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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit variabler Steifigkeit, ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur, sowie auf ein entsprechendes Steuergerät gemäß den Hauptansprüchen.
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Bei einer herkömmlichen adaptiven Crashstruktur besteht die Möglichkeit, eine adaptive Crashstruktur nach dem Prinzip der Verjüngung an verschiedene Crashschweren anzupassen. Die Anpassung geschieht dabei in vorher fest gelegten Stufen. Liegt eine Crashschwere vor, die optimalerweise eine Steifigkeit der Crashstruktur verlangt, welche zwischen zwei der festgelegten Stufen liegt, so muss ein Kompromiss eingegangen werden. Aus der
DE 197 45 656 C2 ist eine adaptive Crashstruktur bekannt, welche auf Basis eines Verjüngungsabsorbers arbeitet. Durch Zu- und Abschaltung von einzelnen Matrizenplatten kann der Verjüngungsdurchmesser variiert werden und somit die Steifigkeit angepasst werden. Beispielsweise können bei einer adaptiven Crashstruktur ein oder mehrere Aktuatoren einen oder mehrere Schieber verschieben, so dass die Schieber je nach Wunsch keine, eine oder mehrere Matrizenplatten abstützen. Bei einem Crash würde ein Deformationselement durch die abgestützten Matrizenplatten hindurch gezogen und sich dabei verformen. Die nicht abgestützten Matrizenplatten weichen dem Deformationselement radial aus.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit variabler Steifigkeit, ein verbessertes Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur, sowie ein entsprechendes Steuergerät gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Aufprallenergie-Absorptionsstruktur nach dem Prinzip der Verjüngung in einem festgelegten Bereich auf jede beliebige Steifigkeit stufenlos als adaptive Crashstruktur eingestellt werden kann. Das Prinzip kann auch auf andere Absorptionstechniken, z. B. Aufweiten übertragen werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit variabler Steifigkeit, mit einer Matrize zum Deformieren eines Deformationselements, wenn das Deformationselement an einer Arbeitsfläche der Matrize anliegt und eine Relativbewegung zur Matrize entlang einer Bewegungsachse auf die Matrize zu ausführt, wobei das Deformationselement durch eine irreversible Deformation Aufprallenergie absorbiert, und wobei eine maximale Öffnungsweite der Matrize die Steifigkeit definiert, und wobei die Matrize auf einer, der Arbeitsfläche gegenüberliegenden Seite zumindest eine Abstützfläche aufweist. Weiterhin umfasst die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur zumindest eine Sperreinrichtung zum Einstellen der Öffnungsweite der Matrize, wobei die Sperreinrichtung ausgebildet ist, um auf der Abstützflache der Matrize anzuliegen, um die Öffnungsweite zu begrenzen.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur, wobei die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur eine Matrize zum Deformieren eines Deformationselements umfasst, wenn das Deformationselement an einer Arbeitsfläche der Matrize anliegt und eine Relativbewegung zur Matrize entlang einer Bewegungsachse auf die Matrize zu ausführt, und wobei eine maximale Öffnungsweite der Matrize die Steifigkeit definiert, und wobei die Matrize auf einer, der Arbeitsfläche gegenüberliegenden Seite zumindest eine Abstützfläche aufweist, und wobei die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur zumindest eine Sperreinrichtung zum Einstellen der maximalen Öffnungsweite der Matrize, wobei die Sperreinrichtung ausgebildet ist, um auf der Abstützfläche der Matrize anzuliegen, um die maximale Öffnungsweite zu begrenzen, wobei das Verfahren einen Schritt des Einlesens eines Einstellungssignals zur Einstellung der Steifigkeit der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur und einen Schritt des Bewegens der Sperreinrichtung aufweist, um die maximale Öffnungsweite der Matrize einzustellen, um hierdurch die Steifigkeit der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur einzustellen.
