WO2015011093A1 - Deformationsvorrichtung für ein fahrzeug und verfahren zum erfassen einer verkürzung einer deformationsvorrichtung für ein fahrzeug - Google Patents

Deformationsvorrichtung für ein fahrzeug und verfahren zum erfassen einer verkürzung einer deformationsvorrichtung für ein fahrzeug Download PDF

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WO2015011093A1
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deformation
electrodes
deformation element
resistance
additional
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PCT/EP2014/065629
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Heiko Freienstein
Werner Nitschke
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0136—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to actual contact with an obstacle, e.g. to vehicle deformation, bumper displacement or bumper velocity relative to the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0052—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to impact

Definitions

  • the present invention relates to a deformation device for a vehicle, a method and a device for detecting a
  • Modern vehicles may have crash structures of lightweight components.
  • a front end of a vehicle may be provided with a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) crash structure.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • conventional crash structures which may be designed to be deformed by a collision of the vehicle, such
  • Lightweight components are torn or pulverized by the collision into small segments.
  • a deformation device for a vehicle comprising: a deformation element configured to be shortened by an energy of an impact of the vehicle in the longitudinal direction; at least two electrodes disposed on the deformation element; and an interface for connecting the at least two electrodes to one
  • Resistance measuring unit for measuring a resistance between the at least two electrodes.
  • a deformation device can be understood as meaning a structure of a vehicle which is designed to absorb a kinetic energy of a collision of the vehicle and thereby to be deformed or at least partially destroyed.
  • the deformation device in a front area and / or rear area and / or side area of the
  • a vehicle may be understood to mean a motor vehicle, in particular a motor vehicle for transporting persons.
  • the deformation device may comprise a deformation element which is designed to be shortened, in particular torn or pulverized, by the impact in the longitudinal direction.
  • the deformation element may be, for example, a cylindrical or cuboid hollow body of a fiber-plastic composite material.
  • At least two electrodes can be arranged on the deformation element. Under an electrode can be understood in general an electron conductor. The at least two electrodes may be configured to conduct an electric current through a conductive material disposed between the at least two electrodes.
  • the deformation element can be formed from an electrically conductive material or comprise electrically conductive material. Additionally or alternatively, electrically conductive can be applied to the deformation element
  • Transverse lines can be arranged.
  • the conductive material between the at least two electrodes may thus be part of the deformation element.
  • the conductive material of the deformation element may be an electrical
  • the deformation device may have an interface to a resistance measuring unit. Under one
  • the Interface can be understood electrical lines or electrical connection contacts, via which the electrodes can be electrically conductively connected to the resistance measuring unit.
  • the resistance measuring unit may be a unit for determining the resistance between the at least two electrodes.
  • the resistance measuring unit may be configured to require one to measure the resistance
  • Deformation element of a vehicle when receiving an impact energy can crack or splinter, rather than plastically deform.
  • Deformation element are drastically influenced. This feature makes use of the present approach by providing the deformation element of a deformation device of the vehicle with at least two electrodes.
  • the at least two electrodes can via the
  • Deformation element itself or an additional electrical transverse line, which may be arranged transversely to the longitudinal direction of the deformation element on the deformation element, be electrically connected to each other. It can also be used a plurality of parallel transverse lines. It is also possible to use at least one flat transverse line, the surface of which extends on the one hand between the at least two electrodes and on the other in the longitudinal direction of the deformation element. It can be one
  • Resistance between the at least two electrodes can be determined.
  • the resistance may change as a result of the shortening of the deformation element, for example in the case of a collision of the vehicle, by which the electrically conductive material of the deformation element or the at least one electrical transverse line is damaged.
  • the resistance can be used about to detect an impact speed and / or a crash angle of the vehicle early on.
  • the present approach can be integrated with very simple and inexpensive means in an existing personal vehicle safety device.
  • the present approach can be realized by the use of lightweight components particularly weight-saving.
  • the deformation device has at least one electrically conductive transverse line.
  • the at least one electrically conductive wire has at least one electrically conductive wire.
  • Transverse line can be arranged transversely to the longitudinal direction of the deformation element and between the at least two electrodes on the deformation element.
  • the electrically conductive transverse line can in the
  • the at least one electrically conductive transverse line can be formed by a structure of the deformation element or can be integrated as an additional element in the deformation element or applied to the deformation element. Such a transverse line lends itself to when the material of the deformation element is not or only insufficiently electrically conductive.
  • Deformation device have at least one further electrically conductive transverse line, which is arranged transversely to the longitudinal direction of the deformation element and vertically offset from the transverse line between the at least two electrodes on the deformation element.
  • the change in length of the deformation element can be detected very precisely.
  • an approximately continuous length measurement can be achieved.
  • the at least two electrodes may be formed as at least two electrically conductive longitudinal lines.
  • Longitudinal line for example, one integrated in the deformation element electrical conductor or an electrically conductive material structure of the
  • the at least two longitudinal lines can be electrically connected to one another via the material of the deformation element or via at least one separately designed transverse line.
  • the material of the deformation element or the at least one transverse line can be flat along a length of the longitudinal lines between the
  • the at least two electrodes and / or the at least one transverse line can be woven into a structure of the deformation element.
  • the structure of the deformation element may be a fiber composite.
  • the at least two electrodes and / or the at least one transverse line can be applied to a surface of the deformation element.
  • the at least two electrodes and / or the transverse line may be printed on the surface in the form of metallic conductor tracks, for example.
  • the weight of the deformation element can be kept very low with little cost.
  • Deformation device have a third electrode, which on the
  • the third electrode may contact the at least one transverse line.
  • the third electrode may be electrically conductively connected to at least one of the further electrodes via the deformation element.
  • Deformation device an additional interface for connecting the third electrode and one of the at least two electrodes to an additional
  • Resistance measuring unit for measuring an additional resistance between the third electrode and the one of the at least two electrodes.
  • An electrode arrangement with three electrodes offers the advantage that an asymmetrical shortening of the deformation element, such as may be caused by an oblique impact of the vehicle, can be determined. In this case, the resistance and the additional resistance may differ from each other. Using the resistor and the additional
  • Resistance can be calculated with low cost and simple means an accurate impact angle of the vehicle. Furthermore, a redundancy in a measurement of the resistances is ensured by such an electrode arrangement, whereby the reliability of the deformation device can be increased.
  • Deformation device have at least two additional electrodes which are arranged on the deformation element.
  • the deformation device may be an additional electrically conductive
  • Transverse line which is transverse to the longitudinal direction of the deformation element and between the at least two additional electrodes on the
  • Deformation element is arranged.
  • the two additional electrodes can be electrically conductively connected to one another via the deformation element.
  • the deformation device may have an additional interface for connecting the at least two additional electrodes to an additional resistance measuring unit for measuring an additional resistance
  • the present approach provides a method of detecting a shortening of said deformation device.
  • the method comprises the following steps:
  • the step of measuring may be repeatedly performed to include a plurality of
  • a speed of shortening the deformation element can be detected.
  • the resistance values can deviate from one another by a shortening of the deformation element. For example, those obtained before shortening
  • Resistance values represent a lower resistance between the at least two electrodes than the resistance values obtained after a shortening or during a shortening. Using a time interval between the steps of measuring and each other
  • Deviating resistance values can reduce the speed of shortening
  • Deformation element can be determined efficiently and accurately.
  • Speed of shortening can also be determined relative speed of the vehicle and a collision opponent of the vehicle.
  • the additional resistance may be further measured in the step of measuring.
  • an asymmetrical shortening of the deformation element can be determined.
  • the deformation element can be asymmetrically damaged, so that the resistance and the additional resistance may differ from each other.
  • Deviation can be drawn conclusions on an angle of impact.
  • the present approach also provides an apparatus configured to perform the steps of a variant of a method presented herein in corresponding devices. Also through this
  • a device in the form of a device, the object underlying the present approach can be solved quickly and efficiently.
  • a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon.
  • the device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • Characteristics a first side member, a second side member and a cross member; a first deformation device according to an embodiment of the present approach, wherein the first deformation device between an end of the first longitudinal member and the cross member is arranged; a second deformation device according to an embodiment of the present approach, wherein the second deformation device between one end of the second longitudinal member and the cross member is arranged; and a device for implementing the steps of a method for detecting a shortening of the deformation device, wherein a measuring unit of the device is coupled to the first deformation device and the second deformation device via interfaces of the first deformation device and the second deformation device.
  • the two longitudinal members may be, for example, longitudinal metal elements, which in the longitudinal direction of the vehicle, for example in a
  • Front portion of the vehicle are arranged approximately parallel to each other.
  • the longitudinal members may also be designed to prevent an impact of the
  • the side members can be identical lengths exhibit. Under a cross member, for example, another
  • Metal element can be understood, which is arranged approximately perpendicular to the longitudinal members and rigidly connected via the deformation devices to the side rails to stabilize the side members.
  • the two deformation devices can be installed with little technical effort and cost in the vehicle.
  • Deformation devices for example, can be triggered in a collision very quickly and reliably present in the vehicle and coupled with the device personal protection device.
