专利名称：用于自适应地衰减碰撞能量的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种按照独立权利要求前序部分的用于自适应地衰减碰撞能量的装置以及方法。
背景技术：
EP 1792 786 A2公开了一种碰撞盒，该碰撞盒具有带有位于纵梁侧的凸缘板的壳体状的变形型材并且被设计成由金属板构成的折叠结构。所述变形型材由两个外壳部件构成，在每个外壳部件上形成一个凸缘板部分。这些外壳部件是由由金属板构成的初始板件折叠而成，接着被装配在一起并且借助于电阻焊接点相互接合。这形成了常规的碰撞盒，但对碰撞过程不具有任何自适应能力。但是，这样的自适应能力例如由DE 197 45 656 Al公开了。在这里，提出了一种用于汽车的碰撞吸能器，其中，可以根据预碰撞信号对变形进行控制，预碰撞信号是视野传感器例如雷达传感器的信号或者是碰撞信号。提出了在变形元件上，滑动件与力方向垂直地运动并且由此锁定变形元件，从而通过力作用，这些变形元件通过由锁定而引起的塑性变形衰减了碰撞能量。通过这些变形元件的平行布置或者交错结构，实现了对碰撞过程的自适应。作为其他的例子，提出了，通过变细将变形元件用来衰减碰撞能量。在这里，一个用于变细的元件被固定，而另一个元件可以通过滑动件被释放，以减小变细程度。滑动件的运动在这里是沿径向即与力方向垂直因而与变形元件的纵向轴线垂直地进行，变形元件通常是具有预先规定的壁厚的圆筒。
发明内容
与此相比，用于自适应地衰减碰撞能量的根据本发明的装置和根据本发明的方法具有以下优点现在容易地通过具有孔的所谓的模板实现了多级变细，变形元件被驱使穿过所述孔。这是通过以下方式实现致动机构现在同样沿着变形元件运动的方向运动，从而存在致动机构的轴向运动。通过这种设置，可以通过致动机构来固定任意数量的模板并且因此对变细作出贡献。因此，容易地实现了非常精确地控制或者说设定变细程度。根据现有技术的方案不能做到这一点。此外，根据本发明的装置实现了 碰撞能量不必像在现有技术中那样由对模板进行固定的所谓的滑动件承受，而是碰撞能量可以例如通过壳体来承受，从而具有滑动件的致动机构可以制造成更加简单并且不必那么稳固。在本发明中，所述装置例如是自适应碰撞盒，该碰撞盒至少具有根据控制信号操纵致动机构的接口。在改进方案中，所述装置可以本身具有自己的控制器和/或具有用于检测碰撞过程或者预碰撞过程的传感器，其中，控制器处理这些传感器信号并且根据这些传感器信号产生控制信号。碰撞能量的自适应衰减是指通过碰撞产生的碰撞能量由碰撞盒以自适应的方式通过塑性变形至少部分吸收。通过自适应可以节省费用。由此可改善乘员保护以及对方保护，也就是事故对方的乘员保护。变形元件例如是由钢制成的圆筒，该圆筒在碰撞过程中通过根据本发明的装置变细并且通过这种为塑性变形的变细产生对碰撞能量的衰减。除了钢之外，也可以使用其他材料例如塑料或者复合材料或者类似材料，其他几何结构例如锥体、具有椭圆形横截面的筒体，或者例如矩形或正方形的形状在这里也是可能的。同样，也可以使用壁厚在整个长度上不是恒定的几何结构，例如壁厚不断增大的圆柱形管件。特别地，变形元件可以是中空的，例如简单的管件，或者它可以在中间或在具有多个空腔的情况下在多个空腔中填充各种各样的材料例如铝泡沫。铝泡沫除了防止弯曲的较高的稳固性之外还提供以下优点能够确保较高的能量吸收能力和能够使用较小的管径。有效利用填充材料的另一种替代方案是管件或者圆筒采用较小壁厚。本发明特别是实现了根据本发明的装置的非常紧凑的结构方式并且因此为其他部件节省了结构空间。变形元件运动的方向通常是碰撞方向。在正面碰撞时，是沿着汽车纵轴的方向，该方向通常也被称作X方向。通过这种运动，变形元件被向着模板引导并且被驱使穿过模板各自的孔，从而变形元件变细并且由此通过塑性变形对碰撞能量进行衰减。