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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Massekopplungsanordnung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik ist allgemein bekannt, Fahrzeuge alleine mittels eines Elektromotors (Elektrofahrzeug) oder mittels einer Kombination eines Elektromotors und einer Antriebsmaschine einer anderen Art (Hybridantrieb) anzutreiben. Dabei wird die zum Antreiben des Elektromotors notwendige elektrische Energie in einem elektrischen Energiespeicher, wie z.B. einer Batterie bzw. einem Akkumulator gespeichert. Die Batterie kann von Zeit zu Zeit mittels einer externen elektrischen Energiequelle aufgeladen werden und kann dazu dienen, zurückgewonnene Bremsenergie (Rekuperationsenergie) zu speichern.
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Bekannte konstruktive Ausgestaltungen von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen sehen einen überproportional großen Massenanteil der Batterie im Vergleich zum Gesamtfahrzeug vor. Zur Erzielung einer großen Reichweite werden die elektrisch angetriebenen Fahrzeuge mit großen Batterien ausgestattet, die eine Masse von mehreren 100 kg aufweisen können (beispielsweise 100 bis 400 kg). Somit bildet die Batterie bis zu 30% der Gesamtfahrzeugmasse. Durch die hohe Masse stellt die Batterie im Falle eines Unfalls eine potentielle Gefahr dar. Die Befestigung der Batterie an der Karosserie des Kraftfahrzeugs spielt daher eine wichtige Rolle. Bekannte Konzepte für elektrisch angetriebene Fahrzeuge sehen die Batterie als einheitlichen steifen Block im Bereich des Unterbodens des Fahrzeugs (idealerweise zwischen Vorder- und Hinterachse) vor. Die Batterie trägt infolgedessen zur Absenkung des Gesamtschwerpunkts des Fahrzeugs bei.
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Nachteilig ist allerdings, dass es im Falle einer Fahrzeugkollision oder eines Aufpralls des Fahrzeugs zu hohen Verzögerungen kommen kann, die aufgrund der hohen Masse der Traktionsbatterien dann eine starke Schubkraft auf die Fahrzeugkarosserie ausüben. Eine Dämpfung der Bewegung der Fahrzeugbatterie im Vergleich zu dem restlichen Fahrzeug spielt eine bedeutende Rolle beim Stabilitätsverhalten des Fahrzeugs im Falle einer Kollision. Während einer Kollision – oder im allgemeinen während eines ungewöhnlichen Verzögerungsvorgangs wie etwa einer Notbremsung – werden alle massebehafteten Objekte des Fahrzeugs bzw. im Inneren des Fahrzeugs ruckartigen Beschleunigung ausgesetzt, die eine umso größere Beschleunigungskraft bedingt, je höher die Masse des verzögerten Objekts ist. Entscheidend für den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung des Gesamtsystems Fahrzeug sind daher die Zeitverläufe der Beschleunigung der einzelnen Objekte, ihr jeweiliger Massebeitrag, ihre Kinematik und der energetische Anteil an der Gesamtbilanz der kinetischen Energie.
