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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kraftfahrzeuge, insbesondere jedoch eine Konstruktion einer Fahrzeugstruktur und eines Aufprallerfassungssystems, das zwischen einem Fahrzeugaufprallereignis und einem Nicht-Aufprallereignis unterscheidet und bei einem Fahrzeugaufprallereignis ein schnelleres Airbag-Auslösen ermöglicht.
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Die Wirkungen eines Seitenaufpralls auf eine Fahrzeugtür können durch Tests an Kraftfahrzeugen ermittelt werden. Diese Tests sind auch unter der Bezeichnung „Pfahltest“ bekannt. Dabei sollen die Auswirkungen eines Aufprallereignisses simuliert werden, bei dem es auch zu einem Seitenaufprall auf eine Fahrzeugtür kommt. Bei einem Aufprall eines Fahrzeugs, das einer Quergeschwindigkeit von etwa 20 mph ausgesetzt wird, kann es bereits während der ersten 20 ms zu einem Kontakt zwischen dem Insassen und der inneren Seitenstruktur des Fahrzeugs kommen.
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Fahrzeuge können mit Drucksensoren in den Türen ausgestattet werden, sodass ein Aufprall frühzeitig detektiert wird und Airbags oder andere Rückhaltesysteme ausgelöst werden können. Die Sensoren umfassen Elemente, deren Deformierungen gemessen und in elektrische Signale umgewandelt werden, die Druckwerte in den Türhohlräumen repräsentieren. Drucksensoren sind in der Regel beim Messen von Deformierungen in einem Türhohlraum effektiv, die auf einen Aufprall des betreffenden Fahrzeugs auf eine bewegliche, verformbare Barriere (MDB, Moving Deformable Barrier) oder einen Pfahl hinweisen. Es gibt jedoch auch Ereignisse, bei denen es zu einer Deformierung des Türhohlraums kommen kann, das Auslösen von seitlichen Rückhaltesystemen (beispielsweise von Seitenairbags) aber nicht erforderlich oder wünschenswert ist. Beispielsweise ist das Auslösen von Seitenairbags aufgrund des Zuschlagens einer Fahrzeugtür, bei einem mit sehr niedriger Geschwindigkeit erfolgenden Anprall auf einem Parkplatz oder bei anderen solchen Nicht-Aufprall-Ereignissen in der Regel nicht erforderlich. Zum Schutz vor einem unbeabsichtigten Auslösen kann in der Nähe der Mittellinie des Fahrzeugs in einem Rückhaltesystemsteuerungsmodul (RCM, Restraints Control Module) ein Beschleunigungssensor untergebracht sein, der die Plausibilität eines Aufprallereignisses bestimmt. Das Rückhaltesystem kann so ausgelegt sein, dass die Seitenairbags oder andere Rückhaltesysteme nur ausgelöst werden, wenn die Drucksensoren eine Deformierung in einem Türhohlraum erkennen und außerdem ein Beschleunigungsmesser eine Beschleunigung detektiert, die einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugstruktur, die eine primäre Struktur mit einer modularen Bodenstruktur und einer oberen Fahrzeugstruktur über der modularen Bodenstruktur umfasst. Die primäre Struktur definiert einen Insassenraum zwischen der modularen Bodenstruktur und der oberen Fahrzeugstruktur und umfasst Öffnungen auf einander gegenüberliegenden Seiten, die das Einsteigen in den Insassenraum und das Aussteigen aus dem Insassenraum erlauben. Das Fahrzeug kann Türen umfassen, die beweglich an der primären Struktur montiert sind, sodass die erste und die zweite Öffnung selektiv verschlossen werden können. Entlang den unteren Rändern der Öffnungen verlaufen Schwellerstrukturen. Die Schwellerstrukturen haben einen geschlossenen Querschnitt und definieren Hohlräume. Die Schwellerstrukturen umfassen über den Hohlräumen befindliche obere Teile, unter den Hohlräumen befindliche untere Teile, einen äußeren Teil, der zwischen dem oberen und dem unteren Teil auf einer Außenseite der Hohlräume verläuft, sowie innere Teile, die zwischen dem oberen und dem unteren Teil auf Innenseiten der Hohlräume verlaufen. Die modulare Bodenstruktur kann einen Mitteltunnel umfassen, der von vorn nach hinten verläuft, und horizontale Seitenteile, die horizontal zwischen den inneren Teilen der Schweller und dem Mitteltunnel verlaufen. Ein Beschleunigungssensor ist mit dem Mitteltunnel der Bodenstruktur verbunden, um die seitliche Beschleunigung der Bodenstruktur am Mitteltunnel zu detektieren. Jeder Schweller umfasst eine im Wesentlichen starre zentrale Struktur, die im Innenraum angeordnet ist. Die starre zentrale Struktur verläuft vom äußeren Teil zum inneren Teil, sodass bei einem Seitenaufprall auf den äußeren Teil des Schwellers ein Seitenaufprallsignal generiert wird, das durch die starre zentrale Struktur und mindestens eines der Seitenteile der Bodenstruktur zum Beschleunigungssensor übertragen wird. Aufgrund des Seitenaufprallsignals, das durch die im Wesentlichen starre mittlere Struktur des Schwellers übertragen wurde, kann der Beschleunigungssensor eine seitliche Beschleunigung detektieren.