Die
Erfindung betrifft einen Sensor und/oder ein Sensorsystem/Aufnehmersystem
(Auslösesensor),
insbesondere geeignet für
ein Insassenschutzsysteme/Unfallschutzsysteme, mittels diesem beispielsweise
mit wenigen Auslösesensoren
eine einfache sowie präzise
Sensierung und Erkennung von unterschiedlichen Crasharten/Fahrsituationen/dynamischen
Abläufen
ermöglicht
wird, wobei insbesondere die mechanische Realisierung, bzw. die
Signalankopplung/der Signalpfad sowie der geometrischen Formgebung,
insbesondere der Messwerteraufnehmerelemente, von besonderer Bedeutung sind,
da mittels diesen Maßnahmen
beispielsweise bevorzugte Frequenzbereiche am Ausgang des Sensorsystems/Aufnehmersystems
(Auslösesensors) zur
Verfügung
gestellt werden bzw. gestellt werden können, damit ein aufwendiges
herausfiltern der erforderlichen Frequenzen, mittels speziellen
Filtereinrichtungen am Ausgang des Sensors, aus dem sonst üblichem
breitbandigen Beschleunigungssignal entfällt.The
The invention relates to a sensor and / or a sensor system / transducer system
(Trigger sensor),
especially suitable for
an occupant protection systems / accident protection systems, by means of this example
with few trigger sensors
a simple as well as precise
Sensing and detection of different crash types / driving situations / dynamic
procedures
allows
is, in particular the mechanical realization, or the
Signal coupling / the signal path and the geometric shape,
especially the transducer elements, are of particular importance,
because of these measures
For example, preferred frequency ranges at the output of the sensor system / transducer system
(Trigger sensor) to
disposal
be made or can be made, so a costly
filtering out the required frequencies, using special
Filtering devices at the output of the sensor, from the usual
broadband acceleration signal is omitted.
Um
die Sicherheit für
Verkehrsteilnehmer im Straßenverkehr
zu verbessern, werden verstärkt
Insassenschutzsysteme mit einer immer höheren Performance in Fahrzeuge
eingebaut, um die Insassen eines Fahrzeuges möglichst optimal in Jeder nur denkbaren
Unfallsituation/Fahrsituation schützen/unterstützen zu
können.
Hierzu gehören
vor allem Unfallsituation, die nicht einem einfachen Frontalaufprall entsprechen,
sondern Unfallereignisse, die, beispielsweise infolge des Unfallhindernisses
(Fußgänger oder
Baum = Pole-Crash) oder des Aufprallwinkels (Schräg- oder
Seiten-Crash), eine eindeutige Crash-Erkennung oftmals nur schwer
ermöglichen, da
die durch den Crash erzeugten Crash-Beschleunigungssignale, oftmals
in der Amplitude sehr gering sind oder infolge einer weichen Fahrzeugkarosserie sich
nur langsam im Fahrzeug ausbreiten und somit vom Zentralsteuergerät, welches
sich bevorzugt auf dem Mitteltunnel befindet, relativ schwer erfasst
werden können.Around
the security for
Road users in traffic
to improve are reinforced
Occupant protection systems with ever higher performance in vehicles
installed to make the occupants of a vehicle as optimal as possible in every imaginable way
Accident situation / driving situation protect / support too
can.
These include
especially accident situations that do not correspond to a simple frontal impact,
but accident events that, for example, as a result of the accident
(Pedestrian or
Tree = pole crash) or the impact angle (oblique or
Side crash), a unique crash detection often difficult
allow, there
the crash acceleration signals generated by the crash, often
are very low in amplitude or due to a soft vehicle body itself
only slowly propagate in the vehicle and thus from the central control unit, which
preferably located on the center tunnel, relatively difficult detected
can be.
Gerade
bei diesen Unfällen
bzw. Unfalltypen, bei welchen die Knautschzone oftmals sehr gering
ist (z.B. Seiten-Crash) bzw. das Hindernis (z.B. Fußgänger) nur über eine
verhältnismäßig geringe
Masse verfügt,
ist jedoch eine schnelle und sichere Sensierung und Erfassung der
vom Crash erzeugten Signaturen von größter Bedeutung, damit relativ
schnell sowie sicher ein Auslösesignal
für die
Schutzeinrichtungen generiert werden kann.Just
in these accidents
or accident types in which the crumple zone is often very low
is (e.g., page crash) or the obstacle (e.g., pedestrian) only one
relatively low
Mass possesses,
however, is a quick and safe sensing and detection of
crash-generated signatures of the utmost importance, hence relative
fast and safe a trigger signal
for the
Protective devices can be generated.
Um
hier eine Verbesserung zu erzielen, ist man dazu übergegangen,
Systeme zu schaffen, bei welchen sogenannte Assistenzsensoren (Seitensensoren/Up-Front-Sensoren)
mit den unterschiedlichsten Wirkprinzipien, wie beispielsweise Druck-
Körperschall-
und Beschleunigungssensoren, möglichst nahe
vor Ort platziert sind, um möglichst
schnell einen Aufprall erkennen zu können und dem Zentralgerät, welches
bevorzugt in der Mitte des Fahrzeugs platziert ist, weitermelden
zu können.Around
To achieve an improvement here, one has gone to
To create systems in which so-called assistance sensors (side sensors / up-front sensors)
with the most varied principles of action, such as printing
borne
and acceleration sensors, as close as possible
placed on the spot to be as possible
to be able to quickly detect an impact and the central unit, which
preferably placed in the middle of the vehicle, continue reporting
to be able to.
Die
Berücksichtigung
von diesen unterschiedlichen beschriebenen Signalen, wie von Beschleunigungssignalen
(meist im Bereich von niedrigeren Frequenzen), sowie von Körperschallsignalen (im
Bereich von höheren
Frequenzen), im entsprechenden Auslösealgorithmus, zur Bildung
einer Auslöseentscheidung
für Insassenrückhaltesysteme/Unfallschutzeinrichtungen,
sind bereits aus verschiedenen Schriften bekannt. Ebenso sind aus
verschiedenen Schriften Sensoren bekannt, die beide Arten von „Crash-Signaturen" (Beschleunigungssignale
und Körperschallsignale)
erfassen können.The
consideration
from these different described signals, such as acceleration signals
(mostly in the range of lower frequencies), as well as structure-borne sound signals (im
Range of higher
Frequencies), in the appropriate triggering algorithm, for formation
a trigger decision
for occupant restraint systems / accident prevention devices,
are already known from various writings. Likewise are out
Various fonts sensors are known, both types of "crash signatures" (acceleration signals
and structure-borne sound signals)
can capture.
Aus
der EP 0 305 654 B1 ist
beispielsweise eine Einrichtung zur Auslösung einer Sicherheitseinrichtung
in Form einer Rückhalteeinrichtung
bekannt, bei dieser mittels einem Frequenz-Spektrum-Analysator,
die gewünschten
relevanten Signale aus den Schall- und/oder Körperschallsensoren herausermittelt
werden, um diese dann dem nachfolgenden Auslöseprozessor bereitstellen zu
können.From the EP 0 305 654 B1 For example, a device for triggering a safety device in the form of a retaining device is known, in which the desired relevant signals from the sound and / or structure-borne sound sensors are determined by means of a frequency spectrum analyzer in order to be able to provide these to the subsequent triggering processor.
Aus
der EP 1 019 271 B1 ist
eine Vorrichtung für
den Insassenschutz in einem Kraftfahrzeug mit einem Sensor zur Aufnahme
einer Körperschall-Auslenkung
eines Karosseriebestandteils des Kraftfahrzeugs bekannt, bei welcher
der Sensor eine transversale Körperschall-Auslenkung des Karosseriebestandteils
des Kraftfahrzeugs aufnimmt, um in Abhängigkeit von dem aufgenommenen
Körperschall ein
Insassenschutzmittel des Kraftfahrzeugs zu steuern. Wie aus dieser
Schrift weiter zu entnehmen ist, ist der Aufnehmer speziell dazu
konstruiert, dass dieser nur die transversalen Komponenten der Körperschallschwingungen,
welche aus transversalen und longitudinalen Körperschall-Komponentenanteilen bestehen,
aufnimmt/sensiert, und somit nur die transversale Körperschallauslenkung
des Karosseriebestandteiles aufnimmt. Damit ist jedoch ein gewisser Nachteil
verbunden, welcher darin besteht, dass mit einzelnen Aufnehmern,
welche nur die transversale Körperschallkom ponente
erfassen können,
keine Bestimmung der Anregungs-Richtung erfolgen kann, so dass für ein richtungsabhängiges System
(wie beispielsweise eines Insassenschutzsystems) immer mehrere Sensoren
vorgesehen werden müssen,
welche mit einem hohen Aufwand an Rechenkapazität miteinander verknüpft werden
müssen.From the EP 1 019 271 B1 a device for occupant protection in a motor vehicle with a sensor for receiving a structure-borne sound deflection of a body component of the motor vehicle is known, in which the sensor receives a transversal structure-borne sound deflection of the body component of the motor vehicle, in dependence on the recorded structure-borne noise occupant protection means of the motor vehicle to control. As can be further seen from this document, the pickup is specially designed so that it only absorbs / senses the transversal components of the structure-borne sound vibrations, which consist of transversal and longitudinal structure-borne sound component components, and thus absorbs only the transversal structure-borne sound deflection of the body component. However, this is associated with a certain disadvantage, which is that with individual transducers, which can detect only the transversal structure-borne sound component, no determination of the excitation direction can be made, so that for a directional system (such as an occupant protection system) always several sensors must be provided, which must be linked together with a high amount of computing capacity.
Aus
der DE 100 15 273
A1 ist eine Steuervorrichtung für eine Unfallschutzeinrichtung
in einem Fahrzeug bekannt, die vier Beschleunigungssensoren mit
unterschiedlichen Raumrichtungen zeigenden Empfindlichkeitsrichtungen
aufweist, damit durch entsprechende Umrechnung der Daten/Signale,
evtl. Fehler der Beschleunigungssensoren erkannt werden können, als
auch bei einem fehlerhaften Beschleunigungssensor die Beschleunigungen
in Fahrzeuglängs-,
Fahrzeugquer- und Fahrzeughochrichtung noch korrekt ermittelt werden
können.
Hierbei werden bevorzugt breitbandige Beschleunigungssensoren zur
Anwendung gebracht, die sowohl für
Körperschall
als auch für
die Fahrzeugbeschleunigung insgesamt empfindlich sind, damit mittels
geeigneter aufwendiger dem Sensor nachgeschalteter Filterschaltungen,
die erforderlichen niederfrequenten und hochfrequenten Signalanteile
herausgefiltert werden können,
um daraus die Ansteuersignale für die
Airbags und/oder die Safing-Funktion-Signale daraus generieren zu
können.From the DE 100 15 273 A1 a control device for an accident prevention device in a vehicle is known, the four acceleration sensor ren pointing with different spatial directions sensitivity directions, so that by appropriate conversion of the data / signals, possibly errors of the acceleration sensors can be detected, and in a faulty acceleration sensor, the accelerations in vehicle longitudinal, vehicle transverse and vehicle vertical direction can still be determined correctly. In this case, preference is given to broadband acceleration sensors, which are sensitive to both structure-borne noise and vehicle acceleration, so that the required low-frequency and high-frequency signal components can be filtered out by means of suitable complex filter circuits connected downstream of the sensor in order to derive the control signals for the airbags and / or or to generate the safing function signals from it.
Aus
der DE 100 31 793
C1 ist ein piezoelektrischer Sensor mit einem Grundträger bekannt,
bei welchem ein piezoelektrischer Messwertaufnehmer mit einer abdeckenden
Decksicht auf dem Grundträger
angeordnet ist, und eine Auswerteelektronik besitzt, welche die
mechanische Belastung der piezoelektrischen Schicht, durch Auswertung
der Differenz des elektrischen Potentials zwischen der ersten Kontaktschicht
und der zweiten Kontaktschicht der piezoelektrischen Schicht, ermöglicht.
Bei diesem piezoelektrischen Sensor handelt es sich um eine Weiterentwicklung
von bekannten Sensoren, bei welchen als Messgröße die Ladungsverschiebung
einer piezoelektrischen Folie genutzt wird, bzw. einer Weiterentwicklung
von piezoelektrischen Sensoren, die mit einer seismischen Masse
aufgebaut sind, wobei zur Erzeugung eines entsprechenden Signals
die seismische Masse entsprechend angeregt/erregt werden muss. Bei
letztgenannten Sensoren mit einer beweglichen seismischen Masse
ist, infolge der beweglichen Führung
der seismischen Masse, eine verhältnismäßig aufwendige
Mechanik vorzusehen, welche infolge der beweglichen Teile hohe Herstellkosten und
ein erhöhtes
Ausfallrisiko erwarten lässt.
