DE102014201527A1

DE102014201527A1 - Aufprallschutzvorrichtung zur Anordnung an einer Karosserie eines Fahrzeugs, Karosserie, Verfahren zum Herstellen einer solchen Aufprallschutzvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer solchen Aufprallschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE102014201527A1
Application number: DE102014201527.8A
Authority: DE
Inventors: Heiko Freienstein; Thomas Schlender
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2015-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufprallschutzvorrichtung (105) zur Anordnung an einer Karosserie (100, 200, 300) eines Fahrzeugs, wobei die Aufprallschutzvorrichtung (105) zumindest ein Seil (110) umfasst, das über zumindest eine Öffnung (115, 210) in einer Oberfläche oder an einem Bereich an der Oberfläche der Karosserie (100, 200, 300) spannbar oder gespannt ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufprallschutzvorrichtung zur Anordnung an einer Karosserie eines Fahrzeugs, auf eine Karosserie, auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Aufprallschutzvorrichtung, auf ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Aufprallschutzvorrichtung sowie auf eine Vorrichtung zum Betreiben einer solchen Aufprallschutzvorrichtung.
Leichtbaufahrzeuge finden aufgrund höherer Erwartungen und Anforderungen an eine Energieeffizienz immer weitere Verbreitung.
Vor allem Türen können verwundbare Stellen eines Fahrzeugs darstellen. Momentan können Türen mit massiven Strukturen, etwa aus Metall, ausreichend crashsicher gestaltet werden.
Insbesondere aktuelle Leichtbaufahrzeuge können recht große seitliche Bereiche ohne tragende Strukturen aufweisen. Dies kann bei einem Seitenaufprall eine Schutzfunktion beeinträchtigen, beispielsweise bei einem schrägen Pkw- oder Lkw-Aufprall, einem Motorradaufprall, einem Aufprall auf ein über Schwellerhöhe hervorstehendes festes Hindernis oder auf eine Lkw-artige Barriere („truck-like barrier“ gemäß dem amerikanischen Insurance Institute for Highway Safety, kurz IIHS; relativ hohe und schwere Barriere, die sich bei Pkws oft zwischen den Strukturen in den Innenraum drückt).
Bei einem sogenannten Small-Overlap-Crash, einem seitlich versetzten Frontalaufprall, wird eine A-Säule vieler aktueller Fahrzeuge meist mit großer Wucht getroffen, weil auf dem Weg dorthin wenig Energie abgebaut wird oder kein seitliches Abgleiten stattfindet. Hierbei können hohe Belastungen für die Fahrzeuginsassen auftreten. Ferner kann hierbei die A-Säule kollabieren.
Bei einem sogenannten Front-Pole-Crash, einem mittigen Frontalaufprall auf einen Pfosten, können heutige Fahrzeuge recht verwundbar sein, da ein im Bereich einer Fahrzeugmitte angeordneter Querträger oft die einzige Crashenergie-Management Struktur (energie- und Intrusionskontrollierende) zwischen den Längsträgern vor einer Spritzwand darstellt.
Der Querträger kann unter dieser Belastung kollabieren (z.B. knicken). Daher kann unter Umständen nur ein kleiner Anteil der Aufprallenergie von den Längsträgern aufgenommen werden.
Je nach Fahrzeugkonzept kann ein Teil der Aufprallenergie durch den Motor abgebaut werden. Jedoch sollte dabei verhindert werden, dass der Motor bei schwereren Crashs zum Teil in den Fahrzeuginnenraum geschoben wird.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Aufprallschutzvorrichtung zur Anordnung an einer Karosserie eines Fahrzeugs, eine Karosserie, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Aufprallschutzvorrichtung sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer solchen Aufprallschutzvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Der vorliegende Ansatz schafft eine Aufprallschutzvorrichtung zur Anordnung an einer Karosserie eines Fahrzeugs, wobei die Aufprallschutzvorrichtung zumindest ein Seil umfasst, das über zumindest eine Öffnung in oder einen Bereich an einer Oberfläche der Karosserie spannbar oder gespannt ist, insbesondere um eine bei einem Aufprall des Fahrzeugs wirkende Kraft in die Karosserie einzuleiten.
Unter einer Aufprallschutzvorrichtung kann eine Vorrichtung verstanden werden, die ausgebildet ist, um eine Wucht einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Objekt zu mindern. Unter einer Karosserie kann ein auf einem Fahrwerk des Fahrzeugs basierender Fahrzeugaufbau verstanden werden. Die Karosserie kann etwa als selbsttragende Karosserie realisiert sein. Beispielsweise kann die Karosserie eine A-, B- oder C-Säule sowie Längs- oder Querträger als tragende Strukturen umfassen. Unter einem Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise ein Pkw oder Lkw verstanden werden. Eine Oberfläche der Karosserie kann zumindest eine Öffnung aufweisen. Die Öffnung kann durch die tragenden Strukturen der Karosserie begrenzt sein. Beispielsweise kann die Öffnung als Türenbereich zwischen A- und B-Säule, zwischen A- und C-Säule, zwischen B- und C-Säule, als Kotflügelbereich zwischen Längsträger und A-Säule oder als Frontbereich zwischen zwei Längsträgern ausgebildet sein. Über die Öffnung kann zumindest ein Seil gespannt sein. Unter einem Seil kann ein hochfestes Zugmittel verstanden werden, das ausgebildet ist, um zumindest einen Teil einer bei einem Aufprall wirkenden Bewegungsenergie aufzunehmen und in die tragenden Strukturen der Karosserie einzuleiten.
Der vorliegende Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass eine Stabilität einer Karosserie erhöht werden kann, indem exponierte Bereiche der Karosserie, wie beispielsweise Türen-, Front- oder Kotflügelbereich, mit einem oder mehreren Seilen überspannt werden. Insbesondere können die Seile hierbei mit tragenden Strukturen der Karosserie verbunden sein. Mittels der Seile kann im Fall einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt ein erheblicher Anteil einer auf die Karosserie wirkenden Energie in die tragenden Strukturen eingeleitet werden. Somit kann insbesondere bei einem Seitencrash, Small-Overlap-Front-Crash oder Front-Pole-Crash eine Eindringtiefe des Objekts verringert werden und ein Verletzungsrisiko für Fahrzeuginsassen gesenkt werden.