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugstruktur, die eine Bodenstruktur mit einem im Wesentlichen horizontalen mittleren Teil und einander gegenüberliegenden Seitenteilen umfasst. Entlang den einander gegenüberliegenden Seitenteilen verläuft eine röhrenförmige Schwellerstruktur von vorn nach hinten. Die Schwellerstrukturen umfassen außerdem äußere Seitenwände mit nach außen gerichteten mittleren Teilen, nach oben gerichteten oberen Teilen und nach unten gerichteten unteren Teilen. Darüber hinaus umfassen die Schwellerstrukturen innere Seitenwände, und die einander gegenüberliegenden Seitenteile der Bodenstruktur sind mit den inneren Seitenwänden der Schwellerstrukturen verbunden. Eine im Wesentlichen starre Verkleidung, die Polymer- oder andere geeignete Materialien umfasst, ist auf mindestens einem Teil der äußeren Seitenwände der Schwellerstrukturen angeordnet. Die Polymerverkleidung verläuft über die mittleren Teile und mindestens den oberen und den unteren Teil, sodass eine auf die Polymerverkleidung einwirkende Aufprallkraft von der Polymerverkleidung zur inneren Seitenwand und zur Bodenstruktur übertragen wird. Die Fahrzeugstruktur umfasst darüber hinaus einen starren strukturellen Frontquerträger, der vor dem mittleren Teil der Bodenstruktur zwischen den Schwellerstrukturen verläuft. Zwischen den Schwellerstrukturen verläuft ein starrer struktureller Heckquerträger. Der Heckquerträger ist hinter dem mittleren Teil der Bodenstruktur positioniert. Mit dem mittleren Teil der Bodenstruktur ist ein Beschleunigungssensor verbunden, der zum Frontquerträger und zum Heckquerträger beabstandet ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug, das eine Bodenstruktur mit röhrenförmigen Schwellern umfasst, die auf einander gegenüberliegenden Seiten von vorn nach hinten verlaufen. Die röhrenförmigen Schweller haben starre innere Streben, die in den Schwellern horizontal zwischen den inneren und den äußeren Seitenwänden der Schweller verlaufen und auf die Schweller einwirkende Seitenaufprallkräfte direkt in die Bodenstruktur übertragen. Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug starre, voneinander horizontal beabstandete Front- und Heckquerträger. An einem mittleren Teil der Bodenstruktur ist ein Beschleunigungssensor montiert, der sich annähernd in der Mitte zwischen dem Frontquerträger und dem Heckquerträger befindet.
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Diese und andere Aspekte, Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann nach der Lektüre der folgenden Beschreibung, Ansprüche und der beiliegenden Zeichnungen verständlich. In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen Seitenaufriss eines Fahrzeugs gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Unteransicht des Fahrzeugs von 1;
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3 eine Teilschnittansicht eines Schwellers und eines Teils der Bodenstruktur des Fahrzeugs aus den 1 und 2 und zwar entlang der in der 2 dargestellten Linie III-III;
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4 ist eine Teilschnittansicht eines Schwellers und einer Bodenstruktur eines Fahrzeugs gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine isometrische Ansicht einer Verkleidung für Schwellerstrukturen gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine Schnittansicht einer Verkleidung, eines Schwellers und einer Bodenstruktur aus 5, und zwar entlang der in 5 dargestellten Linie IV-IV;
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7 ist eine Teilschnittansicht einer Schwellerstruktur und einer Bodenstruktur gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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8 ist eine Teilschnittansicht einer Schwellerstruktur und einer Bodenstruktur gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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9 ist eine Teilschnittansicht einer Schwellerstruktur und einer Bodenstruktur gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
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10 ist ein Diagramm, das die gemessene Fahrzeugbeschleunigung nach einem Schrägaufprall auf einen Pfahl zeigt.
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung sollen sich die Begriffe „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 die 1 und 2 umfasst ein Kraftfahrzeug 1 eine Fahrzeugstruktur 2 mit einem oberen Teil 4 und einer Bodenstruktur 6. Die Fahrzeugstruktur 2 umfasst an einander gegenüberliegenden Seiten der Struktur Seitenöffnungen 8 und 10 mit Schwellerstrukturen 18, die unter den Seitenöffnungen 8 und 10 verlaufen. Wie nachfolgend noch ausführlicher erläutert wird, haben die Schwellerstrukturen 18 eine erhöhte Steifigkeit/Festigkeit, sodass Seitenaufprallkräfte, die auf die Schwellerstrukturen 18 einwirken, in die Bodenstruktur 6 übertragen werden, so dass ein zentral positioniertes Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 schneller eine Querbeschleunigung detektieren und damit ein schnelleres Auslösen von Insassenrückhaltesystemen, beispielsweise von Seitenairbags, erlauben kann.
