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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik
eines Pralldämpfers
für ein
Fahrzeug gemäß Anspruch
1 und einen Pralldämpfer
mit einstellbarer Dämpfungscharakteristik
gemäß Anspruch
6.
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Aus
der
DE 10 2004
036 836 A1 ist ein Pralldämpfer für Fahrzeuge mit mehreren Kraftabsorptionseinheiten
bekannt. Wenigstens eine der Kraftabsorptionseinheiten kann eine
auf sie einwirkende Kraft absorbieren, die oberhalb eines vorgegebenen Kraftwertes
liegt. Dadurch kann ein Pralldämpfer
geschaffen werden, der geringere Kräfte, wie sie beispielsweise
bei einem Aufprall eines Fußgängers auf ein
mit dem Pralldämpfer
ausgestatteten Fahrzeug auftreten, genauso wie höhere Kräfte, die typischerweise bei
einem Zusammenstoß mit
einem anderen Fahrzeug oder einem schweren Gegenstand entstehen,
absorbieren kann. Bei einem derartigen Pralldämpfer ist die weichere Dämpfercharakteristik
sinnvollerweise vor die härtere
Dämpfercharakteristik „vorgeschaltet". Dadurch tritt eine
gewisse Verzögerung
bei einem Zusammenstoß mit
einem harten Gegenstand auf, bis die härtere Dämpfercharakteristik wirkt,
was durchaus nachteilig sein kann.
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Aus
der
GB 2 386 873 A ist
es bekannt, die Signale von zwei im Bereich der vorderen Stoßstange
hintereinander angeordneten Beschleunigungssensoren auszuwerten,
um feststellen zu können,
ob ein leichter Gegenstand auf die Stoßstange prallt oder ein schwerer.
Beide Sensoren sind über
einen Pralldämpfer
mechanisch voneinander entkoppelt. Dadurch tritt bei einem Aufprall
eines leichten Gegenstands eine messbare Beschleunigung des vorderen der
beiden Sensoren auf, während
der hintere Sensor keine, zumindest keine nennenswerte Beschleunigung
misst. Aufgrund der festgestellten Differenz der Beschleunigungswerte
kann auf den Aufprall eines leichten Gegenstands geschlossen werden
und die Aktivierung eines Fußgängerschutzsystems
unterbleiben.
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Weiterhin
beschreibt die
JP 09-020192 einen Pralldämpfer, der
mittels Druckluft abhängig
von einem Geschwindigkeitsmesssignal und einem Abstandsmesssignal
ein- oder ausgefahren wird. Wenn der Abstand zu einem anderen Fahrzeug
eine bestimmte Schwelle unterschreitet, wird der Dämpfer durch
Druckluft ausgefahren. Wenn dagegen der Abstand über der Schwelle liegt, wird
der Dämpfer
eingefahren. Mit einem derartigen Dämpfer kann beispielsweise effizient
der Aufprall eines Fußgängers abgemildert
werden, indem der Dämpfer
ausgefahren wird und so eine längere
Dämpfungsstrecke
aufweist, was den Aufprall etwas mildert im Vergleich zu einem Aufprall
des Fußgängers auf
einer vergleichsweise hart gedämpften
Stoßstange.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine verbesserte
Vorrichtung zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik eines
Pralldämpfers
für ein
Fahrzeug und einen Pralldämpfer
mit einstellbarer Dämpfungscharakteristik
vorzuschlagen.
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Diese
Aufgabe wird durch Vorrichtung zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik
eines Pralldämpfers
für ein
Fahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 und einen Pralldämpfer mit
einstellbarer Dämpfungscharakteristik
mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein
wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, das aus der
JP 09-020192 bekannte Pralldämpfer-Konzept
dahingehend zu verbessern, dass eine genauere Einstellung der Dämpfungscharakteristik
eines Pralldämpfers
mittels einer umgebungserfassenden Sensorik erfolgt. Dadurch kann die
Dämpfungscharakteristik
des Pralldämpfers
wesentlich genauer im Voraus auf ein Objekt eingestellt werden,
mit dem ein Zusammenstoß droht.