Das Ziel der Erfind ung ( DE
100 31 793 C1 ) ist es dabei einen Sensor vorzustellen,
der kostengünstig
herstellbar ist und bei leichter Verbaubarkeit auf einfache Weise
unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts auch schwache Signale,
wie beispielsweise Schwingungen und Materialverformungen, wirtschaftlich
messen zu können.From the DE 100 31 793 C1 a piezoelectric sensor with a base support is known, in which a piezoelectric transducer is arranged with a covering cover on the base carrier, and has an evaluation that the mechanical stress of the piezoelectric layer, by evaluating the difference of the electric potential between the first contact layer and the second contact layer of the piezoelectric layer allows. This piezoelectric sensor is a further development of known sensors, in which the charge displacement of a piezoelectric film is used as a measured variable, or a further development of piezoelectric sensors, which are constructed with a seismic mass, wherein for generating a corresponding signal, the seismic Mass must be stimulated / excited accordingly. In the case of the latter sensors with a movable seismic mass, as a result of the movable guidance of the seismic mass, a relatively complex mechanism must be provided, which owing to the moving parts can be expected to result in high production costs and an increased risk of failure. The aim of the invention ( DE 100 31 793 C1 ) It is to imagine a sensor that is inexpensive to produce and easy to build easily by taking advantage of the piezoelectric effect and weak signals, such as vibrations and material deformations to be able to measure economically.
Ein
gewisser Nachteil dieses vorgeschlagenen Sensors ist darin zu sehen,
dass dieser in seiner eigentlichen Form, wegen der fehlenden seismischen
Masse, nur für
den höheren
Frequenzbereich (Körperschall)
einsetzbar ist, und nur durch eine entsprechende Applikation (aufschrauben
einer Masse) des Messwertaufnehmers, ein zusätzliches Leistungsmerkmal,
dass der Beschleunigungsmessung, erreicht werden kann, wobei dann
beide Signalanteile vermischt am Sensor-Ausgang zur Verfügung stehen,
und zur weiteren Verarbeitung, entsprechend dem gewünschten
Frequenzanteilen, herausgefiltert werden müssen. Als weiterer wesentlicher
Nachteil bei dieser Sensorrealisierung, sind die unterschiedlichen
Wirkrichtungen zu nennen, da die Erfassungsrichtung für die longitudinalen
Körperschallwellen nicht
identisch zu der Erfassungsrichtung für die Beschleunigungssignale
ist, da aufbaubedingt, diese Sensorrealisierung jeweils eine unterschiedliche Empfindlichkeitsachse
bzgl. der einzelnen unterschiedlichen Frequenz-Spektralanteilen
besitzen.One
certain disadvantage of this proposed sensor is to be seen in
that in its actual form, because of the lack of seismic
Mass, only for
the higher one
Frequency range (structure-borne noise)
can be used, and only by an appropriate application (unscrew
a mass) of the transducer, an additional feature,
that the acceleration measurement, can be achieved, in which case
both signal components are mixed at the sensor output,
and for further processing, according to the desired
Frequency components, must be filtered out. As another essential
Disadvantage of this sensor realization are the different ones
Call effective directions, since the detection direction for the longitudinal
Structure-borne sound waves not
identical to the detection direction for the acceleration signals
Because of its design, this sensor implementation each has a different sensitivity axis
with respect to the individual different frequency spectral components
have.
Aus
der DE 40 40 078 A1 ist
ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer, der mittels einem Träger mechanisch
derart auf einem Substrat montiert ist, bekannt, bei welchem die
Hauptempfindlichkeitsachse des Biegeelements in der Ebene des Substrates
liegt. Hierbei dient der Träger
gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung des Biegeelements, indem
der mechanische Kontakt als elektrische Verbindung ausgebildet ist.
Der dadurch erzielte Vorteil eines solchen Beschleunigungsaufnehmers,
gegenüber
dem Stand der Technik, ist in der guten mechanischen und thermischen
Entkopplung sowie im einfachen Aufbau zu sehen.From the DE 40 40 078 A1 is a piezoelectric accelerometer, which is mechanically mounted on a substrate by means of a carrier, is known, in which the main axis of sensitivity of the bending element lies in the plane of the substrate. In this case, the support serves at the same time for electrical contacting of the bending element by the mechanical contact is formed as an electrical connection. The advantage of such an acceleration sensor achieved in comparison with the prior art can be seen in the good mechanical and thermal decoupling as well as in the simple construction.
Ein
gewisser Nachteil dieses vorgeschlagenen Sensors ist darin zu sehen,
dass dieser infolge seines speziellen Aufbaues nur zum Messen von
Beschleunigungssignalen im unterer Frequenzbereich geeignet ist,
jedoch nicht für
Messaufgaben/Anwendungen zum Erfassen von Körperschallsignalen im höheren Frequenzbereich
von ca. 5 kHz und aufwärts.One
certain disadvantage of this proposed sensor is to be seen in
that this due to its special construction only for measuring
Acceleration signals in the lower frequency range is suitable,
but not for
Measuring tasks / applications for recording structure-borne sound signals in the higher frequency range
from about 5 kHz and upwards.
All
diese Schriften offenbaren Insassenschutzsysteme bzw. Aufnehmersysteme,
bei welchen die Systeme entweder mit jeweils mehreren Sensoren mit
unterschiedlichem Wirkprinzip (Frequenzerfassungsbereich), bzw.
unterschiedliche Sensortypen realisiert sind, oder der ein zelne
Sensor über
ein einziges begrenztes Empfindlichkeits-Spektrum oder über ein
einziges breitbandiges Empfindlichkeits-Spektrum verfügt, damit
sowohl die Fahrzeugbeschleunigung als auch die auf einen Crash zurückgehenden
Körperschallsignale
erfasst werden können,
um anschließend
aus diesen breitbandigen Sensor-Ausgangs-Signalen, mittels aufwendiger
Filterschaltungen (Spektrum-Analysator), die gewünschten Nutzfrequenzanteile
herausfiltern zu können.Alles
these documents disclose occupant protection systems or transducer systems,
in which the systems with either several sensors with
different operating principle (frequency detection range), or
different sensor types are realized, or the one individual
Sensor over
a single limited sensitivity spectrum or over
single broadband sensitivity spectrum has, so
both vehicle acceleration and crash
Structure-borne sound signals
can be detected
afterwards
from these broadband sensor output signals, by means of consuming
Filter circuits (spectrum analyzer), the desired Nutzfrequenzanteile
to be able to filter out.
Ebenso
sind die bekannten Sensoren bzw. Sensorsysteme nicht zur Realisierung
eines Insassenschutzsystems, welches beispielsweise nur mit zwei
Sensoren aufgebaut wird, geeignet, da zur Bestimmung der Aufprallrichtung
und des Auslösesignal in
der geforderten Zeit, mit den Sensoren gemäß dem Stand dem Technik, in
Summe immer deutlich mehr als zwei Sensoren bzw. Sensorsysteme im Zentralgerät und den
ausgelagerten Assistenten erforderlich sind. Ein hauptsächlicher
Grund für
die aufwendige Anzahl von Sensoren bzw. Sensorsysteme liegt darin
begründet,
dass die Sensoren bzw. Applikationen gemäß dem Stand der Technik, sofern
diese sowohl longitudinale Körperschallwellen
als auch Beschleunigungssignale erfassen können, aufbaubedingt (siehe DE 100 31 793 C1 ),
jeweils eine unterschiedliche Empfindlichkeitsachse bzgl. der einzelnen
unterschiedlichen Frequenz-Spektralanteilen besitzen.Likewise, the known sensors or sensor systems are not suitable for the realization of an occupant protection system, which is constructed, for example, only with two sensors, as always for the determination of the direction of impact and the trigger signal in the required time, with the sensors according to the prior art clear more than two sensors or sensor systems in the central device and the outsourced assistants are required. A main reason for the complex number of sensors or sensor systems is due to the fact that the sensors or applications according to the prior art, provided that they can detect both longitudinal structure-borne sound waves and acceleration signals, based construction (see DE 100 31 793 C1 ), each having a different sensitivity axis with respect to the individual different frequency spectral components.
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Weiterentwicklung bzw.
eine Verbesserung der bereits bekannten Sensoren, insbesondere für Insassenschutzsysteme/Unfallschutzsysteme,
zu schaffen, mittels welchen, aufbauend auf den bereits bekannten
technischen Wirkprinzipien der Sensorsysteme, beispielsweise eine
einfache sowie präzise Sensierung
und Erkennung von unterschiedlichen Crasharten/Fahrsituationen/dynamischen
Abläufen ermöglicht wird,
wobei insbesondere die mechanische Realisierung, bzw. die Signalankopplung/der
Signalpfad sowie der geometrischen Formgebung, insbesondere der
Messwerteraufnehmerelemente, von besonderer Bedeutung sind, da mittels
diesen Maßnahmen
beispielsweise bevorzugte Frequenzbereiche am Ausgang des Sensorsystems/Aufnehmersystems
(Auslösesensors)
zur Verfügung
gestellt werden bzw. gestellt werden können, damit ein aufwendiges
herausfiltern der erforderlichen Frequenzen, mittels speziellen
Filtereinrichtungen am Ausgang des Sensors, aus dem sonst üblichem
breitbandigen Beschleunigungssignal entfällt, und/oder mit einer minimalen
Anzahl von Sensoren ein Insassenschutz-/Unfallschutz-/Assistenzsystem
realisiert werden kann.The
The object of the invention is to provide a further development or
an improvement of the already known sensors, in particular for occupant protection systems / accident protection systems,
to create, by means of which, building on the already known
technical principles of the sensor systems, such as a
simple and precise sensing
and detection of different crash types / driving situations / dynamic
Processes is enabled,
wherein in particular the mechanical realization, or the signal coupling / the
Signal path and the geometric shape, in particular the
Meßwerteraufnehmerelemente, are of particular importance, since means
these measures
For example, preferred frequency ranges at the output of the sensor system / transducer system
(Trigger sensor)
to disposal
be made or can be made, so a costly
filtering out the required frequencies, using special
Filtering devices at the output of the sensor, from the usual
broadband acceleration signal is omitted, and / or with a minimum
Number of sensors an occupant protection / accident prevention / assistance system
can be realized.
Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der
Patenansprüche
1, 2 und 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei
auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar
sind.These
Task is performed according to the characteristics of
patent claims
1, 2 and 8 solved.
Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims, wherein
Combinations and developments of individual features conceivable with each other
are.
Auf
die einzelnen Funktionsprinzipien der bereits angesprochenen Basislösungen wird
in dem nachfolgendem erfindungsgemäßem Ausführungsbeispiel nicht mehr näher eingegangen,
da das jeweilige Funktionsprinzip bzw. der Inhalt der jeweiligen Schriften;
durch den Verweis in vollem Umfang als aufgenommen gilt, bzw. als
Stand der Technik betrachtet werden kann.On
the individual functional principles of the already mentioned basic solutions become
in the following inventive embodiment not further discussed,
since the respective functional principle or the content of the respective writings;
by the reference in its entirety as recorded, or as
State of the art can be considered.
Der
Einfachheit halber werden nachfolgend z.T. nur einzelne Begriffe
verwendet werden, wobei zu beachten ist, das hierbei natürlich auch
die für
ein System erforderlichen, umgebenden Komponenten zu verstehen bzw.
inbegriffen/einzubeziehen sind.Of the
For simplicity, z.T. only individual terms
to be used, which should be noted, this of course, too
the for
to understand a system required, surrounding components or
included / included.
In
der Beschreibung, in den Ansprüchen,
in der Zusammenfassung und in den dazugehörenden Zeichnungen werden die
in der hinten angeführten Liste
der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen
verwendet.In
the description, in the claims,
in the abstract and in the accompanying drawings the
in the list below
the reference numbers used terms and associated reference numerals
used.
Die
Erfindung soll nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme
der 1 bis 11 näher erläutert werden. Es sei bemerkt,
dass der Einfachheit halber in der Figurbeschreibung meist nur der Überbegriff
eines als Vertreter genannten Systems/Begriffs verwendet wird. Selbstverständlich sind
darunter ebenso auch andere Systeme, mit vergleichbarem Funktionsprinzip bzw.
Einrichtungen mit sinngemäßen Funktionen,
zu verstehen.The invention will be described below with reference to several embodiments with the aid of 1 to 11 be explained in more detail. It should be noted that for the sake of simplicity, only the generic term of a system / term referred to as the representative is usually used in the figure description. Of course, this also includes other systems, with a similar functional principle or facilities with meaningful functions to understand.
Es
zeigenIt
demonstrate
1:
Eine prinzipielle mögliche
Realisierung eines High-End-Insassenschutzsystems mit den erforderliche
ausgelagerten Assistenzsensoren, gemäß dem Stand der Technik. 1 A principle possible realization of a high-end occupant protection system with the required outsourced assistance sensors, according to the prior art.
2:
Eine prinzipielle mögliche
Anordnung eines Insassenschutzsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand
der Technik, insbesondere die alternative Möglichkeit der Anordnung der
Wirkrichtung der Beschleunigungsaufnehmer im Zentralgerät. 2 A basic possible arrangement of an occupant protection system for a motor vehicle according to the prior art, in particular the alternative possibility of arranging the effective direction of the acceleration sensor in the central device.
3:
Eine prinzipielle Realisierungsmöglichkeit
hinsichtlich der Platzierung der mindestens zwei erforderlichen
Auslösesensoren
(4) im Fahrzeug. 3 : A possible implementation in principle with regard to the placement of the at least two required trigger sensors ( 4 ) in the vehicle.
4:
Eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Auslösesensors (4), mit
seinen wesentlichen Komponenten, wobei zusätzlich zum Körperschallanteil
optional ein Beschleunigungssignalanteil am Ausgang zur Verfügung gestellt
wird. 4 : A basic representation of the tripping sensor according to the invention ( 4 ), with its essential components, wherein in addition to the structure-borne sound component optionally an acceleration signal component is provided at the output.
