WO2016102171A1 - Vorrichtung zum adaptiven abbau von crashenergie - Google Patents

Vorrichtung zum adaptiven abbau von crashenergie Download PDF

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WO2016102171A1
WO2016102171A1 PCT/EP2015/078564 EP2015078564W WO2016102171A1 WO 2016102171 A1 WO2016102171 A1 WO 2016102171A1 EP 2015078564 W EP2015078564 W EP 2015078564W WO 2016102171 A1 WO2016102171 A1 WO 2016102171A1
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WO
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deformation element
die
hollow profile
designed
force
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/078564
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Loosen
Martin Katzschmann
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 WO2016102171A1 publication Critical patent/WO2016102171A1/de

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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for the adaptive degradation of crash energy according to the preamble of independent claim 1.
  • an impact damper for a motor vehicle which comprises a deformable in a vehicle impact deformation element in the path of a locking member protrudes, with which due to the force on impact plastic deformation of the deformation element is induced by absorption of impact energy, wherein the deformation resistance of the deformation element can be increased by a control in an additional deformation stage. It is proposed that slides move on a deformation element perpendicular to the direction of force and thereby lock deformation elements, so that break down by the force effect of these deformation elements crash energy by plastic deformation due to the blockage. By means of a parallel arrangement or by an integration of such deformation elements, adaptation to the crash process is possible.
  • a deformation element through a taper to reduce crash energy.
  • one element is fixed for rejuvenation and another can be released by a slider to reduce the rejuvenation.
  • the slider has at least two switching positions, in which it protrudes into the displacement path of the deformation body, whereby the deformation body by the
  • the at least two switching positions can be controlled as a function of a precrash signal or an impact signal, wherein the precrash signal can be made available, for example, by a 360 ° view sensor system such as a radar sensor system.
  • the movement of the slider takes place radially, ie perpendicular to the direction of force and thus to the longitudinal axis of the deformation element, which is usually designed as a cylinder with a predetermined wall thickness.
  • the crash box comprises two movable in the event of a crash relative to each other
  • Crashbox parts 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.
  • the inventive device for adaptive degradation of crash energy with the features of independent claim 1 has the advantage that several energy levels can be represented for energy absorption in a system, the force levels are very far apart and beyond the lower force level by a large factor of at least 20 is smaller than the higher levels.
  • Embodiments of the inventive apparatus for adaptively degrading crash energy provide various levels of power for energy absorption in vehicle structures.
  • the load paths show stiffness jumps, these jumps often occurring at component boundaries.
  • Embodiments of the inventive device for the adaptive degradation of crash energy combine different components or component properties in a system in which the rigidity or the energy dissipation ability can be set in several stages over the longitudinal extent of the system.
  • the right rigidity or energy dissipation capability can advantageously be provided with the same structure in an advantageous manner according to the situation.
  • the corresponding selected rigidity or energy dissipation ability, or the corresponding force-path identifier can be set.
  • the component length can also be shortened.
  • Embodiments of the present invention provide a device for the adaptive degradation of crash energy with a deformable in the event of a crash deformation element which is designed as a hollow profile and performs to reduce the crash energy movement in a first direction and thereby undergoes at least one deformation with a predetermined level of force, and at least one Forming unit available, which has at least one deformation element, which transforms the deformation element with the predetermined level of force to achieve an energy absorption.
  • the at least one forming unit provides at least two force levels for energy absorption at the deformation element, wherein a first force level is at least a factor of 20 greater than a second force level.
  • switching means are provided which switch between the at least two power levels.
  • the force levels to be represented with the device according to the invention for the adaptive degradation of crash energy structure are at least a factor of 20 apart. Such power level differences in vehicle load paths occur, for example, in the longitudinal load path of front end structures.
  • the pedestrian protection requires a very low force level of a few kilonewtons (kN), for example, about 4kN, with force levels of more than lOOkN are required for occupant protection.
  • Embodiments of the inventive device for adaptive degradation of crash energy distinguish between collisions with pedestrians and without pedestrian participation. If a pedestrian impact is detected, a first command is issued to the switching means, which leads to the setting of the low force level.
  • a second command is issued to the switching means, which leads to the setting of the high level of force.
  • the setting can be made from a third position, for example, from a neutral position, but it can also be given one of the two states mentioned as the initial state, which is taken during commissioning of the vehicle.
  • the forming unit can comprise a die with a concave groove on which an open end of the deformation element designed as a hollow profile can be at least partially plugged, wherein the movement occurring in the event of a crash in the first direction of the executed as a hollow profile deformation element on the die pushes, so that the concave groove transforms the open end of the designed as a hollow profile deformation element with the second level of force by everting outward.
  • the switching means may comprise at least one locking device, which is movable by an actuator from a release position, which releases the Umpülpungsvorgang, in a blocking position, which prevents the Umwülpungsvorgang.
  • the blocking device In the blocking position, the blocking device can block a movement of the deformation element embodied as a hollow profile in the first direction, so that the blocking device can deform the deformation element in the form of a hollow profile by folding with the first force level.
  • the absorption mechanism may represent the two levels of force through two different forming operations.
  • Cross-sectional changes in the profile, material weakenings or changes in geometry of the deformation element can be controlled.
  • the switching means may comprise at least one bit, which can be moved by an actuator from a release position into a cutting position.
  • the at least one chisel can, in the cutting position with the first force level, produce at least one chip from the deforested hollow profile. ablate mationselement when the occurring in the event of a crash movement in the first direction designed as a hollow profile deformation element pushes on the die, so that the concave groove can deform the open end of the designed as a hollow profile deformation element with the second level of force by everting outward and in addition the chisel performs the cutting operation with the first level of force.
  • the absorption mechanisms may represent the two levels of force through a forming operation and a cutting operation.
  • the deformation element is mechanically deformed for both force levels with the help of the die.
  • for the higher first force level of the chisel can be switched, with the at least one chip is removed.
  • An actuator moves the chisel to the deformation element.
  • the eversion process can provide the low second force level for collisions with pedestrians and the combination of everting operation and cutting operation the higher first force level for collisions without pedestrian involvement.
  • the eversion process can be controlled by previous cross-sectional changes in the profile, weakening of the material or changes in the geometry of the deformation element.
  • the forming unit may have a first die with an opening through which the deformation element designed as a hollow profile can be driven to achieve a taper with the second force level.
  • the forming unit may comprise a second die with a concave groove on which the movement occurring in the event of a crash in the first direction pushes the tapered end of the deformation element designed as a hollow profile, so that the second die the tapered end of the deformation element designed as a hollow profile with the first Force level can be transformed by widening and everting to the outside.
  • the switching means may comprise at least one link which is supported by an actuator in a closed position and which can connect the first die firmly to the second die, the actuator being able to release the at least one connection in an open position such that the second die passes through the movement of the deformation element designed as a hollow profile can be separated from the first die in the first direction.
  • the absorption Mechanism represent the two levels of force over two different forming processes.
  • the deformation element is mechanically deformed for both force levels using the matrices. This means that the rejuvenation process can provide the low second force level for collisions with pedestrians, and the combination of rejuvenation process and
  • Buckling expansion process can provide the higher first force level for collisions without pedestrian involvement.
  • the forming unit may comprise a multi-part die with a concave groove whose segments can be arranged radially movable, wherein an open end of the deformation element designed as a hollow profile can be at least partially attached to the die.
  • the movement occurring in the first direction in the event of a crash can push the deformation element embodied as a hollow profile onto the die, so that the individual segments of the die can be moved with the second force level by a radial movement inwardly against an energy-absorbing element.
  • the energy absorbing element is radially compressed by the die movement. If the energy absorbing element is incompressible, it expands axially.
  • the switching means may comprise at least one blocking element which can be moved by an actuator from a release position, which releases the radial movement of the individual segments of the die, into a blocking position which blocks the radial movement.
  • the movement occurring in the first direction in the event of a crash can push the deformation element embodied as a hollow profile onto the blocked die so that the concave groove can deform the open end of the deformation element designed as a hollow profile with the first force level by everting it outwards.
  • the absorption mechanism can represent the two levels of force via two different forming operations by means of the die, which mechanically converts a separate energy absorbing element.
  • the die for the second force level can be pressed radially against the energy-absorbing element by the crash-related movement of the deformation element. It can be reshaped by compression.
  • the die can be blocked and the deformation element mechanically formed by the Umstül- pungsvorgang. This means that the compression process can provide the low second force level for collisions with pedestrians and the eversion process the higher first force level for collisions without pedestrian involvement.
  • the forming unit may comprise an axially movable die with a concave groove, wherein an open end of the deformation element designed as a hollow profile can be at least partially attached to the die.
  • the movement occurring in the first direction in the event of a crash can push the deformation element designed as a hollow profile onto the die, so that the die with the second force level can be moved axially against an energy-absorbing element.
  • the switching means may comprise at least one blocking element which can be moved by an actuator from a release position, which releases the axial movement of the die, in a blocking position which blocks the axial movement.
  • the movement occurring in the event of a crash in the first direction can push the executed as a hollow profile De formation element on the blocked die, so that the concave groove can deform the open end of the executed as a hollow profile deformation element with the first level of force by everting outwards
  • the Absorbing mechanism represent the two levels of force over two different forming processes using the die, which mechanically converts each a separate energy absorbing element.
  • the matrix for the second force level can be pressed axially against the energy-absorbing element by the crash-related movement of the deformation element, which can be deformed by compression.
  • the die can be blocked and the deformation element mechanically formed by the eversion process.
  • an evaluation and control unit can evaluate signals from at least one sensor unit for crash classification, wherein the evaluation and control unit can set the second force level in the at least one conversion unit if a collision with a pedestrian has been detected and otherwise can adjust the first level of force in the at least one forming unit.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional representation of a first exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for the adaptive degradation of
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of the first exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for the adaptive degradation of
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a second exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for the adaptive degradation of
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of an embodiment of a deformation element for the device according to the invention for the adaptive degradation of crash energy from FIG. 3.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of the second exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for the adaptive degradation of
  • FIG. 6 shows a schematic sectional representation of the second exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for the adaptive degradation of
  • FIG. 7 shows a flow chart of a method for controlling an actuator by switching means of the device according to the invention for the adaptive degradation of crash energy from FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 8 shows a schematic sectional representation of a third exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for the adaptive degradation of
  • FIG. 9 shows a flowchart of a method for controlling an actuator by switching means of the device according to the invention for the adaptive degradation of crash energy from FIG. 8.
  • Fig. 10 shows a schematic sectional view of a fourthheldsbei play a device according to the invention for the adaptive degradation of
  • FIG. 11 shows a schematic plan view of the device according to the invention for the adaptive degradation of crash energy in a vehicle from FIG. 10.
  • FIG. 12 shows a schematic sectional illustration of the fourth exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for the adaptive degradation of
  • FIG. 13 shows a schematic sectional illustration of the fourth exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for the adaptive degradation of
  • Fig. 14 shows a schematic sectional view of a fifth,sbei play a device according to the invention for the adaptive degradation of
  • FIG. 15 shows a schematic sectional view of the fifth exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for the adaptive degradation of
  • FIG. 16 shows a schematic sectional illustration of the fifth exemplary embodiment of an apparatus according to the invention for the adaptive degradation of
  • the illustrated exemplary embodiments of a device 1, 1A, 1B, IC, 1D according to the invention for the adaptive degradation of crash energy each include a deformation element 3, 3A, 3B, 3C, 3D deformable in the event of a crash, which is a hollow profile is executed and executes a movement in a first direction Rl to reduce the crash energy and experiences at least one deformation with a predetermined force level, and at least one forming unit 10, 10A, 10B, 10C, 10D, which at least one deformation element 5, 5A, 5B, 5C, 5D, which transforms the deformation element 3, 3A, 3B, 3C, 3D with the predetermined force level to achieve energy absorption.
  • a deformation element 3, 3A, 3B, 3C, 3D deformable in the event of a crash which is a hollow profile is executed and executes a movement in a first direction Rl to reduce the crash energy and experiences at least one deformation with a predetermined force level
  • the at least one conversion unit 10, 10A, 10B, 10C, 10D provides at least two energy absorption force levels at the deformation element 3, 3A, 3B, 3C, 3D, wherein a first force level is at least a factor of 20 greater than a second force level, and switching means 20, 20A, 20B, 20C, 20D are provided which switch between the at least two levels of force.
