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Hintergrund
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Die
vorlegende Offenlegung betrifft allgemein Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtungen
und im Spezielleren ausdehnbare, volumenfüllende mechanische Strukturen,
die allgemein ein komprimiertes Volumen beibehalten und sich in
Ansprechen auf ein Auslöseereignis
schnell zu einem ausgedehntes Volumen entfalten. Das ausgedehnte Volumen
sieht Energie absorbierende Eigenschaften für Objekte vor, die auf die
Vorrichtungen aufprallen.
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Im
Stand der Fahrzeugtechnik gibt es im Allgemeinen zwei Arten von
speziell vorgesehenen Zusammenstoßenergie-Managementstrukturen,
die verwendet werden, um die Wirkung eines Aufprallereignisses zu
minimieren: solche, die passiv sind, und solche, die aktiv sind.
Die in diesem Zusammenhang verwendeten aktiven beziehen sich auf
eine selektive Ausdehnung oder Bewegung einer Komponente relativ
zu einer anderen Komponente, um die Wirkung eines Aufprallereignisses
zu minimieren.
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Typischerweise
weisen passive Energie absorbierende Strukturen eine statische Konfiguration auf,
in der ihr Volumen fest ist. Die passiven Energie absorbierenden
Strukturen können
Energie abführen und
die Niveaus und die Zeitsteuerung eines Kraft/Verzögerungsimpulses
dadurch modifizieren, dass sie einem Aufprall ausgesetzt sind (z.
B. ein Brechen oder eine Hubbewegung eines Kolbens in einem Zylinder),
um die kinetische Energie im Zusammenhang mit solch einem Ereignis
zu absorbieren. Da diese passiven Zusammenstoßenergie-Managementstrukturen
im anfänglichen
ungebrochenen/nicht hubbewegten Zustand ein maximales Volumen einnehmen,
nehmen diese Arten von Strukturen naturgemäß einen beträcht lichen
Fahrzeugraum ein, der speziell für
das Zusammenstoßenergie
und/oder den Insassenschutz vorgesehen sein muss – wobei der
Kontraktionsraum ansonsten für
eine andere Verwendung nicht zur Verfügung steht. Anders ausgedrückt verwenden
passive Zusammenstoßenergie-Management- und Insassenschutzstrukturen
einen Fahrzeugraum, der ihrem anfänglichen Volumen entspricht
und demzufolge über
die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs ausschließlich speziell für das Aufprallenergiemanagement
und/oder den Insassenschutz vorgesehen sein muss. Infolgedessen
können einige
Bereiche eines Fahrzeuginneren und/oder -äußeren in Bezug auf ihr Design/Aussehen
auf Grund des Volumenbedarfs von passiven Zusammenstoßenergie-Management-
und Insassenschutzvorrichtungen eingeschränkt sein.
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Ein
Beispiel einer passiven Energie absorbierenden Struktur, die in
Fahrzeugen verwendet worden ist, ist ein ausgedehntes wabenzelliges
Material, das in der ausgedehnten Form in der Fahrzeugumgebung angeordnet
ist. 1 veranschaulicht ein wabenzelliges Material und
den Prozessfluss zum Herstellen des wabenzelligen Materials. Eine Rolle 10 aus
einem bahnförmigen
Material mit einer vorgewählten
Breite W wird geschnitten, um eine Anzahl von Substratbahnen 12 bereitzustellen,
wobei jede Bahn eine Anzahl von eng beabstandeten Klebestreifen 14 aufweist.
Die Bahnen 12 werden gestapelt und der Klebstoff wird abgebunden,
um dadurch einen Block 16 mit einer Dicke T zu bilden.
Der Block 16 wird dann in geeignete Längen L geschnitten, um dadurch
so genannte Wabenkörper 18 bereitzustellen.