Mittels einer derartigen Aufprallschutzvorrichtung können beispielsweise aktuelle IIHS-Anforderungen hinsichtlich einer Fahrzeugsicherheit mit verhältnismäßig geringem Kostenaufwand erfüllt werden. Ferner kann durch die Verwendung von Seilen ein Fahrzeuggewicht möglichst niedrig gehalten werden. Somit eignet sich die Aufprallschutzvorrichtung besonders zum Einbau in Leichtbaufahrzeuge.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes kann zumindest ein Energieabsorptionselement zum Absorbieren einer bei einem Aufprall auf das Seil übertragenen Energie mit dem Seil verbindbar oder verbunden sein. Unter einem Energieabsorptionselement kann beispielsweise ein Dämpfer, eine Feder, ein Elastomer oder eine verformbare Struktur verstanden werden. Das Energieabsorptionselement kann in das Seil integriert sein oder auch mit einem Seilende verbunden sein. Mittels des Energieabsorptionselements kann eine bei dem Aufprall auftretende Materialbelastung des Seils oder eines mit dem Seil verbundenen Karosserieteils möglichst niedrig gehalten werden und somit eine zuverlässige Funktion der Aufprallschutzvorrichtung gewährleistet werden.
Des Weiteren kann zumindest ein Endabschnitt des Seils in eine von einer Längsrichtung des Seils abweichende Richtung umlenkbar oder umgelenkt sein. Durch eine solche Umlenkung eines Endabschnitts des Seils kann eine günstige Kraftverteilung an einem Befestigungspunkt des Seils erreicht werden.
Ferner kann das Seil zumindest ein Sensorelement zum Erfassen eines Spannungszustands des Seils aufweisen. Bei dem Sensorelement kann es sich etwa um einen Beschleunigungssensor, Drucksensor oder Dehnmessstreifen handeln. Vorteilhafterweise kann das Sensorelement in das vorangehend beschriebene Energieabsorptionselement integriert sein. Mittels des Sensorelements können genaue Informationen hinsichtlich eines Spannungszustands des Seils bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes kann die Aufprallschutzvorrichtung eine Verriegelungseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, um das Seil wiederlösbar an der Karosserie zu befestigen. Die Verriegelungseinheit kann beispielsweise eine Aufnahme und ein mit der Aufnahme formschlüssig verbindbares Steckelement umfassen. Hierbei kann etwa das Steckelement mit einem Seilende und die Aufnahme mit einem tragenden Teil der Karosserie fest verbunden sein. Mittels der Verriegelungseinheit ist es möglich, die Aufprallschutzvorrichtung in einen Türenbereich des Fahrzeugs zu integrieren. Beispielsweise kann die Verriegelungseinheit hierbei ausgebildet sein, um beim Schließen einer Tür oder beim Anschalten einer Zündung eine auf Zug belastbare Verbindung zwischen dem tragenden Karosserieteil und dem Seil herzustellen.
Darüber hinaus kann die Aufprallschutzvorrichtung mit einer Vorspanneinheit ausgeführt sein, die ausgebildet ist, um das Seil in unterschiedliche Spannungszustände zu versetzen. Unter einer Vorspanneinheit kann beispielsweise ein elektrischer oder pneumatischer Antrieb verstanden werden, der mit der Verriegelungseinheit oder direkt mit dem Seil mechanisch gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Vorspanneinheit ausgebildet sein, um das Seil zu verdrehen oder einen Abstand zwischen Befestigungspunkten des Seils zu verändern. Mittels der Vorspanneinheit kann das Seil schnell und zuverlässig auf eine vordefinierte Spannung gebracht werden.
Der vorliegende Ansatz schafft zudem eine Karosserie für ein Fahrzeug, wobei die Karosserie folgende Merkmale aufweist:
zumindest eine in einer Oberfläche der Karosserie ausgebildete Öffnung; und
eine Aufprallschutzvorrichtung gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen, wobei zumindest ein Seil der Aufprallschutzvorrichtung über die zumindest eine Öffnung und/oder einen Bereich an der Karosserie gespannt ist.
Ferner schafft der vorliegende Ansatz ein Verfahren zum Herstellen einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einer vorangehend beschriebenen Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen zumindest eines Seils; und
Spannen des zumindest einen Seils über und/oder in zumindest eine Öffnung in einer Oberfläche oder an einem Bereich an der Oberfläche einer Karosserie eines Fahrzeugs.
Ferner schafft der vorliegende Ansatz ein Verfahren zum Betreiben einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Erfassen eines Spannungszustands zumindest eines Seils, das über und/oder in zumindest eine Öffnung in einer Oberfläche einer Karosserie eines Fahrzeugs gespannt ist; und
Aktivieren und/oder Adaptieren einer Personenschutzvorrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Spannungszustand.
Unter einer Personenschutzvorrichtung kann beispielsweise ein Airbag verstanden werden, der ausgebildet ist, um sich bei einer Kollision des Fahrzeugs in einem Fahrzeuginnenraum zu entfalten. Beispielsweise kann die Personenschutzvorrichtung aktiviert werden, sofern der Spannungszustand einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Somit kann eine Steuerung der Personenschutzvorrichtung in Abhängigkeit von einer Intensität der Kollision erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes kann das Verfahren einen Schritt des Vorbereitens des zumindest einen Seils umfassen, um das Seil vorzuspannen und/oder an der Karosserie zu verriegeln. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Seil im Fall einer Kollision eine zum wirksamen Abfangen der Kollision erforderliche Mindestspannung aufweist.
Hierbei kann der Schritt des Vorbereitens in Abhängigkeit von einer Betätigung einer Zündung des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von einer Benutzung einer Tür des Fahrzeugs ausgeführt werden. Somit kann eine Durchführung des Schritts des Vorbereitens mit einfachen Mitteln automatisiert werden.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft schließlich eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung 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 der Vorrichtung 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.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer zweitürigen Karosserie mit einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer viertürigen Karosserie mit einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung einer zweitürigen Karosserie mit einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Darstellung einer viertürigen Karosserie mit einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Darstellung einer Verriegelungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine schematische Darstellung eines Befestigungsbereichs zur Befestigung einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7a, 7b, 7c schematische Darstellungen eines Vorderwagens mit einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8a, 8b schematische Darstellungen eines Vorderwagens mit einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 eine schematische Darstellung eines Spannungszustands eines Seils zur Verwendung in einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ein Diagramm zur Darstellung zweier Kraftverläufe beim Spannen eines Seils zur Verwendung in einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
11 ein Diagramm zur Darstellung eines Kraftverlaufs beim Spannen eines Seils zur Verwendung in einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
14 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer zweitürigen Karosserie 100 mit einer Aufprallschutzvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Karosserie 100 ist in 1 beispielhaft als Karosserie eines zweisitzigen Kleinstwagens dargestellt. Die Aufprallschutzvorrichtung 105 umfasst beispielhaft vier Seile 110, die je über einen fahrersitzseitigen Türenbereich 115 der Karosserie 100 gespannt sind. Hierbei sind die Seile 110 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die Seile 110 sind beispielsweise als hochfeste Drahtseile realisiert. Der Türenbereich 115 ist von einer A-Säule 120 und einer C-Säule 125 der Karosserie 100 begrenzt. Hierbei ist je ein erstes Seilende der Seile 110 an der A-Säule 120 und je ein zweites Seilende der Seile 110 an der C-Säule 125 befestigt. Die Seile 110 sind als Seitenaufprallschutz ausgebildet, um einen Hauptanteil einer bei einem Seitenaufprall des Fahrzeugs wirkenden Kraft aufzunehmen und in die A-Säule 120 und die C-Säule 125 einzuleiten. Somit wird die Kraft möglichst großflächig über die Karosserie 100 verteilt und eine Wucht des Seitenaufpralls im Bereich des Fahrersitzes gemindert.
