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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Auswerte- und Steuereinheit nach der
Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einem
Personenschutzsystem für ein Fahrzeug nach der Gattung
des unabhängigen Anspruchs 10 sowie von einem korrespondierenden
Betriebsverfahren für das Personenschutzsystem.
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Personenschutzsysteme
für Fahrzeuge, die beispielsweise aktive und/oder passive
Insassenschutzsysteme und Fußgängerschutzsysteme
umfassen, spielen bei der Fortentwicklung von Fahrzeugen eine immer
größer werdende Rolle. Grundlage der aktiven Schutzsysteme
bilden Sensorsysteme, die eine oder mehrere Sensoreinheiten umfassen, deren
Signale zur Erkennung eines Aufpralls mit einem Objekt, wie beispielsweise
einem Fußgänger, einem anderen Fahrzeug, einem
Hindernis usw., oder zur Erkennung eines Überschlags des
Fahrzeugs von mindestens einem Fahrzeugsystem ausgewertet werden,
um anschließend eine Fußgängerschutzvorrichtung,
die beispielsweise Außenairbags an den A-Säulen,
eine aktive Motorhaube usw. umfasst, oder eine Insassenschutzvorrichtung
zu aktivieren, die Airbags, Gurtstraffer usw. umfasst. Für
die Sensoreinheiten können die verschiedensten Sensorprinzipien,
wie beispielsweise Beschleunigungs-, Druck-, Klopfsensoren, piezoelektrische
und/oder optische Sensoren usw. benutzt werden. Zudem sind vorausschauende
Sensorsysteme, so genannte Precrashsensorsysteme, bekannt, die beispielsweise
Video- oder Radarsensoren aufweisen, um einen bevorstehenden Kontakt
mit einem Objekt zu erkennen und eine Objektklassifikation durchzuführen.
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So
wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 006 196 A1 ein
Schutzsystem für Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fußgänger
beschrieben. Das beschriebene Schutzsystem umfasst fahrzeuggebundene
Schutzmittel für Verkehrsteilnehmer, fahrzeuggebundene
Sensormittel für die Erfassung von geometrischen Kenngrößen
von Verkehrsteilnehmern sowie Mittel für die Berechnung von
Aufprallzeitpunkt und Aufprallort des Verkehrsteilnehmers auf das
Fahrzeug im Kollisionsfall. Die Sensormittel umfassen beispielsweise
vorausschauende Sensoren wie Stereokameras, Laserscanner, Lidar-,
Radar-, Ultraschall- oder Infrarotsensoren.
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In
der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 013 448 A1 wird eine Sicherheitsvorrichtung
für Kraftfahrzeuge beschrieben. Die beschriebene Sicherheitsvorrichtung
weist ein Sensorsystem zur Erfassung des Verkehrsumfelds, eine Prädiktionseinrichtung zur
Erkennung einer Kollisionsgefahr und ein Aktuatorsystem zur Auslösung
einer Reaktion in Abhängigkeit von der Kollisionsgefahr
auf. Eine Selbstkontrolleinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Vorhersage
der Prädiktionseinrichtung mit dem tatsächlichen
Geschehen zu vergleichen und in Abhängigkeit von einer
festgestellten Diskrepanz zumindest eine Teildeaktivierung des Aktuatorsystems
zu veranlassen. Das Sensorsystem umfasst einen oder mehre Sensoren
zur Ortung von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs, beispielsweise
Radarsensoren, Lidar-Sensoren, Videosensoren usw. Das Aktuatorsystem
kann beispielsweise Warnsignalgeber und/oder Mittel zum Eingreifen
in das Bremssystem, das Antriebssystem und/oder das Lenksystem aufweisen,
um eine Kollision zu vermeiden oder wenn dies nicht mehr möglich sein
sollte, zumindest die Kollisionsfolgen zu mildern.
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Zudem
sind aus dem Stand der Technik Crashboxen für Kraftfahrzeuge
bekannt, die üblicherweise zur Anordnung zwischen einem
Stoßfängersystem und der Karosserie des Kraftfahrzeugs
vorgesehen sind. Durch eine solche Crashbox soll im Crashfall bei
einem Aufprall des Kraftfahrzeugs Energie absorbiert werden, um
Teile des Kraftfahrzeugs und die Insassen des Kraftfahrzeugs zu
schützen. In der Regel ist die Crashbox derart ausgestaltet,
dass diese bei einem Aufprall mit sehr geringer Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs nur reversibel verformt wird, so dass hierbei
keinerlei Schäden am Kraftfahrzeug auftreten. Bei einem
Aufprall mit geringfügig höherer Geschwindigkeit
nimmt die Crashbox in vorteilhafter Weise so viel Energie auf, dass
nur das Stoßfängersystem beschädigt wird,
nicht jedoch die übrige Karosserie des Kraftfahrzeugs.
