DE102018219282A1 - Energy absorption device for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Energieabsorptionsvorrichtung (1 ) für ein Fahrzeug (10), umfassend mindestens eine durch Kammerwände begrenzte Deformationskammer (2a, 2b), die bei einem Fahrzeugaufprall zur Absorption von Aufprallenergie verformbar ist. Die Deformationskammer (2a, 2b) ist mit einem Druckluftkompressor (3) fluidtechnisch wirkverbunden, um darüber zumindest mittelbar mit einem Gasdruck beaufschlagt zu werden. Dabei ist eine Steuervorrichtung (4) zum Steuern des in der Deformationskammer (2a, 2b) befindlichen Gasdrucks vorgesehen. Ein Druckluftreservoir (5) ist wirksam zwischen der Deformationskammer (2a, 2b) und dem Druckluftkompressor (3) angeordnet, wobei das Druckluftreservoir (5) zum Aufnehmen und Speichern des Gasdrucks sowie zum Einleiten des Gasdrucks in die Deformationskammer (2a, 2b) ausgebildet ist.The invention relates to an energy absorption device (1) for a vehicle (10), comprising at least one deformation chamber (2a, 2b) delimited by chamber walls, which can be deformed in the event of a vehicle impact in order to absorb impact energy. The deformation chamber (2a, 2b) is fluidly operatively connected to a compressed air compressor (3) in order to be at least indirectly pressurized with a gas pressure. A control device (4) is provided for controlling the gas pressure in the deformation chamber (2a, 2b). A compressed air reservoir (5) is effectively arranged between the deformation chamber (2a, 2b) and the compressed air compressor (3), the compressed air reservoir (5) being designed to receive and store the gas pressure and to introduce the gas pressure into the deformation chamber (2a, 2b) .
Description
Die Erfindung betrifft eine Energieabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to an energy absorption device for a vehicle, in particular for a motor vehicle.
In der gattungsbildenden
Ferner geht aus der
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine alternative Energieabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.Based on the prior art, the invention is based on the object of providing an alternative energy absorption device for a vehicle. The object is achieved by the subject matter of
Eine erfindungsgemäße Energieabsorptionsvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst mindestens eine durch Kammerwände begrenzte Deformationskammer, die bei einem Fahrzeugaufprall zur Absorption von Aufprallenergie verformbar ist. Die Deformationskammer ist mit einem Druckluftkompressor fluidtechnisch wirkverbunden, um darüber zumindest mittelbar mit einem Gasdruck beaufschlagt zu werden. Eine Steuervorrichtung ist zum Steuern des in der Deformationskammer befindlichen Gasdrucks vorgesehen. Dabei ist ein Druckluftreservoir wirksam zwischen der Deformationskammer und dem Druckluftkompressor angeordnet. Das Druckluftreservoir ist zum Aufnehmen und Speichern des Gasdrucks sowie zum Einleiten des Gasdrucks in die Deformationskammer ausgebildet.An energy absorption device according to the invention for a vehicle comprises at least one deformation chamber delimited by chamber walls, which can be deformed to absorb impact energy in the event of a vehicle impact. The deformation chamber is fluidly operatively connected to a compressed air compressor in order to be acted upon at least indirectly by a gas pressure. A control device is provided for controlling the gas pressure located in the deformation chamber. A compressed air reservoir is effectively arranged between the deformation chamber and the compressed air compressor. The compressed air reservoir is designed to receive and store the gas pressure and to introduce the gas pressure into the deformation chamber.
