EP2539184A1 - Crashbox für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Crashbox für ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP2539184A1
EP2539184A1 EP11703665A EP11703665A EP2539184A1 EP 2539184 A1 EP2539184 A1 EP 2539184A1 EP 11703665 A EP11703665 A EP 11703665A EP 11703665 A EP11703665 A EP 11703665A EP 2539184 A1 EP2539184 A1 EP 2539184A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
crash box
crash
box part
weakening
motor vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11703665A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Friedrich
Sven Robert Raisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2539184A1 publication Critical patent/EP2539184A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/34—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
    • F16F7/127—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members by a blade element cutting or tearing into a quantity of material; Pultrusion of a filling material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R2019/242—Arrangements for mounting bumpers on vehicles on two vertical sleeves, e.g. on energy absorber ends
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R2019/262—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means with means to adjust or regulate the amount of energy to be absorbed

Definitions

  • the invention relates to a crash box for a motor vehicle according to the preamble of independent claim 1.
  • a generic crash box for a motor vehicle is known.
  • a crash box for integration between a bumper cross member and a vehicle longitudinal member of the motor vehicle is provided, which has a housing-like deformation profile as a folded construction made of sheet metal and a longitudinal carrier side flange plate, wherein the flange is formed as part of the folding construction.
  • the crashbox takes in the
  • the energy absorption capacity of the crash box is not adjustable here.
  • a crash box for a motor vehicle comprises two crash box parts, which are movable relative to one another in the event of a crash and which are arranged between two support plates.
  • a first crash box part is designed as a deformation profile arranged between two support plates, which is surrounded by the second crash box part designed as a jacket.
  • the jacket is everted outwards in the region of a support plate, so that a part of the crash energy is absorbed by the outer-side everting.
  • deformation work is performed in the area of the deformation profile by shortening the deformation profile wrinkling.
  • a crash box in the form of an impact damper which is arranged between a longitudinal member and a cross member in a bumper of a motor vehicle.
  • the crash box has a hollow body configured deformation profile with a transverse to a longitudinal axis extending bead, the deformation profile is composed of two half-shells.
  • an energy absorbing device for vehicles which comprises a vehicle part and a chipping device, wherein for absorbing the energy, the vehicle part can be machined by means of the chipping device. Disclosure of the invention
  • the crash box according to the invention with the features of independent claim 1 has the advantage that the crash box comprises at least one weakening tool that weakens the overall structure of the at least one crash box part for adjusting the energy absorption capability of the crash box part, whereby the rigidity of the crash box part is reduced.
  • the stiffness of the crash box adaptive, the stiffness is adaptable before or during the crash, so that the energy absorption capability of the front structure of the vehicle is advantageously adjustable.
  • an adaptation of the crash box to crashes with different objects is possible in an advantageous manner. If, for example, a pedestrian is recognized as an object, then the weakening tool can make a greater weakening of the overall structure of the crash box part than in the case of a crash with a second vehicle.
  • the energy-absorption characteristic of the crash box is selectively changeable during a frontal crash and can be adjusted according to the type of crash, for example, in a collision against a light vehicle or a pedestrian, the crash box is set to "soft" under the keyword partner protection and, for example, in a collision against a heavy vehicle the
  • both the partner protection and the self-protection are combined in an advantageous manner in crash compatibility.
  • This combination signifies in a particularly advantageous manner, a high degree of self-protection with low aggressiveness compared to other road users, said An improvement in compatibility is not at the expense of the self-protection of the vehicle.
  • energy is absorbed by two physical principles of action, namely on the one hand by cutting work and on the other hand by plastic deformation. This allows a higher level of absorbed energy with low space requirement or large construction of the crash box while saving weight.
  • the adaptability of the crash box can only be realized by the cutting work.
  • an evaluation and / or control unit in the motor vehicle for the adaptive adjustment of the energy absorption capacity of the crash box part evaluates data of a sensor system which includes information about the vehicle environment and / or crash severity.
  • the main advantage lies in an arbitrarily adjustable and variable energy absorption capacity of the crash box part.
  • the weakening of the overall structure of the crash box part can be selectively adjusted depending on a detected object, the collision speed of the motor vehicle relative to the object and / or the crash type.
  • a variable adaptation of the energy absorption by the crash box of a vehicle and thus an optimal influencing of the speed reduction of the motor vehicle for better protection of the occupants and the crash partners is thereby possible.
  • a sensor unit arranged in the region of the crash box part determines the speed at which the crash box part deforms in the event of a crash, and transmits this information to the evaluation and / or control unit, which preferably transmits the at least one weakening tool as a function of the determined speed activates an actuator unit.
  • the energy absorption capacity of the crash box part is set specifically. It is a quick and accurate adjustment of the weakening makes it possible, whereby the stiffness of the crash box part is specifically adjustable. This advantageously results in an optimal individual adaptation of the crash box to the conditions during a crash that actually occurs.
  • the at least one weakening tool is arranged outside the crash box part and acts on an outer wall of the crash box part and / or arranged in a cavity of the crash box part and acts outwardly on an inner wall of the crash box part.
  • Crashboxers provided by a targeted destruction of the outer wall and / or the inner wall of the crash box part takes place.
  • An essential advantage of this embodiment is a predictive force characteristic that can be impressed into the crash box part. This means that, depending on the crash severity, a more or less deep penetration of the weakening tool into the crash box part can take place.
  • the arrangement of the weakening tool within the crash box part results in a space-saving and cost-saving design of the crash box by already existing space is preferably used to hold the weakening tool meaningful.
  • the outer wall and / or the inner wall of the crash box part may have at least one stiffening geometry.
  • the shape of the ribs can influence the cutting work on the one hand and the rigidity of the deformable crash box part on the other hand.
  • the outer wall and / or the inner wall of the crash box part is at least partially mechanically destroyed in the event of a crash by the at least one weakening tool in order to weaken the crash box part.
  • the at least one weakening tool comprises at least one destruction element and the destruction element controlling actuator unit, wherein the number of destructive elements used is variable depending on the desired energy absorption capacity of the crash box part.
  • the at least one destructive element is designed as a shearing and / or plastically deforming element, preferably as a knife element whose cutting angle and / or penetration depth is variably adjustable in dependence on the desired energy absorption capability of the Crashboxtei- les via the actuator.
  • the crash box part is intentionally destroyed or weakened by the knife element inside and / or outside, the cutting angle and / or penetration depth is preferably variably adjustable.
  • the weakening tool is before and / or during the
  • the crash box is preferably part of a bumper system.
  • this provides an adaptive front structure whose energy absorption capability can be adapted to the crash situation by adaptively configuring the stiffness of the crash box part.
  • the stiffness of the crash box part of the crash box is adjusted before or during the crash, so that a higher energy absorption capacity of the front structure is ensured.
  • this means, for example, that a soft front structure can be adjusted during intrusion of a pedestrian or a harder front structure during intrusion of a vehicle.
  • the crash box can be used in the field of partner protection, such as pedestrian protection, as well as in the field of self-protection.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a bumper system of a motor vehicle with two crash boxes according to the invention.
  • Fig. 2 shows a perspective view of an embodiment of a crash box according to the invention with a crash box part with a weakening tool for adjusting the energy absorption capacity of the crash box part.
  • 3a to 3c each show a sectional view of another embodiment of the crash box part with a arranged in an outer wall of the crash box part stiffening geometry.
  • FIGS. 4a and 4b each show a sectional view of another embodiment of a destruction element of the weakening tool.
  • FIG. 5 shows a diagram with possible force levels over the course of a deformation of the crash box part of an adaptive crash box according to the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic block diagram of a crash box system with a crash box according to the invention.
  • crash boxes are used, for example.
  • Such crash boxes for motor vehicles are known on the market and usually for the arrangement between see provided a bumper system and the body of the motor vehicle.
  • the crash box is to be absorbed in the event of a crash in an impact of the motor vehicle energy to protect parts of the motor vehicle and the occupants of the motor vehicle.
  • the crash box is designed such that it is only reversibly deformed in a collision with very low speed of the motor vehicle, so that in this case no damage to the motor vehicle occur.
  • the crash box advantageously absorbs so much energy that only the bumper system is damaged, but not the rest of the body of the motor vehicle.
