DE102011005169A1

DE102011005169A1 - Device for adjusting rigidity of adaptive energy absorbing structure of vehicle, has transmission device transferring portion of relative movement of mass element to die adjustable unit to adjust rigidity of energy absorbing structure

Info

Publication number: DE102011005169A1
Application number: DE201110005169
Authority: DE
Inventors: Bernd Goetzelmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2012-09-13

Abstract

The device (100) has a rotor i.e. deformation roller (102), rotatably mounted around a rotational axis, where rotational speed of the rotor depends on crash energy. A mass element (104) is coupled with the rotor to rotate the rotor around the rotational axis and to execute relative movement of a portion vertical to the rotational axis based on the rotational speed. A transmission device (106) transfers a portion of the relative movement of the mass element to a die adjustable unit (112) to adjust the rigidity of an adaptive energy absorbing structure. An independent claim is also included for an adaptive energy absorbing structure for deforming a deformation element.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit einer adaptiven Energieabsorptionsstruktur, auf eine adaptive Energieabsorptionsstruktur sowie auf eine Deformationsrolle zum Deformieren eines Deformationselements in einer Energieabsorptionsstruktur.The present invention relates to an apparatus for adjusting a rigidity of an adaptive energy absorption structure, an adaptive energy absorption structure, and a deformation roller for deforming a deformation element in an energy absorption structure.

Bei einer herkömmlichen verstellbaren Energieabsorptionsstruktur für Aufprallenergie bestehen verschiedene Möglichkeiten, die Struktur mittels einer Aktuatorik einzustellen. Voraussetzung ist, dass in irgendeiner Weise die Art eines Crashs klassifiziert wird, beispielsweise mittels eines sogenannten Upfront-Sensors. Klassische nicht adaptive Crashboxen sind in der Regel einfache Blechbauteile ohne jegliche Intelligenz Sensorik und Aktuatorik treiben daher die Kosten einer herkömmlichen verstellbaren Energieabsorptionsstruktur in die Höhe.In a conventional adjustable energy absorption structure for impact energy, there are various possibilities for adjusting the structure by means of an actuator system. The prerequisite is that in some way the type of a crash is classified, for example by means of a so-called upfront sensor. Classic non-adaptive crash boxes are usually simple sheet metal parts without any intelligence. Sensors and actuators therefore increase the cost of a conventional adjustable energy absorption structure.

Die DE 197 45 656 C2 beschreibt eine adaptive Crashstruktur, welche auf Basis eines Verjüngungsabsorbers arbeitet. Durch die Zu- und Abschaltung von Matrizenplatten kann ein Verjüngungsdurchmesser variiert und somit die Steifigkeit der Struktur angepasst werden.The DE 197 45 656 C2 describes an adaptive crash structure that works on the basis of a taper absorber. By switching on and off of die plates, a taper diameter can be varied and thus the rigidity of the structure can be adjusted.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit einer adaptiven Energieabsorptionsstruktur, eine adaptive Energieabsorptionsstruktur sowie eine Deformationsrolle zum Deformieren eines Deformationselements in einer Energieabsorptionsstruktur gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an apparatus for adjusting a rigidity of an adaptive energy absorption structure, an adaptive energy absorption structure and a deformation roller for deforming a deformation element in an energy absorption structure according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen einem Deformationselement und einer Energieabsorptionsstruktur, in die das Deformationselement zur Energieabsorption eingeführt wird, ein Maß für einen Energiegehalt eines Aufpralls ist, dessen Energie durch die Energieabsorptionsstruktur zu absorbieren ist. Durch ein drehbares Element kann die Relativgeschwindigkeit in eine Drehbewegung umgewandelt werden, indem das drehbare Element beispielsweise auf dem Deformationselement abrollt. Die Drehbewegung ruft in dem drehbaren Element Fliehkräfte hervor, die ein Maß für die Relativgeschwindigkeit repräsentieren. Durch eine Übertragung einer von den Fliehkräften motivierten Bewegung beweglicher Masseelemente innerhalb des drehbaren Elements auf eine Verstelleinrichtung der Energieabsorptionsstruktur lässt sich eine Steifigkeit der Energieabsorptionsstruktur entsprechend der Relativgeschwindigkeit einstellen.The invention is based on the finding that a relative velocity between a deformation element and an energy absorption structure into which the energy absorption deformation element is introduced is a measure of an energy content of an impact whose energy is to be absorbed by the energy absorption structure. By a rotatable element, the relative speed can be converted into a rotational movement by the rotatable element rolls, for example, on the deformation element. The rotational movement causes centrifugal forces in the rotatable element, which represent a measure of the relative speed. By transmitting a centrifugal force-motivated movement of movable mass elements within the rotatable element to an adjusting device of the energy absorption structure, it is possible to set a stiffness of the energy absorption structure in accordance with the relative speed.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit einer adaptiven Energieabsorptionsstruktur bei einem durch die adaptive Energieabsorptionsstruktur zu absorbierenden Aufprall, mit folgenden Merkmalen:
einem Rotor, der um eine Drehachse drehbar gelagert ist, und der ausgebildet ist, um ansprechend auf den Aufprall in Drehung versetzt zu werden, wobei eine Drehgeschwindigkeit des Rotors abhängig von einer Energie des Aufpralls ist;
zumindest einem Masseelement, das mit dem Rotor gekoppelt ist, und ausgebildet ist, um bei einer Drehung des Rotors zusammen mit dem Rotor um die Drehachse zu drehen und eine von einer Größe der Drehgeschwindigkeit abhängige Relativbewegung mit zumindest einem Anteil senkrecht zur Drehachse auszuführen; und
einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen zumindest des Anteils der Relativbewegung des Masseelements auf eine Matrizenverstelleinheit zum Einstellen der Steifigkeit der Energieabsorptionsstruktur.The present invention provides an apparatus for adjusting a stiffness of an adaptive energy absorption structure in an impact to be absorbed by the adaptive energy absorption structure, comprising:
a rotor rotatably supported about an axis of rotation and configured to be rotated in response to the impact, wherein a rotational speed of the rotor is dependent on an energy of the impact;
at least one mass element, which is coupled to the rotor, and is designed to rotate about the axis of rotation together with the rotor during rotation of the rotor and to carry out a relative movement dependent on a magnitude of the rotational speed with at least a portion perpendicular to the axis of rotation; and
a transmission device for transmitting at least the portion of the relative movement of the mass element to a Matrizenverstelleinheit for adjusting the rigidity of the energy absorption structure.

