本发明涉及一种用于机动车辆的进气活门设备，所述进气活门设备包括进气活门承载件，所述进气活门承载件具有穿流口和至少一个伸入到所述穿流口中或者穿过(durchsetzenden)该穿流口的进气活门，所述进气活门以能够在作为一个工作位置的闭锁位置和作为另一工作位置的穿通位置之间运动的方式支承在进气活门承载件上，其中进气活门在穿流口的常规穿流的闭锁位置中与在穿通位置中相比抵抗更大的阻力，其中进气活门设备此外包括驱动设备，所述驱动设备作为用于使至少一个进气活门在其工作位置之间运动的运动驱动器与该进气活门以至少暂时传输驱动力的方式连接，并且其中进气活门设备具有用于控制驱动设备的控制设备。
背景技术：
这种进气活门设备是广为人知的。所述进气活门设备通常设置在机动车辆的前侧上，以便在机动车辆向前行驶时以进入发动机舱的空气改变对穿流口的穿流。穿流口的可穿流性可通过进气活门在其工作位置之间的运动来调节，尤其可根据车辆的运行参数来调节。
因此能够通过选择进气活门的工作位置，改变沿着穿流方向位于穿流口后方的机动车辆功能设备的对流冷却。
通过机动车辆在冷启动之后借助于处于闭锁位置中的进气活门的运行，例如能够阻碍或者限制机动车辆的发动机舱中的内燃机的对流冷却，使得该内燃机能快速加热到额定运行温度上，在所述额定运行温度中，与瞬时的冷启动状态相比，所述内燃机具有更小的有害物质排放。为了保护内燃机免于过热，进气活门能够被调节到穿通位置中，使得随后内燃机或者机动车辆的其它功能设备能够由流过穿流口的空气流对流冷却。
进气活门通常以可围绕平行于其纵轴线伸展的枢转轴线旋转的方式支承在进气活门承载件上。进气活门因此构成为面状的构件，所述构件沿着枢转轴线具有其最大尺寸并且正交于枢转轴线具有其最小尺寸作为厚度尺寸。
另一尺寸，即不仅正交于厚度尺寸而且正交于长度尺寸伸展的宽度尺寸，表示在进气活门的这两个纵向边缘之间的间距。车辆制造商通常力求实现以尽可能少的进气活门改变预设的穿流口的可有效穿流的横截面，以便在进气活门位于穿通位置中时保持尽可能大的可穿流横截面。
然而，在进气活门长度通过设计穿流口预设的情况下，尽可能少的进气活门意味着尽可能宽的进气活门。
虽然本发明涉及将至少一个进气活门的位置改变到针对所假设的碰撞情况危害较小的预定目标位置区域中，但是为了阐述起来简单，简化地假设长方体状的进气活门，所述进气活门的厚度明显小于其宽度并且其宽度又明显小于其长度。进气活门应在适用但简化的假设下以其纵轴线平行于承载所述进气活门的车辆的俯仰轴线设置，并且应可围绕平行于车辆俯仰轴线或进气活门纵轴线的枢转轴线在其工作位置之间枢转。应进一步假设：进气活门在其闭锁位置中的宽度方向平行于车辆偏航轴线定向，而在其穿通位置中平行于车辆侧倾轴线定向。替选地，进气活门能够——根据车辆类型——是可围绕平行于车辆偏航轴线的枢转轴线枢转的，其中进气活门纵轴线再次平行于进气活门的枢转轴线。在后提到的情况中，因此不同于之前提到的，应假设：进气活门在其闭锁位置中的宽度方向平行于车辆俯仰轴线定向而在其穿通位置中再次平行于车辆侧倾轴线定向。
如果车辆以在其前侧上的这种进气活门设备碰撞到并非在整个车俩宽度上延伸的障碍物上，如碰撞到人，那么进气活门的因碰撞引起的负荷的大部分是围绕平行于车辆偏航轴线的弯曲轴线的弯曲负荷。
这样弯曲的至少一个进气活门所抵抗的阻力与其面转动惯量相关。在围绕平行于厚度方向的弯曲轴线弯曲时，具有高度h和厚度d的矩形横截面的物体的面转动惯量与所述厚度和高度的三次方的乘积成比例。