Die Karosserie 100 kann weitere Seile 110 umfassen, die beispielsweise über einen dem fahrersitzseitigen Türenbereich gegenüberliegenden beifahrersitzseitigen Türenbereich gespannt sind, um auch einen Beifahrer vor einem Seitenaufprall zu schützen.
Die in 1 gezeigte Aufprallschutzvorrichtung 105 dient zur Intrusionsverminderung, insbesondere für den Fall, dass in einem Crash hauptsächlich nicht tragende Strukturen einer Seite der Karosserie 100 getroffen werden. Ferner dient die Aufprallschutzrichtung 105 der Energieabsorption.
Mittels der Aufprallschutzvorrichtung 105 kann ein bestimmtes Verhältnis zwischen Intrusionsverminderung und Energieabsorption eingestellt werden. Die Aufprallschutzvorrichtung 105 eignet sich insbesondere zur Realisierung eines für Leichtbaufahrzeuge geeigneten Seitenaufprallschutzsystems. Bei Leichtfahrzeugen, die beispielsweise aus Carbon gefertigt sind, stehen meist wenig oder keine deformierbaren, d. h. energieabsorbierenden Strukturen für einen Seiten- oder seitlichen Pole-Crash (seitlicher Aufprall auf einen Pfosten) zur Verfügung. Durch die Verwendung hochfester Seile 110 kann mit geringem Materialaufwand die Umleitung einer Aufprallenergie im Fall eines Seitencrashs verbessert werden, indem die Aufprallenergie in zur Energieabsorption geeignete, d. h. tragfähige Karosseriestrukturen umgeleitet wird. Mittels der Aufprallschutzvorrichtung 105 kann ein Gewicht von Seitenaufprallschutzsystemen verringert werden und eine Leistungsfähigkeit vorhandener Seitenaufprallschutzsysteme verbessert werden. Mithilfe dieser Technologie können viele Anbauteile wie etwa Türen leicht gehalten werden und ein Gesamtfahrzeug trotzdem crashfest gestaltet werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer viertürigen Karosserie 200 mit einer Aufprallschutzvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz zu 1 ist die in 2 gezeigte Karosserie 200 mit einer B-Säule 205 realisiert. Die B-Säule 205 ist zwischen der A-Säule 120 und der C-Säule 125 angeordnet. Zwischen der B-Säule 205 und der C-Säule 125 ist ein weiterer Türenbereich 210 als weitere Öffnung in der Oberfläche der Karosserie 200 ausgebildet. Die Seile 110 sind je von der A-Säule 120 über die B-Säule 205 zur C-Säule 125 gespannt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Seile 110 ausgebildet, um wiederlösbar an zumindest einer der Säulen 120, 125, 205 befestigt zu werden. Somit wird ein Öffnen und Schließen von Türen in den Türenbereichen 115, 210 ermöglicht.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer zweitürigen Karosserie 300 mit einer Aufprallschutzvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu 1 sind in 3 nur drei statt vier Seilen 110 dargestellt. Die Seile 110 umfassen beispielhaft je zwei Energieabsorptionselemente 305. Hierbei ist je ein Energieabsorptionselement 305 an je einem Seilende der Seile 110 angeordnet. Die Energieabsorptionselemente 305 sind ausgebildet, um eine bei einem Aufprall auf die Seile 110 übertragene Energie zu absorbieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfolgt die Energieabsorption durch eine entsprechende Materialauswahl der Seile 110. Alternativ oder zusätzlich sind Energieabsorptionselemente 305 wie beispielsweise Verformungselemente, Elastomere, Federn oder Dämpfer vorgesehen. Optional erfolgt die Energieabsorption durch verschiedene Verformungsarten von Karosseriestrukturen, an denen die Seile 110 befestigt sind.
Die in 3 gezeigte Karosserie 300 ist beispielsweise als CFK-Karosserie ausgeführt. Bei CFK-Karosserien können die Energieabsorptionselemente 305 deutlich stärker oder größer als bei herkömmlichen Karosserien ausgelegt sein, da die festen und spröden CFK-Strukturen kaum Energie durch Verformung abbauen können. Somit kann ein Großteil einer Energie eines Seitencrashs durch die Seile 110 und die Energieabsorptionselemente 305 absorbiert werden. Je nach einer notwendigen Größe der Energieabsorptionselemente 305 können die Energieabsorptionselemente 305 in tragenden Strukturen der Karosserie 300 untergebracht sein.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer viertürigen Karosserie 200 mit einer Aufprallschutzvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Karosserie 200 umfasst die in 4 gezeigte Karosserie 200 die in 3 beschriebenen Energieabsorptionselemente 305 sowie einen Verriegelungsmechanismus als Verriegelungseinheit 400. Die Energieabsorptionselemente 305 sind in 4 beispielhaft im zwischen der A-Säule 120 und der B-Säule 205 ausgebildeten Türenbereich 115 angeordnet. Hierbei sind die Energieabsorptionselemente 305 je im Bereich der Seilenden in die Seile 110 integriert.
Die Verriegelungseinheit 400 umfasst eine Trägerstange 405, die im Bereich der B-Säule 205 angeordnet ist und quer zu einer Längsachse der Seile 110 verschiebbar ist. Die Trägerstange 405 ist beispielhaft mit vier Haken 410 ausgeführt. Ferner weisen die Seile 110 im Bereich der B-Säule 205 je eine Schlaufe 415 auf. Die Haken 410 sind ausgebildet, um beim Verschieben der Trägerstange 405 in die Schlaufen 415 eingeführt zu werden. Somit werden die Seile 110 an der B-Säule 205 fixiert.