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Die Seitenöffnungen 8 und 10 können selektiv durch ein Paar Fronttüren 12 und ein Paar Hecktüren 14 verschlossen werden, sodass Personen in den Insassenraum 16 einsteigen und aus diesem aussteigen können. Im dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeug 1 Fronttüren 12 und Hecktüren 14. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein viertüriges Fahrzeug beschränkt und andere Fahrzeugkonfigurationen (beispielsweise zweitürige Fahrzeuge) kommen bei der vorliegenden Erfindung in Betracht. Zwar umfasst das in den 1 und 2 dargestellte Fahrzeug 1 einen Kraftwagen, doch kann eine Fahrzeugstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung auch in Verbindung mit einer breiten Palette von Fahrzeugen genutzt werden, wie beispielsweise Pickups, Vans, SUVs, Limousinen, Fahrzeugen mit Schrägheck sowie praktisch jeder anderen Fahrzeugkonfiguration, die mit Schwellern ausgestattet ist.
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Bezug nehmend auf 2 umfasst eine Bodenstruktur 6 einen allgemein horizontalen primären oder mittleren Teil 20 und einen Mitteltunnel 22, der von vorn nach hinten verläuft und in dem Kraftübertragungskomponenten 24 untergebracht sind. Schwellerstrukturen 18 verlaufen entlang einander gegenüberliegender Randteile 26 der Bodenstruktur 6 von vorn nach hinten. Ein starrer Frontquerträger 28 verläuft zwischen den Schwellern 18, angrenzend an einen vorderen Teil 32 der Bodenstruktur 6, und ein starrer Heckquerträger 30 verläuft zwischen den Schwellern 18 angrenzend an einen hinteren Teil 34 der Bodenstruktur 6. Die Fahrzeugstruktur 2 kann einen vorderen Unterrahmen 44 und einen hinteren Unterrahmen 46 umfassen, die eine Kraftmaschine 48 tragen und die Stützstruktur der Radaufhängung des Fahrzeugs darstellen. Die Fahrzeugstruktur 2 umfasst allgemein eine selbsttragende Struktur und damit umfasst die Fahrzeugstruktur 2 folglich keinen separaten leiterähnlichen Rahmen oder eine andere, vergleichbare Struktur.
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Das Fahrzeug 1 umfasst außerdem Vorderräder 36 in Vorderradhäusern 38 und Hinterräder 40 in Hinterradhäusern 42. Die Schweller 18 umfassen einander gegenüberliegende Endteile 50 und 52, die an die Vorder- bzw. Hinterradhäuser 38 bzw. 42 angrenzen. Wie nachfolgend noch ausführlicher erläutert wird, haben die Schweller 18 eine allgemein röhrenförmige Konstruktion, die einen länglichen Innenraum 104A bildet, und verlaufen zwischen den Radhäusern 38 und 42 linear von vorn nach hinten. Im Allgemeinen verläuft der Frontquerträger 28 zwischen den vorderen Teilen 50 der Schweller 18, und der Heckquerträger 30 verläuft zwischen den hinteren Teilen 52 der Schweller 18. Damit bilden der Frontquerträger 28 und der Heckquerträger 30 gemeinsam mit den Schwellern 18 eine allgemein rechteckige oder vierseitige Struktur, die um den primären oder mittleren Teil 20 der Bodenstruktur 6 verläuft. Der Mitteltunnel 22 verläuft im Allgemeinen entlang einer Fahrzeugmittellinie 54 zwischen dem Frontquerträger 28 und dem Heckquerträger 30 von vorn nach hinten.