致动机构对于对碰撞过程的自适应能力是非常重要的，致动机构通常具有致动器和滑动件，这些滑动件根据致动器位置可以被缩回或伸出，而且是沿着轴向，也就是例如沿着汽车纵向。致动器可以使单个或者也可以使多个滑动件运动。所需滑动件的数量取决于模板设计。滑动件相对于壳体以及相对于模板具有间隙。这样，致动机构可以在摩擦损耗很小的情况下使滑动件运动，这大大缩短了致动时间。对致动器的主要要求是高的调整速度。致动器可以连续调整地工作。在这里，多级的调整也是有利的，因为最终获得快速性。如果质量和摩擦都很小，则高的致动器动态性能得到确保并且操作行程很短。操作行程还可以通过模板的优化造型得到缩短，例如通过在外径处设置较小的厚度。所述控制信号正是被理解为这样的信号，该信号促使致动机构设定相应的变细程度。该控制信号可以来自装置外部，例如来自安全控制器，特别是安全气囊控制器。但控制信号也可以在装置内由内部产生，例如通过自己的控制器或者相应的控制电路。控制信号在这里可以被实施为模拟的，或者也可以被实施为数字的。数字式实施方式要求通过致动机构进行相应的求值。在一种简单的变型实施方式中，控制信号可以例如只由三个电平构成，以表示致动机构的三个不同的位置。根据本发明，致动机构沿着第一运动的方向的轴线运动，也就是与碰撞方向或者变形元件的运动方向同轴地运动。通过致动机构沿该方向的运动对变细程度进行设定。在这里，由于致动机构的运动，带有相应孔的至少一个模板被固定以设定变细程度，变形元件被驱使穿过所述相应孔。在这里要注意的是，在大多数情况下，一个具有较大孔的另外的模板被设置成固定的并且总能引起变细，也根本不会受到致动机构的影响。在这里，所述孔可以是圆形、椭圆形或矩形、六边形或其它形状。需要固定的模板的数量在这里是由控制信号来确定。如果使用分别带有不同的孔的若干模板，则这能引起对变细程度的调整。因此，通过致动机构确定要操作多少个连续布置的模板。只有由滑动件固定的模板才能引起变细，因为否则由于该模板的设有的规定断裂处，变形元件会使该模板裂开并将产生的各部分向外推到空腔中。模板是由非常稳固的材料制成的板件，该板件在碰撞时使变形元件塑性变形成较小直径。变形元件与模板的直径之差越大，能吸收越多的能量。模板包括至少一个规定断裂处。但有利地是设有相互间隔120°布置的三个规定断裂处。如果这些规定断裂处断开，模板分成三个部分。如果模板在轴向上由滑动件支撑，则这些规定断裂处不会断开而变形元件会被变细。但如果模板没有被滑动件支撑，这些规定断裂处由于变形元件的侵入会断开。产生三个部分，这三个部分不会引起变细。作为替代方案，模板可以直接由至少两个独立部分制成，这节省了用于制造规定断裂处的费用，但作为代价，各独立部分的对中更加复杂。通过在从属权利要求中列举的措施和改进方案，可以对在独立权利要求中给出的装置以及在独立权利要求中给出的方法进行有利的改进。此外有利的是，所述装置具有弹性元件，该弹性元件被安装成，使得该弹性元件在变形元件运动之前吸收一段预先确定的第一位移。也就是说，很小的位移通过该弹性元件吸收并且不会引起变形元件变细。通过这种相对较小的位移变化，可以进行对侵入位移和侵入速度的测量。这对于碰撞结构的刚度设定来说是很有利的。该弹性元件还实现了，能够无损坏地吸收水平很低的力例如停车碰撞，停车碰撞是指速度低于5公里/小时的碰撞。 另外，弹性元件用于补偿整个前部结构的安装公差。此外，由此根据本发明的装置对于不是完全沿轴向作用于碰撞结构的碰撞具有更好的稳固性。具有斜分量的所谓的全方位碰撞由此部分得到补偿。弹性元件例如是弹簧，该弹簧位于变形元件中，优选位于横梁侧。作为替代方案，弹性元件也可以由橡胶状塑料制成。此外还有利的是，所述装置的初始配置是规定了变形元件的最大变细程度并且将所有模板固定。也就是说，在初始配置中即在开始位置中，始终规定根据本发明的装置以及所述方法是针对严重碰撞而设计的并且由此规定变形元件的最大变细程度。通过控制信号，可以释放模板并因此减低变细程度。