Die Wabenkörper 18 werden
dann durch eine physikalische Trennung der oberen und unteren Flächen 20, 22 ausgedehnt,
wobei Klebestreifen als Knoten dienen, um die wabenförmigen Zellen
zu bilden. Ein vollständig
ausgedehnter Wabenkörper
besteht aus einem wabenzelligen Material 24 mit deutlich
erkennbaren hexagonal geformten Zellen 26. Das Verhältnis der
ursprünglichen
Dicke T zu der ausgedehnten Dicke T' liegt zwischen etwa 1 zu 20 und etwa
1 zu 60. Das wabenzellige Material wird dann in vollständig ausgedehnter
Form in der Fahrzeugumgebung verwendet, um ein Aufprallenergiemanagement
und/oder einen Insassenschutz (durch Kraft- und Verzögerungsbegrenzung)
im Wesentlichen parallel zu der Zellenachse bereitzustellen. Da das
wabenzellige Material wie erwähnt
in der vollständig
ausgedehnten Form verwendet wird, wird ein beträchtlicher Fahrzeugraum verwendet,
um die ausgedehnte Form aufzunehmen, und dieser Raum wird dauerhaft
von dieser speziell vorgesehenen Energiemanagement/Insassenschutzstruktur
eingenommen.
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Aktive
Energie absorbierende/Insassenschutzstrukturen weisen allgemein
eine vorbestimmte Größe auf,
die sich in Ansprechen auf ein Auslöseereignis ausdehnt oder bewegt,
um ihren Beitrag zu einem Zusammenstoßenergiemanagement/Insassenschutz
zu erhöhen.
Eine Art von speziell vorgesehener aktiver Energie absorbierender/Insassenschutzstruktur
ist eine Hubbewegungsvorrichtung, prinzipiell in Form einer Kolben-
und Zylinderanordnung. Hubbewegungsvorrichtungen können, falls
gewünscht,
derart konstruiert sein, dass sie geringe Kräfte bei einer Erweiterung und
deutlich stärkere Kräfte bei
einer Kompression (wie z. B. ein ausfahrbares/zurückziehbares
Stoßstangensystem)
aufweisen, und sind z. B. entweder an dem vorderen oder dem hinteren
Ende des Fahrzeugs montiert und in der voraussichtlichen Richtung
eines durch einen Zusammenstoß induzierten
Bruchs orientiert. Die Stangen solcher Vorrichtungen würden derartige
erweitert sein, dass sie in Ansprechen auf ein Auslöseereignis, z.
B. bei der Detektion eines unmittelbar bevorstehenden Aufprallereignisses
oder eines stattfindenden Aufprallereignisses, die zuvor leeren
Räume überspannen
(wenn sie vor der Bruchfront angeordnet sind). Diese Erweiterung
könnte
alternativ durch Signale von einem Unfallerkennungs-Warnsystem oder von
Zusammenstoßsensoren
ausgelöst
sein oder ein mechanisches Ansprechen auf den Zusammenstoß selbst
sein. Ein Bei spiel wäre
eine Erweiterung der Stange nach vorn auf Grund ihrer Trägheit unter
einem Aufprallimpuls mit einem hohen G. Die Nachteile solch eines
Ansatzes umfassen eine große Masse
und ein begrenztes Ausdehnungsverhältnis.
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Ein
weiteres Beispiel einer aktiven Energie absorbierenden/Kraft- und/oder Verzögerungsbegrenzungsstruktur
ist ein Aufprallschutzvorhang, z. B. ein aufblasbarer Abrollvorhang,
der eine Fensteröffnung
in Ansprechen auf ein Auslöseereignis
bedecken kann. Der Abrollvorhang ist, während er sich außerhalb
der Ebene flexibel verbiegt, in der Ebene relativ steif. Weitere
Vorrichtungen wie z. B. aufblasbare Vorhänge sind, wenn sie aufgeblasen
sind, wirksam, um die Abfederung des Insassen bei einem Aufprall
zu unterstützen.
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Die
DE 44 25 830 A1 offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
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Es
ist daher das Ziel der Erfindung, ausdehnbare Energie absorbierende/Kraft-
und/oder Verzögerungsbegrenzungsvorrichtungen
für eine
Aufpralldämpfung
zu verbessern.
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Dieses
Ziel wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht.