Unter einer adaptiven Energieabsorptionsstruktur kann eine Vorrichtung zum Abbau von Aufprallenergie eines Aufpralls, beispielsweise eines Fahrzeugs auf ein Hindernis verstanden werden. Beispielsweise kann die Energieabsorptionsstruktur zwischen einem Querträger und einem Längsträger eines Fahrzeugs angeordnet sein. Zur Energieabsorption kann ein Deformationselement irreversibel umgeformt werden, beispielsweise plastisch gestaucht, plastisch geweitet oder getrennt werden. Dazu wird das Deformationselement von dem Aufprall durch oder über eine Matrize in der Energieabsorptionsstruktur bewegt. Die Matrize wirkt auf das Deformationselement und formt es um. Je nachdem, wie stark das Deformationselement umgeformt wird, wird mehr oder weniger Energie pro deformierter Länge des Deformationselements benötigt, und damit von der Aufprallenergie abgebaut. Um unterschiedliche Deformationen zu erreichen, kann die Matrize von einer Matrizenverstelleinheit in zumindest einem für die Deformation relevanten Maß verstellt werden. Bei einer Verjüngungsmatrize kann beispielsweise ein Verjüngungsdurchmesser verstellt werden. Unter einem Rotor kann ein zumindest teilweise rotationssymmetrisches Element verstanden werden, das eine drehbare Lagerung in der Energieabsorptionsstruktur aufweist. Da die Aufprallenergie in direktem Zusammenhang mit einer Aufprallgeschwindigkeit steht, kann die Aufprallgeschwindigkeit als lineare Geschwindigkeit eines bewegten Elements an einem wirksamen Umfang des Rotors über eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung als tangentiale Umfangsgeschwindigkeit auf den Rotor übertragen werden. Dadurch kann der Rotor in Drehung versetzt werden. In dem Rotor oder zumindest drehfest mit dem Rotor verbunden, kann ein Masseelement durch eine aus der Drehung resultierende Zentrifugalbeschleunigung eine zumindest teilweise von der Drehachse weggerichtete Relativbewegung zu dem Rotor ausführen, wenn sich der Rotor dreht. Dabei kann das Masseelement auf einer Bahnkurve beweglich sein, die beispielsweise durch Führungsflächen oder Führungselemente, wie Hebel definiert ist. Unter einer Übertragungseinrichtung kann ein Verbindungselement verstanden werden, das zumindest einen Teil der Relativbewegung des Masseelements als beispielsweise Zug, Druck oder Torsion auf die Verstelleinrichtung der Matrize überträgt. Beispielsweise kann die Übertragungseinrichtung ein Seil oder ein seilförmiges Element, ein Hebel oder stangenförmiges Element oder eine Welle oder ein torsionssteifes Element sein. Ebenso kann die Übertragungseinrichtung eine Kombination der Elemente sein.An adaptive energy absorption structure can be understood as an apparatus for reducing the impact energy of an impact, for example of a vehicle, on an obstacle. For example, the energy absorption structure may be arranged between a cross member and a longitudinal member of a vehicle. For energy absorption, a deformation element can be irreversibly reshaped, for example plastically compressed, plastically widened or separated. For this purpose, the deformation element is moved by the impact through or via a die in the energy absorption structure. The matrix acts on the deformation element and transforms it. Depending on how strongly the deformation element is reshaped, more or less energy per deformed length of the deformation element is needed, and thus degraded by the impact energy. In order to achieve different deformations, the die can be adjusted by a Matrizenverstelleinheit in at least one relevant to the deformation measure. In a tapering die, for example, a tapering diameter can be adjusted. A rotor may be understood to mean an at least partially rotationally symmetrical element which has a rotatable mounting in the energy absorption structure. Since the impact energy is directly related to an impact velocity, the impact velocity can be transmitted as a linear velocity of a moving element at an effective circumference of the rotor via a non-positive and / or positive connection as a tangential peripheral speed to the rotor. As a result, the rotor can be rotated. In the rotor, or at least non-rotatably connected to the rotor, a mass element can, by means of a centrifugal acceleration resulting from the rotation, carry out a relative movement towards the rotor, at least partially directed away from the axis of rotation, as the rotor rotates. In this case, the mass element can be movable on a trajectory, which is defined for example by guide surfaces or guide elements, such as levers. A transmission device can be understood as meaning a connection element which transmits at least part of the relative movement of the mass element, for example tension, pressure or torsion, to the adjusting device of the matrix. For example, the transmission device may be a cable or a rope-shaped element, a lever or rod-shaped element or a shaft or a torsionally rigid element. Likewise, the transmission device may be a combination of the elements.

Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Rotor ausgebildet sein, um bei dem Aufprall durch ein Deformationselement der Energieabsorptionsstruktur in Drehung versetzt zu werden. Dadurch kann der Aufprall direkt an der Energieabsorptionsstruktur ermittelt werden und die Energieabsorptionsstruktur unmittelbar auf eine anteilig pro Energieabsorptionsstruktur zu absorbierende Energie reagieren.According to an embodiment of the present invention, the rotor may be configured to be rotated upon impact by a deformation element of the energy absorbing structure. As a result, the impact directly on the energy absorption structure can be determined and the energy absorption structure can react directly to a energy to be absorbed proportionately per energy absorption structure.

Ferner kann auch der Rotor über eine formschlüssige Kraftübertragungsstruktur mit dem Deformationselement verbunden sein. Unter einer formschlüssigen Kraftübertragungsstruktur kann beispielsweise eine Verzahnung verstanden werden. Ebenso kann eine Mikroverzahnung als formschlüssige Kraftübertragungsstruktur verwendet werden. Dadurch kann ein Schlupf zwischen dem Deformationselement und dem Rotor verhindert werden und der Aufprall vollständig in der Drehung des Rotors abgebildet werden.Furthermore, the rotor can also be connected to the deformation element via a form-fitting force transmission structure. By a positive power transmission structure, for example, a toothing can be understood. Likewise, a micro-toothing can be used as a positive power transmission structure. Thereby, a slip between the deformation element and the rotor can be prevented and the impact can be fully mapped in the rotation of the rotor.

Auch kann die Vorrichtung zumindest eine Feder aufweisen, die mit dem Massenelement gekoppelt ist, um eine Federkraft auf das Massenelement zu übertragen. Dabei kann die Feder der Relativbewegung entgegenwirken, und zusätzlich oder alternativ das Massenelement in einer Ruhelage halten, wenn der Rotor keine Drehgeschwindigkeit aufweist. Dadurch kann der Aufprall lageunabhängig erfasst werden und die Energieabsorptionsstruktur in einem Gleichgewicht zwischen Zentrifugalkraft und rückstellender Federkraft entsprechend einer Aufprallschwere eingestellt werden.Also, the device may include at least one spring coupled to the mass member for transmitting a spring force to the mass member. In this case, the spring can counteract the relative movement, and additionally or alternatively hold the mass element in a rest position when the rotor has no rotational speed. As a result, the impact can be detected independently of position and the energy absorption structure can be set in a balance between centrifugal force and restoring spring force corresponding to an impact severity.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Rotor als Deformationsrolle gemäß dem hier vorgestellten Ansatz ausgebildet sein, und die Übertragungseinrichtung kann ausgebildet sein, um den Rotor auf der Drehachse entsprechend der Drehgeschwindigkeit zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu positionieren. Dadurch kann das Deformationselement unmittelbar die Bewegung auf den Rotor übertragen. Durch eine Abrollbewegung wird ein Reibungseinfluss beim Verformen des Deformationselements minimiert. Die Übertragungseinrichtung kann direkt auf die Deformationsrolle wirken. Die Geschwindigkeit des Deformationselements in der Energieabsorptionsstruktur ist unmittelbar maßgeblich für die Deformation des Deformationselements.In a further embodiment of the present invention, the rotor may be formed as a deformation roller according to the approach presented here, and the transmission device may be configured to position the rotor on the axis of rotation according to the rotational speed between the first position and the second position. As a result, the deformation element can directly transmit the movement to the rotor. A rolling movement minimizes the influence of friction during deformation of the deformation element. The transfer device can act directly on the deformation roller. The speed of the deformation element in the energy absorption structure is directly responsible for the deformation of the deformation element.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung einen zusätzlichen Rotor umfassen, der auf der Drehachse beweglich angeordnet ist. Dabei kann die Übertragungseinrichtung ausgebildet sein, um den zusätzlichen Rotor auf der Drehachse entsprechend der Drehgeschwindigkeit zwischen einer zusätzlichen ersten Position und einer zusätzlichen zweiten Position zu positionieren. Die zusätzliche erste Position und die zusätzliche zweite Position können der ersten Position und der zweiten Position auf der Drehachse symmetrisch gegenüber angeordnet sein. Durch eine symmetrische Anordnung der Rotoren können eingeleitete Kräfte in die Energieabsorptionsstruktur gleichmäßig verteilt werden.According to a further embodiment of the present invention, the device may comprise an additional rotor, which is arranged movably on the axis of rotation. In this case, the transmission device can be designed to position the additional rotor on the axis of rotation according to the rotational speed between an additional first position and an additional second position. The additional first position and the additional second position may be arranged symmetrically opposite the first position and the second position on the rotation axis. By a symmetrical arrangement of the rotors introduced forces can be evenly distributed in the energy absorption structure.

Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine adaptive Energieabsorptionsstruktur zum Deformieren eines Deformationselements, mit folgenden Merkmalen:
einer Matrize zum Deformieren des Deformationselements, wenn das Deformationselement relativ zu der Energieabsorptionsstruktur bewegt wird;
einer Matrizenverstelleinheit zum Verstellen einer Position der Matrize; und
zumindest einer Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit der adaptiven Energieabsorptionsstruktur, gemäß dem hier vorgestellten Ansatz.Furthermore, the invention also includes an adaptive energy absorption structure for deforming a deformation element, having the following features:
a die for deforming the deformation member when the deformation member is moved relative to the energy absorption structure;
a die adjusting unit for adjusting a position of the die; and
at least one device for adjusting a stiffness of the adaptive energy absorption structure, according to the approach presented here.