因此，实现了为自己的汽车提供最大的自我保护作用。这例如可以通过以下方式来实现一个或多个弹簧在没有操纵致动器的条件下确保所有模板被固定。也可以规定按照标准将所有模板固定并且由此实现最大的变细程度的其他可能方案。因此，初始配置是在没有通过控制信号操纵致动机构的条件下存在的配置。最大变细程度是通过具有最小直径的模板实现的变细程度。然而通过分步地实现最大变细程度，也就是说在最大孔和最小孔之间通常还具有孔的直径在最大和最小之间的其他模板， 可实现没有产生力冲击的过渡。此外还有利的是，各个模板(除了具有最大孔的那个之外)分别具有至少一个规定断裂处，在没有通过致动机构固定相应模板的情况下，所述规定断裂处由于变形元件的运动而被断开。这些规定断裂处在没有固定的条件下被断开，从而模板或者更确切地说它们的残留部分被变形元件沿径向向旁边推开并且不会对变细作出贡献。但对于本发明来说重要的是，可以对每个模板进行单独操纵，而不会使具有较大直径的模板被固定。但通常， 第一个模板如上述被安装成固定的，从而该第一个模板根本不能或不必通过致动机构进行固定。在模板中的规定断裂处可以借助于激光或水射流方法来实现。这使得模板的制造简单且操作性更好，因为它们自动对中。此外还有利的是，至少一个模板具有用于减小摩擦的涂层。这使得能够减小在沿径向推开模板的各部分时的摩擦并且由此使该推开过程变得容易。该涂层例如可以借助于特氟龙或润滑漆来实现。同样，在模板外径上设置涂层也是有利的，这减小了滑动件与模板之间的摩擦。另外还有利的是，所述装置具有用于检测碰撞速度的速度传感器，其中，借助于该
5速度传感器的输出信号来产生控制信号。该速度传感器例如是设置在变形元件的中轴线上的雷达，该雷达可以透过通常是中空的变形元件看过去并且由此可以检测碰撞物体，因而可以在即将开始碰撞之前检测碰撞物体，由此也可以求得碰撞速度。此外，尽管是有限的， 但由此也可以进行预碰撞分析。除了该速度传感器的信号之外，可以是其他传感器的信号， 该速度传感器可以是电容式、感应式、光学或者超声波传感器或者线性电位器，而其他传感器例如是预碰撞传感器，如雷达、单目视频或立体视频设备或者电容式传感器。通过这种设计可以有利地省去安装所谓的前部传感器或者将这些传感器直接安装在根据本发明的装置中，所谓的前部传感器是位于汽车前部的加速度传感器。此外还有利的是，致动机构能够以感应的方式进行操纵。如果所述装置处于其初始位置，也就是说所有模板被固定并由此提供最大变细程度，则可以通过致动机构的感应式结构，例如通过对线圈进行激励，将滑动件拉回到致动机构中并且由此使模板不再被固定，从而这些模板就可以被变形元件推开。在这里，例如可以为被固定的每个模板另外再设置一个线圈。但也可以通过电流强度来对此进行设定。此外还有利的是，致动机构固定各个模板，使得致动机构针对相应的模板将相应的管夹箍紧。通过致动机构，例如将一个销子插入管夹中并由此将管夹紧固，而当销子被拉出时，则不再是这种情况并且相应的模板可以被推开。在这种实施方式中也设计了初始状态，使得变细程度在断电状态下是最大的。在未通电状态下，每个模板由其相应的管夹固定，这些管夹由同一个销子固定。在检测到轻微碰撞的情况下，致动机构将销子推回，这样有一个或多个模板可以不再由管夹固定，有关的模板的规定断裂处断开。优点是，只需要一个致动器和一个销子，但供管夹的夹体在需要时运动的空腔(结构空间)必须设计得较大。有利地，变形元件通过一个销钉被挤压穿过模板的孔。为此，变形元件在首先被引导穿过所述孔的端部上至少部分是封闭的，从而销钉可以抵靠在该封闭的端部上被引导。 因此存在一种深拉方式。在此，该销钉与横梁连接，使得碰撞沿碰撞方向对该销钉施加力， 从而该销钉将变形元件挤压穿过相应的孔。