  • An advantage is also a computer program product with program code, which on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a
  • Hard disk space or an optical storage can be stored and used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the program product is executed on a computer or a device.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a deformation device according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of a destruction of a
  • FIG. 3 is an electrical equivalent model of a four-electrode deformation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a substitute electric model of a three-electrode deformation device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5a to 5d different arrangement possibilities of two electrodes of a deformation device according to an embodiment of the present invention
  • 6a, 6b show different possible arrangements of three electrodes of a deformation device according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 7a to 7c show various possible arrangements of four electrodes of a deformation device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a flowchart of a method of detecting a shortening of a deformation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram of an apparatus for performing a method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic representation of a vehicle according to a
  • the deformation device 100 has a deformation element 105, two electrodes 1 10, 1 12 at least one schematically indicated electrically conductive transverse line 1 15, which can also be formed by electrically conductive material of the deformation element 105 itself, as well as an interface 120. If the electrical transverse line 1 15 formed by the deformation element 105 itself, so can the schematically indicated transverse line 1 15 over the entire length, over which the electrodes 1 10, 1 12 electrically conductive with the
  • Deformation element are connected, extend.
  • the deformation element 105 may be in the form of a straight hollow cuboid or hollow cylinder.
  • the deformation element 105 may have a length of 20 cm and a circumference of 30 cm.
  • the deformation element 105 may in particular be made of a weight-saving fiber composite material, such as carbon fiber reinforced plastic.
  • the electrodes 110 are arranged on the deformation element 105.
  • the electrodes 1 10, 1 12 are each formed as electrically conductive longitudinal lines and in the longitudinal direction of the
  • Deformation element 105 is arranged.
  • the at least one transverse line 1 15 is arranged transversely to the longitudinal direction of the deformation element 105 and between the electrodes 1 10, 1 12 on the deformation element 105.
  • the at least one transverse line 1 15 is arranged here by way of example adjacent to an upper edge region of the deformation element 105. Further transverse lines 15 can be arranged parallel to the one transverse line 15 shown between the electrodes 110, 112.
  • Transverse line 1 15 is contacted by one of the two electrodes 1 10, 1 12.
  • the interface 120 may be formed at a lower edge region of the deformation element 105 opposite the upper edge region.
  • the interface 120 is electrically connected to the electrodes 1 10, 1 12 and designed, for example, as an electrical contact.
  • the electrodes 1 10, 1 12 are designed to allow an electric current to flow through the at least one schematically indicated transverse line 15, which, depending on the embodiment, is formed as a separate line, separate lines or through the deformation element 105 itself.
  • the interface 120 is designed to connect the electrodes 1 10, 1 12 to a resistance measuring device (not shown).
  • the resistance measuring device can be designed to determine a resistance between the electrodes 110, 112. This can do that Resistance measuring device be designed to apply an electrical voltage to the electrodes 1 10, 1 12 via the interface 120 and a
  • Amperage of the current flowing between the electrodes 1 10, 1 12 current to measure may correspond to a value of about 1 kQ.
  • Resistance between the electrodes 1 10, 1 12 may be previously known and thus indicate an integrity of the electrically conductive material located between the electrodes 1 10, 1 12. If the measured resistance value deviates from the previously known value, this indicates a destruction or damage of the electrically conductive material located between the electrodes 110, 112. This in turn can be concluded that a state of the deformation element.
  • the deformation device 100 may be disposed in a vehicle (shown in FIG. 10).
  • the deformation member 105 may be formed to be shortened by energy of impact of the vehicle in the longitudinal direction.
  • the deformation element 105 may be shattered or broken by the energy of the impact, thereby shortening in the longitudinal direction. If so, depending on the embodiment of the
  • Deformation element 105 the transverse line 1 15 or at least one of
  • the resistance between the electrodes 1 10, 1 12 increase.
  • a penetration depth of a collision partner of the vehicle can be determined.
  • the electrodes 1 10, 1 12 and / or the at least one transverse line 1 15 may be woven into a structure of the deformation element 105.
  • This may be, for example, a fiber braid with interwoven electrically conductive metal fibers.
  • Transverse line 1 15 be applied to a surface of the deformation element 105.
  • Deformation element 105 may be applied.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a destruction of a
  • the deformation element 105 is designed as a straight hollow cylinder made of a fiber-reinforced material.
  • the deformation element 105 is perpendicular to a solid base 205. Over an upper edge region of the
  • Deformation element 105 is a cuboid mass body 210 for
  • the deformation element 105 and the mass body 210 are arranged at a small distance from each other.
  • the mass body 210 is formed to move along a longitudinal axis of the
  • Deformationselements 105 to be accelerated in the direction of the deformation element 105.
  • the mass body 210 may be suspended in a drop tower and dropped onto the deformation element 105.
  • a mass of the mass body 210 can be accelerated during dropping so that the deformation element 105 is destroyed upon impact of the mass body 210 on the deformation element 105.
  • a first illustration shows the deformation element 105 in one
  • the mass body 210 is initially in a rest position. Now the mass body 210 is dropped. A second illustration shows the impact of the accelerated mass body 210 on the
  • Deformation element 105 partly fragmented, partly pulverized.
  • the mass body 210 has destroyed the deformation element 105 approximately halfway.
  • FIG. 3 shows an electrical substitute model of a deformation device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the deformation device 100 shown in FIG. 3 has a
  • Resistance measuring unit 300 for measuring the resistance between the first electrode 1 10 and the second electrode 1 12 on. Furthermore, the
  • Deformation device 100 a plurality, here for example two more electrically conductive transverse lines 305 on.
  • the further transverse lines 305 are transverse to the longitudinal direction of the deformation element (not shown) and vertically offset to the transverse line 1 15 between the electrodes 1 10, 1 12 at the
  • Deformation element arranged so that the position of each of the
  • Transverse lines 1 15, 305 represents a different length of the deformation element 105.
  • the transverse lines 1 15, 305 are connected in parallel via the electrodes 1 10, 1 12. Further, the resistance measuring unit 300 is over the
  • Resistance measuring unit 300 is formed to a dependent of a nature of the transverse lines 1 15, 305 resistor 310 between the
  • the resistor 310 results from the
  • the resistance 310 may increase to the extent that the transverse lines 1 15, 305 are destroyed, due to the parallel connection. For example, in an undamaged state of the deformation element, the resistor 310 may correspond to a value of 5 k ⁇ . If, for example, the transverse line 15 and one of the two further transverse lines 305 are destroyed, the resistance 310 can now correspond to a value of 15 k ⁇ .
  • Deformation device 100 two additional electrodes 315, 317 have.
  • the two additional electrodes 315, 317 like the two electrodes 110, can be arranged on the deformation element. Between the two additional ones
  • Electrodes 315, 317, an additional electrically conductive transverse line 320 may be arranged transversely to the longitudinal direction of the deformation element on the deformation element.
  • additional electrodes 315, 317 several, here for example two further additional transverse lines 325 may each be arranged at the same height as the two further transverse lines 305.
  • the additional transverse lines 320, 325 may be connected in parallel with each other.
  • the deformation device 100 may include an additional resistance measuring unit 330 for measuring an additional resistance 335 between the additional electrodes 315, 317.
  • the additional resistance measuring unit 330 may be connected via an additional interface with the additional electrodes 315, 317 and with the additional
  • Transverse lines 320, 325 may be connected in parallel.
  • the second electrode 1 12 is electrically connected to the additional electrode 315.
  • the transverse line 1 15 and the additional transverse line 320 part of a
  • transverse lines 305 and the additional additional transverse lines 325 may also be part of each other
  • Transverse line and the other continuous transverse lines may correspond for example to a circumference of the deformation element.
  • the continuous transverse line and the other continuous transverse lines are indicated in Fig. 3 by dashed lines.
  • the second electrode 1 12 and the additional electrode 315 may be connected via an optional interface to an optional one
  • Resistance measuring unit 340 for measuring an optional resistor 345 between the electrodes 1 10, 1 12 be connected.
  • transverse lines 1 15, 305, 320, 325 are described as additional lines, they can also as a schematically indicated conductivity of the deformation element of
  • Deformation device 100 are construed.
  • the deformation element for example in the form of a CFRP crash element, is itself conductive according to exemplary embodiments and serves in the intact state as a lateral line. With increasing destruction, the expression of the electrical transverse conduction by the deformation element is always weaker. This can be measured and according to the
  • the deformation device 100 illustrated in FIG. 4 has a first electrode 110, a second electrode 112 and a third electrode 315.
  • the transverse lines 1 15, 305 extend between the electrodes 1 10, 315.
  • the second electrode 1 12 is disposed approximately centrally between the electrodes 1 10, 315 and electrically conductively connected to the transverse lines 1 15, 305.
  • Electrodes 1 10, 1 12 are connected via an interface with the resistance measuring unit 300, and the electrodes 1 12, 315 are connected via an interface to the additional resistance measuring unit 330.
  • the additional resistance measuring unit 330 is the additional resistance measuring unit 330.
  • Resistance measuring unit 330 is formed to measure the additional resistance 335 between the second electrode 1 12 and the third electrode 315.
  • the transverse lines 1 10, 105 may in turn be representative of separate electrical lines or for an electrical cross-section of the
  • Fig. 5a to 5d show various possible arrangements of two
  • Electrodes 1 10, 1 12 a deformation device 100 according to a
  • FIGS. 5a to 5d each show a schematic cross-sectional representation of the deformation device 100.
  • the deformation device 100 has the deformation element 105 and the two electrodes 110, 112.
  • the deformation element 105 has, for example, a rectangular cross section.
  • the electrodes 1 10, 1 12 are shown as dots.
  • the electrodes 1 10, 1 12 are arranged at a small distance from one another on one side of the deformation element 105.
  • the electrodes 1 10, 1 12 are arranged on opposite sides of the deformation element 105.
  • the electrodes 1 10, 1 12 are each arranged centrally on the opposite sides.
