DE10305868A1

DE10305868A1 - Aufpralldämpfungselement

Info

Publication number: DE10305868A1
Application number: DE2003105868
Authority: DE
Inventors: Sven Ludwig; Jerome Coulton
Original assignee: ACTS Advanced Car Technology Systems GmbH and Co KG
Current assignee: ACTS GmbH and Co KG
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-08-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Element zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer das Element nach allen Seiten gasdicht umschließenden, biegeweichen Außenhülle und einem das Element ausfüllenden Fluid (3), wobei die Viskosität des Fluids (3) durch Aufbringen eines elektromagnetischen Feldes (4) verändert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Element zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs bestehend aus einer das Element nach allen Seiten gasdicht umschließenden, biegeweichen Außenhülle (2) einem, das Element ausfüllende Fluid (3) wobei die Viskosität des Fluids (3) durch Aufbringen eines elektromagnetischen Feldes verändert werden kann.
Hauptbestandteile dieser Schutzvorrichtung sind elektrorheologische Fluide, speziell niedrig-viskose Flüssigkeiten bzw. Geele, die bei Anlegen einer Spannung ihre Viskosität ändern.
Diese elektrorheologischen Fluide setzen sich zusammen aus einem Öl und darin fein verteilter Partikel. In einem elektromagnetischen Feld, wie es bei geeignetem Anlegen einer Spannung entsteht, schließen sich diese Partikel zu mehr oder weniger langen Ketten zusammen und die Viskosität der Flüssigkeit wird verändert.
Ein Anwendungsgebiet dieser Technik ist der Bereich des Schutzes von Kraftfahrzeuginsassen in einer Unfallsituation.
Hierbei ist das elektrorheologische Fluid (3) umschlossen von einer gasdichten, biegeweichen Außenhülle (2) und bildet durch die Viskosität des Fluid und der Steifheit der umgebenden Hülle einen Aufpralldämpfer (1). Dieser Aufpralldämpfer (1) wird positioniert im Kopf- oder Knieanprallbereich eines Kfz-Insassen bzw. für den Schutz eines Fußgängers, im Außenbereich des Kraftfahrzeugs.
In einer Unfallsituation wird, basierend auf den Unfallrandbedingungen, die nötige Steifheit des Aufpralldämpfers (1) berechnet und ein elektromagnetisches Feld (4) zur Veränderung der Viskosität des Fluids (3) generiert. Dieses Feld (4) kann zum Beispiel durch Anlegen einer Spannung über geeignete Zuleitungen auf das Fluid (3) gebracht werden. Durch Variation der Feldstärke wird nun die Viskosität des Fluids (3) auf das richtige Niveau angehoben oder gesenkt. Der Energieabbau innerhalb des Dämpfungselement geschieht hierbei durch das Auftreten von Scheerkräften innerhalb des Fluids in Verbindung mit der Viskosität des Fluids und der Steifheit der umgebenden Hülle.
Eine Ausführungsform sieht vor, daß der Aufpralldämpfer (1) aus mehreren, unabhängigen, Subelementen (6) besteht, welche jeweils mit einer biegeweichen, gasdichten Außenhülle (2) umschlossen ist und mit einem viskositäts-veränderlichen Fluid (3) gefüllt sind. Mit dieser Kombination lassen sich innerhalb eines Schutzbereichs verschiedene Deformationswege und verschiedenen Systemsteifigkeiten realisieren.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, die Subelemente (6) wirkgerecht miteinander zu verbinden, d.h. Verbindungsöffnungen (7) vorzusehen, durch welche das Fluid (3) von einem in einen anderen Aufpralldämpfer überströmen kann. Hierdurch wird die gesamte Wirkfläche des Dämpfungselementes (1) vergrößert. Einzelne Subelemente könne nur teilweise mit Fluid gefüllt sein, so daß ein Dämpfungseffekt durch gezieltes Überströmen des Fluids, von einem in ein anderes Subelement, in Verbindung mit einer Viskositätsveränderung erreicht wird.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, mit einer, auf der biegeweichen Hülle (2) des Dämpfungselements (1) oder des Subelementes (6) aufgebrachten belastungssensitiven piezoelektrischen Schicht (8) eine Span nung zu generieren, die im Verhältnis zur benötigten Steifigkeit des Dämpfungselements (1) steht. Über diese Spannung kann dann die benötigte Gesamtsteifigkeit des Aufpralldämpfungssystems eingestellt werden. Eine weitere Ausführungsform sieht einen Regelkreis vor, bestehend aus einer, eine Spannung generierende Außenschicht (8) und einem elektrorheologischem Fluid (3). Hierbei wird die Viskosität des Fluids (3) und somit die Steifigkeit des Aufpralldämpfers (1) durch das Auftreffen des Verkehrsteilnehmers auf eine das Dämpfungselement umgebendse piezoelektrische Schicht und das Generieren einer Spannung, welche zur Aufprallkraft in Relation steht, zu jedem Zeitpunkt des Auftreffens Verkehrsteilnehmers an die Aufprallschwere angepaßt.
Verwendung findet diese Schutzeinrichtung für den Kopf- bzw. Kniebereich eines Fahrzeuginsassen, also im Bereich Instrumententafel.
Ein Einsatz im Bereich der Fahrzeugsäulen oder im Außenbereich des Fahrzeugs, zum Schutz von Fußgängern ist ebenso denkbar.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen an konkreten Ausführungsformen erklärt
Es zeigen:
1 ein Aufpralldämpfungselement
2 ein Aufpralldämpfungselement mit Subelementen
3 ein Aufpralldämpfungselement mit Subelementen und wirkgerechter Verbindungsöffnungen
4 ein Aufpralldämpfungselement mit Regelkreis zur Viskositätsregelung
5 ein Aufpralldämpfungselement in Einbauposition als Knieschutzelement
In 1 ist ein Aufpralldämfungselement (1) zum Schutz eines Verkehrsteinehmers bei einem Aufprall auf ein Innen- oder Außenteil eines Fahrzeuges dargestellt, welches von einer biegeweichen, nahezu gasdichten Außenhülle (2) umschlossen ist. Das Aufpralldämfungselement (1) ist gefüllt mit einem Fluid (3), welches elektrorheologische Eigenschaften besitzt und durch Aufbringen eines elektromagnetischen Feldes mittels einer geeigneten Einrichtung (4) in seinen Viskositiätseigenschaften verändert werden kann. Trifft ein Verkehrsteilnehmer in einer Unfallsituation mit einer bestimmten Aufprallkraft (5) auf das Element auf, wird vorab die Viskosität des Fluids (3) und somit die Steifigkeit des gesamten Aufpralldämfungselement (1) unter Berücksichtigung der Unfallrahmenparameter auf seinen optimale Wert eingestellt.
In 2 ist ein Aufpralldämfungselement (1) zum Schutz eines Verkehrsteinehmers bei einem Aufprall auf ein Innen- oder Außenteil eines Fahr zeuges dargestellt, welches aus mehreren Subelementen (6) besteht, welche ebenfalls von einer biegeweichen, nahezu gasdichten Außenhülle (2) umschlossen und mit einem mit elektrorheologischen Eigenschaften versehenen Fluid (3) gefüllt sind. Hierbei kann innerhalb des Aufpralldämfungselements (1) die partielle Viskosität durch Veränderung der Viskosität der Subelemente (6) verändert werden und somit eine partielle Anpassung an die Aufprallkraft (5) erreicht werden.
In 3 ist ein Aufpralldämfungselement (1) zum Schutz eines Verkehrsteinehmers bei einem Aufprall auf ein Innen- oder Außenteil eines Fahrzeuges dargestellt, welches aus mehreren Subelementen (6) besteht, welche von einer biegeweichen, nahezu gasdichten Außenhülle (2) umschlossen und mit einem mit elektrorheologischen Eigenschaften versehenen Fluid (3) gefüllt sind. Die Subelemente (6) sind hierbei durch Verbindungsöffnungen (7) wirkgerecht miteinander verbunden, so daß ein Überströmen des Fluids (3) in andere, weniger stark gefüllte Subelemente (6) möglich ist.
In 4 ist ein Aufpralldämfungselement (1) zum Schutz eines Verkehrsteinehmers bei einem Aufprall auf ein Innen- oder Außenteil eines Fahrzeuges in Verbindung mit einem Regelkreis (9) dargestellt. Hierbei gibt die Außenhülle, auf welche eine piezoelektrische Schicht (8) aufgebracht ist je nach Krafteinwirkung (5) (Aufprall) eine Spannung (11) an eine Regeleinheit (10) ab, welche abhängig von hinterlegten Kennfeldern ein elektromagnetisches Feld (4) zur Viskositätsanpassung im Aufpralldämfungselement (1) generiert. Mit diesem Regelkreis (9) ist ein Anpassen der Systemsteifigkeit in Echtzeit und somit ein optimaler Schutz des Verkehrsteilnehmers möglich.
In 5 ist ein Aufpralldämpfungselement (12) in Einbauposition als Knieschutzelement dargestellt.