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Unter einer Absorptionsstruktur kann eine Vorrichtung zum Wandeln einer Aufprallenergie verstanden werden. Dazu kann die Absorptionsstruktur zumindest teilweise eine Formänderung vollziehen, die die Aufprallenergie über Formänderungsarbeit abbaut Dadurch kann eine ursprüngliche Form der Absorptionsstruktur irreversibel verändert werden. Beispielsweise können Außenmaße von zumindest Teilen der Absorptionsstruktur kleiner oder größer werden. Wenn eine Absorptionsstruktur eine variable Steifigkeit aufweist, dann kann beispielsweise über die Steifigkeit ein Grad der Formänderung, und damit eine Höhe der notwendigen Formänderungsarbeit beeinflusst werden. Ein Deformationselement kann beispielsweise ein Rund- oder Kantrohr sein, das bei einer Bewegung durch oder über eine Matrize einen Durchmesser und/oder eine Kontur verändert. Für die Veränderung der Kontur und/oder des Durchmessers wird Formänderungsarbeit benötigt, die von der Aufprallenergie bereitgestellt wird. Die Matrize kann eine Einrichtung mit einer trichterförmig verengten Durchgangsöffnung oder einer kegelförmigen Aufweitung sein. Über die trichterförmig oder kegelförmig angeschrägten Flächen kann ein für die Formänderung nötiger Druck auf das Deformationselement ausgeübt werden. Durch eine Vergrößerung eines Durchmessers der Durchgangsöffnung oder eine Verkleinerung eines Durchmessers der Aufweitung kann ein Grad der Deformation des Deformationselements verringert werden. Durch eine Verkleinerung eines Durchmessers der Durchgangsöffnung oder eine Vergrößerung eines Durchmessers der Aufweitung kann ein Grad der Deformation des Deformationselements vergrößert werden. Eine Sperreinrichtung kann den fur die Formänderung notwendigen Gegendruck oder die für die Formänderung erforderliche Gegenkraft bereitstellen. Eine Abstützfläche kann eine schiefe Ebene oder Fläche sein, auf der die Sperreinrichtung anliegt. Die Sperreinrichtung kann mittels der schiefen Ebene eine Öffnungsweite der Matrize beeinflussen.
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Vorteilhafterweise kann die adaptive Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (Crashstruktur) auf eine gewünschte Steifigkeit voreingestellt werden, dann wird vor oder ab einem bestimmten Zeitpunkt während des Aufpralls (Crashs) keine weitere Anpassung der Steifigkeit vorgenommen. Anderenfalls kann die Steifigkeit der adaptiven Aufprallenergie-Absorptionsstruktur unter Last, d. h. während des Aufpralls, auf selbst eingestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung konnen die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergerats beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem, einem Computer entsprechenden Gerät ausgeführt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Erstreckungsrichtung der Abstützfläche in einem spitzen Winkel zu der Bewegungsachse ausgerichtet sein, und die Sperreinrichtung entlang der Bewegungsachse beweglich sein, um die Matrize senkrecht zur Bewegungsachse zu verschieben und um die Öffnungsweite der Matrize zu begrenzen. Eine Erstreckungsrichtung der Abstützfläche kann entlang der Bewegungsachse ausgerichtet sein. Ebenso kann die Erstreckungsrichtung quer zu der Bewegungsachse ausgerichtet sein. Dann kann die Einstellung der Matrize senkrecht zu der Bewegungsachse über eine Rotation der Sperreinrichtung um die Bewegungsachse erfolgen. Dadurch kann mittels einer geringen Haltekraft an dem Sperrelement ein großer Druck an der Matrize abgestützt werden.
