich nur eine Schnittfläche, beziehungsweise Scherfläche, für den Verriegelungsbolzen ergeben. Hieraus können sich sehr kurze Entriegelungszeiten ergeben, da nur der „Entriegelungshub" freigegeben werden muss. Unter dem Entriegelungshub kann eine Bewegung des Verriegelungsbolzens um eine Strecke verstanden werden, die gleich oder kleiner der Erstreckung eines Rohrschellenelements im Bereich des Eingriffs des Verriegelungsbolzens in Richtung der Wirkachse ist. In einer Ausführungsform kann der Verriegelungsbolzen so zu dem Wirbelstromaktuator angeordnet sein, dass der Verriegelungsbolzen durch den aktivierten Aktuator von den Rohrschellenelementen weg gezogen wird. Dabei kann sich der Verriegelungsbolzen durch den Aktuator beziehungsweise die Spule hindurchbewegen. Durch die Anordnung können sich die Durchmesser von dem Verriegelungsbolzen und dem Aktuator deutlich unterscheiden. Die einzelnen Bauteile, das heißt der Verriegelungsbolzen und der Aktuator, können somit optimal für ihre Funktion ausgelegt werden.
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Günstig ist es auch, wenn das Halteelement als eine Hülse ausgebildet ist. Dabei kann der Verrieglungsbolzen ausgebildet sein, um sich im Inneren der Hülse zu bewegen. So kann das als Hülse ausgebildete Halteelement in einer Bohrung, das heißt einem Durchgangsloch oder einem Sackloch in den zwei Rohrschellenelementen angeordnet sein, sodass der Verriegelungsbolzen sich innerhalb der Hülse bewegen kann. In zumindest einem der zwei Rohrschellenelemente kann ein Durchgangsloch und in dem zweiten Rohrschellenelement der zwei Rohrschellenelemente kann ein Sackloch oder ein Durchgangsloch ausgebildet sein, die im geschlossenen Zustand der Rohrschellenelemente derart zueinander ausgerichtet sind, dass das Halteelement darin angeordnet werden kann. Die Verbindung zwischen dem Halteelement und den zwei Rohrschellenelementen kann als eine Presspassung ausgeführt sein. Das Halteelement kann alternativ mit den zwei Rohrschellenelementen verklebt sein. Alternativ kann das Halteelement mit zumindest einem der zwei Rohrschellenelemente verschraubt sein.
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Ferner kann die Vorrichtung ein Fluid zum Dämpfen der Bewegung des Verriegelungsbolzens von der Verrieglungsposition zur Freigabeposition und/oder von der Freigabeposition zur Verriegelungsposition aufweisen. Der Verrieglungsbolzen kann in einer Halterung und/oder Führung angeordnet sein, wobei das Fluid die Bewegung des Verriegelungsbolzens dämpfen kann. Dabei können Kammern ausgebildet sein. Bei einer Bewegung des Verrieglungsbolzens kann das Fluid durch spezifische Öffnungen zwischen den Kammern strömen. Die Bewegung des Fluids, wenn es von einer Kammer in eine andere Kammer strömt, kann Energie benötigen und dadurch den Verrieglungsbolzen dämpfen, beziehungsweise abbremsen oder verlangsamen.
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Günstig ist es auch, wenn ein erstes Rohrschellenelement der zwei Rohrschellenelemente in zumindest einem Teilabschnitt überlappend zu zumindest einem Teilabschnitt eines zweiten Rohrschellenelements der zwei Rohrschellenelemente angeordnet ist. Die zwei Rohrschellenelemente können in dem geschlossenen Zustand somit zwei sich überlappende Teilabschnitte aufweisen. Dabei kann der Verriegelungsbolzen in der Verriegelungsposition sich innerhalb der zwei Teilabschnitte der zwei Rohrschellenelemente erstrecken. Das Halteelement kann stabförmig ausgeführt sein. Das Halteelement kann sich innerhalb der zwei Teilabschnitte der zwei Rohrschellenelemente erstrecken. So können die zwei Rohrschellenelemente in dem Teilbereich oder im und um den Teilbereich des Eingriffs des Verrieglungsbolzens in die zwei Rohrschellenelemente überlappend angeordnet sein. In einer Ausführungsform können die zwei Rohrschellenelemente in dem Teilbereich oder im und um den Teilbereich des Eingriffs des Rohrschellendrehpunkts überlappend zueinander angeordnet sein. Dabei kann im Rohrschellendrehpunkt ein Bolzen oder Stift angeordnet sein. Dabei kann die Erstreckung in Richtung der Wirkachse oder Materialdicke der zwei Rohrschellenelemente in dem überlappenden Teilabschnitt dünner als in den nicht überlappenden Teilabschnitten sein, um eine konstante Erstreckung beziehungsweise Materialdicke im geschlossenen Zustand zu erzielen.