如果车辆以处于在上文中简化假设的穿通位置中的至少一个进气活门正面撞到人，那么进气活门的弯曲负荷的弯曲轴线近似沿着厚度方向伸展，使得进气活门的面转动惯量与进气活门的厚度和其宽度的三次方的乘积成比例。为了在这种碰撞情况中获得尽可能“易弯/软弯曲(biegeweiche)”的从而尽可能保护碰撞人员的进气活门，因此推荐减小进气活门的宽度，因为该宽度以三次方进入进气活门的弯曲变形阻力中。由此产生对尽可能窄的进气活门的要求从而产生对尽可能大数量的进气活门的要求。在此，人员事故和出事故的人员的受伤仅是大量可能性中的一种。在穿通位置中以其宽度尺寸基本上沿着车辆侧倾轴线定向的进气活门由于其大的弯曲阻力对于直接位于其后方的功能构件例如冷却剂-换热器而言也显示出提高的损伤风险。
也就是说，从尽可能有效的对流冷却的角度出发所产生的要求尽可能少，然而尽可能宽的进气活门与对尽可能少受伤，因此尽可能窄从而尽可能大量设置的进气活门的要求相对立。这些完全对立的目标预设无法彼此协调一致并且无法同时在车辆上实现。
技术实现要素：
因此，本发明的目的是，提出一种开始提出类型的进气活门设备，所述进气活门设备实现：释放用于以空气穿流的穿流口的尽可能大的横截面积，并且尽管如此仍将在碰撞情况中因进气活门而产生的受伤风险保持得小。
该目的根据本发明通过此类进气活门设备实现，所述进气活门设备包括碰撞预测设备，所述碰撞预测设备构成用于：在已完成安装在车辆上的状态中监控位于车辆前方的监控区域，并且关于碰撞危险进行评估，其中碰撞预测设备与控制设备以传输信号的方式耦联，并且其中控制设备构成用于，当碰撞预测设备发出表示碰撞危险高的信号时，控制驱动设备，使至少一个进气活门运动到预定的目标位置区域中。
借助于根据本发明所提出的解决方案，进气活门设备能够配设有至少一个大面积的进气活门，也就是说，在进气活门长度通过穿流口预设的情况下宽度大的进气活门。因为当碰撞预测设备预测即将来临的与障碍物的碰撞时，进气活门能够被调节到目标位置区域中，与在对碰撞特别重要的、围绕平行于车辆偏航轴线的弯曲轴线弯曲的情况下的弯曲刚度大或者最大时的受伤风险相比，在所述目标位置区域中从所述进气活门处仅产生小的受伤危险。
碰撞预测设备在车辆中通常是已知的。一方面，碰撞预测设备在车辆中用作为所谓的预碰撞设备，以便当相应地识别所面临的碰撞时，使相应车辆的乘客最佳地对该所面临的碰撞做出准备。这种设备例如从de10132681c1、de102010003297b4或者de19815002c2中已知。
同样地，恰好关于在评估与行人或一般人员碰撞的概率的碰撞预测设备从ep1393282a、de102012111846a1、de102014205202a1、de102005025775a1或者de19729960a1中已知，仅列举一些。
所有这些碰撞预测设备基本上是共同的，经由相应的传感器和扫描设备监控位于装载碰撞预测设备的车辆前方的监控区域，并且从监控结果中评估所面临的碰撞危险。
通过与进气活门设备的控制装置以传输信号的方式耦联，碰撞预测设备能够转发关于监控区域中的碰撞危险的检测结果或者评估结果，使得在碰撞危险还没有实现并且还没有引起装载进气活门设备的车辆与障碍物碰撞之前，控制设备能够直接控制驱动设备，以使至少一个进气活门运动到预定的目标位置区域中，所述障碍物尤其是行人或者一般是人员。
在此，存在将碰撞危险为高级的多种可能性。碰撞预测设备例如能够将如下信号值作为其通过传感器辅助确定的结果输出：如果所述信号值超过预定的阈值，那么所述信号值表示为“高”。同样能够提出，碰撞预测设备输出三个离散值中的一个，三个离散值中的第一值表示低的碰撞风险，第二值表示中等的碰撞风险，而第三值表示巨大的碰撞危险。当输出表示中等或巨大的碰撞风险的值时，或者仅当输出表示巨大的碰撞风险的值时，进气活门的控制设备能够在预测到碰撞的情况下控制驱动设备，以使至少一个进气活门运动到目标位置区域中。