5:
Einen möglichen
Aufbau sowie die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Auslösesensors (4), welcher
auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht ist. 5 A possible construction as well as the mode of action of the triggering sensor according to the invention 4 ), which is based on a vehicle structure ( 5 ) is attached.
6:
Eine Detaildarstellung der Anbringung des Messwertaufnehmerelements
(4.1) an den Träger
(4.3). 6 : A detailed representation of the attachment of the transducer element ( 4.1 ) to the carrier ( 4.3 ).
7:
Eine mögliche
Segmentierung/Anordnung des Messwertaufnehmerele ments (4.1),
in eine Vielzahl von Messwertaufnehmerelementen (4.1.x). 7 : A possible segmentation / arrangement of the transducer element ( 4.1 ), into a plurality of transducer elements ( 4.1.x ).
8:
Eine mögliche
Segmentierung/Anordnung des Messwertaufnehmerelements (4.1),
in eine Vielzahl von Messwertaufnehmerelementen (4.1.x). 8th : One possible segmentation / Anord tion of the transducer element ( 4.1 ), into a plurality of transducer elements ( 4.1.x ).
9:
Einen alternativen möglichen
Aufbau sowie die Wirkungsweise des erfindungsge-mäßen Auslösesensors
(4); welcher auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht
ist. 9 : An alternative possible construction and the mode of operation of the inventive triggering sensor ( 4 ); which on a vehicle structure ( 5 ) is attached.
10:
Eine Detaildarstellung der Kontaktierung/Kontaktstelle einer Signalübergangsstelle/Signalpfades,
am Beispiel eine Montageblocks (11). 10 : A detailed representation of the contacting / contact point of a signal transition point / signal path, using the example of a mounting block ( 11 ).
11:
Einen alternativen möglichen
Aufbau sowie die Wirkungsweise des erfindungsge-mäßen Auslösesensors
(4), welcher auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht
ist. 11 : An alternative possible construction and the mode of operation of the inventive triggering sensor ( 4 ), which is based on a vehicle structure ( 5 ) is attached.
1 zeigt
eine prinzipielle mögliche
Anordnung eines High-End-Insassenschutzsystems für ein Kraftfahrzeug (1)
gemäß dem Stand
der Technik, insbesondere für
eine schnelle Seitencrasherkennung sowie einer sichere und schnelle
Frontalcrasherkennung, bestehend aus einem Zentralgerät (2)
und den dazugehörenden
ausgelagerten Assistenzsensoren (3.1.2) mit x-y-Sensierung,
als auch den dazugehörenden
ausgelagerten Assistenzsensoren (3.2, 3.3) mit
x-Sensierung. Das Zentralgerät
(2)/Steuergerät (2)
ist zentral im Fahrzeug, vorzugsweise auf dem Tunnel des Fahrzeugs,
angeordnet. Mittels diesem Zentralgerät/Steuergerät, sind die nicht näher dargestellten
Insassenrückhaltemittel,
wie Gurtstraffer, Airbag und Überrollschutzeinrichtungen
verbunden, die im Falle eines Unfalls oder einer kritischen Situation, zeitlich
zum optimalen richtigen Zeitpunkt zu aktivieren sind, damit der
Fahrzeuginsasse oder die Fahrzeuginsassen einen möglichst
effizienten Schutz durch die vorhandenen Schutzeinrichtungen erwarten/erlangen
können. 1 shows a principal possible arrangement of a high-end occupant protection system for a motor vehicle ( 1 ) according to the prior art, in particular for a fast side-by-side recognition as well as a safe and fast frontal crash detection, consisting of a central device ( 2 ) and the associated outsourced assistance sensors ( 3.1.2 ) with xy-sensing, as well as the associated outsourced assistance sensors ( 3.2 . 3.3 ) with x-sensing. The central device ( 2 ) / Control unit ( 2 ) is centrally located in the vehicle, preferably on the tunnel of the vehicle. By means of this central unit / control unit, not shown in detail occupant restraint means, such as belt tensioners, airbags and rollover protection devices are connected, which are to be activated in the event of an accident or a critical situation, time at the optimum time, so that the vehicle occupant or vehicle occupants the most efficient protection due to the existing protective devices can expect / obtain.
Bei
den seitlich am Fahrzeug angeordneten Assistenzsensoren (3.1.2)
handelt es sich hierbei um sogenannte Seitensensoren, die vorwiegend
zur Unterstützung
zur Auswertung eines Seitencrashs oder einer Unfallsituation, bei
dieser die Krafteinwirkung hauptsächlich von der Seite bzw. senkrecht
um/zur Fahrzeuglängsachse
erfolgt, benötigt
werden, damit eine diesbezügliche
Unfallcharakteristik zu einem frühen
Zeitpunkt erkannt werden kann, um entsprechen handeln, bzw. die
erforderlichen Insassenschutzeinrichtungen aktivieren, zu können. Die
Wirkrichtung und/oder Empfindlichkeitsachsen der beschleunigungsempfindlichen
Sensorelemente (Beschleunigungssensoren) in den Satellitensensoren
sind hierbei primär
in Richtung y-Achse/Fahrzeugquerachse ausgerichtet. Die neuesten
Trends, wie gepunktet dargestellt, bei der Entwicklung dieser Seitensensoren/Seitensatelliten
zeigen, dass diese Sensorelemente beinhalten, bei diesen das/die
Sensorelemente als zweidimensionales Element ausgebildet ist, oder
aus zwei Einzelelementen mit unterschiedlicher Wirkrichtung/Wirkrichtungsachse
realisiert ist, damit sowohl die y-Richtung als auch die x-Richtung
abgedeckt wird.In the case of the assistance sensors arranged laterally on the vehicle ( 3.1.2 ) are so-called side sensors, which are mainly to support the evaluation of a side impact or an accident situation, in which the force is mainly from the side or perpendicular to / to the vehicle longitudinal axis required, so that a relevant accident characteristics detected at an early stage to act accordingly, or to activate the required occupant protection devices. The effective direction and / or sensitivity axes of the acceleration-sensitive sensor elements (acceleration sensors) in the satellite sensors are in this case oriented primarily in the direction of the y-axis / vehicle transverse axis. The latest trends, as shown in dotted lines, in the development of these side sensors / side satellites show that they include sensor elements in which the sensor element (s) is designed as a two-dimensional element, or is realized from two individual elements with different direction of action / effective direction axis, so that both the y Direction as well as the x-direction is covered.
Die
zusätzlichen
Beschleunigungsaufnehmer in x-Richtung in den Satelliten (3.1.2),
haben hierbei primär
die Aufgabe, eine Plausibilisierung für Aufprallarten von der versetzten
Fahrzeuglängsachse
kommend zu bilden, da erfahrungsgemäß diese Unfallszenarien, infolge
der weichen Blechstruktur im Kotflügelbereich, schwierig, im erforderlichen
zeitlichen Rahmen, zu detektieren sind.The additional accelerometers in the x-direction in the satellites ( 3.1.2 ), have the primary task here to form a plausibility check for types of impact coming from the offset vehicle longitudinal axis, since experience shows that accident scenarios, due to the soft sheet metal structure in the fender area, difficult to detect in the required time frame.
Bei
den im vorderen Bereich am Fahrzeug angeordneten Assistenzsensoren
(3.2, 3.3) handelt es sich hierbei um sogenannte
Upfrontsensoren, die vorwiegend zur Unterstützung zur Auswerturg eines Frontalcrashs
oder einer Unfallsituation, bei dieser die Krafteinwirkung hauptsächlich von
vorne erfolgt, benötigt
werden, damit eine diesbezügliche
Unfallcharakteristik zu einem frühen
Zeitpunkt erkannt werden kann, um entsprechend handeln, bzw. die
erforderlichen Insassenschutzeinrichtungen aktivieren, zu können. Je
nach Fahrzeugtype kann es hierbei erforderlich sein, dass zur sicheren
Erfassung der Crashsituationen zwei Upfrontsensoren (3.2),
je außermittig
der Fahrzeuglängsachse
angeordnet, erforderlich sind, oder dass infolge der Fahrzeugstruktur bereits
ein einziger Upfrontsensor (3.3), vorzugsweise mittig zur
Fahrzeuglängsachse,
zur sicheren Erfassung der Beschleunigungs-/Verzögerungssignaturen/Veränderungssignaturen
ausreichend ist, um daraus die zur Erfindung erforderlichen Arbeitssignale
generieren zu können.In the case of the assistance sensors arranged at the front of the vehicle ( 3.2 . 3.3 These are so-called Upfront sensors, which are needed primarily to support the evaluation of a frontal crash or an accident situation in which the force is mainly from the front, so that a relevant accident characteristics can be detected at an early stage to act accordingly, or to enable the required occupant protection devices. Depending on the type of vehicle, it may be necessary for two upfront sensors ( 3.2 ), each eccentrically arranged the vehicle longitudinal axis, are required, or that due to the vehicle structure already a single upfront sensor ( 3.3 ), preferably centered to the vehicle longitudinal axis, for reliable detection of the acceleration / deceleration signatures / change signatures is sufficient to be able to generate the necessary for the invention working signals can.
Die
Wirkrichtung und/oder Empfindlichkeitsachsen der beschleunigungsempfindlichen
Sensorelemente (Beschleunigungssensoren) in den Satellitensensoren
sind hierbei in Richtung x-Achse/Fahrzeuglängsachse ausgerichtet.The
Direction of action and / or sensitivity axes of the acceleration-sensitive
Sensor elements (acceleration sensors) in the satellite sensors
are aligned in the direction of the x-axis / vehicle longitudinal axis.
Der
Grund, dass bei den bisherigen High-End-Insassenschutzsystems für ein Kraftfahrzeug
(1) gemäß dem Stand
der Technik, die sogenannten Assistenzsensoren/Satelliten möglichst nahe
an der Fahrzeugaußenhaut
angebracht wurden, ist darin begründet, dass insbesondere bei
den Unfallszenarios von der Seite, oder bei Unfallszenarios von
Vorne auf pfahlförmige
Hindernisse, schnelle als auch sichere Auslösezeitpunkte gefordert sind, da
zum einen die Fahrzeug-Knautschzone von der Seite nicht sehr ausgiebig
ausgeprägt
ist, und zum anderen die bei einem Pfahl zu sensierenden Beschleunigungssignale
im Zentralgerät/Tunnelbereich,
nicht in der erforderlichen Amplitude als auch geforderten Geschwindigkeit,
wegen der Beschleunigungssignalverzögerung, zur zeitigen Auswertung zur
Verfügung
stehen.The reason that in the previous high-end occupant protection system for a motor vehicle ( 1 ) are based on the prior art, the so-called assistance sensors / satellites as close to the vehicle outer skin, is due to the fact that especially in the accident scenarios from the side, or in accident scenarios from the front to pile-shaped obstacles, fast and safe triggering times are required on the one hand, the vehicle crumple zone is not very pronounced from the side, and on the other hand the acceleration signals to be sensed in the central device / tunnel area, not in the required amplitude and required speed, because of the acceleration signal delay, are available for timely evaluation stand.
2 zeigt
eine prinzipielle mögliche
Anordnung eines Insassenschutzsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand
der Technik, insbesondere die alternative Möglichkeit der Anordnung der
Wirkrichtung der Beschleunigungsaufnehmer im Zentralgerät. 2 shows a principal possible Anord tion of an occupant protection system for a motor vehicle according to the prior art, in particular the alternative possibility of arranging the effective direction of the accelerometer in the central unit.
Bei
der Ausrichtung der Wirkrichtung und/oder Empfindlichkeitsachse
der beschleunigungsempfindlichen Sensorelemente (Beschleunigungssensoren)
in den Zentralgeräten,
sind im Prinzip alle denkbaren Winkelanordnungen möglich, da mittels
zwei Beschleunigungsaufnehmern, die in einer unterschiedlichen Richtung
zueinander ausgerichtet sind, durch Umrechnung der resultierenden Beschleunigungsvektoren,
sich eine Ebene komplett abbilden lässt.at
the orientation of the direction of action and / or sensitivity axis
the acceleration-sensitive sensor elements (acceleration sensors)
in the central devices,
In principle, all conceivable angular arrangements are possible because by means of
two accelerometers in a different direction
aligned by converting the resulting acceleration vectors,
a complete picture can be made.
In
der Realität
haben sich jedoch in den Zentralgeräten, welche über zwei
Beschleunigungssensoren verfügen,
zwei bevorzugte Varianten herauskristallisiert, wie diese in der 2 dargestellt
sind und auch in vielen Patentanmeldungen wiederzufinden sind.In reality, however, two preferred variants have emerged in the central devices, which have two acceleration sensors, like these in the 2 are shown and can be found in many patent applications.
Die
Anordnung der Beschleunigungsaufnehmer im Zentralgerät parallel
zur Fahrzeuglängsachse & Fahrzeugquerachse,
sind beispielsweise aus den Anmeldeschriften EP 0 434 679 B1 & US 5,737,224 bekannt.The arrangement of the accelerometer in the central unit parallel to the vehicle longitudinal axis & vehicle transverse axis, for example, from the Anmeldeschriften EP 0 434 679 B1 & US 5,737,224 known.