  • the electrodes 1 10, 1 12 are each arranged on one of two adjacent corners of the deformation element 105.
  • the electrodes 1 10, 1 12 are each arranged at one of two diametrically opposite corners of the deformation element 105.
  • 6a, 6b show various possible arrangements of three electrodes 110, 112, 315 of a deformation device 100 according to one
  • the third electrode 315 is arranged centrally on a third side of the deformation element 105.
  • the third electrode 315 is at a third corner of the
  • Deformation element 105 is arranged.
  • FIGS. 7 a to 7 c show various possible arrangements of four electrodes 1 10, 1 12, 315, 317 of a deformation device 100 according to one
  • the electrodes 1 10, 1 12, 315, 317 as in Fig. 5a are arranged at a small distance from each other on one side of the deformation element 105.
  • the additional electrodes 315, 317 are in the same way at a
  • Electrodes 1 10, 1 12 opposite side of the deformation element 105th arranged.
  • the additional electrodes 315, 317 may also be arranged on a side of the deformation element 105 adjacent to the electrodes 110, 112.
  • the additional electrodes 315, 317 are arranged in the same way on two other opposite sides of the deformation element 105.
  • the electrodes 1 10, 1 12, 315, 317 are each arranged at one of two adjacent corners of the deformation element 105, as in FIG. 5 c.
  • the additional electrodes 315, 317 are each at one of two others
  • Transverse line 1 15 and / or the additional transverse line 320 connected to each other.
  • the transverse line 1 15 and the additional transverse line 320 may be of different lengths depending on the arrangement of the electrodes 1 10, 1 12, 315, 317.
  • the transverse line 1 15 and the additional transverse line 320 as already shown in Fig. 3, part of a single continuous transverse line, which is contacted by the electrodes 1 10, 1 12, 315, 317.
  • a length of the continuous transverse line can then be a perimeter of
  • Deformation element 105 correspond. As already stated, the transverse lines can also be formed by the material of the deformation element itself.
  • FIG. 8 shows a flowchart of a method 800 for detecting a shortening of a deformation device according to an embodiment of the present invention.
  • a first step 805 the measurement of the resistance between the at least two electrodes takes place around one
  • a length of the deformation element is determined using the resistance value in order to detect the shortening of the deformation device.
  • the measuring step 805 may be repeatedly performed to obtain a plurality of resistance values.
  • the speed of shortening the deformation element may be determined.
  • the additional resistance may be measured in step 805 of the measurement.
  • step 810 of the determination using the resistor and the additional resistor further, an asymmetric shortening of the
  • the device 900 has a measuring unit 905 and a determination unit 910.
  • the measurement unit 905 and the determination unit 910 are connected to each other.
  • the measuring unit 905 is configured to measure the resistance between the at least two electrodes. Further, the measuring unit 905 is configured to output the resistance value of the resistor to the determining unit 910.
  • the determination unit 910 is designed to operate under
  • the shortening of the deformation device 100 can be determined.
  • the measuring unit 905 may be connected to the deformation device 100 via an interface of the device 900 in order to measure the resistance.
  • the determination unit 910 can also be designed to transmit a signal representing the length of the deformation element via a further interface of the device 900 to a control unit 915 for controlling a
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a vehicle 1000 for
  • the vehicle 1000 has a first side member 1005 and a second side member
  • Longitudinal axis of the vehicle 1000 arranged parallel to each other.
  • the side rails 1005, 1010 on a front side of a front end 1015 of the vehicle 1000 to dampen an impact of the vehicle 1000.
  • the first side member 1005 has a first deformation device 100
  • the second side member 1010 has a second deformation device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • Deformation devices 100 are each attached to one end of the side members 1005, 1010.
  • the deformation devices 100 are each rigidly connected to a cross member 1030, wherein the cross member 1030 on the
  • Deformation devices 100 can rest.
  • the cross member 1030 is arranged perpendicular to the longitudinal members 1005, 1010. Impact of the vehicle 1000 may exert pressure on the cross member 1030. Due to the pressure, the deformation devices 100 can be at least partially destroyed, in particular shortened.
  • the deformation devices 100 each have two mutually parallel longitudinal lines as electrodes 1 10, 1 12.
  • the device 900 is further arranged.
  • the electrodes 1 10, 1 12 can via a respective interface of the deformation devices 100 with the
  • the device 900 for example by radio or cable to be connected.
  • the device 900 is designed to measure a respective resistance of the electrodes 110, 112 and to determine a shortening of the deformation devices 100 using the respective resistance value.
  • the present invention provides a crash energy management element with integrated measuring device for crash sensing.
  • the crash energy management element may also be referred to as deformation device 100 or system.
  • the measuring unit may also be referred to as resistance measuring unit 300, 330, 340 or measuring unit 905.
  • Crash energy management element 100 makes it possible to expand conductive crash management system components by the possibility of crash detection.
  • the crash energy management element 100 as shown in FIG. 2, for example, may be equipped with electrodes 110, 112, 315, 317, which are woven into a structure of the crash energy management element 100, for example.
  • an evaluating unit such as device 900 shown in FIG. The further the destruction of the system progresses, the higher a measured resistance can be.
  • the resistances which are represented by the transverse lines 1 15, 305, 302, 325 and can be formed by separate lines or material of the deformation element 105 itself, can be placed very close to each other, so that a quasi-continuous change in length can be measured. This can be done by weaving conductive material and / or by printing conductive structures on the surface of the crash energy management element 100.
  • the crash energy management element 100 with integrated measuring device 300, 330, 340, 905 can be electrically insulated and protected from environmental influences by a suitable coating, casing or the like. This ensures that no shunts are formed.
  • the electrodes 1 10, 1 12, 315, 317 can be arranged in different geometries. As a result, an oblique impact or an angular crash of a vehicle with only one
  • Crash element also called deformation element 105
  • deformation element 105 Crash element, also called deformation element 105
  • This asymmetry can be worked out by comparative logic, for example.
  • redundant measurements can be carried out, which can give indications of a crash geometry, such as an oblique introduction of force.
  • a diagnosis of the crash element 105 can be made via a resistance measurement.
  • Modern airbag control units already have one
  • the electrodes 1 10, 1 12, 315, 317 should be laid in the crash element 105 such that a current of approximately 5 mA flows at a voltage of 5 V, which corresponds to a resistance of corresponds to about 1 kQ.
  • FIG. 10 shows a basic structure of a vehicle 800 with two longitudinal carriers 1005, 1010 and a connection of a deformation device 100 to an airbag control device, also called device 900.
  • the airbag control device also called device 900.
  • Deformation device 100 is designed as a so-called crash box with two electrodes 1 10, 1 12, which are woven into the fiber structure of the deformation device 100. In an early crash phase can
  • Airbag control unit 900 better classify a crash and trigger corresponding retention means more precise.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this is to be read such that the Embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Deformationsvorrichtung (100) für ein Fahrzeug. Hierbei weist die Deformationsvorrichtung (100) ein Deformationselement (105) auf, das ausgebildet ist, um durch eine Energie eines Aufpralls des Fahrzeugs in Längsrichtung verkürzt zu werden. Die Deformationsvorrichtung (100) weist zumindest zwei Elektroden (110, 112) auf, die an dem Deformationselement (105) angeordnet sind. Schließlich weist die Deformationsvorrichtung (100) eine Schnittstelle (120) zum Anbinden der zumindest zwei Elektroden (110, 112) an eine Widerstandsmesseinheit auf, um einen Widerstand zwischen den zumindest zwei Elektroden (110, 112) zu messen.

Description

Beschreibung
Titel
Deformationsvorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Erfassen einer Verkürzung einer Deformationsvorrichtung für ein Fahrzeug
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Deformationsvorrichtung für ein Fahrzeug, auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer
Verkürzung einer Deformationsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie auf ein entsprechendes Fahrzeug.
Moderne Fahrzeuge können Crashstrukturen aus Leichtbaukomponenten aufweisen. Beispielsweise kann ein Vorderwagen eines Fahrzeugs mit einer Crashstruktur aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) versehen sein. Im Gegensatz zu konventionellen Crashstrukturen, die ausgebildet sein können, um durch eine Kollision des Fahrzeugs verformt zu werden, können solche
Leichtbaukomponenten durch die Kollision in kleine Segmente zerrissen oder pulverisiert werden.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung eine
Deformationsvorrichtung für ein Fahrzeug, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Verkürzung einer solchen Deformationsvorrichtung sowie ein entsprechendes Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Es wird eine Deformationsvorrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Deformationsvorrichtung folgende Merkmale aufweist: ein Deformationselement, das ausgebildet ist, um durch eine Energie eines Aufpralls des Fahrzeugs in Längsrichtung verkürzt zu werden; zumindest zwei Elektroden, die an dem Deformationselement angeordnet sind; und eine Schnittstelle zum Anbinden der zumindest zwei Elektroden an eine
Widerstandsmesseinheit zum Messen eines Widerstands zwischen den zumindest zwei Elektroden.