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Ferner kann auch die Abstützfläche eine Krümmung oder Bahnkurve in Erstreckungsrichtung aufweisen. Dadurch kann zwischen dem Sperrelement und der Abstützfläche eine vordefinierte Haftreibung eingestellt sein, und bei einem Aufprall die notwendige Haltekraft für das Sperrelement reduziert werden. Die Schaltzeiten können dadurch ebenfalls optimiert werden.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Sperrelement auf einer Anlagefläche zu der Matrize eine Krummung aufweisen und ausgebildet sein, die Abstützfläche zumindest Linienförmig zu berühren Dadurch kann verhindert werden, dass das Sperrelement auf der Abstützfläche verkantet. Eine vorbestimmte Kontaktfläche kann eingehalten werden.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Matrize zumindest ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück umfassen, die miteinander elastisch verbunden sind, wobei das erste Teilstück und das zweite Teilstück je eine Arbeitsfläche und eine Abstützfläche aufweisen, die auf gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Teilstücke angeordnet sind, wobei das erste Teilstück und das zweite Teilstück ausgebildet sind, das Deformationselement vollumfänglich zu umschließen oder von dem Deformationselement vollumfänglich umschlossen zu werden. Die erste Arbeitsfläche und die zweite Arbeitsfläche können bezüglich der Bewegungsachse die gleiche Ausrichtung aufweisen, also entweder beide nach innen gerichtet sein, oder beide nach außen gerichtet sein. Dadurch kann eine gleichmäßige Verteilung des Drucks über die Matrize und das Deformationselement erreicht werden. Das Deformationselement kann dabei gestaucht oder gedehnt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Matrize das erste Teilstück, das zweite Teilstück und zumindest ein weiteres Teilstück umfassen, das mit dem ersten Teilstück und dem zweiten Teilstuck elastisch verbunden ist und das eine Arbeitsfläche und eine Abstützfläche aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des weiteren Teilstücks angeordnet sind, wobei das erste Teilstück und das zweite Teilstück und zumindest das weitere Teilstück ausgebildet sind, das Deformationselement vollumfänglich zu umschließen oder von dem Deformationselement vollumfänglich umschlossen zu werden. Durch zumindest ein weiteres Teilstück kann eine verbesserte Verteilung des Drucks und eine verbesserte Abbildung des Deformationselements erreicht werden, wenn die Öffnungsweite der Matrize verändert wird.
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Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform die Arbeitsfläche in einem spitzen Winkel zu der Bewegungsachse angeordnet sein, und ausgebildet sein, in einem ersten Bereich der Arbeitsfläche das Deformationselement aufzunehmen, und in einem zweiten Bereich das Deformationselement zu deformieren, wobei der zweite Bereich dem ersten Bereich in Bezug auf der Bewegungsachse vorgelagert ist. Dadurch kann das Deformationselement vor einer Deformation sicher geführt werden, und ein Ausweichen des Deformationselements in eine ungewünschte Richtung vermieden werden.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der zweite Bereich der Arbeitsfläche eine Form aufweisen, die einer Außenkontur des Deformationselements entspricht, wenn die Vorrichtung eine minimale Steifigkeit aufweist. Dadurch kann eine definierte Deformation des Deformationselements bei unterschiedlichen Öffnungsweiten der Matrize gewährleistet werden. Durch die definierte Deformation kann die Energieabsorption sicher und einfach gesteuert werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Skizze zur Erläuterung des Funktionsprinzips einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit variabler Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Absorbieren einer Aufprallenergie mit einer Struktur variabler Steifigkeit gemaß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Darstellung einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur;
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4a, 4b, 4c Darstellungen einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit einer hohen Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5a, 5b, 5c Darstellungen einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit einer mittleren Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6a, 6b, 6c Darstellungen einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit einer niedrigen Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Draufsicht einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit einer hohen Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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8 eine Draufsicht einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit einer niedrigen Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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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.