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Kurzzusammenfassung
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Hierin
offenbart sind Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtungen
für ein
Fahrzeug und Verfahren zum Absorbieren und/oder Dämpfen einer
Aufprallenergie eines Objekts in einer Fahrzeugumgebung. Wie hierin
verwendet, bezieht sich der Bezug auf eine „Energieabsorption" auch auf eine Kraft-
und/oder Verzögerungsbegrenzung,
da die hierin beschriebenen Vorrichtungen derart funktionieren,
dass sie die Aufprallkraft auf ein oder die Verzögerung eines Objekts während eines
Aufprallereignisses begrenzen. In einer Ausführungsform umfasst eine Kraft-
und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug ein offenzelliges Material, das von einem nicht ausgedehnten
Zustand in einen ausgedehnten Zustand ausdehnbar ist, wobei das
offenzellige Material schichtartig zwischen einem ersten Endkappenelement
und einem zweiten Endkappenelement angeordnet ist; eine Stützfläche, die
zusammenwirkend mit dem offenzelligen Material positioniert ist,
um eine Fläche
des offenzelligen Materials in dem ausgedehnten und dem nicht ausgedehnten
Zustand zu bedecken; und einen Aktivierungsmechanismus, der derart
ausgebildet ist, um eine selektive Ausdehnung des offenzelligen
Materials von dem nicht ausgedehnten Zustand in den ausgedehnten Zustand
in Ansprechen auf ein Auslöseereignis
zu regeln.
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Ein
Verfahren zum Absorbieren einer Aufprallenergie eines Objekts in
einer Fahrzeugumgebung umfasst, dass ein Aufprallereignis erfasst
wird; eine Energie absorbierende Vorrichtung ausgelöst wird,
wobei die Energie absorbierende Vorrichtung ein offenzelliges Material,
das von einem nicht ausgedehnten Zustand in einen ausgedehnten Zustand ausdehnbar
ist, eine Stützfläche umfasst,
die zusammenwirkend mit dem offenzelligen Material positioniert
ist, um eine Fläche
des offenzelligen Materials in dem ausgedehnten und dem nicht ausgedehnten
Zustand zu bedecken; und das offenzellige Material in den ausgedehnten
Zustand ausgedehnt wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst ein Verfahren zum Absorbieren einer Aufprallenergie und
Begrenzen der Aufprallkraft auf ein und/oder der Verzögerung eines
Objekts in einer Fahrzeugumgebung, dass ein Aufprallereignis erfasst
oder vorerfasst wird; und ein offenzelliges Material von einem komprimierten
Volumen zu einem ausgedehnten Volumen ausgedehnt wird, wobei das
ausgedehnte Volumen des offenzelligen Materials eine Querebene bildet,
die im Wesentlichen rechtwinkelig zu einer voraussichtlichen Zusammenstoßachse liegt,
wobei die voraussichtliche Zusammenstoßachse im Wesentlichen parallel
zu einer Zellenachse der Zellen des offenzelligen Materials liegt.
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Die
oben beschriebenen und weitere Merkmale sind durch die nachfolgende/n
Fig. und detaillierte Beschreibung beispielhaft erläutert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die Fig., die sich auf beispielhafte
Ausführungsformen beziehen
sollen und wobei gleiche Elemente gleiche Bezugsziffern aufweisen,
ist:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Herstellungsverfahrens zum Bereitstellen
eines wabenzelligen Materials nach dem Stand der Technik;
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2 eine
perspektivische Vorderansicht einer Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung,
die ein komprimiertes wabenförmiges
Zellenmaterial gemäß der vorliegenden
Offenlegung umfasst, das vor einer Ausdehnung (in einem verstauten oder
kompakten Zustand) gezeigt ist;
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3 eine
perspektivische Vorderansicht einer Vorrichtung, die ein ausgedehntes
wabenförmiges
Zellenmaterial gemäß der vorliegenden
Offenlegung umfasst, das in einem ausgedehnten Zustand gezeigt ist;
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4 eine
perspektivische aufgeschnittene Darstellung einer Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Offenlegung, die ein Beispiel eines aktiven Aktivierungssystems
zeigt;
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5 eine
weggebrochene Draufsicht, die einen Auslöser eines aktiven Aktivierungssystems von 4 zeigt;
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6 eine
perspektivische Seitenansicht einer Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung,
die ein Stützblech
und ein Schutzschild gemäß der vorliegenden
Offenlegung aufweist und vor einer Ausdehnung (in einem aufbewahrten
Zustand) gezeigt ist;
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7 eine
perspektivische Seitenansicht der in 6 gezeigten
Vorrichtung bei einer Entfaltung gemäß der vorliegenden Offenlegung;
und
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8 eine
perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs, die verschiedene Stützstrukturen
zur Verwendung der Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung
veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Die
vorliegende Offenlegung betrifft ausdehnbare Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtungen,
die im Allgemeinen ein komprimiertes Volumen beibehalten und sich
in Ansprechen auf ein Auslöseereignis
schnell zu einem ausgedehnten Volumen entfalten. Wie zuvor erklärt, bezieht
sich der Bezug auf eine „Energieabsorption" hierin auch auf eine Kraft-
und/oder Verzögerungsbegrenzung,
da die hierin beschriebenen Vorrichtungen derart funktionieren,
dass sie dabei helfen, die Aufprallkraft auf ein und/oder die Verzögerung eines
Objekts während eines
Aufprallereignisses zu reduzieren. Das ausgedehnte Volumen stellt
vorteilhafterweise Energie absorbierende Eigenschaften für Objekte
bereit, die auf die Vorrichtungen aufprallen.