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Die Vorrichtung kann eine Aktuatorhalterung aufweisen. Ein erster Teilabschnitt der Aktuatorhalterung kann mit einem der zwei Rohrschellenelemente formschlüssig verbunden sein. Der erste Teilabschnitt kann einen geringeren Durchmesser aufweisen als ein zweiter Teilabschnitt der Aktuatorhalterung. Der Aktuator kann in dem zweiten Teilabschnitt der Aktuatorhalterung angeordnet sein. Der Verriegelungsbolzen kann sich in der Verriegelungsposition über den ersten Teilabschnitt bis in den zweiten Teilabschnitt der Aktuatorhalterung erstrecken. Somit kann der Bauraum der Vorrichtung gering gehalten werden.
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Das Halteelement kann in einem Durchgangsloch oder einem Sackloch in den zwei Rohrschellenelementen angeordnet sein. Dabei kann das eine der zwei Rohrschellenelemente ein Durchgangsloch und das andere der zwei Rohrschellenelemente ebenfalls ein Durchgangsloch oder alternativ ein Sackloch aufweisen. Die beschriebene Form der Aktorhalterung kann vom Materialeinsatz und für einen möglichen Einbauort vorteilhaft sein.
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Auch ist es günstig, wenn der Verriegelungsbolzen auf der dem Aktuator abgewandten Seite einen Bolzenkopf aufweist. Der Bolzenkopf kann einen größeren Durchmesser aufweisen, als der restliche Teilabschnitt des Verriegelungsbolzens. Dabei kann an der dem Bolzenkopf abgewandten Seite des Verrieglungsbolzens eine Dämpfungsplatte angeordnet sein. Die Dämpfungsplatte kann einen Durchmesser aufweisen, der dem Innendurchmesser im zweiten Teilabschnitt der Aktuatorhalterung entspricht. Der Durchmesser des Bolzenkopfes kann dem Innendurchmesser im ersten Teilabschnitt der Aktuatorhalterung entsprechen. Dabei kann zwischen der Dämpfungsplatte und dem zweiten Teilabschnitt der Aktuatorhalterung sowie zwischen dem Bolzenkopf und dem ersten Teilabschnitt der Aktuatorhalterung je eine Spielpassung entstehen. Ein Teilabschnitt des Verriegelungsbolzens kann in einem Durchgangsloch oder einem Sackloch in den zwei Rohrschellenelementen angeordnet sein, wenn der Verriegelungsbolzen in der Verriegelungsposition ist. Wenn der Teilabschnitt des Verriegelungsbolzens in einem als Hülse ausgebildeten Halteelement angeordnet ist, kann eine zusätzliche Ausbuchtung oder Durchgangsloch für das Halteelement entfallen und das Halteelement kann als Gleitlager für den Verriegelungsbolzen genutzt werden.
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Eine adaptive Aufprallschutzeinrichtung für ein Fahrzeug weist die folgenden Merkmale auf:
ein Aufprallrohr zum Aufnehmen einer Aufprallkraft bei einer Kollision des Fahrzeugs; und
eine genannte Vorrichtung zum Schalten der adaptiven Aufprallschutzeinrichtung, wobei die zwei Rohrschellenelemente der Vorrichtung angrenzend an das Aufprallrohr angeordnet sind.
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Die adaptive Aufprallschutzeinrichtung kann beispielsweise im Bereich eines Längsträgers oder eines Querträgers des Fahrzeugs angeordnet sein, um bei einer Kollision des Fahrzeugs Aufprallenergie aufzunehmen.
