DE102004014053A1

DE102004014053A1 - Innenverkleidung für ein Karosserieelement eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102004014053A1
Application number: DE102004014053A
Authority: DE
Inventors: Carsten Dipl.-Ing. Lorenz; Ingo Dipl.-Ing. Schwarz; Andreas Dipl.-Ing. Uhrig
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Innenverkleidung für ein Karosserieelement eines Kraftfahrzeuges mit einer Folie zur Geräuschdämmung und wenigstens einem Kollisionserkennungssensor, welcher mit einer Auswerte- und Steuerungseinrichtung verbunden ist, die in Abhängigkeit der von dem wenigstens einen Kollisionserkennungssensor eingehenden Signale Sicherheitsmittel ansteuert, und welcher integraler Bestandteil der Folie zur Geräuschdämmung ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenverkleidung für ein Karosserieelement eines Kraftfahrzeugs nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Aus der Praxis ist es bekannt, Karosserieelemente eines Kraftfahrzeuges auf ihrer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite mit einer Innenverkleidung, d. h. fahrzeuginnenseitig einer Karosserieaußenhaut angeordneten Verkleidung, zu versehen, welche eine flächige Folie zur Geräuschdämmung aufweist. Eine solche Folie zur Lärmminderung ist in der Regel im Wesentlichen aus Kunststoff gebildet und z. B. über eine Klebeschicht mit einer Außenhaut des Karosserieelementes verbunden.

Weiterhin ist es gängig, in eine Innenverkleidung für ein Karosserieelement einen Kollisionserkennungssensor zu integrieren, welcher mit einer Auswerte- und Steuerungseinrichtung verbunden ist, die in Abhängigkeit der von dem wenigstens einen Kollisionserkennungssensor eingehenden Signale Sicherheitsmittel ansteuert.

Ein solcher in ein Türelement eingebauter Kollisionserkennungssensor ist beispielsweise aus der US 6,157,880 bekannt, wobei dieser Sensor einen Beschleunigungssensor beinhaltet, welcher auf der Tür oder einer B-Säule des Fahrzeuges befestigt ist.

Auch aus der EP 0 527 492 B1 ist ein Aufprallsensor zur Befestigung an einer Tür eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei der Aufprallsensor ein tragendes Element umfasst, das sich entlang der Breite der Tür in einem Zwischenraum erstreckt, und wobei ein Mittel zur mechanischen Verbindung des tragenden Elements mit jeweiligen Bereichen der Tür sowie ein Mittel zur Feststellung eines in dem tragenden Element während eines Aufpralls auftretenden Stoßes und zur Erzeugung eines das Auftreten des Stoßes angebenden Signals vorgesehen ist.

Die DE 42 20 270 A1 offenbart weiters eine Schutzeinrichtung für Fahrzeuginsassen mit mindestens einem beschleunigungsempfindlichen Sensor und mindestens einem verformungsempfindlichen Sensor in einer Türverkleidung zur Detektion eines Seitenaufpralls.

Ein Sensor, welcher zur großflächigen Erfassung einer Verbeulung eines Karosserieelementes dient, ist in der DE 42 40 399 A1 offenbart. Dieser Sensor weist einen mehrschichtigen Aufbau von Leiterfolien, Isolationspapier und in einem Abstand von einer Folie angeordneten Nadeln zur Detektion von Beulgeschwindigkeit, Volumen, Ort und Änderungsablauf in der Zeit bzw. Reihenfolge eines die Karosserie verformenden Gegenstandes auf. Die Richtung der Verformung ist über eine in Flächensegmente unterteilte Leiterfolie bestimmbar, indem die in den Sensor eindringenden Nadeln die Flächensegmente mit wenigstens einer gegenteilig gepolten Leiterfolie kurzschließen.

Des Weiteren beschreibt die DE 41 37 976 A1 einen Flächenfolienschalter zum Schalten des Zündstromes für eine im Bereich der Seiten eines Fahrzeuges angebrachte Gassack-Aufprall-Schutzeinrichtung, wobei der Flächenfolienschalter aus wenigstens einer an der Tür befindlichen Kontaktfläche, einer Halbleiterpolymer-Folie und einer Leiterbahn-Folie besteht.

