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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Airbag für ein Kraftfahrzeug zur Minimierung der Eindrückung ins Fahrzeug bei einem Aufprallereignis, insbesondere auf einen am vorderen Längsträger befestigten Airbag, der ausgelöst wird, um sich im Falle eines Aufpralls mit kleinem Versatz auf eine starre Barriere aufzublasen und diesen Aufprall abzuschwächen.
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Airbagsysteme zur Verwendung in Kraftfahrzeugen sind dem Fachmann allgemein gut bekannt. Traditionell wurden solche Airbagsysteme in Innenräumen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um Aufprallereignisse von Fahrzeuginsassen gegen Komponenten und strukturelle Teile im Kraftfahrzeuginnenraum, wie Lenkräder, Armaturenbretter, Kniepolster, Seitentürverkleidungen und Karosseriesäulen, abzuschwächen und zu verringern.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft jedoch die Anwendung solcher Airbagsysteme in Kombination mit äußeren Komponenten des Kraftfahrzeugs zum Management und zur Steuerung von Aufprallereignissen des Kraftfahrzeugs gegen externe Gegenstände. Insbesondere ist das Airbagsystem dazu ausgeführt, das Aufprallereignis an der vorderen Ecke des Kraftfahrzeugs zu managen und zu steuern. Also wurden und werden zahlreiche Prüfprotokolle und Normen entwickelt, die die Fahrzeugintegrität im Falle einer solchen Kollision betreffen. Beispielsweise hat das Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) einen neuen Aufpralltest für einen Frontalaufprall mit kleinem Versatz übernommen, wobei das Prüfziel darin besteht, Schäden und Verletzungen zu managen und zu steuern, die aus tatsächlichen Aufprallereignissen eines Kraftfahrzeugs auf feststehende, starre Pfähle (Versatz gegenüber dem Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs und außerhalb des Hauptlängsträgers), aus Aufprallereignissen eines Fahrzeugs auf ein Fahrzeug mit kollinearem Versatz (erneut mit einem Versatz gegenüber dem Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs) sowie aus Frontalaufprallereignissen eines Fahrzeugs auf ein Fahrzeug mit schrägem Winkel resultieren. Das IIHS-Prüfprotokoll umfasst die Evaluierung solcher Aufprallereignisse gegen einen starren Pfahl und sieht momentan eine zu 25 Prozent überlappende starre Barriere mit einem gerundeten Ende vor, die einen Pfahl mit einem Radius von 6 Zoll simuliert. Die Aufprallgeschwindigkeit für die Prüfung beträgt 40 mph (64 km/h). Das betrachtete Prüfprotokoll wird im weiteren Verlauf als „SORB“(Aufprall auf starre Barriere mit kleinem Versatz)-Aufprallprüfung bei 40 mph bezeichnet).
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Im Rahmen des SORB-Prüfprotokolls werden aktuelle Vorderbaustrukturen evaluiert, um das Fahrzeugverhalten bei Aufprallereignissen auf Pfähle mit kleinem Versatz zu optimieren. Daher wären Lösungen zur Abschwächung von SORB-Aufprallereignissen vorteilhaft.
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Die hier offenbarte Airbaganordnung gewährleistet insbesondere die beschriebene Optimierung des Fahrzeugverhaltens durch die Bereitstellung einer entfaltbaren Struktur, die am vorderen Längsträger des Fahrzeugs hinter dem Stoßfänger befestigt ist. Bei einem Fahrzeugaufprall gegen die SORB sendet ein am vorderen Stoßfänger befestigter Sensor ein Signal an eine elektronische Steuereinheit oder ECU. Sobald das Signal verarbeitet ist, aktiviert die ECU eine am Längsträger befestigte Aufblasvorrichtung, die den Airbag entfaltet. Die Konstruktion des Airbags ist so konfiguriert, dass sich der Airbag in einer dreieckigen Form entfaltet, wobei vorzugsweise ein Winkel von 30 Grad zwischen der Längsachse des Längsträgers und dem Kraftfahrzeug erzeugt wird. Das um 30 Grad angewinkelte Ende des dreieckigen entfalteten Airbags befindet sich vorzugsweise in nächster Nähe zum vorderen Stoßfängersystem des Fahrzeugs. Diese Entfaltungskonfiguration gestattet, dass das Fahrzeug eine sehr hohe Y-Kraft gegen die starre Barriere erzeugt, um das Fahrzeug von der Barriere weg zu drücken und so die Aufprallenergie durch laterale Bewegung des Kraftfahrzeugs umzuleiten und dadurch die Eindrückung des Fahrzeugs zu minimieren.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Airbagsystem offenbart, das die Eindrückung im Falle eines versetzten Aufpralls gegen eine starre Barriere an einer vorderen Ecke eines Kraftfahrzeugs abschwächt. Das Airbagsystem umfasst einen vorderen Kraftfahrzeugträger mit einem nach vorn herausragenden distalen Ende und einen Airbag, der nahe dem distalen Ende des vorderen Trägers angebracht ist, wobei der Airbag einen verstauten Zustand und einen aufgeblasenen Zustand hat, wobei der Airbag im aufgeblasenen Zustand einen in einem Winkel geneigten vorderen Rand hat. Eine Aufblasvorrichtung ist mit dem Airbag wirkgekoppelt und reagiert auf elektrische Betätigung zum Aufblasen des Airbags mit einem Gas. Ein Aufprallerkennungssensor erzeugt ein Signal bei einem Aufprallereignis, wodurch eine Steuereinheit das vom Erkennungssensor erzeugte Signal verarbeitet und nach Berechnung einer vorbestimmten Aufprallschwere für die vordere Ecke des Kraftfahrzeugs die Aufblasvorrichtung elektrisch betätigt. Der in einem Winkel geneigte vordere Rand des Airbags im aufgeblasenen Zustand wirkt gegen die versetzte starre Barriere und erzeugt so eine laterale Kraft gegen die versetzte starre Barriere, um das Kraftfahrzeug von der Barriere weg zu drücken und auf diese Weise die Aufprallenergie durch laterale Bewegung des Kraftfahrzeugs umzuleiten.