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Es wird ein Verfahren zum Schalten einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Aufprallschutzeinrichtung ein Aufprallrohr, zwei Rohrschellenelemente sowie einen Verrieglungsbolzen aufweist, wobei die zwei Rohrschellenelemente in einem geschlossenen Zustand ausgebildet sind, das Aufprallrohr durch Verjüngen zu deformieren, wenn das Aufprallrohr mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist, und die zwei Rohrschellenelemente in einem geöffneten Zustand ausgebildet sind, von dem Aufprallrohr verschoben zu werden, wenn das Aufprallrohr mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist, wobei der Verriegelungsbolzen ausgebildet ist, die zwei Rohrschellenelemente in dem geschlossenen Zustand zu halten, wenn der Verriegelungsbolzen sich in einer Verriegelungsposition befindet, und die zwei Rohrschellenelemente in den geöffneten Zustand zu versetzen, wenn der Verriegelungsbolzen sich in einer Freigabeposition befindet. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
Aktivieren eines Aktuators unter Verwendung eines Aktivierungssignals, wobei der Aktuator ausgebildet ist, den Verriegelungsbolzen ansprechend auf das Aktivierungssignal von der Verriegelungsposition in eine Freigabeposition zu bewegen;
Halten der zwei Rohrschellenelemente unter Verwendung eines Halteelements, wobei das Halteelement ausgebildet ist, die zwei Rohrschellenelemente in dem geschlossenen Zustand zu halten, wenn das Aufprallrohr nicht mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist.
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Auch als Verfahren kann die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee effizient umgesetzt werden.
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Ein Steuergerät zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung ist ausgebildet ist, um die Schritte des Verfahrens zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einem 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.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn der Programmcode auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Somit können die in dem Programmcode definierten Schritte des Verfahrens von Einrichtungen des Computers oder der Vorrichtung umgesetzt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Vorrichtung zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung in einem geschlossenen Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Vorrichtung zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung in einem offenen Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine adaptive Aufprallschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 bis 7 eine schematische Schnittdarstellung eines Verriegelungsbolzens in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Schalten einer Kraftstufe 100 in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung 102 für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Aufprallrohr 104 weist eine Wirkachse 106 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Aufprallrohr 104 zumindest an einem Ende eine Verjüngung auf. Zwei Rohrschellenelemente 108, 110, das heißt ein erstes Rohrschellenelement 108 sowie ein zweites Rohrschellenelement 110, sind ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand eine Rohrschelle und somit ein Umformelement für das Aufprallrohr 104 zu bilden. Ein Verriegelungsbolzen 112 ist in einer Aussparung der Rohrschelle angeordnet. Die Aussparung kann in einem Ausführungsbeispiel, wie in 1 dargestellt, ein Durchgangsloch durch die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 sein. Im geschlossenen Zustand der zwei Rohrschellenelemente 108, 110 sind das Durchgangsloch in dem ersten Rohrschellenelement 108 und das Durchgangsloch in dem zweiten Rohrschellenelement 110 derart zueinander ausgerichtet, dass der Verriegelungsbolzen 112 innerhalb beider angeordnet sein kann, wie es auch in 1 dargestellt ist. Der Verriegelungsbolzen 112 ist in einem Teilabschnitt von einem Aktuator 114 umschlossen. Der Aktuator 114 ist ausgebildet, den Verriegelungsbolzen 112 linear zu bewegen. Die lineare Bewegung des Verriegelungsbolzens 112 ist in Richtung der Haupterstreckungsrichtung des Verriegelungsbolzens 112 beziehungsweise der Haupterstreckungsrichtung des Durchgangsloches in der Rohrschelle, das heißt den die Rohschelle bildenden zwei Rohrschellenelementen 108, 110 ausgerichtet. In dem Ausführungsbeispiel sind die Wirkachse 106 und die Bewegungsrichtung des Verriegelungsbolzens 112 parallel zueinander ausgerichtet. In einem weiteren Durchgangsloch der die Kraftstufe 100 bildenden zwei Rohrschellenelemente 108, 110 ist ein Halteelement 116 angeordnet. Das Halteelement hält die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 bei einer Fehlauslösung des Verriegelungsbolzens 112. In der gezeigten Verrieglungsposition des Verriegelungsbolzens sind die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 verriegelt. Wenn der Verrieglungsbolzen 112 in Richtung des Aktuators 114 bewegt wird, so werden die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 entriegelt beziehungsweise geöffnet. In diesem Fall ist die von den zwei Rohrschellenelementen 108, 110 gebildete Kraftstufe deaktiviert.
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Mit anderen Worten werden die Rohrschellenelemente 108, 110 im entriegelten Zustand durch das Halteelement 116 bei Fehlauslösung, ausgebildet beispielsweise als Bolzen, Stift oder Spannhülse, in Position gehalten, sodass der Verriegelungsbolzen 112 beim Rückhub die Rohrschellenelemente 108, 110 wieder sicher verriegeln kann. Das Halteelement 116 kann in einem Ausführungsbeispiel auch als dünnwandige Hülse ausgeführt, durch die sich der Verriegelungsbolzen 112 hindurchbewegt.