Mit anderen Worten wirkt der Druckluftkompressor nicht unmittelbar, also direkt auf die Deformationskammer, sondern mittelbar über das Druckluftreservoir. Beispielsweise wird zunächst das Druckluftreservoir über den Druckluftkompressor mit Druckluft befüllt. Dabei kann die in dem Druckluftreservoir befindliche Druckluft über dafür vorgesehene fluidführende Leitungen in die Deformationskammer strömen, um die Deformationskammer mit dem Gasdruck zu beaufschlagen und dadurch die Steifigkeit und Festigkeit der Deformationskammer zu erhöhen. Dieses Konzept benötigt relativ wenig Bauraum, hat ein geringes Zusatzgewicht und ist mit geringen Herstellungskosten verbunden. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Energieabsorptionsvorrichtung eine Reversibilität. Anders gesagt kann die Deformationskammer jederzeit entlüftet werden bzw. der Gasdruck wieder in das Druckluftreservoir zurückströmen, um den Ausgangszustand der Deformationskammer wiederherzustellen.In other words, the compressed air compressor does not act directly, ie directly on the deformation chamber, but indirectly via the compressed air reservoir. For example, the compressed air reservoir is first filled with compressed air via the compressed air compressor. The compressed air in the compressed air reservoir can flow into the deformation chamber via fluid-carrying lines provided for this purpose in order to apply the gas pressure to the deformation chamber and thereby increase the rigidity and strength of the deformation chamber. This concept requires relatively little installation space, has a low additional weight and is associated with low manufacturing costs. Furthermore, the energy absorption device according to the invention enables reversibility. In other words, the deformation chamber can be vented at any time or the gas pressure can flow back into the compressed air reservoir in order to restore the initial state of the deformation chamber.
Das Druckluftreservoir ist ein Druckluftspeicher und kann vorzugsweise als wiederbefüllbare Druckluftflasche oder Drucktank ausgebildet sein. Insbesondere ist der Druckluftkompressor als Gasgenerator ausgebildet und dazu vorgesehen, ein Gas zum befüllen des Druckluftreservoirs bereitzustellen. Der Druckluftkompressor ist über das Druckluftreservoir mit der Deformationskammer wirkverbunden. Unter dem Begriff wirkverbunden ist zu verstehen, dass zwei Elemente direkt, also unmittelbar oder zumindest mittelbar über mindestens ein weiteres zwischen den beiden Elementen wirksam angeordnetes Element verbunden sind.The compressed air reservoir is a compressed air reservoir and can preferably be designed as a refillable compressed air bottle or pressure tank. In particular, the compressed air compressor is designed as a gas generator and is provided to provide a gas for filling the compressed air reservoir. The compressed air compressor is operatively connected to the deformation chamber via the compressed air reservoir. The term operatively connected is to be understood to mean that two elements are connected directly, that is to say directly or at least indirectly via at least one further element which is effectively arranged between the two elements.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Deformationskammer von einem Karosserieteil des Fahrzeugs gebildet. Das Karosserieteil weist dazu eine Hohlraumstruktur auf, die mit Gasdruck beaufschlagbar ist. Beispielsweise ist das Karosserieteil als Tür, Motorhaube, Dach, Stoßstange oder Säule des Fahrzeugs ausgebildet.According to a preferred exemplary embodiment, the deformation chamber is formed by a body part of the vehicle. For this purpose, the body part has a cavity structure which can be acted upon by gas pressure. For example, the body part is designed as a door, bonnet, roof, bumper or pillar of the vehicle.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Deformationskammer in einem Hohlraum eines Karosserieteils des Fahrzeugs angeordnet. Mithin ist die Deformationskammer nicht selbst das Karosserieteil, sondern befindet sich in dem Hohlraum des Karosserieteils des Fahrzeugs. Das Karosserieteil, in dem die Deformationskammer zur Versteifung angeordnet ist, ist vorzugsweise eine Tür, Motorhaube oder Säule des Fahrzeugs.According to a further preferred exemplary embodiment, the deformation chamber is arranged in a cavity in a body part of the vehicle. The deformation chamber is therefore not itself the body part, but is located in the cavity of the body part of the vehicle. The body part, in which the deformation chamber for stiffening is arranged, is preferably a door, bonnet or pillar of the vehicle.