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Um bei einer Fahrzeugkollision den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung des Gesamtsystems günstig zu beeinflussen, sind Verbindungssysteme bzw. Massekopplungsanordnungen zwischen Fahrzeugbatterie und Fahrzeugkarosserie bekannt, die die Batterie inklusive ihrer Trägerkonstruktion temporär und kontrolliert von der Fahrzeugkarosserie mechanisch abkoppeln. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 197 38 620 C1 so eine Massekopplungsanordnung bzw. ein Batterierückhaltesystem für Fahrzeugbatterien, bei dem seitliche Führungselemente eine Bewegung der Fahrzeugbatterie bei einem Aufprall zumindest teilweise zulassen. Durch die Abkopplung wird erreicht, dass die Batteriemasse während der Fahrzeugkollision eine eigene Bewegungstrajektorie durchläuft, und dadurch die Beschleunigungskräfte auf die Batterie günstiger gestaltet werden. Nachteilig an dem genannten Stand der Technik ist, dass die Batterie dergestalt entkoppelt wird, dass sie sich ausschließlich in Crashrichtung des Fahrzeugs bewegt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Massekopplungsanordnung anzugeben, bei der die Abkopplung innerhalb der Massekopplungsanordnung verbessert vorgenommen wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Masseabkopplungsanordnung mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Abkopplung innerhalb der Massekopplungsanordnung verbessert vorgenommen werden kann. Dazu ist erfindungsgemäß mindestens ein Kopplungsmittel vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, ein Masseaufnahmeelement zur Aufnahme eines Masseobjekts mit einer mit dem Fahrzeug fest verbundenen Fahrzeugstruktur zu koppeln und/oder zumindest teilweise von der Fahrzeugstruktur zu entkoppeln. Das Kopplungsmittel ist dazu als olzen ausgeführt, der der entlang seiner Längsachse einen ersten Querschnitt Q1, einen zweiten Querschnitt Q2 und einen dritten Querschnitt Q3 aufweist, wobei der erste Querschnitt Q1 kleiner als der zweite Querschnitt Q2 ist und der zweite Querschnitt Q2 wiederum kleiner als der dritte Querschnitt Q3 ist. Durch den Bolzen wird das Masseobjekt (z.B. Batterie bzw. Batteriepack) vorteilhaft an einem Fahrzeugrahmen bwz. einer übergeordneten stabileren Struktur des Fahrzeugs gekoppelt bzw. verankert, wenn kein Crash vorliegt. Dazu kontaktiert der Bolzen im Bereich seines größten Querschnitts Q3 vorteilhaft das Masseobjekt und die Fahrzeugstruktur und koppelt diese so miteinander. Ein oder mehrere Bolzen verriegeln somit im normalen Fahrbetrieb das Masseobjekt im Fahrzeug. Im Crashfall kann situationsbedingt z.B. in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit oder der Längsbeschleunigung entschieden werden, ob der bzw. die Bolzen in dieser Stellung (Querschnitt Q3) belassen wird bzw. werden oder in eine andere Position verschoben werden, so dass die Kopplung zwischen Masseobjekt und Fahrzeugstruktur über einen alternativen Querschnitt Q1 bzw. Q2 erfolgt und aufgrund der im Vergleich zum Querschnitt Q3 kleineren Querschnitte Q1 und Q2 eine kurzfristige Abkopplung erfolgt. Der Bolzen kann also vorteilhaft drei Positionen einnehmen – eine Mittelstellung mit Querschnitt Q3, die bei Erstmontage eingestellt wird und zwei weitere exzentrisch verschobene Positionen mit Querschnitt Q1 und Q2, wobei letztere für die kurzfristige Abkopplung des Masseobjekts von der Fahrzeugstruktur zuständig sind. Durch das Abkoppeln, bei dem das Masseobjekt (z.B. eine Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs) während einer Kollision des Fahrzeugs von einem an die Fahrzeugstruktur (z.B. eine Karosserie des Fahrzeugs) angekoppelten Zustand in einen von der Fahrzeugstruktur entkoppelten Zustand geschaltet wird, wird damit ab einem bestimmten Zeitpunkt die freie Bewegung des Masseaufnahmeelements und des Masseobjekts zumindest in einer Richtung relativ zu der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (z.B. in Längsrichtung des Fahrzeugs) erlaubt. Damit kann in vorteilhafter Weise der Aufprallimpuls beeinflusst werden. Die auf die Fahrzeuginsassen wirkende Belastung wird somit reduziert, weshalb diese Vorrichtung die auf das gesamte Fahrzeug wirkende Verzögerung so beeinflusst, dass die Belastung und damit die Verletzungsgefahr für die Insassen gegenüber einem Fahrzeug ohne ein solches System deutlich verringert wird.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Vorteilhaft ist der dritte Querschnitt Q3 entlang der Längsachse des Bolzens zwischen dem ersten Querschnitt Q1 und dem zweiten Querschnitt Q2 angeordnet. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Bolzen im Crashfall sowohl in Richtung des Abschnittes mit Querschnitt Q2 oder in entgegengesetzte Richtung des Abschnittes mit Querschnitt Q1 zu verschieben. Werden die genannten Abschnitte wahlweise aus unterschiedlichen Materialien hergestellt, kann während eines Crashfalles (Fahrzeugkollision) durch Verschiebung des Bolzens in Richtung eines im Vergleich zum Querschnitt Q3 kleineren Querschnitts Q1 oder Q2 eine kurze Freiflugphase bzw. Abkopplung des Masseobjektes 13 realisiert werden, in deren Anschluss ein Abbremsen erfolgt, indem das Material der Abschnitte mit Querschnitt Q1 und Q2 über Scherkräfte verformt wird.
