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Dokumentenidentifikation DE102004058005A1 30.06.2005
Titel Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung und Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung
Anmelder Honda Motor Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Mae, Hiroyuki, Wako, Saitama, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Anmeldedatum 01.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004058005
Offenlegungstag 30.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.06.2005
IPC-Hauptklasse B62D 21/15
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung umfasst: ein piezoelektrisches Aktuatorelement (25), das an einem Chassisrahmen (11) vorgesehen ist und das in der Lage ist, eine Belastung entlang des Chassisrahmens (11) zur erzeugen, und eine Steuer/Regeleinheit, die die Belastung des piezoelektrischen Aktuatorelements (25) steuert/regelt.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung und eine Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung, die ein Knicken beim Zusammendrücken und eine Deformation eines Chassisrahmens steuern/regeln, welche bei einem Zusammenstoß auftreten.

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-404377, eingereicht am 3. Dezember 2003, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-404378, eingereicht am 3. Dezember 2003, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme eingefügt wird.

Es ist bekannt, dass durch Bereitstellen einer als Sicke bezeichneten Vertiefung am vorderen Rand eines vorderen Rahmens, der ein Element eines Chassis ist, das Einknicken derart gesteuert/geregelt wird, dass der vordere Rahmen von der Vertiefung ausgehend einknickt, falls eine zusammendrückende Belastung auf den vorderen Rahmen ausgeübt wird (siehe beispielsweise die ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstpublikation Nr. H07-165110).

Wie bereits festgestellt wurde, gibt es im Fall einer passiven Knicksteuerung/regelung, bei der eine Vertiefung in einem Chassisrahmen vorgesehen ist, aufgrund dessen, dass die Knickeintrittsbelastung und andere Deformationsbelastungscharakteristika lediglich eine einzige Spezifikation aufweisen, das Problem, dass der Chassisrahmen nicht in der Lage ist, bezüglich einer Mehrzahl von verschiedenen Arten von Zusammenstößen immer geeignet einzuknicken oder deformiert zu werden.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung und eine Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, bei einem Chassisrahmen immer ein geeignetes Knickverhalten oder eine geeignete Deformation zu bewirken bezüglich einer Mehrzahl von verschiedenen Arten von Zusammenstößen.

Zur Lösung der genannten Probleme stellt die vorliegende Erfindung eine Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung bereit, welche umfasst: ein an einem Chassisrahmen vorgesehenes piezoelektrisches Aktuatorelement, das in der Lage ist, eine Belastung entlang des Chassisrahmens zu erzeugen, sowie eine Steuer/Regeleinheit, die die Belastung des piezoelektrischen Aktuatorelements steuert/regelt.

Wenn eine Belastung in dem piezoelektrischen Aktuatorelement in der Verlängerungsrichtung durch die Steuerung/Regelung der Steuer/Regeleinheit erzeugt wird, wird gemäß der Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Steifigkeit des Abschnitts des Rahmens, in dem das piezoelektrische Aktuatorelement angeordnet ist, als Ergebnis des Dehnens des piezoelektrischen Aktuatorelements erhöht, was zu einer größeren Knickfestigkeit führt. Wenn umgekehrt in dem piezoelektrischen Aktuatorelement eine Belastung in der Zusammenziehrichtung erzeugt wird oder wenn in dem piezoelektrischen Aktuatorelement keine Belastung erzeugt wird, wird die Steifigkeit des Abschnitts des Rahmens, in dem das piezoelektrische Aktuatorelement angeordnet ist, verringert, wodurch dieser in die Lage versetzt wird ein Einknicken zu fördern. Daher kann erreicht werden, dass der Chassisrahmen bezüglich einer Mehrzahl von unterschiedlichen Arten von Zusammenstößen, beispielsweise Zusammenstößen, bei denen eine Knickfestigkeit bevorzugt ist, oder Arten von Zusammenstößen, bei denen ein eine Begünstigung des Einknickens bevorzugt ist, immer ein geeignetes Knickverhalten zeigt.

Das piezoelektrische Aktuatorelement kann in der Nähe eines schwachen Abschnitts des Chassisrahmens vorgesehen sein.

Da das piezoelektrische Aktuatorelement in der Nähe eines schwachen Abschnitts des Chassisrahmens angeordnet ist, kann in diesem Fall dann, wenn in dem piezoelektrischen Aktuatorelement durch Steuerung der Steuer/Regeleinheit eine Belastung in der Verlängerungsrichtung erzeugt wird, die Steifigkeit des Abschnitts des Chassisrahmens, in dem das piezoelektrische Aktuatorelement angeordnet ist, als ein Ergebnis des Dehnens des piezoelektrischen Aktuatorelements erhöht werden, wodurch es ermöglicht wird, dass die Knickfestigkeit sogar dann erhöht wird, wenn in der Nähe ein schwacher Abschnitt liegt. Wenn im piezoelektrischen Aktuatorelement eine Belastung in der Zusammenziehrichtung erzeugt wird oder wenn im piezoelektrischen Aktuatorelement keine Belastung erzeugt wird, wird umgekehrt die Steifigkeit des Abschnitts des Chassisrahmens, in dem das piezoelektrische Aktuatorelement angeordnet ist, verringert, wodurch es möglich wird, ein von dem in der Nähe liegenden schwachen Abschnitt ausgehendes Einknicken zu begünstigen.