在附图中示出了本发明的实施例并且在下面的描述中对其进行详细说明。图1示出了根据本发明的装置的第一剖视图，图2示出了根据本发明的方法的流程图，图3示出了根据本发明的装置的第二剖视图，图4示出了该变型实施方式的俯视图，图5示出了变形元件的各种形式，图6示出了力位移图，图7示出了另一力位移图，图8示出了使用管夹原理的根据本发明的装置的俯视图，图9示出了该变型实施方式的剖视图，图10示出了根据本发明的装置的另一种实施方式。
具体实施方式
图1示出了带有变形元件DE的根据本发明的装置，该变形元件沿轴向且沿碰撞方向CR定向。也就是说，碰撞或者说碰撞力沿着纵向或轴向将变形元件朝着模板MF以及MP 1和MP2的方向压入。但事先必须压缩弹性元件EE，以将轻微撞击，比如轻微的停车碰撞等等过滤掉。这降低了使用根据本发明的装置的汽车的维修费用。弹性元件EE因此通常由能被压缩的弹性材料以及由例如橡胶之类的材料或者相应的塑料制成。弹性元件EE也可以是至少一个弹簧，该弹簧例如被实施为由金属制成。如果变形元件DE例如被实施为圆筒， 那么这也适用于弹性元件EE，弹性元件在这里被设计成环。这也在图中通过用虚线标出的对称轴线示出。变形元件DE首先通过模板MF变细，模板MF通过壳体G支撑。该模板MF是固定的且总是引起变形元件DE变细。如同其他模板MP1、MP2，模板MF也是由比变形元件DE更硬的材料制成，从而变形元件DE的变细变成完成可能。否则模板MF会变形。通过壳体G 的支撑，将施加的碰撞力经由壳体G，然后传递到纵梁等。但通过塑性变形，就已经通过模板 MF衰减了碰撞能量。由于弹性元件EE就像一种噪声阈对于碰撞过程起作用，也就是说从碰撞过程的某一强度起，弹性元件EE才被压缩到不能再继续压缩的程度，由此使变形元件DE朝着模板 MF、MP1和MP2的方向运动，从而在超过该噪声阈之后变形元件DE总是通过模板MF而发生塑性变形。此外，其他模板MP1、MP2根据需要由致动机构AKT固定并且因此引起进一步的变细。因此，利用这些模板MPl以及MP2实现了对碰撞过程的自适应。也就是说，碰撞过程的强度越大，使用越多的模板。在这里，在图1中只示出了三个模板。但是也可以通过使用多于三个的模板对此进一步细化。本发明实现了对任意数量的这样的模板进行操纵。致动机构AKT执行沿碰撞方向CR的运动，因此在变形元件DE的纵向轴线上执行轴向运动。由于模板MF总是由壳体G支撑，致动机构可以设置在模板MF之后，以在需要时固定其他模板 MPl以及MP2并因此引起变形元件DE附加地变细，进而实现对碰撞能量的进一步衰减。致动机构AKT对控制信号作出反应，该控制信号在这里没有示出，但是可以来自本发明的装置外部，例如来自安全气囊控制器。但这样的控制器也可以位于本发明的装置本身的内部并且由此借助于传感器信号或来自其他控制器的其他信号来产生所述控制信号。除了视野设备例如视频设备、雷达、激光雷达等等之外，也可以使用其他预碰撞信号例如制动信号或其他ESP信号或者导航数据，以便能够更好地描绘碰撞。在所示实施例中，传感器S例如雷达设置在旋转轴线上，该雷达透过变形元件DE 看向可能的碰撞物体，由此可以确定碰撞速度，并因此通过紧接着对雷达传感器的传感器信号进行处理来提供控制信号。代替单芯片式雷达，该传感器也可以具有其他形式，例如作为激光雷达、超声波传感器、感应式或电容式传感器。通过变细衰减的能量也与变形元件DE的材料选择以及壁厚有关，在必要时也与变形元件的填充有关。因此，需要由此衰减的最大能量可以事先根据汽车类型和规格来确定。图2示出了根据本发明的方法的流程图。在方法步骤201中，传感器S检测碰撞速度，碰撞速度随时间的变化以及朝向碰撞物体的侵入位移。在方法步骤202中，根据上述数据通过致动机构AKT对所需的变细程度进行设定。这例如可以通过表格来实现，在该表格中使碰撞速度与某一变细程度相对应。由于碰撞，在方法步骤200中，变形元件DE在由弹性元件EE确定的噪声阈被超过之后朝着模板MF、MPl和MP2的方向运动。也就是说，通过相应设定的变细程度，相应的模板由致动机构或者更确切地说它的滑动件固定，变形元件DE在沿碰撞方向朝传感器S的运动中变细，由此通过塑性变形衰减碰撞能量。