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In
einer Ausführungsform
umfasst die Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung
ein ausdehnbares, offenzelliges Material, wobei die Ausdehnung des
offenzelligen Materials in einer Ebene quer zu der Zellenachse der
Zellen erfolgt, die die Zellenstruktur definieren. Für diese
Ausführungsform
wie auch für
die weiteren hierin offenbarten Ausführungsformen soll der Bruch
bei einem Zusammenstoß optimalerweise,
aber nicht unbedingt, parallel zu der Zellenachse stattfinden. Beispielsweise
weist ein geeignetes offenzelliges Material eine wabenförmige Zellenstruktur
auf. In einer verstauten oder kompakten Konfiguration kann die wabenförmige Zellenstruktur
allgemein als ein Wabenkörper
definiert sein. Der Wabenkörper
weist ein anfängliches
kompaktes Volumen insofern auf, als er im Wesentlichen rechtwinkelig
zu der Längsachse
seiner Zellen und parallel zu der Richtung, in der er entfaltet
werden soll, komprimiert ist. Zum besseren Verständnis wird nun auf die wabenförmigen Zellenstrukturen
Bezug genommen, auch wenn einzusehen sein sollte, dass andere offenzellige
Materialien, die auf die unten stehend erläuterte Weise komprimiert und
ausgedehnt werden können,
ebenso für
die hierin offenbarten Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtungen
geeignet sind.
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Der
Wabenkörper
nimmt im Allgemeinen etwa 1/10 bis zu etwa 1/60 des Volumens ein,
das er einnimmt, wenn er vollständig
ausgedehnt ist (d. h. das Ausdehnungsverhältnis), abhängig von den ursprünglichen
Zellenabmessungen und Wanddicken, auch wenn je nach bestimmter Anwendung höhere oder
niedrigere Verhältnisse
verwendet werden können.
Wabenzellengeometrien mit kleineren Werten des oben angeführten Ausdehnungsverhältnisses liefern
im Allgemeinen größere Bruchkräfte.
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Die
Materialien zum Bilden der wabenförmigen Zellenstruktur sollen
nicht eingeschränkt
sein. Die Wahl für
die Materialien hängt
allgemein von der gewünschten
Bruchkraft (Steifigkeit) für
eine bestimmte Anwendung (d. h. weichere oder härtere Metalle oder Verbundstoffe)
ab. In einer Ausführungsform
ist die wabenförmige
Zellenstruktur aus einem Leichtmetallmaterial wie z. B. Aluminium
gebildet. Weitere geeignete Materialien, die nicht metallisch sind,
umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf Polymere wie z. B. Nylon,
Zellulose und weitere derartige Materialien. Die Materialzusammensetzung
und Wabengeometrien werden durch die gewünschte Anwendung bestimmt.
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Wendet
man sich den 2 und 3 zu, sind
perspektivische Darstellungen einer Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 gezeigt, die
eine wabenförmige
Zellenstruktur 104 verwendet. Im Speziellen veranschaulicht 2 die
Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung
in einer verstauten oder kompakten Konfiguration (d. h. einer Wabenkörperkonfiguration),
wohingegen 3 die Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung
bei einer Ausdehnung in Ansprechen auf ein Auslöseereignis veranschaulicht.