Nachteilig ist bei all diesen bekannten Elementen einer Innenverkleidung für ein Karosserieelement eines Kraftfahrzeuges, dass in der Verkleidung des Karosserieelementes stets getrennte Systeme zur Geräuschdämmung und Kollisionserkennung mit jeweils separaten Bauteilen vorgesehen werden, wobei die Positionierung der Sensorik wegen Package- und Montageproblemen oft nicht in einem Bereich erfolgen kann, der für ein frühzeitiges Auslösen von Sicherheitsmitteln für die Fahrzeuginsassen geeignet wäre.

Des Weiteren ist in der Regel eine größere Zahl separater Sensoren notwendig, um einen größeren Bereich eines Karosserieelementes abzudecken. Eine höhere Anzahl von Sensoren stellt hier eine weitere Aufwanderhöhung im Montageablauf dar.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Innenverkleidung für ein Karosserieelement eines Kraftfahrzeuges der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eines geringen Bauraumes und Montageaufwandes bedarf und eine frühest mögliche Erkennung einer Fahrzeugkollision gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Innenverkleidung für ein Karosserieelement gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Mit einer Innenverkleidung für ein Karosserieelement eines Kraftfahrzeuges, welche eine flächige Folie zur Geräuschdämmung und wenigstens einen Kollisionserkennungssensor aufweist, welcher mit einer Auswerte- und Steuerungseinrichtung verbunden ist, die in Abhängigkeit der von dem wenigstens einen Kollisionserkennungssensor eingehenden Signale Sicherheitsmittel ansteuert, und welcher ein integraler Bestandteil der Folie zur Geräuschdämmung ist, entfällt eine separate Sensorik mit dem entsprechenden Montageaufwand für deren gegebenenfalls aus einer Vielzahl von Einzelsensoren bestehenden Elemente.

Weiterhin ist durch die Zusammenfassung mehrerer einzelner Sensoren in Foliengröße und deren einstückige Ausführung mit der Folie zur Geräuschdämmung die Sensierung nicht nur örtlich, sondern über einen großen Bereich eines Karosserieelementes bzw. des Fahrzeuges realisierbar, womit eine hohe Wahrscheinlichkeit einer sehr frühen Beaufschlagung der Sensorik bei einer Fahrzeugkollision und somit eine sehr frühe Auslösung von Rückhaltemitteln für Fahrzeuginsassen oder anderer Sicherheitsmittel möglich ist.

Der Begriff "Folie" ist vorliegend in seinem weitesten Sinne zu verstehen und umfasst sämtliche flächigen, flexiblen Gebilde aus Metall, Kunststoff, Naturfasern oder Mischungen dieser Werkstoffe, wobei diese Gebilde in sich homogen oder inhomogen sein können. Weiterhin sind unter "Folien" im vorliegenden Sinne auch mattenartige, flexible Körper zu verstehen, deren Querschnitt auch ein Profil, wie z. B. eine Wabenstruktur, aufweisen kann.

Unter dem Begriff "Geräuschdämmung" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist sowohl eine Schallisolierung als auch eine Schallabsorption zu verstehen.

Der Begriff "Innenverkleidung" umfasst sämtliche fahrzeuginnenseitig einer Karosserieaußenhaut angeordnete Verkleidungselemente, welche durch die von der Fahrgastzelle aus sichtbaren Fahrzeuginnenraumverkleidungskomponenten fahrzeuginnenraumseitig begrenzt werden.

In einer einfachen Ausgestaltung der Innenverkleidung der Erfindung kann die Folie zur Geräuschdämmung als eine einen Kontaktsensor bildende Sensorfolie ausgebildet sein.

Abweichend hiervon ist es jedoch auch möglich, eine bereits bei Annäherung des Kollisionsobjektes die Kollisionssituation erfassende Sensorik in die Sensorfolie zu integrieren.

Um auch bei einer Ausgestaltung als Kontaktsensor ein frühes Auslösen der für die Insassen relevanten Schutzvorrichtungen, wie z. B. eines Airbags, eines Gurtstraffers etc., zu gewährleisten und somit die Unfallfolgen für die Fahrzeuginsassen möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die Folie auf eine Innenseite der Außenhaut des Karosserieelementes aufgeklebt ist. Auf diese Weise kann bereits bei einer geringen Verformung der Beplankung des Fahrzeuges ein Signal an eine mit einem Steuergerät für die Insassensicherheitsmittel verbundene Auswerteeinrichtung gegeben werden.