Daher kann der Chassisrahmen in zuverlässiger Weise dazu gebracht werden, bezüglich einer Mehrzahl von unterschiedlichen Arten von Zusammenstößen, etwa Zusammenstößen, bei denen eine Knickfestigkeit bevorzugt ist, oder Arten von Zusammenstößen, bei denen die Begünstigung eines Einknickens bevorzugt ist, immer in geeigneter Weise einzuknicken.

Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung eine Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung bereit, die umfasst: ein piezoelektrisches Aktuatorelement, der an der inneren Ecke eines gebogenen Abschnitts eines den gebogenen Abschnitt enthaltenden Chassisrahmens angeordnet ist und das in der Lage ist, eine Belastung entlang des Chassisrahmens zu erzeugen, sowie eine Steuer/Regeleinheit, die die Belastung des piezoelektrischen Aktuatorelements steuert/regelt.

Wenn in dem an der inneren Ecke des gebogenen Abschnitts vorgesehenen piezoelektrischen Aktuatorelement durch Steuerung/Regelung der Steuer/Regelvorrichtung während eines Zusammenstoßes eine Belastung in der Verlängerungsrichtung erzeugt wird, kann in diesem Fall der Chassisrahmen durch Verhindern des Auftretens eines Bruchs im gebogenen Abschnitt als Ergebnis der Dehnung des piezoelektrischen Aktuatorelements dazu gebracht werden, zusammengedrückt zu werden und zu knicken. Umgekehrt wird ermöglicht, dass ein Bruch in dem gebogenen Abschnitt auftritt, solange nicht beispielsweise eine Belastung in dem piezoelektrischen Aktuatorelement bei einem Aufprall erzeugt wird. Daher kann der Chassisrahmen dazu veranlasst werden, sich bezüglich einer Mehrzahl von verschiedenen Arten von Zusammenstößen, etwa Zusammenstößen, bei denen das Auftreten eines Knickens bevorzugt ist, oder Arten von Zusammenstößen, bei denen das Auftreten eines Bruchs bevorzugt ist, immer in geeigneter Weise zu deformieren.

Die Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung kann auch mit einer Erfassungseinheit versehen sein, die in der Lage ist, die Stelle des Chassisrahmens zu erfassen, an der ein Einknicken fortschreitet. Die Steuer/Regeleinheit kann die Belastung des piezoelektrischen Aktuatorelements auf Grundlage der Erfassungsergebnisse der Erfassungseinheit steuern/regeln.

Da die Stelle des Chassisrahmens, an der ein Einknicken fortschreitet, mit der Erfassungseinheit erfasst werden kann, und die Erzeugung der Belastung des piezoelektrischen Aktuatorelements entsprechend den Erfassungsergebnissen, nämlich der Stelle, an der das Einknicken fortschreitet, gesteuert/geregelt werden kann, kann in diesem Fall die Deformation des Chassisrahmens noch genauer gesteuert/geregelt werden. Beispielsweise kann veranlasst werden, dass ein Einknicken von dem gebogenen Abschnitt aus weiter in Richtung nach hinten auftritt durch Erzeugen einer Belastung in der Verlängerungsrichtung des piezoelektrischen Aktuatorelements während eines Zusammenstoßes, der ihn zu einer Dehnung veranlasst, wodurch ermöglicht wird, dass das Einknicken den gebogenen Abschnitt erreicht, und durch Stoppen einer Dehnung durch Entfernen der Belastung des piezoelektrischen Aktuatorelements, wenn das Einknicken den gebogenen Abschnitt erreicht. Mit anderen Worten kann in Fällen, in denen ein Zusammenbrechen und ein einknicken gewünscht wird, der Chassisrahmen dazu veranlasst werden, zuverlässig zusammenzubrechen und einzuknicken, sogar wenn gebogene Abschnitte vorliegen.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 eine Gesamtansicht, die schematisch den vorderen Abschnitt eines FahrzeugChassis zeigt, an dem eine Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird,

2 eine Perspektivansicht, die einen vorderen Seitenrahmen zeigt, an dem eine Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird,

3 eine teilweise vergrößerte Perspektivansicht eines vorderen Seitenrahmens, an dem eine Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird,

4A und 4B Zeichnungen, die ein piezoelektrisches Aktuatorelement in einer Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen,

5 eine Kompressionsbelastung gegenüber Deformationskurve eines vorderen Seitenrahmens, an dem eine Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird,

6 eine Gesamtansicht, die schematisch den vorderen Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie zeigt, an der eine Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird,

7 eine Perspektivansicht, die einen vorderen Seitenrahmen zeigt, an dem eine Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird,

8A und 8B Querschnittsansichten eines vorderen Seitenrahmens, an dem eine Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wobei 8A eine Querschnittsansicht entlang einer Linie Y1-Y1 in 7 ist und 8B eine Querschnittsansicht entlang einer Linie Y2-Y2 in 7 ist,

9A und 9B Zeichnungen, die ein piezoelektrisches Aktuatorelement in einer Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 9A eine Draufsicht und 9B eine Perspektivansicht ist,

10 eine schematische Zeichnung, die den Fortschritt einer Deformation bei einem Zusammendrück-Knickmodus eines vorderen Seitenrahmens, an dem eine Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, zeigt,

11 eine schematische Ansicht, die den Fortschritt einer Deformation in einem Zusammenbrechmodus eines vorderen Seitenrahmens, an dem eine Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, zeigt, und

12 eine Kompressionsbelastung gegenüber Deformationskurve eines vorderen Seitenrahmens, an dem eine Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.

Erste Ausführungsform

Im Folgenden wird eine Erläuterung einer Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben.