  • Partner protection is the property of the motor vehicle to protect the occupants of the opposing vehicle in a vehicle-vehicle collision, ie to have the least possible aggressiveness.
  • a bumper system 38 of a motor vehicle 12 is shown, which is connected to a body 40 of the motor vehicle 12.
  • the body 40 has, for example, a plurality of longitudinal members 40a, with which the bumper system 38 is connected.
  • the bumper system 38 has a cross member 38 a, which is connected to the longitudinal members 40 a of the body 40.
  • the occurring forces are introduced via the cross member 38a of the bumper system 38 as evenly as possible via its connection points with the longitudinal members 40a in the body 40 of the motor vehicle 12 in an impact of the motor vehicle.
  • the body 40 of the motor vehicle 12 preferably has two longitudinal members 40a, a longitudinal member 40a being arranged in each case in a lateral edge region of the motor vehicle 12, and a crash box 10 being fastened to each longitudinal member 40a.
  • a crash box system 1 1 is shown with two crash boxes 10, but also crash box systems 1 1 with only one crash box 10 or more than two
  • FIG. 2 shows a crash box 10 according to the invention for a motor vehicle 12 in a perspective view.
  • the crash box 10 according to FIG. 1 is part of a bumper system 38 of a motor vehicle 12.
  • the crash box 10 comprises a crash box part 14 that is deformable in the event of a crash, either as part of the body 40 or as a separate component fixedly connected to the body 40 can be executed. Due to the deformation d of the crash box part 14, at least part of the crash energy F is absorbed by the work of deformation in the event of a crash.
  • the crash box part 14 is preferably tubular or hollow.
  • the crash box 10 has at least one weakening tool 16 which weakens the overall structure of the at least one crash box part 14 in order to adjust the energy absorption capability of the crash box part 14 , whereby the rigidity of the crash box part 14 is reduced.
  • an adaptation of the stiffness or the absorption of the crash energy F of the crash box 10 is thereby realized, on the one hand energy absorption by weakening work and on the other influencing the rigidity of the crash box part 14 of the crash box 10 by weakening the overall structure of the crash box part 14 and thus likewise an influence on the energy absorption takes place.
  • the weakening tool 16 is arranged outside the crash box part 14 and acts on an outer wall 26 of the crash box part 14.
  • the weakening tool 16 can also be arranged in a cavity 28 of the crash box part 14 and act outward on an inner wall 30 of the crash box part 14. That is, the weakening tool 16 is integrated in the crash box part 14 in this alternative embodiment.
  • the weakening tool 16 comprises at least one destruction element 34, 34a, 34b and one the destruction element 34,
  • the destruction element 34, 34 a, 34 b of the weakening tool 16 is controlled by the actuator unit 24 shown in FIG. 6 in a controlled manner.
  • the actuator unit 24 is responsible for changing the setting of the destruction element 34, 34a, 34b, wherein the number of actuator units 24 used and the destruction elements 34, 34a, 34b used can be adapted to the different requirements.
  • the number may vary, for example, depending on the dimensions or vehicle size.
  • the main requirement for the actuator unit 24 is speed.
  • the destruction element 34, 34a, 34b is preferably infinitely adjustable or adjustable, but it is also an adjustment in several stages conceivable, if this is gained in speed.
  • both the cutting angle ⁇ and the penetration depth t of the Zerstörimplantations 34, 34a, 34b are changed, as shown in Fig. 4a and 4b.
  • the change of the cutting angle ⁇ or / and the penetration depth t of the destruction elements 34, 34a, 34b can take place before the deformation d of the crash box 10.
  • the actuator unit 24 may be mounted, for example, on the cross member 38a of the bumper system 38 or within the crash box member 14 on the side of the cross member 38a or on the side member 40a of the body 40 or within the crash box member 14 on the side of the side member 40a of the motor vehicle 12.
  • the destruction elements 34, 34a, 34b are preferably designed as knife elements whose penetration depth t according to FIG. 4a and / or cutting angle ⁇ according to FIG. 4b as a function of the desired
  • Energy absorption capacity of the crash box part 14 via the actuator unit 24 riabel is adjustable, wherein a small cutting angle ⁇ means that the blade element 34, 34a, 34b is set "flat” and thus less material removal takes place can thereby attack a large area of the crash box part 14.
  • the deformable crash box part 14 serves to absorb crash energy F by deforming itself plastically and irreversibly.
  • the outer wall 26 and / or the inner wall 30 of the crash box part 14 has at least one stiffening geometry 32, 32a, 32b, 32c.
  • the stiffening geometry 32 is ribs 32a, 32b, 32c in different shapes.
  • the ribs may, for example, have the shape of longitudinal ribs 32a according to FIG. 2 and FIG. 3a, longitudinal ribs 32b with variable cross section according to FIG. 3b and ribs 32c which intersect according to FIG. 3c.
  • the rigidity of the deformable crash box part 14 can be influenced.
  • the material pairing of crash box part 14 and blade elements 34, 34 a, 34 b can influence the quality of the adjustment of the energy absorption capability of the crash box part 14.
  • the crash box part 14 is preferably made of plastic, although other materials are conceivable.
  • the execution of the crash box part 14 as a composite material conceivable. Possible embodiments would be, for example, 2-component plastic components with a so-called "hard” material for the rigidity and a so-called "soft” material for cutting or metal-plastic combinations.
  • a plurality of concentrically arranged cylinders for example made of different materials can be used.
  • the crash box part 14 may also have a generally thicker wall thickness instead of local stiffening ribs. This advantageously allows a simpler and thus more cost-effective production, but also a simpler installation of the crash box system.
  • FIGS. 3 a to 3 c show different embodiments of the crash box part 14.
  • FIG. 3 a shows a crash box part 14 in the form of a tube with a longitudinal ribbing 32 a.
  • FIG. 3b shows a crash box part 14 designed as a tube with a longitudinal ribbing 32b, which has a thickening cross section.
  • FIG. 3 c shows a crash box part 14, designed as a tube, with longitudinal ribs 32 c extending itself cross. The longitudinal ribs 32c intersect here diagonally, resulting in different strength properties of the crash box part 14. When cutting the knife elements 34, 34 a, 34 b generate notches in the ribs 32 c.
  • FIG. 6 shows a schematic block diagram of a crash box system 1 1 of a motor vehicle 12 having a crash box 10 according to the invention.
  • the motor vehicle 12 has a sensor system 20, an evaluation and / or control unit 18 and the crash box system 11 with the at least one crash box 10, the weakening tool 16 and the actuator unit 24, the crash box system 1 1 according to FIG. 1 being arranged between the bumper system 38 and the body 40 of the motor vehicle 12.
  • the sensor system 20 senses information about a vehicle environment, a crash severity and / or vehicle dynamics variables.
  • a sensor unit 22 arranged in the region of the crash box part 14 determines the speed at which the crash box part 14 deforms in the event of a crash and transmits the information to the evaluation and / or control unit 18, which preferably uses the at least one weakening tool 16 as a function of the determined speed via the actuator 24 drives.
  • the evaluation and / or control unit 18 receives the detected information from the sensor system 20 and / or from the sensor unit 22 and evaluates the received information for the adaptive adjustment of the energy absorption capacity of the crash box part 14, wherein the evaluation and / or control unit 18, the determined current driving situation evaluates to the effect whether an activation of the weakening tool 16 of the crash box system 1 1 is required or not.
  • the received information about driving dynamics variables in conjunction with the information from the vehicle environment and / or the Crashbox Scheme allow the evaluation and / or control unit 18 is a predictive control of the weakening tool 16.
  • the control can also be performed in dependence on information that the vehicle via a communication system from outside, ie from other road users, traffic control centers, etc.
  • the sensor unit 22 is preferably integrated as one into the crash box 10
  • Speed measuring device executed, for example as a Ra dartician.
  • the sensor unit 22 also provides further prerequisites to meet the requirements with regard to accuracy and speed in the setting of the weakening tool 16.
  • This small radar sensor 22 can determine the distance with high accuracy, in one dimension, in this case axially, and also the distance change, ie the speed with a very high sampling rate.
  • the sensor system 20 which is preferably designed as a pre-crash sensor system and / or communication system, can also provide the input for setting the crash box 10.
  • the signal could therefore also come from a mono or a stereo video sensors, a radar sensor, a lidar sensor or a CV sensor (Closing Velocity Sensor) and / or via a communication system from outside, ie from other road users, traffic control centers and so on.