其他能量经由壳体G传递。图3示出了根据本发明的装置的示例性结构。又是通过箭头CR示出碰撞方向。碰撞物体首先碰撞到保险杠(未示出)。碰撞被直接传递到横梁QT上。横梁主要是对汽车稳定性和碰撞安全性作出贡献，它将两个纵梁或者说两个碰撞结构相互连接。能够更好地反射来自传感器的雷达波的方案可以使用反射器R。横梁QT的厚度为AL1。在横梁之后是带有弹性元件EE的变形元件DE。弹性元件EE的厚度是Δ L2。固定的模板MP位于变形元件之后并且具有变细行程AL3。设置在固定的模板MP之后的是控制器SG以及致动机构 AKT连同其处于位置ST1、ST2和ST3上的滑动件SC。位置STl是所谓的初始位置或者是要塞位置，也就是说，根据本发明的装置在该初始位置上被配置成实现最大的变细程度，并且由此在严重碰撞的情况下不需要通过致动机构AKT进行任何改变。该位置STl例如可以通过相应的弹簧作用来保证，为了转变到其他位置ST2和ST3，致动机构AKT必须做功克服该相应的弹簧作用。位置ST2只固定一个除了固定的模板之外的另外的模板，而位置ST3负责使滑动件SC隐藏在始终可供使用的模板MP之后。这些模板通过壳体G得到支撑，其中， 壳体G与纵梁LT连接。传感器S又是设置在旋转轴线上并且因此可以透过变形元件DE看向碰撞物体。在这里，强调了特征M。特征M表明了中间和右边的模板MP的布置方式该底切部或者更简单地说该边缘具有双重功能-使模板对中使所有模板与其数量无关地自动对中，从而变形元件和模板具有相同的轴线。-在规定断裂处断裂之后将模板推开在位置ST3，构成变形元件DE的管件只需要由左边模板即始终固定的模板MP变细。也就是说，中间和右边的模板都被向外推开。假使不存在该特征M，模板像通常的垫片那样设置，那么在位置ST3，只有中间模板被向外推开， 但右边模板不会被向外推开。因此，变形元件DE碰撞到右边模板的平面上。这会产生不利的很大的力峰值，因为没有进行按规定的变细。传感器是集成在所述装置中的速度测量器，优选如所示是所谓的雷达。除了成本低之外，这种传感器S也提供其他前提条件，以便满足关于精确性和快速性方面的要求。该雷达可以以高的精度沿一个维度，在本实施例中沿轴向，以非常高的扫描速率确定距离以及距离变化即速度。因此，可以在碰撞之后的一个很早的时刻确定变形元件起初发生变形时的速度。如已经提到的那样，适合这种测量的还有其他传感器，例如电容式、感应式、超声波和加速度传感器以及线性电位器。优选地，预碰撞传感器也可以影响用于设定变细程度的控制信号。因此，带有视野信号的预碰撞信号也可以来自单目视频传感设备或立体视频传感设备、雷达或激光雷达。 在这种情况下，可逆性对本发明有利。由于致动机构AKT可以可逆地进行操纵，它可以随意与刚刚提到的预碰撞传感器相结合。因此，在碰撞之前就已可以在需要时对自适应结构进行设定。如果不会发生碰撞，那么可以重新占据初始位置。另一优点是，部分使用的所谓的前部传感器要么可以省去要么可以直接集成在所述装置中，所谓的前部传感器是位于汽车前部的加速度传感器。
致动机构AKT在这里与滑动件SC连接。这些滑动件SC是根据致动器位置能够缩回和伸出，而且是沿轴向能够缩回和伸出的元件。致动机构AKT可以使单个滑动件运动，但也可以使多个滑动件运动。所需滑动件SC的数量在本实施例中是六，这取决于模板设计。 滑动件SC相对于壳体G以及相对于模板具有间隙。因此，致动机构AKT可以使这些滑动件不受力因而非常快速地运动。对致动机构的主要要求是高的速度。致动机构可以连续调整地工作，但多级的调整是有利的，因为最终获得快速性。根据图3，使用感应式致动机构。电枢和滑动件SC具有尽可能小的质量。为此，例如可以将滑动件设计成中空元件。在位置ST1，提升电磁铁处于稳定的、伸出的、断电的最终位置上。电枢被误加载，从而可以稳固地保持该最终位置。 