Optional ist die Verriegelungseinheit 400 ausgebildet, um die Seile 110 durch ein anschließendes Verdrehen der Seile 110 zu straffen. Somit können die Seile 110 auf eine vorgegebene Spannung gebracht werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Verriegelungseinheit 400 ausgebildet, um von einem Pre-crash-System aktiv angesteuert werden.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Verriegelungseinheit 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu der in 4 gezeigten Verriegelungseinheit 400 umfasst die in 5 gezeigte Verriegelungseinheit 500 eine Aufnahme 505 zum Aufnehmen eines Seilendes eines hochfesten Seils 110. Die Aufnahme 505 ist an einer tragenden Karosseriestruktur befestigt. Bei der tragenden Karosseriestruktur handelt es sich beispielsweise um die in den 2 und 4 gezeigte B-Säule 205. Ferner umfasst die Verriegelungseinheit 500 ein Steckelement 510, das an dem Seilende des Seils 110 angebracht ist. Das Steckelement 510 ist als sogenannter Pilzkopf mit einem T-förmigen Querschnitt realisiert. Angrenzend an das Steckelement 510 ist das Energieabsorptionselement 305 in das Seil 110 integriert.
Das Seil 110 ist beispielsweise in eine beifahrerseitige Tür 512 einer Karosserie eingebaut.
Die Aufnahme 505 weist eine Aussparung 515 auf, deren Querschnitt im Wesentlichen dem Querschnitt des Steckelements 510 entspricht. Das Steckelement 510 ist ausgebildet, um etwa beim Schließen der Tür 512 in die Aussparung 515 eingeführt zu werden. Dadurch wird eine zugfeste Verbindung zwischen dem Seil 110 und der Aufnahme 505, und damit der B-Säule 205, hergestellt.
Optional ist die Verriegelungseinheit 500 mittels Aktuatorik ansteuerbar. Beispielsweise ist eine Vorspanneinheit 518 mit der Verriegelungseinheit 500 mechanisch gekoppelt. Die Vorspanneinheit 518 ist ausgebildet, um das Seil 110 durch Verschieben der Aufnahme 505 in der B-Säule 205 vorzuspannen. Die Vorspanneinheit 518 umfasst beispielsweise einen Elektromotor. Eine Wirkrichtung einer solchen Vorrichtung 518 zum Vorspannen des Seils 110 ist mit einem Pfeil gekennzeichnet.
Die Vorspanneinheit 518 kann auch am tragenden Teil einer Scharnierbefestigung der Tür 512 angeordnet sein, wie beispielsweise an einer in 5 nicht gezeigten A-Säule der Beifahrerseite.
Das Vorspannen des Seils 110 kann beispielsweise direkt nach dem Schließen der Tür 512 oder bei geschlossener Tür 512 beim Einschalten einer Zündung erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Vorspannen durch ein Pre-crash-side-System getriggert sein.
Eine Aktivierung kann hierbei mittels einer pyrotechnischen, hydraulischen, pneumatischen, mechanischen, elektromechanischen oder elektronischen Einheit erfolgen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine rein mechanische Straffung des Seils 110 durch eine konische Form der Aufnahme 505 des Pilzkopfes vorgesehen. Optional kann das Vorspannen auch entfallen.
Bei einer viertürigen Karosserie 200, 400 können die Seile 110 miteinander verbunden sein, um eine eingetragene Energie an möglichst viele geeignete Strukturen zu verteilen, wie beispielsweise in den 2 und 4 gezeigt. Bei einer viertürigen Karosserie 200, 400 ohne B-Säule 205 können die Seile 110 einer Vordertür und die Seile 110 einer Hintertür miteinander gekoppelt sein, um die eingetragene Energie an die A-Säule 120, die C-Säule 125 und die darin befindlichen Energieabsorptionselemente 305 weiterzuleiten.
Um einen zu hohen Impuls zu Crashbeginn zu vermeiden, sollte das Seil 110 nicht zu stark gespannt sein. Eine optimale Spannung des Seils 110 kann beispielsweise von den das Seil 110 umgebenden Strukturen abhängig sein.
Das Seil 110 kann an tragenden Strukturen, an denen die Scharniere der Tür 512 verschraubt sind, befestigt sein. Hierbei kann das Seil 110 innerhalb der Tür 512 verlegt sein. In der Regel sind die Scharniere einer Vordertür an einer A-Säule und die Scharniere einer Hintertür an einer B-Säule 205 verschraubt. Dadurch wird erreicht, dass sich eine Strecke, die das Seil 110 überspannt, beim Öffnen der Tür 512 nicht ändert oder verkürzt, sodass eine Spannung des Seils 110 nachlässt.
Das Seil 110 kann zur Verbesserung vorhandener Seitenaufprallschutzsysteme beispielsweise innerhalb vorhandener Seitenaufprallschutzelemente, etwa innerhalb von Vierkantprofilen, platzsparend verlegt sein.
Um beim Öffnen der Tür 512 eine ähnliche Haptik wie bei rein mechanischen Türöffnungssystemen zu gewährleisten, kann eine aktive Verspannung beispielsweise zeitgleich mit einem Signal „Zündung aus“ gelöst werden, da die Tür 512 in der Regel erst danach geöffnet wird.
Um ein möglichst komfortables und verschleißarmes Öffnen der Tür 512 bei eingeschalteter Zündung zu gewährleisten, kann beispielsweise mittels einer an einem Türöffner angeordneten Kontaktsensorik frühzeitig mit dem Lösen einer aktiven Verspannung begonnen werden.
Um das Auftreten von Geräuschen durch Schwingungen, ähnlich den Saiten eines Saiteninstruments, zu vermeiden, kann das Seil 110 zumindest punktuell in Schaumstoff (oder Material mit ähnlichen akustisch dämpfenden / entkoppelnden Eigenschaften) gelagert sein. Ein minimaler Abstand der Lagerpunkte kann hierbei in Abhängigkeit von einem zu vermeidenden Frequenzbereich vorgegeben sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Notöffnung der Tür 512 nach einem Crash vorgesehen. Beispielsweise kann eine Verriegelung nach einem erkannten Ende des Crashs aktiv gelöst werden, etwa elektrisch, pyrotechnisch, pneumatisch oder hydraulisch. Die Lösung der Verriegelung kann ansprechend auf eine sogenannte Entsorgungszündung eines Airbag-Steuergeräts erfolgen. Alternativ kann die Arretierung entsprechend dem Prinzip eines SD-Karten-Slots gelöst werden, wenn ein gewisser Eindrückweg oder eine gewisse Kraft überschritten wird.
Das Arretierungssystem 500 kann analog zu herkömmlichen Türschlössern und Schiebetürmechanismen geschützt untergebracht und crashrobust ausgelegt sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist zumindest ein Sensorelement 520 in das Seil 110 integriert, um einen Spannungszustand des Seils 110 zu erfassen.
Mittels einer in den Seilen 110 integrierten Sensorik 520 kann beispielsweise basierend auf Kraft-, Weg-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs-, Druck- oder Körperschallinformationen eine Crashart oder Crashschwere detektiert werden. Das Sensorelement 520 ist beispielsweise als Dehnungsmessstreifen (DMS) realisiert.