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1 zeigt eine Skizze zur Erläuterung eines Funktionsprinzips einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit variabler Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Aufprallenergie-Absorptionsstruktur 100 mit variabler Steifigkeit weist eine Matrize 102 zum deformieren eines Deformationselements 104, und eine Sperreinrichtung 106 zum Einstellen der Öffnungsweite der Matrize 102 auf. Bei einem Aufprall wird das Deformationselement 104 auf eine Arbeitsfläche der Matrize 102 geschoben. Dabei wird das Deformationselement 104 irreversibel deformiert. Für die Deformation wird Formänderungsarbeit notwendig, welche die Energie des Aufpralls abfängt Da die Arbeitsfläche der Matrize 102 unter einem spitzen Winkel zu einer Bewegungsrichtung des Deformationselements 104 angeordnet ist, und die Matrize nur senkrecht zu der Bewegungsrichtung beweglich ist, wirkt während der Deformation ein Druck von dem Deformationselement 104 weg auf die Matrize 102. Dieser Druck wird über eine Abstützfläche von der in der Bewegungsrichtung des Deformationselements 104 achsparallel beweglichen Sperreinrichtung 106 abgestützt, so dass die Matrize 102 nicht ausweichen kann. Dabei begrenzt eine Position der Sperreinrichtung 106 einen Weg, den die Matrize 102 unter dem Druck des Deformationselements 104 zurückweichen kann. Durch diese stufenlose Wegbegrenzung wird direkt ein Grad der Deformation des Deformationselements 104 und damit eine Steifigkeit der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur 100 festgelegt.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen einer Steifigkeit einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur. Dabei wird eine Aufprallenergie-Absorptionsstruktur verwendet, die eine Matrize zum Deformieren eines Deformationselements umfasst, wenn das Deformationselement an einer Arbeitsfläche der Matrize anliegt und eine Relativbewegung zur Matrize entlang einer Bewegungsachse auf die Matrize zu ausführt, und wobei eine maximale Öffnungsweite der Matrize die Steifigkeit der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur definiert. Die Matrize weist auf einer, der Arbeitsfläche gegenüberliegenden Seite zumindest eine Abstützfläche auf, und die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur umfasst zumindest eine Sperreinrichtung zum Einstellen der maximalen Öffnungsweite der Matrize, wobei die Sperreinrichtung ausgebildet ist, um auf der Abstützfläche der Matrize anzuliegen, um die maximale Öffnungsweite zu begrenzen, In einem Schritt 202 des Einlesens erfolgt ein Einlesen eines Einstellungssignals zur Einstellung der Steifigkeit der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur, beispielsweise von einer Einheit, die eine Auswertung von Sensorsignalen durchführt und hierauf ansprechend eine Bestimmung der Schwere des Aufpralls bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt bestimmt. Hierbei wird zugleich bestimmt, wie steif die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur eingestellt werden soll, damit Insassen des Fahrzeugs optimal geschützt werden können. Anschließend wird in eifern Schritt 204 des Bewegens die Sperreinrichtung bewegt, um die maximale Öffnungsweite der Matrize einzustellen, um hierdurch die Steifigkeit der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur einzustellen. Durch das Einstellen einer Öffnungsweite der Matrize wird eine maximale Stärke der Verformung durch die Matrize durch die Sperreinrichtung festgelegt. Dadurch wird eine Höhe der Formänderungsarbeit beeinflusst, was einen Anteil der Aufprallenergie pro zurückgelegte Wegstrecke des Deformationselements an der Matrize vorbei festlegt. So kann innerhalb eines physikalisch begrenzten Wegs, hier eine Länge des Deformationselements, ein großer Bereich von Aufprallenergien absorbiert werden. Das kann bedeuten, dass bei einem Aufprall mit geringer Aufprallenergie der gleiche Weg am Deformationselement zurückgelegt wird, wie bei einem Aufprall mit großer Aufprallenergie Im Schritt 204 des Bewegens lässt sich dabei stufenlos eine Steifigkeit der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur einstellen, so dass beispielsweise Fahrzeuginsassen in einer Vielzahl möglicher Aufprallmöglichkeiten optimal geschützt werden können.