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Beispielsweise
kann durch die umgebungserfassende Sensorik ein Fußgänger erkannt
werden und die Dämpfungscharakteristik
entsprechend weich eingestellt werden, um die Unfallfolgen für den Fußgänger zu
mildern. Ebenso kann die Dämpfungscharakteristik
härter
eingestellt werden, wenn ein hartes Objekt wie ein Baum oder eine
Mauer von der umgebungserfassenden Sensorik erkannt wird. Ein wesentlicher
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Knautschzone beim
Einsatz von Dämpfungssystemen,
welche auch auf eine Kollision mit einem Fußgänger abgestimmt sind, besser
ausgenutzt werden kann.
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Unter
einer umgebungserfassenden Sensorik wird hierin insbesondere eine
Vorrichtung verstanden, die eine Objekterkennung und -unterscheidung ermöglicht,
wie beispielsweise eine Kamera oder ein so genannter Precrash-Sensor. Eine derartige
Sensorik liefert mehr Informationen als ein einfacher Distanzsensor.
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Die
Erfindung betrifft gemäß einer
Ausführungsform
eine Vorrichtung zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik eines
Pralldämpfers
für ein Fahrzeug,
die Folgendes umfasst:
eine umgebungserfassende Sensorik zum
Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs und
ein Steuergerät zum Verarbeiten
von Signalen der umgebungserfassenden Sensorik, das derart ausgebildet
ist, dass es abhängig
von den Signalen der umgebungserfassenden Sensorik die Dämpfungscharakteristik
des Pralldämpfers
an ein von der umgebungserfassenden Sensorik erkanntes und signalisiertes
Kollisionsobjekt anpasst.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann das Steuergerät
derart ausgebildet sein, dass es die Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers auf
einen weichen Wert einstellt, wenn das von der umgebungserfassenden
Sensorik erkannte und signalisierte Kollisionsobjekt Merkmale einer Person
aufweist.
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Ferner
kann das Steuergerät
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung derart ausgebildet sein, dass es die Dämpfungscharakteristik
des Pralldämpfers
auf einen harten Wert einstellt, wenn das von der umgebungserfassenden
Sensorik erkannte und signalisierte Kollisionsobjekt Merkmale eines Fahrzeugs
aufweist.
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Der
Pralldämpfer
kann gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung mindestens zwei Kraftabsorptionseinheiten mit unterschiedlichen
Dämpfungscharakteristiken
umfasst. Die Kraftabsorptionseinheiten können beispielsweise Federn
mit unterschiedlichen Federkonstanten sein. Ebenso kann als Kraftabsorptionseinheit
ein Gummidämpfer
mit einer bestimmten Dämpfungscharakteristik
verwendet werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann der Pralldämpfer
einen intelligenten Aktuator aufweisen, der über eine Schnittstellenleitung
vom Steuergerät
angesteuert werden kann, um die Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers einstellen
zu können.
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Die
Erfindung betrifft ferner gemäß einer Ausführungsform
einen Pralldämpfer
mit einstellbarer Dämpfungscharakteristik
für ein
Fahrzeug umfassend mindestens eine Kraftabsorptionseinheit zum Absorbieren
einer auf den Pralldämpfer
einwirkenden Kraft und einen intelligenten Aktuator, der mittels einer
Schnittstellenleitung von einem Steuergerät zum Einstellen der Dämpfungscharakteristik
des Pralldämpfers
ansteuerbar und ausgebildet ist, die Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers entsprechend
einem über
die Schnittstellenleitung empfangenen Signal einzustellen.
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Der
Pralldämpfer
kann gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung Folgendes umfassen:
mindestens zwei Kraftabsorptionseinheiten,
die mechanisch voneinander entkoppelt derart angeordnet sind, dass
bei einer Krafteinwirkung auf den Pralldämpfer zunächst eine erste Kraftabsorptionseinheit die
einwirkende Kraft und nach einem vorgegebenen Absorptionsweg eine
zweite Kraftabsorptionseinheit die weiterhin einwirkende Kraft absorbiert,
und eine Verriegelungseinrichtung zum mechanischen Koppeln der Kraftabsorptionseinheiten,
um die Dämpfungscharakteristik
des Pralldämpfers
zu ändern,
wobei die Verriegelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass
sie vom intelligenten Aktuator zum mechanischen Koppeln und Entkoppeln
der Kraftabsorptionseinheiten angesteuert werden kann.
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Die
Verriegelungseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung einen elektromagnetischen Hubmagneten umfassen, der
eine Schnittstelle zum Ansteuern durch den intelligenten Aktuator
aufweist.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In
der Beschreibung, in den Ansprüchen,
in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der
hinten angeführten
Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen
verwendet.