Die Sensorik 520 kann auch in die Energieabsorptionselemente 305 integriert sein.
Es kann je ein Sensorelement 520 an je einem Seilende angeordnet sein. Es kann aber auch nur ein Sensor 520 je Seil 110 oder nur ein Sensor 520 je Tür, insbesondere wenn mehrere Seile 110 einen Lastpfad bilden, installiert sein. Aufgrund der sehr kurzen Auslösezeiten eines Seitenalgorithmus (5 bis 7 ms) eignen sich die oben beschriebenen Informationen insbesondere zur Verwendung für Postcrash-Funktionen, etwa um eine Crashschwere bei einem Notruf zu erfassen.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Befestigungsbereichs 600 zur Befestigung einer Aufprallschutzvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 6 ist eine Draufsicht auf den Befestigungsbereich 600 gezeigt. Der Befestigungsbereich 600 umfasst einen Umlenkpunkt 605 mit einem beispielsweise kreisrunden Querschnitt. Der Umlenkpunkt 605 ist beispielsweise an der A-Säule 120 befestigt. Der Umlenkpunkt 605 ist ausgebildet, um einen Endabschnitt des Seils 110 in eine von einer Längsrichtung des Seils 110 abweichende Richtung umzulenken. In 6 ist das Seil 110 beispielhaft um 90 Grad umgelenkt. Der Endabschnitt ist mit einem ersten Energieabsorptionselement 305 verbunden. Hierbei ist das erste Energieabsorptionselement 305 in die A-Säule 120 integriert. Das Seil 110 weist ferner ein zweites Energieabsorptionselement 305, das in einem vor dem Umlenkpunkt 605 befindlichen Abschnitt des Seils 110 angeordnet ist.
Die optionalen Dämpfungs- bzw. Energieabsorptionselemente 305 können entweder im Seil 110 oder in der A-Säule 120 integriert sein. Wenn aus Platzgründen eine ausreichende Dimensionierung mit nur einem Element 305 pro Seite des Seils 110 nicht möglich ist, kann das Energieabsorptionselement 305 sowohl im Seil 110 als auch in der A-Säule 120 integriert sein.
Das Seil 110 dient dazu, eine Verbindung zwischen tragenden Teilen einer Karosserie, beispielsweise A-, B- und C-Säule, herzustellen, damit die Kräfte auf die tragenden Teile und beispielsweise nicht auf eine Tür übertragen werden.
Eine Befestigung des Seils 110 an den tragenden Teilen erfolgt hierbei derart, dass im Rahmen der abzudeckenden Crashschweren keine unkontrollierten Materialverformungen wie Ausreißen o. Ä. auftreten, sondern eine sichere Befestigung oder eine kontrollierte Verformung, etwa durch Torsion einer B-Säule, gewährleistet ist.
Um einen aufgrund eines sogenannten Straßenlaterneneffekts auftretenden Peak abzumildern, wie nachfolgend anhand der 9 bis 11 beschrieben, kann zumindest ein Seilende des Seils 110 abgewinkelt zu einem Seilverlauf verankert sein. Hierbei kann das Seil 110 über den Umlenkpunkt 605 geführt sein. Dadurch wird eine günstige Kraftverteilung im Bereich eines Befestigungspunktes des Seils 110 realisiert. Sofern es nicht um eine CFK-Karosserie handelt, kann eine Energie zusätzlich durch Torsion entsprechender Strukturen, in 6 etwa der A-Säule 120, abgebaut werden.
Verschiedene Ausprägungen der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden.
Sofern notwendig, erfolgt gemäß einer ersten Ausprägung die Verspannung der Seile 110 zwischen Tür 512 und B-Säule 205 oder zwischen Tür 512 und C-Säule 125 beim Schließen der Tür 512. Die Verspannung ist hierbei entweder mechanisch oder elektronisch angesteuert.
Gemäß einer zweiten Ausprägung erfolgt die Verspannung der Seile 110 zwischen Tür 512 und B-Säule 205 oder zwischen Tür 512 und C-Säule 125 über einen Aktuator 518, der kurz vor einem drohenden Unfall von einem Pre-crash-side-System mechanisch, elektromechanisch, pyrotechnisch, pneumatisch,hydraulisch oder elektronisch angesteuert wird.
Gemäß einer dritten Ausprägung sind die Seile 110 nur zwischen A-Säule 120 und B-Säule 205 oder B-Säule 205 und C-Säule 125 gespannt. Die dritte Ausprägung kann mit der ersten und der zweiten Ausprägung kombiniert sein.
Gemäß einer vierten Ausprägung sind die Seile 110 türübergreifend miteinander gekoppelt und somit zwischen A-Säule 120, B-Säule 205 und C-Säule 125 gespannt. Optional ist eine Weiterführung der Seile 110 zu anderen Karosseriestrukturen wie etwa Längsträgern vorgesehen. Dadurch wird eine Aufprallenergie an möglichst viele tragenden Strukturen verteilt. Die vierte Ausprägung kann mit der ersten und der zweiten Ausprägung kombiniert sein.
Gemäß einer fünften Ausprägung werden die Seile 110, angesteuert durch ein Pre-crash-side-System, kurz vor einem Seitencrash durch einen Türinnenraum geschossen. Hierbei sind die Seilenden mit Widerhaken ausgeführt, die ausgebildet sind, um das Seil in einer Fahrzeugsäule zu arretieren.
7a, 7b, 7c zeigen schematische Darstellungen eines Vorderwagens 700 mit einer Aufprallschutzvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Vorderwagen 700 kann auch als Frontbereich bezeichnet werden.
7a zeigt eine Draufsicht auf den Vorderwagen 700. Der Vorderwagen 700 umfasst zwei parallel zueinander angeordnete Längsträger 705 sowie zwei A-Säulen 710. Hochfeste Seile 110 verbinden einen vorderen Bereich der Längsträger 705 mit einem äußeren Bereich der A-Säulen 710 und ermöglichen so ein seitliches Abgleiten von einer Barriere.
Die in den 7a bis 7c gezeigte Aufprallschutzvorrichtung 105 umfasst beispielhaft zwei Seile 110, die mit je zwei Energieabsorptionselementen 305 ausgestattet sind. In den optionalen Dämpfer- bzw. Energieabsorptionselementen 305 sind beispielsweise Dehnungsmessstreifen (DMS) integriert. Je ein erstes Seilende der Seile 110 ist mit je einem einer Fahrzeugfront zugewandten Endbereich der Längsträger 705 verbunden. Je ein zweites Seilende der Seile 110 ist mit je einer A-Säule 710 verbunden, sodass je ein Seil 110 je einen Kotflügelbereich des Vorderwagens 700 überspannt. Die Energieabsorptionselemente 305 sind je benachbart zu Befestigungspunkten der Seile 110 angeordnet.