Die
Anordnung der Beschleunigungsaufnehmer im Zentralgerät in ± 45 Grad
zur Fahrzeuglängsachse,
sind beispielsweise aus den Anmeldeschriften DE 38 16 588 C2 bis DE 38 16 591 C2 , EP 0 292 669 B2 & EP 0 311 039 A2 bekannt.The arrangement of the accelerometer in the central unit in ± 45 degrees to the vehicle longitudinal axis, for example, from the registration notes DE 38 16 588 C2 to DE 38 16 591 C2 . EP 0 292 669 B2 & EP 0 311 039 A2 known.
3 zeigt
eine Realisierungsmöglichkeit hinsichtlich
der Platzierung der Auslösesensoren
(4), gemäß den Vorteilen
der Erfindung. Aufgrund der physikalischen Besonderheiten der erfindungsgemäßen Auslösesensoren
(4), ist eine Platzierung dieser Sensoren in unmittelbarer
Nähe zur
Fahrzeugaußenhaut
nicht erforderlich, da die Körperschallsignallaufzeit,
der bei einem Unfall erzeugten Körperschallsignalanteile/Körperschallsignalkomponenten/Körperschallspektralanteile
im Frequenzbereich von größer 4 kHz,
ungeachtet ob in longitudinaler oder in transversaler Schwingungsausprägung, sich
deutlich schneller durch das Fahrzeug (1) bewegen, als
die bei einem Unfall erzeugten Beschleunigungssignalanteile im Frequenzbereich
von kleiner 500 Hz. So ist es für
typische Applikationen ausreichend, dass die Platzierung der erfindungsgemäßen Auslösesensoren
(4) im Inneren bzw. in geschützten Hohlräumen am/des Fahrgastraumes,
bzw. im Umgebungsbereich des Zentralgerätes (2), als auch
direkt im Zentralgerät
(2), erfolgen kann. Aufgrund der Empfindlichkeitscharakteristik/Richtungsempfindlichkeit
der Auslösesensoren
(4), lässt
sich hierbei nach bekannter Weise, bereits mit einem Auslösesensor
(4) eine Fläche
in X-Y- Ebene/X-Y-Ausrichtung
zur Unfallüberwachung
abdecken, so dass bereits mit nur einem der erfindungsgemäßen Auslösesensoren
(4), sich ein Insassenschutzsystem gemäß den jetzigen Stand der Technik
hinsichtlich der gängigen
Insassenschutzsystem-Spezifikationen abbilden lässt. Die Eingangs andiskutierte
Signalplausibilisierung erfolgt hierbei beispielsweise mit den Signalen
eines zweiten Auslösesensors,
oder alternativ mit den zweiten/weiteren Signalanteilen im anderen
Frequenzbereich des eigenen Auslösesensors
(4). Aufgrund der unterschiedlichen Platzierungsmöglichkeiten
im Fahrzeug (1), sowie der unterschiedlichen Amplituden
der auftretenden Signalanteile, ist es von Vorteilen, wenn der Auslösesensor
(4) derart ausgebildet ist, dass dessen Beschleunigungsempfindlichkeitsbereich
im Herstellungsprozess je nach Anwendung in einem Bereich von ±1 g bis ±1000 g
vorgebbar ist, damit, im praktischen Einsatz eine Übersteuerung des
Auslösesensors
(4) bzw. der integrierten Signalaufbereitungsschaltung/Verstärkerschaltung
vermieden wird. Die Forderung bzw. Anforderung für einen höheren Beschleunigungserfassungsbereich
von ca. ±1000
g, bzw. eine größere zu
erfassende Beschleunigungsdynamik, ist beispielsweise dann gegeben, wenn
der Auslösesensor,
für besondere
Applikationszwecke, wie zum Beispiel Fußgängerschutzvorrichtungen zum
Einsatz gelangt, bei diesem der Auslösesensor (4), infolge
der geringen Masse des Fußgängers, beispielsweise
in der Stoßstange
angeordnet wird, in dieser bei einem Frontalcrash mit einem anderen
Fahrzeug, erhebliche Beschleunigungen auftreten können. Der
Deutlichkeit sei hier angefügt, dass
Aufgrund der Empfindlichkeitscharakteristik/Richtungsempfindlichkeit
der Auslösesensoren (4),
sich hierbei nach bekannter Weise, bereits mit einem Auslösesensor
(4) eine Fläche
in X-Y-Ebene/X-Y-Ausrichtung zur Unfallüberwachung abdecken lässt, jedoch
es für
bestimmte Anwendungsfälle,
wie beispielsweise Fußgängerschutz
oder zusätzlicher
Signal-Redundanzen, eine zusätzliche
Einbeziehung von weiteren Auslösesensoren
(4) oder herkömmlichen
Auslösesensoren
nicht auszuschließen ist.
Weitere beispielhafte Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Auslösesensors
(4), bei diesen unterschiedliche Empfindlichkeitsbereiche
und/infolge unterschiedliche Einbauplatzierungen erforderlich werden,
sind u.a. Applikationsbeispiele, bei diesen der Auslösesensor
(4) als Datenquelle zur Auslösung/Einleitung von Aktionen
(z.B. Erzeugung einer Warn-/Fehlermeldung) dient, die Aufgrund des Überwachungsergebnisses
bzw. des daraus abgeleiteten Auslöseereignisses aus den Daten
des Auslösesensors
(4) generiert wird/wurde. Zu diesen Applikationen, bei
diesen der Auslösesensor
(4) als Auslöser für eine oder
mehrere Aktion/en verwendet wird, sind beispielsweise die Anwendungsfälle
- – von
Diagnosesystemen oder einer Lagerüberwachung (Kugel-/Rollenlagerüberwachung)
aufgrund einer Schwingungsanalyse an den relevanten Stellen
- – einer
Fahrbahnzustandsüberwachung
aufgrund einer Schwingungsanalyse der im Fahrwerk auftretenden Schwingungen
- – Stabilitäts- & Bremssysteme
in Fahrzeugen aufgrund von Veränderungsvorgängen
- – von
Kfz-Fahrdynamikregelungssystemen, infolge der Fahrbahnbeschaffenheit
zu
nennen, bei diesen die Auslösesensoren
dynamische situationsbedingte Betriebszustände überwachen/erfassen, und entsprechend
Ihren Aufgaben, entsprechend am entsprechenden Ort mit der erforderlichen
Ausrichtung der Empfindlichkeitsachse/n zu montieren sind. 3 shows an implementation possibility regarding the placement of the trigger sensors ( 4 ), according to the advantages of the invention. Due to the physical characteristics of the trigger sensors according to the invention ( 4 ), a placement of these sensors in the immediate vicinity of the vehicle outer skin is not required because the structure-borne sound signal delay, the structure-borne sound signal components / structure-borne sound signal components / body sound spectral components in the frequency range of greater than 4 kHz, regardless of whether in longitudinal or in transversal vibration severity, significantly faster by the Vehicle ( 1 ), as the acceleration signal components generated in an accident in the frequency range of less than 500 Hz. Thus, it is sufficient for typical applications that the placement of the trigger sensors according to the invention ( 4 ) in the interior or in protected cavities on / of the passenger compartment, or in the surrounding area of the central unit ( 2 ), as well as directly in the central unit ( 2 ), can be done. Due to the sensitivity characteristic / direction sensitivity of the trigger sensors ( 4 ), can be in this case already known with a trigger sensor ( 4 ) cover an area in XY plane / XY orientation for accident monitoring, so that already with only one of the trigger sensors according to the invention ( 4 ), an occupant protection system according to the current state of the art with regard to the common occupant protection system specifications can be mapped. The input-discussed Signalplausibilisierung takes place here, for example, with the signals of a second trigger sensor, or alternatively with the second / further signal components in the other frequency range of its own trigger sensor ( 4 ). Due to the different placement options in the vehicle ( 1 ), as well as the different amplitudes of the occurring signal components, it is of advantage if the triggering sensor ( 4 ) is designed such that its acceleration sensitivity range in the manufacturing process, depending on the application in a range of ± 1 g to ± 1000 g can be predetermined, so that in practice an override of the trigger sensor ( 4 ) or the integrated signal conditioning circuit / amplifier circuit is avoided. The requirement or requirement for a higher acceleration detection range of about ± 1000 g, or a larger acceleration dynamics to be detected, is given, for example, when the trigger sensor, for special application purposes, such as pedestrian protection devices is used in this the trigger sensor ( 4 ), due to the low mass of the pedestrian, for example, in the bumper is arranged, in this case in a frontal crash with another vehicle, significant accelerations may occur. The clarity should be added here that Due to the sensitivity characteristics / direction sensitivity of the trigger sensors ( 4 ), this in a known manner, already with a trigger sensor ( 4 ) covers an area in XY plane / XY orientation for accident monitoring, but for certain applications, such as pedestrian protection or additional signal redundancies, additional inclusion of additional trigger sensors (FIG. 4 ) or conventional trigger sensors can not be excluded. Further exemplary applications of the tripping sensor according to the invention ( 4 ), in these different sensitivity ranges and / or as a result of different mounting locations being required, include application examples, in which the trigger sensor ( 4 ) serves as a data source for initiating / initiating actions (eg generating a warning / error message), which, on the basis of the monitoring result or the triggering event derived therefrom, from the data of the triggering sensor ( 4 ) is / was generated. For these applications, with these the trigger sensor ( 4 ) are used as a trigger for one or more actions / s are, for example, the use cases - - of diagnostic systems or bearing monitoring (ball / roller bearing monitoring) due to a vibration analysis to the relevant places
- - A road condition monitoring due to a vibration analysis of the vibrations occurring in the chassis
- - Stability & braking systems in vehicles due to change
- - of vehicle dynamics control systems, as a result of the road surface
in which the tripping sensors monitor / detect dynamic situational operating conditions, and according to their tasks, are to be mounted correspondingly in the appropriate location with the required alignment of the sensitivity axis (s).
4 zeigt
eine Realisierungsmöglichkeit des
erfindungsgemäßen Auslösesensor
(4), wobei zusätzlich
zum Körperschallanteil
optional ein Beschleunigungssignalanteil am Ausgang zur Verfügung gestellt
wird, welcher wie dargestellt im einfachstem Falle aus einem Sensorelement/Messwertaufnehmerelement
(4.1) besteht, welches auf einem nicht näher dargestellten
Träger
des Auslösesensors (4)
befestigt/geklebt/kraftschlüssig/formschlüssig verbunden
ist und mit einer im Auslösesensor
(4) integrierten Verstärkerschaltung/Signalaufbereitungsschaltung
(4.2) verbunden ist. Die integrierte Verstärkerschaltung/Signalaufbereitungsschaltung
(4.2) dient zur Aufbereitung, der Messsignale vom Messwertaufnehmerelement
(4.1) (Körperschall-Spektralanteile & ggfls. Beschleunigungs-Spektralanteile), bzw.
Anpassung der Ausgangssignale für
die der Verstärkerschaltung/Signalaufbereitungsschaltung (4.2)
nachgeschalteten bzw. verbundenen Auswerteeinheit (2.1),
welche im Regelfall ein μP
in der Zentraleinheit/im Zentralgerät (2) ist, zur weiteren
Bearbeitung. Hierbei können
sowohl die Signale entsprechend mit einem entsprechendem Filter
(4.2) mit einer Filtercharakteristik geformt werden, so
dass die resultierenden/ausschnittsweise verbleibenden Signale an
der Ausgangschnittstelle (4.2.1) mit einem Analog/Digital-Wandler
abgetastet werden können, oder
aber auch mittels einer nicht näher
dargestellten internen Analog/Digital-Signalwandlereinheit derart angepasst
werden, dass die Signale an der Ausgangschnittstelle (4.2.1)
mit einer digitalen Schnittstelle erfasst werden können, so
dass keine zusätzliche
externe aufwendige Signalfilterung mehr erforderlich sind. 4 shows an implementation possibility of the trigger sensor according to the invention ( 4 ), wherein in addition to the structure-borne sound component optionally an acceleration signal component is provided at the output, which as shown in the simplest case of a sensor element / Meßwertaufnehmerelement ( 4.1 ), which on a non-illustrated support of the trigger sensor ( 4 ) is attached / glued / positively locked / positively connected and with a in the trigger sensor ( 4 ) integrated amplifier circuit / signal conditioning circuit ( 4.2 ) connected is. The integrated amplifier circuit / signal conditioning circuit ( 4.2 ) is used for conditioning, the measurement signals from the transducer element ( 4.1 ) (Structure-borne sound spectral components & possibly acceleration spectral components), or adaptation of the output signals for the amplifier circuit / signal conditioning circuit ( 4.2 ) downstream or connected evaluation unit ( 2.1 ), which as a rule have a μP in the central unit / in the central unit ( 2 ), for further processing. In this case, both the signals corresponding to a corresponding filter ( 4.2 ) are formed with a filter characteristic so that the resulting / partially remaining signals at the output interface ( 4.2.1 ) can be scanned with an analog / digital converter, or else adapted by means of an internal analog / digital signal converter unit, not shown, in such a way that the signals at the output interface ( 4.2.1 ) can be detected with a digital interface, so that no additional external complex signal filtering is required.