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2 zeigt eine Vorrichtung zum Schalten einer Kraftstufe 100 in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung 102 in einem geschlossenen Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Aufprallschutzeinrichtung 102 weist ein Aufprallrohr 104 auf. Das Aufprallrohr 104 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein rund-zylindrisches Rohr ausgeführt, wobei die Wirkachse 106 des Aufprallrohrs 104 der Rotationsachse des Aufprallrohrs 104 entspricht. Das Aufprallrohr 104 verjüngt sich an einem Ende. Das sich verjüngende Ende des Aufprallrohrs 104 ist der Kraftstufe 100 zugewandt. Die Kraftstufe 100 umfasst ein Umformelement, welches aus zwei Rohrschellenelementen 108, 110 gebildet wird. Die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 beziehungsweise das erste Rohrschellenelement 108 und das zweite Rohrschellenelement 110 bilden zusammen eine Rohrschelle, welche an dem sich verjüngenden Ende des Aufprallrohrs 104 angeordnet ist. Ein Verriegelungsbolzen 112 schafft mit einem Aktuator 114 einen Verrieglungsmechanismus für die zwei Rohrschellenelemente 108, 110. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verriegelungsbolzen in einem Durchgangsloch in den zwei Rohrschellenelementen 108, 110 angeordnet. Diese Position des Verriegelungsbolzens 112 kann als eine Verrieglungsposition bezeichnet werden. Die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 sind um einen Rohrschellendrehpunkt 218 drehbar gelagert. Der Rohrschellendrehpunkt 218 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Bolzen 220 in einem Durchgangsloch in den beiden Rohrschellenelementen 108, 110 gebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem den Rohrschellendrehpunkt 218 bildenden Bolzen 220 ein Rohrelement 220, das heißt einen Hohlkörper.
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Das erste Rohrschellenelement 108 sowie das zweite Rohrschellenelement 110 sind jeweils als eine Art Halbschale gebildet. Im geschlossenen Zustand entsteht zwischen den zwei Rohrschellenelementen 108, 110 ein Durchgangsloch, welches in seiner äußeren Form in einem Toleranzbereich der Außenform des Aufprallrohrs 104 entspricht. Dabei verjüngt sich das zwischen den zwei Rohrschellenelementen 108, 110 entstehende Durchgangsloch, um das Aufprallrohr 104, wenn es mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist, zu verformen. In der Kraftstufe 100 ist weiterhin ein Halteelement 116 angeordnet. Das Halteelement 116 ist ausgebildet, die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 in dem gezeigten geschlossenen Zustand zu halten, wenn das Aufprallrohr 104 nicht mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist. Das Halteelement 116 ist in einem Durchgangsloch in der Kraftstufe 100, bzw. in den zwei Rohrschellenelementen 108, 110 angeordnet. Dabei weist das Durchgangsloch, in dem das Halteelement 116 angeordnet ist, einen geringeren Durchmesser auf, als der Durchmesser des Verriegelungsbolzens 112. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Verriegelungsbolzens 112 ungefähr siebenmal größer als der Durchmesser des Durchgangslochs für das Halteelement 116 bzw. der Durchmesser des Halteelements 116. In weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kann der Durchmesser des Verriegelungsbolzens das Fünffache, das zehnfache, oder auch das Zwanzigfache des Durchmessers des Halteelements 116 betragen. Die folgende 3 zeigt die in 2 dargestellte Vorrichtung zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung in einem geöffneten Zustand. Dadurch ist der gezogene Verriegelungsbolzen 112 sowie das gebrochene und dann beispielsweise herausgefallene Halteelement 116 nicht weiter dargestellt.