Somit kann der erfindungsgemäße Ansatz zur Einstellung der Steifigkeit bei einer bekannten Energieabsorptionsstruktur eingesetzt werden. Dabei kann die Energieabsorptionsstruktur eine Mehrzahl von Vorrichtungen zum Einstellen der Steifigkeit der adaptiven Energieabsorptionsstruktur aufweisen, wobei die Vorrichtungen um das Deformationselement herum angeordnet sein können. Dadurch kann eine besonders gleichmäßige Deformation des Deformationselements erreicht werden.Thus, the stiffness adjustment approach of the invention can be used in a known energy absorption structure. In this case, the energy absorption structure may comprise a plurality of devices for adjusting the stiffness of the adaptive energy absorption structure, wherein the devices may be arranged around the deformation element. As a result, a particularly uniform deformation of the deformation element can be achieved.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Deformationsrolle zum Deformieren eines Deformationselements in einer Energieabsorptionsstruktur, um Energie zu absorbieren, mit folgenden Merkmalen:
einer Lagerstelle zum drehbaren Lager der Deformationsrolle in der Energieabsorptionsstruktur; und
eine Deformationsfläche, die ausgebildet ist, um bei einem Einführen des Deformationselements in die Energieabsorptionsstruktur auf dem Deformationselement abzurollen um das Deformationselement in einer Radialrichtung der Deformationsrolle zu verformen.Further, the present invention provides a deformation roller for deforming a deformation element in an energy absorption structure to absorb energy, having the following features:
a bearing for rotatably supporting the deformation roller in the energy absorption structure; and
a deformation surface, which is designed to be in an insertion of the deformation element in the Unwind energy absorption structure on the deformation element to deform the deformation element in a radial direction of the deformation role.

Unter einer Deformationsrolle kann ein Wälzkörper verstanden werden, der mit einer Deformationsfläche in Kontakt zu einem Deformationselement stehen kann, wobei das Deformationselement die Deformationsrolle über die Deformationsfläche in Drehung versetzen kann, wenn das Deformationselement durch die Energieabsorptionsstruktur bewegt wird. Dabei kann die Deformationsrolle zur Vermeidung von Reibungseinflüssen auf dem Deformationselement abwälzen, und eine Kontur der Deformationsfläche in das Deformationselement einprägen. Die Deformationsfläche kann eine dem Deformationselement entsprechende Oberflächenkontur aufweisen. Die Oberflächenkontur kann auch einer Oberflächenkontur des Deformationselements angenähert sein. Die Deformationsrolle kann einen kreiszylindrischen Grundkörper aufweisen. Die Deformationsrolle kann auch einen prismatischen Grundkörper mit kreissegmentförmiger Grundfläche aufweisen. Ebenfalls kann die Deformationsrolle über zumindest einen Teilbereich der Deformationsfläche einen steigenden oder fallenden Abstand von der Deformationsfläche zur Lagerstelle aufweisen, um eine steigende oder fallende Deformation des Deformationselements über die Drehung der Deformationsrolle zu ermöglichen.A deformation roller can be understood as meaning a rolling body which can be in contact with a deformation element with a deformation surface, wherein the deformation element can set the deformation roller in rotation via the deformation surface when the deformation element is moved by the energy absorption structure. In this case, the deformation role roll on the deformation element to avoid friction influences, and impress a contour of the deformation surface in the deformation element. The deformation surface may have a surface contour corresponding to the deformation element. The surface contour can also be approximated to a surface contour of the deformation element. The deformation role may have a circular cylindrical body. The deformation role may also have a prismatic body with a circular segment-shaped base. Likewise, the deformation roller over at least a portion of the deformation surface may have an increasing or decreasing distance from the deformation surface to the bearing point to allow an increasing or decreasing deformation of the deformation element via the rotation of the deformation role.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Lagerstelle auf einer Drehachse verschiebbar angeordnet sein. Dabei kann die Deformationsrolle ausgebildet sein, das Deformationselement mit einer ersten Deformation zu deformieren, wenn die Deformationsrolle eine erste Position auf der Drehachse einnimmt. Ferner kann die Deformationsrolle ausgebildet sein, das Deformationselement mit einer zweiten Deformation zu deformieren, wenn die Deformationsrolle eine zweite Position auf der Drehachse einnimmt. Schließlich kann die Deformationsrolle ausgebildet sein, um das Deformationselement mit zumindest einer weiteren Deformation zu deformieren, wenn die Deformationsrolle zumindest eine weitere Position auf der Drehachse einnimmt, wobei die weitere Position zwischen der ersten Position und der zweiten Position angeordnet ist. Die erste Position und die zweite Position, sowie die weitere Position können auf der Drehachse senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Deformationselements ausgerichtet sein. Durch eine axiale Verschiebung der Deformationsrolle auf der Drehachse kann ein Abstand zwischen der Deformationsrolle und dem Deformationselement verändert werden. Dadurch kann die Deformation des Deformationselements verändert werden.According to a further embodiment of the present invention, the bearing can be arranged displaceably on a rotation axis. In this case, the deformation roller may be designed to deform the deformation element with a first deformation when the deformation roller assumes a first position on the axis of rotation. Furthermore, the deformation roller may be configured to deform the deformation element with a second deformation when the deformation roller assumes a second position on the axis of rotation. Finally, the deformation roller can be designed to deform the deformation element with at least one further deformation when the deformation roller occupies at least one further position on the rotation axis, the further position being arranged between the first position and the second position. The first position and the second position, as well as the further position may be aligned on the axis of rotation perpendicular to a main extension direction of the deformation element. By an axial displacement of the deformation roller on the axis of rotation, a distance between the deformation roller and the deformation element can be changed. Thereby, the deformation of the deformation element can be changed.

In einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Drehachse in einem spitzen Winkel zu der Deformationsfläche angeordnet sein, und die Deformationsfläche kann tangential an dem Deformationselement anliegen. Dadurch kann die Deformationsfläche einen Druck auf das Deformationselement senkrecht zu einer Oberfläche des Deformationselements ausüben und die Deformation kann besonders gleichmäßig erfolgen.In an additional embodiment of the present invention, the axis of rotation may be disposed at an acute angle to the deformation surface, and the deformation surface may be tangent to the deformation element. As a result, the deformation surface exert a pressure on the deformation element perpendicular to a surface of the deformation element and the deformation can be particularly uniform.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Blockschaltbild einer adaptiven Energieabsorptionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a block diagram of an adaptive energy absorption device according to an embodiment of the present invention;

2 eine Schnittdarstellung durch eine adaptive Energieabsorptionsstruktur mit einer achsparallelen Matrizenverstelleinheit und einer Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit der adaptiven Energieabsorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a sectional view through an adaptive energy absorption structure with an axis-parallel Matrizenverstelleinheit and a device for adjusting a stiffness of the adaptive energy absorption structure according to an embodiment of the present invention;

3 eine Schnittdarstellung durch eine adaptive Energieabsorptionsstruktur mit einer achsorthogonalen Matrizenverstelleinheit und einer Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit der adaptiven Energieabsorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a sectional view through an adaptive energy absorption structure with an achsorthogonal Matrizenverstelleinheit and a device for adjusting a stiffness of the adaptive energy absorption structure according to an embodiment of the present invention;

4 eine Darstellung einer Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit einer adaptiven Energieabsorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit fliehkraftbetätigten Deformationsrollen; und 4 an illustration of a device for adjusting the stiffness of an adaptive energy absorption structure according to an embodiment of the present invention with centrifugally operated deformation rollers; and

5 eine Schnittdarstellung durch eine adaptive Energieabsorptionsstruktur mit einer Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit einer adaptiven Energieabsorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit fliehkraftbetätigten Deformationsrollen. 5 a sectional view through an adaptive energy absorption structure with a device for adjusting the stiffness of an adaptive energy absorption structure according to an embodiment of the present invention with centrifugally operated deformation rollers.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer adaptiven Energieabsorptionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Energieabsorptionsvorrichtung weist eine Vorrichtung 100 zum Einstellen einer Steifigkeit der adaptiven Energieabsorptionsvorrichtung auf. 1 shows a block diagram of an adaptive energy absorption device according to an embodiment of the present invention. The energy absorption device has a device 100 for adjusting a rigidity of the adaptive energy absorbing device.