在位置ST2，提升电磁铁配有第一通电线圈，从而电枢和滑动件处于按设计预先规定的位置上。在位置ST3，提升电磁铁被提供第二通电线圈，从而在此电枢和滑动件也处于按设计预先规定的位置上。一个优点是，确保了高的致动器动态性能，因为质量以及摩擦都很小以及操作行程很短。这些短的操作行程还可以通过模板的优化造型得到进一步缩短，例如通过在外径处设置较小厚度。另一优点是，提升电磁铁不必通过单独的传感器监控。通过线圈的变化且可测量的电感，可以通过控制器SG监控电枢的位置和致动器的正确功能。致动机构AKT可以说是自我监控的。如上面所述，在初始位置上，致动机构AKT不被通电，因此位于位置STl上。在最糟场景中，例如在致动机构有故障的情况下，自适应结构保持在最大刚度下，也就是说引起最大程度的变细，因此强调了自我保护。可供该装置用来从最大刚度，也就是最大变细程度的位置转变至另一位置的时间由以下变形位移组成-由横梁的变形引起的位移，也就是反射器R向传感器S靠近一点。这是位移 ALl0-由弹性元件的变形引起的位移，这是位移AL2。-变形元件DE在到达第一模板的最小直径之前经过的位移。这是变细的开始阶段。该位移是位移AL3。由此，通过走完长度AL1+AL2+AL3，可以记录致动机构AKT执行为了改变根据本发明的自适应结构的刚度所需要的反应时间，也就是操纵时间、控制器SG的计算时间以及传感器S的检测和处理时间。下面对根据图3的结构的作用原理进行再次说明。可选地，预碰撞传感器首先识别即将来临的碰撞并且区分静止的物体和移动的物体。必要时也可以确定碰撞物体的大小和质量。然后，得出自身汽车与障碍物也就是与碰撞物体接触的时刻。汽车前部在横梁QT 的区域中开始变形。横梁QT使变形元件DE的弹性元件EE变形。内部的速度传感器检测该变形，更具体地说检测位移、速度及其变化。控制器SG判断事故的强烈程度并且确定所需的碰撞盒强度。如上面所述，控制器要么是所述装置的一部分，要么设置在所述装置的外部。控制器SG向致动机构AKT提供相应的信号，从而致动机构AKT可产生相应的位置STl 至ST3。碰撞盒开始塑性变形，对此存在三种不同的场景第一种场景控制器SG记录了严重事故。必须充分利用碰撞盒的全部刚度。吸收尽可能多的能量。致动机构AKT已经位于初始位置且位于完全伸出的位置上，也就是在实施例中位于直到第三个模板的位置。这意味着最短的可能的反应时间。由于滑动件SC的存在，模板MP 的各个部分不能向外偏移。因此，规定断裂处不会断开。将进行最大程度的变细，变形元件必须通过所有模板发生变形。自身汽车的变形明显超过碰撞盒。在纵梁中吸收其他能量。 由此实现自我保护。第二种场景控制器SG记录了中等程度的事故。有针对性地且对事故对方有利地降低碰撞盒的刚度，以尽可能最优地衰减能量。致动机构AKT使滑动件移回到第二个模板，在本实施例中是中间模板。直径最小的最后一个模板在周边处不再由滑动件SC固定。在变形元件DE 到达时，通过规定断裂处的断开而产生的三个模板部分被向外推开。最后一个模板不会引起变细并且因此不再吸收能量。与此相反地，中间模板还在周边处由滑动件支撑。因此，该中间模板不会被向外挤压，由此引起变细并因此吸收能量。第一个模板在任何碰撞情况下都是存在的。因此，碰撞盒和纵梁的一部分发生变形。由此实现了碰撞和对方保护的很好的相容性，而且这也适合于侧面碰撞。第三种场景控制器SG记录了轻微的事故。致动机构AKT使滑动件SC完全移回。这意味着最长的反应时间。该反应时间决不会有问题，因为如果上演的是轻微的事故，则有最多的时间供使用，因为变形缓慢地进行。最后一个模板即直径最小的右边模板和中间模板在周边处都没有被滑动件固定。在变形元件DE到达时，中间和右边模板的三个部分被向外推开，因为这两个模板的规定断裂处断裂。这不会引起变细并且因此不再吸收能量。第一个模板在任何情况下都是存在的。只有碰撞盒发生变形，而纵梁保持完好。这适合于行人保护以及所谓的AZT (安联技术中心)修理-碰撞(16h/km)。