1 zeigt den vorderen Abschnitt des Chassis eines Fahrzeugs 10. Im vorderen Abschnitt des Chassis ist ein Paar von vorderen Seitenrahmen (Chassisrahmen) 11, die Chassisrahmenelemente sind, voneinander in der Fahrzeugbreitenrichtung getrennt im Fahrzustand in der Längsrichtung des Chassis verlaufend vorgesehen. Die distalen Enden der vorderen Seitenrahmen 11 sind jeweils mit einem vorderen Stoßfängerträger 12 gekoppelt, der in der Fahrzeugbreitenrichtung verläuft. Die proximalen Enden der vorderen Seitenrahmen 11 schneiden jeweils ein unteres Querelement 13 des Armaturenbretts, das in der Fahrzeugbreitenrichtung verläuft, und sind mit Bodenrahmen 14 gekoppelt, die in der Längsrichtung des Chassis verlaufen.

Die vorderen Seitenrahmen 11 sind jeweils aus einem Stahlmaterial hergestellt und, wie in 2 schematisch gezeigt ist, sind vier Plattenabschnitte 16 in der Form eines Rahmens gekoppelt. Der Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung besitzt eine nahezu rechteckige, geschlossene Querschnittsform.

Eine Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform steuert/regelt das Einknicken der vorderen Seitenrahmen 11.

Wie auch in 3 gezeigt ist, sind im distalen Ende jedes vorderen Seitenrahmens 11 (der Seite des vorderen Endes in der Längsrichtung des Chassis, die während eines Zusammenstoßes die Belastungseinleitungsseite ist) an Eckabschnitten 21 zwischen benachbarten der Plattenabschnitte 16 Löcher (schwache Abschnitte) 22 ausgebildet. Die Löcher 22 dienen dazu, das Auftreten einer Einknickung zu begünstigen, wenn eine Belastung von der Frontseite eingeleitet wird, und den vorderen Seitenrahmen zum Teil zu schwächen. Die Löcher 22 sind an allen vier Eckabschnitten 21 ausgebildet und ihre Stellen in der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 11 fallen beinahe zusammen. Da die Löcher 22 lediglich schwächer als das umgebende Material sein müssen, können ferner auch konkav geformte abgewächte Sickenabschnitte 22 anstelle der Löcher 22 verwendet werden.

Bei der Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform ist ein piezoelektrisches Aktuatorelement 25 an jedem vorderen Seitenrahmen 11 vorgesehen. Das piezoelektrische Aktuatorelement 25 ist in der Lage, eine Belastung entlang der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 11 zu erzeugen.

Insbesondere sind die rechteckigen piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 an Stellen in der Nähe jedes Lochs 22 an beiden Seiten auf allen Plattenabschnitten 16 des vorderen Seitenrahmens 11 vorgesehen. Anders ausgedrückt, sind diese piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 an dem distalen Ende (während eines Zusammenstoßes die Belastungseinleitungsseite) des vorderen Seitenrahmens 11 vorgesehen. Jedes piezoelektrische Aktuatorelement 25 ist in der Lage, eine Belastung in der Längsrichtung zu erzeugen. Die Längsrichtung jedes piezoelektrischen Aktuatorelements 25 fällt mit der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 11, nämlich der Längsrichtung des Chassis, zusammen. Diese piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 sind derart angeordnet, dass sie in Längsrichtung größer sind als die Länge jedes Lochs 22 entlang der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 11, wobei ihre Stellen in der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 11 beinahe zusammenfallen.

Wie in 4A und 4B gezeigt ist, ist jedes piezoelektrische Aktuatorelement 25 aus einer Mehrzahl von piezoelektrischen Elementen 27 gleicher Form zusammengesetzt, wobei die piezoelektrischen Elemente 27 in einem Zustand, in dem ihre Orientierungen ausgerichtet sind, in der Dickenrichtung geschichtet sind. Jedes piezoelektrische Element 27 ist mit Elektroden 28, 29 versehen, von denen jede eine kammartige Form aufweist, die umgekehrt zueinander bzw. einander zugekehrt und ineinandergreifend angeordnet sind. Jedes piezoelektrische Element 27 erzeugt eine Belastung in Verlängerungsrichtung (im Sinne seiner Verlängerung) in der Längsrichtung, wenn unter Verwendung der Elektrode 28 als eine positive Elektrode und der anderen Elektrode 29 als eine negative Elektrode eine Spannung angelegt wird. Umgekehrt erzeugt jedes piezoelektrische Element 27 eine Belastung Zusammenziehrichtung (im Sinne seiner Zusammenziehung) in der Längsrichtung, wenn unter Verwendung der Elektrode 28 als eine negative Elektrode und der anderen Elektrode 29 als eine positive Elektrode eine Spannung angelegt wird.

Alle diese piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 sind mit einem Controller (Steuer/Regeleinheit) 31 verbunden, der in 1 gezeigt ist, und die an die Elektroden 28 und 29 angelegte Spannung, nämlich die Belastung der piezoelektrischen Aktuatorelemente 25, wird durch diesen Controller 31 gesteuert/geregelt. Der Controller 31 ist mit einem Radar 32 verbunden, das beispielsweise ein Hindernis vor dem Chassis erfasst.