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Energieabsorptionsvorrichtung einen Aufprallsensor zum Erfassen des Fahrzeugaufpralls umfasst, wobei der Aufprallsensor mit der Steuervorrichtung wirkverbunden ist. Der Aufprallsensor kann ein optischer Sensor, beispielsweise eine Kamera sein, welche die Umgebung des Fahrzeugs erfasst und über die Steuereinrichtung analysiert. Ferner kann der Aufprallsensor auch als Radar- oder Lasersensor ausgebildet sein, um die Umgebung des Fahrzeugs abzutasten. Ebenso ist es denkbar, den Aufprallsensor als mechanischen, resistiven, induktiven oder kapazitiven Sensor auszubilden um eine Krafteinwirkung oder Verformung am Fahrzeug zu erfassen. Insbesondere sind mehrere Aufprallsensoren zum Erfassen des Fahrzeugaufpralls am Fahrzeug vorgesehen.The invention includes the technical teaching that the energy absorption device is an impact sensor for detecting the Vehicle crash includes, wherein the impact sensor is operatively connected to the control device. The impact sensor can be an optical sensor, for example a camera, which detects the surroundings of the vehicle and analyzes it via the control device. Furthermore, the impact sensor can also be designed as a radar or laser sensor in order to scan the surroundings of the vehicle. It is also conceivable to design the impact sensor as a mechanical, resistive, inductive or capacitive sensor in order to detect a force or deformation on the vehicle. In particular, multiple impact sensors are provided for detecting the vehicle impact on the vehicle.
Vorzugsweise umfasst die Deformationskammer ein Abströmkanal zum Absenken des Gasdrucks. Unter einem Abströmkanal ist ein Bauteil bzw. eine Öffnung an der Deformationskammer zu verstehen, die zur Fluidführung aus der Deformationskammer beispielsweise in die Umgebung bzw. Atmospähre vorgesehen ist. Der Abströmkanal kann beispielsweise bis zu einem Grenzgasdruck fluiddicht verschlossen sein und erst bei einer Überschreitung des Grenzgasdrucks ein teilweises oder vollständiges Abströmen des Gasdruckes realisieren.The deformation chamber preferably comprises an outflow channel for lowering the gas pressure. An outflow channel is to be understood as a component or an opening on the deformation chamber which is provided for fluid guidance from the deformation chamber, for example into the environment or atmosphere. The outflow channel can, for example, be closed in a fluid-tight manner up to a limit gas pressure and can only partially or completely discharge the gas pressure when the limit gas pressure is exceeded.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Abströmkanal als Sollbruchstelle an einer der Kammerwände der Deformationskammer ausgebildet, um bei einem Fahrzeugaufprall und einer Verformung der Deformationskammer eine gezielte Absenkung des Gasdrucks in der Deformationskammer zu realisieren.According to one embodiment, the outflow channel is designed as a predetermined breaking point on one of the chamber walls of the deformation chamber in order to achieve a targeted lowering of the gas pressure in the deformation chamber in the event of a vehicle impact and a deformation of the deformation chamber.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Deformationskammer ein Ventil zum Absenken des Gasdrucks. Beispielsweise ist das Ventil in dem Abströmkanal angeordnet. Insbesondere ist das Ventil von der Steuereinrichtung steuerbar. Eine zumindest teilweise geöffnete Schaltstellung des Ventils ermöglich ein Abströmen des Gasdrucks aus der Deformationskammer und führt somit zur Absenkung des Gasdrucks in der Deformationskammer, wobei eine geschlossene Schaltstellung des Ventils ein Abströmen des Gasdrucks aus der Deformationskammer verhindert und somit den Gasdruck in der Deformationskammer aufrechterhält, bzw. bei einer gleichzeitigen Gasdruckeinspeisung über das Druckluftreservoir den Gasdruck in der Deformationskammer erhöht.According to a further embodiment, the deformation chamber comprises a valve for lowering the gas pressure. For example, the valve is arranged in the outflow channel. In particular, the valve can be controlled by the control device. An at least partially open switching position of the valve enables the gas pressure to flow out of the deformation chamber and thus leads to a lowering of the gas pressure in the deformation chamber, a closed switching position of the valve preventing the gas pressure from flowing out of the deformation chamber and thus maintaining or maintaining the gas pressure in the deformation chamber with a simultaneous gas pressure feed via the compressed air reservoir, the gas pressure in the deformation chamber is increased.