  • a mono or a stereo video sensors e.g., a radar sensor, a lidar sensor or a CV sensor (Closing Velocity Sensor) and / or via a communication system from outside, ie from other road users, traffic control centers and so on.
  • this could be used in front structures of motor vehicles 12, so-called
  • the control of the weakening tool 16 can take place in dependence on a signal from the evaluation and / or control unit 18.
  • the evaluation and / or control unit 18 is executed in the form of a control unit, which is designed for example as an airbag control unit, with other control units for control are conceivable.
  • the evaluation and / or control unit 18 is designed as part of the airbag control unit, which entails a cost advantage.
  • Control unit 18 as a separate control unit, would advantageously allow a higher modularity. However, such a separate intelligence would have to be placed in such a way that it would be protected in the event of a crash.
  • the evaluation and / or control unit 18 provides for the detection of information from the sensor system 20 and / or the sensor unit 22, ie the evaluation and / or control unit 18 of the motor vehicle 12 evaluates the adaptive control of the Weakening tool 16 data of the sensor system 20 and / or the sensor unit 22, which includes information about the vehicle environment and / or crash severity and / or the speed at which the crash box part 14 deforms in the event of a crash.
  • An evaluation algorithm generates a corresponding signal, which Chung tool 16 in response to the determined information via the actuator 24 drives.
  • the crash box 10 according to the invention preferably offers the possibility of acting on the weakening tool 16 in a feedback manner not only before the crash or shortly thereafter, but also during the entire course of the crash.
  • the sensor system 20 senses information about a vehicle environment, an impact and / or vehicle dynamics parameters and sends a corresponding control signal to the actuator unit 24 for activating the attenuation tool 16 of the crash box 10
  • Signal may be a voltage and / or information, such that the actuator 24 generates an actuating signal for the destruction elements 34, 34a, 34b, 34c, which with the predetermined cutting angle ⁇ on the actuating signal and / or with the predetermined depth of penetration via the control signal t acts on the crash box part 14.
  • the weakening tool 16 can be activated before and / or during the crash. If a potential impact is detected by the forward-looking sensor system 20, the actuator unit 24 activates the destruction elements 34, 34a, 34b, 34c of the weakening tool 16, the intensity of the weakening of the overall structure of the crash box part 14 or the cutting angles .alpha. And / or the Penetration depth t of the destruction elements 34, 34a, 34b, 34c preferably as a function of a recognized object, the relative speed of the vehicle, the speed at which the crash box 14 deforms in the event of a crash, and / or the crash type are set by the actuator 24 targeted can.
  • the adaptive crash box 10 is designed in such a way that, in the event of a fault, it is always possible to fall back on the maximum rigidity of the crash box part 14 and thus on the maximum self-protection.
  • the activation of the weakening tool 16 is independent of possible misdetections of the predictive sensor system 20, since the destruction elements 34, 34a, 34b, 34c are switched off again after failure of a crash after a defined time by the actuator unit 24.
  • the activation of the destruction elements 34, 34a, 34b, 34c during a crash operation and in particular during a multiple crash operation is specifically controllable and / or constant.
  • the sensor system 20 preferably recognizes a pre-crash sensor system of impending crash and may be more ideal
  • the sensor system 20 can also determine the size of the stationary or moving object.
  • a second step the motor vehicle 12 has contact with the object or obstacle.
  • the deformation of the Fron Modell in the region of the cross member 38a begins.
  • the cross member 38a deforms the crash box part 14 of the crash box 10.
  • the deformation d is still elastic, as shown in FIG. 5 curve section a can be seen.
  • the preferably crashbox-internal sensor unit 22 detects the deformation d and its speed.
  • the evaluation and / or control unit 18 assesses the severity of the crash and decides on the required rigidity or strength of the crash box 10, wherein the evaluation and / or control unit 18 either as a separate control unit in the adaptive crash box or part of a Airbag control unit of the motor vehicle is executed.
  • the evaluation and / or control unit 18 outputs a corresponding signal to the actuator unit 24, which adjusts the destruction elements 34, 34a, 34b of the weakening tool 16 as a function of the crash type or not.
  • the plastic deformation of the crash box 10 begins, with different cases for this.
  • the evaluation and / or control unit 18 registers a serious crash. It must be utilized according to FIG. 5 curve section b1, the entire rigidity of the crash box 10.
  • the destruction elements 34, 34a, 34b of the weakening tool 16 are set under the keyword self-protection so that as much energy as possible is destroyed. The deformation d goes well beyond the crash box 10. In the side member 40a, more energy is absorbed according to FIG. 5 curve section c1.
  • the evaluation and / or control unit 18 registers a medium-severity crash. Here comes under the keywords crash compatibility, Partner protection and self-protection only a part of the destruction elements 34, 34a, 34b are used.
  • the stiffness or strength of the crash box 10 is targeted and reduced in favor of the accident opponent to reduce the energy as optimally as possible. It is the Crashbox shown in FIG. 5 curve section b2 and a part of the longitudinal member 40a of FIG. 5 curve section c2 deformed.
  • the evaluation and / or control unit 18 registers a slight accident.
  • the destructors 34, 34a, 34b of the debulking tool 16 are described under the terms repair crash, i. 16km / h against a rigid barrier, and pedestrian protection adjusted so that only the crash box 10 is deformed. It is shown in FIG. 5 curve section b3 only the crash box 10 deformed, the longitudinal member 40a remains intact.
  • Segment a represents the initial area of the crash box 10. This is an elastic area. This characteristic is always the same regardless of the individual crash box settings. Segment b shows different stiffness settings of the crash box 10, although other settings than b1, b2, b3 are possible. Segment c represents the longitudinal member 40a, which is deformed more or less (or not at all) depending on the crash severity. This characteristic is always the same.
  • the adaptive crash box according to the invention is a so-called dry system. This means that no liquids are used here. Since it is a dry system, elements such as hydraulic pumps, valves for adaptability, hydraulic lines or hydraulic accumulators can be omitted. In particular, leakage problems over the life of the vehicle are eliminated and no environmental aspects regarding toxic fluids are to be considered. A dry solution is therefore not only lighter, but also space-saving, cost-effective and environmentally friendly.
  • a further advantage of the invention lies in the fact that the adaptive crash box 10 offers an optimum solution, in particular in offset crash.
  • the adaptive crash box 10 shows its advantages over a non-adaptive especially in offset crash
  • a radar unit Since the system is equipped with a sensor system 20 and / or a sensor unit 22, for example, a radar unit is equipped, can be differentiated, whether it is a collision against a wall without offset (eg

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Crashbox (10) für ein Kraftfahrzeug (12) mit mindestens einem im Crashfall deformierbaren Crashboxteil (14), welches im Crashfall durch die Deformation Energie aufnimmt. Erfindungsgemäß umfasst die Crashbox (10) mindestens ein Schwächungswerkzeug (16), welches zur Einstellung der Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles (14) die Gesamtstruktur des mindestens einen Crashboxteiles (14) schwächt, wodurch die Steifigkeit des Crashboxteiles (14) reduzierbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Crashbox für ein Kraftfahrzeug Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Crashbox für ein Kraftfahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 . Aus der EP 1 792 786 A2 ist eine gattungsgemäße Crashbox für ein Kraftfahrzeug bekannt. Hierbei ist eine Crashbox zur Eingliederung zwischen einem Stoßfängerquerträger und einem Fahrzeuglängsträger des Kraftfahrzeugs vorgesehen, welche ein gehäuseartiges Deformationsprofil als Faltkonstruktion aus Metallblech und eine längsträgerseitige Flanschplatte aufweist, wobei die Flansch- platte als Bestandteil der Faltkonstruktion ausgebildet ist. Die Crashbox nimmt im
Crashfall durch die Deformation des Deformationsprofils Energie auf, wobei die Energieaufnahmefähigkeit der Crashbox hierbei jedoch nicht einstellbar ist.