由碰撞预测设备输出的、用于确定碰撞风险的信号的比较工作能够事先由碰撞预测设备本身、由进气活门设备的控制设备或者由上级的车辆控制设备执行。
为了实现至少一个进气活门根据所确定的碰撞风险运动到目标位置区域中，与在其它情况下可能触发进气活门位置改变的其他参数无关地进行用于运动到目标位置区域中的控制。也就是说，如果碰撞的危险已经被识别为是足够高的，那么与在车辆正常运行中影响进气活门位置的其他参数无关地，通过控制设备进行对驱动设备的控制。
由此根据本发明不提供更易弯的进气活门，而是使在预定的工作位置中非常抗弯的进气活门在出现碰撞之前运动到目标位置中，在所述目标位置中，该进气活门在对于碰撞可预期的负荷情况中具有小的弯曲变形阻力。
这通常是如下情况：与离穿通位置相比，目标位置区域离闭锁位置更近，其中这可根据进气活门设备在车辆上的布置方式来进行判断，并且不一定在任何情况下都必须是这样。
优选地，目标位置区域仅具有如下位置，该位置与离穿通位置相比离闭锁位置更近。
一般而言可以说：目标位置区域仅包含如下位置，与至少一个进气活门的在确定高碰撞危险时所处的工作位置相比，该位置在预定的与碰撞相关的负荷情况下具有更低的弯曲变形阻力。由此，碰撞弯曲轴线与理论上假设的碰撞情况相关联，所述碰撞弯曲轴线与实际中发生的、不可预测的负荷情况始终不同，然而模型上充分接近该负荷情况。
在调节情况中能够以如下为出发点：目标位置区域包括闭锁位置或者甚至局限于闭锁位置，也就是说，无论预测到从哪个工作位置将发生碰撞，至少一个进气活门都运动到闭锁位置中。
仅出于完整性而应注意的是，根据本发明的一个有利的改进方案，碰撞预测设备具有至少一个无接触的扫描设备，所述扫描设备用于对监控区域进行扫描，如雷达扫描设备、lidar扫描设备和/或超声扫描设备。然而，当前并不涉及碰撞预测设备的发明，而是涉及从碰撞预测设备的确定结果中推导出尽可能有利的措施。碰撞预测设备是已知的并且本身能够使用在本文的进气活门设备上。
通常，进气活门设备与碰撞预测设备共同使用在车辆上。就本申请而言，如果碰撞预测设备直接或间接经由其它控制设备或者另外的数据处理设备以信号传输的方式与进气活门的控制设备连接，使得碰撞预测设备的确定结果可被进气活门设备的控制设备使用以推导出措施，那么进气活门设备“包括”该碰撞预设设备。
驱动设备能够具有正常运行-运动驱动器作为运动驱动器，在装载进气活门设备的车辆的传统的通常的行驶运行中，所述正常运行-运动驱动器用于常规地使至少一个进气活门在其工作位置之间运动。这例如能够是电动马达，所述电动马达通常在中间布置有传动杆或者传动装置的条件下以传递力和/或扭矩的方式与至少一个进气活门耦联。可以设想，控制设备控制该正常运行-运动驱动器，以使至少一个进气活门运动到目标位置区域中。
为了能够在识别为碰撞直接即将来临的情况下实现使至少一个进气活门尽可能快地运动到目标位置区域中，控制设备能够构成用于：当碰撞预测设备发出表示碰撞的危险高的信号时，控制驱动设备，尤其正常运行-驱动设备，以使至少一个进气活门以紧急驱动功率运动到预定的目标位置区域中，所述紧急驱动功率超过进气活门设备的常规的按规定运行(正常运行)中的额定驱动功率。在此，能够接受驱动设备——甚至自我毁灭式的——过载，因为在进行碰撞之后进气活门设备或者作为其一部分的驱动设备的损伤或者破坏本就是预料之中的。优选地，紧急驱动功率是额定驱动功率的数倍，例如三倍、四倍或者更多倍。因此，能够不仅在正常运行时而且在面临碰撞而紧急运行时借助于唯一的运动驱动器驱动至少一个进气活门以进行运动。
然而如果马上就要碰撞，那么对于至少一个进气活门在出现所预期的碰撞之前及时运动到目标位置区域中而言，正常运行-运动驱动器是过慢至或者过于迟缓的。