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem mit einem Paar Airbags, wobei auf jeder Seite des Kraftfahrzeugs jeweils einer des Paars Airbags befestigt ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei das Kraftfahrzeug ein Vorderrad hat, das nahe dem vorderen Träger befestigt ist, und wobei der Airbag vor dem Vorderrad befestigt ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei das Kraftfahrzeug eine Karosseriebeplankung mit einer Außen- und einer Innenfläche enthält, wobei der Airbag nahe der Innenfläche angeordnet ist, um durch die Karosseriebeplankung zu wirken, um eine laterale Kraft gegen die versetzte starre Barriere zu erzeugen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, bei dem ein Airbag verwendet wird, der im aufgeblasenen Zustand eine im Wesentlichen dreieckige Konfiguration aufweist, wobei ein angewinkelter vorderer Rand der Hypotenuse der dreieckigen Konfiguration entspricht, ein vorderes Ende des Airbags dem Scheitel der dreieckigen Konfiguration entspricht und ein hinteres Ende der Basis der dreieckigen Konfiguration entspricht.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei der Scheitel der dreieckigen Konfiguration einen Winkel von etwa 30 Grad hat.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei das Kraftfahrzeug mit einem automatischen Insassenrückhaltesystem mit einem Sensor zur Entfaltung des Insassenrückhaltesystems ausgestattet ist, und der Aufprallerkennungssensor auch der Auslösesensor für das automatische Insassenrückhaltesystem ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem mit einem Aufprallerkennungssensor, der an einer Innenfläche des außen liegenden Teils des vorderen Stoßfängers befestigt ist.
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Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem mit einem Aufprallerkennungssensor, der das Biegen des außen liegenden Teils des vorderen Stoßfängers während des Aufprallereignisses erkennt.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem mit einem Aufprallerkennungssensor, der eine leitfähige Folie umfasst, die ein elektrisches Signal erzeugt, wenn sie gebogen wird.
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Und noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem mit einem Aufprallerkennungssensor, umfassend ein faseroptisches Kabel, das ein veränderliches Ausgangssignal als Reaktion auf das Biegen des faseroptischen Kabels erzeugt.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem für ein Kraftfahrzeug, das einen vorderen Träger, einen an dem vorderen Träger angebrachten Airbag, wobei der Airbag im aufgeblasenen Zustand einen angewinkelten vorderen Rand aufweist, eine Aufblasvorrichtung, einen Sensor zur Erzeugung eines Signals bei einem Aufprall eines Objekts auf die Ecke des Fahrzeugs und eine Steuereinheit zum Empfangen des Signals vom Sensor und Betätigen der Aufblasvorrichtung umfasst, wobei der angewinkelte vordere Rand des Airbags eine laterale Kraft gegen das Objekt erzeugt.
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Und noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, das einen vorderen Träger mit einem distalen Ende und einer Außenfläche verwendet, wobei der Airbag am distalen Ende des vorderen Trägers an der äußeren Seitenfläche des vorderen Trägers angebracht ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, bei dem ein Paar vorderer Träger verwendet wird, die sich von jeder Seite des Kraftfahrzeugs nach vorn erstrecken, wobei jeweils ein Paar der Airbags an jeder der äußeren Seitenflächen davon befestigt ist.
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Und noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Einsetzen eines Airbagsystems zur Erzeugung einer lateralen Kraft gegen eine versetzte starre Barriere, um das Kraftfahrzeug von der Barriere weg zu drücken und dadurch die Aufprallenergie durch laterale Bewegung des Kraftfahrzeugs umzuleiten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines vorderen Kraftfahrzeugträgers mit einem nach vorn herausragenden distalen Ende, Befestigen eines Airbags nahe dem distalen Ende des vorderen Trägers, wobei der Airbag einen verstauten Zustand und einen aufgeblasenen Zustand hat, wobei der Airbag im aufgeblasenen Zustand einen geneigten angewinkelten vorderen Rand erzeugt, Ausstatten des Airbags mit einer Aufblasvorrichtung, die mit dem Airbag wirkgekoppelt ist und auf elektrische Betätigung zum Aufblasen des Airbags mit einem Gas reagiert, Bereitstellen eines Aufprallerkennungssensors zur Erzeugung eines Signals bei einem Aufprallereignis und Bereitstellen einer Steuereinheit zur Verarbeitung des vom Erkennungssensor erzeugten Signals, elektrisches Betätigen der Aufblasvorrichtung bei einer vorbestimmten Aufprallschwere auf die vordere Ecke des Kraftfahrzeugs und Präsentieren des geneigten angewinkelten vorderen Rands des Airbags im aufgeblasenen Zustand, um gegen die versetzte starre Barriere zu wirken, um eine laterale Kraft gegen die versetzte starre Barriere zu erzeugen, um das Kraftfahrzeug von der Barriere weg zu drücken und dabei die Aufprallenergie durch laterale Bewegung des Kraftfahrzeugs umzuleiten.