Aus der DE 10 2006 058 604 A1 ist eine Crashbox für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Crashbox umfasst zwei im Crashfall relativ zueinander bewegbare Crashboxteile, welche zwischen zwei Stützplatten angeordnet sind. Ein erstes Crashboxteil ist als zwischen zwei Stützplatten angeordnetes Deformationsprofil ausgebildet, welches von dem als Mantel ausgebildeten, zweiten Crashboxteil umgeben ist. Im Crashfall wird der Mantel im Bereich einer Stützplatte nach außen umgestülpt, so dass durch die außenseitige Umstülpung ein Teil der Crashenergie absorbiert wird. Darüber hinaus wird Verformungsarbeit im Bereich des Deformationsprofils geleistet, indem das Deformationsprofil sich faltenbildend verkürzt.
Aus der DE 100 14 469 A1 ist eine Crashbox in Form eines Pralldämpfers be- kannt, der zwischen einem Längsträger und einem Querträger in einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Crashbox weist ein als Hohlkörper ausgestaltetes Deformationsprofil mit einer sich quer zu einer Längsachse erstreckenden Sicke auf, wobei das Deformationsprofil sich aus zwei Halbschalen zusammensetzt. Aus der DE 20 2007 006 376 111 ist eine Energieabsorptionsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die ein Fahrzeugteil und eine Zerspanungseinrichtung umfasst, wobei zum Absorbieren der Energie das Fahrzeugteil mittels der Zerspanungseinrichtung spanend bearbeitbar ist. Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Crashbox mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Crashbox mindestens ein Schwächungswerkzeug umfasst, das zur Einstellung der Energieaufnahmefähig- keit des Crashboxteiles die Gesamtstruktur des mindestens einen Crashboxteiles schwächt, wodurch die Steifigkeit des Crashboxteiles reduziert wird. Indem die Steifigkeit der Crashbox adaptiv gestaltet ist, ist die Steifigkeit vor bzw. während des Crashs anpassbar, so dass die Energieaufnahmefähigkeit der Frontstruktur des Fahrzeugs in vorteilhafter Weise einstellbar ist. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine Anpassung der Crashbox an Crashs mit unterschiedlichen Objekten möglich. Wird beispielsweise als Objekt ein Fußgänger erkannt, so kann das Schwächungswerkzeug eine größere Schwächung der Gesamtstruktur des Crashboxteiles vornehmen als bei einem Crash mit einem zweiten Fahrzeug. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Adaptivität die ein derartiges System besitzt, da das Prinzip auf unterschiedliche Crashboxformen angewendet werden kann. Die E- nergieaufnahmecharakteristik der Crashbox ist während eines Frontalcrashs gezielt veränderbar und kann je nach Crashtyp entsprechend eingestellt werden, indem beispielsweise bei einer Kollision gegen ein Leichtfahrzeug bzw. einen Fußgänger die Crashbox unter dem Stichwort Partnerschutz„weich" eingestellt ist und beispielsweise bei einer Kollision gegen ein schweres Fahrzeug die
Crashbox unter dem Stichwort Selbstschutz„hart" eingestellt ist. Beide Eigenschaften, sowohl der Partnerschutz als auch der Selbstschutz werden in vorteilhafter Weise in der Crashkompatibilität vereinigt. Diese Kombination bezeichnet in besonders vorteilhafter Weise ein hohes Maß an Selbstschutz bei niedriger Aggressivität gegenüber anderen Verkehrsteilnehmern, wobei eine Verbesserung der Kompatibilität nicht zu Lasten des Selbstschutzes des Fahrzeuges geht. In vorteilhafter Weise wird bei der erfindungsgemäßen Crashbox Energie durch zwei physikalische Wirkprinzipien absorbiert, nämlich zum einen durch Schneidearbeit und zum anderen durch plastische Deformation. Dies ermöglicht ein höheres Niveau der absorbierten Energie bei geringem Bauraumbedarf bzw. Bau- große der Crashbox bei gleichzeitiger Gewichtseinsparung. Selbstverständlich kann die Adaptivität der Crashbox auch nur durch die Schneidarbeit realisiert werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiter- bildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Crashbox möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass eine Auswerte- und/oder Steuereinheit im Kraftfahrzeug zur adaptiven Einstellung der Energieaufnahmefähigkeit des Crashbox- teiles Daten eines Sensorsystems auswertet, welche Informationen über Fahrzeugumgebung und/oder Crashschwere umfassen. Der wesentliche Vorteil liegt in einer beliebig einstellbaren und variablen Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles. Die Schwächung der Gesamtstruktur des Crashboxteiles kann in Abhängigkeit eines erkannten Objekts, der Kollisionsgeschwindigkeit des Kraft- fahrzeugs zum Objekt und/oder des Crashtyps gezielt eingestellt werden. In vorteilhafter Weise ist hierdurch eine variable Anpassung der Energieabsorption durch die Crashbox eines Fahrzeugs und damit eine optimale Beeinflussung des Geschwindigkeitsabbaus des Kraftfahrzeugs zum besseren Schutz der Insassen und der Crashpartner möglich. Mittels dieses Prinzips ist es möglich eine voll va- riable und im Idealfall stufenlose Einstellung der Energieaufnahmefähigkeit des
Crashboxteiles bzw. der Crashbox zu ermöglichen und diese insbesondere auch während der Fahrt kollisions-, insassen-, innenraum- und/oder fahrsituationsab- hängig einzustellen. In Ausgestaltung der Erfindung ermittelt eine im Bereich des Crashboxteiles angeordnete Sensoreinheit die Geschwindigkeit, mit der sich das Crashboxteil im Crashfall verformt, und überträgt diese Information an die Auswerte- und/oder Steuereinheit, welche das mindestens eine Schwächungswerkzeug in Abhängigkeit von der ermittelten Geschwindigkeit vorzugsweise über eine Aktuatoreinheit ansteuert. Hierbei wird die Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles gezielt eingestellt. Es wird eine rasche und genaue Einstellung des Schwächungswerk- zeugs ermöglicht, wodurch die Steifigkeit des Crashboxteiles gezielt einstellbar ist. Hieraus erfolgt in vorteilhafter Weise eine optimale individuelle Anpassung der Crashbox an die Gegebenheiten während eines real auftretenden Crashs. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Schwächungswerkzeug außerhalb des Crashboxteiles angeordnet und wirkt auf eine Außenwand des Crashboxteiles und/oder in einem Hohlraum des Crashboxteiles angeordnet und wirkt nach außen auf eine Innenwand des Crashboxteiles. In vorteilhafter Weise wird hierdurch eine variable Einstellung der Energieaufnahmefähig- keit des Crashboxteiles bzw. eine variable Schwächung der Gesamtstruktur des
Crashboxteiles bereitgestellt, indem eine gezielte Zerstörung der Außenwand und/oder der Innenwand des Crashboxteiles stattfindet. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltung ist eine prädiktive Kraftcharakteristik, die in das Crashboxteil eingeprägt werden kann. Dies bedeutet, dass je nach Crashschwere ein mehr oder weniger tiefes Eindringen des Schwächungswerkzeugs in das Crashboxteil erfolgen kann. Durch die Anordnung des Schwächungswerkzeugs innerhalb des Crashboxteiles ergibt sich eine bauraum- und kostensparende Ausführung der Crashbox, indem ohnehin vorhandener Bauraum vorzugsweise zur Aufnahme des Schwächungswerkzeugs sinnvoll genutzt wird.