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3 zeigt eine Vorrichtung zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung in einem offenen Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel kann es sich um das bereits in 2 beschriebene Ausführungsbeispiel handeln, wobei es in 3 in einem offenen Zustand dargestellt ist. Ein Aufprallrohr 104 weist an einem Ende eine Verjüngung auf. An dem Ende mit der Verjüngung des Aufprallrohrs 104 ist eine Kraftstufe 100 angeordnet. Die Kraftstufe 100 wird unter anderem durch zwei Rohrschellenelemente 108, 110 gebildet. Die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 sind in einem Rohrschellendrehpunkt 218 miteinander verbunden. Dabei sind die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 in dem Rohrschellendrehpunkt 218 drehbar gelagert. An dem ersten Rohrschellenelement 108 ist auf einer dem Rohrschellendrehpunkt 218 gegenüberliegenden Seite des ersten Rohrschellenelements 108 ein Aktuator 114 angeordnet. In 3 nicht dargestellt ist ein von dem Aktuator 114 bewegbarer Verriegelungsbolzen. Die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 sind derart ausgebildet, dass sie sich in einem Teilbereich rund um den Rohrschellendrehpunkt 218 sowie in einem weiteren Teilbereich rund um ein Durchgangsloch für den Verriegelungsbolzen jeweils überlappen. Dabei kann die Überlappung in dem Teilbereich rund um den Rohrschellendrehpunkt 218 auch im Falle einer Aktivierung der Kraftstufe bestehen bleiben, wobei die Überlappung in dem Teilbereich rund um die Position des Verriegelungsbolzens auseinandergeht, wenn die Kraftstufe in einem geöffneten Zustand gebracht wird. Die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 weisen an der dem Aufprallrohr 104 zugewandten Seitenfläche eine Form auf, die im geschlossenen Zustand der Kraftstufe 100 eine Verjüngung des Durchgangslochs bedeutet.
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Wenn man 2 sowie 3 gemeinsam betrachtet, so wird deutlich, dass der Aktuator 114 ausgebildet ist, den Verriegelungsbolzen von einer Verriegelungsposition in eine Freigabeposition zu bewegen. Dabei ist der Verriegelungsbolzen 112 in 2 in der Verriegelungsposition dargestellt. Aus 3 wird weiterhin deutlich, dass der Verriegelungsbolzen in der Freigabeposition eine Bewegung des ersten Rohrschellenelements 108 sowie des zweiten Rohrschellenelements 110 um den Rohrschellendrehpunkt 218 nicht behindert.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Aufprallschutzeinrichtung kann es sich um eine in den 1 bis 3 gezeigte Aufprallschutzeinrichtung handeln. Ein Aufprallrohr 104 ist in einer Primärmatrize 424 angeordnet. Die Primärmatrize 424 weist ein Durchgangsloch mit einer Verjüngung an einem Ende des Durchgangsloches. Das Aufprallrohr 104 weist an einem Ende eine Verjüngung auf. Die Verjüngung des Durchgangsloches der Primärmatrize 424 und die Verjüngung des Aufprallrohres 104 sind in die gleiche Richtung ausgerichtet. Auf der Seite der Verjüngung des Durchgangsloches der Primärmatrize 424 ist eine aus zwei Rohrschellenelementen 108, 110 gebildete Kraftstufe angeordnet. Die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 sind derart ausgebildet, dass sie in dem gezeigten geschlossenen Zustand zu einer Verformung des Aufprallrohres 104 führen, wenn dieses mit einer Aufprallkraft beaufschlagt wird. Ein Bolzen ist im Rohrschellendrehpunkt 220 angeordnet, wobei der Bolzen in einem durch die Primärmatrize 424, die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 sowie eine Grundplatte 426 führendem Durchgangsloch angeordnet ist. Das von der Primärmatrize 424 sowie den zwei Rohrschellenelementen 108, 110 gebildete Durchgangsloch, in dem das Aufprallrohr 104 angeordnet ist, weist wie beschrieben eine Verjüngung 428 auf, die durch eine kegelige Ausführung der genannten Bauteile realisiert ist. Auf der dem Rohrschellendrehpunkt 220 gegenüber dem Aufprallrohr 104 gegenüberliegenden Seite der zwei Rohrschellenelemente 108, 110 ist der Verriegelungsbolzen 112 und der Aktuator 114 angeordnet. In der Nähe hierzu, d. h. in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf einer durch den Rohrschellendrehpunkt 220 und die Wirkachse 106 des Aufprallrohrs 104 sowie eine Achse des Verriegelungsbolzens 112 führenden Gerade auf der zur Wirkachse 106 gegenüberliegenden Seite des Verriegelungsbolzens 112 ist ein Halteelement 116 angeordnet. Der Verriegelungsbolzen 112 sowie der Aktuator 114 sind in einer Aktuatorhalterung 222 angeordnet. Der Verriegelungsbolzen 112 weist einen Bolzenkopf auf. Der Bolzenkopf weist einen Durchmesser auf, der dem doppelten Durchmesser des restlichen Bolzens entspricht. Der Bolzen 112 wird von dem Aktuator 114 umschlossen. Dabei steht die Haupterstreckungsrichtung des Verriegelungsbolzens 112 senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Aktuators 114. Die Wirkrichtung bzw. Wirkachse des Aktuators 114 entspricht der Haupterstreckungsrichtung des Aktuators 114. An der dem Bolzenkopf gegenüberliegenden