DE102006048333A1

DE102006048333A1 - Vorrichtung zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik eines Pralldämpfers für ein Fahrzeug und Pralldämpfer mit einstellbarer Dämpfungscharakteristik

Info

Publication number: DE102006048333A1
Application number: DE200610048333
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Görnig; Georg Dipl.-Ing. Kunert; Anca Dipl.-Phys. Ebner; Gerhard Dipl.-Ing. Roth (FH)
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-04-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik eines Pralldämpfers für ein Fahrzeug (1), die Folgendes umfasst: eine umgebungserfassende Sensorik (3) zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs (1) und ein Steuergerät (4) zum Verarbeiten von Signalen der umgebungserfassenden Sensorik (3), das derart ausgebildet ist, dass es abhängig von den Signalen der umgebungserfassenden Sensorik (3) die Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers (6) an ein von der umgebungserfassenden Sensorik (3) erkanntes und signalisiertes Kollisionsobjekt (2) anpasst.

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Verriegelungseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen elektromagnetischen Hubmagneten umfassen, der eine Schnittstelle zum Ansteuern durch den intelligenten Aktuator aufweist.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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.
Die Zeichnungen zeigen in:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Einstellen der Dämpfungscharakteristik eines Pralldämpfers für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung;
2 die in 1 gezeigte Vorrichtung in Detail; und
3 ein Ausführungsbeispiel eines Pralldämpfers mit einstellbarer Dämpfungscharakteristik mit zwei Federn als Kraftabsorptionseinheiten, dargestellt in zwei unterschiedlichen Einstellungs-Zuständen.
Im Folgenden können (funktional) gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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

Claims

Vorrichtung zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik eines Pralldämpfers für ein Fahrzeug (1), die Folgendes umfasst: eine umgebungserfassende Sensorik (3) zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs (1) und ein Steuergerät (4) zum Verarbeiten von Signalen der umgebungserfassenden Sensorik (3), das derart ausgebildet ist, dass es abhängig von den Signalen der umgebungserfassenden Sensorik (3) die Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers (6) an ein von der umgebungserfassenden Sensorik (3) erkanntes und signalisiertes Kollisionsobjekt (2) anpasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) derart ausgebildet ist, dass es die Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers (6) auf einen weichen Wert einstellt, wenn das von der umgebungserfassenden Sensorik (3) erkannte und signalisierte Kollisionsobjekt Merkmale einer Person (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) derart ausgebildet ist, dass es die Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers (6) auf einen harten Wert einstellt, wenn das von der umgebungserfassenden Sensorik (3) erkannte und signalisierte Kollisionsobjekt Merkmale eines Fahrzeugs (2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Pralldämpfer (6) mindestens zwei Kraftabsorptionseinheiten (6.1, 6.2) mit unterschiedlichen Dämpfungscharakteristiken umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pralldämpfer (6) einen intelligenten Aktuator (8) aufweist, der über eine Schnittstellenleitung (8.1) vom Steuergerät (4) angesteuert werden kann, um die Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers (6) einstellen zu können.
Pralldämpfer (6) mit einstellbarer Dämpfungscharakteristik für ein Fahrzeug (1) umfassend mindestens eine Kraftabsorptionseinheit (6.1, 6.2) zum Absorbieren einer auf den Pralldämpfer (6) einwirkenden Kraft und einen intelligenten Aktuator (8), der mittels einer Schnittstellenleitung (8.1) von einem Steuergerät (4) zum Einstellen der Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers (6) ansteuerbar und ausgebildet ist, die Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers (6) entsprechend einem über die Schnittstellenleitung (8.1) empfangenen Signals einzustellen.
Pralldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er Folgendes umfasst: mindestens zwei Kraftabsorptionseinheiten (6.1, 6.2), die mechanisch voneinander entkoppelt derart angeordnet sind, dass bei einer Krafteinwirkung auf den Pralldämpfer (6) zunächst eine erste Kraftabsorptionseinheit (6.1) die einwirkende Kraft und nach einem vorgegebenen Absorptionsweg eine zweite Kraftabsorptionseinheit (6.2) die weiterhin einwirkende Kraft absorbiert, eine Verriegelungseinrichtung (8.2) zum mechanischen Koppeln der Kraftabsorptionseinheiten (6.1, 6.2), um die Dämpfungscharakteristik des Pralldämpfers (6) zu ändern, wobei die Verriegelungseinrichtung (8.2) derart ausgebildet ist, dass sie vom intelligenten Aktuator (8) zum mechanischen Koppeln und Entkoppeln der Kraftabsorptionseinheiten (6.1, 6.2) angesteuert werden kann.
Pralldämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (8.2) einen elektromagnetischen Hubmagneten umfasst, der eine Schnittstelle zum Ansteuern durch den intelligenten Aktuator (8) aufweist.