Der Controller 31 sagt die Möglichkeit eines Zusammenstoßes mit einem vorwärts liegenden Hindernis voraus auf Grundlage von Erfassungsdaten des Radars 32. Wenn vorhergesagt wird, dass ein Zusammenstoß vorliegt, sagt er ferner die Zusammenstoßgeschwindigkeit, den Zusammenstoßwinkel usw. voraus. Zusätzlich ist der Controller 31 in der Lage, die Betätigung der piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 durch Bewerten der Art eines Zusammenstoßes zu bestimmen, nach Maßgabe eines piezoelektrischen Dünnschichtsensors, der an der Stoßfängerfläche angebracht ist, usw. In dem Fall, in dem der Controller 31 beurteilt hat, dass die Zusammenstoßgeschwindigkeit größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, legt der Controller 31 eine Spannung an all die piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 an, die derart wirkt, dass eine Belastung in der Verlängerungsrichtung erzeugt wird. Daraufhin kann das Eintreten eines Einknickens von den in den distalen Enden der vorderen Seitenrahmen 11 ausgebildeten Löchern 22 verzögert werden als Ergebnis einer Dehnung durch die piezoelektrischen Aktuatorelemente 25, die nach Maßgabe der Stellen der Löcher 22 entlang der Richtung einer Belastungseinleitung angeordnet sind, wodurch die Knickeinsetzbelastung der distalen Enden der vorderen Seitenrahmen 11 erhöht wird. Im Ergebnis wird der Verzögerungsgrad während des Auftretens eines Zusammenstoßes erhöht und beispielsweise können Airbags und andere Zusammenstoß-Sicherheitsvorrichtungen früher aktiviert werden.

Andererseits legt im Fall, dass der Controller 31 beurteilt hat, dass die Zusammenstoßgeschwindigkeit niedriger als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, der Controller 31 eine Spannung an alle piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 an, die derat wirkt, dass eine Belastung in der Zusammenziehrichtung erzeugt wird. Daraufhin kann, da ein Einknicken begünstigt werden kann, indem ermöglicht wird, dass ein Einknicken sehr einfach von den in den distalen Enden der vorderen Seitenrahmen 11 ausgebildeten Löchern aus beginnt, kann die Einknickeintrittsbelastung der distalen Enden der vorderen Seitenrahmen 11 verringert werden. Im Ergebnis können beispielsweise Reparaturkosten verringert werden, indem die Stelle einer durch plastische Deformation verursachten Energieabsorption begrenzt wird. Im Fall, dass der Controller 31 beurteilt hat, dass die Zusammenstoßgeschwindigkeit niedriger als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, kann der Controller 31 ferner dazu veranlasst werden, keine Spannung an all die piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 anzulegen.

Gemäß der Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, wird dann, wenn eine Belastung in der Verlängerungsrichtung in den piezoelektrischen Aktuatorelementen 25 durch die Steuerung/Regelung des Controllers 31 erzeugt wird, die Steifigkeit an den Abschnitten an den vorderen Seitenrahmen 11, an denen die piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 angeordnet sind, erhöht als Ergebnis der Dehnung durch die piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 Es existiert eine größere Knickfestigkeit sogar dann, wenn die Löcher 22 in der Nähe angeordnet sind. Umgekehrt verringert sich dann, wenn eine Belastung in der Zusammenziehrichtung in den piezoelektrischen Aktuatorelementen 25 erzeugt wird oder keine Belastung in den piezoelektrischen Aktuatorelementen 25 erzeugt wird, die Steifigkeit an den Abschnitten an den vorderen Seitenrahmen 11, an denen die piezoelektrischen Aktuatorelemente 25 angeordnet sind. Hierdurch wird es ermöglicht, ein Einknicken von den in der Nähe vorgesehenen Löchern 22 aus zu begünstigen. Daher können die vorderen Seitenrahmen 11 immer in zuverlässiger Weise zum Einknicken gebracht werden bezüglich einer Mehrzahl von unterschiedlichen Arten von Zusammenstößen, wie Arten von Zusammenstößen, bei denen es bevorzugt ist, dass diese einem Einknicken widerstehen, oder Arten von Zusammenstößen, bei denen es bevorzugt ist, dass ein Einknicken begünstigt wird.

Dies bestätigt sich durch die Kurve der Kompressionsbelastung gegenüber der Deformation von 5, bei der die Einknickeintrittsbelastung X1 im Fall, dass eine Belastung in der Verlängerungsrichtung in den piezoelektrischen Aktuatorelementen 25 erzeugt wurde (durchgezogene Linie) größer ist als die Einknickeintrittsbelastung X2 in dem Fall, in dem eine Belastung in der Zusammenziehrichtung in den piezoelektrischen Aktuatorelementen 25 erzeugt worden ist (gestrichelte Linie).

Ferner können die genannten piezoelektrischen Aktuatorelemente ebenso nicht lediglich an den vorderen Enden der vorderen Seitenrahmen 11 vorgesehen sein, sondern können auch an anderen bevorzugten Stellen des Chassisrahmens vorgesehen sein, etwa den hinteren Enden in der Längsrichtung des Chassis, nämlich den distalen Enden von hinteren Rahmen, die entlang der Chassislängsrichtung hinten am Chassis vorgesehen sind.

Zweite Ausführungsform

Es folgt eine Erläuterung einer Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

6 zeigt den vorderen Abschnitt eines Chassis eines Fahrzeugs 110. Im vorderen Abschnitt des Chassis ist ein Paar von vorderen Seitenrahmen (Chassisrahmen) 111, die Chassisrahmenelemente sind, in der Fahrzeugbreitenrichtung voneinander getrennt in dem Fahrzustand in der Längsrichtung des Chassis vorgesehen. Die distalen Enden der vorderen Seitenrahmen 111 sind jeweils mit einem vorderen Stoßfängerträger 112 gekoppelt, der in der Fahrzeugbreitenrichtung verläuft. Die proximalen Enden der vorderen Seitenrahmen 111 schneiden jeweils ein unteres Querelement 113 eines Armaturenbretts, das in der Fahrzeugbreitenrichtung verläuft, und sind mit Bodenrahmen 114 gekoppelt, die in der Längsrichtung des Chassis verlaufen.