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Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren, bei dem der Airbag im aufgeblasenen Zustand eine im Wesentlichen dreieckige Konfiguration aufweist, wobei der angewinkelte vordere Rand der Hypotenuse der dreieckigen Konfiguration entspricht, ein vorderes Ende des Airbags dem Scheitel der dreieckigen Konfiguration entspricht, der einen Winkel von etwa 30 Grad aufweist, und ein hinteres Ende der Basis der dreieckigen Konfiguration entspricht.
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Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden von dem Fachmann bei näherer Untersuchung der folgenden Beschreibung, Ansprüche und angehängten Zeichnungen verständlich und zur Kenntnis genommen.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Vorderansicht eines die erste Ausführungsform des Airbags für das Airbagsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung im aufgeblasenen Zustand enthaltenden vorderen Rahmenlängsträgers eines Kraftfahrzeugs;
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2 eine perspektivische Rückansicht eines die erste Ausführungsform des Airbags für das Airbagsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung im aufgeblasenen Zustand enthaltenden vorderen Rahmenlängsträgers eines Kraftfahrzeugs;
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3 eine Unteransicht der ersten Ausführungsform des Airbags für das Airbagsystem der vorliegenden Offenbarung im aufgeblasenen Zustand;
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4 eine Vorderansicht der ersten Ausführungsform des Airbags im aufgeblasenen Zustand gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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5 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform des Airbags im aufgeblasenen Zustand gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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6 eine perspektivische Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform des Airbags im aufgeblasenen Zustand gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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7 eine Draufsicht auf die zweite Ausführungsform des Airbags im aufgeblasenen Zustand bei Kontakt mit der Aufprallbarriere gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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8 eine Draufsicht auf die zweite Ausführungsform des Airbags im verstauten Zustand gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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9 eine perspektivische Rückansicht der ersten Ausführungsform des eingebauten Stoßfängerbiegungs-Aufprallsensors zur Verwendung mit dem Airbagsystem der vorliegenden Offenbarung;
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10 eine perspektivische Draufsicht auf die erste Ausführungsform des Stoßfängerbiegungs-Aufprallsensors zur Verwendung mit dem Airbagsystem der vorliegenden Offenbarung;
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11a eine andere perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform des Stoßfängerbiegungs-Aufprallsensors zur Verwendung mit dem Airbagsystem der vorliegenden Offenbarung;
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11b eine weitere perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform des Stoßfängerbiegungs-Aufprallsensors zur Verwendung mit dem Airbagsystem der vorliegenden Offenbarung;
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12 eine schematische Ansicht der zweiten Ausführungsform des Stoßfängerbiegungs-Aufprallsensors zur Verwendung mit dem Airbagsystem der vorliegenden Offenbarung;
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13 eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform des Stoßfängerbiegungs-Aufprallsensors zur Verwendung mit dem Airbagsystem der vorliegenden Offenbarung; und
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14 eine perspektivische Rückansicht der zweiten Ausführungsform des eingebauten Stoßfängerbiegungs-Aufprallsensors zur Verwendung mit dem Airbagsystem der vorliegenden Offenbarung;
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung sollen sich die Ausdrücke „obere/er/es“, „untere/er/es“, „rechte/er/es“, „linke/er/es“, „hintere/er/es“, „vordere/er/es“, „vertikale/er/es“, „horizontale/er/es“ und daraus abgeleitete Begriffe auf die Erfindung, wie sie in 1 ausgerichtet ist, beziehen. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittabfolgen einnehmen kann, es sei denn, es wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben. Es versteht sich auch, dass es sich bei den spezifischen Vorrichtungen und Verfahren, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind und in der folgenden Beschreibung beschrieben werden, einfach um beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Konzepte handelt, die in den beiliegenden Ansprüchen definiert sind. Daher sind spezifische Abmessungen und andere physische Eigenschaften in Bezug auf die hierin offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend anzusehen, es sei denn, in den Ansprüchen wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben.