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Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Einstellen der Dämpfungscharakteristik eines
Pralldämpfers
für ein
Fahrzeug gemäß der Erfindung;
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2 die
in 1 gezeigte Vorrichtung in Detail; und
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3 ein
Ausführungsbeispiel
eines Pralldämpfers
mit einstellbarer Dämpfungscharakteristik mit
zwei Federn als Kraftabsorptionseinheiten, dargestellt in zwei unterschiedlichen
Einstellungs-Zuständen.
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Im
Folgenden können
(funktional) gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt
ein Fahrzeug 1 mit einer umgebungserfassenden (Umfeld-)Sensorik 3 zur
Erfassung und Klassifikation von Hindernissen 2 sowie einem
Steuergerät 4 (ECU:
Electronic Control Unit) zur Steuerung von nicht näher dargestellten
Insassenschutzeinrichtungen sowie zur Anpassung der Dämpfungscharakteristik
der Pralldämpfer 6 der Stoßstange 7 an
das delektierte zu erwartende Kollisionshindernis. Hierzu empfängt das
Steuergerät 4 von
der Sensorik 3 Signale, welche ein erkanntes Kollisionsobjekt 2,
im dargestellten Beispiel einen Fußgänger signalisieren. Das Steuergerät 4 erzeugt daraufhin
entsprechende Signale zum Einstellen der Dämpfungscharakteristik der Pralldämpfer 6,
wie im Folgenden noch genauer erläutert wird. Zur Ansteuerung
der Pralldämpfer 6,
genauer gesagt von intelligenten Aktuatoren 8 der Pralldämpfer 6 sind
entsprechende Schnittstellenleitungen 8.1 vom Steuergerät 4 zu
den Pralldämpfern 6 vorgesehen.
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2 zeigt
Details des Aufprall-Dämpfungssystems
des Fahrzeugs 1, das die Stoßstange 7 und zwei
Pralldämpfer 6 zur
Halterung der Stoßstange 7 an
der Fahrzeugfront 5 umfasst. Jeder der Pralldämpfer 6 umfasst
zwei Federn 6.1 und 6.2 als Kraftabsorptionseinheiten.
Die Federn 6.1 und 6.2 besitzen unterschiedliche
Federkonstanten und damit unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken. Eine
erste Feder 6.1 mit einer weichen Dämpfungscharakteristik, abgestimmt
auf einen Aufprall eines leichten Kollisionsobjekts wie einen Fußgänger 2,
ist hinter einer zweiten Feder 6.2 mit einer harten Dämpfungscharakteristik
im Pralldämpfer 6 angeordnet. Bei
einem Aufprall eines Kollisionsobjekts 2 auf die Stoßstange 7 wirkt
zunächst über einen
Kolben 6.3 eine Kraft auf die erste Feder 6.1 jedes
der beiden Pralldämpfer 6,
da der mit der Stoßstange
gekoppelte Kolben 6.3 auf die erste Feder 6.1 drückt. Erst nach
einem konstruktionsbedingt vorgegebenen Absorptionsweg wirkt die
Kraft des Aufpralls auch auf die zweite Feder 6.2 über eine
am Kolben 6.3 fixierte topfförmige Kolbenplatte 6.4,
die auf die Feder 6.2 drückt, sobald die Feder 6.1 einen
vorgegebenen Weg zusammengedrückt
ist. Durch diese Konstruktion weist der Pralldämpfer 6 eine zweistufige
Dämpfungscharakteristik
auf.
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Bei
jedem Pralldämpfer 6 ist
zudem die Dämpfungscharakteristik
durch einen intelligenten Aktuator 8 wie folgt einstellbar:
Der Aktuator 8 kann eine elektromechanische Verrieglungseinrichtung 8.2 für die beiden
Federn 6.1 und 6.2 derart ansteuern, dass die
Federn 6.1 und 6.2 gewissermaßen aneinander wie folgt gekoppelt
sind, um eine geänderte Dämpfungscharakteristik
zu erhalten.