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Wie nachfolgend noch ausführlicher erläutert wird, haben die Schweller 18 eine allgemein hohle, röhrenförmige Struktur und können eine innere Strebenstruktur 56 und/oder eine äußere Verkleidung 58 umfassen. Bei einem Aufprallereignis mit einem Pfahl 60 oder einem anderen Objekt überträgt die innere Strebenstruktur 56 (3) und/oder die äußere Verkleidung 58 (4) die bei einem Seitenaufprall entstehende Kraft „F“ direkt durch den Schweller 18 und den primären oder mittleren Teil 20 der Bodenstruktur 6 an einen mittleren Teil 64 des Mitteltunnels 22. Ein Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 ist am mittleren Teil 64 des Mitteltunnels 22 montiert. Das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 umfasst einen oder mehrere Sensoren, die die Beschleunigung aufgrund eines Seitenaufpralls des Fahrzeugs 1 gegen einen Pfahl 60 oder ein anderes Objekt detektieren. Die Fronttüren 12 und die Hecktüren 14 umfassen Hohlräume 13 bzw. 15. Die Drucksensoren 66A und 66B sind so ausgelegt, dass sie Druckveränderungen in den Hohlräumen 13 und 15 messen. Das System kann optional zusätzliche Beschleunigungssensoren umfassen (der entsprechende Test ist dargestellt), die in den Türen 12 und 14 und/oder anderen Fahrzeugstrukturen wie der Türverstärkungsstrebe, der B-Säule oder einem anderen wichtigen Strukturelement in der Nähe des äußeren Teils der Fahrzeugstruktur montiert sind. Das Rückhaltesystemsteuerungsmodul (oder eine andere Steuerung) kann so ausgelegt sein, dass die Eingaben von den zusätzlichen Sensoren genutzt werden, um die Plausibilität eines Aufprallereignisses zu evaluieren und auf diese Weise zu bestimmen, ob die Insassenrückhaltesysteme ausgelöst werden sollen.
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Das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 umfasst eine Steuerung, die so ausgelegt ist, dass sie die Plausibilität eines Aufprallereignisses unter Verwendung von Druckinformationen/Daten von den Drucksensoren 66 und Beschleunigungsinformationen/Daten von den Beschleunigungsmessern des Rückhaltesystemsteuerungsmoduls bewertet. Im Falle eines Aufprallereignisses betätigt das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 einen oder mehrere Seitenairbags und/oder andere Rückhaltesysteme bzw. löst diese aus. Wie nachfolgend noch ausführlicher erläutert wird, wird durch die innere Strebenstruktur 56 und/oder die äußere Verkleidung 58 der Schweller 18 innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums die Übertragung eines Beschleunigungssignals durch die Schweller 18 und den mittleren Teil 20 der Bodenstruktur 16 zu den Beschleunigungsmessern des Rückhaltesystemsteuerungsmoduls 62 veranlasst. Dadurch kann das Rückhaltesystemsteuerungsmodul die Plausibilität eines Aufprallereignisses bewerten und innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums (beispielsweise innerhalb von etwa 7 ms) die Rückhaltesysteme betätigen oder auslösen. Es versteht sich, dass dieser Zeitraum deutlich kürzer als bei ähnlichen Fahrzeugstrukturen ist, die keine innere Strebenstruktur 56 und/oder äußere Verkleidung 58 umfassen. Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 10 noch ausführlicher erläutert wird, können beispielsweise Fahrzeugstrukturen, die keine innere Strebenstruktur 56 und/oder äußere Verkleidung 58 umfassen, eine Auslösezeit von mindestens 10 ms haben. Bemerkenswert ist, dass diese Zeitreduzierung ohne Positionierung des Rückhaltesystemsteuerungsmoduls auf einem starren Querträger oder angrenzend an einen solchen starren Querträger erreicht wird.
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Weiterhin Bezug nehmend auf 3 umfasst ein Schweller 18 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein inneres Element 68A und ein äußeres Element 70A. Das innere Element 68A und das äußere Element 70A sind in ihrem Querschnitt allgemein C-förmig und umfassen nach oben verlaufende Bördelungen 72A und 74A, die entlang einer Naht 76 zusammengeschweißt sind. Das innere Element 68A und das äußere Element 70A umfassen darüber hinaus nach unten verlaufende Bördelungen 78A und 80A, die entlang einer Naht 82 zusammengeschweißt sind. Das innere Element 68A und das äußere Element 70A können aus Metallblech (beispielsweise Stahl oder Aluminium) oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Das innere Element 68A umfasst einen mittleren Teil 84A, der an die Bodenstruktur 6 angeschweißt oder anderweitig an ihr gesichert ist. Das innere Element 68A umfasst darüber hinaus einen oberen Teil 86A und einen unteren Teil 88A. Das äußere Element 70A umfasst einen mittleren Teil 94A, einen oberen Teil 96A und einen unteren Teil 98A. Es versteht sich, dass die Schwellerelemente 68A und 70A entsprechend den Erfordernissen für die betreffende Anwendung unterschiedliche Formen und Größen haben können. Beispielsweise können die mittleren Teile 94A und/oder 84A im Wesentlichen flach sein, wie in der 3 dargestellt. Sie können jedoch auch eine konvex oder konkav gewölbte Kontur haben, wenn dies für die betreffende Anwendung erforderlich ist. Die Bodenstruktur 6 umfasst Metallblech oder ein anderes geeignetes Material. Die Bodenstruktur 6 ist allgemein horizontal und definiert eine horizontale Bodenebene 92A.