Unter einer Deformationsvorrichtung kann eine Struktur eines Fahrzeugs verstanden werden, die ausgebildet ist, um eine kinetische Energie eines Aufpralls des Fahrzeugs aufzunehmen und dabei deformiert oder zumindest teilweise zerstört zu werden. Beispielsweise kann die Deformationsvorrichtung in einem Frontbereich und/oder Heckbereich und/oder Seitenbereich des
Fahrzeugs angeordnet sein. Unter einem Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung, verstanden werden. Die Deformationsvorrichtung kann ein Deformationselement aufweisen, das ausgebildet ist, um durch den Aufprall in Längsrichtung verkürzt, insbesondere zerrissen oder pulverisiert zu werden. Bei dem Deformationselement kann es sich etwa um einen zylinder- oder quaderförmigen Hohlkörper aus einem Faser- Kunststoff-Verbundwerkstoff handeln. An dem Deformationselement können zumindest zwei Elektroden angeordnet sein. Unter einer Elektrode kann im Allgemeinen ein Elektronenleiter verstanden werden. Die zumindest zwei Elektroden können ausgebildet sein, um einen elektrischen Strom durch ein zwischen den zumindest zwei Elektroden angeordnetes leitfähiges Material zu leiten. Das Deformationselement kann aus einem elektrisch leitfähigen Material geformt sein oder elektrisch leitfähiges Material umfassen. Zusätzlich oder alternativ können an dem Deformationselement elektrisch leitfähige
Querleitungen angeordnet sein. Das leitfähige Material zwischen den zumindest zwei Elektroden kann somit Teil des Deformationselements sein. In diesem Fall kann das leitfähige Material des Deformationselements eine elektrische
Querleitung zwischen den zumindest zwei Elektroden ausbilden. Zusätzlich oder alternativ kann zusätzliches leitfähiges Material mit dem Deformationselement kombiniert werden, um eine elektrische Querleitung zwischen den zumindest zwei Elektroden zu realisieren. Zum Messen eines elektrischen Widerstands zwischen den zumindest zwei Elektroden kann die Deformationsvorrichtung eine Schnittstelle zu einer Widerstandsmesseinheit aufweisen. Unter einer
Schnittstelle können elektrische Leitungen oder elektrische Anschlusskontakte verstanden werden, über die die Elektroden mit der Widerstandsmesseinheit elektrisch leitfähig verbunden werden können. Bei der Widerstandsmesseinheit kann es sich um eine Einheit zum Ermitteln des Widerstands zwischen den zumindest zwei Elektroden handeln. Die Widerstandsmesseinheit kann ausgebildet sein, um eine zum Messen des Widerstands erforderliche
Messspannung oder einen zum Messen des Widerstands erforderlichen
Messstroms an die Schnittstelle der Deformationsvorrichtung bereitzustellen. Dem vorliegenden Ansatz liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein modernes
Deformationselement eines Fahrzeugs beim Aufnehmen einer Aufprallenergie reißen oder zersplittern kann, anstatt sich plastisch zu verformen. Im Gegensatz zu einer plastischen Verformung kann durch eine derartige Zerstörung bzw. Verkürzung des Deformationselements eine elektrische Leitfähigkeit des
Deformationselements drastisch beeinflusst werden. Diese Eigenschaft macht sich der vorliegende Ansatz zunutze, indem das Deformationselement einer Deformationsvorrichtung des Fahrzeugs mit zumindest zwei Elektroden ausgestattet wird. Die zumindest zwei Elektroden können über das
Deformationselement selbst oder eine zusätzliche elektrische Querleitung, die quer zur Längsrichtung des Deformationselements an dem Deformationselement angeordnet sein kann, elektrisch miteinander verbunden sein. Es können auch eine Mehrzahl parallel angeordneter Querleitungen verwendet werden. Auch kann zumindest eine flächig ausgeführte Querleitung verwendet werden, deren Fläche sich zum einen zwischen den zumindest zwei Elektroden und zum anderen in Längsrichtung des Deformationselements erstreckt. Es kann ein
Widerstand zwischen den zumindest zwei Elektroden ermittelt werden. Der Widerstand kann sich durch die Verkürzung des Deformationselements, beispielsweise bei einem Aufprall des Fahrzeugs, durch die das elektrisch leitfähige Material des Deformationselements oder die zumindest eine elektrische Querleitung beschädigt wird, ändern. Der Widerstand kann etwa genutzt werden, um eine Aufprallgeschwindigkeit und/oder einen Aufprallwinkel des Fahrzeugs frühzeitig zu erkennen.
Der vorliegende Ansatz kann mit sehr einfachen und kostengünstigen Mitteln in eine bestehende Personenschutzvorrichtung des Fahrzeugs integriert werden.
Vorteilhafterweise kann der vorliegende Ansatz durch die Verwendung von Leichtbaukomponenten besonders gewichtssparend realisiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Deformationsvorrichtung zumindest eine elektrisch leitfähige Querleitung auf. Die zumindest eine elektrisch leitfähige
Querleitung kann quer zur Längsrichtung des Deformationselements und zwischen den zumindest zwei Elektroden an dem Deformationselement angeordnet sein. Die elektrisch leitfähige Querleitung kann in das
Deformationselement integriert sein. Dabei kann die zumindest eine elektrisch leitfähige Querleitung durch eine Struktur des Deformationselements gebildet sein oder als ein zusätzliches Element in das Deformationselement integriert oder auf das Deformationselement aufgebracht sein. Eine solche Querleitung bietet sich an, wenn das Material des Deformationselements nicht oder nur ungenügend elektrisch leitfähig ist.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes kann die
Deformationsvorrichtung zumindest eine weitere elektrisch leitfähige Querleitung aufweisen, die quer zur Längsrichtung des Deformationselements und vertikal versetzt zur Querleitung zwischen den zumindest zwei Elektroden an dem Deformationselement angeordnet ist. Indem der Widerstand zwischen den zumindest zwei Elektroden an mehreren vertikal zueinander versetzt
angeordneten Querleitungen gemessen wird, kann die Längenänderung des Deformationselements besonders präzise erfasst werden. Mithilfe einer Mehrzahl dicht aneinander platzierter Querleitungen kann beispielsweise eine annähernd kontinuierliche Längenmessung erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes können die zumindest zwei Elektroden als zumindest zwei elektrisch leitfähige Längsleitungen ausgebildet sein. Hierbei können die zumindest zwei Längsleitungen in
Längsrichtung des Deformationselements angeordnet sein. Unter einer
Längsleitung kann beispielsweise eine in das Deformationselement integrierte elektrische Leiterbahn oder eine elektrisch leitfähige Materialstruktur des
Deformationselements verstanden werden. Die zumindest zwei Längsleitungen können über Material des Deformationselements oder über zumindest eine separat ausgeführte Querleitung elektrisch miteinander verbunden sein. Das Material des Deformationselements oder die zumindest eine Querleitung können sich flächig entlang einer Länge der Längsleitungen zwischen den
Längsleitungen erstrecken. Auch kann sich eine Mehrzahl von beabstandet zueinander angeordnete Querleitungen zwischen den Längsleitungen erstrecken. Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes können die zumindest zwei Elektroden und/oder die zumindest eine Querleitung in eine Struktur des Deformationselements eingewebt sein. Beispielsweise kann es sich bei der Struktur des Deformationselements um einen Faserverbund handeln. Indem die zumindest zwei Elektroden und/oder die Querleitung bereits bei einer Fertigung des Faserverbunds eingewebt werden, können Fertigungskosten gespart werden. Ferner kann dadurch ein Gewicht des Deformationselements sehr niedrig gehalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes können die zumindest zwei Elektroden und/oder die zumindest eine Querleitung auf eine Oberfläche des Deformationselements aufgebracht sein. Die zumindest zwei Elektroden und/oder die Querleitung können etwa in Form metallischer Leiterbahnen auf die Oberfläche aufgedruckt sein. Auch durch diese Ausführungsform kann das Gewicht des Deformationselements mit nur geringem Kostenaufwand sehr niedrig gehalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes kann die
Deformationsvorrichtung eine dritte Elektrode aufweisen, die die an dem
Deformationselement angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform kann die dritte Elektrode die zumindest eine Querleitung kontaktieren. Alternativ kann die dritte Elektrode über das Deformationselement mit zumindest einer der weiteren Elektroden elektrisch leitfähig verbunden sein. Ferner kann die
Deformationsvorrichtung eine zusätzliche Schnittstelle zum Anbinden der dritten Elektrode und einer der zumindest zwei Elektroden an eine zusätzliche
Widerstandsmesseinheit zum Messen eines zusätzlichen Widerstands zwischen der dritten Elektrode und der einen der zumindest zwei Elektroden aufweisen. Eine Elektrodenanordnung mit drei Elektroden bietet den Vorteil, dass eine asymmetrische Verkürzung des Deformationselements, wie sie etwa durch einen Schrägaufprall des Fahrzeugs verursacht sein kann, ermittelt werden kann. Hierbei können der Widerstand und der zusätzliche Widerstand voneinander abweichen. Unter Verwendung des Widerstands und des zusätzlichen
Widerstands kann mit kostengünstigen und einfachen Mitteln ein genauer Aufprallwinkel des Fahrzeugs berechnet werden. Ferner ist durch eine solche Elektrodenanordnung eine Redundanz bei einer Messung der Widerstände gewährleistet, wodurch die Betriebssicherheit der Deformationsvorrichtung erhöht werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes kann die
Deformationsvorrichtung zumindest zwei zusätzliche Elektroden aufweisen, die an dem Deformationselement angeordnet sind. Gemäß einer Ausführungsform kann die Deformationsvorrichtung eine zusätzliche elektrisch leitfähige
Querleitung aufweisen, die quer zur Längsrichtung des Deformationselements und zwischen den zumindest zwei zusätzlichen Elektroden an dem
Deformationselement angeordnet ist. Alternativ können die zwei zusätzlichen Elektroden über das Deformationselement untereinander elektrisch leitfähig verbunden sein. Ferner kann die Deformationsvorrichtung eine zusätzliche Schnittstelle zum Anbinden der zumindest zwei zusätzlichen Elektroden an eine zusätzliche Widerstandsmesseinheit zum Messen eines zusätzlichen
Widerstands zwischen den zumindest zwei zusätzlichen Elektroden aufweisen. Durch eine Elektrodenanordnung mit zumindest zwei zusätzlichen Elektroden kann die Betriebssicherheit der Deformationsvorrichtung mit geringem Kosten- und Materialaufwand erhöht werden. Ein Aufprallwinkel des Fahrzeugs kann dadurch besonders zuverlässig ermittelt werden.