Die vorderen Seitenrahmen 111 sind aus einem Stahlmaterial hergestellt, und wie schematisch in 7, 8A und 8B gezeigt ist, sind vier Plattenabschnitte 116 bis 119 in der Form eines Rahmens gekoppelt. Die Querschnitte, die zur Längsrichtung senkrecht sind, weisen die Form eines ungefähr rechteckigen, geschlossenen Querschnitts auf.

Weiterhin sind distale gebogene Abschnitte (gebogene Abschnitte) 121, die derart gebogen sind, dass sie an einer Seite einen stumpfen Winkel bilden, an den distalen Enden an zwischenliegenden Stellen der vorderen Seitenrahmen 111 ausgebildet. Proximale gebogene Abschnitte (gebogene Abschnitte) 122, die derart gebogen sind, dass sie an der gegenüberliegenden Seite einen stumpfen Winkel bilden, sind an der Seite, die näher liegt als die distalen gebogenen Abschnitte 121, an zwischenliegenden Stellen ausgebildet. Als Ergebnis sind die vorderen Seitenrahmen 111 aus distalen Rahmenabschnitten 124, die weiter zu der distalen Seite hin angeordnet sind als die distalen gebogenen Abschnitte 121, dazwischen liegenden Rahmenabschnitten 125, die zwischen den distalen gebogenen Abschnitten 121 und den proximalen gebogenen Abschnitten 122 angeordnet sind, und proximalen Rahmenabschnitten 126, die weiter zu der proximalen Seite hin als die proximalen gebogenen Abschnitte 122 angeordnet sind, zusammengesetzt. Die distalen Rahmenabschnitte 124 und die proximalen Rahmenabschnitte 126 sind parallel.

Eine Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung 130 der vorliegenden Ausführungsform steuert/regelt eine Deformation der vorderen Seitenrahmen 111 während eines Zusammenstoßes.

Bei der Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung 130 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Mehrzahl von piezoelektrischen Aktuatorelementen 132, die in der Lage sind, eine Belastung in der Ausdehnungsrichtung der vorderen Seitenrahmen 111 zu erzeugen, an der inneren Ecke des distalen gebogenen Abschnitts 121 jedes vorderen Seitenrahmens 111 vorgesehen. Eine Mehrzahl der piezoelektrischen Aktuatorelemente 132, die in der Lage sind, eine Belastung in der Ausdehnungsrichtung der vorderen Seitenrahmen 111 zu erzeugen, ist darüber hinaus an der inneren Ecke des proximalen gebogenen Abschnitts 122 jedes vorderen Seitenrahmens 111 vorgesehen.

Insbesondere sind in dem distalen gebogenen Abschnitt 121 insgesamt drei piezoelektrische Aktuatorelemente 132 vorgesehen, eines an dem Plattenabschnitt 116 der inneren Ecke und an den inneren Ecken der Plattenabschnitte 117, 119, die zu den beiden Seiten des Plattenabschnitts 116 benachbart sind. Jedes piezoelektrische Aktuatorelement 132 besitzt eine rechteckige Form. Das piezoelektrische Aktuatorelement 132, das an dem Plattenabschnitt 116 in dem distalen gebogenen Abschnitt 121 vorgesehen ist, ist in Längsrichtung über den Mittelpunkt der Biegung im Plattenabschnitt 116 hinweg in der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 111 angeordnet. Weiterhin ist das piezoelektrische Aktuatorelement 132, das an dem Plattenabschnitt 117 im distalen gebogenen Abschnitt 121 voorgesehen ist, in Längsrichtung über eine Mittellinie (Winkelhalbierende) der Biegung im Plattenabschnitt 117 in der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 111 angeordnet. Das piezoelektrische Aktuatorelement 132, das am Plattenabschnitt 119 im distalen gebogenen Abschnitt 121 vorgesehen ist, ist ebenfalls in Längsrichtung über eine Mittellinie (Winkelhalbierende) der Biegung im Plattenabschnitt 119 in der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 111 angeordnet.

Weiterhin ist in dem proximalen gebogenen Abschnitt 122 eine Gesamtzahl von drei piezoelektrischen Aktuatorelementen 132 vorgesehen, je eines an dem Plattenabschnitt 118 der inneren Ecke und eines an den inneren Ecken der Plattenabschnitte 117, 119, die zu den beiden Seiten eines Plattenabschnitts 118 benachbart sind. Das piezoelektrische Aktuatorelement 132, das an dem Plattenabschnitt 118 in dem proximalen gebogenen Abschnitt 122 vorgesehen ist, ist in Längsrichtung über die Mitte der Biegung des Plattenabschnitts 118 in der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 111 hinweg angeordnet. Weiterhin ist das piezoelektrische Aktuatorelement 132, das an dem Plattenabschnitt 117 in dem proximalen gebogenen Abschnitt 122 vorgesehen ist, in Längsrichtung über eine Mittellinie (Winkelhalbierende) der Biegung in dem Plattenabschnitt 117 in der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 111 vorgesehen. Das piezoelektrische Aktuatorelement 132, das an dem Plattenabschnitt 119 in dem proximalen gebogenen Abschnitt 122 vorgesehen ist, ist ebenfalls in Längsrichtung über eine Mittellinie (Winkelhalbierende) der Biegung im Plattenabschnitt 119 in der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 111 angeordnet.