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Die innere Strebenstruktur 56A verläuft zwischen den mittleren Teilen 84A und 94A des inneren Elements 68A bzw. des äußeren Elements 70A. Die Strebenstruktur 56A kann hochdichten Schaum umfassen, wie in der 3 gezeigt, aber auch Metall oder ein anderes, relativ starres Material. Wenn auf den mittleren Teil 94A des äußeren Schwellerelements 70A eine externe Kraft F wirkt, wird diese Kraft durch die innere Strebenstruktur 56A und in den mittleren Teil 20 der Bodenstruktur 6 übertragen. Die Aufprallkraft wird durch eine direkte Bahn 108A zu den Beschleunigungsmessern 63 im Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 übertragen. Diese Bahn ist im Wesentlichen linear, wodurch sich der für die Übermittlung des Signals an das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 erforderliche Zeitraum deutlich verringert. Die Übertragung einer Aufprallkraft in einer Art und Weise, die am Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 eine Beschleunigung verursacht, kann hier als Signal bezeichnet werden.
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Wie nachfolgend noch ausführlicher erläutert wird, können die inneren Strebenstrukturen 56A–56F der in den 1–9 dargestellten Ausführungsformen praktisch jedes Material oder jede Materialkombination umfassen, deren Steifigkeit und Festigkeit ausreicht, um ausreichend Seitenaufprallkräfte, die auf die Schwellerstrukturen 18–18F einwirken, in die Bodenstruktur 6 zu übertragen, damit durch das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 eine Beschleunigung detektiert werden kann. Beispielsweise können die Strebenstrukturen 56A–56F starren, geschlossenen Zellschaum, Polymerwabenstrukturen (nicht abgebildet), Eierverpackungen ähnelnde Polymer- oder Schaumstrukturen, Platten oder Hälse aus Metall (beispielsweise Stahl) oder Konfigurationen anderer Materialien/Strukturen umfassen, die ausreichend starr/steif sind. Es versteht sich, dass die inneren Strebenstrukturen 56A–56F nicht in jedem Fall erforderlich sind. Das gilt insbesondere dann, wenn zur Abdeckung von mindestens einem Teil der Schwellerstruktur 18–18F eine relativ starre Verkleidung (beispielsweise die Verkleidung 58B aus 4 oder die Verkleidung 58C aus 6) verwendet wird. Eine Verkleidung kann optional für alle Schwellerstrukturen 18–18F genutzt werden, um eine erhöhte strukturelle Steifigkeit bereitzustellen und damit die für das Detektieren einer Beschleunigung durch das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 erforderliche Zeit zu verringern und einen vordefinierten Beschleunigungsschwellenwert 134 zu überschreiten, der nachfolgend in Verbindung mit der 10 näher beschrieben wird. Im Allgemeinen sind die in den 1–9 dargestellten Strebenstrukturen 56A–56F und/oder die Verkleidung so ausgelegt, dass sie die erforderliche Zeit zum Detektieren eines vordefinierten Schwellenniveaus der Beschleunigung am Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 erheblich reduzieren. Diese Reduzierung der Detektionszeit kann im Vergleich mit Schwellerstrukturen ohne innere Strebenstruktur oder starre Verkleidung in einer Größenordnung von 10 %, 20 %, 30 % oder mehr liegen.
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In der 3 ist das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 an einem relativ flachen Teil der Bodenstruktur 6 montiert dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 auch an einem Mitteltunnel 22 montiert sein kann, wie in 2 gezeigt. In 3 füllt der Schaum der inneren Strebenstruktur 56A den durch die röhrenförmige Schwellerstruktur 18 definierten Innenraum 104A nicht vollständig aus und bildet dadurch einen oberen Raum 100A über der Strebenstruktur 56A und einen unteren Raum 102A unter der Strebenstruktur. Die innere Strebenstruktur 56A kann jedoch alternativ den Innenraum 104 der Schwellerstruktur 18 auch im Wesentlichen ausfüllen, sodass der obere Raum 100A und der untere Raum 102A (3) nicht existieren. Bezug nehmend auf 2 kann die Länge der inneren Strebenstruktur 56A (siehe auch die Länge L1; 5) wesentlich kürzer als die Gesamtlänge der Schwellerstrukturen 18 sein, sodass die innere Strebenstruktur 56A nur über einen mittleren Teil 106 der Schwellerstrukturen 18 verläuft. Alternativ kann die innere Schwellenstruktur 56A auch im Wesentlichen entlang der gesamten Länge der Schwellerstrukturen 18 verlaufen.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 4 umfasst eine Schwellerstruktur 18B gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein inneres Element 68B und ein äußeres Element 70B, die den Schwellerelementen 68A und 70B aus 3 ähneln. Die Elemente 68B und 70B sind an Nähten 68B und 82B entlang von Bördelungen 74B, 72B bzw. 80B, 78B zusammengeschweißt. In dem oben dargestellten Beispiel hat das äußere Element 70B einen mittleren Teil 94B, der nicht vertikal ist, sondern entlang der Oberseite des äußeren Elements 70B eher abgewinkelt oder leicht nach innen geneigt ist. Es versteht sich jedoch, dass das innere Element 68B und das äußere Element 70B bzw. der mittlere Teil 94B im Wesentlichen vertikal verlaufen können oder es/er kann nach außen und nicht nach innen geneigt sein. Das innere Element 68B umfasst einen mittleren Teil 84B, der an Schweißnähten 90B an die Bodenstruktur 6 angeschweißt ist.