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Bezug nehmend auf 1–4, enthält ein Kraftfahrzeug 10 einen vorderen Rahmen 12, einschließlich eines Paares vorderer Träger 16 des Kraftfahrzeugs. In der einen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann sich der vordere Rahmen 12 im Wesentlichen über die Länge der Karosserie erstrecken, kann sich aber in anderen Konfigurationen außerhalb und vor einer selbsttragenden Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs 10 erstrecken, wie es bei kleineren Fahrzeugen typisch ist. Jeder der vorderen Träger 16 kann eine Trägerkonfiguration mit integrierten Rippen 18 und Flanschen 20 zur Verstärkung haben, wie in 1–8 gezeigt. Die vorderen Träger 16 können auch eine Rohrkonfiguration haben, wie in 9 und 14 gezeigt. In beiden Fällen enthält jeder der vorderen Träger 16 ein vorderes distales Ende 22, das mit einem Flansch 24 versehen ist, an dem entweder direkt oder indirekt über eine Stoßfänger-Zwischenhalterung 28 eine Stoßfängeranordnung 26 angebracht sein kann.
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Die Stoßfängeranordnung 26 kann eine von vielen möglichen Konfigurationen annehmen, enthält allerdings in der Regel vorzugsweise einen Stahlverstärkungsträger 30, an dem eine äußere Karosserieverkleidung 32, die ein dekoratives Finish aufweist und farblich auf die Gesamtaußenfarbe des Kraftfahrzeugs 10 abgestimmt ist, angebracht ist. Die Befestigung der Stoßfängeranordnung 26 am vorderen Träger 16 kann auch einen Aufpralldämpfer 154 für niedrige Geschwindigkeiten (d. h. 5–9 mph) umfassen, beispielsweise einen Polygel-Dämpfer mit einer verschiebbaren Kolben- und Rohranordnung, die die Aufprallenergie eines Aufpralls bei niedriger Geschwindigkeit ohne Beschädigung des distalen Endes 22 der vorderen Träger 16 und mit minimaler Beschädigung der äußeren Karosserieverkleidung 32 absorbieren kann, wie in den 9 und 14 gezeigt.
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Die vorderen Träger 16 sowie andere vordere Karosseriestrukturen und Komponenten der Kraftmaschine (im Falle von Kraftfahrzeugen mit vorn befestigter Kraftmaschine) haben einen deformierbaren vorderen Abschnitt 34 (der auch zur Aufpralldämpfung verwendet werden kann), wie bereits bekannt ist. Es ist vorgesehen und beabsichtigt, dass sich der vordere Abschnitt 34 bei Kontakt mit einem Objekt bei einer Vorwärtskollision, wie der in der bereits erwähnten NCAP-Prüfung, deformiert, um die Aufprallenergie, die mit einer solchen Vorwärtskollision verbunden ist, zu absorbieren. Wie es bei solchen Systemen üblich ist, werden ein oder mehrere Beschleunigungsmesser als Messeinrichtung verwendet, um ein elektrisches Signal bei der plötzlichen negativen Beschleunigung bei einem Frontalaufprall zu erzeugen. Dieses Signal wird dann von der bordinternen elektronischen Steuereinheit oder ECU 60 erkannt und dann verwendet, um zu bestimmen, ob das eingebaute Insassenrückhaltesystem, wie eine oder mehrere Airbaganordnungen, im Fahrgastraum in dem Fall entfaltet werden sollen, dass eine vorbestimmte negative Beschleunigung erkannt wird.
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Eine weitere Optimierung des strukturellen Fahrzeugverhaltens für SORB-Aufprallereignisse kann durch Bereitstellen eines am vorderen Träger befestigten Airbagsystems 35 zur Abschwächung der Eindrückung bei einem SORB-Aufprall mit 40 mph erhalten werden. Ein Airbag 36 wird im verstauten Zustand an einer Außenfläche 38 der Aufpralldose („Pralltopf“) oder einem deformierbaren Segment 156 des distalen Endes 22 des vorderen Längsträgers 16 befestigt, wie am besten in 8 gesehen werden kann. Der am vorderen Längsträger befestigte Airbag 36 umfasst im verstauten Zustand vorzugsweise eine Anzahl vorbestimmter Faltungen 40, 42, 44, 46 zur Durchführung der Entfaltung, wie nachfolgend angegeben. Vorzugsweise wird jeweils ein Paar der am vorderen Längsträger befestigten Airbags 36 vor jedem der Vorderräder 48 positioniert. Auf diese Weise wird der am vorderen Längsträger befestigte Airbag 36 am vorderen Träger 16 des Kraftfahrzeugs 10 hinter der vorderen Stoßfängeranordnung 26 befestigt. Darüber hinaus kann das Kraftfahrzeug 10 aus kosmetischen Gründen auch eine vordere seitliche Karosseriebeplankung 50 umfassen, wie den vorderen Kotflügel, der in 7 gezeigt wird, mit einer Außenfläche 52 und einer Innenfläche 54, wobei der Airbag 36 nahe der Innenfläche 54 angeordnet ist und durch die Karosseriebeplankung 50 wirkt, um eine laterale Kraft gegen die SORB-Barriere 56 zu erzeugen, wie nachfolgend erörtert wird.