Bei
dem nicht näher
dargestellten Träger (4.3),
kann es sich beispielsweise, um einen Verdrahtungsträger. Eine
Leiterplattenmaterial, ein Folienmaterial oder ein Keramik-Substrat
handeln, welches zur weiteren Montage in ein Gehäuse geeignet ist, als auch
beispielsweise, insbesondere bei auf Halbleiter basierenden Technologien
(ASIC-Bereich), um ein sogenanntes Lead-Frame handeln, wobei bei
diversen Lösungen,
vorzugsweise eine sogenannte Mold-Masse als „Gehäuse" zur Anwendung bzw. „Verpackung" des Auslösesensors
(4) gelangt.In the carrier, not shown ( 4.3 ), for example, may be a wiring carrier. A printed circuit board material, a foil material or a ceramic substrate, which is suitable for further mounting in a housing, as well as, for example, especially in semiconductor-based technologies (ASIC area), act as a so-called lead frame, wherein in various solutions , preferably a so-called mold mass as a "housing" for use or "packaging" of the trigger sensor ( 4 ).
Wie
in der Beschreibung zur 3 bereits erwähnt, ist
aufgrund der unterschiedlichen Platzierungsmöglichkeiten der Auslösesensoren
(4) im Fahrzeug (1), sowie der unterschiedlichen
Amplituden der auftretenden Signalanteile, es von Vorteilen, wenn
der Auslösesensor
(4), sofern dieser über
einen Beschleunigungssensor (4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches
Element (4.4) verfügt,
derart ausgebildet ist, dass dessen Beschleunigungsempfindlichkeitsbereich
im Herstellungsprozess, oder mittels Parametrisierung/Programmierung,
je nach Anwendung in einem Bereich von ±1 g bis ±1000 g vorgebbar ist, damit,
im praktischen Einsatz eine Übersteuerung
des Auslösesensors
(4) bzw. der integrierten Signalaufbereitungsschaltung/Verstärkerschaltung
(4.2) vermieden wird.As in the description of 3 already mentioned, due to the different placement possibilities of the trigger sensors ( 4 ) in the vehicle ( 1 ), as well as the different amplitudes of the occurring signal components, it is advantageous if the triggering sensor ( 4 ), provided it has an acceleration sensor ( 4.4 ) or an acceleration-sensitive element ( 4.4 ) is designed such that its acceleration sensitivity range in the manufacturing process, or by parameterization / programming, depending on the application in a range of ± 1 g to ± 1000 g can be predetermined, so that in practice an override of the trigger sensor ( 4 ) or the integrated signal processing circuit / amplifier circuit ( 4.2 ) is avoided.
5 zeigt
einen möglichen
Aufbau sowie die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Auslösesensors (4), welcher
auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht ist. Wie aus der
Physik allgemein bekannt ist, bzw. in der EP 1 019 271 B1 bei der
Würdigung
des Standes der Technik beschrieben ist, sind Körperschallwellen hinsichtlich
ihrer Ausbreitungsform in longitudinale (6.1) und transversale
(6.2) Körperschallwellen
zu unterscheiden. Bei den transversalen Körperschallwellen (6.2)
handelt es sich um Wellen, deren Schwingungsausrichtung senkrecht zur
Ausbreitungsrichtung (6) steht, wie dieses auch beispielsweise
bei allen elektromagnetischen Wellen vorzufinden ist. Bei den longitudinalen
Körperschallwellen
(6.1) handelt es sich hingegen um Wellen, deren Schwingungsrichtung
längs/parallel
zur Ausbreitungsrichtung (6)/Fortpflanzungsrichtung (6)
verlaufen. Nachteilig an den longitudinalen Körperschallwellen (6.1)
ist die Eigenheit, dass diese nur in geringen Amplituden und nur
in Stoßrichtung
(6) verlaufend auftreten, so dass ein hoher Verstärkungs-
und Auswerteaufwand erforderlich ist, um ausreichend Informationen
aus dem Körperschall,
bzw. aus dem physikalischem Stress der auf das Material einwirkt, entnehmen
zu können
( EP 1 019 271 B1 -
Spalte 1 Zeile 22 bis 30). Hierbei gilt es beispielsweise zu beachten,
dass bei der Aufbereitung/Verstärkung
der longitudinalen Körperschallwellen
(6.1) eine ausreichende Dynamik in der Verarbeitungseinheit
(4.2) zur Verfügung
steht, damit die Verarbeitungseinheit (42)/Verstärkerschaltung
(42)/Signalaufbereitungsschaltung (42), nicht
in einer Übersteuerung,
bedingt durch die überlagerten
stärker
auftretenden transversalen Körperschallwellen
(6.2), betrieben werden, sofern die überlagerten (störenden/unerwünscht) auftretenden
transversalen Körperschallwellen
(62) in der Ankopplung des Messwertaufnehmerelements (4.1)
auf der Trägerplatte
(4.3) nicht ausreichend gedämpft bzw. in der konstruktiven
Realisierung des Messwertaufnehmerelements (4.1) nicht
ausreichend unterbunden/verhindert werden können. In ähnlicher Weise verhält es sich
beispielsweise, sofern beispielsweise ein Beschleunigungssensor
(4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches Element (4.4)
vorhanden ist, mit den Beschleunigungssignalen im unteren Frequenzbereich,
welche ein große
kinetische Energie beinhalten und an das Messaufnehmerelement (4.1)
bzw. an den Auslösesensor
herangeführt
und von diesen aufgenommen werden können müssen. Ein Vorteil der longitudinalen
Körperschallwellen
(6.1), gegenüber
den transversalen Körperschallwellen
(62), ist darin zu sehen, dass die longitudinalen Körperschallwellen
(6.1) eine Ausbreitungsrichtung/Fortpflanzungsrichtung
besitzen, welche in Stoßrichtung
(6) verläuft,
so dass bereits anhand von mit nur einem des erfindungsgemäßen Auslösesensors
(4), die in einer beispielsweise geeigneten Einbaurichtung
in der X-Y-Ebene, sich hierbei nachbekannter Art und Weise, eine
Fläche
in X-Y-Ebene/X-Y-Ausrichtung
zur Unfallüberwachung abdecken
lässt. 5 shows a possible structure and the operation of the trigger sensor according to the invention ( 4 ), which is based on a vehicle structure ( 5 ) is attached. As is generally known from physics, or in the EP 1 019 271 B1 described in the assessment of the prior art, structure-borne sound waves are in terms of their propagation in longitudinal ( 6.1 ) and transversal ( 6.2 ) To distinguish structure-borne sound waves. In the transversal structure-borne sound waves ( 6.2 ) are waves whose oscillation orientation is perpendicular to the propagation direction ( 6 ), as this is also found for example in all electromagnetic waves. In the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ) are on the other hand waves whose direction of vibration along / parallel to the direction of propagation ( 6 ) / Reproduction direction ( 6 ). A disadvantage of the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ) is the peculiarity that these only in small amplitudes and only in thrust ( 6 ), so that a high amplification and evaluation effort is required in order to be able to extract sufficient information from the structure-borne noise, or from the physical stress which acts on the material ( EP 1 019 271 B1 - Column 1 lines 22 to 30). For example, it should be noted that during the preparation / amplification of the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ) sufficient dynamics in the processing unit ( 4.2 ) so that the processing unit ( 42 ) / Amplifier circuit ( 42 ) / Signal conditioning circuit ( 42 ), not in an overload, due to the superimposed stronger transversal structure-borne sound waves ( 6.2 ), provided that the superimposed (disturbing / undesired) transverse transonic sound waves ( 62 ) in the coupling of the transducer element ( 4.1 ) on the carrier plate ( 4.3 ) is not sufficiently damped or in the constructive realization of the transducer element ( 4.1 ) is not exhaustive can be prevented / prevented. Similarly, for example, if an acceleration sensor ( 4.4 ) or an acceleration-sensitive element ( 4.4 ), with the acceleration signals in the lower frequency range, which contain a large kinetic energy and to the sensor element ( 4.1 ) or to the trigger sensor and must be able to be absorbed by these. An advantage of the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), with respect to the transverse structure-borne sound waves ( 62 ), can be seen in the fact that the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ) have a propagation direction / propagation direction which in the direction of impact ( 6 ), so that already with reference to only one of the trigger sensor according to the invention ( 4 ), which can cover an area in XY plane / XY orientation for accident monitoring in an example suitable installation direction in the XY plane, this known manner.
Wie
aus der 5 zu entnehmen ist, besteht das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/der
erfindungsgemäße Auslösesensor
(4), mit den physikalischen Eigenschaften, dass das Aufnehmersystem/der
Auslösesensor
(4), zumindest ausschnittsweise die Spektralanteile des
Körperschalls
oberhalb von 4 kHz erfassen kann, aus einem Träger (4.3), welcher
vorzugsweise als Substrat, Folie oder Verdrahtungsträger/Leadframe
ausgebildet ist, an diesen mittels einer Klebestelle oder Kontaktierschicht (4.8.1),
ausgeführt
als kraftschlüssige und/oder
weitgehend formschlüssige
Verbindung, ein Messwertaufnehmerelement (4.1), welches
vorzugsweise als Piezoelement ausgebildet ist, angebracht ist. Auf
der gegenüberliegenden
Seite/Fläche
des Trägers
(4.3), befindet sich eine aktive elektrische Signalaufbereitungskomponente
(4.2), welche bevorzugt als integrierte Halbleiterschaltung
realisiert ist, und sofern das Aufnehmersystem/der Auslösesensor
(4) Beschleunigungssignale bzw. ausschnittsweise die Spektralanteile
der Beschleunigung unterhalb 500 Hz, aufnehmen und/oder erfassen
können
soll, ein Beschleunigungssensor (4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches
Element (4.4), insbesondere in Piezotechnologie oder Mikromechanik
realisiert. Der Trägers
(4.3), sowie die zum Teil darauf befindlichen Elemente
(4.2, 4.4) als auch die Kontaktierungselemente,
welche vorzugsweise als Leadframe (4.9) ausgebildet sind,
sind partiell mit einer Moldmasse (4.7)/einem Moldmaterial
(4.7), vergleichbar mit bekannten ASIC-Moldmaterialien,
zu einem Sensorkörper
(4.0), umspritzt. Die elektrische Anbindung der erforderlichen
Leadframe-Kontakte (4.9) des Sensorkörpers (4.0) nach Außen bzw.
zum Gehäusestecker/Anschlussstecker
(8.2) erfolgt mittels den damit kontaktierten/verbundenen
Steckerpins (8.1). Der Sensorkörpers (4.0) ist mittels
eines geeigneten Vergusses (4.6)/einer geeigneten Vergussmasse
(4.6.) im umgebenden Gehäuse (4.10) fixiert
bzw. vergossen.Like from the 5 it can be seen, consists of the inventive pickup system / the trigger sensor according to the invention ( 4 ), with the physical properties that the pick-up system / triggering sensor ( 4 ), at least partially detect the spectral components of structure-borne noise above 4 kHz, from a carrier ( 4.3 ), which is preferably formed as a substrate, foil or wiring carrier / leadframe, to these by means of a splice or Kontaktierschicht ( 4.8.1 ), designed as non-positive and / or largely positive connection, a transducer element ( 4.1 ), which is preferably designed as a piezo element, is mounted. On the opposite side / surface of the carrier ( 4.3 ), there is an active electrical signal conditioning component ( 4.2 ), which is preferably realized as a semiconductor integrated circuit, and if the pickup system / the trigger sensor ( 4 ) Acceleration signals or partial spectral components of the acceleration below 500 Hz, record and / or to be able to capture, an acceleration sensor ( 4.4 ) or an acceleration-sensitive element ( 4.4 ), in particular realized in piezo technology or micromechanics. The carrier ( 4.3 ), as well as the elements ( 4.2 . 4.4 ) as well as the contacting elements, which preferably as a leadframe ( 4.9 ) are partially filled with a molding compound ( 4.7 ) / a molding material ( 4.7 ), comparable to known ASIC molding materials, to a sensor body ( 4.0 ), overmoulded. The electrical connection of the required leadframe contacts ( 4.9 ) of the sensor body ( 4.0 ) to the outside or to the housing plug / connector ( 8.2 ) takes place by means of the connector pins ( 8.1 ). The sensor body ( 4.0 ) is by means of a suitable encapsulation ( 4.6 ) / a suitable potting compound ( 4.6 .) in the surrounding housing ( 4.10 ) fixed or potted.
Wie
aus der 5 weiter zu entnehmen ist, erfolgt
die Signal-Ankopplung, und/oder die Signalübertragung, zwischen dem Messwertaufnehmerelement
(4.1) und der Fahrzeugstruktur (5), mittels einer elastischen
Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen Koppelschicht (7.1),
welche eine Beeinflussung der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung hat. Mittels der elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1) erfolgt hierbei eine Dämpfung der
unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten
der erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung erreicht.Like from the 5 can be further seen, the signal coupling, and / or the signal transmission, between the Meßwertaufnehmerelement ( 4.1 ) and the vehicle structure ( 5 ), by means of an elastic coupling layer ( 7.1 ) / viscoelastic coupling layer ( 7.1 ), which has an influence on the signal transmission path and / or the signal coupling. By means of the elastic coupling layer ( 7.1 ) / viscoelastic coupling layer ( 7.1 In this case, an attenuation of the unwanted signal components in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling, or is thus a preferred transmission behavior of the desired signal components, against unwanted signal components, achieved in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling.