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Eine Verkleidung 58B verläuft über das äußere Schwellerelement 70B und um dieses Element herum. Die äußere Verkleidung 58B kann einen Außenmantel 110B und Innenschaum 112B umfassen. Der Mantel 110B kann ein geeignetes Polymermaterial, ein Metallblech (beispielsweise aus Stahl) oder ein anderes geeignetes Material umfassen, und der Schaum 112B kann einen im Wesentlichen starren Schaum oder ein anderes Material mit einer für die Übertragung von Kräften ausreichenden Steifigkeit bzw. Starrheit umfassen. Die Verkleidung 58B ist relativ starr, sodass eine Aufprallkraft F in einer horizontalen Ebene 92B der Bodenstruktur 6 durch die Verkleidung 58B übertragen wird, und zwar entlang einer Lastbahn 108B um die oberen Teile 86B und 88B des inneren Schwellerelements 68B herum sowie durch den mittleren Teil 20 der Bodenstruktur 6. Die Schwellerstruktur 18B kann optional auch eine innere Strebenstruktur 56B umfassen, die der Strebenstruktur 56A (3) ähnelt. Die innere Strebenstruktur 56B kann entsprechend den Erfordernissen für die betreffende Anwendung hochdichten Schaum, Metall oder ein anderes geeignetes Material umfassen. Durch die äußere Verkleidungsstruktur 58B (sowie die innere Verkleidungsstruktur 56B, sofern vorhanden) wird die Steifigkeit der Schwellerstruktur 18B deutlich erhöht. Darüber hinaus ermöglicht diese Struktur, dass ein von einer externen Aufprallkraft F ausgelöstes Signal durch den mittleren Teil 20 der Bodenstruktur 6 an das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 geleitet wird, und zwar in wesentlich kürzerer Zeit als bei konventionellen Schwellerstrukturen ohne die Verkleidung 58B und/oder die innere Verkleidungsstruktur 56B.
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Weiterhin Bezug nehmend auf die 5 und 6 umfasst eine röhrenförmige Schwellerstruktur 18C entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein inneres Element 68C und ein äußeres Element 70C, die aus Metallblech oder einem anderen geeigneten Material bestehen können und im Wesentlichen in der gleichen Art und Weise zusammengeschweißt sind, wie oben in Verbindung mit den Schwellerstrukturen 18A und 18B (3 und 4) beschrieben. Eine äußere Verkleidung 58C umfasst einen äußeren Mantel 110C und einen Innenschaum 112C. Der äußere Mantel 110C kann C- oder L-förmig sein, und der Innenschaum 112C kann direkt mit dem äußeren Schwellerelement 70C adhäsiv verbunden sein. Die Länge „L1“ (5) des Schaums 112 kann wesentlich kürzer als die Länge „L2“ des äußeren Mantels 110C sein. Die Länge L2 des äußeren Mantels 110C kann im Wesentlichen identisch mit der Gesamtlänge der Schwellerstruktur 18C (das heißt, den Schwellern 18 aus den 1 und 2) sein, und die Schwellerstruktur 18C kann im Wesentlichen über die gesamte Länge des Fahrzeugs zwischen den vorderen Radhäusern 38 und den hinteren Radhäusern 40 verlaufen. Der Schaum 112C kann mit einer Innenfläche 114C des Außenmantels 110 adhäsiv verbunden sein. Der Innenschaum 112C kann außerhalb des mittleren Teils 20 der Bodenstruktur 6 (2) positioniert sein, sodass der Innenschaum 112C allgemein auf das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 ausgerichtet ist. Eine Aufprallkraft F wird durch den Mantel 110C und den Schaum 112C in ein äußeres Schwellerelement 70C übertragen, wobei die Lastübertragung um die unteren Teile 88C und 98C des inneren Schwellerelements 70C und des äußeren Schwellerelements 68C erfolgt. Aufgrund der Wirkung einer Aufprallkraft F wird ein Signal (eine Kraft) durch den mittleren Teil 20 der Bodenstruktur 6 zum Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 übertragen. Obwohl ein Teil des Signals durch den Frontquerträger 28 und den Heckquerträger 30 übertragen werden kann, wird ein ausreichend starkes Signal durch den mittleren Teil 20 der Bodenstruktur 6 geleitet, sodass Sensoren 63 des Rückhaltesystemsteuerungsmoduls ein Aufprallereignis detektieren können. Der mittlere Teil 20 der Bodenstruktur 6 kann ein Metallblech oder ein anderes, relativ dünnes Material umfassen, sodass der Insassenraum 16 (1) ausreichend groß ist, ohne dass die Fahrzeughöhe vergrößert werden muss.