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Bei einem Fahrzeugaufprall auf die SORB-Barriere 56 sendet ein Sensor 58 ein Signal an eine elektronische Steuereinheit oder ECU 60. Sobald das Signal verarbeitet ist, aktiviert die ECU 60 eine Aufblasvorrichtung 62, die mit dem am vorderen Längsträger befestigten Airbag 36 wirkgekoppelt ist, wobei sich der am vorderen Längsträger befestigte Airbag 36 entfaltet. Der Airbag 36 ist vorzugsweise so konfiguriert, dass sich der Airbag 36 im aufgeblasenen Zustand in einer im Wesentlichen dreieckigen Konfiguration entfaltet, wobei ein angewinkelter vorderer Rand 64 erzeugt wird, der der Hypotenuse der dreieckigen Konfiguration entspricht, ein vorderes Ende 66 des Airbags dem Scheitel der dreieckigen Konfiguration entspricht und vorzugsweise einen Winkel von etwa 30 Grad aufweist und ein hinteres Ende 68 der Basis der dreieckigen Konfiguration entspricht. Diese Entfaltungskonfiguration ermöglicht dem Fahrzeug die Erzeugung einer sehr hohen lateralen oder Y-Kraft gegen die SORB-Barriere 56, die das Kraftfahrzeug 10 lateral von der SORB-Barriere 56 weg treibt und so die Aufprallenergie durch laterale Bewegung des Kraftfahrzeugs 10 umleitet und dadurch die Eindrückung des Kraftfahrzeugs minimiert, wie am besten in 7 gezeigt wird.
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Wie in 6–8 gezeigt, kann sich das vordere Ende 66 des Airbags lateral nach außen erstrecken, um eine versetzte Wand 70 zu bilden, um den Raum zwischen dem eingefalteten Airbag und der Innenfläche 54 der vorderen Seitenbeplankung 50 zu füllen. Es wird allerdings angemerkt, dass der angewinkelte vordere Rand 64 mit demselben Winkel von ungefähr 30 Grad zur Längsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, um die Y-Kraft zu erzeugen, die notwendig ist, um das Kraftfahrzeug 10 lateral zu bewegen. Wie außerdem in 6 gezeigt, kann es hilfreich sein, den verstauten Airbag 36 in einem Rahmen 72 zu befestigen, der vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium gefertigt ist, um einen verstärkten Raum zu schaffen, innerhalb dessen der Airbag 36 aufgeblasen werden kann und so die Form des angewinkelten vorderen Rands 64 beibehalten kann, wenn er entfaltet wird und in Kontakt mit der SORB-Barriere 56 kommt.
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Wie bereits angedeutet, können Beschleunigungsmesser als Messeinrichtung verwendet werden, um ein elektrisches Signal bei der plötzlichen negativen Beschleunigung bei einem Frontalaufprall zu erzeugen, um den bzw. die Airbags im Fahrgastraum zu entfalten, wenn eine vorbestimmte negative Beschleunigung erkannt wird. Diese Beschleunigungsmesser können auch eingesetzt werden, um einen Fahrzeugaufprall mit der SORB zu signalisieren. Allerdings ist unter bestimmten Umständen, wie zum Beispiel bei Frontalaufprallereignissen mit geringer Überlappung, die Zeit, die von den herkömmlichen Frontalaufprall-Erkennungssystemen benötigt wird, möglicherweise nicht ideal und nicht ausreichend, um die offenbarte Airbagstruktur ordnungsgemäß zu entfalten. Diese Arten von Aufprallereignissen benötigen möglicherweise zusätzliche Messsysteme, die speziell für die Erfassung von Frontalaufprallereignissen mit geringer Überlappung konstruiert sind, in Abhängigkeit von der Frontstruktur des Fahrzeugs, der Aufprallgeschwindigkeit und dem Objekt, das am Aufprall beteiligt ist.
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Daher wird vorzugsweise ein separater, am vorderen Stoßfänger befestigter Sensor 58 verwendet, um ein Signal an die ECU 60 (wie in 12 gezeigt) zum Aufblasen des Airbags 36 bei einem Aufprall auf eine SORB-Barriere 56 zu senden, vorzugsweise innerhalb von 5 bis 15 Millisekunden nach Beginn des Aufprallereignisses. Tatsächlich ist der Airbag 36 am vorderen Längsträger vorzugsweise vollständig entfaltet und in Position, bevor die vorderen Träger 16 und die Aufpralldose 154 sich zu deformieren beginnen (etwa 10 bis 20 Millisekunden), in Abhängigkeit von der Vorderbaustruktur des Fahrzeugs. Daher kann zusätzlich zu den herkömmlichen Aufprallsensoren in Kraftfahrzeugen ein am vorderen Stoßfänger befestigter Sensor 58 zur Bestimmung der Biegung im Stoßfängerverstärkungsträger 30 eingesetzt werden, um schneller ein Signal an die ECU 60 zu senden, die dem am vorderen Stoßfänger befestigten Sensor 58, der an einem äußeren Teil des vorderen Stoßfängers befestigt ist, zugeordnet ist. Diese Position bietet ein ideales Signal für die Erfassung des SORB-Aufprallereignisses, unabhängig von der Konstruktion des Sensors. Allerdings ist dies eine unwirtliche Umgebung, in der Temperaturen von 105 °C und Salznebel von Radspritzern beim Fahren bei Niederschlag auftreten. Zwei bevorzugte Konzepte sind ein oder mehrere elektroresistive Trägerbiegesensoren 74, die am Träger des vorderen Stoßfängers befestigt sind, oder ein oder mehrere Trägerbiegesensoren 76 am vorderen Stoßfänger auf der Basis faseroptischer Technologien.