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Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Material im Bereich bzw. im Abschnitt des Querschnitts Q3 Stahl bzw. Edelstahl ist. Durch diese Materialwahl wird eine stabile Kopplung zwischen dem Masseobjekt und der Fahrzeugstruktur gewährleistet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Material im Bereich des ersten Querschnitts Q1 und des zweiten Querschnitts Q2 Kunststoff oder Leichtmetall (wie z.B. Aluminium, Titan, etc.). Im Crashfall wird der Bolzen so verschoben, dass der größte Querschnitt Q3 nicht mehr das Masseobjekt (Batterie, Batteriepack, etc.) an die Fahrzeugstruktur des Fahrzeugs koppelt. Dazu wird er in Richtung des kleineren Querschnitts Q2 oder Q1 verschoben. Es entsteht eine kurze Freiflugphase des Masseobjektes aufgrund des verringerten Querschnitts Q1 oder Q2. Im Anschluss an diese Freiflugphase, die einer Abkopplung des Masseobjektes vom Fahrzeug entspricht, wird das Masseobjekt durch Scheren (Verformen) der auf den Abschnitt mit den jeweils kleineren Querschnitten Q1 oder Q2 wirkenden Scherkraft abgebremst.
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Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Material im Bereich des ersten Querschnitts Q1 und des zweiten Querschnitts Q2 mehrlagige Strukturen aus Kunststoffen und / oder Leichtmetallen (wie z.B. Aluminium, Titan, etc.) aufweist. Durch gezielten Aufbau der mehrlagigen Schichten ist es möglich, diese so zu gestalten, dass sie nur bei im Crashfall auftretenden bestimmten Scherkräften mit bestimmter Stärke verformen bei zu kleinen Scherkräften hingegen keine Verformung aufweisen.
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Eine weitere Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Bolzen im Bereich des ersten Querschnitts Q1 oder des zweiten Querschnitts Q2 eine Hohlstruktur aufweist. Im Gegensatz zu massiv ausgeführten Bereichen kann die Hohlstruktur noch vorteilhafter an die im Crashfall wirkenden Kräfte angepasst werden, sodass sie erst bei definierten Kräften kollabiert. Zudem ist eine Materialeinsparung gegeben, was wiederum ein weiterer Vorteil ist.
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Der Bolzen verbindet vorteilhaft das Masseobjekt mit einer Fahrzeugstruktur des Fahrzeugs quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs. Auf diese Art und Weise ist die vorteilhafteste Anbindung bzw. Ankopplung zwischen Masseobjekt und Fahrzeugstruktur des Fahrzeuges gewährleistet. Der Bolzen sitzt dabei vorteilhafterweise zwischen Masseobjekt und Fahrzeugstruktur und kontaktiert beide, ist somit formschlüssig mit diesen verbunden und koppelt beide miteinander.
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Die Verbindung zwischen Bolzen, Masseobjekt und Fahrzeugstruktur wird entweder durch Klebung vorgenommen oder durch Federbelastung realisiert. Im ersten Fall wird der Bolzen mit dem Masseobjekt und der Fahrzeugstruktur vorteilhafterweise verklebt, und somit im Normalfall fixiert. Im zweiten Fall wird er mittels Federn in der Mittelstellung, in der der Bolzen über den Mittelabschnitt mit dem größten Querschnitt Q3 das Masseobjekt mit der Fahrzeugstruktur des Fahrzeugs koppelt, gehalten (sog. "federbelastet").
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In einer weiteren vorteilhaften Fortbildung der Erfindung ist mindestens ein Aktor vorgesehen, über den der Bolzen im Crashfall entlang seiner Längsachse verschoben wird, um das Masseobjekt von der Fahrzeugstruktur freizugeben, zu entkoppeln bzw. zu entriegeln. Der Bolzen, der sich im Normalfall in einer Mittelstellung befindet, bei dem er mit dem Abschnitt mit dem Querschnitt Q3 das Masseobjekt mit der Fahrzeugstruktur des Fahrzeugs koppelt wird mittels des mindestens einen Aktors entlang seiner Längsachse in Richtung des Querschnitts Q1 oder des Querschnitts Q2 verschoben. Als Aktuierungsprinzipien kommen hier vorteilhaft Linearmotoren, Magnetsteller, hydraulische Systeme, elektroaktive Polymere u.a. bekannte Systeme zum Einsatz.