7b zeigt eine Querschnittsdarstellung des Vorderwagens 700. Je ein Längsträger 705, je eine A-Säule 710 und je ein Seil 110 sind beispielhaft in Form eines rechtwinkligen Dreiecks angeordnet. Hierbei bildet je ein Seil 110 eine Hypotenuse des rechtwinkligen Dreiecks.
7c zeigt eine Draufsicht auf den Vorderwagen 700 bei einem seitlich versetzten Frontaufprall („Small-Overlap-Crash“) auf eine Barriere 715. Beim Eindringen der Barriere 715 in den Kotflügelbereich des Vorderwagens 700 wird das über den Kotflügelbereich gespannte Seil 110 auf Zug belastet, sodass die Energieabsorptionselemente 305 des Seils 110 gedehnt werden und ferner ein Krafteintrag in einen der Längsträger 705 erfolgt. Hierbei wird der Längsträger 705 deformiert. Somit wird eine kinetische Energie des Frontaufpralls zumindest teilweise in Verformungsenergie umgewandelt.
Die 7a bis 7c zeigen ein auch für Leichtbaufahrzeuge geeignetes Schutzsystem 105 zur Verbesserung einer Insassensicherheit bei einem Small-Overlap-Crash. Das Schutzsystem 105 dient zum einen dazu, ein seitliches Abgleiten an der Barriere 715 zu ermöglichen. Zum anderen dient das Schutzsystem 105 der Energieabsorption, indem mittels hochfester Seile 110 eine Verbesserung einer Umleitung einer Aufprallenergie in zur Energieabsorption geeignete oder tragfähige Karosseriestrukturen wie etwa die Längsträger 705 erreicht wird. Hierbei können die Seile 110 selbst oder in den Seilen 110 integrierte Energieabsorptionselemente 305 ausgebildet sein, um einen Teil der Aufprallenergie aufzunehmen.
Ferner wird bei einem Small-Overlap-Crash mittels der hochfesten Seile 110 ein seitliches Abgleiten ermöglicht. Somit werden eine Belastung der A-Säule 710, daraus resultierende Belastungen von Insassen und eine Deformation einer Fahrgastzelle deutlich verringert.
Durch die hochfesten Seile 110 kann ein Mehrgewicht eines für die Erfüllung der Kriterien des IIHS-Small-Overlap-Crash-Tests erforderlichen Schutzsystems geringer gehalten werden als mit konventionellen massiven Strukturen.
Somit werden mit lokal wenig Material hohe Kräfte an tragende Strukturen geleitet. Ein Teil der Aufprallenergie wird bei einem Small-Overlap-Crash mittels der hochfesten Seile 110 auf die Längsträger 705 übertragen. Die Aufprallenergie wird dort durch entsprechend verformbare Elemente abgebaut.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist an jedem Ende eines Seils 110 ein Sensor integriert, wie bereits anhand von 5 beschrieben. Optional ist nur ein solcher Sensor pro Seil 110 oder – bei mehreren Seilen 110 für einen Lastpfad – nur ein solcher Sensor pro Front-Kotflügelbereich installiert. Somit wird eine Erkennung einer Crashart zur entsprechenden Konditionierung von Rückhaltemitteln ermöglicht.
Mittels der anhand von 5 beschriebenen Sensorik kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Auswertung von Signalen einer existierenden XY-Sensorik einer Airbag-ECU (ECU = Electronic Control Unit; „elektronisches Steuergerät“) oder von XY-Upfront-Sensoren eine frühzeitige Erkennung eines Small-Overlap-Crashs erfolgen. Eine Auswertung der Signale kann unter Verwendung eines Airbag-Algorithmus erfolgen.
Beispielsweise kann bei gleichzeitigem Empfangen eines über einem Schwellwert liegenden Signals aus der Sensorik der Seile 110 und eines geringen X-Werts eines ECU-Sensors darauf geschlossen werden, dass es sich bei einem Aufprall eines Fahrzeugs um einen Small-Overlap-Crash handelt. Der X-Wert ist deshalb gering, weil der Längsträger 705 nicht direkt frontal getroffen wird. Somit wird das Gesamtfahrzeug anfangs kaum verzögert.
Bei ausreichend sicherer Erkennung kann eine entsprechende Konditionierung von Rückhaltemitteln und gegebenenfalls einer Ansteuerung weiterer aktiver Systeme veranlasst werden. Die Konditionierung kann auf die speziellen Belange eines Insassenschutzes bei einem Small-Overlap-Crash ausgerichtet sein. Die Ansteuerung kann beispielsweise über eine pyrotechnische, hydraulische, pneumatische, mechanische, elektromechanische oder elektronische Einheit erfolgen.
Ferner können bei einem Small-Overlap-Crash empfindliche Auslöseschwellen für Front-Airbags und Gurtstraffer vorgesehen sein. Eine Auslösung mit konventionell parametrierten Systemen kann zu spät erfolgen, da die Längsträger 705 bei einem Small-Overlap-Crash nicht frontal getroffen werden. Somit kann es sein, dass die Beschleunigungssignale für einen längeren Zeitraum als bei gesetzlich oder durch NCAP getesteten Frontcrashes unterhalb der Auslöseschwelle der Airbag-ECU vorliegen.
8a, 8b zeigen schematische Darstellungen eines Vorderwagens 700 mit einer Aufprallschutzvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In den 8a und 8b ist je eine Draufsicht auf den Vorderwagen 700 gezeigt. Im Gegensatz zu den 7a bis 7c weist die Aufprallschutzvorrichtung 105 in den 8a und 8b beispielhaft nur ein Seil 110 auf. Das Seil 110 ist über eine durch die beiden Längsträgern 705 begrenzte Öffnung gespannt. Die Öffnung ist einer mit einem Pfeil gekennzeichneten Hauptfahrtrichtung zugewandt. Hierbei ist je ein Ende des Seils 110 mit je einem vorderen Endbereich der Längsträger 705 verbunden. Der Vorderwagen 700 umfasst optional ferner einen quer zu den Längsträgern 705 angeordneten Querträger 800, der die beiden Längsträger 705 miteinander verbindet.
8b zeigt den Vorderwagen 700 bei einem mittigen Frontalaufprall auf ein pfostenartiges Hindernis 805 („Front-Pole-Crash“). Bei dem Hindernis 805 handelt es sich beispielsweise um einen Baum oder einen Laternenmast. Durch den Frontalaufprall werden die Längsträger 705 nach innen geknickt. Hierbei nehmen die Längsträger 705 in Längsrichtung auch einen gewissen Anteil einer Aufprallenergie auf.