Seite ist der Verriegelungsbolzen 112 mit einer Dämpfungsplatte 430 verbunden. Die Dämpfungsplatte 430 weist einen Durchmesser auf, der in einem Toleranzbereich dem Innendurchmesser der Aktuatorhalterung 222 entspricht. Der Aktuator 114 ist zwischen der Dämpfungsplatte 430 und dem Bolzenkopf angeordnet. Zwischen dem Aktuator 114 und dem Bolzenkopf wird der Verriegelungsbolzen 112 von einer Feder 432 umschlossen. Die Feder 432 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner oder gleich dem Außendurchmesser des Bolzenkopfes ist. Weiterhin weist die Feder 432 einen Innendurchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser des darin eingeschlossenen Verriegelungsbolzens 112 ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Aktuator 114 zwei elektrische Anschlüsse auf, die aus der Aktuatorhalterung 222 nach außen geführt sind. Die Dämpfungsplatte 430 ist ausgebildet, in der Aktuatorhalterung 222 zwischen dem Aktuator 114 und einer Bodenplatte 434 bewegt zu werden. Die Bodenplatte 434 schließt die Aktuatorhalterung an der dem Bolzenkopf des Verriegelungsbolzens 112 gegenüberliegenden Seite nach außen ab.
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Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung basiert auf dem Prinzip der Rohrverjüngung, wodurch die Energie des Aufpralls aufgenommen wird. Eine erste Verjüngung wird durch die Primärmatrize 424 durchgeführt. In einem zweiten Schritt wird das Aufprallrohr 104 durch eine weitere Matrize verjüngt, die aus zwei Rohrschellenelementen 108, 110 besteht. Die Rohrschellenelemente 108, 110 können sich um den Rohrschellendrehpunkt 220 verdrehen und sind je nach Betriebsfall durch einen Verriegelungsbolzen 112 verriegelt. Die Adaptivität der Aufprallschutzeinrichtung (Crashbox) wird durch die Schaltbarkeit des Verriegelungsbolzens 112 realisiert. Je nach Energie des Aufpralls kann die zweite Verjüngung (Kraftstufe) aktiviert sein oder deaktiviert werden.
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Die 5 bis 7 zeigen eine Schnittdarstellung eines Aktuators 114 und eines Verriegelungsbolzens 112 in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung, wobei der Verriegelungsbolzen in 5 in einer Verriegelungsposition, in 7 in einer Freigabeposition und in 6 in einer Zwischenposition dargestellt ist. Wobei auch in der in 6 dargestellten Zwischenposition die zwei Rohrschellenelemente zueinander freigegeben sind, das heißt nicht verriegelt sind.
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5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Verriegelungsbolzens 112 in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem in 5 dargestellten Verriegelungsbolzen kann es sich um einen Ausschnitt aus der in 4 dargestellten adaptiven Aufprallschutzeinrichtung handeln. In einer Aktuatorhalterung 222 ist ein Verriegelungsbolzen 112 angeordnet. Wie bereits in 4 beschrieben, weist die Aktuatorhalterung 222 zwei Teilabschnitte mit je einem unterschiedlichen Durchmesser auf. Der Verriegelungsbolzen 112 weist an seinem Bolzenkopf einen Durchmesser 534 auf. Der Aktuator 114 weist in seiner Haupterstreckungsrichtung einen Durchmesser 536 auf. Der Durchmesser 536 des Aktuators ist drei- bis viermal größer als der Durchmesser 534 des Bolzenkopfes. Der Bolzenkopf des Verriegelungsbolzens 112 ragt aus der Aktuatorhalterung 222 in das zweite Rohrschellenelement 110 um eine mit Hub 538 bezeichnete Strecke. Der Hub 538 ist kleiner als die Materialstärke des zweiten Rohrschellenelements 110 in diesem Teilabschnitt. Die sich in einem Teilabschnitt rund um den Verriegelungsbolzen 112 überlappenden zwei Rohrschellenelemente 108, 110 weisen eine gemeinsame Schnittfläche 540 auf. In dem Teilabschnitt mit dem größeren Innendurchmesser sind in der Aktuatorhalterung 222 eine Stützplatte 542 sowie eine Bodenplatte 434 angeordnet. Die Stützplatte 542 ist an dem dem anderen Teilabschnitt zugewandten Ende des Teilabschnitts mit dem größeren Durchmesser zwischen einer Wand der Aktuatorhalterung 222 des und dem Aktuator 114 angeordnet. Die Bodenplatte 434 ist auf der der Stützplatte 542 gegenüberliegenden Seite desselben Teilabschnitts der Aktuatorhalterung des 222 angeordnet. Die mit dem Verriegelungsbolzen 112 verbundene Dämpfungsplatte 430 kann sich zwischen der Stützplatte 542 und der Bodenplatte 434 bewegen. Die Stützplatte 542 weist eine Bohrung auf durch die sich der Bolzen hindurchbewegen kann. Die Bolzenführung wird durch den Bolzenkopf sowie durch die Dämpfungsplatte 430 realisiert, die mit dem Bolzen verbunden ist. Zwischen dem Bolzenkopf und der Stützplatte 542 ist eine Feder 432 um den Verriegelungsbolzen 112 angeordnet. Die Feder 432 stützt sich an ihrem einen Ende an der Stützplatte 542 und an ihrem anderen Ende an dem Bolzenkopf des Verriegelungsbolzens 112 ab. In einem durch die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 führenden Durchgangsloch ist ein Halteelement 116 angeordnet, das dem in 4 gezeigten Halteelement 116 entspricht.