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Als Alternative zur Verschiebung des Bolzens über einen Aktor ist vorteilhaft mindestens eine Treibladung vorgesehen, über die der Bolzen im Crashfall verschoben wird, um das Masseobjekt von der Fahrzeugstruktur freizugeben, zu entkoppeln bzw. zu entriegeln. Die Treibladung ist billiger zu realisieren als das Prinzip des Verschiebens über einen Aktor.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Massekopplungsanordnung vorteilhaft eine Vorrichtung zur Precrash-Erkennung zugeordnet. Diese Precrash-Erkennungsvorrichtung ist ausgebildet, um Sensordaten zu erfassen, auszuwerten und Ergebnisse der Auswertung an ein Steuergerät weiterzuleiten, das vorteilhaft die Steuerung des Aktors oder die Zündung der Treibladung vornimmt. Durch die Precrash-Erkennung kann eine bestehende oder in naher Zukunft auftretende Aufprallsituation so genau bestimmt werden, dass daraus eine Strategie zur Betätigung des Aktors bzw. zur Zündung der Treibladung abgeleitet werden kann. Zur Bestimmung der Aufprallcharakteristik können Algorithmen zum Einsatz kommen, wie sie beispielsweise im Airbagbereich üblich sind. Die daraus resultierende Steuerung des mindestens einen Aktors bzw. Zündung der mindestens einen Treibladung kann über ein Regelwerk erfolgen. Beispielsweise wird bei einem Aufprall auf ein Objekt die Masse vorzugsweise zu Beginn des Aufpralls entkoppelt, um größere Verzögerungswerte zu erhalten.
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In einer weiteren Ausführungsform des Kraftfahrzeugantriebsstrangs ist die Massekopplungsanordnung als Batterieträgeranordnung ausgestaltet, wobei die Batterie des Kraftfahrzeugs das Masseobjekt darstellt.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt in schematischer Form ein Kraftfahrzeug mit einer Batterieträgeranordnung als beispielhafte Ausführungsform einer Massekopplungsanordnung;
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2 zeigt in schematischer Form eine Ausführungsform der Batterieträgeranordnung bzw. Massekopplungsanordnung;
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3 zeigt in schematischer Form die Ausführungsform aus 2 in vergrößerter Darstellung
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Massekopplungsanordnung 11 soll im Folgenden anhand eines in 1 schematisch dargestellten Kraftfahrzeugs 10 näher erläutert werden. Als Ausführungsform der Massekopplungsanordnung wird eine Anordnung gewählt, die ein Masseaufnahmeelement 12 (auch als Batterieaufnahmeelement 12 bezeichnet) aufweist, das dazu ausgebildet ist, ein Masseobjekt 13 (vorzugsweise eine Batterie 13) aufzunehmen. Dabei ist das Masseobjekt 13 mechanisch fest mit dem Masseaufnahmeelement 12 gekoppelt. Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Massekopplungsanordnung 11 auch in anderen Fahrzeugen, wie z.B. elektrisch angetriebenen Zweirädern, eingesetzt werden kann. Ebenfalls können anstatt der Batterie 13 als Masseobjekt 13 auch andere singuläre Massen im Fahrzeug als Masseobjekt definiert werden. Beispielsweise ist das beschriebene Wirkprinzip auch auf einen Motor als Masseobjekt anwendbar. Weiterhin weist die Massekopplungsanordnung 11 Kopplungsmittel 15 auf. Mit Hilfe der Kopplungsmittel 15 wird das Masseaufnahmeelement 12 im Normalfall mit einer Karosserie 17 bzw. Fahrzeugstruktur 17 des Kraftfahrzeugs 10 fest gekoppelt. Im Falle eines Aufpralls oder eine bevorstehenden Aufpralls wird das Masseaufnahmeelement 12 mittels der Kopplungsmittel 15 zumindest teilweise von der Karosserie entkoppelt. Die Kopplungsmittel 15 weisen mindestens einen Bolzen 16 auf. Die Anbindung des Masseobjektes 13, welches eine Batterie, ein Batteriepack oder ein Batterieträger sein kann, wird mittels mindestens eines verdreh- (z.B. durch ein