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Aus
der
DE 10 2006
058 604 A1 ist beispielsweise 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.
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Aus
der
DE 100 14 469
A1 ist eine Crashbox in Form eines Pralldämpfers
bekannt, der zwischen einem Längsträger und einem
Querträger in einem Stoßfänger eines
Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Crashbox weist ein als Hohlkörper
ausgestaltetes Deformationsprofil mit einer sich quer zu einer Längsachse
erstreckenden Sicke auf, wobei das Deformationsprofil sich aus zwei
Halbschalen zusammensetzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Auswerte- und Steuereinheit mit
den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, dass sie über eine Schnittstelle Signale von
mindestens einer vorausschauenden Sensoreinheit empfängt
und zur Erkennung eines bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs mit
einem Objekt auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit erzeugt
in Abhängigkeit von dem Auswerteergebnis Steuersignale,
um eine im Bereich einer betroffenen Fahrzeugstruktur angeordnete
Aktuatorik noch vor dem Kontakt des Fahrzeugs mit dem Objekt so
anzusteuern, dass die Energieabsorptionseigenschaften der betroffenen
Fahrzeugstruktur verändert und an den bevorstehenden Kontakt
angepasst werden. Durch die aktive Anpassung der Fahrzeugstruktur
wird vorzugsweise die Steifigkeit der betroffenen Fahrzeugstruktur,
wie beispielsweise einer Frontstruktur, Heckstruktur oder Seitenstruktur,
je nach erkanntem Lastfall verändert. Bei einer erkannten
Offset-Kollision mit einem harten Objekt kann die Steifigkeit der
betroffenen Fahrzeugstruktur beispielsweise erhöht werden.
Bei einer erkannten Kollision mit einem Fußgänger
kann die Steifigkeit der betroffenen Fahrzeugstruktur beispielsweise
abgesenkt werden. Durch die Anpassung der Fahrzeugstrukturen noch
vor dem Aufprall kann der Schutz von Insassen oder Fußgängern
verbessert werden. Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in
der variablen Anpassung der Energieabsorption durch die betroffene
Struktur des Fahrzeugs und der damit verbundenen optimalen Beeinflussung des
Geschwindigkeitsabbaus des Fahrzeugs zum besseren Schutz der Insassen
bzw. zur Beeinflussung des Geschwindigkeitsabbaus eines betroffenen Fußgängers
zum besseren Schutz des Fußgängers. Zudem ist
durch die Adaption der Frontstruktur in vorteilhafter Weise eine
erhöhte Crashkompatibilität gegeben. Dadurch ergeben
sich Möglichkeiten zur weiteren Gewichtsreduktion bei Erhalt
der Kompatibilität.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine mögliche
Ausbildung der Aktuatorik auch auf Basis einer reversiblen Lösung
erfolgen kann und somit ein höheres Wirkfeld adressiert werden
kann, da mögliche Fehlaktivierungen akzeptiert werden können.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei erhöhter
Steifigkeit der betroffenen Fahrzeugstruktur ein durch den Kontakt ausgelöstes
Signal mit hoher Wahrscheinlichkeit von entsprechenden Sensoren
erfasst und zu einem Steuergerät zur Aktivierung der entsprechenden Schutzvorrichtungen übertragen
werden kann. Daher kann sich im Hinblick auf Sensortoleranz und
Messbereich und den damit verbundenen Kosten ein weiteres Einsparpotenzial
ergeben.
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Durch
die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen
der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Auswerte-
und Steuereinheit möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die Auswerte- und Steuereinheit zur Ansteuerung
der Aktuatorik einen voraussichtlichen Kontaktpunkt ermittelt und/oder
eine Objektklassifizierung durchführt, um die Anpassung
des Energieabsorptionsverhaltens der betroffenen Fahrzeugstruktur
weiter zu verbessern.