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Das erste Konzept, ein flexibler elektroresistiver Sensor 74, ist eine flexible Sensorkonstruktion, die das Biegen des Stoßfängerverstärkungsträgers 30 überwacht, der sich hinter der vorderen Verkleidung 32 befindet. Der flexible elektroresistive Sensor 74 enthält eine kraftresistive Folie 78, die aus einer leitfähigen Tinte 80 besteht, die auf eine durchsichtige Kunststoffmembran 82 aufgedruckt ist. Die leitfähige Tinte 80 ändert den Widerstand als Reaktion auf die Materialbelastung, die beim Biegen der Membran 82 auftritt. Durch Anlegen einer Spannung und Messen der Änderung kann das Ausmaß der Biegung im flexiblen elektroresistiven Sensor 74 gemessen werden, wie in 9 gezeigt. So biegt sich die Membran 82 bei einem Aufprallereignis, und es wird ein elektrisches Signal erzeugt, anhand dessen die tatsächliche Aufprallschwere gemessen und mit der vorbestimmten Aufprallschwere verglichen wird, um zu bestimmen, ob eine Auslösung der Airbags 36 erforderlich ist. Wenn das abgelenkte Signal gleich einem Signalpegel, der einer vorbestimmten Aufprallschwere entspricht, ist oder diesen überschreitet, wird die Entfaltung des Airbags 36 eingeleitet. Da der flexible elektroresistive Sensor 74 mit Strompegeln arbeitet, die nicht ausreichen, um ein im kraftfahrzeugtechnischen Bereich übliches Kommunikationsprotokoll zu aktivieren, muss der Strompegel des flexiblen elektroresistiven Signals 74 in einem separaten Schritt erhöht werden, wonach das Signal mit einem in Kraftfahrzeugen üblichen Spannungspegel ausgegeben wird.
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Der flexible elektroresistive Sensor 74 ist an einer hinteren Fläche 31 des äußeren Teils 33 des vorderen Stoßfängerträgers 30 vor dem vorderen Rahmenlängsträger 16 befestigt, um ein Aufprallereignis mit kleinem Versatz zu erkennen, das anfänglich nur zu einem Biegen des äußeren Teils 33 des vorderen Stoßfängerträgers 30 führt. Ein solches Biegen tritt nur auf, wenn der Aufprall auf ein Objekt erfolgt, dessen Masse ausreicht, um den Stoßfängerträger 30 aus Metallblech zu verbiegen, und betrifft nicht lokale, kurzzeitige Aufprallereignisse, die in großem Maße resonant sind und nicht zu einer deutlichen Verschiebung im Stoßfängerträger 30 führen. Dadurch wird die Unterscheidungsfähigkeit des flexiblen elektroresistiven Sensors 74 im Vergleich zu einem Beschleunigungsmesser verbessert, der auch bei oszillierenden Signalen in Folge von Vibrationen reagiert. Um ein rechtzeitiges Entscheidungssignal bereitzustellen, wird der flexible elektroresistive Sensor 74 vorzugsweise direkt an einer hinteren Fläche 31 des äußeren Teils 33 des vorderen Stoßfängerträgers 30 befestigt, wie in 9 gezeigt. Diese Befestigungsposition ist der Befestigung des elektroresistiven Biegesensors 74 des vorderen Stoßfängerträgers an der Stoßfängerverkleidung 32 dahingehend überlegen, dass der vordere Stoßfängerträger 30 strukturell robuster ist als die Verkleidung 32 und sich bei beiläufigen Aufprallereignissen mit Objekten geringer Masse, wie Einkaufswagen oder Fahrrädern, nicht verbiegt.
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Damit ein flexibler Membransensor in dieser Umgebung funktionieren und überleben kann, wird in dem kraftresistiven Foliensensor vorzugsweise eine leitfähige Tinte 80 eingesetzt, die ihre elektrischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen (d.h. über 100 °C) beibehält. Der flexible elektroresistive Sensor 74 wird außerdem vorzugsweise mit einer wasserfesten, aber flexiblen Beschichtung 86 versehen, um die Tinte 80 vor Wasser und Salznebel zu schützen, wie in 10 gezeigt. Die Beschichtung 86 kann ein separates, festes Teil, das um den flexiblen elektroresistiven Sensor 74 gewickelt ist, oder ein Rohr sein, das den flexiblen elektroresistiven Sensor 74 umgibt und an den Enden versiegelt ist. Die Beschichtung 86 kann mittels eines Tauch- oder Sprühverfahrens auf den flexiblen elektroresistiven Sensor 74 aufgebracht werden. Auf diese Weise schützt die Beschichtung 86 den flexiblen elektroresistiven Sensor 74 vor Temperaturextremen und Kontakt mit Flüssigkeiten, zu denen es an der vorderen Stoßfängeranordnung 26 kommt. Die Materialien für die Beschichtung 86 müssen flexibel genug sein, dass sie im aufgetragenen Zustand nicht die Biegeeigenschaften des flexiblen elektroresistiven Sensors 74 beeinträchtigen.