Mittels
der kraftschlüssigen
und/oder weitgehend formschlüssigen
Verbindung zwischen dem Träger
(4.3) und dem Messwertaufnehmerelement (4.1),
die vorzugsweise als Klebestelle oder Kontaktierschicht (4.8.1)
ausgeführt
ist, wird gleichzeitig eine elektrische Signalübertragung, bzw. wird gleichzeitig
eine Vielzahl von elektrischen Kontaktstellen ermöglicht.By means of the non-positive and / or largely positive connection between the carrier ( 4.3 ) and the transducer element ( 4.1 ), preferably as a splice or Kontaktierschicht ( 4.8.1 ), is simultaneously an electrical signal transmission, or at the same time allows a variety of electrical contact points.
Das
den Träger
(4.3) mit Messwertaufnehmerelement (4.1) teilweise/partiell
umgebenden Moldmaterial (4.7), bildet einen Schutz für den Träger (4.3)
mit Messwertaufnehmerelement (4.1) und bildet mit der Formgebung
des Sensorkörpers
(4,0), eine Montagehilfe für den Träger (4:3) mit Messwertaufnehmerelement
(4.1) für
den/die darauffolgenden weiterführenden
Verarbeitungsschritte dar, indem der Sensorkörper (4.0) wie dargestellt,
mittels eines Vergusses (4.6) im zumindest teilweise umgebenden Gehäuse (4.10)
zumindest teilweise eingegossen/fixiert ist.That the carrier ( 4.3 ) with transducer element ( 4.1 ) partially / partially surrounding molding material ( 4.7 ), provides protection for the wearer ( 4.3 ) with transducer element ( 4.1 ) and forms with the shape of the sensor body ( 4 . 0 ), an assembly aid for the carrier ( 4: 3 ) with transducer element ( 4.1 ) for the subsequent further processing steps, in which the sensor body ( 4.0 ) as shown, by means of a potting ( 4.6 ) in the at least partially surrounding housing ( 4.10 ) is at least partially poured / fixed.
Das
teilweise umgebenden Gehäuse
(4.10) ist dafür
vorbereitet, dass dieses mit der Fahrzeugstruktur (5) mittels
einer umlaufenden Verbindung (9)/Verbindungsstelle (9)/ Verbindungsnaht
(9) verbindbar ist, wobei die umlaufenden Verbindung (9)/Verbindungsstelle
(9)/Verbindungsnaht (9) als Schweiß-, Löt-, oder
Klebeverbindung ausgeführt sein
kann, und je nach Vergussfülle
(4.6) dabei ein gewisser Hohlraum (10) wegen der
auftretenden/vorliegenden Toleranzen verbleibt. Im Bereich der Messwertaufnehmerelementes
(4.1), sorgt die elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1), neben der Signalankopplung, für den erforderlichen
Toleranzausgleich zwischen dem Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) und der Fahrzeugstruktur (5).The partially surrounding housing ( 4.10 ) is prepared so that this with the vehicle structure ( 5 ) by means of a circulating connection ( 9 ) / Connection point ( 9 ) / Seam ( 9 ) is connectable, wherein the circulating connection ( 9 ) / Connection point ( 9 ) / Seam ( 9 ) can be designed as a welded, soldered or glued joint, and depending on Vergussfülle ( 4.6 ) a certain cavity ( 10 ) remains because of the occurring / existing tolerances. In the area of the transducer element ( 4.1 ), the elastic coupling layer ( 7.1 ) / viscoelastic coupling layer ( 7.1 ), in addition to the signal coupling, for the required tolerance compensation between the pickup system / trigger sensor ( 4 ) and the vehicle structure ( 5 ).
Zusätzlich zur
umlaufenden Verbindung (9)/Verbindungsstelle (9)/Verbindungsnaht
(9), insbesondere wenn diese als Klebeverbindung ausgeführt wird,
kann diese mittels einer zusätzlichen
nicht näher
dargestellten mechanischen Fixierung, vorzugsweise als Klemm- oder Schraubverbindung
ausgeführt,
unterstütz
werden, damit beispielsweise der Montageprozess im Fahrzeug (5)
vereinfacht wird, bzw. die Trocken-/Aushärtezeiten nicht abgewartet werden
müssen.In addition to the circulating connection ( 9 ) / Connection point ( 9 ) / Seam ( 9 ), especially if this is performed as an adhesive connection, this can be supported by means of an additional mechanical fixation, not shown, preferably designed as a clamping or screw connection, so that, for example, the assembly process in the vehicle ( 5 ), or the drying / curing times need not be awaited.
Das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), welches für
Diagnose- und Sicherheitsvorrichtung geeignet ist, zeichnet sich
dadurch aus, dass das Messwertaufnehmerelement (4.1) besonders
geeignet ist, um Körperschallwellen, insbesondere
longitudinale Körperschallwellen
(6.1), zu erfassen, und dadurch Erkennungsvorrichtungen bzw.
entsprechende weiterführende
Steuergeräte
zur Überwachung
/Auswertung für
Crash-Signaturen, Lagerschäden,
Bremsverschleiß,
Fahrbahnbelägen, Verbrennungsanomalien
oder Dröhngeräuschen realisiert
werden können.
Bei den auf das erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) einwirkenden Kräfte,
kann es sich um Axial-, Biege-, Scher-, Torsionskräfte und
gegebenenfalls Beschleunigungskräfte
handeln.The pickup system / trigger sensor ( 4 ), which is suitable for diagnosis and safety device, is characterized in that the transducer element ( 4.1 ) is particularly suitable to structure-borne sound waves, in particular longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), and thereby recognition devices or corresponding further control devices for monitoring / evaluation for crash signatures, bearing damage, brake wear, road surfaces, combustion anomalies or Dröhngeräuschen can be realized. In the on the inventive pickup system / trigger sensor ( 4 ) acting forces, it may be axial, bending, shear, torsional forces and possibly acceleration forces.
6 zeigt
eine Detaildarstellung der Anbringung des Messwertaufnehmerelements
(4.1) an den Träger
(4.3), aus der 5. 6 shows a detailed representation of the attachment of the transducer element ( 4.1 ) to the carrier ( 4.3 ), from the 5 ,
Wie
aus der 6 zu entnehmen ist, besteht das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/der
erfindungsgemäße Auslösesensor
(4) im Detail (Detail vom Detail), aus einem Träger (4.3),
welcher vorzugsweise als Substrat oder Verdrahtungsträger/Leadframe/Folie
ausgebildet ist, an diesen mittels einer Klebestelle oder Kontaktierschicht
(4.8.1); ausgeführt
als kraftschlüssige
und/oder weitgehend formschlüssige
Verbindung, ein Messwertaufnehmerelement (4.1), welches
vorzugsweise als Piezoelement ausgebildet ist, angebracht ist (die
Kontaktfläche/„Kontakt-Ball"/„Bump" (4.3.2) ist deutlich geringer,
wie im rechten Detail der Figur dargestellt, so das es auch zu einer
Verbindung zwischen dem Träger
(4.3) und der Kontaktierschicht (4.8.1), wie in
der Mitte der Figur dargestellt, kommt.) Wie im rechten Detail ersichtlich
ist, wird die gemeinsame aufgebrachte Elektrode (4.1.1)
des Messwertaufnehmerelements (4.1) mittels einer partiellen
Kontaktierschicht (4.8.1) weiter über eine Kontaktfläche/"Kontakt-Ball"/„Bump" (4.3.2) zur einer Durchkontaktierung
(4.3.1) geführt,
welche durch den Träger
(4.3) hindurch zu einer Verdrahtungsleitung (4.3.3)
führt, und
somit die gemeinsame aufgebrachte Elektrode (4.1.1) mit
der aktive elektrische Signalaufbereitungskomponente (4.2)
verbindet. Neben der gemeinsame . aufgebrachte Elektrode (4.1.1)
des Messwertaufnehmerelements (4.1) ist eine weitere aufgebrachte
Elektrode/Messelektrode (4.1.2) gezeigt, die je nach Anwendungszweck
des erfindungsgemäßen Aufnehmersystems/der
erfindungsgemäßen Auslösesensors
(4),in mehrere Einzelelektroden (4.1.x), wie in
den 7 und 8 je als „Schnitt A-B" dargestellt, segmentiert
sein kann.Like from the 6 it can be seen, consists of the inventive pickup system / the trigger sensor according to the invention ( 4 ) in detail (detail from the detail), from a carrier ( 4.3 ), which is preferably formed as a substrate or wiring support / leadframe / foil, to these by means of a splice or Kontaktierschicht ( 4.8.1 ); executed as non-positive and / or largely positive connection, a transducer element ( 4.1 ), which is preferably designed as a piezo element, is attached (the contact surface / "contact ball" / "bump" ( 4.3.2 ) is significantly lower, as shown in the right-hand detail of the figure, so that it also leads to a connection between the carrier ( 4.3 ) and the contacting layer ( 4.8.1 As shown in the middle of the figure.) As can be seen in the right detail, the common electrode applied ( 4.1.1 ) of the transducer element ( 4.1 ) by means of a partial contacting layer ( 4.8.1 ) via a contact surface / "contact ball" / "bump" ( 4.3.2 ) for a via ( 4.3.1 ) guided by the carrier ( 4.3 ) through to a wiring line ( 4.3.3 ), and thus the common electrode applied ( 4.1.1 ) with the active electrical signal conditioning component ( 4.2 ) connects. In addition to the common. applied electrode ( 4.1.1 ) of the transducer element ( 4.1 ) is another applied electrode / measuring electrode ( 4.1.2 ), which, depending on the intended use of the sensor system according to the invention / the trigger sensor according to the invention ( 4 ), into several individual electrodes ( 4.1.x ), as in the 7 and 8th each represented as "cut AB", can be segmented.
Weiterhin
ist auf der gegenüberliegenden Seite/Fläche des
Trägers
(4.1), im Bezug zum Messwertaufnehmerelements (4.1),
ein Beschleunigungssensor (4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches Element
(4.4), welcher/s insbesondere in Piezotechnologie oder
Mikromechanik realisiert ist, montiert, damit neben den longitudinalen
Körperschallwellen (6.1)
auch die Beschleunigungssignale bzw. ausschnittsweise die Spektralanteile
der Beschleunigung unterhalb 500 Hz erfasst werden können.Furthermore, on the opposite side / surface of the carrier ( 4.1 ), in relation to the transducer element ( 4.1 ), an acceleration sensor ( 4.4 ) or an acceleration-sensitive element ( 4.4 ), which is / s realized in particular in piezo technology or micromechanics, mounted so that in addition to the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ) and the acceleration signals or fragmentary spectral components of the acceleration below 500 Hz can be detected.
7 zeigt
eine mögliche
Segmentierung/Anordnung des Messwertaufnehmerelements (4.1),
in einer Vielzahl von aufgebrachten Messwertaufnehmerelementen (4.1.x).
Unter dem Begriff „aufgebracht" ist hierbei zu verstehen,
dass die Messwertaufnehmerelemente (4.1.x), bzw. die gemeinsame
Elektrode (4.1.1), feste Bestandteile des Messwertaufnehmerelements
(4.1) sind. Zusätzlich
ist die gemeinsame Elektrode (4.1.1), für die vielen Messwertaufnehmerelemente
(4.1.x), des Messwertaufmehmerelements (4.1) zu
sehen. 7 shows a possible segmentation / arrangement of the transducer element ( 4.1 ), in a plurality of applied transducer elements ( 4.1.x ). The term "applied" is to be understood here as meaning that the transducer elements ( 4.1.x ), or the common electrode ( 4.1.1 ), fixed components of the transducer element ( 4.1 ) are. In addition, the common electrode ( 4.1.1 ), for the many transducer elements ( 4.1.x ), the transducer element ( 4.1 to see).
Das
Messwertaufnehmerelement (4.1) ist hierbei in eine Vielzahl/Mehrzahl
von eigenständigen/separaten
physikalisch-elektrische Segmente (Einzelelektroden- einzelne Messelektroden)
unterteilt.The transducer element ( 4.1 ) is hereby subdivided into a plurality / plurality of independent / separate physical-electrical segments (individual electrodes-individual measuring electrodes).
In
der oberen Darstellung der 7 (7.1) ist eine Facetten-Anordnung (4.1.3)
der Segmentierung des Messwertaufnehmerelements (4.1) zu
sehen.In the upper illustration of the 7 ( 7.1 ) is a faceted arrangement ( 4.1.3 ) of the segmentation of the transducer element ( 4.1 to see).
In
der unteren Darstellung der 7 (7.2) ist eine Array-Anordnung (4.1.4)
der Segmentierung des Messwertaufnehmerelements (4.1) zu
sehen.In the lower illustration of the 7 ( 7.2 ) is an array arrangement ( 4.1.4 ) of the segmentation of the transducer element ( 4.1 to see).
Versuche
in der Praxis haben ergeben, dass für eine flächenhafte Auswertung (z.B.
Auswertung der x-y-Ebene in einem Kraftfahrzeug) der longitudinalen
Körperschallwellen
(6.1), mindestens 8 eigenständige/separate physikalisch-elektrische
Segmente (4.1.3, 4.1.4) (einzelne Messelektroden)
erforderlich sind, um eine Auswertung der Ausbreitungsrichtung,
bezogen auf 360 Grad, zuverlässig
feststellen zu können.