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In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Verriegelungsbolzen 112 in einer Verriegelungsposition dargestellt. Wenn der Verriegelungsbolzen 112 um einen Hub 538 in Richtung des Aktuators 114 bewegt wird, so sind die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 zueinander freigegeben, das heißt, dass sich der Verriegelungsbolzen 112 bei dem in 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in einer Freigabeposition befindet.
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In einem Ausführungsbeispiel können sehr kurze Entriegelungszeiten realisiert werden. Die Rohrschellenelemente 108, 110 sind so ausgeführt, dass nur eine Schnittfläche 540 durch den Verriegelungsbolzen 112 verriegelt ist. Verriegelungsbolzen 112 und Aktuator 114, insbesondere ein Wirbelstromaktuator, sind so angeordnet, dass der Verriegelungsbolzen 112 gezogen wird. Hierdurch können sich die Durchmesser von Verriegelungsbolzen 112 und Aktuator 114 deutlich unterscheiden.
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Vorteilhaft werden die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 bei einer Fehlauslösung ohne Aufprall im entriegelten Zustand durch ein Halteelement 116 in Position gehalten. Der Verrieglungsbolzen 112 kann beim Rückhub die zwei Rohrschellenelemente 108, 110 wieder sicher verriegeln.
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6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Verriegelungsbolzens in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die in 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen einander, mit dem Unterschied, dass sich der Verriegelungsbolzens 112 in 6 in einer Freigabeposition befindet. Die Dämpfungsplatte 430 befindet sich in der Mitte zwischen der Stützplatte 542 und der Bodenplatte 434. Auf eine weitergehende Beschreibung der einzelnen Komponenten wird an dieser Stelle verzichtet und auf die Beschreibung von 5 verwiesen. Der einfacheren Beschreibung wird im Folgenden eine in Richtung der Bodenplatte 434 weisende Anordnung mit unten und eine in Richtung des Bolzenkopfes gerichtete Richtung mit oben analog zu der Ausrichtung in 6 bezeichnet. Der sich oberhalb des Bolzenkopfes bildende und mit dem Bezugszeichen 646 versehene Raum wird als Kammer A bezeichnet. Der sich zwischen dem Bolzenkopf auf der einen Seite und der Stützplatte 542 auf der anderen Seite bzw. der Innenwand der Aktuatorhalterung 222 und der Außenwand des Verriegelungsbolzens 112 entstehende Raum, in dem auch die Feder 432 angeordnet ist, wird als Kammer B bezeichnet und ist mit dem Bezugszeichen 648 versehen. Der zwischen der Stützplatte 542 und der Dämpfungsplatte 430 sich bildende Raum wird als Kammer C bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 650 versehen der auf der gegenüberliegenden Seite der Dämpfungsplatte 430 sich bildende Raum wird als Kammer D bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 652 versehen. In einer Bohrung 658 in der Stützplatte 542 wird der Verriegelungsbolzen 112 durch die Stützplatte 542 geführt. In dem Raum 654 oberhalb des Bolzenkopfes ist ein als Öffnung E mit dem Bezugszeichen 654 versehenes Durchgangsloch vorgesehen. In der Bodenplatte 434 ist ein als Öffnung F bezeichnetes Durchgangsloch 656 vorgesehen. Bei einer Betrachtung der vorangegangenen 5 und der nachfolgenden 7 wird deutlich, dass bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Verriegelungsbolzen 112 in einer Zwischenposition angeordnet ist. In dem Folgenden in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zu 5 und 6 nur die Position des Verriegelungsbolzens 112 verändert, der sich in 7 im Umkehrpunkt der Bewegungsrichtung befindet.