Ferner schafft der vorliegende Ansatz ein Verfahren zum Erfassen einer Verkürzung der genannten Deformationsvorrichtung. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Messen des Widerstands zwischen den zumindest zwei Elektroden, um einen Widerstandswert zu erhalten; und Ermitteln einer Länge des Deformationselements unter Verwendung des Widerstandswerts, um die Verkürzung der Deformationsvorrichtung zu erfassen.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes kann der Schritt des Messens wiederholt ausgeführt werden, um eine Mehrzahl von
Widerstandswerten zu erhalten. Ferner kann im Schritt des Ermitteins unter Verwendung der Mehrzahl von Widerstandswerten eine Geschwindigkeit der Verkürzung des Deformationselements ermittelt werden. Die Widerstandswerte können durch eine Verkürzung des Deformationselements voneinander abweichen. Beispielsweise können die vor einer Verkürzung erhaltenen
Widerstandswerte einen niedrigeren Widerstand zwischen den zumindest zwei Elektroden repräsentieren als die nach einer Verkürzung oder während einer Verkürzung erhaltenen Widerstandswerte. Unter Verwendung eines zeitlichen Abstands zwischen den Schritten des Messens und der voneinander
abweichenden Widerstandswerte kann die Geschwindigkeit der Verkürzung des
Deformationselements effizient und genau ermittelt werden. Mittels der
Geschwindigkeit der Verkürzung kann ferner eine Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eines Kollisionsgegners des Fahrzeugs ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes kann im Schritt des Messens ferner der zusätzliche Widerstand gemessen werden. Hierbei kann im Schritt des Ermitteins unter Verwendung des Widerstands und des zusätzlichen Widerstands ferner eine asymmetrische Verkürzung des Deformationselements ermittelt werden. Bei einem Schrägaufprall kann das Deformationselement asymmetrisch beschädigt werden, sodass der Widerstand und der zusätzliche Widerstand voneinander abweichen können. Unter Verwendung dieser
Abweichung können Rückschlüsse auf einen Winkel des Aufpralls gezogen werden. Der vorliegende Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese
Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die dem vorliegenden Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Schließlich schafft der vorliegende Ansatz ein Fahrzeug mit folgenden
Merkmalen: einem ersten Längsträger, einem zweiten Längsträger und einem Querträger; einer ersten Deformationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes, wobei die erste Deformationsvorrichtung zwischen einem Ende des ersten Längsträgers und dem Querträger angeordnet ist; einer zweiten Deformationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes, wobei die zweite Deformationsvorrichtung zwischen einem Ende des zweiten Längsträgers und dem Querträger angeordnet ist; und einer Vorrichtung zum Umsetzen der Schritte eines Verfahrens zum Erfassen einer Verkürzung der Deformationsvorrichtung, wobei eine Messeinheit der Vorrichtung über Schnittstellen der ersten Deformationsvorrichtung und der zweiten Deformationsvorrichtung mit der ersten Deformationsvorrichtung und der zweiten Deformationsvorrichtung gekoppelt ist.
Bei den zwei Längsträgern kann es sich etwa um longitudinale Metallelemente handeln, die in Längsrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise in einem
Frontbereich des Fahrzeugs, annähernd parallel zueinander angeordnet sind. Die Längsträger können ferner ausgebildet sein, um einen Aufprall des
Fahrzeugs zu dämpfen. Die Längsträger können eine identische Länge aufweisen. Unter einem Querträger kann beispielsweise ein weiteres
Metallelement verstanden werden, das näherungsweise senkrecht zu den Längsträgern angeordnet und über die Deformationsvorrichtungen starr mit den Längsträgern verbunden ist, um die Längsträger zu stabilisieren. Die zwei Deformationsvorrichtungen können mit geringem technischem Aufwand und kostengünstig in dem Fahrzeug verbaut werden. Mittels der
Deformationsvorrichtungen kann beispielsweise eine in dem Fahrzeug vorhandene und mit der Vorrichtung gekoppelte Personenschutzvorrichtung bei einem Aufprall sehr schnell und zuverlässig ausgelöst werden.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem
Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Deformationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Zerstörung eines
Deformationselements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein elektrisches Ersatzmodell einer Deformationsvorrichtung mit vier Elektroden gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein elektrisches Ersatzmodell einer Deformationsvorrichtung mit drei Elektroden gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 5a bis 5d verschiedene Anordnungsmöglichkeiten von zwei Elektroden einer Deformationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6a, 6b verschiedene Anordnungsmöglichkeiten von drei Elektroden einer Deformationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7a bis 7c verschiedene Anordnungsmöglichkeiten von vier Elektroden einer Deformationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Verkürzung einer Deformationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Deformationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Deformationsvorrichtung 100 weist ein Deformationselement 105, zwei Elektroden 1 10, 1 12 zumindest eine schematisch angedeutete elektrisch leitfähige Querleitung 1 15, die auch durch elektrisch leitfähiges Material des Deformationselements 105 selbst ausgebildet werden kann, sowie eine Schnittstelle 120 auf. Wird die elektrische Querleitung 1 15 durch das Deformationselement 105 selbst gebildet, so kann sich die schematisch angedeutete Querleitung 1 15 über die gesamte Länge, über die die Elektroden 1 10, 1 12 elektrisch leitfähig mit dem
Deformationselement verbunden sind, erstrecken.
Das Deformationselement 105 kann in Form eines geraden Hohlquaders oder Hohlzylinders ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Deformationselement 105 eine Länge von 20 cm und einen Umfang von 30 cm aufweisen. Das Deformationselement 105 kann insbesondere aus einem gewichtssparenden Faserverbundwerkstoff wie etwa carbonfaserverstärktem Kunststoff gefertigt sein.
Die Elektroden 1 10 sind an dem Deformationselement 105 angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 1 10, 1 12 je als elektrisch leitfähige Längsleitungen ausgebildet und in Längsrichtung des
Deformationselements 105 angeordnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel, gemäß dem die zumindest eine Querleitung 1 15 als eine separate Leitung ausgeführt ist, ist die zumindest eine Querleitung 1 15 quer zur Längsrichtung des Deformationselements 105 und zwischen den Elektroden 1 10, 1 12 an dem Deformationselement 105 angeordnet. Die zumindest eine Querleitung 1 15 ist hier beispielhaft benachbart zu einem oberen Randbereich des Deformationselements 105 angeordnet. Weitere Querleitungen 1 15 können parallel zu der einen gezeigten Querleitung 1 15 zwischen den Elektroden 1 10, 1 12 angeordnet sein. Je ein Ende der zumindest eine
Querleitung 1 15 ist durch eine der zwei Elektroden 1 10, 1 12 kontaktiert. An einem dem oberen Randbereich gegenüberliegenden unteren Randbereich des Deformationselements 105 kann die Schnittstelle 120 ausgebildet sein. Die Schnittstelle 120 ist mit den Elektroden 1 10, 1 12 elektrisch verbunden und beispielsweise als ein elektrischer Kontakt ausgeführt.
Die Elektroden 1 10, 1 12 sind ausgebildet, um einen elektrischen Strom durch die zumindest eine schematisch angedeutete Querleitung 1 15 fließen zu lassen, die je nach Ausführungsform als separate Leitung, separate Leitungen oder durch das Deformationselement 105 selbst gebildet wird. Die Schnittstelle 120 ist ausgebildet, um die Elektroden 1 10, 1 12 an ein Widerstandsmessgerät (nicht dargestellt) anzubinden. Das Widerstandsmessgerät kann ausgebildet sein, um einen Widerstand zwischen den Elektroden 1 10, 1 12 zu ermitteln. Dazu kann das Widerstandsmessgerät ausgebildet sein, um über die Schnittstelle 120 eine elektrische Spannung an die Elektroden 1 10, 1 12 anzulegen und eine
Stromstärke des zwischen den Elektroden 1 10, 1 12 fließenden Stroms zu messen. Beispielsweise kann der Widerstand bei einer Spannung von 5 V und einer Stromstärke von 5 mA einem Wert von etwa 1 kQ entsprechen. Der
Widerstandswert zwischen den Elektroden 1 10, 1 12 kann vorbekannt sein und somit eine Unversehrtheit des sich zwischen den Elektroden 1 10, 1 12 befindlichen elektrisch leitfähigen Materials anzeigen. Weicht der gemessene Widerstandswert von dem vorbekannten Wert ab, so deutet dies auf eine Zerstörung oder Beschädigung des sich zwischen den Elektroden 1 10, 1 12 befindlichen elektrisch leitfähigen Materials hin. Daraus kann wiederum auf einen Zustand des Deformationselements geschlossen werden.