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In
Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Aktuatorik mindestens eine
Energieabsorptionsvorrichtung und mindestens einen Antrieb, welcher
die mindestens eine Energieabsorptionsvorrichtung entlang der betroffenen
Fahrzeugstruktur bewegt, so dass unterschiedliche Steifigkeiten über
die gesamte betroffene Fahrzeugstruktur einstellbar sind, wobei die
Aktuatorik die mindestens eine Energieabsorptionsvorrichtung an
den voraussichtlichen Kontaktpunkt bewegt. Die mindestens eine Energieabsorptionsvorrichtung
ist beispielsweise als Crashbox ausgeführt, die ein einstellbares
Energieabsorptionsverhalten aufweist. Zur Anpassung des Energieabsorptionsverhaltens
kann in der als Crashbox ausgeführten mindestens einen
Energieabsorptionsvorrichtung beispielsweise eine zustandsveränderliche
Füllmasse angeordnet werden. Das Energieabsorptionsverhalten
der zustandsveränderlichen Füllmasse kann sich
während des Kontakts in Abhängigkeit von der durch
den Kontakt bewirkten Krafteinwirkung verändern und an
das Objekt anpassen, oder kann vor dem Kontakt durch ein angelegtes
Magnetfeld verändert und an das klassifizierte Objekt angepasst
werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Aktuatorik mindestens
eine Energieabsorptionsvorrichtung und mindestens einen Antrieb,
wobei die mindestens eine Energieabsorptionsvorrichtung entlang
der betroffenen Fahrzeugstruktur angeordnet ist und ein richtungsabhängiges
Energieabsorptionsverhalten aufweist. Der Antrieb stellt das richtungsabhängige
Energieabsorptionsverhalten der mindestens einen Energieabsorptionsvorrichtung beispielsweise
durch eine Drehbewegung ein. Die Aktuatorik dreht die mindestens
eine Energieabsorptionsvorrichtung um eine Drehachse beispielsweise in
eine erste Stellung mit einer hohen Steifigkeit, wenn die Auswerte-
und Steuereinheit das Objekt als hart klassifiziert. Wenn die Auswerte-
und Steuereinheit das Objekt als Fußgänger klassifiziert,
dreht die Aktuatorik die mindestens eine Energieabsorptionsvorrichtung
in eine zweite Stellung mit einer niedrigen Steifigkeit.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Aktuatorik Fixiermittel
zur Fixierung von mindestens einer frei gelagerten Fahrzeugkomponente mit
der Fahrzeugstruktur, wobei die Aktuatorik die Fixierung der mindestens
einen Fahrzeugkomponente mit der Fahrzeugstruktur zur Erzielung
einer gleichmäßigen Energieabsorption vornimmt,
wenn die Auswerte- und Steuereinheit einen energiereichen Kontakt
mit einem als hart klassifizierten Objekt erkennt. Die Fixiermittel
umfassen beispielsweise mehrere Fixierbolzen und/oder pyrotechnische
Mittel, wobei die Fixierbolzen zur Fixierung in korrespondierende
Aufnahmen in der Fahrzeugkomponente einführbar sind, und
wobei die Auslösung der pyrotechni schen Mittel eine aktive
Verkeilung der Fahrzeugkomponente mit der Fahrzeugstruktur bewirkt.
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Ein
erfindungsgemäßes Personenschutzsystem für
ein Fahrzeug umfasst mindestens eine vorausschauende Sensoreinheit,
deren Signale von einer Auswerte- und Steuereinheit über
mindestens eine Schnittstelle empfangen und zur Erkennung eines
bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs mit einem Objekt ausgewertet
werden. Die Auswerte- und Steuereinheit stellt in Abhängigkeit
von diesem Auswerteergebnis Steuersignale bereit, welche eine im Bereich
einer betroffenen Fahrzeugstruktur angeordnete Aktuatorik noch vor
dem Kontakt des Fahrzeugs mit dem Objekt so ansteuern, dass die
Energieabsorptionseigenschaften der betroffenen Fahrzeugstruktur
verändert und an den bevorstehenden Kontakt angepasst sind.