Vorzugsweise ist die Deformationskammer mit einer Treibladung wirkverbunden. Die Treibladung ist dazu vorgesehen, eine explosionsartige Druckluftbeaufschlagung der Deformationskammer zu realisieren, um mit einer maximalen Geschwindigkeit, insbesondere schlagartig die Steifigkeit und Festigkeit der Deformationskammer einzustellen. Beispielsweise kann bei einem Fahrzeugaufprall zunächst die Treibladung gezündet werden, um einen Großteil der Deformationskammer mit Gasdruck zu beaufschlagen, und danach erst eine Entladung des Druckluftreservoirs eingeleitet werden. Insbesondere sind mehrere Treibladungen mit einer jeweiligen Deformationskammer wirkverbunden, wobei die Treibladungen zeitgleich oder zeitversetzt auslösbar sind.The deformation chamber is preferably operatively connected to a propellant charge. The propellant charge is intended to implement an explosive compressed air supply to the deformation chamber in order to adjust the rigidity and strength of the deformation chamber at a maximum speed, in particular suddenly. For example, in the event of a vehicle impact, the propellant charge can first be ignited in order to apply gas pressure to a large part of the deformation chamber, and only then can the compressed air reservoir be discharged. In particular, several propellant charges are operatively connected to a respective deformation chamber, the propellant charges being able to be triggered at the same time or at different times.
Bevorzugt ist die Deformationskammer durch das Beaufschlagen mit Gasdruck zumindest teilweise elastisch verformbar. Unter dem Einleiten des Gasdrucks in die Deformationskammer bzw. unter dem Beaufschlagen der Deformationskammer mit Gasdruck ist jeweils zu verstehen, dass Druckluft bzw. ein mit Druck beaufschlagtes Gas, insbesondere Stickstoff, in die Deformationskammer einströmt. Unter einer elastischen Verformung der Deformationskammer ist zu verstehen, dass die Verformung der Deformationskammer reversibel ist. Mit anderen Worten wird die Deformationskammer bei einer Gasdruckbeaufschlagung aufgeblasen und zumindest teilweise nach außen verformt, wobei ein Ablassen des Gasdrucks aus der Deformationskammer mit einer Rückverformung der Deformationskammer in den Ausgangszustand einhergeht.The deformation chamber is preferably at least partially elastically deformable by the application of gas pressure. By introducing the gas pressure into the deformation chamber or by applying gas pressure to the deformation chamber, it is to be understood that compressed air or a gas under pressure, in particular nitrogen, flows into the deformation chamber. An elastic deformation of the deformation chamber is understood to mean that the deformation of the deformation chamber is reversible. In other words, when a gas pressure is applied, the deformation chamber is inflated and at least partially deformed outwards, a release of the gas pressure from the deformation chamber being accompanied by a deformation of the deformation chamber back to the initial state.