Wie in 9 gezeigt ist, ist jedes piezoelektrische Aktuatorelement 132 aus einer Mehrzahl von piezoelektrischen Elementen 135 zusammengesetzt, die dieselbe Form aufweisen, wobei sie in der Dickenrichtung übereinander geschichtet sind, während sie in ihrer Orientierung zueinander ausgerichtet sind. Jedes piezoelektrische Element 135 ist mit einer Elektrode 136 und einer Elektrode 137 versehen, die jeweils in der Form eines Kamms gegenseitig ineinander greifend angeordnet sind. Wenn eine Spannung unter Verwendung der Elektrode 136 als eine positive Elektrode und der anderen Elektrode 137 als eine negative Elektrode angelegt wird, erzeugt jedes piezoelektrische Element 135 eine Belastung in der Verlängerungsrichtung in der Längsrichtung. Umgekehrt erzeugt dann, wenn eine Spannung unter Verwendung der Elektrode 136 als eine negative Elektrode und der anderen Elektrode 137 als eine positive Elektrode angelegt wird, jedes piezoelektrische Element 135 eine Belastung in der Zusammenziehrichtung in der Längsrichtung.

Alle dieser piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 sind mit einem Controller (Steuer/Regeleinheit) 139 verbunden, der in 6 gezeigt ist. Der Controller 139 steuert/regelt die an die Elektroden 136, 137 angelegte Spannung, nämlich die Belastungen der piezoelektrischen Aktuatorelemente 132. Der Controller 139 ist mit einem Radar 140 verbunden, das ein Hindernis vor dem Chassis erfasst, sowie einem piezoelektrischen Dünnschichtsensor 141, der die Art und Intensität eines Zusammenstoßes beispielsweise während eines Beginns eines Zusammenstoßes erfasst.

Wie in 7 gezeigt ist, ist der vordere Seitenrahmen 111 mit einem Sensor (Erfassungseinheit) 142 versehen, der in der Lage ist, die Stelle zu erfassen, an der ein Einknicken entlang der Ausdehnungsrichtung von der distalen Seite zur proximalen Seite fortschreitet. Obwohl dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist, ist der Sensor 142 aus den Sensorelementen zusammengesetzt, beispielsweise einer großen Anzahl von piezoelektrischen Elementen oder Dehnungsmessstreifen, die in der Ausdehnungsrichtung des vorderen Seitenrahmens 111 in Reihe angeordnet sind. Der Controller 139 beurteilt, dass ein Einknicken zu der Stelle fortgeschritten ist, an der eine Deformation durch die Sensorelemente in diesem Sensor 142 erfasst wird. Der Sensor 142 ist an dem vorderen Seitenrahmen 111 vorgesehen, so dass er durch die innere Ecke des distalen gebogenen Abschnitts 121 tritt. Der Controller 139 steuert/regelt dann die Belastung der piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 auf Grundlage der Erfassungsergebnisse dieses Sensors 142.

Insbesondere sagt der Controller 139 die Möglichkeit eines Zusammenstoßes mit einem Hindernis vor dem Fahrzeug aufgrund der Erfassungsdaten des Radars 140 voraus und beurteilt die Art und Intensität des Zusammenstoßes während des anfänglichen Starts des Zusammenstoßes nach Maßgabe des piezoelektrischen Dünnschichtsensors 141. Beispielsweise in dem Fall, in dem die Art von Zusammenstoß als ein Zusammenstoß einer ebenen Barriere beurteilt wird, legt der Controller 139 eine Spannung an all die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 an, die an den distalen gebogenen Abschnitten 121 vorgesehen sind, und all die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132, die an den proximalen gebogenen Abschnitten 122 vorgesehen sind, um eine Belastung in der Verlängerungsrichtung zu erzeugen. Daraufhin wird sogar dann, wenn die Belastung des Zusammenstoßes von der distalen Seite der distalen Rahmenabschnitte 124 eingeleitet wird, als Ergebnis der Dehnung durch die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 an den inneren Ecken von distalen gebogenen Abschnitten 121 und der Dehnung durch die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 an den inneren Ecken der proximalen gebogenen Abschnitte 122 ein Bruch der vorderen Seitenrahmen 111, der von diesen distalen gebogenen Abschnitten 121 und den proximalen gebogenen Abschnitten 122 auftritt, verhindert. Im Ergebnis falten sich die vorderen Seitenrahmen 111 zusammen und knicken ein von den distalen Seiten der distalen Rahmenabschnitte 124 ohne Bruch, wie in 10 Teil (a) bis (b) gezeigt ist.

Der Controller 139 hält die Stelle, an der ein Einknicken fortschreitet, von den Erfassungsergebnissen des Sensors 142. Wie in 10, Teil (b), gezeigt ist, unterbricht dann, wenn erfasst wird, dass die Stelle, an der ein Einknicken fortschreitet, den distalen gebogenen Abschnitt 121 erreicht hat, der Controller 139 das Anlegen von Spannung an alle die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 des distalen gebogenen Abschnitts 121, während er weiterhin eine Spannung an alle die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 des proximalen gebogenen Abschnitts 122 anlegt. Daraufhin schreitet die Einknickung des zwischenliegenden Rahmenabschnitts 125 von der distalen Seite befriedigenderweise fort, wie in 10, Teil (b) bis Teil (c) gezeigt ist.

Im weiteren Verlauf, wenn erfasst wird, dass die Stelle, an der ein Einknicken fortschreitet, den proximalen gebogenen Abschnitt 122 erreicht hat, auf Grundlage der Erfassungsergebnisse des Sensors 142, wie in 10, Teil (c), gezeigt ist, unterbricht der Controller 139 das Anlegen von Spannung an alle die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 des proximalen gebogenen Abschnitts 122. Daraufhin schreitet das Einknicken des proximalen Rahmenabschnitts 126 von der distalen Seite in befriedigender Weise fort, wie in 10, Teil (c) bis Teil (d) gezeigt ist.

Als Ergebnis der Steuerung/Regelung der piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 auf diese Weise durch den Controller 139 kann ein Bruch der vorderen Seitenrahmen 111 von distalen gebogenen Abschnitten 121 und den proximalen gebogenen Abschnitten 122 verhindert werden, wodurch es ermöglicht wird, dass die vorderen Seitenrahmen 111 sich in einem Zusammenfalt-Einknickmodus deformieren und die Effizienz der Energieabsorption verbessert wird.

In dem Fall, dass die Art eines Zusammenstoßes als ein versetzter Zusammenstoß beurteilt wird, wird andererseits ein Bruch des zusammenstoßseitigen Rahmens verhindert, wie zuvor beschrieben, und der Controller 139 legt keine Spannung an alle die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 von distalen gebogenen Abschnitten 121 und den proximalen gebogenen Abschnitten 122 im Rahmen auf der Seite, an der kein Zusammenstoß erfolgt, an, so dass keine Belastung erzeugt wird. Wie in 11, Teil (a) und Teil (b) gezeigt ist, tritt daraufhin als Ergebnis einer Zusammenstoßbelastung, die von der distalen Seite des distalen Rahmenabschnitts 124 eingeleitet wird, ein Bruch in dem vorderen Seitenrahmen 111 auf, um die jeweiligen Innenwinkel des distalen gebogenen Abschnitts 121 und des proximalen gebogenen Abschnitts 122 zu verringern. Wie in 11, Teil (a) bis 11 Teil (d) gezeigt ist, ist der vordere Seitenrahmen 111 in der Lage, in einem Z-förmigen Bruchmodus deformiert zu werden, wodurch es ermöglicht wird, Energie zu absorbieren als Ergebnis dessen, dass auch der nichtzusammenstoßseitige Rahmen während eines versetzten Zusammenstoßes bricht.

Wie in der Kurve der Kompressionsbelastung gegenüber der Deformation von 12 gezeigt ist, kann in dem Fall, dass die vorderen Seitenrahmen 111 in dem zuvor beschriebenen Zusammenfalt-Einknickmodus (durchgezogene Linie) deformiert werden, eine große, stabile Belastung über den gesamten Bereich der Deformation erzeugt werden, während in dem Fall einer Deformation im Bruchmodus (gestrichelte Linie) die Belastung während einer anfänglichen Deformation erhöht werden kann.

Nach Maßgabe der Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung 130 der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben kann als Ergebnis der Dehnung der piezoelektrischen Aktuatorelemente 132, wenn eine Belastung in der Verlängerungsrichtung in den piezoelektrischen Aktuatorelementen 132 durch die Steuerung/Regelung des Controllers 139 erzeugt wird, die Steifigkeit der vorderen Seitenrahmen 111 an denjenigen Abschnitten erhöht werden, an denen die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 angeordnet sind. Umgekehrt kann die Steifigkeit der vorderen Seitenrahmen 111 an denjenigen Abschnitten verringert werden, an denen die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 angeordnet sind, wenn keine Belastung in den piezoelektrischen Aktuatorelementen 132 erzeugt wird. Demzufolge können die vorderen Seitenrahmen 111 dazu veranlasst werden, sich jederzeit für eine Mehrzahl von verschiedenen Arten von Zusammenstößen in geeigneter Weise zu deformieren, indem die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 an geeigneten Stellen vorgesehen werden. Wenn mit anderen Worten die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 an den inneren Ecken von distalen gebogenen Abschnitten 121 und den proximalen gebogenen Abschnitten 122 der vorderen Seitenrahmen 111 angeordnet sind und Belastungen in der Verlängerungsrichtung in diesen piezoelektrischen Aktuatorelementen 132 während eines Zusammenstoßes erzeugt werden, können die vorderen Seitenrahmen 111 zusammengefaltet und eingeknickt werden, während das Auftreten eines Bruchs in den distalen gebogenen Abschnitten 121 und den proximalen gebogenen Abschnitten 122 verhindert wird. Umgekehrt kann verursacht werden, dass ein Bruch in distalen gebogenen Abschnitten 121 und den proximalen gebogenen Abschnitten 122 auftritt, wenn keine Belastung in diesen piezoelektrischen Aktuatorelementen 132 während eines Zusammenstoßes erzeugt wird. Daher können die vorderen Seitenrahmen 111 dazu veranlasst werden, sich zu jeder Zeit für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Arten von Zusammenstößen in geeigneter Weise zu deformieren, etwa Arten von Zusammenstößen, bei denen das Auftreten eines Einknickens bevorzugt ist, oder denjenigen, bei denen es bevorzugt ist, einen Bruch zu verursachen. Ferner können Belastungen in der Zusammenziehrichtung ebenfalls in den piezoelektrischen Aktuatorelementen 132 erzeugt werden im Fall, dass ein Bruch in distalen gebogenen Abschnitten 121 und den proximalen gebogenen Abschnitten 122 während eines Zusammenstoßes erzeugt wird.

Da die Stellen in den vorderen Seitenrahmen 111, an denen eine Einknickung fortschreitet, weiterhin mit dem Sensor 142 erfasst werden können, und die Erzeugung von Belastungen in den piezoelektrischen Aktuatorelementen 132 entsprechend diesen Erfassungsergebnissen gesteuert/geregelt werden können, nämlich entsprechend der Stelle, an der ein Einknicken fortschreitet, kann eine Deformaton der vorderen Seitenrahmen 111 noch präziser gesteuert/geregelt werden. Anders ausgedrückt, kann durch Anordnen der piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 an den inneren Ecken von distalen gebogenen Abschnitten 121 und inneren Ecken der proximalen gebogenen Abschnitte 122 der vorderen Seitenrahmen 111, Verursachen, dass die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 sich ausdehnen durch Erzeugung einer Belastung in der Verlängerungsrichtung der piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 von distalen gebogenen Abschnitten 121 und den proximalen gebogenen Abschnitten 122 während eines Zusammenstoßes, so dass ein Einknicken an distalen gebogenen Abschnitten 121 verursacht wird, und dann Unterbrechen der Belastungen der piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 von distalen gebogenen Abschnitten 121, um eine Ausdehnung derselben zu beenden, wenn das Einknicken die distalen gebogenen Abschnitte 121 erreicht, erreicht werden, dass das Einknicken weiter hinter den distalen gebogenen Abschnitten 121 auftritt. Im Weiteren kann durch Unterbrechen der Belastungen der piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 von distalen gebogenen Abschnitten 122, so dass deren Ausdehnung angehalten wird, wenn das Einknicken distale gebogene Abschnitte 122 erreicht, erreicht werden, dass ein Einknicken von den proximalen gebogenen Abschnitten 122 aus weiter hinten auftritt. Daher kann bewirkt werden, dass die vorderen Seitenrahmen 111 in einem Zusammenfalt-Einknickmodus zuverlässig zusammengefaltet werden und einknicken, sogar dann, wenn distale gebogene Abschnitte 121 und die proximalen gebogenen Abschnitte 122 vorhanden sind.

Da ein Bruch der vorderen Seitenrahmen 111 verhindert werden kann, ohne Versteifungen usw. vorzusehen, kann weiterhin das Gewicht der Fahrzeugkarosserie verringert werden.

Ferner können die piezoelektrischen Aktuatorelemente 132 derart angetrieben sein, dass die vorderen Seitenrahmen 111 immer im Zusammenfalt-Einknickmodus deformiert werden jederzeit während des Auftretens eines Zusammenstoßes.

Weiterhin kann die vorliegende Ausführungsform nicht nur auf die vorderen Seitenrahmen 111 angewendet werden, sondern ebenso auch auf andere Chassisrahmen, wie hintere Rahmen, die in der Längsrichtung auf der Rückseite des Chassis verlaufen.

Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben und im Detail gezeigt worden sind, versteht es sich, dass diese lediglich beispielhaft für die Erfindung sind und nicht als beschränkend angesehen werden. Zusätze, Weglassungen, Ersetzungen und andere Modifikationen können gemacht werden, ohne von der Idee oder vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Erfindung ist nicht als auf die vorangehende Beschreibung beschränkt anzusehen und ist lediglich durch den Rahmen der angefügten Ansprüche beschränkt.

Die vorliegende Erfindung umfasst: ein piezoelektrisches Aktuatorelement (25), das an einem Chassisrahmen (11) vorgesehen ist und das in der Lage ist, eine Belastung entlang des Chassisrahmens (11) zu erzeugen, und eine Steuer/Regeleinheit (31), die die Belastung des piezoelektrischen Aktuatorelements (25) steuert/regelt.


Anspruch[de]
  1. Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung, umfassend:

    ein piezoelektrisches Aktuatorelement (25), das an einem Chassisrahmen (11) vorgesehen ist und das in der Lage ist, eine Belastung entlang des Chassisrahmens (11) zu erzeugen, und

    eine Steuer/Regeleinheit (31), die die Belastung des piezoelektrischen Aktuatorelements (25) steuert/regelt.
  2. Chassisrahmen-Knicksteuer/regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Aktuatorelement (25) in der Nähe eines schwachen Abschnitts (22) des Chassisrahmens (11) vorgesehen ist.
  3. Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung, umfassend:

    ein piezoelektrisches Aktuatorelement (132), das an der inneren Ecke eines gebogenen Abschnitts (121) eines Chassisrahmens (111) vorgesehen ist und das in der Lage ist, eine Belastung entlang des Chassisrahmens (111) zu erzeugen, und

    eine Steuer/Regeleinheit (139), die die Belastung des piezoelektrischen Aktuatorelements (132) steuert/regelt.
  4. Chassisrahmen-Deformationssteuer/regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

    eine Erfassungseinheit (142) vorgesehen ist, die in der Lage ist, die Stelle des Chassisrahmens (111) zu erfassen, an der ein Einknicken fortschreitet, und

    die Steuer/Regeleinheit (139) die Belastung des piezoelektrischen Aktuatorelements (132) auf Grundlage der Erfassungsergebnisse der Erfassungseinheit (139) steuert/regelt.
Es folgen 9 Blatt Zeichnungen






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A Täglicher Lebensbedarf
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