替选地，驱动设备因此优选具有可与正常运行-运动驱动器分开运行的紧急运行-运动驱动器，以便由此使至少一个进气活门仅在紧急运行状态中破例运动。在此，紧急运行-运动驱动器有利地构成用于：与正常运行-运动驱动器相比更快地加速至少一个进气活门，和/或将其加速到更高的最大运动速度上。如果进气活门以更高的加速度值被加速，那么所述进气活门被更快地加速。
紧急运行-运动驱动器例如能够具有：机械的和/或气动的和/或液压的和/或烟火的能量储存器，和用于将储存在能量储存器中的势能突然转换为至少一个进气活门的动能的触发器。控制设备随后有利地仅控制触发器，以便将储存在能量储存器中的势能在尽可能短的时间内并因此突然地释放为至少一个进气活门的动能，用于调节到目标位置区域中。触发器例如能够是烟火能量储存器的点火器，或者是气动的或者液压的压力储存器的阀，或者是机械的能量储存器的张紧的弹簧的保持设备。因此，紧急运行-运动驱动器能够是“一次性运动驱动器”，所述一次性运动驱动器能够使用刚好一次，并因此为了重新使用必须被更换或者修复。与此相反，正常运行-运动驱动器是持久运动驱动器。
控制设备能够根据出自碰撞预测设备的关于碰撞危险的确定结果触发正常运行-运动驱动器或者紧急运行-运动驱动器，例如根据由碰撞预测设备输出的信号是否显示出危险值，所述危险值超出第二阈值从而显示出尤其高的、内在的碰撞危险。
根据对相同的具有创造性的思想的另一表现形式，开始提到的目的也通过此类进气活门设备来实现，在所述进气活门设备中，控制设备构成用于接收碰撞预测设备的信号，所述碰撞预测设备构成用于：在已完成安装到机动车辆上的状态下，监控位于车辆前方的监控区域并且关于碰撞危险进行评估；并且所述控制设备构成用于：当碰撞预测设备的一个信号显示出碰撞危险高时，基于碰撞预测设备的信号控制驱动设备以使至少一个进气活门运动到预定的目标位置区域中。碰撞预测设备并非是进气活门设备的一部分，而是对于进气活门设备而言碰撞预测设备仅为了简化其描述而提及，所述进气活门装置，同样能够如在上文中所提到的第一进气活门设备那样有利地改进，所述第一进气活门设备实现开始提到的目的。
本发明还涉及一种机动车辆，所述机动车辆具有如在上文中所描述和改进的进气活门设备并且具有车辆控制设备，所述车辆控制设备以传输信号的方式与进气活门设备的控制设备连接或者是控制设备。
附图说明
接下来根据所附的附图详细阐述本发明。附图示出：
图1示出装配有根据本发明的进气活门设备的机动车辆的行驶状态，
图2示出本申请的进气活门设备在正常运行时的一个根据本发明的实施方式，其中进气活门位于闭锁位置中，
图3示出在正常运行中的图2的根据本发明的进气活门设备，其中进气活门位于穿通位置中，以及
图4示出在正常运行中的图2和3的根据本发明的进气活门设备，其中进气活门在闭锁位置中。
具体实施方式
在图1中示出车辆10如何在其行驶道路14的车道12上沿着向前行驶方向v行驶。碰撞预测设备16在此例如通过发送电磁波和/或超声波并且接收它们的可能的回声来监控沿着向前行驶方向v位于机动车辆10前方的监控区域18。
碰撞预测设备16在此例如以已知方式发送所提到的波并且检测其反射回声。以所检测到的回声信号为出发点，作为控制设备的车载电脑确定碰撞的危险。碰撞预测设备从现有技术中已知。
在图2中根据本发明的进气活门设备一般以20表示。该进气活门设备包括已经提及的碰撞预测设备16、具有四个基本上相同类型的进气活门14的进气活门装置22，所述进气活门以能够围绕彼此平行并且与图2的图面正交的旋转轴线d枢转的方式支承在进气活门承载件26上。连接接片28表示连接单元，所述连接单元连接进气活门24以使其围绕其相应的旋转轴线d共同进行枢转运动。