Mithin ist die Deformationskammer derart flexibel bzw. elastisch ausgebildet, dass zumindest abschnittsweise eine elastische Verformung der Deformationskammer realisierbar ist. Beispielsweise ist zumindest ein Teil der Kammerwände der Deformationskammer strukturell flexibler ausgebildet als der verbleibende Teil der Deformationskammer, sodass bei einer Gasdruckbeaufschlagung eine Wölbung der flexiblen Kammerwände realisiert wird. Diese Wölbung ist im Wesentlichen dazu vorgesehen, eine Knautschzone des Fahrzeugs zu vergrößern. Beispielsweise ist eine Fahrzeugtür als Deformationskammer ausgebildet, sodass der Hohlraum der Fahrzeugtür mit dem Gasdruck beaufschlagbar ist, um die Fahrzeugtür nach außen hin zum Fahrzeugaufprall bzw. entgegenwirkend zum Fahrzeugaufprall zu verformen. Dadurch kann der Fahrzeugaufprall zeitlich und räumlich früher abgefangen werden. Dadurch wird insbesondere das Crashverhalten des Fahrzeugs und somit auch die Sicherheit der Fahrzeuginsassen verbessert.The deformation chamber is therefore designed to be flexible or elastic in such a way that elastic deformation of the deformation chamber can be achieved at least in sections. For example, at least a part of the chamber walls of the deformation chamber is structurally more flexible than the remaining part of the deformation chamber, so that the flexible chamber walls are curved when subjected to gas pressure. This curvature is essentially intended to enlarge a crumple zone of the vehicle. For example, a vehicle door is designed as a deformation chamber, so that the cavity of the vehicle door can be acted upon by the gas pressure in order to deform the vehicle door to the outside toward the vehicle impact or counteract to the vehicle impact. As a result, the vehicle impact can be intercepted earlier in terms of time and space. This in particular improves the crash behavior of the vehicle and thus also the safety of the vehicle occupants.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu vorgesehen, aus Betriebsparameter des Fahrzeugs einen potentiell bevorstehenden Fahrzeugaufprall zu erfassen, um präventiv vor dem potentiell bevorstehenden Fahrzeugaufprall die Deformationskammer mit Gasdruck zu beaufschlagen. Mithin erkennt die Steuervorrichtung einen potentiell bevorstehenden Fahrzeugaufprall und leitet zur Sicherheit der Fahrzeuginsassen die Beaufschlagung der Deformationskammer bzw. Deformationskammern ein. Unter einem potentiell bevorstehenden Fahrzeugaufprall ist ein möglicher Unfall bzw. Fahrzeugcrash zu verstehen. Auch wenn der potentiell bevorstehende Fahrzeugaufprall durch einen Eingriff des Fahrers oder eines aktiven Sicherheitssystems des Fahrzeugs noch abwendbar ist, wird die Deformationskammer präventiv unter Druck gesetzt, um die Steifigkeit und Festigkeit zumindest kurzfristig zu erhöhen.The control device is preferably provided to detect a potentially impending vehicle impact from the operating parameters of the vehicle in order to preventively apply gas pressure to the deformation chamber before the potentially impending vehicle impact. The control device thus recognizes a potentially imminent vehicle impact and initiates the application of the deformation chamber or deformation chambers for the safety of the vehicle occupants. In the event of a potentially impending vehicle collision, a possible accident or vehicle crash is likely understand. Even if the potentially impending vehicle impact can still be avoided by an intervention by the driver or an active safety system of the vehicle, the deformation chamber is pressurized preventively in order to increase the rigidity and strength at least for a short time.
Beispielsweise ist die Steuereinrichtung dazu vorgesehen, bei Inbetriebnahme des Fahrzeugs die Deformationskammer mit Gasdruck zu beaufschlagen. Darunter ist zu verstehen, dass präventiv für jede Inbetriebnahme des Fahrzeugs die Deformationskammer mit Gasdruck beaufschlagt wird. Dabei kann der Gasdruck unterschiedlich groß sein. Beispielsweise ist es denkbar die Deformationskammer nur zu 50% oder 80% mit Gasdruck zu beaufschlagen, um Energie zu sparen. Die verbleibenden 50% bzw. 20% des Gasdrucks können vor einem potentiell bevorstehenden Fahrzeugaufprall in die Deformationskammer eingeleitet werden. Alternativ ist es auch möglich die Deformationskammer bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs vollständig mit dem maximalen Gasdruck zu beaufschlagen.For example, the control device is provided to apply gas pressure to the deformation chamber when the vehicle is started up. This means that gas pressure is applied to the deformation chamber preventively each time the vehicle is started up. The gas pressure can be different. For example, it is conceivable to apply only 50% or 80% of the deformation chamber to gas pressure in order to save energy. The remaining 50% or 20% of the gas pressure can be introduced into the deformation chamber before a potentially impending vehicle impact. Alternatively, it is also possible to fully apply the maximum gas pressure to the deformation chamber when the vehicle is started up.
Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu vorgesehen, beim Abstellen des Fahrzeugs den in der Deformationskammer befindlichen Gasdruck in die Atmosphäre und/oder in das Druckluftreservoir abströmen zu lassen. Das Abströmen des in der Deformationskammer befindlichen Gasdrucks in das Druckluftreservoir senkt gegenüber dem Abströmen des Gasdrucks in die Atmosphäre den Energieverbrauch der Energieabsorptionsvorrichtung, weil der dann im Druckluftreservoir befindliche Gasdruck zu einem späteren Zeitpunkt wieder in die Deformationskammer eingespeist werden kann. Alternativ ist es auch denkbar, den in der Deformationskammer befindlichen Gasdruck beim Abstellen des Fahrzeugs in der Deformationskammer zu belassen.In particular, the control device is provided to let the gas pressure in the deformation chamber flow into the atmosphere and / or into the compressed air reservoir when the vehicle is parked. The outflow of the gas pressure located in the deformation chamber into the compressed air reservoir lowers the energy consumption of the energy absorption device compared to the outflow of the gas pressure into the atmosphere, because the gas pressure then located in the compressed air reservoir can be fed back into the deformation chamber at a later point in time. Alternatively, it is also conceivable to leave the gas pressure in the deformation chamber in the deformation chamber when the vehicle is parked.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Steuereinrichtung dazu vorgesehen ist, den Gasdruck in der Deformationskammer variabel einzustellen. Mit anderen Worten erfolgt die Einstellung des Gasdrucks in der Deformationskammer adaptiv und somit an die jeweilige Fahrsituation, insbesondere an einem potentiell bevorstehenden Fahrzeugaufprall angepasst.The invention includes the technical teaching that the control device is provided for variably adjusting the gas pressure in the deformation chamber. In other words, the gas pressure in the deformation chamber is adjusted adaptively and thus adapted to the respective driving situation, in particular to a potentially impending vehicle crash.
Ferner betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtung.Furthermore, the invention also relates to a vehicle, in particular a motor vehicle with an energy absorption device according to the invention.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die einzige Figur zeigt eine vereinfachte schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtu ng.A preferred exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the single figure, the same or similar elements being provided with the same reference symbols. The single figure shows a simplified schematic side view of a vehicle with an energy absorption device according to the invention.
In der Figur ist ein Fahrzeug
Die Energieabsorptionsvorrichtung
Beide Deformationskammern
Des Weiteren umfasst die Energieabsorptionsvorrichtung
Die jeweilige Deformationskammer
Die Steuereinrichtung
Zur Einsparung von Energie ist die Steuereinrichtung
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- EnergieabsorptionsvorrichtungEnergy absorption device
- 2a2a
- erste Deformationskammerfirst deformation chamber
- 2b2 B
- zweite Deformationskammersecond deformation chamber
- 33rd
- DruckluftkompressorAir compressor
- 44th
- SteuervorrichtungControl device
- 55
- DruckluftreservoirCompressed air reservoir
- 66
- AufprallsensorImpact sensor
- 77
- AbströmkanalOutlet channel
- 88th
- VentilValve
- 99
- TreibladungPropellant charge
- 1010th
- Fahrzeugvehicle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 19924617 B4 [0003]DE 19924617 B4 [0003]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |