WO2012007261A1 - Aufprallenergie-absorptionsstruktur mit variabler steifigkeit und verfahren zum einstellen einer steifigkeit einer aufprallenergie-absorptionsstruktur - Google Patents

Aufprallenergie-absorptionsstruktur mit variabler steifigkeit und verfahren zum einstellen einer steifigkeit einer aufprallenergie-absorptionsstruktur Download PDF

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WO
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impact energy
energy absorption
absorption structure
deformation element
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Thomas Friedrich
Bernd Goetzelmann
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Robert Bosch GmbH
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/34—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R2019/262—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means with means to adjust or regulate the amount of energy to be absorbed

Definitions

  • the present invention relates to a variable-stiffness impact energy absorption structure, a method of adjusting a rigidity of an impact energy absorption structure, and a corresponding control device according to the main claims.
  • Rejuvenation diameter can be varied and thus the rigidity can be adjusted.
  • one or more actuators may displace one or more sliders so that the sliders do not support one, or more die plates as desired.
  • a deformation element would be pulled through the supported die plates and thereby deform.
  • the unsupported die plates deviate radially from the deformation element.
  • the present invention provides an improved variable stiffness impact energy absorption structure, an improved impact energy absorption structure stiffness adjusting method, and a corresponding control apparatus according to the main claims.
  • Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
  • the invention is based on the finding that an impact energy absorption structure can be continuously adjusted to any desired rigidity as an adaptive crash structure according to the principle of the taper in a defined range.
  • the principle can also be applied to other absorption techniques, e.g. Widening be transferred.
  • the present invention provides a variable stiffness impact energy absorption structure having a die for deforming a deformation element when the deformation element abuts a working surface of the die and performs relative movement to the die along a movement axis toward the die, the deformation element being deformed by irreversible deformation Impact energy absorbed, and wherein a maximum opening width of the die defines the rigidity, and wherein the die on a, the working surface opposite side has at least one support surface.
  • the impact energy absorption structure comprises at least one blocking device for adjusting the opening width of the die, wherein the blocking device is designed to rest on the support surface of the die in order to limit the opening width.
  • the present invention further provides a method of adjusting a stiffness of an impact energy absorbing structure
  • the impact energy absorbing structure comprises a die for deforming a deformation member when the deformation member abuts a working surface of the die and moves relative to the die along a moving axis toward the die and wherein a maximum opening width of the die defines the rigidity
  • the die has at least one support surface on a side opposite the working surface
  • the impact energy absorption structure comprises at least one locking device for adjusting the maximum opening width of the die Locking device det, to abut on the support surface of the die to limit the maximum opening width
  • the method comprising a step of reading in an adjustment signal for adjusting the stiffness of the impact energy absorbing structure and a step of moving the locking means to the maximum opening width adjust the die to thereby the
  • An absorption structure can be understood as a device for converting an impact energy.
  • the absorption structure can at least partially perform a change in shape, which reduces the impact energy via deformation work.
  • an original form of the absorption structure can be irreversibly changed.
  • external dimensions of at least parts of the absorbent structure may become smaller or larger.
  • stiffness may influence a degree of deformation, and thus, a level of the necessary strain work.
  • a deformation element may, for example, be a round or square tube, which changes a diameter and / or a contour during a movement through or over a die.
  • the die can be a device with a funnel-shaped narrowed passage opening or a conical widening. Via the funnel-shaped or conically tapered surfaces, a pressure necessary for the change in shape can be exerted on the deformation element.
  • a degree of deformation of the deformation member can be reduced.
  • a locking device can provide the back pressure necessary for the deformation or the counterforce required for the deformation.
  • a support surface may be an inclined plane or surface on which rests the locking device.
  • the locking device can influence an opening width of the die by means of the inclined plane.
  • the adaptive impact energy absorption structure (crash structure) can be preset to a desired stiffness, then no further adjustment of the stiffness is made before or after a certain point in time during the crash. Otherwise, the stiffness of the adaptive impact energy absorption structure under load, ie, during the crash
  • the present invention further provides a control device which is designed to carry out or implement the steps of the method according to the invention in corresponding devices. Also by this embodiment of the
  • a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control signals in dependence thereon.
  • the control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the control unit.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is on a computer corresponding to a computer is also of advantage Device is running.
  • an extension direction of the support surface may be aligned at an acute angle to the axis of movement, and the blocking device may be movable along the movement axis in order to displace the die perpendicular to the movement axis. push and to limit the opening width of the die.
  • a direction of extension of the support surface may be aligned along the axis of movement.
  • the extension direction can be aligned transversely to the axis of movement. Then, the adjustment of the die perpendicular to the axis of movement can take place via a rotation of the locking device about the axis of movement. As a result, by means of a small holding force on the blocking element, a large pressure on the die can be supported.
  • the support surface may also have a curvature or trajectory in the direction of extension. This allows between the blocking element and the
  • Support surface to be set a predefined static friction, and in a collision, the necessary holding force for the locking element can be reduced.
  • the switching times can also be optimized.
  • the blocking element may have a curvature on a bearing surface to the die and be formed to contact the support surface at least in a line shape. This can prevent the locking element from tilting on the support surface. A predetermined contact surface can be maintained.
  • the die may include at least a first portion and a second portion elastically connected to each other, the first portion and the second portion each having a working surface and a support surface disposed on opposite sides of the respective portions are, wherein the first portion and the second portion are formed to completely enclose the deformation element or to be fully enclosed by the deformation element.
  • the first work surface and the second work surface may have the same orientation with respect to the movement axis, that is, either both directed inward, or both directed outward. As a result, a uniform distribution of the pressure over the die and the deformation element can be achieved.
  • the deformation element can be compressed or stretched.
  • the die may comprise the first section, the second section and at least one further section, which coincides with the the first portion and the second portion is elastically connected and which has a working surface and a support surface which are arranged on opposite sides of the further portion, wherein the first portion and the second portion and at least the further portion are formed to enclose the deformation element in full or to be fully enclosed by the deformation element.
  • the working surface may be arranged at an acute angle to the movement axis, and configured to receive the deformation element in a first region of the working surface, and to deform the deformation element in a second region, the second region being the first region in FIG Reference is upstream of the axis of movement.
  • the second area of the work surface may have a shape that corresponds to an outer contour of the deformation element when the device has a minimum rigidity.
  • a defined deformation of the deformation element can be ensured at different opening widths of the die. Due to the defined deformation, the energy absorption can be safely and easily controlled.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of operation of a variable-stiffness impact energy absorption structure according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart of a method of absorbing impact energy having a variable stiffness structure according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 3 is an illustration of an impact energy absorption structure
  • 4a, 4b, 4c are illustrations of an impact energy absorption structure with a high rigidity according to an embodiment of the present invention
  • 5a, 5b, 5c are illustrations of an impact energy absorption structure having an average stiffness according to an embodiment of the present invention.
  • 6a, 6b, 6c are illustrations of a low stiffness impact energy absorption structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a high rigidity impact energy absorbing structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of a low stiffness impact energy absorption structure according to an embodiment of the present invention.
  • An impact energy absorption structure 100 with variable rigidity has a die 102 for deforming a deformation element 104, and a locking device 106 for adjusting the opening force. tion width of the die 102 on.
  • the deformation element 104 is pushed onto a working surface of the die 102. In this case, the deformation element 104 is irreversibly deformed. Formation work is necessary for the deformation, which absorbs the energy of the impact.
  • a pressure acts on the die 102 during the deformation away from the deformation member 104.
  • This pressure is supported via a support surface of the in the direction of movement of the deformation element 104 axially parallel movable locking device 106, so that the die 102 can not escape.
  • a position of the locking device 106 limits a path that the die 102 can retreat under the pressure of the deformation element 104.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for adjusting a stiffness of an impact energy absorption structure.
  • an impact energy absorption structure which comprises a die for deforming a deformation element, when the deformation element abuts against a working surface of the die and performs a relative movement to the die along a movement axis on the die, and wherein a maximum opening width of the die, the rigidity of Impact energy absorption structure defined.
  • the die has at least one support surface on a side opposite the working surface, and the impact energy absorbing structure comprises at least one locking means for adjusting the maximum opening width of the die, the locking means being adapted to abut the support surface of the die by the maximum opening width
  • a step 202 of reading in reading in a setting signal for adjusting the rigidity of the impact energy absorption structure, for example, from a unit performing an evaluation of sensor signals and then determining the severity of the impact in a collision of the vehicle with a Object determined.
  • step 204 of moving the lock means is moved to adjust the maximum opening width of the die to thereby adjust the rigidity of the impact energy absorption structure.
  • a maximum amount of deformation by the die is determined by the locking means.
  • a height of the deformation work is influenced, which determines a proportion of the impact energy per distance traveled by the deformation element past the die.
  • a length of the deformation element a large range of impact energies can be absorbed. This may mean that in a low impact energy impact the same
  • Path is traveled at the deformation element, as in a collision with high impact energy.
  • a stiffness of the impact energy absorption structure can be infinitely adjusted so that, for example, vehicle occupants can be optimally protected in a multiplicity of possible impact possibilities.
  • Fig. 3 shows an impact energy absorption structure with three possible stages of energy absorption in a sectional view (left partial image of Fig. 3) and a plan view (right partial image of Fig. 3). These three stages are realized via three dies 102 with different inner diameters.
  • Sliders 304 driven by actuators, can each occupy three positions 306.
  • the slides 304 each prevent an evasive movement of at least one of the three matrices.
  • a deformation member 104 will collide with the dies 102 during impact and movement on the dies 102
  • the impact energy absorption structure is disposed between a cross member 310 and a side rail 312 of a vehicle and mounted in a housing 314.
  • An impact is registered, for example, by a radar beam emitted by a radar chip 316 and reflected and evaluated at a reflector 318.
  • an elastic element 320 is arranged, which absorbs small impact energies without permanent deformation.
  • a controller 322 processes the information and, depending on the severity of the impact, actuates the actuators for the sliders 304.
  • FIGS. 4 a, 4 b, 4 c, 5 a, 5 b, 5 c, 6 a, 6 b, 6 c, 7 and 8 show a continuously adaptive crash structure by means of a blocking element which can be moved axially parallel to the crash direction according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Housing parts and actuators for setting the adaptive crash structure are known from the prior art and are therefore not shown for clarity.
  • FIG. 4a, 4b, 4c and 7 show a stiff setting of the impact energy absorption structure.
  • Figures 5a, 5b and 5c show an adjustment of the moderate energy impact energy absorption structure, and
  • Figures 6a, 6b, 6c and 8 show an adjustment of the impact energy absorption structure with the softest stiffness.
  • FIG. 4a shows a spatial representation of the impact energy absorption structure according to an exemplary embodiment of the present invention in an adjustment in which a deformation element (not shown here) would experience a maximum possible deformation if the deformation element were to be deformed Impact is driven by the impact energy absorption structure.
  • the locking ring 106 completely encloses the matrix.
  • the die is composed of four segments in this embodiment. The segments are pressed by spring clips in against the locking ring. Alternatively, the springs can also press the segments against each other.
  • FIG. 4b shows a section A-A through the impact energy absorption structure in FIG. 4a along a section A-A as shown in FIG.
  • the locking ring 106 is in surface contact 404 on the support surfaces 402 of the die.
  • FIG. 4c shows a section B-B through the impact energy absorption structure in FIG. 4a along a section line B-B as shown in FIG. The cut runs through parting lines between the die segments.