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Das
erfindungsgemäße Betriebsverfahren für
ein Personenschutzsystem in einem Fahrzeug, welches mindestens eine
vorausschauende Sensoreinheit umfasst, deren Signale zur Erkennung
eines bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs mit einem Objekt ausgewertet
werden, passt die Energieabsorptionseigenschaften einer vom bevorstehenden Kontakt
betroffenen Fahrzeugstruktur in Abhängigkeit vom Auswerteergebnis
an den bevorstehenden Kontakt mit dem Objekt an.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen
Personenschutzsystem.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Fahrzeugvorderteils mit einem
ersten Ausführungsbeispiel einer Aktuatorik, die im erfindungsgemäßen
Personenschutzsystem gemäß 1 verwendet
werden kann.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung des Fahrzeugvorderteils aus 2 bei
einem Offsetcrash.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung des Fahrzeugvorderteils aus 2 bei
einem Pfahlcrash.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung einer Energieabsorptionsvorrichtung,
die im ersten Ausführungsbeispiel der Aktuatorik für
das erfindungsgemäße Personenschutzsystem gemäß 1 verwendet
werden kann.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung eines Fahrzeugvorderteils mit einem
zweiten Ausführungsbeispiel einer Aktuatorik, die im erfindungsgemäßen
Personenschutzsystem gemäß 1 verwendet
werden kann.
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7 und 8 zeigen
jeweils eine schematische Darstellung einer Energieabsorptionsvorrichtung,
die im zweiten Ausführungsbeispiel der Aktuatorik für
das erfindungsgemäße Personenschutzsystem gemäß 1 verwendet
werden kann.
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9 und 10 zeigen
jeweils eine schematische Darstellung eines Fahrzeugvorderteils
mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer Aktuatorik, die
im erfindungsgemäßen Personenschutzsystem gemäß 1 verwendet
werden kann.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Personenschutzsystem
für ein Fahrzeug 1 mehrere vorausschauende Sensoreinheiten 20 mit
verschiedenen Überwachungsbereichen 22.1 bis 22.4, 24.1 bis 24.4, 26.1 und 26.3,
deren Signale von einer Auswerte- und Steuereinheit 30 über
mehrere nicht dargestellte Schnittstellen empfangen und zur Erkennung
eines bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs 1, 41, 61 mit
einem Objekt ausgewertet werden. Die vorausschauenden Sensoreinheiten
umfassen beispielsweise Kameras, Laserscanner, Lidar-, Radar-, Ultraschall-
oder Infrarotsensoren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind vier vorausschauende Sensoreinheiten 20 im Dachbereich
des Fahrzeugs 1, 41, 61 angeordnet. Eine
in Fahrtrichtung ausgerichtete erste Dachsensoreinheit 20 weist
einen ersten und zweiten Überwachungsbereich 22.1 und 24.1 zur Überwachung
des Fahrzeugumfelds im Bereich einer Frontstruktur 2, 42, 62 des
Fahrzeugs 1, 41, 61 auf. Eine in Fahrtrichtung
nach rechts ausgerichtete zweite Dachsensoreinheit 20 weist
einen ersten und zweiten Überwa chungsbereich 22.2 und 24.2 zur Überwachung
des Fahrzeugumfelds im Bereich einer rechten Seitenstruktur 3.1 des
Fahrzeugs 1, 41, 61 auf. Eine gegen die
Fahrtrichtung ausgerichtete dritte Dachsensoreinheit 20 weist
einen ersten und zweiten Überwachungsbereich 22.3 und 24.3 zur Überwachung
des Fahrzeugumfelds im Bereich einer Heckstruktur 4 des
Fahrzeugs 1, 41, 61 auf. Eine in Fahrtrichtung
nach links ausgerichtete vierte Dachsensoreinheit 20 weist
einen ersten und zweiten Überwachungsbereich 22.4 und 24.4 zur Überwachung
des Fahrzeugumfelds im Bereich einer linken Seitenstruktur 3.2 des
Fahrzeugs 1, 41, 61 auf. Zudem ist eine
vorausschauende Sensoreinheit 20 im Bereich der Frontstruktur 2, 42, 62 des
Fahrzeugs 1, 41, 61 angeordnet und weist
einen in Fahrtrichtung ausgerichteten Überwachungsbereich 26.1 auf.
Eine weitere vorausschauende Sensoreinheit 20 ist im Bereich der
Heckstruktur 4 des Fahrzeugs 1, 41, 61 angeordnet
und weist einen gegen die Fahrtrichtung ausgerichteten Überwachungsbereich 26.3 auf.