Steilgewinde) bzw. verschiebbaren Bolzens realisiert, der unterschiedliche Querschnitts- oder Materialbereiche aufweist. Der Bolzen 16 kann rotationssymmetrisch (z.B. zylindrisch) ausgeführt sein, kann aber auch beliebige andere Formen aufweisen, mit denen die Funktion eines Bolzens erfüllt werden kann. Der mindestens eine Bolzen 16 weist eine Längsachse 22 auf und ist entlang der Längsachse in drei unterschiedliche Abschnitte 25, 26, 27 aufgeilt. Dabei weist der mittlere Abschnitt (dritter Abschnitt) 27 einen dritten Querschnitt Q3 auf. Der neben dem dritten Abschnitt 27 mit dem dritten Querschnitt Q3 liegende erste Abschnitt 25 weist einen ersten Querschnitt Q1 auf und der andere neben dem dritten Abschnitt 27 mit dem dritten Querschnitt Q3 liegende zweite Abschnitt 26 weist einen zweiten Querschnitt Q2 auf. Dabei ist der dritte Querschnitt Q3 größer als der zweite Querschnitt Q2 der wiederum größer ist als der Querschnitt Q1. Der dritte Abschnitt 27 (Querschnitt Q3) ist dabei aus Stahl gefertigt, wohingegen die Abschnitte 25 und 26 (Querschnitte Q1 und Q2) wahlweise aus Kunstoffen oder Leichtmetallen wie Aluminium oder Titan gefertigt sind. Für die Abschnitte 25 und 26 sind auch Kombinationen aus Kunststoffen und Leichtmetallen (Aluminium oder Titan, etc.) denkbar. Weiterhin sind auch mehrlagig aufgebaute Abschnitte 25 und 26 möglich, wobei die einzelnen Lagen bzw. Schichten ebenfalls aus Kunststoffen oder Leichtmetallen gefertigt sind. Kombinationen aus vergüteten und unvergüteten Bereichen sind ebenfalls möglich. Weiterhin kann der gesamte Bolzen 16 oder lediglich einzelne Abschnitte als Hohlstruktur gefertigt werden, wobei wiederum Kombinationen aus Stahl, Kunststoffen und Leichtmetallen zur Anwendung kommen. Der Bolzen 16 ist im Wesentlichen quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs 10 angeordnet. Mit diesem Bolzen bzw. mit mehreren solcher Bolzen wird das Masseobjekt 13 mit einem Fahrzeugrahmen bzw. einer übergeordneten stabileren Fahrzeugstruktur 17 des Fahrzeugs 10 verankert bzw. an dieses gekoppelt. Ein oder mehrere formschlüssig angeordnete Bolzen 16 verriegeln somit im normalen Fahrbetrieb den Batteriepack 13 bzw. das Masseobjekt im Fahrzeug 10. Dabei ist der Bolzen 16 im Normalfall so angeordnet, dass sein dritter Abschnitt 27 mit dem größten dritten Querschnitt Q3 zwischen Masseobjekt und Fahrzeugstruktur 17 bzw. Fahrzeugrahmen angeordnet ist (Mittelstellung) und diese formschlüssig miteinander verbindet. Der Bolzen 16 ist beispielsweise eingeklebt oder wird durch andere Sicherungsmöglichkeiten in der Mittelstellung gehalten. Beispielsweise wird er mittels Federn durch Federspannung in der Position gehalten (sog. "federbelastet"). Der Bolzen 16 kann im Crashfall in zwei weitere exzentrische Positionen verschoben werden. Er kann so verschoben werden, dass der erste Abschnitt 25 mit dem Querschnitt Q1 zwischen Masseobjekt 13 und Fahrzeugstruktur 17 angeordnet ist oder dass der zweite Abschnitt 26 mit dem Querschnitt Q2 zwischen Masseobjekt 13 und Fahrzeugstruktur 17 angeordnet ist. Die Verschiebung des Bolzens 13 wird durch das Zünden von mindestens einer Treibladung 24 erreicht, die den Bolzen 16 durch die entstehende Druckwelle verschiebt. Es kann eine Treibladung 24 auf jeweils einer Seite des Bolzens 16 hinter dem jeweiligen Abschnitt 25 oder 26 des Bolzens vorgesehen sein, um ihn wahlweise in Richtung von Abschnitt 25 oder wahlweise in Richtung von Abschnitt 26 zu verschieben. Alternativ ist mindestens ein Aktor 23 statt der erwähnten Treibladung 24 vorgesehen. Es kommen also weitere Aktuierungsprinzipien zur Verschiebung des Bolzens infrage, bei denen Linearmotoren, Magnetsteller, hydraulische Systeme oder elektroaktive Polymere zum Einsatz kommen können. Je nachdem in welche Position der