Die Vorrichtung 100 weist einen Rotor 102 und zumindest ein mit dem Rotor gekoppeltes Massenelement 104 auf. Weiterhin weist die Vorrichtung 100 eine Übertragungseinrichtung 106 auf. Der Rotor 102 ist um eine Drehachse drehbar in einem Strukturelement oder Gehäuse 108 der Energieabsorptionsstruktur gelagert und wird bei einem durch die adaptive Energieabsorptionsvorrichtung zu absorbierenden Aufprall in Drehung versetzt, z. B. wenn ein Deformationselement 110 von dem Aufprall in das Gehäuse 108 gedrückt wird. Dabei ist eine Drehgeschwindigkeit des Rotors 102 abhängig von einer Energie des Aufpralls. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Drehgeschwindigkeit des Rotors 102 abhängig von einer Geschwindigkeit, mit der das Deformationselement 110 in das Gehäuse 108 eingeführt wird. An dem Rotor 102 ist das Massenelement 104 drehfest gekoppelt, und dreht sich bei dem Aufprall mit dem Rotor 102 um die Drehachse. Dabei führt das Massenelement 104 eine Relativbewegung zum Rotor 102 und zumindest teilweise senkrecht zur Drehachse aus, wobei die Relativbewegung von einer Größe der Drehgeschwindigkeit des Rotors 102 abhängig ist. Die Übertragungseinrichtung 106 überträgt zumindest einen Anteil der Relativbewegung des Massenelements 104 auf eine Matrizenverstelleinheit 112 der Energieabsorptionsvorrichtung, um die Steifigkeit der Energieabsorptionsvorrichtung einzustellen. Die Matrizenverstelleinheit 112 beeinflusst eine Stellung einer beweglichen Matrize 114 relativ zum Deformationselement 110. Dazu kann die Matrize 114 durch die Matrizenverstelleinheit 112 quer zu einer Bewegungsrichtung des Deformationselements 110 bewegt werden, um einen Grad der Deformation des Deformationselements 110 einzustellen. Je weiter die Matrize 114 in eine Bewegungsbahn des Deformationselements 110 hineingedrückt wird, umso stärker wird das Deformationselement 110 deformiert. The device 100 has a rotor 102 and at least one mass element coupled to the rotor 104 on. Furthermore, the device 100 a transmission device 106 on. The rotor 102 is rotatable about a rotation axis in a structural element or housing 108 stored in the energy absorption structure and is set in an impact to be absorbed by the adaptive energy absorption device in rotation, z. B. if a deformation element 110 from the impact into the case 108 is pressed. Here is a rotational speed of the rotor 102 depending on an energy of the impact. According to this embodiment, the rotational speed of the rotor 102 depending on a speed with which the deformation element 110 in the case 108 is introduced. On the rotor 102 is the mass element 104 rotatably coupled, and turns in the impact with the rotor 102 around the axis of rotation. This leads the mass element 104 a relative movement to the rotor 102 and at least partially perpendicular to the rotation axis, wherein the relative movement of a magnitude of the rotational speed of the rotor 102 is dependent. The transmission device 106 transmits at least a portion of the relative movement of the mass element 104 on a Matrizenverstelleinheit 112 the energy absorbing device to adjust the rigidity of the energy absorbing device. The die adjustment unit 112 affects a position of a movable die 114 relative to the deformation element 110 , For this the matrix can 114 through the die adjustment unit 112 transverse to a direction of movement of the deformation element 110 be moved to a degree of deformation of the deformation element 110 adjust. The further the matrix 114 in a movement path of the deformation element 110 is pressed in, the stronger becomes the deformation element 110 deformed.

Die Grundlage des hier vorgestellten Ansatzes ist es, Fliehkräfte zur Einstellung der adaptiven Crashstruktur zu nutzen, die bei rotierenden Massen 104 entstehen. Dabei wird beispielsweise mittels eines oder mehrerer Räder, Rollen oder Walzen 102, die reib- oder formschlüssig angetrieben werden, beispielsweise von einem Deformationselement 110, wie ein Rohr, die vorwiegend geradlinige Bewegung beispielsweise des Rohrs 110 in eine Drehbewegung umgewandelt. Federn, beispielsweise Zug-, Druck-, Biegefedern oder Spiralfedern, können radial bewegliche Massen 104 in Richtung der Drehachse zurück drücken oder ziehen. Wenn sich der Drehkörper 102 dreht, bewirken Fliehkräfte eine Verschiebung der Massen 104 von der Drehachse weg, bis sich zwischen den Federkräften oder anderen Rückstellkräften und den Fliehkräften ein Gleichgewicht einstellt. Das Gleichgewicht folgt damit dem Prinzip der Fliehkraftregelung. Die Verschiebung der Massen 104 steht damit in direktem oder analogem Zusammenhang mit der Relativgeschwindigkeit zwischen Rohr 110 und Drehkörper oder Drehkörpern 102 und kann dazu genutzt werden, die Crashstruktur 108 stufenlos einzustellen. Es sind verschiedene Arten von Fliehkraftreglern bekannt. Dabei können die Massen 104 einstückig mit einem Hebel verbunden sein, oder zumindest daran befestigt sein und eine Schwenkbewegung ausführen, deren Drehachse parallel, senkrecht oder auch schräg zur Rotationsachse des Drehkörpers 102 liegt. Die Massen 104 können sich auch entlang einer geradlinigen oder auch einer gebogenen Kulisse bewegen.The basis of the approach presented here is to use centrifugal forces to adjust the adaptive crash structure that is used for rotating masses 104 arise. In this case, for example, by means of one or more wheels, rollers or rollers 102 , which are driven frictionally or positively, for example, by a deformation element 110 Like a pipe, the predominantly rectilinear motion is, for example, of the pipe 110 converted into a rotary motion. Springs, such as tension, compression, bending springs or coil springs, can radially movable masses 104 push back or pull in the direction of the rotation axis. When the rotary body 102 centrifugal forces cause a displacement of the masses 104 away from the axis of rotation until equilibrium occurs between the spring forces or other return forces and the centrifugal forces. The balance thus follows the principle of centrifugal control. The displacement of the masses 104 is thus in direct or analogous relation to the relative speed between pipe 110 and rotary bodies or rotary bodies 102 and can be used to crash the structure 108 infinitely adjustable. There are various types of centrifugal governors known. The masses can do this 104 be integrally connected to a lever, or at least attached thereto and perform a pivoting movement, the axis of rotation parallel, perpendicular or obliquely to the axis of rotation of the rotating body 102 lies. The crowds 104 can also move along a straight or a curved backdrop.

Prinzipiell sind verschiedene Varianten zur Einstellung der Crashstruktur anwendbar. Die 2 bis 5 zeigen vier verschiedene Varianten einer fliehkraftabhängigen Verstellung für eine fliehkraftgeregelte Crashstruktur welche auf Basis eines Verjüngungsabsorbers arbeitet. Anstelle den Verjüngungsdurchmesser durch die Zu- und Abschaltung von Matrizenplatten zu variieren und somit die Steifigkeit anzupassen, werden in dem hier vorgestellten Ansatz Möglichkeiten aufgezeigt, mit denen sich eine adaptive Crashstruktur ohne Aktuatorik nur über die Relativgeschwindigkeit des Querträgers eines Fahrzeugs zum Längsträger des Fahrzeugs, an dem die adaptive Crashstruktur befestigt wird, ohne spezielle Sensorik und/oder Aktuatorik selbst einstellt.In principle, different variants for setting the crash structure are applicable. The 2 to 5 show four different variants of a centrifugal force-dependent adjustment for a centrifugal force-controlled crash structure which works on the basis of a rejuvenation absorber. Instead of varying the taper diameter by the connection and disconnection of die plates and thus to adjust the rigidity, in the approach presented here possibilities are shown, with which an adaptive crash structure without actuator only on the relative speed of the cross member of a vehicle to the side member of the vehicle, at the adaptive crash structure is attached, without special sensors and / or actuator adjusts itself.