Um eine Auslösung derartiger Sicherheitsmittel bei einer Bagatell-Deformation der Außenhaut des betroffenen Karosserieelementes zu vermeiden, kann es vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit das von der Folie abgegebene Signal, welches der deformierten Fläche, der Deformationsgeschwindigkeit oder der Deformationskraft proportional sein kann, einer vordefinierten Klasse zuordnet oder mit einer vordefinierten Schwelle vergleicht. Wenn die Deformation der Karosserieaußenhaut einem auch als "weicher Crash" bezeichneten Niedergeschwindigkeitsunfall zugeordnet wird oder die Kollisionsgeschwindigkeit unterhalb einer Minimalschwelle liegt, erfolgt zweckmäßigerweise keine Auslösung der Sicherheitseinrichtungen.

Bei einer nur geringen Bauraum hinsichtlich ihrer Dicke aufweisenden Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Folie zur Geräuschdämmung kann diese als eine so genannte Schwerfolie ausgebildet sein. Schwerfolien werden in der Praxis insbesondere bei beengten Bauraumverhältnissen zur Geräuschdämmung eingesetzt und finden bei Kraftfahrzeugen z. B. in Türverkleidungen Anwendung, wobei durch eine solche Schwerfolie in einer Türverkleidung eine signifikante Reduktion der Geräusche beim Türschließen gegeben ist.

Wenn das mit einer erfindungsgemäßen Folie ausgebildete Karosserieelement eine Fahrzeugtür ist, kann die erfindungsgemäße Folie ihre Wirkung als eine früh einen Crash ermittelnde Einrichtung voll entfalten, da im Bereich der Fahrzeugtür zum einen nur einer geringer Bauraum zur Anordnung einer Geräuschdämmungseinrichtung und einer Kollisionserkennungssensorik zur Verfügung steht und des Weiteren ein Seitencrash eine der schwierigsten Unfallsituationen für die Sicherheit der Fahrzeuginsassen ist.

Selbstverständlich kann auch jegliches anderes Karosserieelement eines Kraftfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Innenverkleidung ausgestattet werden, wobei z. B. eine Geräusch absorbierende Dachverkleidung, welche zugleich eine Überschlagssituation erkennt, eine Motorhaubenisolierung, welche einen Aufprall eines Fußgängers detektiert und entsprechende Fußgängerschutzeinrichtungen aktiviert, sowie eine Kotflügelverkleidung oder eine Heckdeckelverkleidung als Anwendungen denkbar sind.

Die Folie zur Geräuschdämmung gemäß der Erfindung kann als ein nach verschiedenen Messprinzipien messender Sensor ausgelegt sein, wie z. B. ein induktiver Sensor, welcher durch Auslegung als Dehnmessstreifen oder durch Integration von Dehnmessstreifen die direkte Verformung der Beplankung bzw. Außenhaut des Karosserieelementes bereits als Signal verarbeiten kann.

Prinzipiell eignen sich als Kollisionserkennungssensor z. B. flächige Beschleunigungs- und Vibrationssensoren. Diese sich besonders zum Auslösen von Passagierschutzsystemen, wie Airbag, Gurtstraffer, Überrollbügel usw. geeigneten Sensoren messen im Prinzip nach dem Grundsatz der Mechanik die durch die Beschleunigung auf Massen ausgeübten Kräfte. Zu dieser Messung, welche dynamisch oder statisch sein kann, gibt es sowohl Weg als auch mechanische Spannung messende Systeme. Dabei kann das Folienmaterial Teil eines Feder-/Massesystems sein.

Zur Realisierung eines mechanische Spannung messenden Beschleunigungssensors eignet sich die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Folie als piezoelektrischer Aufnehmer, welcher unter Wirkung mechanischer, durch äußere Krafteinwirkung hervorgerufener Spannungen auf einer mit Elektroden versehenen Oberfläche Ladungen erzeugt. Dieser piezoelektrische Effekt ist sowohl mittels zumindest bereichsweiser Anordnung von kristallinen Füllungen in der Folie als auch mit einer Ausgestaltung der Dämmfolie als ein eine spezielle, piezoelektrische Eigenschaften aufweisende Kunststoff-Folie erzielbar.