进气活门承载件26围绕穿流口36，在装载进气活门设备20的车辆10向前行驶运行时，所述穿流口逆着向前行驶方向v由行驶风迎流或穿流，其中在所述进气活门承载件中示出上部的和下部的横梁30或32和位于图面后方的、连接横梁30和32的竖直支柱34。
进气活门24在图2和3中处于正常运行中，也就是说，处于机动车辆的一般的行驶运行中。在图2中，进气活门24位于闭锁位置中，在所述闭锁位置中所述进气活门设备基本上封闭穿流口36。因此，在向前行驶时在该位置中几乎没有或者没有行驶风穿过穿流口36例如到达位于进气活门24后方的冷却器-换热器38，所述冷却器-换热器为了清晰仅以虚线表示。
为了使进气活门在正常运行中在其于图2中所示出的闭锁位置和其于图3中所示出的穿通位置之间调节，进气活门设备20具有正常运行-运动驱动器40，所述正常运行-运动驱动器在所示出的实施例中作为蜗杆驱动器与蜗轮42共同起作用，所述蜗轮与进气活门抗相对转动地以围绕旋转轴线d共同旋转的方式连接。正常运行-运动驱动器40具有可围绕转动轴线r转动的蜗杆44，所述蜗杆能够通过电动马达46进行围绕转动轴线r的旋转。电动马达46通过控制设备48例如车载电脑控制运行，所述车载电脑不仅通过线路装置50以传输信号和传输能量的方式与正常运行-运动驱动器40的电动马达46连接，而且能够通过线路装置52与碰撞预测设备16连接。
通过蜗杆44沿着一个旋转方向的转动，进气活门24能够调节到极限位置中，例如在图2中所示出的闭锁位置中，在所述闭锁位置中，驱动力的继续导入引起电动马达46中的提高的止转电流(stillstandstrom)，所述止转电流能够通过控制设备48识别，于是控制设备48由于已识别达到进气活门24的目标工作位置而切断运动驱动器。
同样地，蜗杆44能够沿着相反的运动方向围绕转动轴线r转动，以便使进气活门24调节到另一相反的极限位置中，例如在图3中所示出的穿通位置。
驱动设备54不仅能够包括正常运行-运动驱动器40，而且能够包括紧急运行-运动驱动器56。紧急运行-运动驱动器56用于将进气活门装置26在尽可能短的时间内调节到预定的目标位置中并且仅调节到该目标位置中。
然而，在所示出的实施例中，根据本发明的进气活门设备10不应受限于此，紧急运行-运动驱动器56是烟火驱动器，其包括汽缸58，所述汽缸具有可运动地容纳在其中的活塞60，所述活塞经由活塞杆62承载正常运行-运动驱动器40。正常运行-运动驱动器40由此间接地经由紧急运行-运动驱动器56支承在车辆框架上或支承在与该车辆框架固定连接的构件上，而紧急运行-运动驱动器56直接地与车辆框架或者与该车辆框架固定连接的构件连接。
在汽缸58和活塞60之间形成的燃烧室64中容纳有可点燃的物质，其例如从安全气囊的执行器中已知。容纳在燃烧室64中的可燃物质经由线路装置66与控制设备48连接并且可通过该控制设备点燃。
在图2至4中仅粗略地、并且毫不按比例地示出的进气活门设备在容纳在机动车辆10中之后在所述机动车辆中定向为，使得由侧倾轴线l和偏航轴线g构成的车辆固有坐标系平行于图2的图面定向，而机动车辆的俯仰轴线n正交于图2的图面定向。侧倾轴线l平行于向前行驶方向v伸展。
在图3中示出从图2中已知的进气活门设备20，其具有调节到穿通位置中的进气活门24。进气活门24在穿通位置中沿着其宽度尺寸b基本上平行于侧倾轴线l定向，所述进气活门以其在穿通位置中位于车辆内部的纵向边缘极其靠近冷却器-换热器38，所述冷却器-换热器应当由流动穿过穿流口36的空气对流地冷却。
如果在进气活门24调节到图3的穿通位置中的情况下，车辆在向前行驶时正面撞到物体上，那么该物体在与进气活门承载件固定的坐标系中观察沿着箭头i的方向碰撞到车辆前部。