  • Embodiments of the inventive apparatus 1, 1A, 1B, IC, 1D for adaptively degrading crash energy provide various levels of force for energy absorption in vehicle structures, combining different components in a system and in this system increasing the stiffness over the longitudinal extent of the system System can be adjusted in several stages. This is advantageous in order to be able to provide the appropriate rigidity with one and the same device 1, 1A, 1B, IC, 1D for the adaptive degradation of crash energy.
  • an evaluation and control unit 30 evaluates signals from at least one sensor unit 40 for crash classification.
  • the at least one sensor unit 40 may, for example, provide information on various parameters, such as speed, acceleration, pressure, etc., and various sensors, such as radar and / or video sensors and / or cameras, etc., for detecting the vehicle environment include.
  • the evaluation and control unit 30 then adjusts the second force level in the at least one conversion unit 10, 10A, 10B, 10C, 10D via a corresponding first output signal if a collision with a pedestrian has been detected. If no impact with pedestrian participation is detected, the evaluation and control unit 30 sets the first force level in the at least one conversion unit 10, 10A, 10B, 10C, 10D via a corresponding second output signal.
  • the evaluation and control unit 30 depending on the crash classification to select and specify the appropriate stiffness or the corresponding force-path identifier.
  • very widely spaced force levels can advantageously be predetermined, as they can occur, for example, in longitudinal load paths of front end structures.
  • the pedestrian contactor requires a very low force level of a few kilonewtons (kN), for example 4kN, with force levels of more than LOOkN are required.
  • kN kilonewtons
  • Embodiments of the inventive device 1, 1A, 1B, IC, 1D for adaptive degradation of crash energy are preferably arranged in extension of the side members between the cross member and the respective side member.
  • This high first level of force is in the range of the force levels of so-called crash boxes, as they are installed in conventional construction between longitudinal beams and cross members.
  • inventive apparatus 1, 1A, 1B, IC, 1D absorb for the adaptive degradation of
  • Crash energy The impact energy of the vehicle in collisions with heavy objects in the range up to 16 km / h.
  • the forming unit 10 in the illustrated first embodiment of the device 1 according to the invention comprises for adaptive degradation of crash energy a die 5 with a concave groove 12, on which an open end 4 of the deformation element s designed as a hollow profile is at least partially attached.
  • the switching means 20 has at least one locking device 7, which is movable by an actuator 9 from a release position shown in FIG. 1 in a blocking position shown in FIG.
  • Fig. 1 the setting of the forming unit 10 for the energy absorption at a low second force level of about 4kN is shown, the left half of the representation shows the executed as a hollow profile deformation element 3 in a starting position before the forming process, and wherein the right half of Representation executed as a hollow profile deformation element 3 after the forming process shows.
  • the at least one locking device 7 is opened in this setting and the deformation element 3 designed as a hollow profile can be subject to the introduction of a force / energy which causes the axial movement of the deformation element 3 in the first direction Rl causes to be transformed over the die 5.
  • the open end 4 of the deformation element 3 designed as a hollow profile is everted outwards so that a first deformed area 3.1 is created.
  • Fig. 2 the setting of the forming unit 10 for the energy absorption at a high first level of force of over lOOkN is shown, wherein the left half of the illustration shows the executed as a hollow profile deformation element 3 in a starting position before the forming process, and wherein the right
  • Half of the illustration shows the executed as a hollow profile deformation element 3 after the forming process.
  • the locking device 7 is closed by the actuator 9 for the significantly higher first force level of more than 100 kN.
  • the open end 4 of the deformation element 3 designed as a hollow profile bears directly against the blocking device 7.
  • the deformation element 3 designed as a hollow profile is not everted, as shown in FIG. 1, but is compressed by the resistance of the blocking device 7, which finally results in a folding process passes.
  • the folding process can be done by previous Changes in cross section in the form of a hollow profile deformation element 3, material weakenings or changes in geometry are controlled.
  • the actuator 9 is actuated in response to a signal from the evaluation and control unit 30.
  • the evaluation of signals of the at least one sensor unit 40 is started in a step S100.
  • the evaluation and control unit 30 carries out the evaluation of the signals of the at least one sensor unit 40.
  • the evaluation of the signals of the at least one sensor unit in step S110 leads to a classification of the crash, wherein the evaluation and control unit 30 differentiates between collisions with pedestrians and without pedestrian participation.
  • the evaluation and control unit 30 branches to step S120 if the evaluation suggests a collision with a pedestrian.
  • step S120 the evaluation and control unit 30 controls the actuator 9 in such a way that the blocking device 7 is opened in step S130 and the deformation element 3 designed as a hollow profile is released for the eversion process.
  • the drive signal is output to the actuator 9, which leads to the adjustment of the low second force level, ie to the opening of the locking device 7, if a pedestrian impact has been detected.
  • the evaluation and control unit 30 branches to step S140.
  • step S140 the evaluation and control unit 30 controls the actuator 9 so that the locking device 7 is closed in step S150, and the executed as a hollow profile deformation element 3 is blocked for the Umstülpungsvorgang.
  • control signal is output to the actuator 9, which leads to the setting of the high first force level, ie the closure of the locking device 7, if an impact was detected without pedestrian participation.
  • the adjustment of the locking device 7 can also be made from a third position, for example, from a neutral position. However, it is also possible to specify one of the two states mentioned as the initial state, which is assumed when the vehicle is started becomes.
  • the evaluation and control unit 30 terminates the evaluation.
  • the absorption mechanism can be the two
  • the conversion unit 10A comprises a die 5A with a concave groove 12A on which an open end 4 of the deformation element 3A designed as a hollow profile at least partially attached.
  • the switching means 20A has at least one bit 7A, which can be moved by an actuator 9A from a release position to a cutting position shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the setting of the forming unit 10A for the energy absorption at a low second force level of about 4kN, in which Fig. 3 shows the executed as a hollow profile deformation element 3A in an initial position before the forming process, and FIG executed as a hollow profile deformation element 3A after the forming process shows.
  • the deformation element 3A embodied as a hollow profile is formed via the die 5A when a force / energy which causes the axial movement of the deformation element 3A designed as a hollow profile in the first direction R1 is induced. Due to the radius of the concave groove 12 on the die 5A, the open end 4 of the deformation element 3A designed as a hollow profile is turned inside out so that a first deformed area 3.1A is formed.
  • the deformation element 3A embodied as a hollow profile is subdivided into two regions B1, B2 in the illustrated second exemplary embodiment of the inventive device 1A for adaptive degradation of crash energy.
  • the deformation element 3A designed as a hollow profile is designed in one piece, so that the material properties (characteristics) of the two areas Bl, B2 are identical.
  • the areas Bl, B2 are subdivided into a first area Bl shown in the drawings below and a second area B2 shown in the drawings above, wherein the energy absorption behavior of the two areas Bl, B2 differs from each other in the ground state.
  • the use of a one-piece deformation element 3A avoids assembly and joining costs. In order to obtain the desired properties of the first region Bl, it is processed accordingly, after which the properties of the first region Bl are different from the properties of the second region B1.
  • the first area Bl is designed for the smaller second force level and only has to be able to absorb a comparatively small crash energy.
  • the deformation element 3A designed as a hollow profile is purposefully weakened by mechanical processing.
  • Fig. 4 are therefore material weaknesses MS in the form of
  • the second force level is based on the specifications of the pedestrian protection tests and amounts to a few kilonewtons.
  • the length of the first region B1 is a few centimeters and is also based on the pedestrian protection tests.
  • the executed as a hollow profile deformation element 3A sits in the installed state with the open end 4 fixed on the die 5A, as shown in FIG. 3 can be seen.
  • the first area Bl acts as an energy-absorbing element.
  • the deformation element 3A designed as a hollow profile is pushed further over the die 5A, so that the concave groove 12A converts the open end 4 of the deformation element 3A designed as a hollow profile with the second force level by everting it outwardly, as can be seen in FIG , Due to the material weakening MS in the first region Bl, only a small output force is required for this.
  • the chisel 7A shown in FIGS. 4 and 6 is not used here.
  • the second region B2 of the deformation element 3A designed as a hollow profile has a defined number of recesses AS.
  • recesses AS For example, bits 7A can engage and ablate a chip 3.2A if the deformation element 3A designed as a hollow profile is moved in the feed direction Rl when subjected to a crash force. Through the recesses AS, the engaging chisel 7A can work without a jump in force.
  • the recesses AS are shown throughout, but this does not necessarily have to be done this way. In Fig. 4 and 6, a chisel-like mold element 7A is already shown as a clarification, which engages in the recess provided for AS.
  • an actuator is actuated by the actuator 9A, which drives the bit 7A into the recess AS.
  • a chip 3.2A is removed above the first area B1, as can be seen further from FIG.
  • the first area Bl and the second area B2 are parallel to each other. This energy is degraded at the high first force level of over 100 kN. This means that the lower region Bl of the deformation element 3A designed as a hollow profile is everted outwards, and the second region B2 of the deformation element 3A designed as a hollow profile is machined.
  • the everting of the second area B2 follows.
  • the chip removal of the bit 7A in the second region B2 takes place in such a way that the second region B2 is weakened by the machining so that a similar rigidity stiffness as in the first region Bl arises and the eversion process with a constant force of only a few kilonewtons he follows.
  • a uniformly high level of force can be achieved over the entire profile length, which results from the addition of everting and cutting.
  • the actuator 9A If the low rigidity is set, ie the actuator 9A has not switched on the bit 7A, but it is not a pedestrian impact, for which the load level would be appropriate, but a heavier collision, the everting of the first area Bl occurs with a force of a few kilonewtons, by not made material weakening of the second region B2, however, the everting of the second region B2 then takes place at a high load level. Due to the tailor-made length of the first area Bl on the pedestrian protection requirements, a maximum of failure or error can thus be ensured. decision making and the "fail-safe concept" are supported.
  • the absorption mechanism can represent the two force levels via a forming process and a cutting process.
  • the deformation element 3A designed as a hollow profile is mechanically deformed for both force levels with the aid of the die 5A.
  • the chisel 7A can be switched on, with which a chip 3.2A is removed.
  • the actuator 9A is actuated in response to a signal from the evaluation and control unit 30.
  • the evaluation of signals of the at least one sensor unit 40 by the evaluation and control unit 30 is analogous to the first embodiment by the method shown in Fig. 7, wherein in contrast to the first embodiment in steps S130 and S150 instead of the locking device 7 of the chisel 7A is controlled.
  • the control signal is emitted to the actuator 9A in step S120, which leads to the setting of the low second force level, ie to the extension of the bit 7A from the recess AS, if a pedestrian impact has been detected.
  • the evaluation and control unit 30 controls the actuator 9A such that the bit 7A has retracted into the recess AS in step S150 and the high first force level is set.
  • the forming unit 10B comprises a first die 5.1 B having an opening 6B through which the deformation element 3B designed as a hollow profile is driven to achieve a taper with the second force level, and a second die 5.2 B with a concave groove 12 B, on which the in
  • the switching means 20B in the third embodiment has the Crash energy adaptive degradation device 1B according to the invention, at least one connection 7B supported by the actuator 9B in a closed position and firmly connecting the first die 5.1B to the second die 5.2B. In an open position, the actuator 9B releases the at least one connection 7B so that the second die 5.2B passes through the
  • Movement of the deformation element 3B designed as a hollow profile in the first direction Rl can be separated from the first die 5.1B.
  • the two matrices 5.1B, 5.2B are always connected to each other, but can be separated from each other upon initiation of a low level of force, i. the actuator 9B is open.
  • This can be realized by a predetermined breaking point or a simple mechanical connection 7B.
  • the second die 5.2B can be moved in the direction Rl of the introduction of force.
  • Rl the introduction of force.