2 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine adaptive Energieabsorptionsstruktur mit einer achsparallelen Matrizenverstelleinheit und einer Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit der adaptiven Energieabsorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der in 2 dargestellten Variante werden in einem Gehäuse 108 gelagerte Räder 102 beim Eindringen des Rohrs 110 in Drehung versetzt. Gezeigt sind zwei Räder 102, die auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrs 110 angeordnet sind. Die Räder 102 sind jeweils so angeordnet, dass sie eine Oberfläche des Rohrs 110 berühren. Wird das Rohr 110 weiter in das Gehäuse 108 eingeführt, so werden die Räder 102 durch die Bewegung des Rohrs 110 in Drehung versetzt. In den Rädern 102 sind Massen 104 angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind in jedem der Räder 102 jeweils sechs Massen 104 angeordnet. Jede der Massen 104 ist in einer radial verlaufenden Führung angeordnet. Durch die bei einer Drehung der Räder 102 entstehenden Fliehkräfte bewegen sich die Massen 104 in den Rädern 102 innerhalb der Führungen nach außen gegen Federn 208, bis Federkräfte der Federn 208 und Fliehkräfte der Massen 104 im Gleichgewicht sind. Die Federn 208 sind in den Rädern 102 in den Führungen der Massen 104 angeordnet. Dabei ist jeder Masse 104 eine Feder 208 zugeordnet. 2 shows a sectional view through an adaptive energy absorption structure with an axis-parallel Matrizenverstelleinheit and a device for adjusting a stiffness of the adaptive energy absorption structure according to an embodiment of the present invention. At the in 2 variant shown are in a housing 108 mounted wheels 102 when penetrating the pipe 110 set in rotation. Shown are two wheels 102 on opposite sides of the pipe 110 are arranged. The wheels 102 are each arranged so that they form a surface of the pipe 110 touch. Will the pipe 110 further into the housing 108 introduced, so are the wheels 102 by the movement of the pipe 110 set in rotation. In the wheels 102 are masses 104 arranged. According to this embodiment, in each of the wheels 102 six masses each 104 arranged. Each of the masses 104 is arranged in a radially extending guide. By the case of a rotation of the wheels 102 The centrifugal forces are causing the masses to move 104 in the wheels 102 inside the guides outward against springs 208 , until spring forces of the springs 208 and centrifugal forces of the masses 104 are in balance. The feathers 208 are in the wheels 102 in the guides of the masses 104 arranged. Everybody is mass 104 a feather 208 assigned.

Jedem Rad 102 ist ein Sperrelement 112 zugeordnet. Die Sperrelemente 112 sind achsparallel zu dem Rohr 110 angeordnet und können jeweils von einem Übertragungselement in Bewegungsrichtung des Rohrs 110 in einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 108 und beweglichen Matrizensegmenten 114 verschoben werden. Während der Drehung der Räder 102 stoßen den Übertragungselementen zugewandte Massen 104 der Räder 102 gegen die Übertragungselemente und bewirken dadurch ein Verschieben der Sperrelemente 112 in Richtung der Matrizensegmenten 114. Innerhalb des Zwischenraums sind Federn 212 angeordnet und wirken dem Verschieben der Sperrelemente 112 entgegen.Every bike 102 is a blocking element 112 assigned. The blocking elements 112 are paraxial to the pipe 110 arranged and each of a transmission element in the direction of movement of the tube 110 in a space between the housing 108 and movable die segments 114 be moved. During the rotation of the wheels 102 encounter masses facing the transmission elements 104 the wheels 102 against the transmission elements and thereby cause a displacement of the locking elements 112 in the direction of the die segments 114 , Within the space are springs 212 arranged and act to move the blocking elements 112 opposite.

Die Matrizensegmente 114 sind auf einer von dem Rohr 110 abgewandten Seite mit einer Schräge 214 ausgeformt, auf der eine Schräge 214 der Sperrelemente 112 anliegt. Werden die Sperrelemente 112 in den Zwischenraum verschoben, so gleiten die beiden Schrägen 214 aufeinander ab, und die Matrizensegmente 114 werden senkrecht zu dem Rohr 110 auf eine Mitte des Rohrs 110 zu bewegt.The die segments 114 are on one of the pipe 110 opposite side with a slope 214 formed, on a slope 214 the blocking elements 112 is applied. Be the blocking elements 112 moved into the space, so slide the two slopes 214 from each other, and the die segments 114 become perpendicular to the pipe 110 on a middle of the pipe 110 too moved.

Das Rohr 110 ist in einer Ausgangsstellung innerhalb einer Primärmatrize aufgenommen, die eine dem Rohr 110 zugewandte Deformationsfläche aufweist, durch die das Rohr 110 eine Mindestdeformation erfährt, wenn das Rohr 110 durch die Energieabsorptionsstruktur 108 getrieben wird. Die Primärmatrize ist beabstandet zu den Matrizensegmenten 114 angeordnet. Zwischen der Primärmatrize und den Matrizensegmenten 114 sind außerhalb eines Durchmessers des Rohrs 110 Federn angeordnet, die die Primärmatrize in der Ausgangsstellung halten.The pipe 110 is housed in a home position within a primary die, one the pipe 110 facing deformation surface through which the pipe 110 a minimum deformation is experienced when the pipe 110 through the energy absorption structure 108 is driven. The primary template is spaced apart from the template segments 114 arranged. Between the primary template and the template segments 114 are outside a diameter of the pipe 110 Arranged springs that hold the primary die in the starting position.

Somit werden die Sperrelemente 112 durch die auf die Übertragungselemente wirkenden Fliehkräfte auf ein bestimmtes Niveau eingestellt. Über Schrägen 214 der Matrizensegmente 114 verschieben die Sperrelemente 112 die Matrizensegmente 114 in Richtung des als Rohr ausgebildeten Deformationselements 110. Je schneller sich das Rohr 110 an den Rädern 102 vorbei bewegt, desto weiter werden die Matrizensegmente 114 gegen das Rohr 110 geschoben.Thus, the locking elements 112 adjusted by the acting on the transmission elements centrifugal forces to a certain level. About slopes 214 the die segments 114 move the blocking elements 112 the die segments 114 in the direction of the deformation element formed as a tube 110 , The faster the tube 110 at the wheels 102 moved past, the further the die segments 114 against the pipe 110 pushed.

Die Räder 102 können reib- oder formschlüssig vom Rohr 110 angetrieben werden. Für den Formschluss kann dem Rohr beispielsweise eine Art längs verlaufender Zahnkontur aufgeprägt werden. Statt eines Rohrs 110 kann auch ein anderes Deformationselement verwendet werden. Der Antrieb der Räder 102 kann auch über ein vom Deformationselement getrenntes Element geschehen. Die Sperrelemente 112 können auch einteilig sein. Statt mehrerer Räder 102 kann auch nur eines verwendet werden. Vorteilhaft sind aber mindestens zwei gleichmäßig am Umfang verteilte Räder 102. Die Federn 212 können auch durch eine zum Rohr 110 konzentrisch angeordnete Feder ersetzt werden.The wheels 102 can frictionally or positively from the pipe 110 are driven. For the positive connection, the tube, for example, a kind of longitudinal tooth contour can be impressed. Instead of a pipe 110 It is also possible to use another deformation element. The drive of the wheels 102 can also be done via a separate element from the deformation element. The blocking elements 112 can also be one-piece. Instead of several wheels 102 Only one can be used. But at least two wheels distributed evenly around the circumference are advantageous 102 , The feathers 212 You can also go through the pipe 110 concentrically arranged spring to be replaced.

3 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine adaptive Energieabsorptionsstruktur 108 mit einer achsorthogonalen Matrizenverstelleinheit 112 und einer Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit der adaptiven Energieabsorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Rotor 102 ist drehbar in Kontakt zu einem rohrförmigen Deformationselement 110 angeordnet. Der Rotor 102 ist mittig auf einer in der Energieabsorptionsstruktur 108 gelagerten Achse 304 angeordnet. Der Rotor 102 ist radial zu dem Deformationselement 110 ausgerichtet. Die Achse 304 ist tangential zu dem Deformationselement 110 angeordnet. Innerhalb des Rotors 102 befinden sich zumindest zwei Masseelemente 104, die radial im Rotor 102 beweglich sind. 3 shows a sectional view through an adaptive energy absorption structure 108 with an achsorthogonal Matrizenverstelleinheit 112 and an apparatus for adjusting a rigidity of the adaptive energy absorption structure according to an embodiment of the present invention. A rotor 102 is rotatably in contact with a tubular deformation element 110 arranged. The rotor 102 is centered on one in the energy absorption structure 108 mounted axle 304 arranged. The rotor 102 is radial to the deformation element 110 aligned. The axis 304 is tangential to the deformation element 110 arranged. Inside the rotor 102 There are at least two mass elements 104 that are radial in the rotor 102 are mobile.