图4示出了从碰撞方向看的如图3的根据本发明的装置的俯视图。从图中可看到所有部件，更确切地说是壳体G、模板MP、规定断裂处SB、滑动件SC和致动器AKT以及设置在中央处的传感器S的旋转对称的实施方式。图5示出了变形元件的各种实施例。图fe示出了一种实施方式，在该实施方式中， 变形元件是带有止挡部的管件，该变形元件的内腔可以填充铝泡沫(在本实施例中)。在图 ^、5c、5d和k中，内壁和/或外壁不是平行于旋转轴线，而是与旋转轴线成一角度。填充提高了抵抗变形管弯曲的稳固性。变形元件的恒定壁厚，如在图如所示，使在变细时间内的受力曲线恒定。如果变形元件的壁厚是递增的，如图5c或5d所示，则该受力曲线上升。 如果相反地壁厚是递减的，如图恥或56所示，则该受力曲线下降。在图7中可看到递增和递减的受力曲线的例子。图6示出了自适应结构的可能的受力水平。这是一个曲线图，其中，纵坐标表示力，而横坐标表示位移。该曲线分成三段。A段是碰撞盒的开始部分、弹性部分和保险杠被压扁的部分。该特征与碰撞盒的设定无关，并且总是相同的。视本发明的装置的不同的刚度设定而定，B段分裂成三条线，即Bi、B2、B3。在这里，当然视所述装置的实施方式而定， 在碰撞结构的范围内仍还可以设定其他水平。曲线B3终止，因为在轻微碰撞的情况下变形结束。Bl和B2过渡到部分C。在这里，根据碰撞值，纵梁或多或少同样发生变形。这个特征同样总是相同的，因为没有自适应能力。图7示出了自适应结构在位置2中的可能的力的水平的变化。在这里，B段的变
10化是通过变形元件的相应几何结构得到的。图8示出了根据本发明的装置的另一实施例的俯视图。又是从碰撞方向看向所述装置。在壳体G、带有滑动件SC的致动机构AKT、规定断裂处SB、模板MP中，旋转对称的实施方式是清楚的，在这里新出现的是管夹RSl和RS2，它们用于固定模板MPl和MP2。这在如图9的剖视图中变得更加清楚。相同的附图标记在这里表示相同的部件，其中，这里的区别仅在于通过管夹RSl和RS2对模板MP进行固定。用于中间模板的管夹即RSl和用于右边模板的管夹即RS2。在这里，当致动机构AKT使滑动件完全移出并且将管夹RSl和RS2箍紧时，得到刚度最大的配置。这仍然是自我保护优先的断电状态。在位置ST2的中间位置上，致动机构的滑动件只锁定第一管夹RSl。第二管夹RS2被侵入的变形元件DE打开，或者更确切地说管夹的两个夹体被向外压。相反地，模板MP的作用原理和布置方式保持不变。 这种变型例的主要优点是，只需要一个唯一的致动器和一个唯一的滑动件。这使得整个系统更加简单、更加稳固且成本更加低廉。但与如图4的另一实施例相比，不利的是，必须提供更多的结构空间，以便管夹的夹体能够打开，而不会与变形元件DE相撞。可以使用以类似作用原理进行操作的其他结构来固定模板。图10示出了根据本发明的装置的另一种实施方式，管子不是通过挤压而变细，而是通过一种深拉的方式而变细。在这里，一个销钉BZ与横梁QT连接，使得作用在横梁QT 上的碰撞使销钉沿碰撞方向CR运动并且由此驱使变形元件DE穿过模板MF、MPl和MP2的孔。根据操纵情况，模板MPl和MP2由致动机构固定。力的传递又是部分经过壳体G进行。 变形元件DE在首先被驱使穿过所述孔的端部上，至少被部分封闭，从而销钉BZ可以将变形元件DE挤压穿过模板MF、MPl、MP2的孔。
权利要求