Um die Steifigkeit des Crashboxteils zu erhöhen, kann die Außenwand und/oder die Innenwand des Crashboxteiles mindestens eine Versteifungsgeometrie aufweisen. In vorteilhafter Weise kann durch die Gestalt der Rippen zum einen die Schneidarbeit, zum andern die Steifigkeit des deformierbaren Crashboxteiles be- einflusst werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Außenwand und/oder die Innenwand des Crashboxteiles im Crashfall durch das mindestens eine Schwächungswerkzeug mindestens teilweise mechanisch zerstört, um das Crashboxteil zu schwächen. Hierdurch ergibt sich eine kostengünstige und einfache Realisierung der Einstellung der Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles, da eine Umsetzung der erfindungsgemäßen Crashbox mit einfachen Schwächungsprinzipien möglich ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das mindestens eine Schwächungswerkzeug mindestens ein Zerstörelement und die das Zerstörelement an steuernde Aktuatoreinheit, wobei die Anzahl der eingesetzten Zerstörelemente in Abhängigkeit von der gewünschten Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles variabel ist. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise zusätzlich eine Anpassung des Schwächungswerkzeugs sowohl hinsichtlich Anzahl als auch Positionierung der Zerstörelemente an die Randbedingungen aus den Bauraumbeschränkungen möglich. Insbesondere ist auf Grund der Ansteuerung der Zerstörelemente durch die Aktuatoreinheit eine optimale Einstellung des Schwächungswerkzeugs hinsichtlich Positionierung und daraus resultierender Zerspankraft der Zerstörelemente möglich.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Zerstörelement als abscherend und/oder plastisch verformend wirkendes Element, vorzugsweise als Messerelement ausgebildet, dessen Schneidwinkel und/oder Eindringtiefe in Abhängigkeit von der gewünschten Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxtei- les über die Aktuatoreinheit variabel einstellbar ist. Hierbei wird das Crashboxteil gezielt durch das Messerelement innen und/oder außen zerstört bzw. geschwächt, dessen Schneidwinkel und/oder Eindringtiefe vorzugsweise variabel einstellbar ist. In vorteilhafter Weise ist das Schwächungswerkzeug vor und/oder während des
Crashfalls aktivierbar. Im Crashfall ist hierdurch eine kontrollierte Einstellung der Steifigkeit des Crashboxteiles möglich. Bei einer größeren Schwächung der Gesamtstruktur und einer daraus resultierenden Reduktion der Steifigkeit des Crashboxteiles, kann die Crashbox bzw. das Crashboxteil stärker deformiert werden. Bei einer kleineren Schwächung der Gesamtstruktur und einer daraus resultierenden geringeren Reduktion der Steifigkeit des Crashboxteiles, kann die Crashbox bzw. das Crashboxteil weniger stark deformiert werden.
Bevorzugt ist die Crashbox Bestandteil eines Stoßfängersystems. In vorteilhafter Weise wird hierdurch eine adaptive Frontstruktur bereitgestellt, deren Energieaufnahmefähigkeit dem Crashfall anpassbar ist, indem die Steifigkeit des Crashboxteils adaptiv gestaltet ist. Die Steifigkeit des Crashboxteils der Crashbox wird vor bzw. während des Crashs angepasst, so dass eine höhere Energieaufnahmefähigkeit der Frontstruktur gewährleistet ist. In der Praxis bedeutet dies, dass beispielsweise eine weiche Frontstruktur bei Intrusion eines Fußgängers oder eine härtere Frontstruktur bei Intrusion eines Fahrzeugs einstellbar ist. In vorteil- hafter Weise ist die Crashbox hierdurch sowohl im Bereich Partnerschutz, wie beispielsweise Fußgängerschutz, als auch im Bereich Selbstschutz einsetzbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Stoßfängersystem eines Kraftfahrzeugs mit zwei erfindungsgemäßen Crashboxen.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Crashbox mit einem Crashboxteil mit einem Schwächungswerkzeug zur Einstellung der Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles.
Fig. 3a bis 3c zeigen jeweils eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform des Crashboxteiles mit einer in einer Außenwand des Crashboxteiles angeordneten Versteifungsgeometrie.
Fig. 4a und 4b zeigen jeweils eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform eines Zerstörelements des Schwächungswerkzeugs.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm mit möglichen Kraftniveaus über dem Verlauf einer Deformation des Crashboxteiles einer erfindungsgemäßen adaptiven Crashbox.
Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Crashboxsystems mit einer erfindungsgemäßen Crashbox.
Ausführungsformen der Erfindung
Im Zuge der Entwicklungen der passiven Sicherheit bei Kraftfahrzeugen steht zunächst der Selbstschutz im Vordergrund. Dies ist die Eigenschaft des Kraftfahrzeugs seine eigenen Insassen sowohl in Fahrzeug-Fahrzeug-Kollisionen als auch in Kollisionen mit anderen Objekten zu schützen. Hierfür werden unter anderem beispielsweise Crashboxen eingesetzt. Derartige Crashboxen für Kraftfahrzeuge sind auf dem Markt bekannt und üblicherweise zur Anordnung zwi- sehen einem Stoßfängersystem und der Karosserie des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Durch die Crashbox soll im Crashfall bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs Energie absorbiert werden, um Teile des Kraftfahrzeugs und die Insassen des Kraftfahrzeugs zu schützen. In der Regel ist die Crashbox derart ausgestaltet, dass diese bei einem Aufprall mit sehr geringer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs nur reversibel verformt wird, so dass hierbei keinerlei Schäden am Kraftfahrzeug auftreten. Bei einem Aufprall mit geringfügig höherer Geschwindigkeit nimmt die Crashbox in vorteilhafter Weise so viel Energie auf, dass nur das Stoßfängersystem beschädigt wird, nicht jedoch die übrige Karosserie des Kraftfahr- zeugs. Zunehmend rücken bei der Entwicklung von Crashboxen außer dem Insassenschutz jedoch noch Themen bezüglich Partnerschutz und Crashkompatibilität in den Vordergrund. Partnerschutz ist die Eigenschaft des Kraftfahrzeugs die Insassen des gegnerischen Fahrzeugs in einer Fahrzeug-Fahrzeug-Kollision zu schützen, also eine möglichst geringe Aggressivität zu haben.
In Fig. 1 ist ein Stoßfängersystem 38 eines Kraftfahrzeugs 12 dargestellt, das mit einer Karosserie 40 des Kraftfahrzeugs 12 verbunden ist. Die Karosserie 40 weist beispielsweise mehrere Längsträger 40a auf, mit denen das Stoßfängersystem 38 verbunden ist. Das Stoßfängersystem 38 weist einen Querträger 38a auf, der mit den Längsträgern 40a der Karosserie 40 verbunden ist. Im Crashfall werden bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs 12 die auftretenden Kräfte über den Querträger 38a des Stoßfängersystems 38 möglichst gleichmäßig über dessen Verbindungsstellen mit den Längsträgern 40a in die Karosserie 40 des Kraftfahrzeugs 12 eingeleitet.
Die Verbindung des Querträgers 38a des Stoßfängersystems 38 mit den Längsträgern 40a der Karosserie 40 erfolgt, wie in Fig. 1 dargestellt, über ein Crashboxsystem 1 1 mit zwei Crashboxen 10, die einerseits am Querträger 38a des Stoßfängersystems 38 und andererseits am entsprechenden Längsträger 40a der Karosserie 40 befestigt sind. Hierbei weist die Karosserie 40 des Kraftfahrzeugs 12 vorzugsweise zwei Längsträger 40a auf, wobei jeweils in einem seitlichen Randbereich des Kraftfahrzeugs 12 ein Längsträger 40a angeordnet ist und wobei an jedem Längsträger 40a eine Crashbox 10 befestigt ist. In Fig. 1 ist beispielhaft ein Crash boxsystem 1 1 mit zwei Crashboxen 10 dargestellt, wobei je- doch auch Crashboxsysteme 1 1 mit nur einer Crashbox 10 oder mehr als zwei
Crashboxen 10 vorstellbar sind. Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Crashbox 10 für ein Kraftfahrzeug 12 in einer perspektivischen Darstellung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Crashbox 10 gemäß Fig. 1 Bestandteil eines Stoßfängersystems 38 eines Kraft- fahrzeugs 12. Die Crashbox 10 umfasst ein im Crashfall deformierbares Crashboxteil 14, das entweder als Teil der Karosserie 40 oder als separates, fest mit der Karosserie 40 verbundenes Bauteil ausgeführt sein kann. Durch die Deformation d des Crashboxteiles 14 wird im Crashfall zumindest ein Teil der Crashenergie F durch die Verformungsarbeit absorbiert. Im vorliegenden Ausführungs- beispiel ist das Crashboxteil 14 vorzugsweise rohrförmig bzw. hohl ausgebildet.
Auch andere Geometrien wie beispielsweise Konus, Zylinder, Zylinder mit elliptischem Querschnitt oder rechteckige bzw. quadratische Formen sind denkbar.