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3 zeigt eine Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit drei möglichen Stufen der Energieabsorption in Schnittdarstellung (linkes Teilbild aus 3) und einer Draufsichtdarstellung (rechtes Teilbild der 3). Diese drei Stufen werden über drei Matrizen 102 mit unterschiedlichen Innendurchmessern realisiert. Sechs Schieber 304, die von Aktuatoren getrieben werden, können je drei Stellungen 306 einnehmen. Dabei verhindern die Schieber 304 jeweils eine Ausweichbewegung zumindest einer der drei Matrizen. Wenn die Matrizen 102 an der Ausweichbewegung gehindert sind, wird ein Deformationselement 104 während eines Aufpralls und einer Bewegung auf die Matrizen 102 zu durch die Matrizen 102 deformiert. Sind die Matrizen 102 nicht an der Ausweichbewegung gehindert, so zerbrechen die Matrizen 102 an Sollbruchstellen 308 und lassen das Deformationselement 104 ohne weitere Deformation an der Matrize passieren. Mit drei Matrizen 102 können drei Stufen der Energieabsorption erreicht werden. In der Realität trifft eine gestufte Energieabsorption ein zu absorbierendes Energieniveau der Aufprallenergie nicht genau. Deshalb sollte die herkömmliche Struktur auf die nächsthöhere Stufe eingestellt werden. Damit kann die herkömmliche Struktur eine zur Verfügung stehende Länge des Deformationselements 104 nicht optimal nutzen und die Aufprallenergie wird härter als notwendig absorbiert.
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In diesem Beispiel ist die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur zwischen einem Querträger 310 und einem Längsträger 312 eines Fahrzeugs angeordnet und in einem Gehäuse 314 montiert. Ein Aufprall wird beispielsweise durch einen von einem Radarchip 316 ausgesandten und an einem Reflektor 318 reflektierten und ausgewerteten Radarstrahl registriert. Zwischen dem Querträger 310 und dem Deformationselement 104 ist ein elastisches Element 320 angeordnet, das kleine Aufprallenergien ohne dauerhafte Verformung abfängt. Wird ein Aufprall registriert, so verarbeitet ein Steuergerät 322 die Information und betätigt abhängig von der Aufprallschwere die Aktuatoren für die Schieber 304.
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Die 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 6c, 7 und 8 zeigen eine stufenlos adaptive Crashstruktur mittels eines zur Crashrichtung achsparallel beweglichen Sperrelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gehäuseteile und Aktuatorik zur Einstellung der adaptiven Crashstruktur sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden daher zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Ein Grundgedanke des hier vorgestellten Ansatzes ist es, die bekannte stufige Form der Abstützung der Ausrückmatrize, also die Matrize, deren Verjüngungswirkung schrittweise zu- oder abgeschaltet werden kann, durch eine stufenlose Abstützung durch eine Bahnkurve oder eine Schräge zu ersetzen, so dass verschiedene Positionen/Lagen des Sperrelements 106, hier ein Sperrring, verschiedene Steifigkeiten der adaptiven Crashstruktur ermöglichen.
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Gezeigt ist eine Variante einer stufenlos einstellbaren Verjüngung in drei beispielhaften verschiedenen Lagen des Sperrelements. Die 4a, 4b, 4c und 7 zeigen eine steife Einstellung der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur. Die 5a, 5b und 5c zeigen eine Einstellung der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur für mittlere Steifigkeit, und die 6a, 6b, 6c und 8 zeigen eine Einstellung der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur bei weichster Steifigkeit.
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4a zeigt eine räumliche Darstellung der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Einstellung, in der ein, hier nicht dargestelltes Deformationselement eine maximal mögliche Deformation erfahren würde, wenn das Deformationselement bei einem Aufprall durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur getrieben wird. Der Sperrring 106 umschließt die Matrize vollständig. So kann der Sperrring über flächigen Kontakt mit Abstützflächen 402 auf der Matrize eine Ausweichbewegung der Matrize im Fall des Aufpralls begrenzen. Die Matrize ist in diesem Ausführungsbeispiel aus vier Segmenten zusammengesetzt. Die Segmente werden von Federklammern in gegen den Sperrring gedruckt. Alternativ können die Federn auch die Segmente gegeneinander drucken.
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4b zeigt einen Schnitt A-A durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur in 4a entlang eines Schnittverlaufs A-A wie er in 7 gezeigt ist. Der Sperrring 106 liegt in flächigem Kontakt 404 an den Abstützflachen 402 der Matrize an.