1.用于自适应地衰减碰撞能量的装置，所述装置包括-变形元件(DE)，该变形元件为了衰减碰撞能量而沿一个方向执行第一运动并且同时变细，-致动机构(AKT)，该致动机构根据控制信号设定用于自适应衰减的变细程度，其特征在于，所述致动机构(AKT)能够沿所述第一运动的方向的轴线执行第二运动以便通过所述第二运动来设定变细程度，其中，由于所述第二运动，所述致动机构(AKT)能够固定带有相应孔的至少一个模板(MF、MP1、MP2)以设定变细程度，所述变形元件(DE)被驱使穿过所述相应孔；以及由所述致动机构(AKT)固定的模板(MF、MP1、MP2)的数量取决于所述控制信号，其中，被固定的相应模板引起所述变形元件(DE)变细。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，未被固定的模板大致垂直于轴线地被向外推开，其中，模板分别具有多个部分。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置具有弹性元件(EE)，该弹性元件能够在所述变形元件(DE)运动之前吸收一段预先确定的第一位移(AL2)。
4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置的初始配置是提供所述变形元件(DE)的最大变细程度并且所有模板都被固定。
5.如前述权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，除了具有最大孔的模板之外的相应模板分别具有至少一个规定断裂处，当相应模板没有被所述致动机构(AKT)固定时，所述规定断裂处由于所述变形元件(DE)的所述第一运动而断开。
6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个模板(MP1、MP2) 具有用于减小摩擦的涂层。
7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有用于检测碰撞速度和/或其变化和/或侵入位移的速度传感器，其中，借助于该传感器的输出信号产生所述控制信号。
8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述致动机构(AKT)能够以感应方式进行操纵。
9.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述致动机构(AKT)针对相应模板(MP1、MP2)箍紧相应的管夹，由此所述致动机构固定相应模板(MP1、MP2)。
10.用于自适应地衰减碰撞能量的方法，包括以下步骤-使用于衰减碰撞能量的变形元件(DE)沿一个方向执行第一运动并且同时使该变形元件(DE)变细；-根据控制信号通过致动机构(AKT)来设定用于自适应衰减的变细程度，其特征在于， 使所述致动机构(AKT)沿所述方向的轴线执行第二运动，以设定所述变形元件(DE)的变细程度，其中，由于所述第二运动，所述致动机构能够固定带有相应孔的至少一个模板以设定变细程度，所述变形元件(DE)被驱使穿过所述相应孔；以及由所述致动机构(AKT)固定的模板的数量取决于所述控制信号，其中，相应被固定的模板引起所述变形元件(DE)变细。
11.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述变形元件(DE)通过用于所述第一运动的至少一个销钉(BZ)被挤压穿过所述相应孔。
全文摘要
本发明提出一种用于自适应地衰减碰撞能量的装置和方法，其中，设有变形元件，该变形元件为了衰减碰撞能量而沿一个方向执行第一运动并且同时变细。此外，还设有致动机构，该致动机构根据控制信号设定用于自适应衰减的变细程度。所述致动机构是为沿所述第一运动的方向的轴线的第二运动而设计的，以便设定所述变形元件的变细程度，其中，由于所述第二运动，所述致动机构能够固定带有相应孔的至少一个模板以设定变细程度，所述变形元件被驱使穿过所述相应孔。由所述致动机构固定的模板的数量取决于所述控制信号。各自被固定的模板引起所述变形元件变细。
文档编号B60R19/34GK102548805SQ201080042472
公开日2012年7月4日 申请日期2010年7月27日 优先权日2009年9月24日
发明者T·弗里德里希, W·纳格尔 申请人:罗伯特·博世有限公司