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Darüber hinaus kann der flexible elektroresistive Sensor 74 mit einem Klebstoff am Metall des Stoßfängerträgers 30 angeklebt sein, derart, dass die gesamte Länge des flexiblen elektroresistiven Sensors 74 fixiert ist und sich zusammen mit dem Stoßfänger ausdehnen und zusammenziehen muss. Allerdings induzieren die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Tinte 80 und Membran 82 des kraftresistiven Foliensensors und des Metallblechs des vorderen Stoßfängerträgers 30, an dem dieser befestigt ist, eine inhärente Abweichung des Signals bei Temperaturänderungen, die im Vergleich zu der Ausgabe des flexiblen elektroresistiven Sensors 74 bei Biegung signifikant sein können. Um diese Abweichung zu minimieren, wird der flexible elektroresistive Sensor 74 vorzugsweise an festen Punkten entlang seiner Länge befestigt. Dies können Drahtklammern 88 sein, die am flexiblen elektroresistiven Sensor 74 befestigt oder in die Schutzbeschichtung 86 integriert sind, wie in 11a gezeigt. Dies kann aber auch ein Kanal 90 sein, der starr am Stoßfängerträger 30 befestigt oder in diesen integriert ist, in dem der flexible elektroresistive Sensor 74 lose liegt, wie in 11b gezeigt. Solch eine Anordnung gestattet, dass sich die Elemente des flexiblen elektroresistiven Sensors 74, also die Tinte 80, die Membran 82 und die Beschichtung 86, thermisch ausdehnen und zusammenziehen, unabhängig vom thermischen Ausdehnen und Zusammenziehen des vorderen Stoßfängerträgers 30, wodurch das Ausmaß der Signalabweichung, die auf thermische Zyklierung im System zurückzuführen ist, reduziert wird. Der flexible elektroresistive Sensor 74 kann so für die rechtzeitige Erkennung von SORB-Aufprallereignissen genutzt werden. Darüber hinaus ist der flexible elektroresistive Sensor 74 relativ kostengünstig und robust gegenüber der Umgebung und behält seine Messfähigkeiten auch bei Flüssigkeitsnebel sowie bei Temperaturänderungen bei.
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Alternativ dazu kann ein flexibler faseroptischer Sensor 76 verwendet werden, um einen SORB-Aufprall zu erkennen. Der flexible faseroptische Sensor 76 besteht aus einem faseroptischen Kabel 92, einer Lichtquelle 94, einer Fotodiode 96 und einem Verstärker 98, wie in 12 gezeigt. Die Lichtquelle 94, vorzugsweise eine Infrarot-Leuchtdiode (LED), sendet ein Lichtsignal durch die Faser 92 des faseroptischen Kabels, das von der Fotodiode 96, vorzugsweise einem Infrarot-Detektor, empfangen wird, die bzw. der wiederum ein elektrisches Signal von einem Verstärker 98 ausgibt, das proportional zur empfangenen Lichtstärke „FS“ ist und an die Steuereinheit ECU 60 gelangt.
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Das flexible faseroptische Kabel 92 besteht aus einem Kernmaterial 100, das von einer dünnen Schicht aus einem Mantelmaterial 102 umgeben ist, das einen anderen Brechungsindex als das Kernmaterial 100 hat. Normalerweise wird jegliches Licht, das von der Wänden 104 des Kernmaterials 100 zurückgeworfen wird, wieder zurück in das Kernmaterial 100 reflektiert, und kein Licht geht durch Biegen des Kabels verloren. Wenn allerdings ein Teil des Mantels entfernt wird, sodass ein blanker Abschnitt 106 am Kernmaterial 100 entsteht, wie in 13 gezeigt, verlässt ein Teil des Lichts, das in einem Winkel auf die Wand 104 des Kernmaterials 100 auftrifft, das Kernmaterial 100. Ein Biegen des flexiblen faseroptischen Kabels 92 gestattet, dass noch mehr Licht entweicht. Die Menge des Lichts, die auf die Fotodiode 96 auftritt, ändert sich so, indem sie verringert wird, und das Signal der Fotodiode 96 ändert sich, indem es verringert wird, wodurch angezeigt wird, wie stark das faseroptische Kabel 92 gebogen wurde. Wenn darüber hinaus der Mantel 102 nur an einer Seite des faseroptischen Kabels 92 entfernt wird, kann die Fotodiode 96 dazu verwendet werden, ein Richtungssignal zu erkennen, das anzeigt, ob sich das faseroptische Kabel 92 in Richtung des blanken Teils 106 der modifizierten Seite des faseroptischen Kabels 92 oder von diesem weg biegt.