  • the device 1B for adaptive degradation of crash energy in the installed state is rotated by 90 ° so that the second die 5.2B can be pushed laterally away from the deformation element 3B designed as a hollow profile. This implements the low second force level. If the high first level of force to be set, then supports the
  • Actuator 9B the mechanical connection 7B, so that the two matrices 5.1B, 5.2 B are firmly connected together, i. the actuator 9B is closed.
  • the axes of the abutment surface of the first die 5.1 B and the abutment surface of the second die 5.2 B are inclined to the longitudinal extension of the device, which corresponds to the central axis, with the inclinations of these surfaces are oppositely oriented.
  • the designed as a hollow profile deformation element 3B sits firmly in the installed initial state in the matrices 5.1B, 5.2B, as can be seen from the right-hand illustration in Fig. 8. As a result, tilting of the deformation element 3B designed as a hollow profile is not possible.
  • this longitudinal forces can be absorbed, which can occur during installation of the inventive device for adaptive degradation of crash energy at the front of the vehicle and the rear of the vehicle.
  • the tensile forces occur during acceleration and are directed against the main direction of travel.
  • the deformation element 3B designed as a hollow profile is pressed into the matrices 5.1B, 5.2B during assembly. Due to the elastic elongation, the deformation of the deformation element 3B designed as a hollow profile takes place during the press-in process, which serves for fastening.
  • the low force level is sufficiently high around the junction 7B of the two matrices
  • the second die 5.2B is displaced by the deformation element 3B designed as a hollow profile.
  • the introduced energy is converted into forming and friction work.
  • the deformation is a taper of the designed as a hollow profile deformation element 3B.
  • the evaluation and control unit 30 brings the actuator 9B into the closed position, in which the actuator 9B Compound 7B is supported, so that the second template 5.2 B can not be moved.
  • the deformation element 3B which is designed as a hollow profile and moves in the first direction R1 is now deformed twice.
  • the first die 5.1B it is tapered and it is widened and everted by the second die 5.2B, as can be seen from the left-hand illustration in FIG.
  • the matrices 5.1B and 5.2B are parallel to each other and the introduced energy is converted into friction and forming work.
  • the absorption mechanism in the third embodiment of the device 1 according to the invention for adaptive degradation of crash energy represents the combination of two different deformation processes.
  • the combination of tapering and widening with everting the deformation element 3B results in a significantly higher force level than in the tapering of the deformation element 3B , FIG.
  • step S210 the evaluation and control unit 30 carries out the evaluation of the signals of the at least one sensor unit 40.
  • the evaluation of the signals of the at least one sensor unit in step S210 leads to a classification of the crash, wherein the evaluation and control unit 30 distinguishes between collisions with pedestrians and without pedestrian participation.
  • the evaluation and control unit 30 branches to step S220 if the evaluation suggests a collision with a pedestrian.
  • step 220 the evaluation and control unit 30 does not actuate the actuator 9B, so that the two matrices 5.1B, 5.2B remain slightly connected in step S230 and the deformation element 3B designed as a hollow profile is only tapered. This means that the drive signal is output to the actuator 9B, which leads to the setting of the low second force level. If the evaluation leads to a collision without pedestrian involvement, then the evaluation and control unit 30 branches to step S240. In step 240, the evaluation and control unit 30 controls the actuator 9B such that the actuator 9B is closed in step S250 and supports the connection 7B.
  • step S260 the evaluation and control unit 30 ends the evaluation.
  • the transformation unit 10C comprises a multi-part die 5C with a concave groove 12C whose segments 5C are arranged to be radially movable.
  • An open end 4 of the deformation element 3C designed as a hollow profile is at least partially attached to the die 5C.
  • IC of the die 5C is limited to the outside by a guide HC, which is arranged, for example, on a side member connection.
  • the movement occurring in the event of a crash in the first direction Rl pushes the deformation element 3C designed as a hollow profile further onto the die 5C so that the individual segments 5C of the die 5C with the second force level are moved inwards against an energy absorbing element 13C by a radial movement R2.
  • the switching means 20C has at least one blocking element 7C, which is displaced by an actuator 9C from a release position shown in FIGS. 10 to 13, which releases the radial movement R2 of the individual segments 5C of the die 5C into a blocking position shown in FIG is movable, which blocks the radial movement R2.
  • FIGS. 10 to 13 show the setting of the energy absorption absorption unit IOC at a low second force level of approximately 4 kN
  • FIG. 10 showing the deformation element 3C embodied as a hollow profile and the energy absorbing element 13C in each case in an initial position before the forming process
  • FIG. and FIG. 12 shows the deformation element 3C designed as a hollow profile and the energy-absorbing element 13C after the forming process.
  • the blocking element 7C is designed as a blocking plate, which is shown in the initial state in FIGS. 10 to 12, with which the lower second force level is set.
  • the deformation element 3C designed as a hollow profile is pushed further in the first direction R1 onto the die 5C, as a result of which the segments 5.
  • IC of the die 5C are moved radially inward in the direction of the arrow R2.
  • the first direction Rl or the feed direction runs from top to bottom, in installation position, the device according to the invention IC for adaptive degradation of crash energy is rotated by 90 ° compared to the representation.
  • IC of the die 5C are mounted in a radially movable manner and are moved radially in the direction of the arrow R2 due to an angle of inclination ⁇ of the die 5C. This is possible because the eversion resistance of the deformation element 3C designed as a hollow profile is greater than the displacement resistance of the segments 5. IC of the die 5C. There is only a slight expansion of the designed as a hollow profile deformation element 3C instead.
  • FIG. 12 shows the deformations of the hollow-profile deformation element 3C and the low-energy absorbing element 13C amount of absorbing energy, that is energy absorption at low absorption force level.
  • the actuator 9C has not moved the blocking element 7C designed as a blocking plate, so that the die 5C is not radially supported.
  • the deformation element 3C designed as a hollow profile is moved axially downwards in the direction of the arrow R1 and the open end 4 of the deformation element 3C designed as a hollow profile is widened, so that the deformation element 3C designed as a hollow profile has a first deformed region 3 at the open end 4 IC.
  • the segments 5 has not moved the blocking element 7C designed as a blocking plate, so that the die 5C is not radially supported.
  • the deformation element 3C designed as a hollow profile is moved axially downwards in the direction of the arrow R1 and the open end 4 of the deformation element 3C designed as a hollow profile is widened, so that the deformation
  • IC of the die 5C are displaced radially inwardly in the direction of the arrow R2 by the angle of inclination ⁇ .
  • the energy absorbing member 13C is radially compressed by the die movement. If this is an incompressible element 13C, then it expands axially, as shown in FIG. 12 can be seen.
  • a compressible element 13 which has, for example, a foam or honeycomb structure, compression takes place.
  • this has a plurality of spaced-apart segments 5. IC, since the outer diameter of the die 5C is reduced during the displacement. In Fig. 11, the individual segments 5 IC of the die 5C are visible.
  • the actuator 9C displaces the blocking element 7C designed as a blocking plate axially upward into the blocking position shown in FIG. As a result, the individual segments 5. IC of the die 5C can not move radially and the energy absorbing element 13C is not deformed. Thus, the higher first force level is set and the initiated in the direction of arrow Rl force and energy is converted into forming work designed as a hollow profile deformation element 3C.
  • the die 5C Upon setting the low second force level, the die 5C transfers the energy to the energy absorbing member 13C and deforms it.
  • the low second force level is sufficiently high to at least slightly widen the deformation element 3C designed as a hollow profile, so that the first deformed region 3.1 C is formed. If the higher first force level is required, for example in the event of a collision of the vehicle with a heavy and / or unyielding / solid object, this is detected and the evaluation and control unit 30 controls the actuator 9C, which executes the blocking plate Locking member 7C moves axially upward so that the die 5C can not be moved.
  • the deformation element 3C designed as a hollow profile is widened and everted outward by the radius at the groove 12C of the female mold 5C with the high first force level, so that additional to the first reshaped region 3.
  • IC a second deformed region 3.2C arises, as shown in FIG 13 can be seen.
  • the forming unit 10D comprises an axially movable die 5D with a concave groove 12D, wherein an open end 4 of the deformation element designed as a hollow profile 3D is at least partially attached to the die 5D.
  • the movement occurring in the event of a crash in the first direction Rl pushes the deformation element 3D designed as a hollow profile further onto the die 5D so that the die 5D with the low second force level is moved axially against an energy-absorbing element 13D.
  • the die 5D is arranged, for example, axially movable in a cup-shaped guide HD, which also accommodates the energy-absorbing element 13D and is arranged, for example, on a side member connection.
  • the switching means 20D has at least one blocking element 7D, which is movable by an actuator 9D from a release position, which releases the axial movement of the die 5D, into a blocking position which blocks the axial movement.
  • the at least one blocking element 7D is designed, for example, as a locking pin, which is guided through an opening in a side wall of the guide HD.
  • the die 5D is seated within the guide HD or longitudinal beam connection, alternatively within a housing, on blocking elements 7D designed as blocking pins and the energy-absorbing element 13D, as can be seen in FIG.
  • the installation position of the device 1D according to the invention is for Adaptive degradation of crash energy compared to the representation rotated by 90 °, ie the arrangement of the elements is consecutively in relation to the vehicle longitudinal axis.
  • FIG. 14 shows the starting position of the device 1D for the adaptive degradation of crash energy according to the invention.
  • the position of the locking element 7D designed as a locking pin is selected such that a predetermined breaking point lies in a parting plane between the guide 11D and the die 7D.
  • the required failure force to break the locking element 7D at the predetermined breaking point is in the range of the force required to deform the energy absorbing element 13D, so that when the low energy absorption level is set and the hollow element shaped deformation element 3D is subjected to sufficient energy to cause deformation of the energy absorbing element 13D to cause the energy absorbing member 13D to break the locking bolt 7D, as shown in FIG. 15.
  • the actuator 9D does not actuate the locking element 7D designed as a locking pin, this remains in the starting position.
  • the blocking element 7D designed as a locking pin has been cut off at the predetermined breaking point.
  • the force is then transferred via the deformation element 3D designed as a hollow profile to the die 5D and finally to the energy absorbing element 13D.
  • the designed as a hollow profile deformation element 3 is not pushed over the die 5 D and thus not deformed.
  • a slight widening of the open end 4 of the deformation element 3D designed as a hollow profile can also take place here.
  • the energy absorbing element 13D may be made compressible or incompressible as in the fourth embodiment.
  • the actuator 9D displaces the blocking element 7D designed as a locking pin radially inwards, as can be seen from FIG. 16.
  • the die 5D can not move axially.
  • the blocking elements 7D designed as bolts are not cut off at the predetermined breaking points and thus fix the die 5D and the energy-absorbing element 13D is not deformed.
  • the higher first level of force is set and introduced in the direction of arrow Rl force and energy is in Forming work (everting) of the designed as a hollow profile deformation element 3D converted.
  • the locking elements 7D designed as bolts have no predetermined breaking point, so that the locking elements 7D do not cover the die 5D for setting the low second force level.
  • the position of the blocking element 7D designed as a bolt would thus be somewhat further to the right, so that it does not project beyond the parting plane between the guide HD and the die 5D.
  • the locking element designed as a bolt 7D can also engage in a recess of the die 5D, and thus in addition to the power in the event of a collision, the deformation is directed toward the vehicle center, also serve to absorb tensile forces, pointing away from the center of the vehicle at least up to a level of force at which the blocking element 7D fails at the predetermined breaking point.