Mit weiteren bzw. steigender Anzahl von eigenständigen/separaten physikalisch-elektrische Segmenten
(4.1.3, 4.1.4), ist es möglich, eine Auswertung und/oder
Differenzierung von mehreren überlagerten
unabhängigen
Wellen durchzuführen.Experiments in practice have shown that for a planar evaluation (eg evaluation of the xy plane in a motor vehicle) of the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), at least 8 independent / separate physical-electrical segments ( 4.1.3 . 4.1.4 ) (individual measuring electrodes) are required in order to be able to reliably determine an evaluation of the propagation direction, based on 360 degrees. With a further or increasing number of independent / separate physical-electrical segments ( 4.1.3 . 4.1.4 ), it is possible to carry out an evaluation and / or differentiation of several superposed independent waves.
Je
nach Anzahl der eigenständigen/separaten
physikalisch-elektrische Segmente (4.1.3, 4.1.4) des
Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4), eignet sich das Aufnehmersystem/der Auslösesensor
(4), zur Auswertung und/oder Differenzierung von überlagerten
unabhängigen
Wellen, um damit bereits mit einem einzigen Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), welches an einer zentralen Stelle im Fahrzeug (1) und/oder
im Steuergerät
(2) montiert ist,
- – die Anforderungen zur Realisierung
eines Insassenschutzsystems zu erfüllen, oder
- – eine
Richtungsauswertung der auftretenden Körperschallwellen durchführen zu
können,
oder
- - eine Ortung der Signalquelle und/oder des Signalorts durchführen zu
können,
oder
- – eine
Spektralanalyse der einzelnen auftretenden Körperschallwellen durchführen zu
können, um
damit Diagnosevorrichtungen bzw. Erkennungsvorrichtungen für Crash-Signaturen, Lagerschäden, Bremsverschleiß, Zustand
von Fahrbahnbelägen,
Verbrennungsanomalien oder Dröhngeräuschen realisieren
zu können,
oder
- – eine
Amplitudendemodulation und/oder Frequenzdemodulation der Messgrößen durchführen zu
können,
oder
- – einen
durchstimmbaren Bandpass und/oder Effektivwertbildner realisieren
zu können,
oder
- – eine
FFT und/oder eine Kurzzeit-FFT durchführen zu können, oder
- – einen
Parameterschätzer
realisieren zu können, oder
- – diverse
statistische Kenngrößen ermitteln
zu können,
oder
- – diverse
Filterfunktionen nachbilden zu können.
Depending on the number of independent / separa th physical-electrical segments ( 4.1.3 . 4.1.4 ) of the pickup system / trigger sensor ( 4 ), the pickup system / trigger sensor ( 4 ), for the evaluation and / or differentiation of superimposed independent waves, in order to use a single sensor system / triggering sensor ( 4 ), which at a central location in the vehicle ( 1 ) and / or in the control unit ( 2 ) is mounted, - - to meet the requirements for the realization of an occupant protection system, or
- - To be able to carry out a directional evaluation of the structure-borne sound waves occurring, or
- - be able to perform a location of the signal source and / or the signal location, or
- To be able to carry out a spectral analysis of the individual structure-borne sound waves occurring in order to be able to realize diagnostic devices or recognition devices for crash signatures, bearing damage, brake wear, condition of road surfaces, combustion anomalies or drone noises, or
- To be able to perform amplitude demodulation and / or frequency demodulation of the measured quantities, or
- To be able to realize a tunable bandpass and / or RMS, or
- - to perform an FFT and / or a short-term FFT, or
- - to realize a parameter estimator, or
- - be able to determine various statistical parameters, or
- - be able to emulate various filter functions.
Neben
der Anzahl der eigenständigen/separaten
physikalisch-elektrische Segmente (4.1.3, 4.1.4)
des Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4) hat auch die geometrischen Formgebung bzw. die Anordnung
der Einzelelemente (4.1.x) (Einzelelektroden) einen Einfluss
auf Signal-Ankopplung, und/oder
die Signalübertragung
der Körperschallwellen.In addition to the number of separate / separate physical-electrical segments ( 4.1.3 . 4.1.4 ) of the pickup system / trigger sensor ( 4 ) also has the geometric shape or the arrangement of the individual elements ( 4.1.x) (Individual electrodes) an influence on signal coupling, and / or the signal transmission of the structure-borne sound waves.
Mittels
der Formgebung bzw. die Anordnung der eigenständigen/separaten physikalischelektrische
Segmente (4.1.3, 4.1.4) des Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4), lässt
sich ebenso wie mittels der elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1) bzw. mittels der elastischen Befestigungsschicht
(7.2)/visko-elastischen Befestigungsschicht (7.2),
eine Dämpfung
der unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten der
erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung erreichen.By means of the shaping or the arrangement of the independent / separate physical-electrical segments ( 4.1.3 . 4.1.4 ) of the pickup system / trigger sensor ( 4 ), as well as by means of the elastic coupling layer ( 7.1 ) / viscoelastic coupling layer ( 7.1 ) or by means of the elastic attachment layer ( 7.2 ) / visco-elastic attachment layer ( 7.2 ), an attenuation of the unwanted signal components in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling, or will thus achieve a preferred transmission behavior of the desired signal components, against unwanted signal components in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling.
Falls
beispielsweise ein Bewegungsablauf gemessen werden soll, so sind
die Abmessungen der Sensierungsflächen der Einzelelemente (4.1.x)
(Einzelelektroden) kleiner/kürzer,
bzw. kleiner/kürzer
beabstandet zu realisieren, als die kürzeste zu erfassende Wellenlänge ist.For example, if a movement sequence is to be measured, the dimensions of the sensing surfaces of the individual elements ( 4.1.x ) (Individual electrodes) smaller / shorter, or smaller / shorter spaced to realize, as the shortest wavelength to be detected.
Soll
hingegen beispielsweise ein Wellenfilter realisiert werden, so sind
die Abmessungen der Sensierungsflächen der Einzelelemente (4.1.x)
(Einzelelektroden) größer/länger, bzw.
größer /länger beabstandet
zu realisieren, als die längste
zu erfassende Wellenlänge
ist.If, on the other hand, a wave filter is to be realized, for example, the dimensions of the sensing surfaces of the individual elements ( 4.1.x ) (Single electrodes) larger / longer, or larger / longer spaced realized as the longest wavelength to be detected.
Das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), welches für
Diagnose- und Sicherheitsvorrichtung geeignet ist, zeichnet sich
dadurch aus, dass das Messwertaufnehmerelement (4.1) besonders
geeignet ist, um Körperschallwellen, insbesondere
longitudinale Körperschallwellen
(6.1), zu erfassen, und dadurch Erkennungsvorrichtungen bzw.
entsprechende weiterführende
Steuergeräte
zur Überwachung
/Auswertung für
Crash-Signaturen, Lagerschäden,
Bremsverschleiß,
Fahrbahnbelägen, Verbrennungsanomalien
oder Dröhngeräuschen realisiert
werden können.
Bei. den auf das erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) einwirkenden Kräfte,
kann es sich um Axial-, Biege-, Scher-, Torsionskräfte und
gegebenenfalls Beschleunigungskräfte
handeln.The pickup system / trigger sensor ( 4 ), which is suitable for diagnosis and safety device, is characterized in that the transducer element ( 4.1 ) is particularly suitable to structure-borne sound waves, in particular longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), and thereby recognition devices or corresponding further control devices for monitoring / evaluation for crash signatures, bearing damage, brake wear, road surfaces, combustion anomalies or Dröhngeräuschen can be realized. In. to the pickup system / trigger sensor ( 4 ) acting forces, it may be axial, bending, shear, torsional forces and possibly acceleration forces.
8 zeigt
eine mögliche
Segmentierung/Anordnung des Messwertaufnehmerelements (4.1),
in einer Vielzahl von Messwertaufnehmerelementen (4.1.x). 8th shows a possible segmentation / arrangement of the transducer element ( 4.1 ), in a plurality of transducer elements ( 4.1.x ).
In
der oberen Darstellung der 8 (8.1) ist eine DigitalElektroden-Anordnung (4.1.5)
der Segmentierung des Messwertaufnehmerelements (4.1) zu
sehen.In the upper illustration of the 8th ( 8.1 ) is a digital electrode assembly ( 4.1.5 ) of the segmentation of the transducer element ( 4.1 to see).
In
der unteren Darstellung der 8 (8.2) ist eine Selbsttest-Elektrode (4.1.6),
mit einer einzelnen Elektrode/Messelektrode (4.1.2), der Segmentierung
des Messwertaufnehmerelements (4.1) zu sehen.In the lower illustration of the 8th ( 8.2 ) is a self-test electrode ( 4.1.6 ), with a single electrode / measuring electrode ( 4.1.2 ), the segmentation of the transducer element ( 4.1 to see).
Versuche
in der Praxis haben ergeben, dass mittels einer Digital-Elektroden-Anordnung
(4.1.5) der Segmentierung des Messwertaufnehmerelements
(4.1), je nach Formgebung, bestimmte Filtercharakteristiken
des Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4) zur Filterung der longitudinalen Körperschallwellen (6.1)
realisieren lassen. Hierzu sind, neben der gemeinsamen Elektrode
(4.1.1), mindestens 2 eigenständige/separate physikalischelektrische Segmente
(4.1.5) (einzelne Messelektroden) erforderlich, um eine
entsprechende Filtercharakteristik einzustellen.Experiments in practice have shown that by means of a digital electrode arrangement ( 4.1.5 ) of the segmentation of the transducer element ( 4.1 ), depending on the shape, certain filter characteristics of the pickup system / trigger sensor ( 4 ) for filtering the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ). For this purpose, next to the common electrode ( 4.1.1 ), at least 2 independent / separate physical-electrical segments ( 4.1.5 ) (individual measuring electrodes) required to set a corresponding filter characteristic.
Auch
hierbei hat, wie bei 7, die geometrischen Formgebung
bzw. die Anordnung der Einzelelemente (4.1.x) (Einzelelektroden)
einen Einfluss auf Signal-Ankopplung, und/oder die Signalübertragung
der Körperschallwellen.Again, as with 7 that geomet shape or the arrangement of the individual elements ( 4.1.x ) (Single electrodes) an influence on signal coupling, and / or the signal transmission of the structure-borne sound waves.
Mittels
der Formgebung bzw. die Anordnung der eigenständigen/separaten physikalischelektrische
Segmente (4.1.5) des Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4), lässt
sich ebenso wie mittels der elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen Koppelschicht
(7.1) bzw.By means of the shaping or the arrangement of the independent / separate physical-electrical segments ( 4.1.5 ) of the pickup system / trigger sensor ( 4 ), as well as by means of the elastic coupling layer ( 7.1 ) / viscoelastic coupling layer ( 7.1 ) respectively.
mittels
der elastischen Befestigungsschicht (7.2)/visko-elastischen
Befestigungsschicht (7.2), eine Dämpfung der unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder der
Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten
der erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder der
Signal-Ankopplung erreichen.by means of the elastic attachment layer ( 7.2 ) / visco-elastic attachment layer ( 7.2 ), an attenuation of the unwanted signal components in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling, or will thus achieve a preferred transmission behavior of the desired signal components, against unwanted signal components in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling.
Falls
beispielsweise ein Bewegungsablauf gemessen werden soll, so sind
die Abmessungen der Sensierungsflächen der Digital-Elektroden
(4.1.5) (Einzelelektroden) kleiner/kürzer, bzw. kleiner/kürzer beabstandet
zu realisieren, als die kürzeste
zu erfassende Wellenlänge
ist.For example, if a motion sequence is to be measured, the dimensions of the sensing surfaces of the digital electrodes ( 4.1.5 ) (Individual electrodes) smaller / shorter, or smaller / shorter spaced to realize, as the shortest wavelength to be detected.
Soll
hingegen beispielsweise ein Wellenfilter realisiert werden, so sind
die Abmessungen der Sensierungsflächen der Digital-Elektroden
(4.1.5) (Einzelelektroden) größer/länger, bzw. größer/länger beabstandet
zu realisieren, als die längste
zu erfassende Wellenlänge
ist.If, by contrast, a wave filter is to be realized, for example, the dimensions of the sensing surfaces of the digital electrodes ( 4.1.5 ) (Single electrodes) larger / longer, or larger / longer spaced realized as the longest wavelength to be detected.
Weitere
Versuche in der Praxis haben ebenso ergeben, dass mittels eine Selbsttest-Elektrode (4.1.6),
in Verbindung mit einer einzelnen Elektrode/Messelektrode (4.1.2),
sich in einfachster Weise eine Selbsttestfähigkeit des erfindungsgemäßen Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4) realisieren lässt, indem
mittels einer Selbsttest-Elektrode (4.1.6) eine Signaleinspeisung
auf das Messwertaufnehmerelements (4.1) vorgenommen wird,
und dieses Signal, welches infolge einer „Verkopplung", an einer oder mehreren
einzelnen Elektrode/Messelektrode (4.1.2), bzw. an einer
Vielzahl von Messwertaufnehmerelementen (4.1.x) erscheint
und überprüft wird/werden
kann.Further experiments in practice have also shown that by means of a self-test electrode ( 4.1.6 ), in conjunction with a single electrode / measuring electrode ( 4.1.2 ), a self-test capability of the transducer system / trigger sensor according to the invention ( 4 ) can be realized by means of a self-test electrode ( 4.1.6 ) a signal feed to the transducer element ( 4.1 ), and this signal, which due to a "coupling", at one or more individual electrode / measuring electrode ( 4.1.2 ), or on a plurality of transducer elements ( 4.1.x ) appears and can / will be checked.