jeweilige Bolzen 16 verschoben wird, ist ein anderer Querschnitt Q1 oder Q2 und / oder alternativ eine andere Materialkombination wirksam. Mehrere Bolzen 16 können jeweils von einem gemeinsamen Aktor 23 geschaltet werden. Alternativ kann jeder Bolzen 16 einzeln mittels eines einzelnen Aktor 23 geschaltet werden. Wird der Bolzen 16 im Crashfall verschoben, fehlt aufgrund der geringeren Querschnitte Q1 oder Q2 der Formschluss zwischen Masseobjekt 13 und Fahrzeugstruktur 17. Es kommt zu einer Entkopplung des Masseobjektes 13 und somit zu einer kurzen Freiflugphase. Durch die beim Crash entstehende Krafteinwirkung und die daraus folgende Bewegung des Masseobjektes 13 wird der verschobene Bolzen 16 im Abschnitt 25 bzw. 26 (je nach Richtung der Verschiebung) plastisch verformt (Biegen, Stauchen, etc.). Durch die plastische Verformung bzw. Abscherung des Materials stellt sich eine definierte Relativgeschwindigkeit zwischen Masseobjekt 13 und Fahrzeug 10 ein, womit das Masseobjekt teil- bzw. zeitweise vom Fahrzeug 10 entkoppelt ist. Der Mechanismus der Abkopplung kann mit einer Precrash-Erkennung kombiniert werden. Zu diesem Zweck ist eine Precrash-Erkennungsvorrichtung 18 (vereinfacht als Steuergerät 18 bezeichnet) vorhanden. Das Steuergerät 18 dient insbesondere zur Steuerung des mindestens einen Aktors 23, der die Entriegelung vornimmt. Ferner ist das Steuergerät 18 mit einer Sensoranordnung 19 elektrisch verbunden. Die Sensoranordnung 19 weist wiederum eine Sensorik 20 und eine Auswerteelektronik 21 auf. Die Sensorik 20 weist typischerweise einen Beschleunigungssensor und/oder einen Drucksensor auf. Da es sich bei diesen Sensoren um typische Airbagsensoren handelt, kann die Auswertung der Daten über die Airbagelektronik erfolgen. Die Auswerteelektronik 21 kann aber auch unabhängig von der Airbagelektronik realisiert werden. Darüber hinaus kann die Sensorik 20 vorausschauende Sensoren aufweisen. Dies umfasst insbesondere laserbasierte Sensoren (LIDAR), Radar und/oder Videosensoren. Ferner kann die Sensorik 20 eine Empfängereinheit aufweisen, die Signale aus einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-(Car2Car-) bzw. Fahrzeug-zu-Infrastruktur-(Car2Infrastructure-)Kommunikation empfängt. Mit Hilfe der Sensoranordnung 19 kann eine bestehende oder in naher Zukunft auftretende Aufprallsituation genau bestimmt werden. Dazu werden die Signale, die von den verschiedenen Sensoren der Sensorik 20 zur Verfügung gestellt werden, in der Auswerteelektronik 21 miteinander kombiniert und ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Auswertung werden an das Steuergerät 18 weitergeleitet. Das Steuergerät 18 steuert daraufhin den mindestens einen Aktor 23 bzw. die mindestens eine Treibladung 24, mittels der das Masseaufnahmeelement 12 inklusive des Masseobjekte 13 im Falle eines Aufpralls oder eines unmittelbar bevorstehenden Aufpralls zumindest teilweise von der Karosserie 17 bzw. Fahrzeugstruktur 17 des Kraftfahrzeugs 10 abgekoppelt wird. Der zeitliche Verlauf der Abkopplung des Masseaufnahmeelementes 12 bzw. der Grad der Kopplung richtet sich nach der speziellen Aufprallsituation, die von der Sensoranordnung 19 bestimmt wird. Die Abkopplung des Masseaufnahmeelements 12 im Falle eines Aufpralls erfolgt unter der Maßgabe, dass die Belastung der Insassen reduziert wird. Durch die erfindungsgemäße Abkopplung des Masseaufnahmeelements 12 wird die während des Aufpralls wirksame Masse beeinflusst. Dies wiederum ermöglicht eine Beeinflussung des Aufprallimpulses. Somit kann mit Hilfe der Massekopplungsanordnung 11 die auf das gesamte Fahrzeug 10 wirkende Verzögerung so beeinflusst werden, dass die Belastung und damit die Verletzungsgefahr für die Insassen gegenüber einem Fahrzeug ohne ein solches System deutlich verringert wird.