  • this tensile force is e.g. in a braking maneuver due to the centrifugal forces of the designed as a hollow profile deformation element 3 D and the masses mounted in front of the case.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum adaptiven Abbau von Crashenergie mit einem im Crashfall deformierbaren Deformationselement (3), welches als Hohlprofil ausgeführt ist und zum Abbau der Crashenergie eine Bewegung in eine erste Richtung (R1) ausführt und dabei mindestens eine Umformung mit einem vorgegebenen Kraftniveau erfährt, und mindestens einer Umformungseinheit (10), welche mindestens ein Umformungselement (5) aufweist, welches das Deformationselement (3) mit dem vorgegebenen Kraftniveau zur Erzielung einer Energieabsorption umformt. Erfindungsgemäß stellt die mindestens eine Umformungseinheit (10) mindestens zwei Kraftniveaus zur Energieabsorption am Deformationselement (3) zur Verfügung, wobei ein erstes Kraftniveau mindestens um einen Faktor 20 größer als ein zweites Kraftniveau ist, wobei Umschaltmittel (20) vorgesehen sind, welche zwischen den mindestens zwei Kraftniveaus umschalten.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Aus der DE 197 45 656 C2 ist ein Pralldämpfer für ein Kraftfahrzeug bekannt, der ein bei einem Fahrzeugaufprall verformbares Deformationselement umfasst, in dessen Weg ein Sperrteil hineinragt, mit welchem aufgrund der Krafteinwirkung beim Aufprall eine plastische Verformung des Deformationselements unter Absorption von Aufprallenergie herbeigeführt wird, wobei der Verformungswiderstand des Deformationselements durch eine Steuerung in einer zusätzlichen Deformationsstufe erhöht werden kann. Vorgeschlagen wird, dass sich Schieber an einem Deformationselement senkrecht zur Kraftrichtung bewegen und Deformationselemente dadurch sperren, so dass durch die Kraftwirkung diese Deformationselemente Crashenergie durch plastische Verformung aufgrund der Sperrung abbauen. Durch eine parallele Anordnung oder durch einen Ineinanderbau von solchen Deformationselementen ist eine Adaption auf den Crashvorgang mög- lieh. Als weiteres Beispiel wird vorgeschlagen, ein Deformationselement durch eine Verjüngung zum Abbau von Crashenergie zu benutzen. Dabei ist ein Element zur Verjüngung fixiert und ein weiteres kann durch einen Schieber frei gegeben werden, um die Verjüngung zu reduzieren. Hierbei weist der Schieber mindestens zwei Schaltstellungen auf, in denen es in den Verschiebeweg des Deformationskörpers hineinragt, wodurch der Deformationskörper durch die
Kraftein Wirkung beim Aufprall weniger oder mehr plastisch verformt wird. Die mindestens zwei Schaltstellungen können in Abhängigkeit von einem Precrash- Signal oder einem Aufprallsignal gesteuert werden, wobei das Precrash-Signal beispielsweise von einer Rundumsichtsensorik wie einer Radarsensorik zur Ver- fügung gestellt werden kann. Die Bewegung des Schiebers erfolgt dabei radial, d.h. senkrecht zur Kraftrichtung und damit zur Längsachse des Deformationselements, das üblicherweise als Zylinder mit einer vorgegebenen Wanddicke ausgeführt ist.
Aus der DE 10 2006 058 604 AI 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.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass mehrere Kraftniveaus zur Energieabsorption in einem System dargestellt werden können, wobei die Kraftniveaus sehr weit auseinanderliegen und darüber hinaus das niedrigere Kraftniveau um einen großen Faktor von mindestens 20 kleiner als die höheren Niveaus ist.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie stellen verschiedene Kraftniveaus für eine Energieabsorption in Fahrzeugstrukturen bereit. In Fahrzeugkarosserien weisen die Lastpfade Steif- igkeitssprünge auf, wobei diese Sprünge oft an Bauteilgrenzen auftreten. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie vereinigen verschiedene Bauteile bzw. Bauteileigenschaften in einem System, in welchem die Steifigkeit bzw. die Energieabbaufähigkeit über die Längsausprägung des Systems in mehreren Stufen eingestellt werden kann. Dadurch kann mit ein und derselben Struktur in vorteilhafter Weise situationsgerecht die passende Steifigkeit bzw. Energieabbaufähigkeit bereitgestellt werden. Mittels eines die aktuelle Crashsituation klassifizierenden Signals kann die entspre- chende Steifigkeit bzw. Energieabbaufähigkeit gewählt, bzw. die entsprechende Kraft- Weg- Kennung eingestellt werden. Durch die Vereinigung der Funktion mehrerer Bauteile in einem kann die Bauteillänge zudem noch gekürzt werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie mit einem im Crashfall deformierbaren Deformationselement, welches als Hohlprofil ausgeführt ist und zum Abbau der Crashenergie eine Bewegung in eine erste Richtung ausführt und dabei mindestens eine Umformung mit einem vorgegebenen Kraftniveau erfährt, und mindestens einer Umformungseinheit zur Verfügung, welche mindestens ein Umformungselement aufweist, welches das Deformationselement mit dem vorgegebenen Kraftniveau zur Erzielung einer Energieabsorption umformt. Erfindungsgemäß stellt die mindestens eine Umformungseinheit mindestens zwei Kraftniveaus zur Energieabsorption am Deformationselement zur Verfügung, wobei ein erstes Kraftniveau mindestens um einen Faktor 20 größer als ein zweites Kraftniveau ist. Zudem sind Umschaltmittel vorgesehen sind, welche zwischen den mindestens zwei Kraftniveaus umschalten.
Die Kraftniveaus, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie Struktur dargestellt werden sollen, liegen mindestens um den Faktor 20 auseinander. Solche Kraftniveauunterschiede in Fahrzeuglastpfaden treten beispielsweise im Längslastpfad von Vorderwagenstrukturen auf. Der Fußgängerschutz erfordert ein sehr geringes Kraftniveau von wenigen Kilonewton (kN), beispielsweise ca. 4kN, wobei für den Insassenschutz Kraftniveaus von mehr als lOOkN erforderlich sind. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie unterscheiden zwischen Kollisionen mit Fußgängern und ohne Fußgängerbeteiligung. Sofern ein Fußgängeraufprall detektiert wird, wird an die Umschaltmittel ein erster Befehl ausgegeben, welcher zur Einstellung des niedrigen Kraftniveaus führt. Sofern eine Kollision ohne einen Fußgänger detektiert wird, wird an die Umschaltmittel ein zweiter Befehl ausgegeben, welcher zur Einstellung des hohen Kraftniveaus führt. Die Einstellung kann von einer dritten Stellung aus vorgenommen werden, beispielsweise aus einer Neutralstellung, es kann aber auch einer der beiden erwähnten Zustände als Ausgangszustand vorgegeben werden, welcher bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs eingenommen wird. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergiemöglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Umformungseinheit eine Matrize mit einer konkaven Hohlkehle umfassen kann, auf weiche ein offenes Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselement zumindest teilweise aufgesteckt werden kann, wobei die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement auf die Matrize schiebt, so dass die konkave Hohlkehle das offene Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements mit dem zweiten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformt. Hierbei kann das Umschaltmittel mindestens eine Sperrvorrichtung aufweisen, welche von einem Aktuator von einer Freigabestellung, welche den Um- stülpungsvorgang freigibt, in eine Sperrstellung bewegbar ist, welche den Um- stülpungsvorgang verhindert. Die Sperrvorrichtung kann in der Sperrstellung eine Bewegung des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements in die erste Richtung blockieren, so dass die Sperrvorrichtung das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement mit dem ersten Kraftniveau durch Falten umformen kann. Bei dieser Ausführungsform kann der Absorptionsmechanismus die beiden Kraftniveaus über zwei verschiedene Umformvorgänge darstellen. Durch das Falten des Deformationselements wird ein höheres Kraftniveau als beim Umstülpen des Deformationselements erreicht. Das bedeutet, dass der Umstülpungs- vorgang das niedrige zweite Kraftniveau für Kollisionen mit Fußgängern und der Faltvorgang das höhere erste Kraftniveau für Kollisionen ohne Fußgängerbeteiligung zur Verfügung stellen kann. Der Faltvorgang kann durch vorherige
Querschnittsänderungen im Profil, Materialschwächungen oder Geometrieänderungen des Deformationselements gesteuert werden.
In alternativer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Umschaltmittel mindestens einen Meißel aufweisen, welcher von einem Aktuator von einer Freigabestellung in eine Schneidstellung bewegt werden kann. Der mindestens eine Meißel kann in der Schneidstellung mit dem ersten Kraftniveau mindestens einen Span von dem als Hohlprofil ausgeführten Defor- mationselement abtragen, wenn die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement auf die Matrize schiebt, so dass die konkave Hohlkehle das offene Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements mit dem zweiten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformen kann und zusätzlich der Meißel den Zerspanungsvorgang mit dem ersten Kraftniveau ausführt. Bei dieser Ausführungsform kann der Absorptionsmechanismen die zwei Kraftniveaus durch einen Umformvorgang und einen Zerspanungsvorgang darstellen. Hierbei wird für beide Kraftniveaus mit Hilfe der Matrize das Deformationselement mechanisch umgeformt. Zusätzlich kann für das höhere erste Kraftniveau der Meißel zugeschaltet werden, mit dem mindestens ein Span abgetragen wird. Hierbei bewegt ein Aktuator den Meißel zum Deformationselement. Das bedeutet, dass der Umstülpungsvorgang das niedrige zweite Kraftniveau für Kollisionen mit Fußgängern und die Kombination aus Umstülpungsvorgang und Zerspanungsvorgang das höhere erste Kraftniveau für Kollisionen ohne Fußgängerbeteiligung zur Verfügung stellen kann. Der Umstülpungsvorgang kann durch vorherige Querschnittsänderungen im Profil, Materialschwächungen oder Geometrieänderungen des Deformationselements gesteuert werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Umformungseinheit eine erste Matrize mit einer Öffnung aufweisen, durch welche das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement zur Erzielung einer Verjüngung mit dem zweiten Kraftniveau getrieben werden kann. Hierbei kann die Umformungseinheit eine zweite Matrize mit einer konkaven Hohlkehle umfassen, auf weiche die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung das verjüngte Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselement schiebt, so dass die zweite Matrize das verjüngte Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements mit dem ersten Kraftniveau durch Aufweiten und Umstülpen nach außen umformen kann. Das Umschaltmittel kann mindestens eine Verbindung aufweisen, welche von einem Aktuator in einer geschlossenen Stellung unterstützt wird und die erste Matrize fest mit der zweiten Matrize verbinden kann, wobei der Aktuator in einer offenen Stellung die mindestens eine Verbindung freigeben kann, so dass die zweite Matrize durch die Bewegung des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements in die erste Richtung von der ersten Matrize getrennt werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann der Absorptions- mechanismus die beiden Kraftniveaus über zwei verschiedene Umformvorgänge darstellen. Hierbei wird für beide Kraftniveaus mit Hilfe der Matrizen das Deformationselement mechanisch umgeformt. Das bedeutet, dass der Verjüngungsvorgang das niedrige zweite Kraftniveau für Kollisionen mit Fußgängern zur Verfügung stellen kann, und die Kombination aus Verjüngungsvorgang und
Aufweitungsvorgang mit Umstülpungsvorgang kann das höhere erste Kraftniveau für Kollisionen ohne Fußgängerbeteiligung zur Verfügung stellen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Umformungseinheit eine mehrteilige Matrize mit einer konkaven Hohlkehle umfassen, deren Segmente radial beweglich angeordnet werden können, wobei ein offenes Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements zumindest teilweise auf die Matrize aufgesteckt werden kann. Die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung kann das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement auf die Matrize schieben, so dass die einzelnen Segmente der Matrize mit dem zweiten Kraftniveau durch eine radiale Bewegung nach innen gegen ein energieabsorbierendes Element bewegt werden können. Das energieabsorbierende Element wird durch die Matrizenbewegung radial gestaucht. Ist das energieabsorbierende Element inkompressibel ausgeführt, so dehnt es sich axial aus. Bei einem kompressibel ausgeführten energieabsorbierenden Element, wie beispielsweise bei einer Schaum- oder Wabenstruktur, erfolgt eine Kompression des energieabsorbierenden Elements. Das Umschaltmittel kann mindestens ein Sperrelement aufweisen, welches von einem Aktuator von einer Freigabestellung, welche die radiale Bewegung der einzelnen Segmente der Matrize freigibt, in eine Sperrstellung bewegt werden kann, welche die radiale Bewegung blockiert. Die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung kann das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement auf die blockierte Matrize schieben, so dass die konkave Hohlkehle das offene Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselement mit dem ersten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformen kann. Bei dieser Ausführungsform kann der Absorptionsmechanismus die beiden Kraftniveaus über zwei verschiedene Umformvorgänge mit Hilfe der Matrize darstellen, welche jeweils ein separates Energieabsorptionselement mechanisch umformt. Hierbei kann die Matrize für das zweite Kraftniveau durch die crashbedingte Bewegung des Deformationselements radial gegen das energieabsorbierende Element gedrückt werden, wel- ches durch Kompression umgeformt werden kann. Für das erste Kraftniveau kann die Matrize blockiert und das Deformationselement durch den Umstül- pungsvorgang mechanisch umgeformt werden. Das bedeutet, dass der Kompressionsvorgang das niedrige zweite Kraftniveau für Kollisionen mit Fußgängern und der Umstülpungsvorgang das höhere erste Kraftniveau für Kollisionen ohne Fußgängerbeteiligung zur Verfügung stellen können.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Umformungseinheit eine axial bewegliche Matrize mit einer konkaven Hohlkehle umfassen, wobei ein offenes Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements zumindest teilweise auf die Matrize aufgesteckt werden kann. Die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung kann das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement auf die Matrize schieben, so dass die Matrize mit dem zweiten Kraftniveau axial gegen ein energieabsorbierendes Element bewegt werden kann. Zudem kann das Umschaltmittel mindestens ein Sperrelement aufweisen, welches von einem Aktuator von einer Freigabestellung, welche die axiale Bewegung der Matrize freigibt, in eine Sperrstellung bewegt werden kann, welche die axiale Bewegung blockiert. Die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung kann das als Hohlprofil ausgeführte De formationselement auf die blockierte Matrize schieben, so dass die konkave Hohlkehle das offene Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements mit dem ersten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformen kann Bei dieser Ausführungsform kann der Absorptionsmechanismus die beiden Kraftniveaus über zwei verschiedene Umform Vorgänge mit Hilfe der Matrize darstellen, welche jeweils ein separates Energieabsorptionselement mechanisch umformt. Hierbei kann die Matrize für das zweite Kraftniveau durch die crashbedingte Bewegung des Deformationselements axial gegen das energieabsorbierende Element gedrückt werden, welches durch Kompression umgeformt werden kann. Für das erste Kraftniveau kann die Matrize blockiert und das Deformationselement durch den Umstülpungsvorgang mechanisch umgeformt werden. Das bedeutet, dass der Kompressionsvorgang das niedrige zweite Kraftniveau für Kollisionen mit Fußgängern und der Umstülpungsvorgang das höhere erste Kraftniveau für Kollisionen ohne Fußgängerbeteiligung zur Verfügung stellen können. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Auswerte- und Steuereinheit Signale von mindestens einer Sensoreinheit zur Crashklassifizierung auswerten, wobei die Auswerte- und Steuereinheit das zweite Kraftniveau in der mindestens einen Umformungseinheit einstellen kann, wenn ein Aufprall mit einem Fußgänger erkannt wurde, und sonst das erste Kraftniveau in der mindestens einen Umformungseinheit einstellen kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem ersten Zustand.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem zweiten Zustand.