除了冲击负荷外，物体沿着箭头i到进气活门设备20上的撞击导致进气活门24围绕与偏航轴线g平行的弯曲轴线的弯曲负荷，所述进气活门仅在其纵向端部处与进气活门承载件26连接。进气活门24在穿通位置中的弯曲阻力与围绕该与偏航轴线平行的弯曲轴线起作用的面转动惯量成比例。对于具有宽度b和厚度d的进气活门24而言，该面转动惯量与(b3·d)成比例。因为b明显大于d，所以进气活门24在穿通位置中针对围绕平行于偏航轴线的弯曲轴线的弯曲是极其抗弯的。这一方面会导致严重受伤，假如进行碰撞的物体是人员的话。这此外会导致例如直接设置在进气活门24后方的冷却剂-换热器38严重损伤，因为一方面进气活门24的车辆内部的纵向边缘和换热器38之间的间距小，而另一方面对于进气活门24与冷却剂-换热器38的碰撞而言适用的是，这些进气活门在在正面碰撞时在穿通位置中作为非常抗弯的物体撞击到该冷却剂-换热器上并且损伤所述冷却剂-换热器或者甚至使其面临毁坏。
应对该风险的一个可行的措施可以是显著减小进气活门24的宽度b。然而这导致进气活门24数量的提高，所述进气活门设置在穿流口36中以便能够将该穿流口尽可能整面地封闭。因为在穿流口36中设有k个进气活门24时穿流口36本身在进气活门24的穿通位置中不可避免地占有进气活门的厚度的k倍，所以随着进气活门24的数量增加，最大可达到的可穿流的横截面在穿流口36的造型预设的情况下是越来越小的。因此，实际上期望的是：在穿流口36中尽可能少并且为此是大的、即宽的进气活门24。
本发明因此使用碰撞预测设备16，以便使得：如果碰撞预测设备16如在图4中所示出的那样在与控制设备48共同作用时致使判断当前碰撞危险高，那么将进气活门24调节到作为紧急运行-目标位置的闭锁位置中。如果识别到障碍物位于车辆前方足够远——其中在此显然需要考虑车辆速度——那么上述判断能够通过正常运行-运动驱动器40来产生，或者上述判断能够如在图4中示例性示出的那样通过紧急运行-运动驱动器56进行，假如进气活门24必须尽可能快地调节。
在闭锁位置中，不仅进气活门24的在车辆内部的纵向边缘，即图4中的上部的纵向边缘继续远离冷却剂-换热器38，使得进气活门24在其完全与换热器38接触之前能够明显更强地变形。更重要的是，进气活门围绕与偏航轴线平行的偏航/弯曲轴线(gierachse)的弯曲阻力在图4中示出的闭锁位置中近似与(b·d3)成比例。因为b>>d，所以对于所描述的碰撞相关的负荷情况而言弯曲阻力明显小于进气活门24处于穿通位置中时的弯曲阻力。由于进气活门24的当前保留在闭锁位置中的残余-倾斜位置，这种考虑是不精确的，然而弯曲阻力的差别按数量级来描述是恰当的。
也就是说，如果控制设备48基于由碰撞预测设备16所提供的信号确定碰撞危险高，那么控制设备48点燃燃烧室64中的可燃物质，于是该可燃物质爆炸式地膨胀并且突然地移动活塞60以增大燃烧室64的体积。通过这种移动，活塞杆62被推出，所述活塞杆承载正常运行-运动驱动器40。由此，蜗杆44沿着转动轴线r平移地移动，由此蜗轮42沿着关闭方向扭转。
因为进气活门24突然移动到关闭位置中，必须更换仅可一次性使用的紧急运行-运动驱动器56。
通过将进气活门24突然调节到闭锁位置中，能够显著降低与车辆碰撞的人员的受伤风险，并且能够显著降低置于进气活门24后方的功能构件的受损风险。
在触发紧急运行-运动驱动器56之后，进气活门装置22能够继续通过正常运行-运动驱动器46移动，所述正常运行-运动驱动器始终能够使蜗杆围绕转动轴线r进行旋转。然而，由于在上文中所描述的烟火式紧急运行-运动驱动器56的一次性特性，本发明所基于的安全性特征仅在更换使用过的紧急运行-运动驱动器之后才针对未使用过的紧急运行-运动驱动器再次提供。