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4c zeigt einen Schnitt B-B durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur in 4a entlang eines Schnittverlaufs B-B wie er in 7 gezeigt ist. Der Schnitt verläuft durch Trennfugen zwischen den Matrizensegmenten.
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5a zeigt eine räumliche Darstellung der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorlegenden Erfindung in einer Einstellung, in der ein, hier nicht dargestelltes Deformationselement eine Deformation bei mittlerer Steifigkeit der Absorptionsstruktur erfahren würde, wenn das Deformationselement bei einem Aufprall durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur getrieben wird. Der Sperrring 106 umschließt die Matrize vollständig. So kann der Sperrring 106 durch Kontakt mit den Abstützflächen 402 auf der Matrize eine Ausweichbewegung der Matrize im Fall des Aufpralls begrenzen. Die Matrize ist in diesem Ausführungsbeispiel aus vier Segmenten zusammengesetzt Die Segmente werden von Federklammern 504 zueinander in Position gehalten.
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Die 5b und 5c zeigen Schnitte entsprechend den Schnitten in 4b und 4c Der Sperring ist auf einer Bahnkurve 502 auf den Abstützflächen 402 abgestützt, so dass zwischen der Matrize und dem Sperrring genügend Reibung vorhanden ist, um den Sperrring in seiner Position zu halten, wenn das Deformationselement durch die Matrize gezogen wird.
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6a zeigt eine räumliche Darstellung der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Einstellung, in der ein, hier nicht dargestelltes Deformationselement eine minimale Deformation erfahren würde, wenn das Deformationselement bei einem Aufprall durch die Aufprallenergie Absorptionsstruktur getrieben wird. Der Sperrring 106 umschließt die Matrize aus vier Matrizensegmenten 602 vollständig. So kann der Sperrring 106 durch Kontakt mit den Abstützflächen 402 auf den Matrizensegmenten 602 eine Ausweichbewegung der Matrizensegmente 602 im Fall des Aufpralls begrenzen.
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6b zeigt einen Schnitt E-E durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur in 6a entlang eines Schnittverlaufs E-E wie er in 8 gezeigt ist. Zwischen dem Sperrring und den Abstützflächen besteht ein Linienkontakt 604, so dass der Sperrring auf den Abstützflächen nicht verkanten kann.
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6c zeigt einen Schnitt F-F durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur in 6a entlang eines Schnittverlaufs F-F wie er in 8 gezeigt ist. Der Schnitt verläuft durch die geöffneten Trennfugen zwischen den Matrizensegmenten.
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7 zeigt eine Draufsicht auf die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Einstellung, in der ein Deformationselement 104 eine Deformation bei einer maximal möglichen Steifigkeit der Absorptionsstruktur erfahren würde, wenn das Deformationselement 104 bei einem Aufprall durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur getrieben wird. Die Matrizensegmente 602 werden von dem Sperrelement 106 in Position gehalten. In der Draufsicht ist der Schnittverlauf A-A des Schnitts A-A in 4b eingezeichnet. Ebenso ist der Schnittverlauf B-B des Schnitts B-B in 4c eingezeichnet.
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8 zeigt eine Draufsicht auf die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Einstellung, in der ein Deformationselement 104 eine minimale Deformation, d. h. eine minimalen Steifigkeit der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur erfahren würde, wenn das Deformationselement 104 bei einem Aufprall durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur getrieben wird. Die Matrizensegmente 602 weisen Abstände untereinander auf und werden von dem Sperrelement 106 in Position gehalten. In die Draufsicht ist der Schnittverlauf E-E des Schnitts E-E in 6b eingezeichnet. Ebenso ist der Schnittverlauf F-F des Schnitts F-F in 6c eingezeichnet. Die Matrizensegmente 602 in offener Einstellung weisen eine Innenkontur auf, die einer Außenkontur des Deformationselements 104 entspricht, so dass bei einer geschlossen Stellung der Matrizensegmente 602 mittig auf den Matrizensegmenten 602 eine größere Verformung des Deformationselements 104 auftritt, als an Rändern der Matrizensegmente 602.