Die Deformationsvorrichtung 100 kann in einem Fahrzeug (gezeigt in Fig. 10) angeordnet sein. Hierbei kann das Deformationselement 105 ausgebildet sein, um durch eine Energie eines Aufpralls des Fahrzeugs in Längsrichtung verkürzt zu werden. Beispielsweise kann das Deformationselement 105 durch die Energie des Aufpralls zersplittert oder zerrissen werden, und dabei in Längsrichtung verkürzt werden. Sofern dabei, je nach Ausführungsform das
Deformationselement 105, die eine Querleitung 1 15 oder zumindest eine einer
Mehrzahl von parallel geschalteten Querleitungen 1 15 zerstört wird, kann sich der Widerstand zwischen den Elektroden 1 10, 1 12 erhöhen. Unter Verwendung des Widerstands kann beispielsweise eine Eindringtiefe eines Kollisionspartners des Fahrzeugs ermittelt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Elektroden 1 10, 1 12 und/oder die zumindest eine Querleitung 1 15 in eine Struktur des Deformationselements 105 eingewebt sein. Dabei kann es sich etwa um ein Fasergeflecht mit eingeflochtenen elektrisch leitenden Metallfasern handeln. Optional können die Elektroden 1 10, 1 12 und/oder zumindest eine die
Querleitung 1 15 auch auf eine Oberfläche des Deformationselements 105 aufgebracht sein. Beispielsweise können die Elektroden 1 10, 1 12 und/oder die Querleitung 1 15 in Form von Leiterbahnen auf die Oberfläche des
Deformationselements 105 aufgebracht sein. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Zerstörung eines
Deformationselements 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Deformationselement 105 ist als gerader Hohlzylinder aus einem faserverstärkten Material ausgeführt. Das Deformationselement 105 steht senkrecht auf einer festen Unterlage 205. Über einem oberen Randbereich des
Deformationselements 105 ist ein quaderförmiger Massekörper 210 zum
Zerstören des Deformationselements 105 angebracht. Das Deformationselement 105 und der Massekörper 210 sind in geringem Abstand zueinander angeordnet. Der Massekörper 210 ist ausgebildet, um entlang einer Längsachse des
Deformationselements105 in Richtung des Deformationselements 105 beschleunigt zu werden. Beispielsweise kann der Massekörper 210 in einem Fallturm aufgehängt sein und auf das Deformationselement 105 fallen gelassen werden. Eine Masse des Massekörpers 210 kann beim Fallenlassen derart beschleunigt werden, dass das Deformationselement 105 beim Auftreffen des Massekörpers 210 auf dem Deformationselement 105 zerstört wird.
Eine erste Darstellung zeigt das Deformationselement 105 in einem
unbeschädigten Zustand. Der Massekörper 210 befindet sich zunächst in einer Ruheposition. Nun wird der Massekörper 210 fallen gelassen. Eine zweite Darstellung zeigt das Auftreffen des beschleunigten Massekörpers 210 auf das
Deformationselement 105. Hierbei wird der obere Randbereich des
Deformationselements 105 teils zersplittert, teils pulverisiert. In einer dritten Darstellung hat der Massekörper 210 das Deformationselement 105 etwa bis zur Hälfte zerstört.
Sind über die Länge des Deformationselements 105 eine Mehrzahl von parallel geschalteten Querleitungen angeordnet, oder ist das Deformationselement 105 an sich elektrisch leitfähig, so werden die Querleitungen mit der Zerstörung des Deformationselements der Reihe nach zerstört, bzw. es wird nach und nach das Deformationselement 105 selbst zerstört, wodurch sich der Gesamtwiderstand erhöht. Aus einer Änderung des Gesamtwiderstands über die Zeit kann auf einen zeitlichen Verlauf der Zerstörung des Deformationselements geschlossen werden. Fig. 3 zeigt ein elektrisches Ersatzmodell einer Deformationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu Fig. 1 weist die in Fig. 3 gezeigte Deformationsvorrichtung 100 eine
Widerstandsmesseinheit 300 zum Messen des Widerstands zwischen der ersten Elektrode 1 10 und der zweiten Elektrode 1 12 auf. Ferner weist die
Deformationsvorrichtung 100 mehrere, hier beispielsweise zwei weitere elektrisch leitfähige Querleitungen 305 auf. Die weiteren Querleitungen 305 sind quer zur Längsrichtung des Deformationselements (nicht dargestellt) und vertikal versetzt zur Querleitung 1 15 zwischen den Elektroden 1 10, 1 12 an dem
Deformationselement angeordnet, sodass die Position einer jeden der
Querleitungen 1 15, 305 eine unterschiedliche Länge des Deformationselements 105 repräsentiert.
Die Querleitungen 1 15, 305 sind über die Elektroden 1 10, 1 12 miteinander parallel geschaltet. Ferner ist die Widerstandsmesseinheit 300 über die
Schnittstelle mit den Querleitungen 1 15, 305 parallel geschaltet. Die
Widerstandsmesseinheit 300 ist ausgebildet, um einen von einer Beschaffenheit der Querleitungen 1 15, 305 abhängigen Widerstand 310 zwischen den
Elektroden 1 10, 1 12 zu messen. Der Widerstand 310 ergibt sich aus dem
Gesamtwiderstand aus der Parallelschaltung der Querleitungen 1 15, 305. Wird das Deformationselement in Längsrichtung verkürzt, so kann der Widerstand 310 in dem Maße, in dem die Querleitungen 1 15, 305 zerstört werden, aufgrund der Parallelschaltung zunehmen. Beispielsweise kann der Widerstand 310 in einem unbeschädigten Zustand des Deformationselements einem Wert von 5 kQ entsprechen. Werden etwa die Querleitung 1 15 und eine der zwei weiteren Querleitungen 305 zerstört, so kann der Widerstand 310 nun einem Wert von 15 kQ entsprechen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die
Deformationsvorrichtung 100 zwei zusätzliche Elektroden 315, 317 aufweisen. Die zwei zusätzlichen Elektroden 315, 317 können wie die zwei Elektroden 1 10 an dem Deformationselement angeordnet sein. Zwischen den zwei zusätzlichen
Elektroden 315, 317 kann eine zusätzliche elektrisch leitfähige Querleitung 320 quer zur Längsrichtung des Deformationselements an dem Deformationselement angeordnet sein. Optional können zwischen den zusätzlichen Elektroden 315, 317 mehrere, hier beispielsweise zwei weitere zusätzliche Querleitungen 325 je auf gleicher Höhe mit den zwei weiteren Querleitungen 305 angeordnet sein. Die zusätzlichen Querleitungen 320, 325 können miteinander parallel geschaltet sein. Ferner kann die Deformationsvorrichtung 100 eine zusätzliche Widerstandsmesseinheit 330 zum Messen eines zusätzlichen Widerstands 335 zwischen den zusätzlichen Elektroden 315, 317 aufweisen. Hierbei kann die zusätzliche Widerstandsmesseinheit 330 über eine zusätzliche Schnittstelle mit den zusätzlichen Elektroden 315, 317 verbunden sein und mit den zusätzlichen
Querleitungen 320, 325 parallel geschaltet sein.
Je mehr Querleitungen 305 und zusätzliche Querleitungen 325 vorhanden sind, desto genauer kann eine Längenänderung des Deformationselements erfasst werden. Je mehr Elektroden 310, 312, 315, 317 parallel zueinander eingesetzt werden, desto genauer kann eine asymmetrische Längenänderung des
Deformationselements erfasst werden.
Denkbar ist auch, dass wie in Fig. 3 angedeutet, die zweite Elektrode 1 12 mit der zusätzlichen Elektrode 315 elektrisch verbunden ist. Beispielsweise können dazu die Querleitung 1 15 und die zusätzliche Querleitung 320 Teil einer
durchgehenden Querleitung sein, die durch die Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 kontaktiert ist. Alternativ oder zusätzlich können auch die weiteren Querleitungen 305 und die weiteren zusätzlichen Querleitungen 325 je Teil weiterer
durchgehender Querleitungen sein. Eine jeweilige Länge der durchgehenden
Querleitung und der weiteren durchgehenden Querleitungen kann beispielsweise einem Umfang des Deformationselements entsprechen. Die durchgehende Querleitung und die weiteren durchgehenden Querleitungen sind in Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeutet. Ferner können die zweite Elektrode 1 12 und die zusätzliche Elektrode 315 über eine optionale Schnittstelle mit einer optionalen
Widerstandsmesseinheit 340 zum Messen eines optionalen Widerstands 345 zwischen den Elektroden 1 10, 1 12 verbunden sein.
Auch wenn hier und im Folgenden die Querleitungen 1 15, 305, 320, 325 als zusätzliche Leitungen beschrieben sind, können sie auch als eine schematisch angedeutete Leitfähigkeit des Deformationselements der
Deformationsvorrichtung 100 aufgefasst werden.
Es ist somit nicht erforderlich, die elektrischen Querleitungen 1 15, 305, 320, 325 als Leitungen auszubilden. D. h. das Deformationselement, beispielsweise in Form eines CFK Crashelements, ist gemäß Ausführungsbeispielen selbst leitend und dient im intakten Zustand als Querleitung. Mit zunehmender Zerstörung wird die Ausprägung der elektrischen Querleitung durch das Deformationselement immer schwächer. Dies kann gemessen werden und entsprechend den
Ausführungen interpretiert werden.