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Wie bereits angemerkt, wird der Aufprall im SORB-Prüfmodus vorzugsweise innerhalb von 5 Millisekunden ab dem ersten Kontakt erkannt, um eine rechtzeitige Aktivierung des am vorderen Längsträger befestigten Airbags 36 bereitzustellen. Indem das faseroptische Kabel 92 im relevanten Bereich sorgfältig positioniert wird und der Mantel 102 so modifiziert wird, das blanke Abschnitte 106 in einem definierten Muster entstehen, kann der flexible optische Sensor 76 dazu ausgeführt sein, ein Signal zur spezifischen Erkennung des SORB-Aufprallmodus bereitzustellen. Wie in 14 gezeigt, kann das faseroptische Kabel an der hinteren Fläche 31 des äußeren Teils 33 des Stoßfängerverstärkungsträgers 30 sowie am distalen Teil 22 des Rahmenträgers 16 nahe dem Flansch 24 befestigt werden. In dieser Konfiguration misst der flexible optische Sensor 76 jedes Nach-hinten-Biegen des äußeren Teils 33 der vorderen Stoßfängeranordnung 26. Um diesen spezifischen Modus zu ermöglichen, wird der Mantel 102 entfernt, um blanke Abschnitte 106 in spezifischen Bereichen des faseroptischen Kabels 92 zu bilden. Das heißt, dass am Abschnitt des faseroptischen Kabels 92, der direkt am äußeren Teil 33 des vorderen Stoßfängerverstärkungsträgers 30 befestigt ist, vorzugsweise der Mantel 102 entfernt wurde, um in regelmäßigen Abständen blanke Abschnitte auf einer Seite zu bilden, um jegliche lokalen Deformationen des Stoßfängerverstärkungsträgers 30 außerhalb des Rahmenträgers 16 zu erkennen. Der Mantel 102 wird vorzugsweise entfernt, um blanke Abschnitte 106 mit kleineren Abständen im Biegeradius zu bilden, um eine rechtzeitige Anzeige von Deformationen zwischen dem Stoßfängerverstärkungsträger 30 und dem vorderen Längsträger 16 und Flansch 24 zu ermöglichen. Der Mantel 102 wird vorzugsweise nur in diesen Abschnitten des faseroptischen Kabels 92 entfernt, um blanke Abschnitte 106 auf einer Seite des Kabels zu bilden, um zwischen Nach-innen-Biegen und Nach-außen-Biegen unterscheiden zu können.
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Die Erkennung des interessierenden spezifischen SORB-Aufprallmodus erfolgt durch Vergleich des erkannten Lichtintensitätssignals mit einem vorbestimmten Lichtintensitätssignal, das einer Aufprallschwere entspricht, die eine Entfaltung des Airbags rechtfertigt, und eine Entfaltung des Airbags, wenn das erkannte Lichtintensitätssignal dem vorbestimmten Lichtintensitätssignal entspricht oder dieses übertrifft. Bei dem Abschnitt des faseroptischen Kabels 92, das am vorderen Träger 16 befestigt ist, wurde der Mantel nicht entfernt, da die Deformation des vorderen Trägers 16 im Verlauf des Ereignisses zu spät erfolgt, um für die Aktivierung des Airbagsystems 35 am vorderen Längsträger nutzbar zu sein. Unter Verwendung dieser selektiven Mantelentfernungstechnik kann ein Stück faseroptisches Kabel 92 dazu konstruiert sein, eine rechtzeitige Biegeerkennung in einer bestimmten Ausrichtung und Richtung durchzuführen. Der optische Kabelsensor kann mit einem Klebstoff an einer hinteren Fläche des vorderen Stoßfängerträgers im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Sensors, die in Kontakt mit dem Stoßfänger und dem vorderen Träger ist, angeklebt werden. Der faseroptische Sensor kann auch an der Rückseite des vorderen Stoßfängerträgers und am distalen Teil des vorderen Trägers an festen Punkten über seine Länge mithilfe von Drahtklammern 88 befestigt werden, die am Sensor angebracht sind, wie in 11a gezeigt.
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Das hier offenbarte, am vorderen Träger befestigte SORB-Airbagsystem 35 ist leicht, hat eine minimale Packungsgröße und nutzt eine bewährte Aufblasvorrichtungstechnologie. Zudem beeinträchtigt das offenbarte, am vorderen Träger befestigte SORB-Airbagsystem 35 nicht die Bemühungen zur Optimierung des Verhaltens von Kraftfahrzeugen beim NCAP(New Car Assessment Program)-Aufpralltest mit vollem Frontalaufprall bei 35 mph. Das heißt, dass das offenbarte am vorderen Träger befestigte SORB-Airbagsystem 35 in allen Fällen entfaltet werden kann, wenn eine Frontalaufprallkomponente vorhanden sein kann (z. B. vollständiger Frontalaufprall, versetzter Frontalaufprall und angewinkelter Aufprall). Auch wenn ein SORB-Aufprallereignis auch von herkömmlichen Frontalaufprallsensoren erfasst werden kann, so dass bei Frontalzusammenstößen Rückhaltesysteme ausgelöst werden, bieten separate, am vorderen Stoßfängerverstärkungsträger befestigte Sensoren 58 eine verbesserte Leistung.
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Es versteht sich, dass Variationen und Modifizierungen an der oben erwähnten Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich weiter, dass solche Konzepte von den folgenden Ansprüchen abgedeckt sein sollen, solange diese Ansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes aussagen.