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Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Verriegelungsbolzen 112 eine definierte Zeit ausgerückt bleibt. Dies kann durch zwei Maßnahmen realisiert werden: So kann der Hub 538 des Verriegelungsbolzens 112 mehrere Millimeter betragen. In der hierfür benötigten Zeit ist die schaltbare Kraftstufe deaktiviert. Alternativ kann in mehreren Kammern sich Luft oder ein anderes Fluid befinden, welches durch die Öffnungen zu und abströmen kann. Durch die hierfür notwendige Energie wird der Verriegelungsbolzen gedämpft und verlangsamt.
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Das Ausführungsbeispiel in 6 sieht vor, dass der Verriegelungsbolzen eine definierte Zeit ausgerückt bleibt. Dies wird durch zwei Maßnahmen realisiert:
Der Verriegelungsbolzen bewegt sich von der Verriegelungsposition bis zum Anschlag in der Freigabeposition um den in 7 dargestellten maximalen Hub. In der hierfür benötigten Zeit ist die schaltbare Kraftstufe deaktiviert. In den Kammern 646, 648, 650, 652, befindet sich ein gasförmiges oder liquides Fluid, welches durch die Öffnungen 654, 656 zu- und abströmt. Das Fluid wird zudem von Kammer 648 nach Kammer 650 durch die Bohrung 658 im Wirbelstromaktuator bewegt. Durch die für die Bewegung des Fluids benötigte Energie wird der Verriegelungsbolzen 112 gedämpft und verlangsamt.
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7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Verriegelungsbolzens in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7 entspricht im Wesentlichen der Darstellung in 5 und 6, wobei die Dämpfungsplatte 430 in einem unteren Anschlag ist, das heißt die Dämpfungsplatte 430 und die Bodenplatte 434 sind in Kontakt. Die Distanz zwischen der Stützplatte 542 und der Dämpfungsplatte 430 entspricht einem maximalen Hub 760 des Verriegelungsbolzens 112.
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8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren weist drei Schritte 802, 804, 806 auf, einen Schritt 802 des Einlesens, einen Schritt 804 des Bewegens sowie einen Schritt 806 des Haltens. Das Verfahren kann unter Verwendung einer Vorrichtung, wie sie in den vorangegangenen Figuren beschrieben ist, ausgeführt werden.
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Beschrieben wird ein Verfahren zum Schalten einer Kraftstufe in einer adaptiven Aufprallschutzeinrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Aufprallschutzeinrichtung ein Aufprallrohr, zwei Rohrschellenelemente sowie einen Verrieglungsbolzen aufweist. Dabei sind die zwei Rohrschellenelemente in einem geschlossenen Zustand ausgebildet, das Aufprallrohr durch Verjüngen zu deformieren, wenn das Aufprallrohr mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist. Die zwei Rohrschellenelemente sind in einem geöffneten Zustand ausgebildet, von dem Aufprallrohr verschoben zu werden, wenn das Aufprallrohr mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist. Dabei ist der Verriegelungsbolzen ausgebildet, die zwei Rohrschellenelemente in dem geschlossenen Zustand zu halten, wenn der Verriegelungsbolzen sich in einer Verriegelungsposition befindet, und die zwei Rohrschellenelemente in den geöffneten Zustand zu versetzen, wenn der Verriegelungsbolzen sich in einer Freigabeposition befindet. Im Schritt 802 des Einlesens wird ein Aktivierungssignal eingelesen. Im Schritt 804 des Bewegens wird ein Aktuator unter Verwendung des Aktivierungssignals bewegt. Dabei ist der Aktuator ausgebildet, ansprechend auf das Aktivierungssignal den Verriegelungsbolzen von der Verriegelungsposition in eine Freigabeposition zu bewegen. Im Schritt 806 des Haltens werden die zwei Rohrschellenelemente unter Verwendung eines Halteelements gehalten. Dabei ist das Halteelement ausgebildet, die zwei Rohrschellenelemente in dem geschlossenen Zustand zu halten, wenn das Aufprallrohr nicht mit einer Aufprallkraft beaufschlagt ist.
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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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- EP 1792786 A2 [0003]
- DE 102009044966 A1 [0003]