1.: Aufprall dämpfendes Element
2.: Außenhülle
3.: Fluid
4.: Einrichtung zum Aufbringen eines elektromagnetischen Feldes
5.: Aufprallkraft
6.: Subelement
7.: Verbindungsöffnung
8.: Außenhülle mit piezoelektrischer Schicht
9.: Regelkreis
10.: Regeleinheit
11.: Regelspannung
12.: Aufprall dämpfendes Element in Einbauposition
13.: Instrumententafel
14.: Insasse

Claims

Element (1) zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs bestehend aus einer das Element nach allen Seiten gasdicht umschließenden, biegeweichen Außenhülle (2) und einem, das Element ausfüllende Fluid (3) dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Fluids (3) durch Aufbringen eines elektromagnetischen Feldes (4) verändert werden kann.
Element (1) zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) in eine Vielzahl von unabhängigen Subelementen (6) unterteilt ist, wobei jedes Subelement mit einer biegeweichen Außenhülle (2) und einem das Subelement zumindest teilweise ausfüllende Fluid (3) versehen ist und die Viskosität des Fluids durch Aufbringen eines elektromagnetischen Feldes (4) veränderbar ist.
Element (1) zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Subelemente (6) durch Verbindungsöffnungen (7) wirkgerecht miteinander verbunden sind.
Element (1) zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs Anspruch 1 oder 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülle (2, 8) des Elements eine piezoelektrische Schicht umfaßt, die je nach Krafteinwirkung eine Regelspannung (11) generiert.
Element (1) zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Viskositätsänderung innerhalb des Elements mittels der durch die piezoelektrischen (8) Schicht generierten Regelspannung (11) gesteuert wird.
Element (1) zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß durch das Zusammenwirken von piezoelektrischer Schicht (8) und Fluid (3) ein Regelkreis gebildet wird.
Element (1) zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zum Schutz der Knie eines Fahrzeuginsassen Verwendung findet.
Element (1) zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zum Schutz des Kopfes und Oberkörpers eines Fahrzeuginsassen Verwendung findet.
Element (1) zur Dämpfung des Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers auf ein Innen- oder Außenteil eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zum Schutz eines Fußgängers Verwendung findet.