Zur Auswertung und zur Erkennung eines bevorstehenden Kontakts des
Fahrzeugs 1, 41, 61 mit einem Objekt führt
die Auswerte- und Steuereinheit 30 beliebige erforderliche
logische Kombinationen der von den vorausschauenden Sensoreinheiten 20 ausgegebenen Informationen
bzw. Signale durch. In Abhängigkeit vom Auswerteergebnis
erzeugt die Auswerte- und Steuereinheit 30 Steuersignale,
welche eine im Bereich einer betroffenen Fahrzeugstruktur 2, 42, 62 angeordnete
Aktuatorik 10, 50, 70 noch vor dem Kontakt
des Fahrzeugs 1, 41, 61 mit dem Objekt
so ansteuern, dass die Energieabsorptionseigenschaften der betroffenen
Fahrzeugstruktur 2, 42, 62 an den bevorstehenden
Kontakt angepasst werden können. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 bestimmt
durch die Auswertung der Informationen bzw. Signale vorzugsweise
einen voraussichtlichen Kontaktpunkt und/oder führt eine
Objektklassifizierung durch, um die Ansteuerung der Aktuatorik 10, 50, 70 optimal ausführen
zu können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Aktuatorik 10, 50, 70 nur in
der Fronstruktur 2, 42, 62 angeordnet.
Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsformen
kann die Aktuatorik 10, 50 auch auf andere Fahrzeugstrukturen, wie
beispielsweise die Heckstruktur 4 und die Seitenstrukturen 3.1, 3.2 angewendet
werden.
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Wie
aus 2 bis 4 ersichtlich sieht eine erste
Ausführungsform eine Aktuatorik 10 in der Fronstruktur 2 des
Fahrzeugs 1 vor, die zwei in Y-Richtung bewegliche Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 aufweist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 als Crashboxen
ausgeführt, deren Energieabsorptionseigenschaften veränderbar sind.
Die beiden Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 können
jeweils von einem nicht dargestellten Antrieb in einer Querstruktur 15 entlang
der Frontstruktur 2 des Fahrzeugs 1 bewegt werden,
so dass unterschiedliche Steifigkeiten über die gesamten
Fahrzeugbreite eingestellt werden können. In der in 2 dargestellten
Ausgangsposition ist eine erste Energieabsorptionsvorrichtung 12.1 in
Verlängerung eines in Fahrtrichtung linken Längsträgers 16 positioniert,
und eine zweite Energieabsorptionsvorrichtung 12.2 ist
in Verlängerung eines in Fahrtrichtung rechten Längsträgers 16 positioniert.
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3 zeigt
einen ersten Anwendungsfall, der einen Low-Offsetcrash des Fahrzeugs 1 und
einem anderen Fahrzeug 1 mit geringer Überdeckung von < 20% und einem hohem
Verletzungsrisiko repräsentiert, da die Fahrzeugstrukturen
auf diesen Fall nicht angepasst sind. Zur Anpassung der Energieabsorptionseigenschaften
an den Kontakt werden bei dem dargestellten ersten Anwendungsfall
die beiden Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 in Fahrtrichtung
nach rechts bewegt, um die Frontstruktur 2 im rechten Bereich
optimal zu verstärken und das Verletzungsrisiko der Insassen
zu verringern. Die gestrichelte Darstellung der Energieabsorptionsvorrichtung 12.1 zeigt
deren Ausgangsposition.
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4 zeigt
einen zweiten Anwendungsfall, der einen zentralen Crash des Fahrzeugs 1 mit
einem Pfahl 8 und einem hohem Verletzungsrisiko repräsentiert,
da der Pfahl 8 ohne die erfindungsgemäße
Ausführungsform zunächst fast ungebremst in die Frontstruktur 2 des
Fahrzeugs 1 eindringt, ohne einen wesentlichen Energieanteil
zu absorbieren. Durch den fehlenden Energieabbau werden die Insassen
einerseits nicht geschützt und andererseits werden keine
ausreichenden Beschleunigungssignale erzeugt, um eine frühe
Auslösung der Insassenschutzmittel zu ermöglichen.
Zur Anpassung der Energieabsorptionseigenschaften an den Kontakt
mit dem Pfahl 8 werden bei dem dargestellten zweiten Anwendungsfall
die beiden Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 in
die Mitte der Frontstruktur 2 bzw. zur ermittelten Kontakt-
bzw. Aufprallposition bewegt, um die Frontstruktur 2 im
mittleren Bereich optimal zu verstärken und das Verletzungsrisiko
der Insassen zu verringern. Dadurch werden frühzeitig Beschleunigungssignale
und insbesondere auch Körperschallsignale erzeugt und Energie
kontrolliert abgebaut. Die gestrichelten Darstellungen der Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 zeigen
jeweils deren Ausgangspositionen.