Fig. 4 zeigt ein elektrisches Ersatzmodell einer Deformationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu Fig. 3 weist die in Fig. 4 dargestellte Deformationsvorrichtung 100 eine erste Elektrode 1 10, eine zweite Elektrode 1 12 und eine dritte Elektrode 315 auf. Die Querleitungen 1 15, 305 verlaufen zwischen den Elektroden 1 10, 315. Die zweite Elektrode 1 12 ist in etwa mittig zwischen den Elektroden 1 10, 315 angeordnet und mit den Querleitungen 1 15, 305 elektrisch leitfähig verbunden. Die
Elektroden 1 10, 1 12 sind über eine Schnittstelle mit der Widerstandsmesseinheit 300 und die Elektroden 1 12, 315 sind über eine Schnittstelle die zusätzliche Widerstandsmesseinheit 330 verbunden. Hierbei ist die zusätzliche
Widerstandsmesseinheit 330 ausgebildet, um den zusätzlichen Widerstand 335 zwischen der zweiten Elektrode 1 12 und der dritten Elektrode 315 zu messen.
Die Querleitungen 1 10, 105 können wiederum stellvertretend für separate elektrische Leitungen oder für eine elektrische Querleitung des
Deformationselements angesehen werden.
Fig. 5a bis 5d zeigen verschiedene Anordnungsmöglichkeiten von zwei
Elektroden 1 10, 1 12 einer Deformationsvorrichtung 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Figuren 5a bis 5d zeigen je eine schematische Querschnittsdarstellung der Deformationsvorrichtung 100. Die Deformationsvorrichtung 100 weist das Deformationselement 105 und die zwei Elektroden 1 10, 1 12 auf. Hierbei weist das Deformationselement 105 beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Elektroden 1 10, 1 12 sind als Punkte dargestellt.
In Fig. 5a sind die Elektroden 1 10, 1 12 in geringem Abstand zueinander an einer Seite des Deformationselements 105 angeordnet. In Fig. 5b sind die Elektroden 1 10, 1 12 an gegenüberliegenden Seiten des Deformationselements 105 angeordnet. Hierbei sind die Elektroden 1 10, 1 12 jeweils mittig auf den gegenüberliegenden Seiten angeordnet. In Fig. 5c sind die Elektroden 1 10, 1 12 je an einer von zwei benachbarten Ecken des Deformationselements 105 angeordnet.
In Fig. 5d sind die Elektroden 1 10, 1 12 je an einer von zwei diametral gegenüberliegenden Ecken des Deformationselements 105 angeordnet.
Fig. 6a, 6b zeigen verschiedene Anordnungsmöglichkeiten von drei Elektroden 1 10, 1 12, 315 einer Deformationsvorrichtung 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu den Figuren 5a bis 5d weist die in den Figuren 6a und 6b dargestellte
Deformationsvorrichtung 100 die dritte Elektrode 315 auf.
In Fig. 6a sind die Elektroden 1 10, 1 12, 315, wie in Fig. 5b an
gegenüberliegenden Seiten des Deformationselements 105 angeordnet. Die dritte Elektrode 315 ist mittig an einer dritten Seite des Deformationselements 105 angeordnet.
In Fig. 6b sind die Elektroden 1 10, 1 12, 315 wie in Fig. 5d an je einer von zwei diametral gegenüberliegenden Ecken des Deformationselements 105
angeordnet. Die dritte Elektrode 315 ist an einer dritten Ecke des
Deformationselements 105 angeordnet.
Fig. 7a bis 7c zeigen verschiedene Anordnungsmöglichkeiten von vier Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 einer Deformationsvorrichtung 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu den Figuren 5a bis 5d weist die in den Figuren 7a bis 7c dargestellte Deformationsvorrichtung
100 die zwei zusätzlichen Elektroden 315, 317 auf.
In Fig. 7a sind die Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 wie in Fig. 5a in geringem Abstand zueinander an einer Seite des Deformationselements 105 angeordnet. Die zusätzlichen Elektroden 315, 317 sind in gleicher Weise an einer den
Elektroden 1 10, 1 12 gegenüberliegenden Seite des Deformationselements 105 angeordnet. Optional können die zusätzlichen Elektroden 315, 317 auch an einer den Elektroden 1 10, 1 12 benachbarten Seite des Deformationselements 105 angeordnet sein.
In Fig. 7b sind die Elektroden 1 10, 1 12 wie in Fig. 5b jeweils mittig an
gegenüberliegenden Seiten des Deformationselements 105 angeordnet. Die zusätzlichen Elektroden 315, 317 sind in gleicher weise an zwei weiteren gegenüberliegenden Seiten des Deformationselements 105 angeordnet.
In Fig. 7c sind die Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 wie in Fig. 5c je an einer von zwei benachbarten Ecken des Deformationselements 105 angeordnet. Die zusätzlichen Elektroden 315, 317 sind je an einer von zwei weiteren
benachbarten Ecken des Deformationselements 105 angeordnet.
In den Figuren 5a bis 7c sind die Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 über die
Querleitung 1 15 und/oder die zusätzliche Querleitung 320 miteinander verbunden. Die Querleitung 1 15 und die zusätzliche Querleitung 320 können je nach Anordnung der Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 unterschiedlich lang sein. Optional können die Querleitung 1 15 und die zusätzliche Querleitung 320, wie bereits in Fig. 3 gezeigt, Teil einer einzigen durchgehenden Querleitung sein, die durch die Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 kontaktiert ist. Eine Länge der durchgehenden Querleitung kann dann einem Umfang des
Deformationselements 105 entsprechen. Wie bereits ausgeführt können die Querleitungen auch durch Material des Deformationselements selbst ausgebildet sein.
Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Erfassen einer Verkürzung einer Deformationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Schritt 805 erfolgt das Messen des Widerstands zwischen den zumindest zwei Elektroden, um einen
Widerstandswert zu erhalten. In einem zweiten Schritt 810 wird eine Länge des Deformationselements unter Verwendung des Widerstandswerts ermittelt, um die Verkürzung der Deformationsvorrichtung zu erfassen. Optional kann der Schritt 805 des Messens wiederholt ausgeführt werden, um eine Mehrzahl von Widerstandswerten zu erhalten. Hierbei kann im Schritt 810 des Ermitteins unter Verwendung der Mehrzahl von Widerstandswerten ferner eine Geschwindigkeit der Verkürzung des Deformationselements ermittelt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann im Schritt 805 des Messens ferner der zusätzliche Widerstand gemessen werden. Hierbei kann im Schritt 810 des Ermitteins unter Verwendung des Widerstands und des zusätzlichen Widerstands ferner eine asymmetrische Verkürzung des
Deformationselements ermittelt werden.
Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 900 zum Durchführen eines Verfahrens 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 900 weist eine Messeinheit 905 sowie eine Ermittlungseinheit 910 auf. Die Messeinheit 905 und die Ermittlungseinheit 910 sind miteinander verbunden. Die Messeinheit 905 ist ausgebildet, um den Widerstand zwischen den zumindest zwei Elektroden zu messen. Ferner ist die Messeinheit 905 ausgebildet, um den Widerstandswert des Widerstands an die Ermittlungseinheit 910 auszugeben. Die Ermittlungseinheit 910 ist ausgebildet, um unter
Verwendung des Widerstandswerts eine Länge des Deformationselements zu ermitteln. In Abhängigkeit von dem Widerstandswert kann die Verkürzung der Deformationsvorrichtung 100 bestimmt werden.
Die Messeinheit 905 kann über eine Schnittstelle der Vorrichtung 900 mit der Deformationsvorrichtung 100 verbunden sein, um den Widerstand zu messen. Die Ermittlungseinheit 910 kann ferner ausgebildet sein, um eine die Länge des Deformationselements repräsentierendes Signal über eine weitere Schnittstelle der Vorrichtung 900 an ein Steuergerät 915 zum Steuern einer
Personenschutzvorrichtung des Fahrzeugs auszugeben.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1000 zur
Verwendung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 1000 weist einen ersten Längsträger 1005 und einen zweiten
Längsträger 1010 auf. Die Längsträger 1005, 1010 sind entlang einer
Längsachse des Fahrzeugs 1000 parallel zueinander angeordnet. Beispielsweise können die Längsträger 1005, 1010 an einer Stirnseite eines Vorderwagens 1015 des Fahrzeugs 1000 angeordnet sein, um einen Aufprall des Fahrzeugs 1000 zu dämpfen.
Der erste Längsträger 1005 weist eine erste Deformationsvorrichtung 100, der zweite Längsträger 1010 eine zweite Deformationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf. Die
Deformationsvorrichtungen 100 sind je an einem Ende der Längsträger 1005, 1010 angebracht. Die Deformationsvorrichtungen 100 sind jeweils starr mit einem Querträger 1030 verbunden, wobei der Querträger 1030 auf den
Deformationsvorrichtungen 100 aufliegen kann. Hierbei ist der Querträger 1030 senkrecht zu den Längsträgern 1005, 1010 angeordnet. Durch einen Aufprall des Fahrzeugs 1000 kann auf den Querträger 1030 ein Druck ausgeübt werden. Durch den Druck können die Deformationsvorrichtungen 100 zumindest teilweise zerstört, insbesondere verkürzt werden.