Ferner wird die Aufprallenergie mittels der hochfesten Seile 110 auf die zwischen den Längsträgern 705 angeordnete Querverstrebung 800, auch Querträger 800 genannt, übertragen. Im Gegensatz zu einem konventionellen Querträger (im Bild nicht dargestellt) können die Seile 110 unter Zugbelastung nicht brechen oder kollabieren. Somit kann ein Hindernis 805 in Form eines Pfahls oder Baums durch die Seile 110 zwischen den Längsträgern 705 gestoppt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der vordere Querträger 800 durch die hochfesten Seile 110 ersetzt werden. Dadurch sind sehr leichte Querträger in Form der Seile 110 realisierbar.
Ferner ist die Querverstrebung 800 beispielhaft mit zwei verformbaren Elementen 810 ausgeführt. Die verformbaren Elemente 810 sind ausgebildet, um die Aufprallenergie zusätzlich durch eine kontrollierte Deformation abzubauen.
Eine Charakteristik der verformbaren Elemente 810, die beispielsweise in Form einer oder mehrerer optional aktiv schaltbarer Crashboxen realisiert sind, kann einstellbar sein, um etwa bei einem Offset-Frontcrash (versetzter Frontalaufprall) einen Teil der einwirkenden Kräfte auf einen nicht betroffenen Längsträger 705 umzuleiten. Eine solche Umleitung kann unter Verwendung einer Erkennung einer Crashart oder Crashschwere erfolgen.
Somit wird bei einem frontalen Pole-Crash eine Insassenbelastung verringert. Ferner wird mittels einer in den 8a und 8b gezeigten Vorrichtung 105 zum verbesserten Schutz bei einem Front-Pole-Crash eine Intrusion, d. h. eine Eindringtiefe des Hindernisses 805, verringert.
Eine Erkennung eines Front-Pole-Crashs kann durch Kopplung an eine existierende XY-Sensorik der Airbag-ECU oder der XY-Upfront-Sensoren erleichtert werden, wie beispielsweise bereits anhand der 7a bis 7c erläutert.
Beispielsweise kann eine Überschreitung eines Schwellwerts in den beiden Dehnungsmessstreifen, die in den Energieabsorptionselementen 305 integriert sind, oder in der im Seil 110 integrierten Sensorik in Verbindung mit einem geringen X-Signal des Steuergeräts als Erkennungsmerkmal eines Front-Pole-Crashs dienen. Die Längsträger 705 sind zu Crashbeginn in X-Richtung noch nicht stark belastet. Während das Gesamtfahrzeug kaum verzögert, werden die Seile 110 bereits eingedrückt.
Abhängig von einer Crashart können die aktiven Elemente 810 angesteuert werden, um eine für eine jeweilige Crashart oder -schwere optimalen Wirkungsgrad zu erreichen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann bei erkanntem Front-Pole-Crash durch ein aktives Element 810 eine Charakteristik der Querverstrebung 800 zwischen den Längsträgern 705 verändert werden, sodass ein gezielter Energieabbau durch kontrollierte Deformation dieser Querverstrebung 800 erreicht wird, verursacht durch ein Nach-innen-Ziehen der Längsträger 705 aufgrund der an den Seilen 110 wirkenden Kräfte.
Eine Aktivierung kann dabei über eine pyrotechnische, hydraulische, pneumatische, mechanische, elektromechanische oder elektronische Einheit erfolgen.
Für den Fall eines normalen Frontcrashs, wie etwa einem Full-frontal-, Offset- oder Angle-Crash, kann die Querverstrebung 800 so steif wie möglich ausgelegt werden, damit sich die Längsträger 705 daran abstützen können und nicht nach innen wegknicken.
Optional kann eine Entscheidung auf Basis einer vorausschauenden Sensorik getroffen werden, sodass eine Aktuatorik bereits vor einer Kollision aktiviert wird.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Spannungszustands 900 eines Seils 902 zur Verwendung in einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Seil 902 ist beispielsweise zwischen zwei je auf gegenüberliegenden Straßenseiten befindlichen Hauswänden 905 gespannt. In einer Mitte des Seils 902 ist beispielsweise eine Lampe (nicht dargestellt) befestigt.
Aufgrund des sogenannten Straßenlaterneneffekts ist ein schlagartiges Auftreten eines vollen Impulses auf das oder die straff gespannten Seile 902 zu vermeiden.
Eine Gewichtskraft G der Lampe kommt nicht zur Auswirkung, weil das Seil 902 eine gleichgroße Gegenkraft F erzeugt. Dies geschieht über die beiden Komponenten F₁ und F₂. Aus Symmetriegründen sind beide Seilkräfte F₁ und F₂ gleich groß. Daher ergibt sich ein Kräfteparallelogramm in Form einer Raute. Das Kräfteparallelogramm wird durch zwei Diagonalen in vier kongruente rechtwinklige Dreiecke zerlegt.
Ein Winkel α, um den das Seil 902 an den beiden Hauswänden 905 nach unten abgewinkelt ist, kann bei einem gegebenen horizontalen Abstand e zwischen den Seilbefestigungspunkten an den Hauswänden 905 sowie einem gegebenen vertikalen Abstand h zwischen den Seilbefestigungspunkten und einem Lampenbefestigungspunkt wie folgt berechnet werden.
Unter Verwendung des Winkels α lassen sich nun die Seilkräfte F₁ und F₂ berechnen. Es gilt:
Weil F als Gegenkraft zu G gleich G ist und G meistens gegeben ist, ergibt sich: F₁ = F₂ = G / 2·sinα
Ein Kraftverlauf sollte also derart beeinflusst werden, dass ein erster Impuls, der aufgrund des Straßenlaterneneffekts theoretisch bei vollständig gespanntem Seil, d. h. bei α = 0, im ersten Moment unendlich groß ist, abgemildert oder gestreckt wird. Dadurch wird ein ähnlicher Kraftverlauf wie nachfolgend anhand von 10 beschrieben erreicht. Je größer eine Eintauchtiefe h ist, desto höher ist eine Gegenkraft, wobei das Verhältnis zwischen Eintauchtiefe h und Gegenkraft unter Umständen nicht linear ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftverlauf über eine Aufhängung, etwa in Form eines Feder-Dämpfer-Systems im Seil 110 oder an der Karosserie 100, 200, 300, über Materialeigenschaften des Seils 110 oder über einen Umlenkpunkt 605, gegebenenfalls kombiniert mit einer Torsion des Seils 110, parametrierbar.
Das Seil 110 wird spätestens kurz vor einem Crash auf eine notwendige Spannung gebracht, beispielsweise mittels einer Spannvorrichtung 518. Alternativ kann auch eine Grundspannung des Seils 110 ausreichend sein. Zur Vermeidung eines zu hohen Impulses zu Beginn sollte das Seil 110 nicht zu stark gespannt sein.
Eine optimale Spannung kann beispielsweise in Simulationen oder Versuchen ermittelt werden.