Um eine Crashbox 10 an die im Crashfall vorliegenden Gegebenheiten, wie bei- spielsweise Crashschwere und/oder Intrusionsgeschwindigkeit, anzupassen, weist die Crashbox 10 erfindungsgemäß mindestens ein Schwächungswerkzeug 16 auf, das zur Einstellung der Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles 14 die Gesamtstruktur des mindestens einen Crashboxteiles 14 schwächt, wodurch die Steifigkeit des Crashboxteiles 14 reduziert wird. In vorteilhafter Weise ist hierdurch eine Anpassung der Steifigkeit bzw. der Aufnahme der Crashenergie F der Crashbox 10 realisiert, indem zum einen eine Energieaufnahme durch Schwächungsarbeit und zum anderen eine Beeinflussung der Steifigkeit des Crashboxteiles 14 der Crashbox 10 durch Schwächung der Gesamtstruktur des Crashboxteiles 14 und damit ebenfalls eine Beeinflussung der Energieaufnahme erfolgt. Erwähnenswert hierbei ist, dass je nach Ausführung des Schwächungswerkzeugs 16 und der Eigenschaften des Crashboxteiles 14 mehr Energie durch die Beeinflussung der Steifigkeit des Crashboxteiles 14 der Crashbox 10 als durch die Energieaufnahme durch die Schwächungsarbeit absorbiert wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Schwächungswerkzeug 16 außerhalb des Crashboxteiles 14 angeordnet und wirkt auf eine Außenwand 26 des Crashboxteiles 14. Alternativ hierzu kann das Schwächungswerkzeug 16 auch in einem Hohlraum 28 des Crashboxteiles 14 angeordnet sein und nach außen auf eine Innenwand 30 des Crashboxteiles 14 wirken. D.h. das Schwächungswerk- zeug 16 ist in dieser alternativen Ausführung in das Crashboxteil 14 integriert. In vorteilhafter Weise wird die Außenwand 26 oder alternativ die Innenwand 30 des Crashboxteiles 14 im Crashfall mindestens teilweise mechanisch zerstört, um das Crashboxteil 14 zu schwächen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Schwächungswerkzeug 16 mindestens ein Zerstörelement 34, 34a, 34b und eine das Zerstörelement 34,
34a, 34b ansteuernde Aktuatoreinheit 24, wobei die Anzahl der eingesetzten Zerstörelemente 34, 34a, 34b in Abhängigkeit von der gewünschten Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles 14 variabel ist. Das Zerstörelement 34, 34a, 34b des Schwächungswerkzeugs 16 wird von der in Fig. 6 gezeigten Aktuato- reinheit 24 kontrolliert gesteuert.
Die Aktuatoreinheit 24 ist verantwortlich für eine Änderung der Einstellung des Zerstörelementes 34, 34a, 34b, wobei die Anzahl der verwendeten Aktuatorein- heiten 24 und der eingesetzten Zerstörelemente 34, 34a, 34b an die unterschied- liehen Anforderungen anpassbar ist. Die Anzahl kann zum Beispiel je nach Dimensionierung oder Fahrzeuggröße unterschiedlich sein. Die Hauptanforderung an die Aktuatoreinheit 24 ist die Schnelligkeit. Das Zerstörelement 34, 34a, 34b ist vorzugsweise stufenlos ein- bzw. verstellbar, es ist aber ebenso eine Verstellung in mehreren Stufen denkbar, wenn dadurch an Schnelligkeit gewonnen wird. Durch die Aktuatoreinheit 24 kann sowohl der Schneidwinkel α als auch die Eindringtiefe t des Zerstörelementes 34, 34a, 34b verändert werden, wie in Fig. 4a und 4b dargestellt ist. Die Änderung des Schneidwinkels α oder/und der Eindringtiefe t der Zerstörelemente 34, 34a, 34b kann vor der Deformation d der Crashbox 10 erfolgen. Zudem ist es auch möglich die Steifigkeit der Crashbox 10 wäh- rend des Crashs zu verändern.
Die Aktuatoreinheit 24 kann beispielsweise an dem Querträger 38a des Stoßfängersystems 38 bzw. innerhalb des Crashboxteiles 14 auf der Seite des Querträgers 38a oder an dem Längsträger 40a der Karosserie 40 bzw. innerhalb des Crashboxteiles 14 auf der Seite des Längsträgers 40a des Kraftfahrzeugs 12 angebracht sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zerstörelemente 34, 34a, 34b vorzugsweise als Messerelemente ausgebildet, deren Eindringtiefe t gemäß Fig. 4a und/oder Schneidwinkel α gemäß Fig. 4b in Abhängigkeit von der gewünschten
Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles 14 über die Aktuatoreinheit 24 va- riabel einstellbar ist, wobei ein geringer Schneidwinkel α bedeutet, dass das Messerelement 34, 34a, 34b„flach" eingestellt ist und somit wenig Materialabtrag erfolgt. Durch den Einsatz von regelmäßig beabstandeten Zerstörelementen 34, 34a, 34b entfaltet das Schwächungswerkzeug 16 seine Wirkung symmetrisch und kann dadurch großflächig an dem Crashboxteil 14 angreifen.
Das deformierbare Crashboxteil 14 dient zur Aufnahme von Crashenergie F, indem es sich plastisch und irreversibel verformt. Um die Steifigkeit des Crashboxteils 14 zu erhöhen, weist die Außenwand 26 und/oder die Innenwand 30 des Crashboxteiles 14 mindestens eine Versteifungsgeometrie 32, 32a, 32b, 32c auf.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Versteifungsgeometrie 32 um Rippen 32a, 32b, 32c in unterschiedlichen Formen. Die Rippen können beispielsweise die Gestalt von Längsrippen 32a gemäß Fig. 2 und Fig. 3a, Längsrippen 32b mit veränderbarem Querschnitt gemäß Fig. 3b und Rippen 32c, die sich kreuzen gemäß Fig. 3c aufweisen. Durch die Gestalt der Rippen
32a, 32b, 32c kann zum einen die Schneidarbeit, zum andern die Steifigkeit des deformierbaren Crashboxteiles 14 beeinflusst werden. Über die Werkstoffpaarung von Crashboxteil 14 und Messerelemente 34, 34a, 34b kann Einfluss auf die Qualität der Einstellung der Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles 14 genommen werden. Das Crashboxteil 14 ist vorzugsweise aus Kunststoff ausgeführt, wobei auch andere Materialien denkbar sind. Auch ist die Ausführung des Crashboxteiles 14 als Werkstoffverbund denkbar. Mögliche Ausführungsformen wären beispielsweise 2-Komponenten-Bauteile aus Kunststoff mit einem so genannten„harten" Werkstoff für die Steifigkeit und einem so genannten„weichen" Werkstoff für die Schneidarbeit oder auch Metall-Kunststoff-Kombinationen. Auch mehrere konzentrisch angeordnete Zylinder beispielsweise aus unterschiedlichen Materialien können verwendet werden. Das Crashboxteil 14 kann anstatt lokaler Versteifungsrippen auch eine generell dickere Wandstärke besitzen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfachere und dadurch kostengünstigere Ferti- gung, aber auch eine einfachere Montage des Crashboxsystems.
Die Fig. 3a bis 3c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Crashboxteiles 14. Fig. 3a zeigt ein als Rohr ausgeführtes Crashboxteil 14 mit einer Längs- verrippung 32a. Fig. 3b zeigt ein als Rohr ausgeführtes Crashboxteil 14 mit einer Längsverrippung 32b, die einen sich verdickenden Querschnitt aufweist. Fig. 3c zeigt ein als Rohr ausgeführtes Crashboxteil 14 mit Längsrippen 32c, die sich kreuzen. Die Längsrippen 32c kreuzen sich hierbei diagonal, wodurch sich unterschiedliche Festigkeitseigenschaften des Crashboxteiles 14 ergeben. Beim Schneiden erzeugen die Messerelemente 34, 34a, 34b hierbei Kerben in den Rippen 32c.
Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Crash boxsystems 1 1 eines Kraftfahrzeugs 12 mit einer erfindungsgemäßen Crashbox 10. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, weist das Kraftfahrzeug 12 ein Sensorsystem 20, eine Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 und das Crashboxsystem 1 1 mit der mindestens einen Crashbox 10, dem Schwächungswerkzeug 16 und der Aktuatoreinheit 24 auf, wobei das Crashboxsystem 1 1 gemäß Fig. 1 zwischen dem Stoßfängersystem 38 und der Karosserie 40 des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet ist.