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem ersten Zustand.
Fig. 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Deformationselements für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie aus Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem zweiten Zustand. Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem dritten Zustand.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ansteuerung eines Aktua- tors durch Umschaltmittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie aus Fig. 1 bis 6.
Fig.8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug.
Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ansteuerung eines Aktua- tors durch Umschaltmittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie aus Fig. 8.
Fig. 10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem ersten Zustand.
Fig. 11 zeigt eine schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie in einem Fahrzeug aus Fig. 10.
Fig. 12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem zweiten Zustand.
Fig. 13 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem dritten Zustand.
Fig. 14 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem ersten Zustand. Fig. 15 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem zweiten Zustand.
Fig. 16 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von
Crashenergie in einem Fahrzeug in einem dritten Zustand.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie aus Fig. 1 bis 16 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 1A, 1B, IC, 1D zum adaptiven Abbau von Crashenergie jeweils ein im Crashfall deformierbares Deformationselement 3, 3A, 3B, 3C, 3D, welches als Hohlprofil ausgeführt ist und zum Abbau der Crashenergie eine Bewegung in eine erste Richtung Rl ausführt und dabei mindestens eine Umformung mit einem vorgegebenen Kraftniveau erfährt, und mindestens eine Umformungseinheit 10, 10A, 10B, IOC, 10D, welche mindestens ein Umformungselement 5, 5A, 5B, 5C, 5D aufweist, welches das Deformationselement 3, 3A, 3B, 3C, 3D mit dem vorgegebenen Kraftniveau zur Erzielung einer Energieabsorption umformt. Erfindungsgemäß stellt die mindestens eine Umformungseinheit 10, 10A, 10B, 10C, 10D mindestens zwei Kraftniveaus zur Energieabsorption am Deformationselement 3, 3A, 3B, 3C, 3D zur Verfügung, wobei ein erstes Kraftniveau mindestens um einen Faktor 20 größer als ein zweites Kraftniveau ist, und wobei Umschaltmittel 20, 20A, 20B, 20C, 20D vorgesehen sind, welche zwischen den mindestens zwei Kraftniveaus umschalten.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 1A, 1B, IC, 1D zum adaptiven Abbau von Crashenergie stellen verschiedene Kraftniveaus für eine Energieabsorption in Fahrzeugstrukturen zur Verfügung, wobei verschiedene Bauteile bzw. Bauteileigenschaften in einem System vereint werden und in diesem System die Steifigkeit über die Längsausprägung des Systems in mehreren Stufen eingestellt werden kann. Dies ist vorteilhaft, um mit ein und derselben Vorrichtung 1, 1A, 1B, IC, 1D zum adaptiven Abbau von Crashenergie situationsgerecht die passende Steifigkeit bereitstellen zu können. Wie aus Fig. 1 bis 16 weiter ersichtlich ist, wertet eine Auswerte- und Steuereinheit 30 Signale von mindestens einer Sensoreinheit 40 zur Crashklassifizierung aus. Die mindestens eine Sensoreinheit 40 kann beispielsweise Informationen zu verschiedenen Parametern, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung, Druck usw. bereitstellen, und verschiedene Sensoren, wie beispielsweise Radar- und/oder Vi- deo-Sensoren und/oder Kameras usw., zur Erfassung des Fahrzeugumfelds umfassen. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 stellt dann über ein entsprechendes erstes Ausgabesignal das zweite Kraftniveau in der mindestens einen Umformungseinheit 10, 10A, 10B, 10C, 10D ein, wenn ein Aufprall mit einem Fußgänger erkannt wurde. Wird kein Aufprall mit Fußgängerbeteiligung erkannt, stellt die Auswerte- und Steuereinheit 30 über ein entsprechendes zweites Ausgabesignal das erste Kraftniveau in der mindestens einen Umformungseinheit 10, 10A, 10B, 10C, 10D ein. In vorteilhafter Weise kann die Auswerte- und Steuereinheit 30 in Abhängigkeit von der Crashklassifikation die entsprechende Steifigkeit bzw. die entsprechende Kraft- Weg- Kennung auswählen und vorgeben. Dadurch können in vorteilhafter Weise sehr weit auseinander liegende Kraftniveaus vorgegeben werden, wie sie beispielsweise in Längslastpfaden von Vorderwagenstrukturen auftreten können. Bei diesen Vorderwagenstrukturen, welche beispielsweise zwei nicht näher dargestellte Längsträger aufweisen, welche über einen nicht dargestellten Querträger miteinander verbunden sind, erfordert der Fußgänger- schütz ein sehr geringes Kraftniveau von wenigen Kilonewton (kN), beispielsweise 4kN, wobei für den Insassenschutz Kraftniveaus von mehr als lOOkN erforderlich sind. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 1A, 1B, IC, 1D zum adaptiven Abbau von Crashenergie sind verzugsweise in Verlängerung der Längsträger zwischen dem Querträger und dem jeweiligen Längsträger an- geordnet.
Dieses hohe erste Kraftniveau liegt im Bereich der Kraftniveaus von so genannten Crashboxen, wie sie in konventioneller Bauweise zwischen Längsträgern und Querträgern eingebaut werden. Somit absorbieren Ausführungsformen der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung 1, 1A, 1B, IC, 1D zum adaptiven Abbau von
Crashenergie die Aufprallenergie des Fahrzeugs bei Zusammenstößen mit schweren Objekten im Bereich bis ca. 16 km/h.
Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Umformungseinheit 10 im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum adaptiven Abbau von Crashenergie eine Matrize 5 mit einer konkaven Hohlkehle 12, auf weiche ein offenes Ende 4 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselement s zumindest teilweise aufgesteckt ist. Das Umschaltmittel 20 weist mindestens eine Sperrvorrichtung 7 auf, welche von einem Aktuator 9 von einer in Fig. 1 dargestellten Freigabestellung in eine in Fig. 2 dargestellte Sperrstellung bewegbar ist.
In Fig. 1 ist die Einstellung der Umformungseinheit 10 für die Energieabsorption bei einem geringen zweiten Kraftniveau von ca. 4kN dargestellt, wobei die linke Hälfte der Darstellung das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3 in einer Ausgangsposition vor dem Umformvorgang zeigt, und wobei die rechte Hälfte der Darstellung das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3 nach dem Umformvorgang zeigt. Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, ist die mindestens eine Sperrvorrichtung 7 in dieser Einstellung geöffnet und das als Hohl- profil ausgeführte Deformationselement 3 kann bei Einleitung einer Kraft/Energie, welche die axiale Bewegung des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3 in die erste Richtung Rl bewirkt, über die Matrize 5 umgeformt werden. Durch den Radius der konkaven Hohlkehle 12 an der Matrize 5 wird das offene Ende 4 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3 nach außen umgestülpt, so dass ein erster umgeformter Bereich 3.1 entsteht.
In Fig. 2 ist die Einstellung der Umformungseinheit 10 für die Energieabsorption bei einem hohen ersten Kraftniveau von über lOOkN dargestellt, wobei die linke Hälfte der Darstellung das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3 in einer Ausgangsposition vor dem Umformvorgang zeigt, und wobei die rechte
Hälfte der Darstellung das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3 nach dem Umformvorgang zeigt. Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, ist die Sperrvorrichtung 7 für das deutlich höhere erste Kraftniveau von über lOOkN durch den Aktuator 9 geschlossen. Das offene Ende 4 des als Hohlprofil ausge- führten Deformationselements 3 liegt dadurch direkt an der Sperrvorrichtung 7 an. Wird nun eine Kraft in Längsrichtung Rl des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3 eingeleitet, dann wird das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3 nicht umgestülpt, wie in Fig. 1 dargestellt ist, sondern durch den Widerstand der Sperrvorrichtung 7 gestaucht, was schließlich in einen Falt- Vorgang übergeht. Der Faltvorgang kann durch vorherige Querschnittsänderungen im als Hohlprofil ausgeführten Deformationselement 3, Materialschwächungen oder Geometrieänderungen gesteuert werden. Durch das Falten des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3 wird im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ein deutlich höheres Kraftniveau als beim Umstülpen erreicht.
Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, wird der Aktuator 9 in Reaktion auf ein Signal von der Auswerte- und Steuereinheit 30 angesteuert. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, wird in einem Schritt S100 die Auswertung von Signalen der mindestens einen Sensoreinheit 40 gestartet. Im Schritt S110 führt die Auswerte- und Steuereinheit 30 die Auswertung der Signale der mindestens einen Sensoreinheit 40 aus. Die Auswertung der Signale der mindestens einen Sensoreinheit im Schritt S110 führt zu einer Klassifizierung des Crashs, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 30 zwischen Kollisionen mit Fußgängern und ohne Fußgängerbeteiligung unterscheidet. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 verzweigt zu Schritt S120, wenn die Auswertung auf eine Kollision mit einem Fußgänger schließen lässt. Im Schritt S120 steuert die Auswerte- und Steuereinheit 30 den Aktuator 9 so an, dass die Sperrvorrichtung 7 im Schritt S130 geöffnet ist, und das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3 für den Umstülpungsvorgang freigegeben ist. Das bedeutet, dass an den Aktuator 9 das Ansteuersignal ausgegeben wird, welches zur Einstellung des niedrigen zweiten Kraftniveaus führt, also zur Öffnung der Sperrvorrichtung 7, sofern ein Fußgängeraufprall detektiert wurde. Lässt die Auswertung auf eine Kollision ohne Fußgängerbeteiligung schließen, dann verzweigt die Auswerte- und Steuereinheit 30 zu Schritt S140. Im Schritt S140 steuert die Auswerte- und Steuereinheit 30 den Aktuator 9 so an, dass die Sperrvorrichtung 7 im Schritt S150 geschlossen ist, und das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3 für den Umstülpungsvorgang blockiert ist. Das bedeutet, dass an den Aktuator 9 das Ansteuersignal ausgegeben wird, welches zur Einstellung des hohen ersten Kraftniveaus führt, also zur Schließung der Sperrvorrichtung 7, sofern ein Aufprall ohne Fußgängerbeteiligung detektiert wurde. Die Einstellung der Sperrvorrichtung 7 kann auch von einer dritten Stellung aus vorgenommen werden, beispielsweise aus einer Neutralstellung. Es kann aber auch einer der beiden erwähnten Zustände als Ausgangszustand vorgegeben werden, welcher eingenommen wird, wenn das Fahrzeug gestartet wird. Im Schritt S160 beendet die Auswerte- und Steuereinheit 30 die Auswertung.
Im ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum adap- tiven Abbau von Crashenergie kann der Absorptionsmechanismus die beiden
Kraftniveaus über zwei verschiedene Umformvorgänge darstellen. Durch das Falten des Deformationselements 3 wird ein deutlich höheres Kraftniveau als beim Umstülpen des Deformationselements 3 erreicht. Wie aus Fig. 3 bis 6 weiter ersichtlich ist, umfasst die Umformungseinheit 10A im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1A zum adaptiven Abbau von Crashenergie eine Matrize 5A mit einer konkaven Hohlkehle 12A, auf weiche ein offenes Ende 4 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselement 3A zumindest teilweise aufgesteckt ist. Das Umschaltmittel 20A weist mindestens einen Meißel 7A auf, welcher von einem Aktuator 9A von einer Freigabestellung in eine in Fig. 6 dargestellte Schneidstellung bewegbar ist.
In Fig. 3 und 5 ist die Einstellung der Umformungseinheit 10A für die Energieabsorption bei einem geringen zweiten Kraftniveau von ca. 4kN dargestellt, wobei Fig. 3 das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A in einer Ausgangsposition vor dem Umformvorgang zeigt, und wobei Fig. 5 das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A nach dem Umformvorgang zeigt. Wie aus Fig. 5 weiter ersichtlich ist, wird das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A bei Einleitung einer Kraft/Energie, welche die axiale Bewegung des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3A in die erste Richtung Rl bewirkt, über die Matrize 5A umgeformt. Durch den Radius der konkaven Hohlkehle 12 an der Matrize 5A wird das offene Ende 4 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3A nach außen umgestülpt, so dass ein erster umgeformter Bereich 3.1A entsteht.
Wie aus Fig. 3 und 4 weiter ersichtlich ist, ist das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1A zum adaptiven Abbau von Crashenergie in zwei Bereiche Bl, B2 gegliedert. Das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A ist einteilig ausgeführt, so dass die Materialeigenschaften (Kennwerte) der beiden Bereiche Bl, B2 identisch sind. Die Bereiche Bl, B2 unterteilen sich in einen in den Zeichnungen unten dargestellten ersten Bereich Bl und einen in den Zeichnungen oben dargestellten zweiten Bereich B2, wobei sich das Energieabsorptionsverhalten der beiden Bereiche Bl, B2 im Grundzustand voneinan- der unterscheidet. Die Verwendung eines einteiligen Deformationselements 3A vermeidet Montage- und Fügeaufwand. Um die gewünschten Eigenschaften des ersten Bereichs Bl zu erhalten, wird dieser entsprechend bearbeitet, wonach sich die Eigenschaften des ersten Bereichs Bl von den Eigenschaften des zweiten Bereichs B2 unterscheiden.
Der erste Bereich Bl ist für das kleinere zweite Kraftniveau konzipiert und muss nur eine vergleichsweise geringe Crashenergie absorbieren können. Um bei gleichen Materialien ein geringes Kraftniveau bereitstellen zu können, wird das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A durch mechanische Bearbeitung gezielt geschwächt. In Fig. 4 sind daher Materialschwächungen MS in Form von
„Schwächungsnuten" in das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A eingebracht. Das zweite Kraftniveau orientiert sich dabei an den Vorgaben der Fußgängerschutztests und beträgt wenige Kilonewton. Die Länge des ersten Bereichs Bl beträgt einige Zentimeter und orientiert sich ebenfalls an den Fußgän- gerschutztests.
Das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A sitzt im eingebauten Zustand mit dem offenen Ende 4 fest auf der Matrize 5A, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Für das niedrige zweite Kraftniveau wirkt nur der erste Bereich Bl als ener- gieabsorbierendes Element. Dabei wird bei Krafteinleitung das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A weiter über die Matrize 5A geschoben, so dass die konkave Hohlkehle 12A das offene Ende 4 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3A mit dem zweiten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformt, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. Durch die Materialschwä- chung MS im ersten Bereich Bl ist dafür nur eine geringe Ausgangskraft erforderlich. Der in Fig. 4 und 6 dargestellte Meißel 7A kommt dabei nicht zum Einsatz.
Der zweite Bereich B2 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3A weist eine definierte Anzahl an Aussparungen AS auf. In diese Aussparungen AS können Meißel 7A eingreifen und einen Span 3.2A abtragen, wenn das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A bei einer Beaufschlagung mit einer Crashkraft in die Vorschubrichtung Rl bewegt wird. Durch die Aussparungen AS kann der eingreifende Meißel 7A ohne einen Kraftsprung spanend arbeiten. Die Aussparungen AS sind durchgehend dargestellt, was aber nicht zwangsläufig so ausgeführt werden muss. In Fig. 4 und 6 ist bereits ein meißelartiges Formelement 7A als Verdeutlichung eingezeichnet, welches in die dafür vorgesehene Aussparung AS eingreift.
Für das höhere erste Kraftniveau wird durch den Aktuator 9A ein Stellelement angesteuert, welches den Meißel 7A in die Aussparung AS fahren lässt. Durch den Eingriff des Meißels 7A wird ein Span 3.2A oberhalb des ersten Bereiches Bl abgetragen, wie aus Fig. 6 weiter ersichtlich ist. Dabei wirken der erste Bereich Bl und der zweite Bereich B2 parallel zueinander. Hierbei wird Energie auf dem hohen ersten Kraftniveau von über 100 kN abgebaut. Das bedeutet, dass der untere Bereich Bl des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3A nach außen umgestülpt wird, und der zweite Bereich B2 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3A spanend bearbeitet wird. Ist das Rohr soweit in Vorschubrichtung Rl bewegt worden, dass der erste Bereich Bl komplett umgestülpt ist, folgt das Umstülpen des zweiten Bereichs B2. Der Spanabtrag des Meißels 7A im zweiten Bereich B2 erfolgt so, dass der zweite Bereich B2 durch die spanende Bearbeitung so geschwächt wird, dass eine ähnliche Festig- keit Steifigkeit wie im ersten Bereich Bl entsteht und der Umstülpungsvorgang somit bei einer gleichbleibenden Kraft von nur wenigen Kilonewton erfolgt. Somit kann auf der gesamten Profillänge ein einheitlich hohes Kraftniveau erreicht werden, was sich durch Addition von Umstülpen und Spanen ergibt.
Sofern die geringe Steifigkeit eingestellt ist, d.h. der Aktuator 9A den Meißel 7A nicht zugeschaltet hat, es sich aber nicht um einen Fußgängeraufprall handelt, wofür das Lastniveau passend wäre, sondern um eine schwerere Kollision, erfolgt das Umstülpen des ersten Bereichs Bl bei einer Kraft von wenigen Kilonewton, durch die nicht vorgenommene Materialschwächung des zweiten Bereichs B2 erfolgt das Umstülpen des zweiten Bereichs B2 allerdings dann auf einem hohen Lastniveau. Durch die passgenaue Länge des ersten Bereichs Bl auf die Fußgängerschutzanforderungen kann somit ein Maximum an Ausfall- oder Feh- lentscheidungsabsicherung vorgenommen werden und der„Fail-Safe-Gedanke" unterstützt werden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1A zum adaptiven Abbau von Crashenergie kann der Absorptionsmechanismus die beiden Kraftniveaus über einen Umformvorgang und einen Zerspanungsvorgang darstellen. Hierbei wird für beide Kraftniveaus mit Hilfe der Matrize 5A das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3A mechanisch umgeformt. Zusätzlich kann für das höhere erste Kraftniveau der Meißel 7A zugeschaltet werden, mit dem ein Span 3.2A abgetragen wird.
Wie aus Fig. 6 weiter ersichtlich ist, wird der Aktuator 9A in Reaktion auf ein Signal von der Auswerte- und Steuereinheit 30 angesteuert. Die Auswertung von Signalen der mindestens einen Sensoreinheit 40 durch die Auswerte- und Steu- ereinheit 30 erfolgt analog zum ersten Ausführungsbeispiel durch das in Fig. 7 dargestellte Verfahren, wobei im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel in den Schritten S130 und S150 anstelle der Sperrvorrichtung 7 der Meißel 7A angesteuert wird. Das bedeutet, dass an den Aktuator 9A im Schritt S120 das An- steuersignal ausgegeben wird, welches zur Einstellung des niedrigen zweiten Kraftniveaus führt, also zum Ausfahren des Meißels 7A aus der Aussparung AS, sofern ein Fußgängeraufprall detektiert wurde. Lässt die Auswertung auf eine Kollision ohne Fußgängerbeteiligung schließen, dann steuert die Auswerte- und Steuereinheit 30 den Aktuator 9A so an, dass der Meißel 7A im Schritt S150 in die Aussparung AS eingefahren ist und das hohe erste Kraftniveau eingestellt ist.
Wie aus Fig. 8 weiter ersichtlich ist, umfasst die Umformungseinheit 10B im dargestellten dritten Ausführungsbeispiel eine erste Matrize 5.1 B mit einer Öffnung 6B, durch welche das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3B zur Erzielung einer Verjüngung mit dem zweiten Kraftniveau getrieben wird, und eine zweite Matrize 5.2 B mit einer konkaven Hohlkehle 12 B, auf welche die im
Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung Rl das verjüngte Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselement 3B schiebt, so dass die zweite Matrize 5.2B das verjüngte Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3B mit dem ersten Kraftniveau durch Aufweiten und Umstülpen nach außen umformt. Das Umschaltmittel 20B weist im dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1B zum adaptiven Abbau von Crashenergie mindestens eine Verbindung 7B auf, welche von dem Aktuator 9B in einer geschlossenen Stellung unterstützt wird und die erste Matrize 5.1B fest mit der zweiten Matrize 5.2 B verbindet. In einer offenen Stellung gibt der Aktuator 9B die mindestens eine Verbindung 7B frei, so dass die zweite Matrize 5.2 B durch die
Bewegung des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3B in die erste Richtung Rl von der ersten Matrize 5.1B getrennt werden kann.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Matrizen 5.1B, 5.2B immer miteinander verbunden, können aber bei Einleitung eines geringen Kraftniveaus voneinander getrennt werden, d.h. der Aktuator 9B ist offen. Dies kann durch eine Sollbruchstelle oder eine einfache mechanische Verbindung 7B realisiert werden. Dadurch kann bei Belastung die zweite Matrize 5.2B in Richtung Rl der Krafteinleitung bewegt werden. Das bedeutet für die Darstellung in Fig. 8, dass die zweite Matrize 5.2B nach unten wegfallen kann wenn die Krafteinleitung von oben erfolgt. In der Einbaulage ist die Vorrichtung 1B zum adaptiven Abbau von Crashenergie im eingebauten Zustand um 90° gedreht, so dass die zweite Matrize 5.2B seitlich von dem als Hohlprofil ausgeführten Deformationselement 3B weggeschoben werden kann. Damit ist das niedrige zweite Kraftniveau imple- mentiert. Soll das hohe erste Kraftniveau eingestellt werden, dann unterstützt der
Aktuator 9B die mechanische Verbindung 7B, so dass die beiden Matrizen 5.1B, 5.2 B fest miteinander verbunden sind, d.h. der Aktuator 9B ist geschlossen.