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5 zeigt
eine mögliche Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 am Beispiel
der rechten Energieabsorptionsvorrichtung 12.2. Wie aus 5 ersichtlich
ist, ist die Energieabsorptionsvorrichtung 12.2 als Crashbox
mit ein einstellbarem Energieabsorptionsverhalten ausgeführt, die
einen beweglichen Kolben 13 und einen Stempel 14 aufweist.
Es existieren bereits Lösungen, die eine adaptive Crashbox
berücksichtigen, die teleskopähnlich ausgefahren
werden muss. Dadurch ergibt sich bauartbedingt eine erhöhte
Steifigkeit, wobei zusätzlicher Bauraum erforderlich ist.
Die dargestellte adaptive und passive Crashbox ist mit einer zustandsveränderlichen
Füllmasse 11 in Form einer viskoelastischen Siliconmasse
gefüllt, die auch als „Hüpfender Kitt” bezeichnet
wird. Die viskoelastische Siliconmasse 11 ist in einem
Volumen zwischen dem Kolben 13 und dem Stempel 14 vollständig
eingeschlossen und stellt ein adaptives mechanisches Dämpfungselement
dar, wobei sich das Energieabsorptionsverhalten der viskoelastischen
Siliconmasse 11 und damit der Crashbox 12.2 während
des Kontakts mit dem Objekt 1', 8 in Abhängigkeit
von der durch den Kontakt bewirkten Krafteinwirkung verändert
und an das Objekt 1', 8 anpasst. Die viskoelastische
Siliconmasse 11 verhält sich fest und spröde
bei einen kurzem hohen Kraftstoß, und geht bei einer langsameren
längeren Krafteinwirkung in ein Fließverhalten über.
Als Ausführungsvarianten können die Energieabsorptionsvorrichtungen 12.1, 12.2 einerseits
als massive gefüllte Crashboxen oder auch als gefüllte
Crashbox ausgeführt werden, die selbst noch ein definiertes Deformationsverhalten
aufweist. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform
wird als zustandsveränderliche Füllmasse 11 eine
magneto-rheologische Flüssigkeit verwendet, die in Abhängigkeit
von einem angelegten Magnetfeld ihren Zustand von flüssig
in zäh verändern kann, so dass die Steifigkeit
der Crashbox 12.2 aktiv verändert werden kann.
Das Energieabsorptionsverhalten der magneto-rheologischen Flüssigkeit
kann vor dem Kontakt mit dem Objekt 1', 8 durch
das angelegte Magnetfeld aktiv verändert und an das klassifizierte
Objekt 1', 8 anpasst werden.
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Wie
aus 6 bis 8 ersichtlich sieht eine zweite
Ausführungsform eine Aktuatorik 50 in der Fronstruktur 42 des
Fahrzeugs 41 vor, die eine sich über die Fahrzeugfront
erstreckende Energieabsorptionsvorrichtung 52 aufweist,
die ähnlich wie ein Querträger aufgebaut ist.
Die Energieabsorptionsvorrichtung 52 weist auf einer Seite
eine als Kammstruktur ausgeführte Strukturierung 54 und
auf der Rückseite der Strukturierung 54 einen
Strukturträger 56 mit einer im Wesentlichen ebenen
Oberfläche auf. Die Strukturierung 54 ist dermaßen
ausgeführt, dass das mechanische Verhalten der Energieabsorptionsvorrichtung 52 richtungsabhängig
wird. Daher ist die Energieabsorptionsvorrichtung 52 um
eine Drehachse 51 drehbar gelagert und typischerweise in
einer der Positionen verankert. Die Energieabsorptionsvorrichtung 52 lässt
sich durch einen nicht dargestellten Antrieb, der beispielsweise
als Elektromotor ausgeführt ist, reversibel oder irreversibel
um die Drehachse 51 drehen, so dass aus einer weicheren
Frontstruktur 42 eine harte Frontstruktur 42 erzeugt
werden kann und umgekehrt. Da dieser Drehvorgang insbesondere bei
reversiblen Prozessen eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, wird
dieser noch vor dem Kontakt mit dem Objekt 1', 8 oder
einem Fußgänger ausgeführt. Die gegen
die Fahrtrichtung zeigende durchgezogen dargestellte Kammstruktur 54 repräsentiert
die weiche Einstellung der Frontstruktur 42. Wie aus 7 ersichtlich
ist, setzt die Energieabsorptionsvorrichtung 52 mit der
gegen die Fahrtrichtung zeigenden Kammstruktur 54 einer
von vorn auf die Frontstruktur 42 wirkenden Kraft F einen
geringen Widerstand entgegen, so dass sich die Energieabsorptionsvorrichtung 52 leicht
durchbiegt. Diese weiche Frontstruktur 42 wird vorzugsweise
für leichte Crashs oder Fußgängeranpralle
eingestellt. Die in Fahrtrichtung zeigende gestrichelt dargestellte Kammstruktur 54 repräsentiert
die harte Einstellung der Fronstruktur 42. Wie aus 8 ersichtlich
ist, setzt die Energieabsorptionsvorrichtung 52 mit der
in Fahrtrichtung zeigenden Kammstruktur 54 einer von vorn
auf die Frontstruktur 42 wirkenden Kraft F einen hohen
Widerstand entgegen, so dass sich die Energieabsorptionsvorrichtung 52 schwer
durchbiegt. Diese harte Frontstruktur 42 wird vorzugsweise
für schwere Crashs eingestellt.