Das Sensorsystem 20 sensiert Informationen über ein Fahrzeugumfeld, eine Crashschwere und/oder Fahrzeugdynamikgrößen. Eine im Bereich des Crashboxteiles 14 angeordnete Sensoreinheit 22 ermittelt die Geschwindigkeit, mit der sich das Crashboxteil 14 im Crashfall verformt, und überträgt die Information an die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18, welche das mindestens eine Schwächungswerkzeug 16 in Abhängigkeit von der ermittelten Geschwindigkeit vorzugsweise über die Aktuatoreinheit 24 ansteuert. Die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 empfängt die erfassten Informationen vom Sensorsystem 20 und/oder von der Sensoreinheit 22 und wertet die empfangenen Informationen zur adaptiven Einstellung der Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles 14 aus, wobei die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 die ermittelte aktuelle Fahrsituation dahingehend auswertet, ob eine Aktivierung des Schwächungswerkzeugs 16 des Crashboxsystems 1 1 erforderlich ist oder nicht. Die empfangenen Informationen über Fahrdynamikgrößen in Verbindung mit den Informationen aus dem Fahrzeugumfeld und/oder dem Crashboxbereich ermöglichen der Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 eine vorausschauende Ansteuerung des Schwächungswerkzeugs 16. Zudem kann die Ansteuerung auch in Abhängigkeit von Informationen durchgeführt werden, welche das Fahrzeug über ein Kommunikationssystem von außerhalb, d.h. von anderen Verkehrsteilnehmern, Verkehrszentralen usw. erhält. Die Sensoreinheit 22 ist vorzugsweise als eine in die Crashbox 10 integrierte
Geschwindigkeitsmessungseinrichtung ausgeführt, beispielsweise als eine Ra- dareinheit. Neben den geringen Kosten bietet die Sensoreinheit 22 auch weitere Voraussetzungen um die Anforderungen bzgl. Genauigkeit und Schnelligkeit bei der Einstellung des Schwächungswerkzeugs 16 zu erfüllen. Dieser kleine Radarsensor 22 kann hoch genau, in einer Dimension, in diesem Fall axial, die Entfer- nung und auch die Entfernungsänderung, also die Geschwindigkeit mit einer sehr hohen Abtastrate bestimmen. Somit kann zu einem sehr frühen Zeitpunkt nach dem Crash die Geschwindigkeit ermittelt werden, mit der sich die Crashbox 10 am Anfang verformt. Wie bereits erwähnt, kann auch das vorzugsweise als Pre- Crash-Sensorik und/oder Kommunikationssystem ausgeführte Sensorsystem 20 den Input für die Einstellung der Crashbox 10 geben. Das Signal könnte daher auch von einer Mono- oder einer Stereovideosensorik, einem Radarsensor, einem Lidar-Sensor oder einem CV-Sensor (Closing Velocity Sensor) und/oder über ein Kommunikationssystem von außerhalb, d.h. von anderen Verkehrsteilnehmern, Verkehrszentralen usw. kommen. In vorteilhafter Weise könnten hier- durch derzeit in Frontstrukturen von Kraftfahrzeugen 12 eingesetzte, so genannte
Upfrontsensoren entweder eingespart oder direkt in die Crashbox 10 integriert werden.
Die Steuerung des Schwächungswerkzeugs 16 kann in Abhängigkeit eines Sig- nals von der Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 erfolgen. Vorzugsweise wird die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 in Form eines Steuergeräts ausgeführt, das beispielsweise als Airbagsteuergerät ausgeführt ist, wobei auch andere Steuergeräte zur Ansteuerung denkbar sind. Vorzugsweise ist die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 als Teil des Airbagsteuergerätes ausgeführt, was ei- nen Kostenvorteil nach sich zieht. Eine Ausführung der Auswerte- und/oder
Steuereinheit 18 als separates Steuergerät, würde in vorteilhafter Weise eine höhere Modularität ermöglichen. Eine derartige separate Intelligenz müsste jedoch derart platziert werden, dass diese bei einem Crash geschützt wäre. Die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 sieht, wie oben bereits ausgeführt ist, die Erfas- sung von Informationen vom Sensorsystem 20 und/oder der Sensoreinheit 22 vor, d.h. die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 des Kraftfahrzeugs 12 wertet zur adaptiven Ansteuerung des Schwächungswerkzeugs 16 Daten des Sensorsystems 20 und/oder der Sensoreinheit 22 aus, welche Informationen über Fahrzeugumgebung und/oder Crashschwere und/oder die Geschwindigkeit, mit der sich das Crashboxteil 14 im Crashfall verformt, umfassen. Durch einen Auswertealgorithmus wird ein entsprechendes Signal generiert, welches das Schwä- chungswerkzeug 16 in Abhängigkeit von den ermittelten Informationen über die Aktuatoreinheit 24 ansteuert. Vorzugsweise bietet die erfindungsgemäße Crashbox 10 die Möglichkeit, nicht nur vor dem Crash bzw. kurz danach, sondern auch während des gesamten Crashverlaufs rückkoppelnd auf das Schwächungswerk- zeug 16 einzuwirken.
Vor und während des Crashs bzw. der Kollision sensiert das Sensorsystem 20 Informationen über ein Fahrzeugumfeld, einen Aufprall und/oder Fahrzeugdynamikgrößen und sendet zur Ansteuerung des Schwächungswerkzeugs 16 der Crashbox 10 ein entsprechendes Steuersignal an die Aktuatoreinheit 24. Das
Signal kann eine Spannung und/oder eine Information sein, derart, dass die Aktuatoreinheit 24 ein Stellsignal für die Zerstörelemente 34, 34a, 34b, 34c generiert, die mit dem über das Stellsignal vorgegebenen Schneidwinkel α und/oder mit der über das Stellsignal vorgegebenen Eindringtiefe t auf das Crashboxteil 14 wirkt.
Vorzugsweise ist das Schwächungswerkzeug 16 vor und/oder während des Crashfalls aktivierbar. Wird durch das vorausschauende Sensorsystem 20 ein potentieller Aufprall erkannt, so aktiviert die Aktuatoreinheit 24 die Zerstörele- mente 34, 34a, 34b, 34c des Schwächungswerkzeugs 16, wobei die Intensität der Schwächung der Gesamtstruktur des Crashboxteiles 14 bzw. der Schneidwinkel α und/oder die Eindringtiefe t der Zerstörelemente 34, 34a, 34b, 34c vorzugsweise in Abhängigkeit eines erkannten Objekts, der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs, der Geschwindigkeit, mit der sich das Crashboxteil 14 im Crash- fall verformt, und/oder des Crashtyps gezielt von der Aktuatoreinheit 24 eingestellt werden kann. Die erfindungsgemäße adaptive Crashbox 10 ist derart ausgeführt, dass im Falle eines Fehlers immer auf die maximale Steifigkeit des Crashboxteiles 14 und somit auf den maximalen Selbstschutz zurückgegriffen werden kann. Die Ansteuerung des Schwächungswerkzeugs 16 ist unabhängig von eventuellen Fehldetektionen des vorausschauenden Sensorsystems 20, da die Zerstörelemente 34, 34a, 34b, 34c nach Ausbleiben eines Crashs nach einer definierten Zeit von der Aktuatoreinheit 24 wieder abgeschaltet werden. Vorzugsweise ist die Ansteuerung der Zerstörelemente 34, 34a, 34b, 34c während eines Crashvorgangs und insbesondere während eines Mehrfachcrashvorgangs gezielt regelbar und/oder konstant. Die Funktionsweise der adaptiven Crashbox 10 lässt sich mit folgenden Schritten beschreiben:
In einem ersten optionalen Schritt erkennt das Sensorsystem 20 vorzugsweise ein Precrashsensorsystem einen bevorstehenden Crash und kann in idealer
Weise zwischen einem stehenden und einem fahrenden Objekt unterscheiden. Vorzugsweise kann das Sensorsystem 20 auch die Größe des stehenden oder fahrenden Objektes feststellen.