Die Deformationsvorrichtungen 100 weisen je zwei parallel zueinander angeordnete Längsleitungen als Elektroden 1 10, 1 12 auf. In dem Fahrzeug 1000 ist ferner die Vorrichtung 900 angeordnet. Die Elektroden 1 10, 1 12 können über eine jeweilige Schnittstelle der Deformationsvorrichtungen 100 mit der
Vorrichtung 900, beispielsweise per Funk oder Kabel, verbunden sein. Die Vorrichtung 900 ist ausgebildet, um einen jeweiligen Widerstand der Elektroden 1 10, 1 12 zu messen und unter Verwendung des jeweiligen Widerstandswerts eine Verkürzung der Deformationsvorrichtungen 100 zu ermitteln.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren 1 bis 10 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Crashenergie-Management-Element mit integrierter Messeinrichtung zur Crashsensierung. Das Crashenergie- Management-Element kann auch als Deformationsvorrichtung 100 oder System bezeichnet werden. Die Messeinheit kann auch als Widerstandsmesseinheit 300, 330, 340 oder Messeinheit 905 bezeichnet werden. Durch das Crashenergie- Management-Element 100 können leitfähige Crash-Management-System- Komponenten um die Möglichkeit der Crashsensierung erweitert werden. Das Crashenergie-Management-Element 100, wie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt, kann mit Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 ausgestattet sein, die beispielsweise in eine Struktur des Crashenergie-Management-Elements 100 eingewebt sind. Bei einem Crash wird ein Widerstand des Systems ermittelt und an eine auswertende Einheit wie etwa der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung 900 übermittelt. Je weiter die Zerstörung des Systems voranschreitet, desto höher kann ein gemessener Widerstand sein.
Die Widerstände, die durch die Querleitungen 1 15, 305, 302, 325 repräsentiert sind und durch separate Leitungen oder Material des Deformationselements 105 selbst gebildet sein können, können sehr dicht nebeneinander platziert werden, sodass eine quasi kontinuierliche Längenänderung messbar ist. Dies kann durch Einweben von leitfähigem Material und/oder durch Aufdrucken von leitenden Strukturen auf die Oberfläche des Crashenergie-Management-Elements 100 erfolgen.
Auf diese Weise können eine Eindringtiefe, eine Eindringgeschwindigkeit sowie eine Winkelinformation direkt erfasst werden.
Das Crashenergie-Management-Element 100 mit integrierter Messeinrichtung 300, 330, 340, 905 kann durch eine geeignete Lackierung, Ummantelung oder Ähnliches elektrisch isoliert und vor Umwelteinflüssen geschützt sein. So kann sichergestellt werden, dass sich keine Nebenschlüsse ausbilden.
Wie in den Figuren 5a bis 7c dargestellt, können die Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 in unterschiedlichen Geometrien angeordnet sein. Dadurch kann ein Schrägaufprall oder ein Winkelcrash eines Fahrzeugs mit nur einem
Crashelement, auch Deformationselement 105 genannt, sensiert werden, da die Zerstörung einer Leitfähigkeit zwischen den möglichen Elektrodenpaarungen unterschiedlich weit vorangeschritten sein kann. Diese Asymmetrie kann etwa durch vergleichende Logik herausgearbeitet werden. Bei einer Mehrzahl von Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 können redundante Messungen durchgeführt werden, die Rückschlüsse auf eine Crashgeometrie wie etwa eine schräge Krafteinleitung geben können. Eine Diagnose des Crashelements 105 kann über eine Widerstandsmessung erfolgen. Moderne Airbagsteuergeräte verfügen bereits über eine solche
Funktionalität, um Zündpillen zu diagnostizieren. Um diese Funktionalität für die Diagnose des Crashelements 105 zu nutzen, sollten die Elektroden 1 10, 1 12, 315, 317 so im Crashelement 105 verlegt sein, dass bei einer Spannung von 5 V ein Strom von etwa 5 mA fließt, was einem Widerstand von etwa 1 kQ entspricht.
In Fig. 10 ist ein prinzipieller Aufbau eines Fahrzeugs 800 mit zwei Längsträgern 1005, 1010 und einer Anbindung einer Deformationsvorrichtung 100 an ein Airbagsteuergerät, auch Vorrichtung 900 genannt, dargestellt. Die
Deformationsvorrichtung 100 ist als sogenannte Crashbox mit zwei Elektroden 1 10, 1 12 ausgeführt, die in die Faserstruktur der Deformationsvorrichtung 100 eingewebt sind. In einer frühen Crashphase können
Geschwindigkeitsinformationen, Winkelinformationen und Informationen über einen Crashverlauf an das auswertende Airbagsteuergerät 900, auch ECU
(Electronic Control Unit) genannt, gesendet werden. So kann das
Airbagsteuergerät 900 einen Crash besser klassifizieren und entsprechende Rückhaltemittel präziser auslösen.
Zusätzlich oder alternativ können die Faserstrukturen der
Deformationsvorrichtung 100 in eine Stoßstange, auch Bumper genannt, oder in seitliche Schutzteile des Fahrzeugs 800 eingebaut werden. Dadurch kann frühzeitig eine Relativgeschwindigkeit der beiden stoßenden Partner ermittelt werden.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1 . Deformationsvorrichtung (100) für ein Fahrzeug (1000), wobei die
Deformationsvorrichtung (100) folgende Merkmale aufweist: ein Deformationselement (105), das ausgebildet ist, um durch eine Energie eines Aufpralls des Fahrzeugs (1000) in Längsrichtung verkürzt zu werden; zumindest zwei Elektroden (1 10, 1 12), die an dem Deformationselement
(105) angeordnet sind;
und eine Schnittstelle (120) zum Anbinden der zumindest zwei Elektroden (1 10, 1 12) an eine Widerstandsmesseinheit (300) zum Messen eines Widerstands (310) zwischen den zumindest zwei Elektroden (1 10).
2. Deformationsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 , mit zumindest einer elektrisch leitfähigen Querleitung (1 15), die quer zur Längsrichtung des Deformationselements (105) und zwischen den zumindest zwei Elektroden (1 10, 1 12) an dem Deformationselement (105) angeordnet ist.
3. Deformationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, bei dem die zumindest zwei Elektroden (1 10, 1 12) als zumindest zwei elektrisch leitfähige Längsleitungen ausgebildet sind, wobei die zumindest zwei Längsleitungen in Längsrichtung des Deformationselements (105) angeordnet sind.
4. Deformationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, bei dem die zumindest zwei Elektroden (1 10, 1 12) und/oder die zumindest eine Querleitung (1 15) in eine Struktur des Deformationselements (105) eingewebt sind. Deformationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, bei dem die zumindest zwei Elektroden (1 10, 1 12) und/oder die zumindest eine Querleitung (1 15) auf eine Oberfläche des
Deformationselements (105) aufgebracht sind.
Deformationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, mit einer dritten Elektrode (315), die an dem
Deformationselement (105) angeordnet ist, und mit einer zusätzlichen Schnittstelle zum Anbinden der dritten Elektrode (315) und einer der zumindest zwei Elektroden (1 12) an eine zusätzliche
Widerstandsmesseinheit (330) zum Messen eines zusätzlichen Widerstands (335) zwischen der dritten Elektrode (315) und der einen der zumindest zwei Elektroden (1 12).
Deformationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, mit zumindest zwei zusätzlichen Elektroden (315, 317), die an dem Deformationselement (105) angeordnet sind, und mit einer zusätzlichen Schnittstelle zum Anbinden der zumindest zwei zusätzlichen Elektroden (315, 317) an eine zusätzliche Widerstandsmesseinheit (330) zum Messen eines zusätzlichen Widerstands (335) zwischen den zumindest zwei zusätzlichen Elektroden (315, 317).
Verfahren (800) zum Erfassen einer Verkürzung einer
Deformationsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren (800) folgende Schritte umfasst:
Messen (805) des Widerstands (310) zwischen den zumindest zwei
Elektroden (1 10, 1 12), um einen Widerstandswert zu erhalten; und
Ermitteln (810) einer Länge des Deformationselements (105) unter
Verwendung des Widerstandswerts, um die Verkürzung der
Deformationsvorrichtung (100) zu erfassen.
Verfahren (800) gemäß Anspruch 8, bei dem der Schritt des Messens (805) wiederholt ausgeführt wird, um eine Mehrzahl von Widerstandswerten zu erhalten, und bei dem im Schritt des Ermitteins (810) unter Verwendung der Mehrzahl von Widerstandswerten ferner eine Geschwindigkeit der
Verkürzung des Deformationselements (105) ermittelt wird.
10. Verfahren (800) gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem im Schritt des Messens (805) ferner der zusätzliche Widerstand (335) gemessen wird und bei dem im Schritt des Ermitteins (810) unter Verwendung des Widerstands (310) und des zusätzlichen Widerstands (335) ferner eine asymmetrische
Verkürzung des Deformationselements (105) ermittelt wird. 1 1 . Vorrichtung (900) zum Durchführen eines Verfahrens (800) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Vorrichtung (900) folgende Merkmale aufweist: eine Messeinheit (905) zum Messen des Widerstands (310) zwischen den zumindest zwei Elektroden (1 10, 1 12), um den Widerstandswert zu erhalten; und eine Ermittlungseinheit (910) zum Ermitteln einer Länge des
Deformationselements (105) unter Verwendung des Widerstandswerts, um die Verkürzung der Deformationsvorrichtung (100) zu erfassen.
12. Fahrzeug (1000) mit folgenden Merkmalen: einem ersten Längsträger (1005), einem zweiten Längsträger (1010) und einem Querträger (1030); einer ersten Deformationsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Deformationsvorrichtung (100) zwischen einem Ende des ersten Längsträgers (1005) und dem Querträger angeordnet ist; einer zweiten Deformationsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Deformationsvorrichtung (100) zwischen einem Ende des zweiten Längsträgers (1010) und dem Querträger angeordnet ist; einer Vorrichtung (900) gemäß Anspruch 1 1 , wobei die Messeinheit (905) der Vorrichtung (900) über Schnittstellen (120) der ersten
Deformationsvorrichtung (100) und der zweiten Deformationsvorrichtung (100) mit der ersten Deformationsvorrichtung (100) und der zweiten Deformationsvorrichtung (100) gekoppelt ist.
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