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2 zeigt vergrößert in schematischer Form die Ausführungsform der Massekopplungsanordnung 11 von 1. Gleiche Elemente in Bezug auf die 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. Die Massekopplungsanordnung 11 weist das Masseaufnahmeelement 12 und das Masseobjekt 13 (z.B. die Batterie 13) auf. Des Weiteren weist die Massekopplungsanordnung 11 zumindest ein Kopplungsmittel 15, das vorzugsweise mindestens ein Bolzen 16 ist, auf. Die Bolzen 16 verbinden im Normalfall die Fahrzeugstruktur 17 des Kraftfahrzeugs 10 formschlüssig mit dem Masseobjekt 13 (Batterie bzw. Batteriepack) und koppelt dieses somit fest an die Fahrzeugstruktur 17 indem der mittlere dritte Abschnitt 27 sowohl das Masseobjekt 13 als auch die Fahrzeugstruktur formschlüssig verbindet und somit berührt. Im Crashfall wird der Bolzen 16 mit Hilfe des Aktors 23 bzw. alternativ durch Zündung einer Treibladung 24 in seiner Position verschoben. Dabei wird der Bolzen 16 entweder in Richtung des ersten Abschnitts 25 mit dem ersten Querschnitt Q1 oder alternativ in Richtung des zweiten Abschnitts 26 mit dem zweiten Querschnitt Q2 verschoben. In diesem Fall ist aufgrund der im Vergleich zu Querschnitt Q3 kleineren Querschnitte Q1 oder Q2 kein Formschluss zwischen Bolzen 16, Masseobjekt 13 und Fahrzeugstruktur 17 des Fahrzeugs 10 gegeben und das Masseobjekt ist von der Fahrzeugstruktur zumindest teilweise entkoppelt. Bewegt sich das Masseobjekt 13 durch die im Crashfall auftretenden Kräfte und es kommt zu einer plastischen Verformung oder Abscherung des Materials des ersten oder zweiten Abschnittes 25, 26 des Bolzens 16. Dadurch wird eine definierte Relativgeschwindigkeit zwischen Massenobjekt 13 und Fahrzeugstruktur 17 bzw. Fahrzeug 10 erreicht und das Massenobjekt nach der Entkopplung abgebremst.
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In der 3 zeigt ebenfalls vergrößert schematisch die Ausführungsform der Massekopplungsanordnung 11 wie sie bereits in 2 und 1 vorgestellt wurde. Gleiche Elemente in Bezug auf die 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. Dargestellt ist der Bolzen 16 mit seinen unterschiedlichen Abschnitten 25, 26 und 27, die jeweils unterschiedliche Querschnitte Q1, Q2 und Q3 aufweisen. Weiterhin ist der mindestens eine Aktor 23 gezeigt, der entweder auf der Seite des Masseobjekts 13 oder auf Seite der Fahrzeugstruktur 17 angeordnet ist. Denkbar wäre auch das Vorhandensein mehrerer Aktoren 23, von denen auf jeder Stirnseite des Bolzens 16 ein Aktor 23 angeordnet ist. Anstelle der Aktoren 23 ist ebenfalls eine Treibladung 24 möglich, die analog zu den Aktoren 23 entweder einzeln oder auf jeder Stirnseite des Bolzens 16 angeordnet sein kann. Anhand des Aktors 23 oder der Treibladung 24 wird der Bolzen 16 im Crashfall verschoben und somit das Masseobjekt entkoppelt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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