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Wie
aus 9 und 10 ersichtlich ist, bewirkt
eine dritte Ausführungsform einer Aktuatorik 70 für
ein Personenschutzsystem, dass bei einer frühzeitigen Erkennung
eines schweren Zusammenstoßes im Frontbereich 62 des
Fahrzeugs 61 angeordnete frei gelagerte Fahrzeugkomponenten 75 mit
der Fahrzeugstruktur 76 fixiert werden, um die frei gelagerten
Massen noch vor dem Kontakt mit einem Objekt 1', 8 der
Fahrzeugstruktur fest zu fixieren. Dadurch wird ein gleichmäßiger
Energieabbau ermöglicht, was sich wiederum positiv auf
die Insassenkinematik auswirkt, da Kraftspitzen vermieden werden. Solche
Fahrzeugkomponenten 75 umfassen beispielsweise eine Batterie,
Lichtmaschinen, Klimaanlagen oder insbesondere einen schweren schwingend
gelagerten Motorblock. 9 und 10 zei gen
die Fixierung des Motorblocks 75 kurz vor dem Kontakt,
wobei 9 den nicht fixierten Zustand des Motorblocks 75 und 10 den
fixierten Zustand des Motorblocks 75 zeigen. Wie aus 9 und 10 ersichtlich
ist werden zur Fixierung des Motorblocks 75 im dargestellten
Ausführungsbeispiel mehrere Fixierungsbolzen 72 verwendet,
wobei auf jeder Seite des Motorblock 75 zwei über
einen Bolzenträger 74 miteinander gekoppelte Fixierungsbolzen 72 angeordnet
sind. Die Fixierungsbolzen 72 sind in Durchbrüchen
im jeweiligen Längsträger 76 geführt
und werden nach der Erkennung eines bevorstehenden Kontakts des
Fahrzeugs 61 mit einem Objekt 1', 8 in korrespondierende
Aufnahmen im Motorblock 75 eingeführt, wodurch
der Motorblock 75 mit den Längsträgern 76 fixiert
werden kann. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform
werden pyrotechnische Mittel verwendet, die nach der Erkennung eines
bevorstehenden Kontakts des Fahrzeugs 61 mit einem Objekt 1', 8 ausgelöst
werden, um eine aktive Verkeilung der entsprechenden Fahrzeugkomponente 75 mit
der Fahrzeugstruktur 76 zu bewirken.
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Durch
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können
Fahrzeugstrukturen bereits vor dem Kontakt mit einem Objekt zum
besseren Schutz des Insassen oder Fußgängers an
den bevorstehenden Kontakt angepasst werden. Die Auslösung
erfolgt jeweils vor dem Kontakt mittels einer geeigneter vorausschauenden
Sensorik. Die Anpassung der Fahrzeugstruktur erfolgt dabei vorzugsweise
mit einer geeigneten Aktuatorik, die von einer Auswerte- und Steuereinheit
gesteuert wird, wobei je nach Lastfall vorzugsweise die Steifigkeit
der Fahrzeugstruktur erhöht oder abgesenkt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004006196
A1 [0003]
- - DE 102005013448 A1 [0004]
- - DE 102006058604 A1 [0006]
- - DE 10014469 A1 [0007]