Die Achsen der Anlagefläche der ersten Matrize 5.1 B und der Anlagefläche der zweiten Matrize 5.2B sind zur Längserstreckung der Vorrichtung, welche der Mittelachse entspricht, geneigt, wobei die Neigungen dieser Flächen entgegengesetzt ausgerichtet sind. Das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3B sitzt im eingebauten Ausgangszustand fest in den Matrizen 5.1B, 5.2B, wie aus der rechten Darstellung in Fig. 8 ersichtlich ist. Dadurch ist ein Verkippen des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3B nicht möglich. Ebenso können dadurch Längskräfte aufgenommen werden, welche beim Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum adaptiven Abbau von Crashenergie an der Fahrzeugfront als auch am Fahrzeugheck entstehen können. Bei Verbau in der Front treten diese Kräfte zum Beispiel beim Bremsen als Massenträgheitskräfte auf. Das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3B sowie der daran be- festigte Querträger mit Anbauteilen prägen der Vorrichtung eine Zugkraft auf, welche in Hauptfahrtrichtung gerichtet ist. Bei Verbau im Heck treten die Zugkräfte beim Beschleunigen auf und sind entgegen der Hauptfahrtrichtung gerichtet. Dazu wird das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3B bei der Mon- tage in die Matrizen 5.1B, 5.2B eingepresst. Aufgrund der elastischen Dehnung erfolgt eine Rückbildung der Verformung des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3B beim Einpressvorgang, welche der Befestigung dient.
Im niedrigen zweiten Kraftniveau wirkt nur die erste Matrize 5. IB. Das niedrige Kraftniveau ist ausreichend hoch, um die Verbindung 7B der beiden Matrizen
5.1B, 5.2B zu trennen. Die zweite Matrize 5.2B wird wie bereits erwähnt von dem als Hohlprofil ausgeführten Deformationselement 3B verschoben. Die eingeleitete Energie wird in Umform- und Reibungsarbeit umgewandelt. Die Umformung ist dabei eine Verjüngung des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3B.
Wird das höhere erste Kraftniveau benötigt, beispielsweise bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem schweren und/oder unnachgiebigen bzw. festen Objekt, wird dies detektiert und die Auswerte- und Steuereinheit 30 bringt den Aktuator 9B in die geschlossene Stellung, in welcher der Aktuator 9B die Verbindung 7B unterstützt, so dass die zweite Matrize 5.2 B nicht verschoben werden kann.
Das sich in die ersten Richtung Rl bewegende als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3B wird nun zwei Mal umgeformt. In der ersten Matrize 5.1B wird es verjüngt und durch die zweite Matrize 5.2B wird es aufgeweitet und umgestülpt, wie aus der linken Darstellung in Fig. 8 ersichtlich ist. Somit wirken die Matrizen 5.1B und 5.2B parallel zueinander und die eingeleitete Energie wird in Reibungs- und Umformarbeit umgewandelt. Der Absorptionsmechanismus bei dem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1B zum adaptiven Abbau von Crashenergie stellt die Kombination zweier unterschiedlicher Umformungsverfahren dar. Durch die Kombination aus Verjüngen und Aufweiten mit Umstülpen des Deformationselements 3B wird ein deutlich höheres Kraftniveau als beim Verjüngen des Defor- mationselements 3 B erreicht. Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Auswerte- und Steuereinheit 30 zur Auslösung eines Schaltvorgangs bei einer Krafteinleitung abarbeitet. Wie aus Fig. 9 weiter ersichtlich ist wird in einem Schritt S200 die Auswertung von Signalen der mindestens einen Sensoreinheit 40 gestartet. Im Schritt S210 führt die Auswerte- und Steuereinheit 30 die Auswertung der Signale der mindestens einen Sensoreinheit 40 aus. Die Auswertung der Signale der mindestens einen Sensoreinheit im Schritt S210 führt zu einer Klassifizierung des Crashs, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 30 zwischen Kollisionen mit Fußgängern und ohne Fußgängerbeteiligung unterscheidet. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 verzweigt zu Schritt S220, wenn die Auswertung auf eine Kollision mit einem Fußgänger schließen lässt. Im Schritt 220 steuert die Auswerte- und Steuereinheit 30 den Aktuator 9B nicht an, so dass die beiden Matrizen 5.1B, 5.2B im Schritt S230 leicht verbunden bleiben und das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3B nur verjüngt wird. Das bedeutet, dass an den Aktuator 9B das Ansteuersignal ausgegeben wird, welches zur Einstellung des niedrigen zweiten Kraftniveaus führt. Lässt die Auswertung auf eine Kollision ohne Fußgängerbeteiligung schließen, dann verzweigt die Auswerte- und Steuereinheit 30 zu Schritt S240. Im Schritt 240 steuert die Auswerte- und Steuereinheit 30 den Aktuator 9B so an, dass der Aktuator 9B im Schritt S250 geschlossen ist und die Verbindung 7B unterstützt. Das bedeutet, dass an den Aktuator 9B das Ansteuersignal ausgegeben wird, welches zur Einstellung des hohen ersten Kraftniveaus, also zum Verjüngen und Aufweiten und Umstülpen des als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3B führt. Im Schritt S260 beendet die Auswerte- und Steuereinheit 30 die Auswertung.
Wie aus Fig. 10 bis 13 weiter ersichtlich ist, umfasst die Umformungseinheit 10C im dargestellten vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung IC zum adaptiven Abbau von Crashenergie eine mehrteilige Matrize 5C mit einer konkaven Hohlkehle 12C, deren Segmente 5. IC radial beweglich angeordnet sind. Ein offenes Ende 4 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3C ist zumindest teilweise auf die Matrize 5C aufgesteckt. Zudem ist die radiale Bewegung der einzelnen Segmente 5. IC der Matrize 5C nach außen durch eine Führung HC begrenzt, welche beispielsweise an einer Längsträgeranbindung angeordnet ist. Die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung Rl schiebt das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3C weiter auf die Matrize 5C, so dass die einzelnen Segmente 5. IC der Matrize 5C mit dem zweiten Kraftniveau durch eine radiale Bewegung R2 nach innen gegen ein energieabsorbierendes Element 13C bewegt werden. Das Umschaltmittel 20C weist mindestens ein Sperrelement 7C auf, welches von einem Aktuator 9C von einer in Fig. 10 bis 13 dargestellten Freigabestellung, welche die radiale Bewegung R2 der einzelnen Segmente 5. IC der Matrize 5C freigibt, in eine in Fig. 13 dargestellte Sperrstellung bewegbar ist, welche die radiale Bewegung R2 blockiert.
In Fig. 10 bis 13 ist die Einstellung der Umformungseinheit IOC für die Energieabsorption bei einem geringen zweiten Kraftniveau von ca. 4kN dargestellt, wobei Fig. 10 das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3C und das energieabsorbierende Element 13C jeweils in einer Ausgangsposition vor dem Umformvorgang zeigt, und wobei Fig. 12 das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3C und das energieabsorbierende Element 13C nach dem Umformvorgang zeigt.
Wie aus Fig. 10 bis 13 weiter ersichtlich ist, ist das Sperrelement 7C als Sperrplatte ausgeführt, welche in Fig. 10 bis 12 im Ausgangszustand dargestellt ist, womit das geringere zweite Kraftniveau eingestellt ist. Bei Einleitung einer Kraft wird das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3C in die ersten Richtung Rl weiter auf die Matrize 5C geschoben, wodurch die Segmente 5. IC der Matrize 5C radial in Pfeilrichtung R2 nach innen bewegt werden. In den Darstellungen verläuft die ersten Richtung Rl bzw. die Vorschubrichtung von oben nach unten, in Einbaulage ist die erfindungsgemäße Vorrichtung IC zum adaptiven Abbau von Crashenergie im Vergleich zur Darstellung um 90° gedreht. Die Segmente 5. IC der Matrize 5C sind radial beweglich gelagert und werden auf Grund eines Neigungswinkels φ der Matrize 5C radial in Pfeilrichtung R2 nach innen bewegt. Dies ist möglich, da der Umstülpungswiderstand des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3C größer als der Verschiebewiderstand der Segmente 5. IC der Matrize 5C ist. Es findet lediglich ein leichtes Aufweiten des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3C statt.
Fig. 12 zeigt die Verformungen des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3C und des energieabsorbierenden Elements 13C für eine niedrige zu absorbierende Energiemenge, das heißt Energieabsorption bei geringem Absorptionskraftniveau. Der Aktuator 9C hat dabei das als Sperrplatte ausgeführte Sperrelement 7C nicht bewegt, so dass die Matrize 5C nicht radial abgestützt ist. Das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3C wird in Folge der Krafteinleitung axial in Pfeilrichtung Rl nach unten bewegt und dabei wird das offene Ende 4 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3C aufgeweitet, so dass das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3C am offenen Ende 4 einen ersten umgeformten Bereich 3. IC aufweist. Die Segmente 5. IC der Matrize 5C werden durch den Neigungswinkel φ radial nach innen in Pfeilrichtung R2 verschoben. Das energieabsorbierende Element 13C wird durch die Matrizenbewegung radial gestaucht. Handelt es sich dabei um ein inkompressibles Element 13C, so dehnt es sich axial aus, wie aus Fig. 12 ersichtlich ist. Bei einem kompressiblen Element 13, welches beispielsweise eine Schaum- oder Wabenstruktur aufweist, erfolgt eine Kompression. Um eine radiale Verschiebung der Matrize 5C zu ermöglichen, weist dieses mehrere zueinander beabstandete Segmente 5. IC auf, da sich der Außendurchmesser der Matrize 5C bei der Verschiebung verringert. In Fig. 11 sind die einzelnen Segmente 5. IC der Matrize 5C sichtbar.
Soll das hohe erste Kraftniveau eingestellt werden, verschiebt der Aktuator 9C das als Sperrplatte ausgeführte Sperrelement 7C axial nach oben in die in Fig. 13 dargestellte Sperrstellung. Dadurch können sich die einzelnen Segmente 5. IC der Matrize 5C nicht radial verschieben und das energieabsorbierende Element 13C wird nicht deformiert. Somit ist das höhere erste Kraftniveau eingestellt und die in Pfeilrichtung Rl eingeleitete Kraft und Energie wird in Umformarbeit des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3C umgewandelt.
Bei Einstellung des niedrigen zweiten Kraftniveaus überträgt die Matrize 5C die Energie auf das energieabsorbierende Element 13C und deformiert dieses. Das niedrige zweite Kraftniveau ist ausreichend hoch, um das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3C zumindest leicht aufzuweiten, so dass der erste umgeformte Bereich 3.1 C entsteht. Wird das höhere erste Kraftniveau benötigt, beispielsweise bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem schweren und/oder unnachgiebigen/festen Objekt, wird dies detektiert und die Auswerte- und Steuereinheit 30 steuert den Aktuator 9C an, welcher das als Sperrplatte ausgeführte Sperrelement 7C axial nach oben verschiebt, so dass die Matrize 5C nicht bewegt werden kann. Somit wird das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3C aufgeweitet und durch den Radius an der Hohlkehle 12C der Matrize 5C mit dem hohen ersten Kraftniveau nach außen umgestülpt, so dass zusätzlichen zum ersten umgeformten Bereich 3. IC ein zweiter umgeformter Bereich 3.2C entsteht, wie aus Fig. 13 ersichtlich ist.