Die optimale Spannung ist auch abhängig von den umgebenden Strukturen wie A-, B- und C-Säulen und davon, ob weitere Strukturen vorhanden sind, die Intrusionen verhindern, wie etwa bestehende Seitenaufprallschutzstrukturen, die insbesondere im ersten Teil einer Deformationstiefe wirken können.
10 zeigt ein Diagramm zur Darstellung zweier Kraftverläufe 1005, 1010 beim Spannen eines Seils zur Verwendung in einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist ein Integral der beiden Kurven der Kraftverläufe 1005, 1010 identisch. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kraftverlauf 1005 um einen Verlauf der in 9 gezeigten Kraft F₁ ohne dämpfende Elemente und bei dem Kraftverlauf 1010 um einen Verlauf der Kraft F₁ mit dämpfenden Elementen. Bei den dämpfenden Elementen handelt es sich beispielsweise um die anhand der 3 bis 8b beschriebenen Energieabsorptionselemente 305.
Der Kraftverlauf 1005 steigt zu Beginn einer Krafteinwirkung auf das Seil sehr schnell auf einen hohen Wert von F₁ linear an. Hierauf fällt der Kraftverlauf 1005 abrupt auf einen niedrigen Wert von F₁linear ab. Anschließend nähert sich der Kraftverlauf 1005 wieder einem Anfangswert von F₁.
Der Kraftverlauf 1010 steigt zu Beginn der Krafteinwirkung deutlich langsamer als der Kraftverlauf 1005 auf einen mittleren Wert von F₁ linear an. Hierauf nähert sich der Kraftverlauf 1010 ebenso langsam wieder dem Anfangswert von F₁.
11 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Kraftverlaufs 1100 beim Spannen eines Seils zur Verwendung in einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kraftverlauf 1100 um einen Verlauf der in 9 gezeigten Kraft F. 11 zeigt den Kraftverlauf 1100 von F in Abhängigkeit von einer Eindringtiefe. Zu Beginn einer Krafteinwirkung auf das Seil steigt der Kraftverlauf 1100 langsam an. Mit zunehmender Eindringtiefe steigt der Kraftverlauf 1100 immer stärker an. Beispielsweise weist der Kraftverlauf 1100 einen zu Beginn parabelförmigen Verlauf auf, der dann in einen linearen Verlauf übergeht.
12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1200 zum Herstellen einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 1205 erfolgt das Bereitstellen zumindest eines Seils. Hierauf erfolgt ein Schritt 1210 des Spannens des zumindest einen Seils über und/oder in zumindest eine Öffnung in einer Oberfläche einer Karosserie eines Fahrzeugs.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1300 zum Betreiben einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zunächst erfolgt ein Schritt 1305 des Ermittelns eines Spannungszustands zumindest eines Seils, das über zumindest eine Öffnung in einer Oberfläche einer Karosserie eines Fahrzeugs gespannt ist. In einem Schritt 1210 erfolgt das Aktivieren oder Adaptieren einer Personenschutzvorrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Spannungszustand.
14 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1400 zum Betreiben einer Aufprallschutzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1400 umfasst eine Einheit 1405 zum Ermitteln eines Spannungszustands zumindest eines Seils, das über zumindest eine Öffnung in einer Oberfläche einer Karosserie eines Fahrzeugs gespannt ist. Mit der Einheit 1405 ist eine weitere Einheit 1410 verbunden. Die weitere Einheit 1410 ist ausgebildet, um eine Personenschutzvorrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Spannungszustand zu aktivieren.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Aufprallschutzvorrichtung (105) zur Anordnung an einer Karosserie (100, 200, 300) eines Fahrzeugs, wobei die Aufprallschutzvorrichtung (105) zumindest ein Seil (110) umfasst, das über zumindest eine Öffnung (115, 210) in oder einen Bereich an einer Oberfläche der Karosserie (100, 200, 300) spannbar oder gespannt ist.
Aufprallschutzvorrichtung (105) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Energieabsorptionselement (305) zum Absorbieren einer bei einem Aufprall auf das Seil (110) übertragenen Energie mit dem Seil (110) verbindbar oder verbunden ist.
Aufprallschutzvorrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Endabschnitt des Seils (110) in eine von einer Längsrichtung des Seils (110) abweichende Richtung umlenkbar oder umgelenkt ist.
Aufprallschutzvorrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (110) zumindest ein Sensorelement (520) zum Erfassen eines Spannungszustands des Seils (110) aufweist.
Aufprallschutzvorrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verriegelungseinheit (500), die ausgebildet ist, um das Seil (110) wiederlösbar an der Karosserie (100, 200, 300) zu befestigen.
Aufprallschutzvorrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorspanneinheit (518), die ausgebildet ist, um das Seil (110) in unterschiedliche Spannungszustände zu versetzen.
Karosserie (100, 200, 300) mit folgenden Merkmalen: zumindest eine in einer Oberfläche der Karosserie (100, 200, 300) ausgebildete Öffnung (115, 210); und eine Aufprallschutzvorrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest ein Seil (110) der Aufprallschutzvorrichtung (105) über die zumindest eine Öffnung (115, 210) oder an einem Bereich an der Oberfläche gespannt ist.
Verfahren (1200) zum Herstellen einer Aufprallschutzvorrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (1200) folgende Schritte umfasst: Bereitstellen (1205) zumindest eines Seils (110); und Spannen (1210) des zumindest einen Seils (110 über und/oder in zumindest eine Öffnung (115, 210) in einer Oberfläche oder an einem Bereich an der Oberfläche einer Karosserie (100, 200, 300) eines Fahrzeugs.
Verfahren (1300) zum Betreiben einer Aufprallschutzvorrichtung (105) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren (1300) folgende Schritte umfasst: Ermitteln (1305) eines Spannungszustands zumindest eines Seils (110), das über und/oder in zumindest eine Öffnung (115, 210) in einer Oberfläche einer Karosserie (100, 200, 300) eines Fahrzeugs gespannt ist; und Aktivieren (1310) und/oder Adaptieren einer Personenschutzvorrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Spannungszustand.
Verfahren (1300) gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Schritt des Vorbereitens des zumindest einen Seils (110), um das Seil (110) vorzuspannen und/oder an der Karosserie (100, 200, 300) zu verriegeln.
Verfahren (1300) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vorbereitens in Abhängigkeit von einer Betätigung einer Zündung des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von einer Benutzung einer Tür (512) des Fahrzeugs ausgeführt wird.
Vorrichtung (1400) zum Betreiben einer Aufprallschutzvorrichtung (105) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorrichtung (1400) ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens (1300) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11 in entsprechenden Einrichtungen (1405, 1410) durchzuführen.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (1200, 1300) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wenn das Programmprodukt auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.