  • FIG. 5a shows a spatial representation of the impact energy absorption structure according to an exemplary embodiment of the present invention in a setting in which a deformation element, not shown here, would undergo a deformation with medium rigidity of the absorption structure, if the deformation element is impacted by the impact energy absorption structure is driven.
  • the locking ring 106 completely encloses the matrix.
  • the locking ring 106 can limit an evasion movement of the die in the event of impact by contact with the support surfaces 402 on the die.
  • the die is composed of four segments in this embodiment.
  • Segments are held in position by spring clips 504 relative to one another.
  • FIGS. 5b and 5c show sections corresponding to the sections in FIGS. 4b and 4c.
  • the lock ring is supported on a track 502 on the support surfaces 402 such that there is sufficient friction between the die and the lock ring to hold the lock ring in place as the deformation element is pulled through the die.
  • FIG. 6 a shows a spatial representation of the impact energy absorption structure according to an embodiment of the present invention in a setting in which a deformation element, not shown here, has a minimal deformation formation would be experienced when the deformation element is driven in an impact by the impact energy absorption structure.
  • the locking ring 106 completely encloses the matrix of four die segments 602. Thus, the locking ring 106 can limit an evasive movement of the die segments 602 in the event of impact by contact with the support surfaces 402 on the die segments 602.
  • FIG. 6b shows a section E-E through the impact energy absorption structure in FIG. 6a along a section line E-E as shown in FIG. 8. Between the locking ring and the support surfaces there is a line contact 604, so that the locking ring can not tilt on the support surfaces.
  • FIG. 6c shows a section F-F through the impact energy absorption structure in FIG. 6a along a section line F-F as shown in FIG. The cut passes through the open parting lines between the die segments.
  • FIG. 7 shows a plan view of the impact energy absorption structure according to an embodiment of the present invention in a setting in which a deformation element 104 would experience deformation at a maximum possible rigidity of the absorption structure when the deformation element 104 is impacted by the impact energy absorption structure is driven.
  • the die segments 602 are held in position by the locking member 106.
  • the sectional profile A-A of the section A-A in Fig. 4b is located.
  • the section B-B of the section B-B in Fig. 4c is shown.
  • FIG. 8 shows a plan view of the impact energy absorbing structure according to an embodiment of the present invention in a setting in which a deformation element 104 would experience a minimum deformation, ie, a minimum rigidity of the impact energy absorbing structure, when the deformation element 104 is impacted by the impact force Impact energy absorption structure is driven.
  • the die segments 602 are spaced apart and held in position by the locking member 106.
  • the sectional profile EE of the section EE in FIG. 6b is shown in the plan view.
  • the sectional profile FF of the section FF in Fig. 6c is shown.
  • the female mold segments 602 in open setting have an inner contour, which corresponds to an outer contour of the deformation element 104, so that when the die segments 602 are closed in the middle on the die segments 602, a greater deformation of the deformation element 104 occurs than at edges of the die segments 602.
  • the support is implemented in the illustrated variant such that support surfaces 402 are mounted on the die segments, which are curved in a plane such that with the stiffest setting the locking ring 106 with a flat contact 404 (ie, a two-dimensional region) abuts against the die segments 602 , Then, the lock ring 106 is up, as shown in Figures 4a, 4b, 4c and 7.
  • line contact 604 i.e., a one-dimensional contact area
  • line contact 604 initially forms at these contact points in the course of the crash, which can then become planar as a result of elastic or even plastic changes in shape of the components.
  • the curvature is therefore advantageous because it reduces positioning times.
  • the angle of the trajectory 502 can be optimized at any point to the extent that the frictional forces during a crash, although large enough to hold the locking ring 106 in the desired position, but the travel of the locking ring 106 is still kept small. It is also possible to apply a convex contact surface on the die segments 602, so that point contacts can occur, but no tilting occurs. If the friction between the locking ring 106 and the die segment 602 is small and / or the angle is large, an actuator or other mechanism should hold the locking ring 106 in position.