Über je zwei Seile 106 als Übertragungselemente kann eine Bewegung der Massenelemente 104 in radialer Richtung auf je zwei Matrizenverstelleinheiten 112 übertragen werden, die dadurch gegen zwei Federn 308 entlang der Achse 304 auf den Rotor 102 zu verschoben werden können. Die Matrizenverstelleinheiten 112 sind zwischen Matrizensegmenten 114 und dem Gehäuse 108 angeordnet. Durch die Verschiebung der Matrizenverstelleinheiten 112 wird ein Abstand zwischen den Matrizenverstelleinheiten 112 und dem Deformationselement 110 geringer. Dadurch werden die Matrizensegmente 114 auf das Deformationselement 110 zu bewegt.About two ropes each 106 As a transmission elements, a movement of the mass elements 104 in the radial direction on two Matrizenverstelleinheiten 112 be transferred, which thereby against two springs 308 along the axis 304 on the rotor 102 to be moved. The die adjusting units 112 are between die segments 114 and the housing 108 arranged. By the displacement of the Matrizenverstelleinheiten 112 becomes a distance between the die adjusting units 112 and the deformation element 110 lower. This will make the die segments 114 on the deformation element 110 too moved.

Die Seile 106 sind je an einem ersten Ende mit je einem der Massenelemente 104 verbunden und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende mit je einer Scheibe 306 verbunden, die an einer der Matrizenverstelleinheiten 112 anliegt. Anstelle eines ersten und eines zweiten Seils 106 kann pro Massenelement 104 auch ein Seil 106 verwendet werden, dass beispielsweise mittig mit einem der Massenelemente 104 verbunden ist. Die Scheiben 306 sind drehfest und axial beweglich auf der Achse 304 angeordnet. Die Federn 308 sind beidseitig des Rotors 102 auf der Achse 304 angeordnet. Die Federn 308 sind konzentrisch zu der Achse 304 angeordnet, und sind je auf einer ersten Seite an der Matrizenverstelleinheit 112 abgestützt. Auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite sind die Federn 308 je an der Energieabsorptionsstruktur 108 abgestützt. Die Federn 308 können als Spiralfedern ausgebildet sein.The ropes 106 are each at a first end, each with one of the mass elements 104 connected and at an opposite second end, each with a disc 306 connected to one of the Matrizenverstelleinheiten 112 is applied. Instead of a first and a second rope 106 can per mass element 104 also a rope 106 used, for example, centered with one of the mass elements 104 connected is. The disks 306 are non-rotatable and axially movable on the axle 304 arranged. The feathers 308 are on both sides of the rotor 102 on the axis 304 arranged. The feathers 308 are concentric to the axis 304 arranged, and are each on a first side of the Matrizenverstelleinheit 112 supported. On an opposite second side are the springs 308 depending on the energy absorption structure 108 supported. The feathers 308 can be designed as coil springs.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden vorteilhafterweise mindestens zwei entsprechend 3 dargestellte Mechanismen am Umfang eines Deformationselements 110, hier ein Rohr verteilt. Es kann aber auch nur einer oder auch mehr als zwei Mechanismen verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel bewirkt die zu den Rädern 102 radiale Bewegung der Massen 104, beispielsweise über Seile 106, eine zur Rohrbewegung senkrechte Verstellung von Sperrelementen 112. Das Rohr 110 treibt die Räder 102 mit den Fliehkraftmassen 104 an. Die Räder 102 sind verdrehfest mit den Wellen 304 und den Scheiben 306 verbunden. Die Mitnahme oder Mitnahmen für die Fliehkraftmassen 104 innerhalb des Rades 102 ist der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Die Massen 104 sind ausgebildet, um an den Seilen 106 zu ziehen. Dadurch werden die Druckstücke 112 verschoben, so dass die Matrizensegmente 114 Richtung Rohr 110 bewegt werden. Die am Gehäuse 108 angreifenden Federn 308 drücken die Druckstücke 112 gegen die Scheiben 306, so dass in der Ausgangslage bei still stehenden Rädern 102 die Seile 106 gespannt und die Massen 104 nahe der Drehachse der Räder 102 sind. Beim Verjüngen werden die Radialkräfte über die nicht rotierenden Druckstücke 112 direkt in das Gehäuse 108 eingeleitet. Je schneller sich das Rohr 110 an den Rädern 102 vorbei bewegt, desto weiter werden die Matrizensegmente 114 gegen das Rohr 110 gezogen. Statt Seilen 106 können auch Bänder, Ketten oder andere biegeweiche Teile verwendet werden. Die Räder 102 können reib- oder formschlüssig vom Rohr 110 angetrieben werden. Für den Formschluss kann dem Rohr beispielsweise eine Art längs verlaufender Zahnkontur aufgeprägt werden. Statt eines Rohrs 110 kann auch ein anderes Deformationselement verwendet werden. Der Antrieb der Räder kann auch über ein vom Deformationselement getrenntes Element geschehen. Je Stellmechanismus können auch die beiden Federn 308 durch eine einzelne Feder ersetzt werden, die sich nicht mehr am Gehäuse 108 und den Druckstücken 112 abstützt, sondern zwischen die Scheiben 306 eingespannt wird. Die Lagerungen der Räder, Wellen, Scheiben und Druckstücke sind nicht weiter detailliert. Es können sowohl Gleit- als auch Wälzlager eingesetzt werden.In this embodiment, advantageously at least two corresponding 3 illustrated mechanisms on the circumference of a deformation element 110 , here a pipe distributed. However, only one or even more than two mechanisms can be used. In this embodiment, this causes the wheels 102 radial movement of the masses 104 , for example via ropes 106 , an adjustment of locking elements perpendicular to the tube movement 112 , The pipe 110 drives the wheels 102 with the centrifugal masses 104 at. The bikes 102 are resistant to rotation with the waves 304 and the discs 306 connected. The entrainment or entrainment for the centrifugal masses 104 inside the wheel 102 is not shown for the sake of clarity. The crowds 104 are trained to be on the ropes 106 to draw. This will cause the plungers 112 moved so that the die segments 114 Direction pipe 110 to be moved. The on the case 108 attacking feathers 308 press the pressure pieces 112 against the discs 306 , so in the starting position with stationary wheels 102 the ropes 106 excited and the masses 104 near the axis of rotation of the wheels 102 are. When tapering, the radial forces on the non-rotating thrust pieces 112 directly into the housing 108 initiated. The faster the tube 110 at the wheels 102 moved past, the further the die segments 114 against the pipe 110 drawn. Instead of ropes 106 It is also possible to use belts, chains or other flexible parts. The wheels 102 can frictionally or positively from the pipe 110 are driven. For the positive connection, the tube, for example, a kind of longitudinal tooth contour can be impressed. Instead of a pipe 110 It is also possible to use another deformation element. The drive of the wheels can also be done via a separate element from the deformation element. Depending on the adjusting mechanism, the two springs can also be used 308 be replaced by a single spring, which is no longer on the case 108 and the pressure pieces 112 but supports between the discs 306 is clamped. The bearings of the wheels, shafts, washers and thrust pieces are not detailed. Both sliding and roller bearings can be used.