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Eine innere Strebenstruktur 56C kann optional im Innenraum 104C der Schwellerstruktur 18C angeordnet sein. Die innere Strebenstruktur 56C kann hochdichten Schaum, Metall oder ein anderes geeignetes Material umfassen. Der Innenschaum 112 kann im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des äußeren Mantels 110C verlaufen, sodass die Länge des Innenschaums 112C im Wesentlichen der Länge L2 (5) gleicht.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 7 umfasst eine Schwellerstruktur 18D gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein inneres Element 68D und ein äußeres Element 70D, die zusammengeschweißt sein können und einen Innenraum 104D bilden. Eine Innenstruktur 56D verläuft zwischen dem inneren Schwellerelement 68D und dem äußeren Schwellerelement 70D entlang einer Ebene 92D der Bodenstruktur 6. Die innere Strebenstruktur 56D kann eine Metallstruktur mit einem im Wesentlichen ebenen mittleren Teil 116D mit Bördelungen 118D und 120D umfassen, die durch Schweißen oder eine andere geeignete Vorkehrung am inneren Schwellerelement 68D und am äußeren Schwellerelement 70D gesichert sind. Die Halterung oder Innenstruktur 56D ermöglicht die direkte Übertragung eines von einer externen Kraft F verursachten Signals entlang einer relativ geraden Bahn 108D zum Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62. Es versteht sich, dass die Struktur 56D mehrere einzelne Strebenelemente oder auch ein einzelnes Element umfassen kann, das entlang eines Teils der Länge der Schwellerstruktur 18D verläuft (das heißt, die Innenstruktur 56D könnte ähnlich lang wie die in 5 dargestellte Länge L1 sein). Alternativ könnte die innere Strebenstruktur 56D auch im Wesentlichen entlang der gesamten Länge der Schwellerstruktur 18D verlaufen.
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Weiterhin Bezug nehmend auf 8 kann eine Schwellerstruktur 18E entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein einzelnes Schwellerelement 70E umfassen, das im Wesentlichen C-förmig ist. Mit einer inneren Strebenstruktur 56E wird für den Fall, dass auf die Schwellerstruktur 18E eine externe Kraft F einwirkt, eine direkte Lastbahn 108E geschaffen. Das äußere Schwellerelement 70E kann optional einen inneren Teil 122E umfassen, der vom unteren Abschlussteil 124E des äußeren Elements 70E bis zu einem Außenrandteil 126E der Bodenstruktur 6 verläuft.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 9 umfasst eine Schwellerstruktur 18E entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein inneres Element 68F und ein äußeres Element 70F, die zusammengeschweißt sein können, wie vorstehend in Verbindung mit den 3–8 beschrieben. Eine optionale innere Strebenstruktur 56F verläuft entlang von unteren Teilen 88F und 98F des inneren Schwellerelements 68F bzw. des äußeren Schwellerelements 70F. Das äußere Schwellerelement 70F ist allgemein so konturiert, dass der untere Teil 128F leicht nach außen vorsteht, sodass eine durch einen äußeren Aufprall verursachte Kraft F direkt entlang einer relativ linearen Lastbahn 108F zum Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 und zu den Beschleunigungsmessern 63 übertragen wird. Die Schwellerelemente 68F und 70F können jedoch entsprechend den Erfordernissen praktisch jede Form haben. Die innere Strebenstruktur 56F kann Metall oder ein anderes geeignetes Material umfassen, und sie kann an das innere Schwellerelement 68F bzw. das äußere Schwellerelement 70F angeschweißt sein.
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Die in den 1–9 dargestellte Schwellerstruktur 18–18F verläuft vorzugsweise linear entlang einander gegenüberliegender Randteile 26 der Bodenstruktur 6 (1). Die Schwellerstrukturen können jedoch entsprechend anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung auch eine nicht lineare, gewölbte Konfiguration haben. Mit Ausnahme des Schwellers 18E haben die Schweller 18–18F aus den 1–9 vorzugsweise eine zweiteilige „muschelähnliche“ Konstruktion, wobei die inneren und die äußeren Metallblechkomponenten miteinander verschweißt sind. Die Schweller 18–18F können jedoch einteilige Elemente umfassen und praktisch jede geeignete Konstruktion mit praktisch jeder Kontur und jedem Querschnitt haben. Ein Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 eines Fahrzeugs mit einer Schwellerstruktur, die vorstehend in Verbindung mit den 1–9 näher beschrieben wurde, generiert ein Signal zum Auslösen der Seitenairbags und/oder anderer Rückhaltesysteme, und zwar in wesentlich kürzerer Zeit als bei einem ähnlichen Fahrzeug mit einer konventionellen Schwellerstruktur.