  • a locking ring 106 which supports all die segments 602 in the same position. It is also conceivable to use a blocking element 106 individually for each material segment 602.
  • the figures show a variant with 4 die segments 602 and eight bending springs 504, which hold the die segments 602 together. Instead of eight such springs 504 but less or only one spring can be used for this purpose. Also shown is a variant which, in principle, can also be adapted during an advanced crash.
  • Fig. 7 shows the die segments
  • FIG. 8 shows the die segments 602 with the locking ring 106 and the deformation element 104 with the softest adjustment of the adaptive crash structure.
  • the die segments 602 have been designed here so that their inner diameters are concentric with the softest adjustment of the adaptive crash structure. For a stiffer setting, the die segments 602 are shifted inwardly until they abut each other at the stiffest setting. As a result, the inner diameters form a kind of square with curved edges.
  • the tube 104 will assume its tubular cross-section in an intermediate shape between the pipe and 4-Kant-tube during the tapering. As a result, no edge burying occurs. If the inner diameters of the die segments 602 were concentric with the most rigid adjustment of the adaptive crash structure, the edges of the die segments 602 would bite into the tube 104 at a softer setting.
  • the Ausschmatrize from one piece with predetermined breaking points. Then the springs 504 can be completely saved. Also, the number of die segments 602 is adjustable up and down.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (100) mit variabler Steifigkeit. Wobei die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur eine Matrize (102) aufweist, wobei die Matrize ausgebildet ist, um ein Deformationselement (104) zu deformieren, wenn das Deformationselement an einer Arbeitsfläche der Matrize anliegt und eine Relativbewegung zur Matrize entlang einer Bewegungsachse auf die Matrize zu ausführt. Eine Öffnungsweite der Matrize definiert die Steifigkeit. Die Matrize weist auf einer, der Arbeitsfläche gegenüberliegenden Seite zumindest eine Abstützfläche auf. Weiterhin weist die Aufprallenergie- Absorptionsstruktur zumindest eine Sperreinrichtung (106) zum Einstellen der maximalen Öffnungsweite der Matrize auf, wobei die Sperreinrichtung ausgebildet ist, um auf der Abstützfläche der Matrize anzuliegen, um die maximale Öffnungsweite zu begrenzen.

Description

Beschreibung
Titel
Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit variabler Steifigkeit und Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur
Stand der Technik
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.
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 Verjüngungsabsor- bers 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.
Offenbarung der Erfindung 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 Haupt- ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Aufprallenergie- Absorptionsstruktur nach dem Prinzip der Verjüngung in einem festgelegten Be- reich auf jede beliebige Steifigkeit stufenlos als adaptive Crashstruktur eingestellt werden kann. Das Prinzip kann auch auf andere Absorptionstechniken, z.B. Aufweiten übertragen werden.
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 Abstützfläche der Matrize anzuliegen, um die Öff- nungsweite zu begrenzen.
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 Auf- prallenergie-Absorptionsstruktur zumindest eine Sperreinrichtung zum Einstellen der maximalen Öffnungsweite der Matrize, wobei die Sperreinrichtung ausgebil- det 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 auf- weist, um die maximale Öffnungsweite der Matrize einzustellen, um hierdurch die
Steifigkeit der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur einzustellen.
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 Formän- derungsarbeit 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 für 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. 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.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtun- gen 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.
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 können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts 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.
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.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Erstreckungsrichtung der Abstützfläche in einem spitzen Winkel zu der Bewe- gungsachse ausgerichtet sein, und die Sperreinrichtung entlang der Bewegungsachse beweglich sein, um die Matrize senkrecht zur Bewegungsachse zu ver- schieben und um die Öffnungsweite der Matrize zu begrenzen. Eine Erstre- ckungsrichtung 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 Bewe- gungsachse 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.
Ferner kann auch die Abstützfläche eine Krümmung oder Bahnkurve in Erstre- ckungsrichtung 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.
In einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Sperrelement auf einer Anlagefläche zu der Matrize eine Krümmung 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.
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. 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 Teilstück 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.
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.
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.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Skizze zur Erläuterung des Funktionsprinzips einer Aufprallenergie- Absorptionsstruktur mit variabler Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Absorbieren einer Aufprallenergie mit einer Struktur variabler Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Darstellung einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur;
Fig. 4a, 4b, 4c Darstellungen einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit einer hohen Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5a, 5b, 5c Darstellungen einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit einer mittleren Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6a, 6b, 6c Darstellungen einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit einer niedrigen Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine Draufsicht einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit einer hohen Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 8 eine Draufsicht einer Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit einer niedrigen Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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.
Fig. 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 Öff- nungsweite 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 Ar- beitsfläche 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 De- formationselements 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.
Fig. 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 ei- nem 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 opti- mal geschützt werden können.
Fig. 3 zeigt eine Aufprallenergie-Absorptionsstruktur mit drei möglichen Stufen der Energieabsorption in Schnittdarstellung (linkes Teilbild aus Fig. 3) und einer Draufsichtdarstellung (rechtes Teilbild der Fig. 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 ei- nes 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. 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.
Die Figuren 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.
Ein Grundgedanke des hier vorgestellten Ansatzes ist es, die bekannte stufige Form der Abstützung der Ausrückmatrize, also die Matrize, deren Verjüngungs- Wirkung 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. Gezeigt ist eine Variante einer stufenlos einstellbaren Verjüngung in drei beispielhaften verschiedenen Lagen des Sperrelements. Die Figuren 4a, 4b, 4c und 7 zeigen eine steife Einstellung der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur. Die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen eine Einstellung der Aufprallenergie- Absorptionsstruktur für mittlere Steifigkeit, und die Figuren 6a, 6b, 6c und 8 zei- gen eine Einstellung der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur bei weichster Steifigkeit.
Fig. 4a zeigt eine räumliche Darstellung der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Einstel- lung, 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 Ausführungs- beispiel aus vier Segmenten zusammengesetzt. Die Segmente werden von Federklammern in gegen den Sperrring gedrückt. Alternativ können die Federn auch die Segmente gegeneinander drücken.
Fig. 4b zeigt einen Schnitt A-A durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur in Fig. 4a entlang eines Schnittverlaufs A-A wie er in Fig. 7 gezeigt ist. Der Sperrring 106 liegt in flächigem Kontakt 404 an den Abstützflächen 402 der Matrize an.
Fig. 4c zeigt einen Schnitt B-B durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur in Fig. 4a entlang eines Schnittverlaufs B-B wie er in Fig. 7 gezeigt ist. Der Schnitt verläuft durch Trennfugen zwischen den Matrizensegmenten.
Fig. 5a zeigt eine räumliche Darstellung der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden 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.
Die Figuren 5b und 5c zeigen Schnitte entsprechend den Schnitten in Fig. 4b und 4c. Der Sperrring ist auf einer Bahnkurve 502 auf den Abstützflächen 402 abge- stützt, 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.
Fig. 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 De- formation 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.
Fig. 6b zeigt einen Schnitt E-E durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur in Fig. 6a entlang eines Schnittverlaufs E-E wie er in Fig. 8 gezeigt ist. Zwischen dem Sperrring und den Abstützflächen besteht ein Linienkontakt 604, so dass der Sperrring auf den Abstützflächen nicht verkanten kann.
Fig. 6c zeigt einen Schnitt F-F durch die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur in Fig. 6a entlang eines Schnittverlaufs F-F wie er in Fig. 8 gezeigt ist. Der Schnitt verläuft durch die geöffneten Trennfugen zwischen den Matrizensegmenten.
Fig. 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 Fig. 4b eingezeichnet. Ebenso ist der Schnittverlauf B-B des Schnitts B-B in Fig. 4c eingezeichnet.