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Jede andere Position des Sperrelements zwischen der Position, bei der eine maximale Verformung des Deformationselementes auftritt und der Position, bei der eine minimale Verformung des Deformationselementes auftritt, ist ebenso möglich. Die Abstützung ist in der dargestellten Variante derart realisiert, dass auf den Matrizensegmenten Abstützflächen 402 angebracht sind, die in einer Ebene derart gekrümmt sind, dass bei steifster Einstellung der Sperrring 106 mit einem flächigen Kontakt 404 (d. h. einen zweidimensionalen Bereich) an den Matrizensegmenten 602 anliegt Dann ist der Sperrring 106 oben, wie in den 4a, 4b, 4c und 7 gezeigt. Bei allen anderen Lagen des Sperrrings 106 bildet sich im Laufe des Crashs an diesen Kontaktstellen zunächst Linienkontakt 604 (d. h. ein eindimensionaler Kontaktbereich) aus, der dann durch elastische oder auch plastische Formänderungen der Bauteile flächig werden kann Vorteilhaft ist die Krümmung daher, weil sich dadurch Stellzeiten reduzieren. So kann der Winkel der Bahnkurve 502 an jeder Stelle dahingehend optimiert werden, dass die Reibkräfte während eines Crashs zwar groß genug sind, den Sperrring 106 in der gewünschten Lage fest zu halten, aber der Stellweg des Sperrrings 106 dennoch klein gehalten wird. Es ist auch möglich eine konvexe Kontaktfläche auf die Matrizensegmente 602 aufzubringen, so dass zwar Punktkontakte auftreten können, aber kein Verkanten auftritt. Wenn die Reibung zwischen Sperrring 106 und Matrizensegment 602 klein und/oder der Winkel groß ist, soll eine Aktuatorik oder andere Mechanik den Sperrring 106 in Position halten.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Sperrring 106 abgebildet, der alle Matrizensegmente 602 in der gleichen Lage abstützt. Denkbar ist auch für jedes Matrizensegment 602 individuell ein Sperrelement 106 zu verwenden. Die Figuren zeigen eine Variante mit 4 Matrizensegmenten 602 und acht Biegefedern 504, welche die Matrizensegmente 602 zusammenhalten. Statt acht solcher Federn 504 können hierfür aber auch weniger oder nur eine Feder verwendet werden. Dargestellt ist ferner eine Variante, die prinzipiell auch während eines fortgeschrittenen Crashs angepasst werden kann. 7 zeigt die Matrizensegmente 602 mit dem Sperrring 106 und dem Deformationselement 104, das hier als ein Rohr ausgeführt ist, bei steifster Einstellung der adaptiven Crashstruktur. 8 zeigt die Matrizensegmente 602 mit dem Sperrring 106 und dem Deformationselement 104 bei weichster Einstellung der adaptiven Crashstruktur. Die Matrizensegmente 602 wurden hier so gestaltet, dass deren Innendurchmesser bei weichster Einstellung der adaptiven Crashstruktur konzentrisch sind. Bei steiferer Einstellung sind die Matrizensegmente 602 nach innen verschoben bis sie bei steifster Einstellung aneinander anliegen. Dadurch bilden die Innendurchmesser eine Art Quadrat mit gebogenen Kanten. Das Rohr 104 wird beim Verjüngen seinen rohrförmigen Querschnitt in eine Zwischenform zwischen Rohr und 4-Kant-Rohr einnehmen. Dadurch tritt keine Kanteneingrabung auf. Würden die Innendurchmesser der Matrizensegmente 602 bei steifster Einstellung der adaptiven Crashstrukur konzentrisch sein, so würden sich die Kanten der Matrizensegmente 602 bei weicherer Einstellung in das Rohr 104 eingraben.
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Möglich ist auch, die Ausrückmatrize aus einem Stück mit Sollbruchstellen herzustellen. Dann können die Federn 504 ganz eingespart werden. Auch ist die Anzahl der Matrizensegmente 602 nach oben und nach unten anpassbar.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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