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Wie
in 3 deutlicher gezeigt, bildet die Geometrie der
Zellen die wabenförmige
Zellenstruktur, obwohl, wie oben erwähnt, andere Formen und Konfigurationen
möglich
sind, die eine Komprimierung und Ausdehnung auf die hierin beschriebene Weise
zulassen würden.
Die wabenförmige
Zellenstruktur 104 endet allgemein an einer oberen Fläche 106 und
einer unteren Fläche 108.
An der oberen und der unteren Fläche 106, 108 sind Endkappenelemente 110 bzw. 112 angebracht
(wie z. B. mithilfe eines Klebers). Die Endkappenelemente 110, 112 sind
im Wesentlichen starr und dienen als Führungen, um die Konfiguration
der wabenförmigen
Zellenstruktur 104 zwischen der verstauten oder verdichteten
Konfiguration, wie bei 2 gezeigt, und der ausgedehnten Konfiguration,
wie bei 3 gezeigt, zu definieren. Eines
der Endkappenelemente, z. <. 110,
ist fest an dem Fahrzeug angebracht. Als solches bewegt sich das
Endkappenelement 112 bei einer Erweiterung der Kraft- und
Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 in
Ansprechen auf ein Auslöseereignis
relativ zu dem Endkappenelement 110. Auf diese Weise erfolgt bei
einer Entfaltung die Ausdehnung des wabeförmigen Materials 104 in
einer Querebene P, die vorzugsweise rechtwinkelig zu einer voraussichtlichen
Zusammenstoßachse
A ohne eine Ausdehnung oder Kontraktion des Maßes der Zusammenstoßachse orientiert
ist.
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Die
Endkappenelemente 110, 112 müssen nicht unbedingt planar
sein, wie gezeigt. Überdies müssen die
Endkappenelemente 110, 112 nicht dieselbe Form
oder Größe aufweisen.
Zum Beispiel können
die Endkappenelemente eine Form umfassen, die zu dem Bereich innerhalb
des Fahrzeugs, in dem die Energie absorbierende Vorrichtung 100 angeordnet
sein soll, komplementär
ist. Zum Beispiel kann/können
in einem Radkasten ein oder beide Endkappenelement/e eine krummlinige
Form aufweisen wie auch unterschiedlich dimensioniert sein, um die
Form des Radkastens unterzubringen. Als ein weiteres Beispiel, wie
es z. B. für
eine Ausdehnung in einem sich verengenden, keilförmigen Raum geschehen kann,
kann das Endkappenelement (z. B. 112), das sich bewegt,
wenn sich die wabenförmige Zellenstruktur 104 ausdehnt,
kürzer
sein als das stationäre
Endkappenelement (z. B. 110), sodass die expandierte wabenförmige Zellenstruktur 104 eine komplementäre Keilform
aufweist.
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Ein
Aktivierungsmechanismus 114 ist wirksam mit den Endkappenelementen 110, 112 verbunden,
um eine selektive Ausdehnung der Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 in
Ansprechen auf ein Auslöseereignis
zu ermöglichen. Der
Aktivierungsmechanismus 114 steuert den volumetrischen
Zustand der wabenförmigen
Zellenstruktur 104, sodass bei einer Aktivierung eine Ausdehnung
von der verstauten oder kompakten Konfiguration in die ausgedehnte
Konfiguration stattfindet. Ein oder mehrere Montagebügel 115 kann/können mit
einem der Endkappenelemente 110, 112 verbunden sein,
sodass die Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 mit
einer ausgewählten
Fläche des
Kraftfahrzeugs verbindbar ist.
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Die
Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 kann
ferner eine optionale Stützfläche 105 für eine kontrollierte,
gerichtete Ausdehnung umfassen, die unten stehend in größerem Detail
beschrieben wird. Eine Stützfläche 105 oder
alternativ zwei Stützflächen kann/können verwendet
werden, um abhängig
von der Anwendung, eine Schicht um die wabenförmige Zellenstruktur 104 zu
definieren. Optional können
die Flächen 105 durch
die Fahrzeugstruktur, in der die Energie absorbierende Vorrichtung 100 angeordnet
ist, natürlich
definiert sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützfläche 105 zusammenwirkend
mit der wabenförmigen
Zellenstruktur 104 gegenüber der eines Aufpralls angeordnet
und bevorzugter nur dann, wenn eine natürliche Fahrzeugstützfläche nicht
vorhanden ist. Darüber
hinaus kann bei Anwendungen, bei denen ein Insassen/Fußgängerkontakt
direkt gegen die expandierte wabenförmige Zellenstruktur 104 vorliegen kann,
ein/e entfaltbare/r Vorflächenschild
oder -schirm 109 vorhanden sein, um die Kontaktfläche glatt
zu machen.
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Ein
Beispiel eines geeigneten Aktivierungsmechanismus 114 ist
in den 4 und 5 gezeigt. Ein Ausdehnungsmittel
in Form einer komprimierten Feder 116 ist anliegend in
Spannung zwischen den Endkappenelementen 110, 112 angeordnet,
wenn sich die wabenförmige
Zellenstruktur 104 in der kompakten oder verstauten Konfiguration
befindet. Ein Auslöser 118 zum
selektiven Freisetzen von Energie in Verbindung mit der komprimierten
Feder umfasst eine Scheibe 120, die drehbar an einem der
Endkappenelemente, z. B. 110, wie gezeigt, befestigt ist,
wobei die Scheibe ein Paar entgegengesetzter Finger 122 aufweist.
Die Form der Scheibe 120 ist durch eine ähnlich geformte Öffnung 124,
die in dem Endkappenelement 110 gebildet ist, aufnehmbar.
Die drehbare Scheibe 120 ist ferner durch ein starres Element
(nicht gezeigt, z. B. ein Bolzen) gestützt, das fest an dem entgegengesetzten
Endkappenelement, z. B. 112, angebracht ist. Auch wenn zwei
entgegengesetzte Finger gezeigt sind, sollte einzusehen sein, dass
ein oder mehrere Finger verwendet werden können. Ferner sollte einzusehen sein,
dass die Form der Scheibe 120 oder der Öffnung 124 nicht eingeschränkt sein
soll und je nach Wunsch variieren kann, vorausgesetzt, der verriegelnde
Eingriff der Scheibe 120 gegen das Endkappenelement 110 findet
in zumindest einer Drehposition der Scheibe statt und das Lösen des
Eingriffs findet in einer anderen Positionen statt.
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Eine
Aktivierung des Aktivierungsmechanismus 114 bewirkt, dass
sich die Scheibe 120 dreht und bewirkt, dass die Form der
Scheibe mit der Form der Öffnung 124 ausgerichtet
wird. Nach dem Ausrichten wird die Feder 116 freigegeben,
was eine schnelle Ausdehnung der wabenförmigen Zellenstruktur 104 bewirkt.
Die Kompressionskräfte
in Verbindung mit der Feder sorgen für die Ausdehnung, wobei der
Betrag der Ausdehnung im Allgemeinen mit größeren Kompressionskräften in
der Feder 116 erhöht
sein kann. Weitere geeignete Ausdehnungsmittel können z. B. eine pyrotechnische
Vorrichtung oder einen Druckluftzylinder umfassen, die/der bei einer
Rotation der Scheibe 120 wie beschrieben oder durch ein
anderes Auslösemittel
ausgelöst
wird. Andere Auslösemittel
könnten
elektro nisch gesteuert, mechanisch gesteuert und dergleichen sein.
Alternativ kann der Aktivierungsmechanismus 114 passiv sein,
wobei das Aufprallereignis selbst für einen mechanischen Auslöser sorgt.
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Wie
zuvor beschrieben, aktiviert das Auslöseereignis den Aktivierungsmechanismus 114.
Als solches kann der Aktivierungsmechanismus in Wirkverbindung mit
einem Controller stehen, um den Aktivierungsmechanismus 114 selektiv
zu aktivieren. Der Controller kann z. B. ein elektronisches Steuermodul 128 sein,
das derart ausgebildet ist, um ein Signal von einem Sensor oder
Detektor 126 zu empfangen, wobei das Signal dann von dem
elektronischen Steuermodul 128 ausgewertet wird, um ein
Solenoid 130 zu aktivieren. Das Solenoid 130 umfasst
einen Verbindungsarm 132, der in Wirkverbindung mit der Scheibe 120 gezeigt
ist, um eine Rotation dieser in Ansprechen auf das Aktivierungssignal
zu bewirken.
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Wie
in den 6 und 7 deutlicher gezeigt, umfasst
die Energie absorbierende Vorrichtung 100 ferner die optionale
Stützschicht 105 und
den optionalen Schild 109. Die Stützfläche 105 dient als Stützfläche und
Führung
für die
Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 während deren Ausdehnung.
In einer Ausführungsform
ist/sind die Stützfläche 105 und/oder
der Schild 109 wirksam mit dem Endkappenelement 112 verbunden,
wie gezeigt. Auf diese Weise dehnen sich bei einer Bewegung des
Endkappenelements 112 relativ zu dem Endkappenelement 110 während einer
Ausdehnung die Stützfläche 105 und
der Schild 109 gemeinsam mit der wabenförmigen Zellenstruktur 104 aus.
Beispielsweise können
die Stützschicht 105 und
der Schild 109, wie gezeigt, aufgewickelt (oder gefaltet oder,
je nach Wunsch, anderweitig verdichtet) sein, wenn sich die Kraft-
und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung
in der verstauten oder verdichteten Konfiguration befindet, und
sich in der Richtung der Ausdehnung der Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 li near
ausdehnen, um die Stützflächen/Führungs-
und Schadensmilderungsfunktionen bereitzustellen. Die Stützfläche 105 umfasst
vorzugsweise ein Material, das bei einer Erweiterung im Wesentlichen
steif ist und einer Dehnung standhält.
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Optional
umfasst die Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 Montageplatten 117, 119,
die fest an den Endkappenelementen 110 bzw. 112 angebracht
sind und mit denen ferner eine Verbindungsstruktur 107 verbunden
sein kann. Die Fahrzeugverbindungsstruktur 107 kann Halteseile mit
einer festen Länge
umfassen, die in der Ebene der wabenförmigen Zellenstruktur 104 liegen
und durch Öffnungen
geführt
sind, die die einzelnen wabenförmigen
Zellen definieren, sodass die Ausdehnung der Energie absorbierenden
Vorrichtung entlang eines gewünschten
Richtungspfades stattfindet. Es können mehr als eine Fahrzeugverbindungsstruktur 107 verwendet
werden, die an verschiedenen Punkten der wabenförmigen Zellenstruktur 104 befestigt
sein können.
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Wenn
die Stützfläche 105 in
einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs verwendet wird, falls eine verwendet
wird, weist diese vom Inneren eines Fahrzeugs weg, während die
wabenförmige
Zellenstruktur 104 zum Inneren des Fahrzeugs weist. Falls
es durch die Natur des wabenförmigen
Zellenmaterials 104 erforderlich ist, weist ein Schild 109 zum
Inneren des Fahrzeugs. Es sollte jedoch für den Fachmann einzusehen sein,
dass die Anordnung und Art der Vorrichtung 100 durch die
gewünschte
Anwendung bestimmt sind. In einer Ausführungsform können die Stützschicht 105 und
die wabenförmige
Zellenstruktur 104 bei ihrer Ausdehnung in Bezug zueinander physikalisch
getrennt sein. In einer weiteren Ausführungsform können die
Stützschicht 105 und
die wabenförmige
Zellenstruktur 104 nebeneinander angeordnet sein, wobei
jede nur an ausgewählten
Punkten verbunden ist und die ausgewählten Punkte das waben förmige Material 104 an
vorbestimmten Punkten einschränken
können.
Auf eine ähnliche
Weise kann der Schild 109 an ausgewählten Punkten entlang des wabenförmigen Materials
angeordnet und verbunden sein.
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Die
Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 umfasst
ferner einen optionalen Schutzschild 111 um die aufgewickelte
Stützfläche 105 und/oder
den Schild 109. Der Schutzschild 111 besteht aus
einem beliebigen aus einer Vielfalt von geeigneten flexiblen Materialien,
die dem Fachmann bekannt sind.
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8 ist
eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs 140, die
verschiedene Stützstrukturen
und stationäre
Flächen
zur Verwendung der Energie absorbierenden Vorrichtung 100 veranschaulicht.
Die Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 kann
z. B. in Verbindung mit herkömmlichen
gepolsterten Innenflächen
in dem Fahrzeug 140 verwendet werden. Im Speziellen kann
die Vorrichtung 100 für
die Türpfosten 142,
den oberen Türrahmen 144,
die Türinnenseiten 146,
das Armaturenbrett 148, die Kniekissen 150, die
Nackenstütze 168 und
weitere Bereiche wie z. B. unter dem Teppich am Fahrzeugboden 152,
dem Sitz 154 selbst oder dergleichen Flächen verwendet werden, wo eine
Absorption von kinetischer Energie/Begrenzung von Kräften/Verzögerungen,
die durch den Aufprall eines Objekts auf die Fläche verursacht werden, erwünscht ist
und/oder eine geeignete Positionierung eines Insassen während eines
Auslöseereignisses
wie z. B. eines Aufpralls erwünscht
ist. Das Anordnen des Energie absorbierenden Aufbaus unter dem Teppich kann
z. B. verwendet werden, um die Positionierung der Knie eines Insassen
in Bezug auf das Kniekissen zu unterstützen. Im Sitzbereich kann die
Vorrichtung strategisch positioniert sein, um eine Versteifung an einer
Kante des Sitzes 154 vorzusehen. Kräfte/Verzögerungen auf Grund eines Aufpralls
auf andere Bereiche des Fahrzeugs wie z. B. die Türpfosten 142 können mit
der Vorrichtung 100 reduziert werden.
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Wie
in 8 weiter gezeigt, kann die Vorrichtung 100 außerhalb
des Fahrzeugs 120 angeordnet sein. Wie gezeigt, kann die
Vorrichtung 100 an einer äußeren/inneren Fläche einer
Stoßstange 156, 158,
einer Motorhaube 160, eines Kofferraumes 162, Daches 172,
Radkastens 170, Windlaufblechs 166 und von ähnlichen
Bereichen positioniert sein.
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Die
Kraft- und Verzögerungsbegrenzungsvorrichtung 100 kann
für den
Ort der Anwendung maßgeschneidert
sein. Beispielsweise kann für
außen
liegende Stellen wie z. B. die/den Fahrzeugstoßstange und -kotflügel ein
Auslösen
vor einem Auslöseereignis
oder zum Zeitpunkt des Auslöseereignisses
erfolgen. Das Auslöseereignis
soll nicht auf ein einziges Ereignis beschränkt sein. Das Auslöseereignis
kann z. B. stattfinden, wenn eine Vielfalt von Bedingungen detektiert
oder erfasst wird, wie z. B. ein Aufprallereignis bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von
mehr als 15 km/h. Als solches kann/können ein Unfallschweresensor
und/oder ein Aufprallschwere-Vorhersagealgorithmus verwendet werden,
um das elektronische Steuermodul 128 zu programmieren.
Die Ausdehnung der wabenförmigen
Zellenstruktur wäre
abhängig
davon, wie das System programmiert ist, schnell oder langsam, stärker oder schwächer. Vorrichtungen,
die an dieser Stelle verwendet werden, könnten derart konstruiert sein,
dass sie im Falle einer falschen Zusammenstoßdetektion umkehrbar sind,
da ihre Entfaltung keine Auswirkung auf den Betrieb des Fahrzeugs
hat. Zum Beispiel können
die Vorrichtungen 100 in dem Fahrzeug 120 entweder
vor einem oder während
eines Aufprallereignisses entfaltet werden. Wenn sie vor dem Aufprallereignis
entfaltet werden, könnte
die Ausdehnung des wabenzelligen Materials schnell oder langsam
erfolgen und würde
einen Unfallschweresensor (und optimalerweise mit einem Unfallschwere- Vorhersagealgorithmus)
für ein
selektives Auslösen
erfordern. Wenn sie während
eines Aufprallereignisses entfaltet werden, muss die Ausdehnung
der wabenförmigen
Zellstruktur schnell erfolgen und sie sollte nicht nur bei Geschwindigkeiten
stattfinden, bei denen ein wesentlicher Bruch stattfindet. Demgemäß kann ein
Auslösen
durch Verschiebungen, die durch einen Zusammenstoß verursacht
sind, bewirkt werden. Vorrichtungen, die an dieser Stelle verwendet werden,
wären nicht
umkehrbar und würden
ein sehr genaues Detektionssystem erfordern, da ihre Entfaltung
den Betrieb des Fahrzeugs stören
könnte.