4 zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit einer adaptiven Energieabsorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit fliehkraftbetätigten Deformationsrollen 102. Um ein rohrförmiges Deformationselement 110 sind drei unabhängige Vorrichtungen zum Einstellen gleichmäßig verteilt. Die Vorrichtungen weisen je eine im Gehäuse 108 der Energieabsorptionsstruktur gelagerte Drehachse auf. Die Drehachse einer Vorrichtung ist beabstandet und tangential zu dem Deformationselement 110 angeordnet. Auf der Drehachse sind spiegelbildlich zwei Deformationsrollen 102 als Rotoren angeordnet. Die Deformationsrollen 102 sind auf der Drehachse axial beweglich. Die Deformationsrollen 102 stehen in kraft- und/oder formschlüssigem Kontakt zu dem Deformationselement 110 und werden bei einer Bewegung des Deformationselements 110 gedreht. Die Deformationsrollen 102 weisen eine Deformationsfläche auf, die einer Außenkontur des Deformationselements 110 angenähert ist. Eine konzentrisch zu der Drehachse angeordnete Feder 406 zwischen den Deformationsrollen 102 drückt die ruhenden Deformationsrollen 102 in eine Ruhestellung. Über zwei Hebel 106 als Übertragungselement sind die Deformationsrollen 102 mit Masseelementen 104 verbunden. In 4 FIG. 12 is an illustration of an apparatus for adjusting a stiffness of an adaptive energy absorption structure according to an embodiment of the present invention with centrifugally operated deformation rollers. FIG 102 , To a tubular deformation element 110 For example, three independent setting devices are evenly distributed. The devices each have one in the housing 108 the energy absorption structure mounted axis of rotation. The axis of rotation of a device is spaced and tangent to the deformation element 110 arranged. On the axis of rotation are mirror images of two deformation roles 102 arranged as rotors. The deformation rolls 102 are axially movable on the axis of rotation. The deformation rolls 102 are in non-positive and / or positive contact with the deformation element 110 and become during a movement of the deformation element 110 turned. The deformation rolls 102 have a deformation surface, which is an outer contour of the deformation element 110 is approximated. A concentric with the axis of rotation arranged spring 406 between the deformation rollers 102 presses the stationary deformation rollers 102 in a rest position. Over two levers 106 as a transfer element are the deformation rollers 102 with mass elements 104 connected. In

4 sind jeweils zwei Massenelemente 104 gezeigt, die von der Drehachse beabstandet und mittig zwischen gegenüberliegenden Deformationsrollen 102 angeordnet sind. Auf die Masseelemente wirkt bei einer Drehung der Deformationsrollen 102 eine Fliehkraft senkrecht zu der Drehachse. Durch die Fliehkraft werden die Massenelemente 104 von der Drehachse weg gezogen. Durch die Hebel 106 werden dabei die Deformationsrollen 102 entlang der Drehachse aufeinander zu bewegt. Dadurch wird die Feder 406 komprimiert, bis ein Gleichgewicht zwischen einer Federkraft der Feder 406 und einer Komponente der Fliehkräfte entgegen der Federkraft eingestellt ist. Durch die Bewegung der Deformationsrollen 102 auf der Achse werden die Deformationsrollen 102 in einer Position für eine erhöhte Steifigkeit der Energieabsorptionsstruktur 108 bewegt, und das Deformationselement 110 wird entsprechend einer Geschwindigkeit, mit der das Deformationselement 110 durch die Energieabsorptionsstruktur 108 bewegt wird, deformiert. 4 are each two mass elements 104 shown spaced from the axis of rotation and centrally between opposed deformation rollers 102 are arranged. On the mass elements acts upon rotation of the deformation rollers 102 a centrifugal force perpendicular to the axis of rotation. By centrifugal force are the mass elements 104 pulled away from the axis of rotation. Through the lever 106 while the deformation roles 102 along the axis of rotation moves toward each other. This will be the spring 406 compressed until a balance between a spring force of the spring 406 and a component of the centrifugal forces is set against the spring force. By the movement of the deformation rollers 102 on the axis are the deformation rolls 102 in a position for increased rigidity of the energy absorption structure 108 moves, and the deformation element 110 is corresponding to a speed with which the deformation element 110 through the energy absorption structure 108 is moved, deformed.

In 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die im Gehäuse 108 gelagerten Matrizensegmente 102 selbst als Walzen 102 rotieren. Dadurch wird der schwer kontrollierbare Einfluss der Reibung beim Verjüngen herabgesetzt. Das Rohr 110 treibt die im Gehäuse 108 gelagerten Walzen 102 an. Deren Rotation bewirkt, dass sich die Massen 104 von den Drehachsen der Walzen 102 entfernen. Dadurch kann beispielsweise über die gezeigten Hebel 106 jeweils ein Walzenpaar 102 gegen eine Druckfeder 406 zusammengezogen werden. Je schneller sich also das Rohr 110 durch die Walzen 102 bewegt, desto mehr werden die Walzen 102 zusammengezogen und desto stärker wird das Rohr 110 verjüngt.In 4 an embodiment is shown in which the in the housing 108 mounted die segments 102 even as rollers 102 rotate. This reduces the difficult-to-control influence of friction during rejuvenation. The pipe 110 drives those in the case 108 stored rolls 102 at. Their rotation causes the masses 104 from the axes of rotation of the rolls 102 remove. As a result, for example, via the lever shown 106 one pair of rollers each 102 against a compression spring 406 be contracted. The faster the tube 110 through the rollers 102 moves, the more the rollers 102 pulled together and the stronger the pipe 110 rejuvenated.

5 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine adaptive Energieabsorptionsstruktur mit einer Vorrichtung zum Einstellen einer Steifigkeit einer adaptiven Energieabsorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit fliehkraftbetätigten Deformationsrollen 102. Entsprechend zu dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind hier drei unabhängige Vorrichtungen gleichmäßig um das Deformationselement 110 angeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel funktioniert prinzipiell genauso und ist prinzipiell genauso aufgebaut wie das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel. Der Unterschied liegt in der Anordnung der Fliehkraftmassen 104. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Fliehkraftmassen 104 außerhalb der Walzen 102 angeordnet. Die Fliehkraftmassen 104 sind hier Kugeln, die an einer äußeren Kegelfläche 504 der Walzen 102 anliegen und sich am Gehäuse 108 abstützen. Die Walzen 102 sind von dem Gehäuse 108 umgeben. Jede der Walzen 102 weist zwei benachbart zueinander angeordnete und nach außen, in Richtung des Gehäuses 108, gerichtete Fortsätze auf. Einander zugesandte Flächen der Fortsätze bilden die Kegelflächen 504 aus, die in Bezug auf eine Rotationsachse der Walzen 102 geneigt sind. Dadurch wird zwischen den Fortsätzen ein wannenförmiger Zwischenraum ausgebildet, dessen Innendurchmesser sich aufgrund der geneigten Kegelflächen 504 in Richtung des Gehäuses 108 hin vergrößert. Zwischen den Fortsätzen sind jeweils zwei Kugeln 104 angeordnet. 5 shows a sectional view through an adaptive energy absorption structure with a device for adjusting the stiffness of an adaptive energy absorption structure according to an embodiment of the present invention with centrifugally operated deformation rollers 102 , According to the in 4 embodiment shown here are three independent devices evenly around the deformation element 110 arranged. This embodiment works in principle exactly the same and is basically the same as that in 4 shown embodiment. The difference lies in the arrangement of the centrifugal masses 104 , According to this embodiment, the centrifugal masses 104 outside the rollers 102 arranged. The centrifugal masses 104 Here are balls that are on an outer conical surface 504 the rollers 102 abut and on the housing 108 support. The rollers 102 are from the case 108 surround. Each of the rollers 102 has two adjacent to each other and to the outside, in the direction of the housing 108 , directed extensions. Merged surfaces of the extensions form the conical surfaces 504 out with respect to an axis of rotation of the rolls 102 are inclined. Characterized a trough-shaped intermediate space is formed between the extensions, the inner diameter of which is due to the inclined conical surfaces 504 in the direction of the housing 108 enlarged. Between the extensions are two balls each 104 arranged.

Bei Drehung der Walzen 102 um die Drehachse bewirken auf die Kugeln 104 wirkende Fliehkräfte, dass die Kugeln 104 sich von der Drehachse der Walzen 102 entfernen. Dabei stützen sich die Kugeln 104 am Gehäuse ab und drücken gegen die Kegelflächen 504, wodurch die Walzen 102 aufeinander zu geschoben werden. Gleichzeitig werden die Druckfedern 406 weiter zusammen gedrückt. Dadurch, dass die Walzen 102 sich einander annähern, wird das Rohr 110 stärker verjüngt.Upon rotation of the rollers 102 to cause the axis of rotation on the balls 104 acting centrifugal forces that the bullets 104 from the axis of rotation of the rolls 102 remove. The balls are supported 104 from the housing and press against the conical surfaces 504 causing the rollers 102 be pushed towards each other. At the same time, the compression springs 406 pressed together. Because of the rollers 102 approach each other, the tube becomes 110 more rejuvenated.