In einem zweiten Schritt hat das Kraftfahrzeug 12 Kontakt mit dem Objekt bzw. Hindernis. Die Verformung der Fronstruktur im Bereich des Querträgers 38a beginnt. Der Querträger 38a verformt das Crashboxteil 14 der Crashbox 10. Am Anfang ist die Deformation d noch elastisch, wie aus Fig. 5 Kurvenabschnitt a ersichtlich ist. In einem dritten Schritt erfasst die vorzugsweise crashboxinterne Sensoreinheit 22 die Verformung d und deren Geschwindigkeit. In einem vierten Schritt beurteilt die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 die Stärke des Crashs und entscheidet über die erforderliche Steifigkeit bzw. Festigkeit der Crashbox 10, wobei die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 entweder als separates Steuergerät in der adaptiven Crashbox oder Teil eines Airbagsteuergeräts des Kraftfahrzeugs ausgeführt ist. In einem fünften Schritt gibt die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 ein entsprechendes Signal an die Aktuatoreinheit 24 aus, welche die Zerstörelemente 34, 34a, 34b des Schwächungswerkzeugs 16 in Abhängigkeit des Crashtyps verstellt oder nicht. In einem sechsten Schritt beginnt die plastische Verformung der Crashbox 10, wobei es hierzu unterschiedliche Fälle gibt.
In einem ersten Fall registriert die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 einen schweren Crash. Es muss gemäß Fig. 5 Kurvenabschnitt b1 die gesamte Steifigkeit der Crashbox 10 ausgenützt werden. Die Zerstörelemente 34, 34a, 34b des Schwächungswerkzeugs 16 werden unter dem Stichwort Selbstschutz so eingestellt, dass soviel Energie wie möglich vernichtet wird. Die Deformation d geht deutlich über die Crashbox 10 hinaus. Im Längsträger 40a wird gemäß Fig. 5 Kurvenabschnitt c1 weitere Energie absorbiert. In einem zweiten Fall registriert die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 einen mittelschweren Crash. Hierbei kommt unter den Stichwörtern Crashkompatibilität, Partnerschutz und Selbstschutz nur ein Teil der Zerstörelemente 34, 34a, 34b zum Einsatz. Die Steifigkeit bzw. Festigkeit der Crashbox 10 wird gezielt und zugunsten des Unfallgegners reduziert, um die Energie so optimal wie möglich abzubauen. Es wird die Crashbox gemäß Fig. 5 Kurvenabschnitt b2 und ein Teil des Längsträgers 40a gemäß Fig. 5 Kurvenabschnitt c2 verformt.
In einem dritten Fall registriert die Auswerte- und/oder Steuereinheit 18 einen leichten Unfall. Die Zerstörelemente 34, 34a, 34b des Schwächungswerkzeugs 16 werden unter den Stichwörtern Reparaturcrash, d.h. 16km/h gegen eine starre Barriere, und Fußgängerschutz so eingestellt, dass nur die Crashbox 10 verformt wird. Es wird gemäß Fig. 5 Kurvenabschnitt b3 nur die Crashbox 10 verformt, der Längsträger 40a bleibt intakt.
Der in Fig. 5 dargestellte Kurvenverlauf unterteilt sich in die drei nachfolgend be- schriebenen Segmente. Segment a stellt den Anfangsbereich der Crashbox 10 dar. Hierbei handelt es sich um einen elastischen Bereich. Diese Charakteristik ist unabhängig von den individuellen Crashboxeinstellungen immer gleich. Segment b zeigt unterschiedliche Steifigkeitseinstellungen der Crashbox 10, wobei auch andere Einstellungen als b1 , b2, b3 möglich sind. Segment c stellt den Längsträger 40a dar, der je nach Crashschwere mehr oder weniger (oder gar nicht) verformt wird. Diese Charakteristik ist immer gleich.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die erfindungsgemäße adaptive Crashbox ein so genanntes Trockensystem ist. Dies bedeutet, dass hier keinerlei Flüssigkeiten verwendet werden. Da es sich um ein Trockensystem handelt, können Elemente wie beispielsweise Hydraulikpumpen, Ventile für die Adaptivität, Hydraulikleitungen oder Hydraulikspeicher entfallen. Insbesondere entfallen Dichtigkeitsprobleme über die Fahrzeuglebensdauer und es sind keine Umweltaspekte bezüglich giftiger Flüssigkeiten zu beachten. Eine Trockenlösung ist somit nicht nur leichter, sondern auch bauraumsparender, kostengünstiger und umweltfreundlicher.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die adaptive Crashbox 10 insbesondere beim Offsetcrash eine optimale Lösung bietet. Die adaptive Crashbox 10 zeigt besonders im Offsetcrash ihre Vorteile gegenüber einer nicht adaptiven
Lösung. Da das System mit einem Sensorsystem 20 und/oder einer Sensorein- heit 22, beispielsweise einer Radareinheit ausgestattet ist, kann differenziert werden, ob es sich um eine Kollision gegen eine Wand ohne Offset (z.B.
USNCAP mit 56 km/h) oder ob es sich um eine Kollision mit Überlappung handelt (z.B. EuroNCAP mit 64 km/h, 40% Überlappung zur Barriere). Bei der Überlap- pung müssen der betroffene Längsträger 40a der Karosserie 40 und die Crashbox 10 fast die ganze Crashenergie F abbauen und somit sehr steif ausgeführt sein, wobei die adaptive Crashbox„steif" eingestellt wird. Kommen dagegen beide Längsträger 40a der Karosserie 40 und beide Crashboxen 10 des Crashboxsystems 1 1 zum Tragen, können die adaptive Crashboxen 10„weicher" einge- stellt werden, um mehr Energie über den Weg abzubauen ohne hohe Spitzenbelastungen hervorzurufen.

Claims

Ansprüche
1 . Crashbox (10) für ein Kraftfahrzeug (12) mit mindestens einem im Crashfall deformierbaren Crashboxteil (14), welches im Crashfall durch die Deformation (d) Energie aufnimmt, gekennzeichnet durch mindestens ein Schwächungswerkzeug (16), welches zur Einstellung der Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles (14) die Gesamtstruktur des mindestens einen Crashboxteiles (14) schwächt, wodurch die Steifigkeit des Crashboxteiles (14) reduzierbar ist.
2. Crashbox nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerte- und/oder Steuereinheit (18) im Kraftfahrzeug (12) zur adaptiven Einstellung der Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles (14) Daten eines Sensorsystems (20) auswertet, welche Informationen über Fahrzeugumgebung und/oder Crashschwere umfassen.
3. Crashbox nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Bereich des Crashboxteiles (14) angeordnete Sensoreinheit (22) die Geschwindigkeit, mit der sich das Crashboxteil (14) im Crashfall verformt, ermittelt und an die Auswerte- und/oder Steuereinheit (18) überträgt, welche das mindestens eine Schwächungswerkzeug (16) in Abhängigkeit von der ermittelten Geschwindigkeit vorzugsweise über eine Aktuatoreinheit (24) ansteuert.
4. Crashbox nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schwächungswerkzeug (16) außerhalb des Crashboxteiles (14) angeordnet ist und auf eine Außenwand (26) des Crashboxteiles (14) wirkt und/oder dass das mindestens eine Schwächungswerkzeug (16) in einem Hohlraum (28) des Crashboxteiles (14) angeordnet ist und nach außen auf eine Innenwand (30) des Crashboxteiles (14) wirkt.
Crashbox nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (26) und/oder die Innenwand (30) des Crashboxteiles (14) mindestens eine Versteifungsgeometrie (32, 32a, 32b, 32c) aufweist.
Crashbox nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schwächungswerkzeug (16) die Außenwand (26) und/oder die Innenwand (30) des Crashboxteiles (14) im Crashfall mindestens teilweise mechanisch zerstört, um das Crashboxteil (14) zu schwächen.
Crashbox nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schwächungswerkzeug (16) mindestens ein Zerstörelement (34, 34a, 34b) und die das Zerstörelement (34, 34a, 34b) ansteuernde Aktuatoreinheit (24) umfasst, wobei die Anzahl der eingesetzten Zerstörelemente (34, 34a, 34b) in Abhängigkeit von der gewünschten Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles (14) variabel ist.
Crashbox nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zerstörelement als abscherend und/oder plastisch verformend wirkendes Element (34a) vorzugsweise als Messerelement (34, 34b) ausgebildet ist, dessen Schneidwinkel (a) und/oder Eindringtiefe (t) in Abhängigkeit von der gewünschten Energieaufnahmefähigkeit des Crashboxteiles (14) über die Aktuatoreinheit (24) variabel einstellbar sind.
Crashbox nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwächungswerkzeug (16) vor und/oder während des Crashfalls aktivierbar ist.
10. Crashbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (10) Bestandteil eines Stoßfängersystems (38) ist.
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