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Im
Detail ist eine derartige Aneinanderkopplung in 3 dargestellt:
In der linken Darstellung ist in 3 der Pralldämpfer 6 in
einem Zustand gezeigt, in dem durch die Verriegelungseinrichtung 8.2 über den
intelligenten Aktuator 8 gesteuert eine Gegenplatte 6.6 für die zweite
Feder 6.2 fest mit einem Federgehäuse 6.5 des Pralldämpfers 6 verbunden ist.
Abhängig
vom Ort der Fixierung der Gegenplatte 6.6 am Federgehäuse 6.5 kann
somit eingestellt werden, ab welchen Eindrückweg der ersten Feder 6.1 auch
die zweite Feder 6.2 wirkt, d.h. Kraft absorbiert. Im gezeigten
Fall ist die Gegenplatte 6.6 derart am Federgehäuse 6.5 fixiert,
dass die zweite Feder 6.2 unmittelbar bei einem Aufprall
und einer Krafteinwirkung, welche auf den Kolben Druck ausübt, belastet wird.
In diesem Zustand des Pralldämpfers
kann eine besonders harte Dämpfung
erzielt werden, wie sie typischerweise bei einem Aufprall auf ein
schweres Hindernis wie ein anderes Fahrzeug erwünscht ist, um möglichst
gut die hierbei auftretenden hohen Aufprallkräfte absorbieren zu können. Dieser
Pralldämpferzustand
wird also beispielsweise dann vom Steuergerät über den intelligenten Aktuator 8 eingestellt,
wenn die umgebungserfassende Sensorik 3 eine drohende Kollision
mit einem anderen Fahrzeug signalisiert.
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Wenn
dagegen eine drohende Kollision mit einem leichten Objekt wie einem
Fußgänger von
der umgebungserfassenden Sensorik 3 an das Steuergerät 4 signalisiert
wird, steuert das Steuergerät 4 den
intelligenten Aktuator 8 derart an, dass dieser durch entsprechende
Ansteuerung der Verriegelungseinrichtung 8.2 die mechanische
Fixierung der Gegenplatte 6.6 am Federgehäuse 6.5 aufhebt.
Dadurch wirkt bei einem Aufprall zunächst die erste Feder 6.1 mit
ihrer weichen Dämpfungscharakteristik, um
die Folgen des Aufpralls eines Fußgängers möglichst zu mildern, bevor nach
dem konstruktionsbedingt vorgegebenen Absorptionsweg auch die zweite Feder 6.2 wirkt,
indem die zweite Feder 6.2 zwischen der Kolbenplatte 6.4 und
der Gegenplatte 6.6 zusammengedrückt wird. Hierdurch können dann
größere Aufprallkräfte absorbiert
werden. Dieser Pralldämpfer-Zustand
ist in der rechten Darstellung der 3 gezeigt.
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Die
Verriegelungseinrichtung 8.2 kann beispielsweise einen
elektromagnetischen Hubmagneten umfassen, der gesteuert vom intelligentem
Aktuator 8 die Gegenplatte 6.6 am Federgehäuse 6.5 fixiert
(wie in der linken Darstellung der 3 angedeutet).
Die gezeigt Fixierung kann hierbei auch durch andere nicht gezeigte
Lösungen
wie hintergreifende Hacken, etc. realisiert werden.
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Ein
wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die Anpassung der Dämpfungscharakteristik
eines Pralldämpfers
bereits im Vorfeld (vor einer möglichen
Kollision) erfolgt. Solange auf die Stoßfängeranordnung 7 bzw.
die Pralldämpfer 6 noch
keine Kraft einwirkt, ist eine Voreinstellung der Pralldämpfer-Dämpfungscharakteristik mit
verhältnismäßig geringem
Energieaufwand möglich.
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Kollisionsobjekt
= Fußgänger
- 3
- umgebungserfassende
Sensorik
- 4
- Steuergerät
- 5
- Fahrzeugfront
- 6
- Pralldämpfer mit
einstellbare Dämpfungscharakteristik
- 6.1
- erster
Feder mit weicher Dämpfungscharakteristik
- 6.2
- zweite
Feder mit harter Dämpfungscharakteristik
- 6.3
- Kolben
- 6.4
- Kolbenplatte
- 6.5
- Federgehäuse
- 6.6
- Gegenplatte
- 7
- Stoßstange
- 8
- intelligenter
Aktuator
- 8.1
- Schnittstellenleitung
vom Steuergerät 4 zum intelligenten
Aktuator 8
- 8.2
- Elektro-mechanische
Verriegelungseinrichtung