Weiterhin ist auch die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Folie als piezoresistiver Beschleunigungssensor, mit mikromechanischen Bulk-Silizium-Beschleunigungssensoren oder mit oberflächenmikromechanischen Beschleunigungssensoren denkbar. Die kapazitive Beschleunigungserfassung oder die Verwendung von Hall-Elementen stellen weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Folie als Kollisionserkennungssensor dar.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Innenverkleidung gemäß der Erfindung stellt die Ausführung des mit dem Folienmaterial integral ausgeführten Kollisionserkennungssensors als Drucksensor dar.

Die Druckeinwirkung auf die Folie in Folge einer Verformung der Außenhaut des Karosserieelementes kann beispielsweise über eine in die Folie integrierte Membran abgegriffen werden, wobei sowohl ein kapazitiver Abgriff als auch ein Dehnwiderstandsabgriff beispielsweise mit einer an sich bekannten Dehnmessstreifen(DMS)-Technik möglich ist.

Der Einsatz von Dehnmesswiderständen zur Druck- bzw. Kraftmessung ist eine vergleichsweise präzise Messmethode, da Dehnwiderstände als Schichtwiderstände so in die erfindungsgemäße Folie als Dehnkörper integriert werden können, dass die Dehnwiderstände deren Oberflächendehnung unverfälscht folgen. Im Prinzip ist es dabei auch möglich, die gesamte Folie zur Geräuschdämmung als Dehnwiderstand bzw. Dehnmessstreifen auszugestalten.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Kollisionserkennungssensors bzw. der Folie gemäß der Erfindung als ein Druck-/Kraftsensor kann die Folie auch eine flexible Hülle bilden bzw. beinhalten, welche mit einem fluiden Medium, vorzugsweise einem viskosen Medium, welches inkompressibel ist und nur eine geringe Volumenänderung über eine vorgegeben Temperatur aufweist, gefüllt sein. Über eine den Druck, mit dem dieses Medium bei einer Krafteinwirkung auf die Folie beaufschlagt wird, messenden Einrichtung kann die Verformung des Karosserieelementes, das mit einer eine solche Folie aufweisenden Inneneinrichtung ausgestattetet ist, mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. Die den Druck auf das Medium ermittelnde Einrichtung kann dabei z. B. ein über eine Zuleitung mit dem Medium verbundener Drucksensor, ein Membransensor, ein Druckschalter oder ein Membranschalter sein.

Die Folie zur Geräuschdämmung gemäß der Erfindung kann auch prinzipiell analog einer zur Sitzbelegungserkennung verwendeten Sensormatte ausgebildet sein, welche das auf die Matte einwirkende Druckprofil ermittelt. Derartige Sensormatten bestehen in der Regel hauptsächlich aus einer Anordnung von druckabhängigen Widerstandselementen, so genannten FSR-Elementen, deren Informationen selektiv auswertbar sind.