Die Fliehkraftmassen in Form der Kugeln 104 können durch ein vorgespanntes elastisches Element an die Kegelflächen 504 der Walzen 102 angedrückt werden. Als elastisches Element kommen z. B. Federn oder eine Art federnder Kunststoffkäfig in Frage.The centrifugal masses in the form of spheres 104 can by a prestressed elastic element to the conical surfaces 504 the rollers 102 be pressed. As an elastic element z. As springs or a kind of resilient plastic cage in question.

Alternativ können die Fliehkraftmassen 104 auch über biegeweiche Elemente, wie Seile, Bänderoder Ketten jeweils an der gegenüberliegenden Walze ziehen.Alternatively, the centrifugal masses 104 also on bending soft elements, such as ropes, bands or chains each pull on the opposite roller.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19745656 C2 [0003] DE 19745656 C2 [0003]

Claims

Vorrichtung (100) zum Einstellen einer Steifigkeit einer adaptiven Energieabsorptionsstruktur eines Fahrzeugs, bei einem durch die adaptive Energieabsorptionsstruktur zu absorbierenden Aufprall, mit folgenden Merkmalen: einem Rotor (102), der um eine Drehachse drehbar gelagert ist, und der ausgebildet ist, um ansprechend auf den Aufprall in Drehung versetzt zu werden, wobei eine Drehgeschwindigkeit des Rotors abhängig von einer Energie des Aufpralls ist; zumindest einem Masseelement (104), das mit dem Rotor gekoppelt ist, und ausgebildet ist, um bei einer Drehung des Rotors zusammen mit dem Rotor um die Drehachse zu drehen und eine von einer Größe der Drehgeschwindigkeit abhängige Relativbewegung mit zumindest einem Anteil senkrecht zur Drehachse auszuführen; und einer Übertragungseinrichtung (106) zum Übertragen zumindest des Anteils der Relativbewegung des Masseelements auf eine Matrizenverstelleinheit (112) zum Einstellen der Steifigkeit der Energieabsorptionsstruktur.Contraption ( 100 ) for adjusting a stiffness of an adaptive energy absorption structure of a vehicle, in an impact to be absorbed by the adaptive energy absorption structure, comprising: a rotor ( 102 ) rotatably supported about an axis of rotation and adapted to be rotated in response to the impact, wherein a rotational speed of the rotor is dependent on an energy of the impact; at least one mass element ( 104 ), which is coupled to the rotor, and is adapted to rotate upon rotation of the rotor together with the rotor about the axis of rotation and to carry out a rotational speed dependent relative movement with at least a portion perpendicular to the axis of rotation; and a transmission device ( 106 ) for transferring at least the proportion of the relative movement of the mass element to a die adjusting unit ( 112 ) for adjusting the rigidity of the energy absorption structure.

Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Rotor (102) ausgebildet ist, um bei dem Aufprall durch ein Deformationselement (110) der Energieabsorptionsstruktur in Drehung versetzt zu werden.Contraption ( 100 ) according to claim 1, wherein the rotor ( 102 ) is formed so as to be deflected by a deformation element ( 110 ) of the energy absorption structure to be rotated.

Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, bei der der Rotor (102) über eine formschlüssige Kraftübertragungsstruktur mit dem Deformationselement (110) verbunden ist.Contraption ( 100 ) according to claim 2, wherein the rotor ( 102 ) via a form-fitting power transmission structure with the deformation element ( 110 ) connected is.

Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit zumindest einer Feder (208), die mit dem Massenelement (104) gekoppelt ist, um eine Federkraft auf das Massenelement zu übertragen.Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, with at least one spring ( 208 ) connected to the mass element ( 104 ) is coupled to transmit a spring force to the mass element.

Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und Anspruch 9 oder 10, bei der der Rotor (102) als Deformationsrolle (102) gemäß Anspruch 9 oder 10 ausgebildet ist, und die Übertragungseinrichtung (106) ausgebildet ist, um den Rotor auf der Drehachse entsprechend der Drehgeschwindigkeit zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu positionieren.Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims and claim 9 or 10, wherein the rotor ( 102 ) as a deformation role ( 102 ) according to claim 9 or 10 is formed, and the transmission device ( 106 ) is adapted to position the rotor on the axis of rotation according to the rotational speed between the first position and the second position.

Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 5, mit einem zusätzlichen Rotor (102), der auf der Drehachse beweglich angeordnet ist, und bei der die Übertragungseinrichtung (106) ausgebildet ist, um den zusätzlichen Rotor auf der Drehachse entsprechend der Drehgeschwindigkeit zwischen einer zusätzlichen ersten Position und einer zusätzlichen zweiten Position zu positionieren, wobei die zusätzliche erste Position und die zusätzliche zweite Position der ersten Position und der zweiten Position auf der Drehachse symmetrisch gegenüber angeordnet sind.Contraption ( 100 ) according to claim 5, with an additional rotor ( 102 ), which is arranged to be movable on the axis of rotation, and in which the transmission device ( 106 ) is configured to position the additional rotor on the axis of rotation according to the rotational speed between an additional first position and an additional second position, wherein the additional first position and the additional second position of the first position and the second position arranged symmetrically on the axis of rotation are.

Adaptive Energieabsorptionsstruktur zum Deformieren eines Deformationselements (110), mit folgenden Merkmalen: einer Matrize (114) zum Deformieren des Deformationselements, wenn das Deformationselement (110) relativ zu der Energieabsorptionsstruktur bewegt wird; einer Matrizenverstelleinheit (112) zum Verstellen einer Position der Matrize; und zumindest einer Vorrichtung (100) zum Einstellen einer Steifigkeit der adaptiven Energieabsorptionsstruktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Adaptive energy absorption structure for deforming a deformation element ( 110 ), having the following features: a die ( 114 ) for deforming the deformation element when the deformation element ( 110 ) is moved relative to the energy absorption structure; a die adjustment unit ( 112 ) for adjusting a position of the die; and at least one device ( 100 ) for adjusting a stiffness of the adaptive energy absorption structure according to one of the preceding claims.

Deformationsrolle (102) zum Deformieren eines Deformationselements (110) in einer Energieabsorptionsstruktur, um Energie zu absorbieren, mit folgenden Merkmalen: einer Lagerstelle zum drehbaren Lagern der Deformationsrolle in der Energieabsorptionsstruktur; und einer Deformationsfläche die ausgebildet ist, um bei einem Einführen des Deformationselements in die Energieabsorptionsstruktur auf dem Deformationselement abzurollen, um das Deformationselement in einer Radialrichtung der Deformationsrolle zu verformen.Deformation roll ( 102 ) for deforming a deformation element ( 110 ) in an energy absorbing structure to absorb energy, comprising: a bearing for rotatably supporting the deformation roller in the energy absorbing structure; and a deformation surface configured to unroll upon insertion of the deformation member into the energy absorption structure on the deformation member to deform the deformation member in a radial direction of the deformation roller.

Deformationsrolle (102) gemäß Anspruch 8, bei der die Lagerstelle auf einer Drehachse verschiebbar angeordnet ist, und die Deformationsrolle ausgebildet ist, um das Deformationselement (110) mit einer ersten Deformation zu deformieren, wenn die Deformationsrolle eine erste Position auf der Drehachse einnimmt, und um das Deformationselement mit einer zweiten Deformation zu deformieren, wenn die Deformationsrolle eine zweite Position auf der Drehachse einnimmt, und um das Deformationselement mit zumindest einer weiteren Deformation zu deformieren, wenn die Deformationsrolle zumindest eine weitere Position auf der Drehachse einnimmt, wobei die weitere Position zwischen der ersten Position und der zweiten Position angeordnet ist.Deformation roll ( 102 ) according to claim 8, wherein the bearing point is arranged displaceably on a rotation axis, and the deformation roller is designed to hold the deformation element (10). 110 ) to deform with a first deformation when the deformation roller assumes a first position on the axis of rotation and to deform the deformation element with a second deformation when the deformation roller occupies a second position on the axis of rotation, and around the deformation element with at least one further deformation to deform when the deformation roller occupies at least one further position on the axis of rotation, wherein the further position between the first position and the second position is arranged.

Deformationsrolle (102) gemäß Anspruch 9, wobei die Drehachse in einem spitzen Winkel zu der Deformationsfläche angeordnet ist, und die Deformationsfläche tangential an dem Deformationselement anliegt.Deformation roll ( 102 ) according to claim 9, wherein the axis of rotation is arranged at an acute angle to the deformation surface, and the deformation surface bears tangentially on the deformation element.