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10 ist ein Diagramm mit Testergebnissen (das heißt, der von einem Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 gemessenen Beschleunigung) eines Basisfahrzeugs (Kurve 130) mit einer konventionellen Schwellerstruktur ohne innere Schwellerstruktur oder Verkleidung während eines „Pfahltests“. 10 zeigt außerdem die Beschleunigung, die von einem Rückhaltesystemsteuerungsmodul (Zeile 132) während eines Pfahltests eines Fahrzeugs gemessen wurde, das eine Schwellerstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst. Ein vordefinierter Beschleunigungsschwellenwert 134 wurde als Kriterium dafür ausgewählt, ob vom Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 eine Beschleunigung gemessen wurde, die ausreichend groß ist, damit ein Seitenaufprallereignis detektiert wird, das das Auslösen von Seitenairbags und/oder anderen Insassenrückhaltesystemen erfordert. In dem dargestellten Beispiel liegt der an Beschleunigungsmessern 63 zum Aktivieren oder Auslösen der Rückhaltesysteme erforderliche Beschleunigungsschwellenwert 134 zwischen etwa 2,0 g und etwa 6,0 g. Der Beschleunigungsschwellenwert kann entsprechend den Anforderungen eines bestimmten Fahrzeugtyps oder anderer relevanter Kriterien ausgewählt werden. Erneut Bezug nehmend auf die 10 entspricht der Zeitpunkt τ0 (0,0 Sekunden) dem Moment des Aufpralls eines Fahrzeugs 1 auf einen Pfahl 60 (1 und 2) während eines „Pfahltests“. Die Beschleunigungsmesser des Rückhaltesystemsteuerungsmoduls des Basisfahrzeugs erreichen den Schwellenwert 134 zum Zeitpunkt τ2, also nach etwa 10,4 ms. Wie durch die Kurve 132 dargestellt, überschreiten die Beschleunigungsmesser 63 eines Rückhaltesystemsteuerungsmoduls 62 eines Fahrzeugs mit einer Schwellerstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung den Beschleunigungsschwellenwert 134 zum Zeitpunkt τ2, also nach etwa 7,2 ms. Im Allgemeinen handelt es sich bei den Zeitpunkten τ, und τ2 um jene Zeitpunkte, zu denen das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 bestimmt, dass ein Seitenaufprallereignis eintrat, und ein Signal zum Auslösen der Seitenairbags und/oder anderer Insassenrückhaltesysteme generiert. In dem in der 10 dargestellten Beispiel beträgt die zeitliche Verzögerung (ΔT) zum Auslösen der Rückhaltesysteme etwa 3,2 ms (das entspricht einer Verringerung der zeitlichen Verzögerung um etwa 30 %). Die tatsächliche Reduzierung der Auslösezeit hängt jedoch von der jeweiligen Fahrzeugstruktur und von der in der konkreten Umsetzung der vorliegenden Erfindung genutzten Schwellerstruktur ab.
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Das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 kann so ausgelegt sein, dass Rückhaltesysteme nur aktiviert bzw. ausgelöst werden, wenn ein Türdrucksensor 66A (1) einen Druckanstieg detektiert und die Beschleunigungsmesser 63 des Rückhaltesystemsteuerungsmoduls ebenfalls eine Beschleunigung detektieren, die über dem Beschleunigungsschwellenwert 134 liegt.
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Wie in der 10 gezeigt, ermöglicht die Schwellerstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung eine erhebliche Reduzierung der Zeit, die dafür erforderlich ist, dass der Beschleunigungsmesser 63 des Rückhaltesystemsteuerungsmoduls 62 den Beschleunigungsschwellenwert überschreitet. Damit ermöglicht die Schwellerstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ein erheblich schnelleres Auslösen der Seitenairbags oder anderer Rückhaltesysteme, während gleichzeitig noch immer eine exakte Einschätzung der Plausibilität eines Aufprallereignisses möglich ist, um ein unerwünschtes/unbeabsichtigtes Entfalten der Seitenairbags zu verhindern. Bemerkenswert ist, dass die Schwellerstrukturen entsprechend der vorliegenden Erfindung eine direkte Übertragung der Kraft F (2) durch den primären oder mittleren Teil 20 der Bodenstruktur 6 an das Rückhaltesystemsteuerungsmodul 62 ermöglichen, und zwar auch dann, wenn auf die Schwellerstruktur 18 an einer Stelle in der Mitte zwischen dem Frontquerträger 28 und dem Heckquerträger 30 eine Aufprallkraft F wirkt. Darüber hinaus kann die innere Verstrebung 56 und/oder die äußere Verkleidung 58 in Verbindung mit Schwellerstrukturen 18 genutzt werden, die bekannten Schwellerstrukturen im Wesentlichen ähneln, sodass keine umfangreichen Veränderungen der Schwellerstrukturen und anderer, damit zusammenhängender Strukturen erforderlich sind.
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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.