Fig. 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 Fig. 6b eingezeichnet. Ebenso ist der Schnittverlauf F-F des Schnitts F-F in Fig. 6c eingezeichnet. Die Matrizensegmente 602 in offener Einstellung weisen eine Innen- kontur 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.
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 Figuren 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 Reib- kräfte 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 Mat- rizensegment 602 klein und/oder der Winkel groß ist, soll eine Aktuatorik oder andere Mechanik den Sperrring 106 in Position halten.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Sperrring 106 abgebildet, der alle Matrizensegmente 602 in der gleichen Lage abstützt. Denkbar ist auch für jedes Mat- rizensegment 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 fortge- schrittenen Crashs angepasst werden kann. Fig. 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. Fig. 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 Crashstruktur konzentrisch sein, so würden sich die Kanten der Matrizensegmente 602 bei weicherer Einstellung in das Rohr 104 eingraben.
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.
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.

Claims

Ansprüche
1 . Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (100) mit variabler Steifigkeit, mit folgenden Merkmalen: einer Matrize (102) zum Deformieren eines Deformationselements (104), 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 zumindest eine Sperreinrichtung (106) 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.
2. Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (100) gemäß Anspruch 1 , bei der eine Erstreckungsrichtung der Abstützfläche in einem spitzen Winkel zu der Bewegungsachse ausgerichtet ist, und die Sperreinrichtung (106) entlang der Bewegungsachse beweglich ist, um die Matrize (102) senkrecht zur Bewegungsachse zu verschieben und um die Öffnungsweite der Matrize zu begrenzen.
3. Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (100) gemäß Anspruch 2, bei der die Abstützfläche eine Krümmung oder Bahnkurve in Erstreckungsrichtung aufweist.
4. Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Sperreinrichtung (106) auf einer Anlagefläche zu der Matrize (102) eine Krümmung aufweist und ausgebildet ist, die Abstützfläche zumindest linienförmig zu berühren. Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Matrize (102) zumindest ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück umfasst, 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 (104) vollumfänglich zu umschließen oder von dem Deformationselement vollumfänglich umschlossen zu werden.
Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (100) gemäß Anspruch 5, bei der die Matrize (102) das erste Teilstück, das zweite Teilstück und zumindest ein weiteres Teilstück umfasst, das mit dem ersten Teilstück und dem zweiten Teilstück 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 (104) vollumfänglich zu umschließen oder von dem Deformationselement vollumfänglich umschlossen zu werden.
Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Arbeitsfläche in einem spitzen Winkel zu der Bewegungsachse angeordnet ist, und ausgebildet ist, in einem ersten Bereich der Arbeitsfläche das Deformationselement (104) aufzunehmen, und in einem zweiten Bereich das Deformationselement zu deformieren, wobei der zweite Bereich dem ersten Bereich in Bezug auf die Bewegungsachse vorgelagert ist.
Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (100) gemäß Anspruch 7, bei der der zweite Bereich der Arbeitsfläche eine Form aufweist, die einer Außenkontur des Deformationselements (104) entspricht, wenn die Vorrichtung eine minimale Steifigkeit aufweist.
Verfahren zum Einstellen einer Steifigkeit einer Aufprallenergie- Absorptionsstruktur, wobei die Aufprallenergie-Absorptionsstruktur eine Mat- rize (102) zum Deformieren eines Deformationselements (104) 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 (106) 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 die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen (202) eines Einstellungssignals zur Einstellung der Steifigkeit der Aufprallenergie-Absorptionsstruktur; und
Bewegen (204) der Sperreinrichtung, um die maximale Öffnungsweite der Matrize einzustellen, um hierdurch die Steifigkeit der Aufprallenergie- Absorptionsstruktur einzustellen.
10. Steuergerät, das Einheiten aufweist, die ausgebildet sind, um die Schritte eines Verfahrens gemäß Anspruch 9 durchzuführen.
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