Wie aus Fig. 14 bis 16 weiter ersichtlich ist, umfasst die Umformungseinheit 10D im dargestellten fünften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1D zum adaptiven Abbau von Crashenergie eine axial bewegliche Matrize 5D mit einer konkaven Hohlkehle 12 D, wobei ein offenes Ende 4 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3D zumindest teilweise auf die Matrize 5D aufgesteckt ist. Die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung Rl schiebt das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3D weiter auf die Matrize 5D, so dass die Matrize 5D mit dem niedrigen zweiten Kraftniveau axial gegen ein energieabsorbierendes Element 13D bewegt wird. Die Matrize 5D ist beispielsweise axialbeweglich in einer topfförmigen Führung HD angeordnet, welche auch das energieabsorbierende Element 13D aufnimmt und beispielsweise an einer Längsträgeranbindung angeordnet ist. Das Umschaltmittel 20D weist mindestens ein Sperrelement 7D auf, welches von einem Aktuator 9D von einer Freigabestellung, welche die axiale Bewegung der Matrize 5D freigibt, in eine Sperrstellung bewegbar ist, welche die axiale Bewegung blockiert. Die im
Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung Rl schiebt das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3D auf die blockierte Matrize 5D, so dass die konkave Hohlkehle 12D das offene Ende 4 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3D mit dem hohen ersten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformt. Das mindestens eine Sperrelement 7D ist beispielsweise als Sperrbolzen ausgeführt, welcher durch eine Öffnung in einer Seitenwand der Führung HD geführt ist.
Wie aus Fig. 14 bis 16 weiter ersichtlich ist, sitzt die Matrize 5D innerhalb der Führung HD bzw. Längsträgeranbindung, alternativ innerhalb eines Gehäuses, auf als Sperrbolzen ausgeführten Sperrelementen 7D und dem energieabsorbierenden Element 13D, wie aus Fig. 14 ersichtlich ist. Wie bei den anderen Ausführungsbeispiel ist die Einbaulage der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1D zum adaptiven Abbau von Crashenergie im Vergleich zur Darstellung um 90° gedreht, d.h. die Anordnung der Elemente ist hintereinander in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse. Fig. 14 zeigt die Ausgangstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1D zum adaptiven Abbau von Crashenergie. Dabei ist die Position des als Sperrbolzen ausgeführten Sperrelements 7D so gewählt, dass eine Sollbruchstelle in einer Trennebene zwischen der Führung 11. D und der Matrize 7D liegt. Die erforderliche Versagenskraft zum Brechen des als Bolzen ausgeführten Sperrelements 7D an der Sollbruchstelle liegt im Bereich der erforderlichen Kraft zur Deformation des energieabsorbierenden Elements 13D, so dass bei eingestelltem niedrigen Energieabsorptionsniveau und Beaufschlagung des als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3 D mit ausreichender Energie, um eine Verformung des energieabsorbierenden Elements 13D hervorzurufen, der Bruch des als Bolzen ausgeführten Sperrelements 7D erfolgt, wie aus Fig. 15 ersichtlich ist. Der Aktuator 9D betätigt dabei nicht das als Sperrbolzen ausgeführte Sperrelement 7D, dieses bleibt in der Ausgangstellung.
Wie aus Fig. 15 weiter ersichtlich ist, wurde das als Sperrbolzen ausgeführte Sperrelement 7D an der Sollbruchstelle abgetrennt. Die Kraft wird nun über das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3D auf die Matrize 5D und letztendlich auf das energieabsorbierende Element 13D übertragen. Dieses nimmt die Energie durch Verformung auf. Das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3 wird dabei nicht weiter über die Matrize 5D geschoben und somit nicht deformiert. Wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel kann aber auch hier eine leichte Aufweitung des offenen Endes 4 des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3D erfolgen. Das energieabsorbierende Element 13D kann wie im vierten Ausführungsbeispiel kompressibel oder inkompressibel ausgeführt sein.
Soll das hohe erste Kraftniveau eingestellt werden, verschiebt der Aktuator 9D das als Sperrbolzen ausgeführte Sperrelement 7D radial nach innen, wie aus Fig. 16 ersichtlich ist. Dadurch kann sich die Matrize 5D axial nicht weiter verschieben. Die als Bolzen ausgeführten Sperrelemente 7D werden nicht an den Sollbruchstellen abgetrennt und fixieren somit die Matrize 5D und das energieabsorbierende Element 13D wird nicht deformiert. Somit ist das höhere erste Kraftniveau eingestellt und die in Pfeilrichtung Rl eingeleitete Kraft und Energie wird in Umformarbeit (Stülpen) des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements 3D umgewandelt. Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die als Bolzen ausgeführten Sperrelemente 7D keine Sollbruchstelle auf, so dass die Sperrelemente 7D zur Einstellung des niedrigen zweiten Kraftniveaus die Matrize 5D nicht überdecken. In Fig. 14 wäre die Position des als Bolzen ausgeführten Sperrelements 7D somit etwas weiter rechts, so dass er nicht über die Trennebene zwischen der Führung HD und der Matrize 5D ragt.
Bei beiden Ausführungsformen kann das als Bolzen ausgeführte Sperrelement 7D auch in eine Aussparung der Matrize 5D eingreifen, und somit zusätzlich zur Kraftaufnahme im Kollisionsfall, wobei die Deformation in Richtung Fahrzeugmitte gerichtet ist, auch zur Aufnahme von Zugkräften dienen, deren Richtung von der Fahrzeugmitte weg zeigen, zumindest bis zu einem Kraftniveau, bei welchem das Sperrelement 7D an der Sollbruchstelle versagt. Bei einem Verbau in der Front ist diese Zugkrafteinwirkung z.B. bei einem Bremsmanöver bedingt durch die Fliehkräfte des als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement 3 D und der davor befestigten Massen der Fall.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1, 1A, 1B, IC, 1D) zum adaptiven Abbau von Crashenergie mit einem im Crashfall deformierbaren Deformationselement (3, 3A, 3B, 3C, 3D), welches als Hohlprofil ausgeführt ist und zum Abbau der Crashenergie eine Bewegung in eine erste Richtung (Rl) ausführt und dabei mindestens eine Umformung mit einem vorgegebenen Kraftniveau erfährt, und mindestens einer Umformungseinheit (10, 10A, 10B, IOC, 10D), welche mindestens ein Umformungselement (5, 5A, 5B, 5C, 5D) aufweist, welches das Deformationselement (3, 3A, 3B, 3C, 3D) mit dem vorgegebenen Kraftniveau zur Erzielung einer Energieabsorption umformt, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Umformungseinheit (10, 10A, 10B, IOC, 10D) mindestens zwei Kraftniveaus zur Energieabsorption am Deformationselement (3, 3A, 3B, 3C, 3D) zur Verfügung stellt, wobei ein erstes Kraftniveau mindestens um einen Faktor 20 größer als ein zweites Kraftniveau ist, wobei Umschaltmittel (20, 20A, 20B, 20C, 20D) vorgesehen sind, welche zwischen den mindestens zwei Kraftniveaus umschalten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungseinheit (10, 10A) eine Matrize (5, 5A) mit einer konkaven Hohlkehle (12, 12A) umfasst, auf weiche ein offenes Ende (4) des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3, 3A) zumindest teilweise aufgesteckt ist, wobei die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung (Rl) das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement (3, 3A) auf die Matrize (5, 5A) schiebt, so dass die konkave Hohlkehle (12, 12A) das offene Ende (4) des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3, 3A) mit dem zweiten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformt. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltmittel (20) mindestens eine Sperrvorrichtung (7) aufweist, welche von einem Aktuator (9) von einer Freigabestellung, welche den Umstül- pungsvorgang freigibt, in eine Sperrstellung bewegbar ist, welche den Umstülpungsvorgang verhindert.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (7) in der Sperrstellung eine Bewegung des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3) in die erste Richtung (Rl) blockiert, so dass die Sperrvorrichtung (7) das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement (3) mit dem ersten Kraftniveau durch Falten umformt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltmittel (20A) mindestens einen Meißel (7A) aufweist, welcher von einem Aktuator (9A) von einer Freigabestellung in eine Schneidstellung bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Meißel (7A) in der Schneidstellung mit dem ersten Kraftniveau mindestens einen Span (3.2A) von dem als Hohlprofil ausgeführten Deformationselement (3A) abträgt, wenn die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung (Rl) das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement (3A) auf die Matrize (3A) schiebt, so dass die konkave Hohlkehle (12A) das offene Ende (4) des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3A) mit dem zweiten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformt und zusätzlich der Meißel (7A) den Zerspanungsvorgang mit dem ersten Kraftniveau ausführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement (3, 3A) Querschnittsänderungen im Profil und/oder Materialschwächungen (MS) und/oder Geometrieänderungen aufweist, welche den Faltvorgang und/oder den Umstülpungsvorgang steuern. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungseinheit (10B) eine erste Matrize (5.1 B) mit einer Öffnung (6B) aufweist, durch welche das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement (3B) zur Erzielung einer Verjüngung mit dem zweiten Kraftniveau getrieben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungseinheit (10B) eine zweite Matrize (5.2 B) mit einer konkaven Hohlkehle (12B) umfasst, auf weiche die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung (Rl) das verjüngte Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3B) schiebt, so dass die konkave Hohlkehle (12B) das verjüngte Ende des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3B) mit dem ersten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltmittel (20B) mindestens eine Verbindung (7B) aufweist, welche von einem Aktuator (9B) in einer geschlossenen Stellung unterstützt wird und die erste Matrize (5.1B) fest mit der zweiten Matrize (5.2B) verbindet, wobei der Aktuator (9B) in einer offenen Stellung die mindestens eine Verbindung (7B) freigibt, so dass die zweite Matrize (5.2B) durch die Bewegung des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3B) in die erste Richtung (Rl) von der ersten Matrize (5.1B) trennbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungseinheit (10) eine mehrteilige Matrize (5C) mit einer konkaven Hohlkehle (12C) umfasst, deren Segmente (5. IC) radial beweglich angeordnet sind, wobei ein offenes Ende (4) des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3C) zumindest teilweise auf die Matrize (5C) aufgesteckt ist, wobei die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung (Rl) das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement (3C) auf die Matrize (5C) schiebt, so dass die einzelnen Segmente (5. IC) der Matrize (5C) mit dem zweiten Kraftniveau durch eine radiale Bewegung (R2) nach innen gegen ein energieabsorbierendes Element (13C) bewegt werden. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltmittel (20C) mindestens ein Sperrelement (7C) aufweist, welches von einem Aktuator (9C) von einer Freigabestellung, welche die radiale Bewegung (R2) der einzelnen Segmente (5. IC) der Matrize (5C) freigibt, in eine Sperrstellung bewegbar ist, welche die radiale Bewegung (R2) blockiert.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung (Rl) das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement (3C) auf die blockierte Matrize (5C) schiebt, so dass die konkave Hohlkehle (12C) das offene Ende (4) des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3C) mit dem ersten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungseinheit (10D) eine axial bewegliche Matrize (5D) mit einer konkaven Hohlkehle (12D) umfasst, wobei ein offenes Ende (4) des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3D) zumindest teilweise auf die Matrize (5D) aufgesteckt ist, wobei die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung (Rl) das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement (3D) auf die Matrize (5D) schiebt, so dass die Matrize (5D) mit dem zweiten Kraftniveau axial gegen ein energieabsorbierendes Element (13D) bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltmittel (20D) mindestens ein Sperrelement (7D) aufweist, welches von einem Aktuator (9D) von einer Freigabestellung, welche die axiale Bewegung der Matrize (5D) freigibt, in eine Sperrstellung bewegbar ist, welche die axiale Bewegung blockiert.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die im Crashfall auftretende Bewegung in die erste Richtung (Rl) das als Hohlprofil ausgeführte Deformationselement (3D) auf die blockierte Matrize (5D) schiebt, so dass die konkave Hohlkehle (12D) das offene Ende (4) des als Hohlprofil ausgeführten Deformationselements (3D) mit dem ersten Kraftniveau durch Umstülpen nach außen umformt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerte- und Steuereinheit (30) Signale von mindestens einer Sensoreinheit (40) zur Crashklassifizierung auswertet, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (30) das zweite Kraftniveau in der mindestens einen Umformungseinheit (10, 10A, 10B, 10C, 10D) einstellt, wenn ein Aufprall mit einem Fußgänger erkannt ist, und sonst das erste Kraftniveau in der mindestens einen Umformungseinheit (10, 10A, 10B, 10C, 10D) einstellt.
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