Die Verbindung der Folie nach der Erfindung mit der Auswerte- und Steuerungseinrichtung kann sowohl als Drahtverbindung als auch als drahtlose Verbindung, bei der beispielsweise Transponder zur Signalübertragung eingesetzt werden können, ausgestaltet sein.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Innenverkleidung für ein Karosserieelement eines Kraftfahrzeuges ist in der Zeichnung näher dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine Prinzipskizze mit einer schematisierten Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug und einem vereinfachten Blockschaltbild einer Anordnung einer erfindungsgemäßen Innenverkleidung; und
2 eine vereinfachte Darstellung einer Fahrzeugtür mit einer erfindungsgemäßen Innenverkleidung.
In 1 ist stark schematisiert ein Kraftfahrzeug 1 gezeigt, welches ein Personenkraftwagen oder ein Nutzkraftwagen sein kann, und welches eine Sicherheitssensorik 2 aufweist, welche neben diversen nicht näher dargestellten Aufprallsensoren im Fahrzeugfrontbereich 3 und Fahrzeugheckbereich 4 jeweils in eine Fahrzeugtür 5A, 5B, 5C, 5D integrierte Kollisionserkennungssensoren 7 umfasst.
In 2 ist die Fahrertür 5A näher gezeigt, welche eine Innenverkleidung 6A aufweist, welche eine den Kollisionserkennungssensor 7 als integralen Bestandteil aufweisende Folie 9 zur Geräuschdämmung umfasst.
Bei der gezeigten Ausführung wird der Kollisionserkennungssensor 7 durch FSR-Elemente 10 gebildet, welche in die Folie 9 integriert sind und elektrisch mit einem Transponder 11 verbunden sind, welcher zur Signalübertragung mit einer Auswerte- und Steuerungseinrichtung 11, welche mit den Innenverkleidungen 6A, 6B, 6C, 6D einer jeden Fahrzeugtür 5A, 5B, 5C, 5D verknüpft ist, zusammenwirkt.
Die Auswerte- und Steuerungseinrichtung 11 ist dabei Bestandteil eines Steuergerätes 12 der Sicherheitssensorik 2, welche vorliegend in Abhängigkeit der Gefährdungsstufe für die Fahrzeuginsassen bzw. der Unfallschwere in unterschiedlichen Stufen angewandt wird. So wird in Abhängigkeit der von den Kol lisionserkennungssensoren 7 bzw. der jeweiligen Innenverkleidung 6A, 6B, 6C, 6D ausgehenden Signale Sicherheitsmittel angesteuert, zu denen Insassenrückhalteeinrichtungen 17 gehören, welche z. B. Airbags, Sicherheitsgurte mit Gurtstraffern, verfahrbare Prallkörper, Kissen und Kopfstützen, welche mittels einer Ansteuerung in Größe, Härte, Form und Lage veränderbar sind, eine elektrische Sitzverstellung, eine Kopfstützenverstellung oder dergleichen umfassen.
Die Auswahl der aktivierten Sicherheitsmittel 17 richtet sich dabei nach den Signalen von den Kollisionssensoren 7, welche mit der Folie 9 unmittelbar auf eine Außenhaut 13 des Kraftfahrzeuges 1 aufgeklebt sind, und nach den Signalen einer weiteren, an sich bekannten Crash-Sensorik 16.
Statt der gezeigten Kollisionserkennungssensoren 7 können selbstverständlich auch andere Sensorelemente verwendet werden, wobei an die Stelle der FSR-Elemente 10 z. B. auch mit fluidem Medium gefüllte, untereinander und mit einem Drucksensor verbundene Waben treten können.

Claims

Innenverkleidung für ein Karosserieelement (5A, 5B, 5C, 5D) eines Kraftfahrzeuges (1) mit einer Folie (9) zur Geräuschdämmung und wenigstens einem Kollisionserkennungssensor (7), welcher mit einer Auswerte- und Steuerungseinrichtung (11) verbunden ist, die in Abhängigkeit der von dem wenigstens einen Kollisionserkennungssensor (7) eingehenden Signale Sicherheitsmittel (17) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kollisionserkennungssensor (7) integraler Bestandteil der Folie (9) zur Geräuschdämmung ist.
Innenverkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (9) zur Geräuschdämmung als eine einen Kontaktsensor bildende Sensorfolie ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (9) zwischen einer Außenhaut (13) des Karosserieelements (5A, 5B, 5C, 5D) und einer Innenraumverkleidungskomponente angeordnet ist.
Innenverkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (9) auf eine Innenseite der Außenhaut (13) des Karosserieelements (5A, 5B, 5C, 5D) aufgeklebt ist.
Innenverkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (9) als eine Schwerfolie ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieelement eine Fahrzeugtür (5A, 5B, 5C, 5D) ist.
Innenverkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollisionserkennungssensor (7) als induktiver Sensor ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollisionserkennungssensor (7) als Beschleunigungssensor ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollisionserkennungssensor (7) als ein Weg oder mechanische Spannung messender Beschleunigungssensor ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor als piezoelektrischer Aufnehmer ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie als ein kapazitiver Foliensensor ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollisionserkennungssensor (7) als Druck-/Kraftsensor ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck-/Kraftsensor (7) mit wenigstens einem FSR-Element (10) ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck-/Kraftsensor als kapazitiver Sensor ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck-/Kraftsensor als ein wenigstens einen Dehnungsmesswiderstand aufweisender Sensor ausgebildet ist.
Innenverkleidung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (9) eine flexible Hülle bildet, welche mit einem fluiden Medium gefüllt ist und eine den Druck, mit dem das Medium bei einer Krafteinwirkung auf die Folie beaufschlagt wird, messende Einrichtung vorgesehen ist.