Hierzu
sind, neben der gemeinsamen Elektrode (4.1.1), wieder mindestens
2 eigenständige/separate
physikalisch-elektrische Segmente (4.1.2, 4.1.6)
(einzelne Messelektroden) erforderlich, um eine Testmöglichkeit
des erfindungsgemäßen Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4) zu realisieren.For this purpose, next to the common electrode ( 4.1.1 ), at least 2 separate / separate physical-electrical segments ( 4.1.2 . 4.1.6 ) (individual measuring electrodes) is required in order to be able to test the transducer system / triggering sensor according to the invention ( 4 ) to realize.
9 zeigt
einen alternativen möglichen Aufbau
sowie die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Auslösesensors (4); welcher
auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht ist. Wie in 5 sind auch
hier die Körperschallwellen
hinsichtlich ihrer Ausbreitungsform in longitudinale (6.1)
und transversale (6.2) Körperschallwellen zu unterscheiden.
Beiden transversalen Körperschallwellen
(6.2) handelt es sich um Wellen, deren Schwingungsausrichtung senkrecht
zur Ausbreitungsrichtung (6) steht, wie dieses auch beispielsweise
bei allen elektromagnetischen Wellen vorzufinden ist. Bei den longitudinalen Körperschallwellen
(6.1) handelt es sich hingegen um Wellen, deren Schwingungsrichtung
längs/parallel
zur Ausbreitungsrichtung (6)/Fortpflanzungsrichtung (6)
verlaufen. Hierbei sind wieder die selben nachteiligen Eigenschaften/Eigenheiten
der longitudinalen Körperschallwellen
(6.1), sowie Gegebenheiten bzw. bei der Umsetzung zu Beachtendes,
anzuführen,
wie dies bei der Beschreibung zur 5 bereits
erfolgt ist. 9 shows an alternative possible structure and the operation of the trigger sensor according to the invention ( 4 ); which on a vehicle structure ( 5 ) is attached. As in 5 Here, too, the structure-borne sound waves are in terms of their propagation form in longitudinal ( 6.1 ) and transversal ( 6.2 ) To distinguish structure-borne sound waves. Both transversal structure-borne sound waves ( 6.2 ) are waves whose oscillation orientation is perpendicular to the propagation direction ( 6 ), as this is also found for example in all electromagnetic waves. In the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ) are on the other hand waves whose direction of vibration along / parallel to the direction of propagation ( 6 ) / Reproduction direction ( 6 ). Again, the same disadvantageous properties / characteristics of the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), as well as circumstances or in the implementation to be observed, as listed in the description of 5 already done.
Wie
aus der 9 zu entnehmen ist, besteht das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/der
erfindungsgemäße Auslösesensor
(4), mit den physikalischen Eigenschaften, dass das Aufnemersystem/der Auslösesensor
(4), zumindest ausschnittsweise die Spektralanteile des
Körperschalls
oberhalb von 4 kHz erfassen kann, aus einem Träger (4.3), welcher vorzugsweise
als Substrat oder Verdrahtungsträger/Leadframe
ausgebildet ist, an diesen mittels einer elastischen Kontaktierung
(4.8.2), welche eine Vielzahl von elektrischen Kontaktstellen
ermöglicht, ein
Messwertaufnehmerelement (4.1), welches vorzugsweise als
Piezoelement ausgebildet ist, angebracht/kortaktiert ist. Auf der
gegenüberliegenden Seite/Fläche des
Trägers
(4.3), befindet sich eine aktive elektrische Signalaufbereitungskomponente (4.2),
welche bevorzugt als integrierte Halbleiterschaltung realisiert
ist, und sofern das Aufnehmersystem/der Auslösesensor (4) Beschleunigungssignale
bzw. ausschnittsweise die Spektralanteile der Beschleunigung unterhalb
500 Hz, aufnehmen und/oder erfassen können soll, ein Beschleunigungssensor
(4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches Element (4.4).
Der Trägers
(4.3), sowie die darauf befindlichen Elemente (4.2, 4.4)
als auch die Kontaktierungselemente, welche vorzugsweise als Bondverbindungen
(4.8.2) ausgebildet sind, sind von einem hermetisch dichtem
umgebenden Hybrid-Gehäuse (4.5),
bestehend aus einem Hybrid-Gehäuseboden (4.5.1)
und einem Hybrid-Gehäuse-Deckel
(4.5.2), umgeben/eingeschlossen. Die elektrische Anbindung
der erforderlichen Kontakte nach Außen erfolgt mittels den elastischen
Kontaktierungen (4.8.2), welche vorzugsweise als Bondverbindungen
ausgeführt sind,
mit den damit kontaktierten/verbundenen Steckerpins (8.1),
die vorzugsweise, bzw. in diesem Beispiel, als Glasdurchführungen
des Hybrid-Gehäuse-Bodens
(4.5.1) ausgeführt
sind.Like from the 9 it can be seen, consists of the inventive pickup system / the trigger sensor according to the invention ( 4 ), with the physical properties that the pick-up system / triggering sensor ( 4 ), at least partially detect the spectral components of structure-borne noise above 4 kHz, from a carrier ( 4.3 ), which is preferably formed as a substrate or wiring carrier / leadframe, to these by means of an elastic contacting ( 4.8.2 ), which allows a plurality of electrical contact points, a transducer element ( 4.1 ), which is preferably designed as a piezoelectric element, attached / cortaktiert. On the opposite side / surface of the carrier ( 4.3 ), there is an active electrical signal conditioning component ( 4.2 ), which is preferably realized as a semiconductor integrated circuit, and if the pickup system / the trigger sensor ( 4 ) Acceleration signals or partial spectral components of the acceleration below 500 Hz, record and / or to be able to capture, an acceleration sensor ( 4.4 ) or an acceleration-sensitive element ( 4.4 ). The carrier ( 4.3 ), as well as the elements ( 4.2 . 4.4 ) as well as the contacting elements, which are preferably used as bond connections ( 4.8.2 ) are of a hermetically sealed surrounding hybrid housing ( 4.5 ), consisting of a hybrid caseback ( 4.5.1 ) and a hybrid housing cover ( 4.5.2 ), surrounded / enclosed. The electrical connection of the required contacts to the outside by means of the elastic contacts ( 4.8.2 ), which are preferably designed as bond connections, with the thus contacted / connected connector pins ( 8.1 ), preferably, or in this example, as glass bushings of the hybrid housing bottom ( 4.5.1 ) are executed.
Das
Messwertaufnehmerelement (4.1) ist hierbei mittels einer
kraftschlüssigen
und/oder weitgehend formschlüssigen
Verbindung, die vorzugsweise als visko-elastische Befestigungsschicht
(7.2) ausgeführt
ist, mit dem Hybrid-Gehäuse-Boden (4.5.1)
verbunden, wobei die Signal-Ankopplung, und/oder die Signalübertragung
der longitudinalen Körperschallwellen
(6.1), zwischen dem Messwertaufnehmerelement (4.1)
und der Fahrzeugstruktur (5) – wie gestrichelt angedeutet –,
- – mittels
einer elastischen Befestigungsschicht (7.2)/visko-elastischen
Befestigungsschicht (7.2),
- – über das
Hybrid-Gehäuse
(4.5), insbesondere dem Hybrid-Gehäuse-Boden (4.5.1),
- – und
gegebenenfalls über
geeignete Montagemittel/einen geeigneten Montageblock (11),
erfolgt.The transducer element ( 4.1 ) in this case by means of a non-positive and / or largely positive connection, preferably as a visco-elastic fastening layer ( 7.2 ) is carried out with the hybrid housing floor ( 4.5.1 ), wherein the signal coupling, and / or the signal transmission of the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), between the transducer element ( 4.1 ) and the vehicle structure ( 5 ) - as indicated by dashed lines -, - By means of an elastic attachment layer ( 7.2 ) / visco-elastic attachment layer ( 7.2 )
- Via the hybrid housing ( 4.5 ), in particular the hybrid housing floor ( 4.5.1 )
- - and optionally via suitable mounting means / a suitable mounting block ( 11 )
he follows.
Wie
aus der 9 zu entnehmen ist, erfolgt die
Signal-Ankopplung, und/oder die Signalübertragung, zwischen dem Messwertaufnehmerelement (4.1)
und der Fahrzeugstruktur (5), mittels einer elastischen
Befestigungsschicht (7.2)/visko-elastischen Befestigungsschicht
(7.2), welche eine Beeinflussung der Signalübertragungsstrecke
und/oder der Signal-Ankopplung
hat. Mittels der elastischen Befestigungsschicht (7.2)/visko-elastischen
Befestigungsschicht (7.2) erfolgt hierbei eine Dämpfung der
unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten der
erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung
erreicht.Like from the 9 can be seen, the signal coupling, and / or the signal transmission, between the Meßwertaufnehmerelement ( 4.1 ) and the vehicle structure ( 5 ), by means of an elastic attachment layer ( 7.2 ) / visco-elastic attachment layer ( 7.2 ), which has an influence on the signal transmission path and / or the signal coupling. By means of the elastic attachment layer ( 7.2 ) / visco-elastic attachment layer ( 7.2 In this case, an attenuation of the unwanted signal components in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling, or is thus a preferred transmission behavior of the desired signal components, against unwanted signal components, achieved in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling.
Das
den Träger
(4.3) mit Messwertaufnehmerelement (4.1) umgebenden
Hybrid-Gehäuse (4.5),
bildet einen Schutz, zum Beispiel vor Feuchtigkeit, für den Träger (4.3)
mit Messwertaufnehmerelement (4.1) und bildet mit der Formgebung
des Hybrid-Gehäuses
(4.5), eine Montagehilfe für den Träger (4.3) mit Messwertaufnehmerelement
(4.1) für den/die
darauffolgenden weiterführenden
Verarbeitungsschritte dar. Diese können wie dargestellt darin bestehen,
dass der Träger
(4.3) mit Messwertaufnehmerelement (4.1), bzw.
das umgebende Hybrid-Gehäuse
(4.5), mittels eines Vergusses im entstehenden Hohlraum
(10), im zumindest teilweise umgebenden Montageblock (11)
zumindest teilweise eingegossen/fixiert werden kann.That the carrier ( 4.3 ) with transducer element ( 4.1 ) surrounding hybrid housing ( 4.5 ), provides protection, for example against moisture, for the wearer ( 4.3 ) with transducer element ( 4.1 ) and forms with the shape of the hybrid housing ( 4.5 ), an assembly aid for the carrier ( 4.3 ) with transducer element ( 4.1 ) for the subsequent processing steps. 4.3 ) with transducer element ( 4.1 ), or the surrounding hybrid housing ( 4.5 ), by means of a potting in the resulting cavity ( 10 ), in at least partially surrounding mounting block ( 11 ) at least partially poured / can be fixed.
Das
umgebenden Gehäuse
(4.5) ist dafür vorbereitet,
dass dieses mit einem geeignetem Montageblock (11) bzw.
direkt mit der Fahrzeugstruktur (5) mittels einer Verbindung
(9.1)/Verbindungsstelle (9.1)/Verbindungsnaht
(9.1) verbindbar ist, wobei die Verbindung (9.1)/Verbindungsstelle
(9.1)/Verbindungsnaht (9.1) als Schweiß-, Löt-, oder
Klebeverbindung ausgeführt
sein kann. Im Bereich des Montageblocks (11), sorgt die
Formgebung des Montageblocks, oder des Aufnehmersystem/Auslösesensor (4),
im Kontaktbereich für
den erforderlichen Toleranzausgleich zwischen dem Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) und der Fahrzeugstruktur (5). Der gezeigte
Montageblock (11) ist hierbei jedoch nicht zwingend erforderlich,
wenn die Fahrzeugstruktur (5) eine Aufnahme aufweist, welche
als Gegenstück zum
Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) ausgebildet ist, oder eine Ausformung aufweist, wie
diese der Montageblock (11) hätte.The surrounding case ( 4.5 ) is prepared for this with a suitable mounting block ( 11 ) or directly with the vehicle structure ( 5 ) by means of a connection ( 9.1 ) / Connection point ( 9.1 ) / Seam ( 9.1 ) is connectable, wherein the compound ( 9.1 ) / Connection point ( 9.1 ) / Seam ( 9.1 ) can be designed as a welded, soldered or glued connection. In the area of the mounting block ( 11 ), the shape of the mounting block, or the transducer system / trigger sensor ( 4 ), in the contact area for the required tolerance compensation between the pickup system / trigger sensor ( 4 ) and the vehicle structure ( 5 ). The assembly block shown ( 11 ) is not mandatory if the vehicle structure ( 5 ) has a receptacle which, as a counterpart to the pickup system / triggering sensor ( 4 ) is formed, or has a shape, as this of the mounting block ( 11 ) would have.
Zusätzlich zur
Verbindung (9.1)/Verbindungsstelle (9.1)/Verbindungsnaht
(9.1), insbesondere wenn diese als Klebeverbindung ausgeführt wird,
kann diese mittels einer zusätzlichen
nicht näher
dargestellten mechanischen Fixierung, vorzugsweise als Klemm- oder Schraubverbindung
ausgeführt,
unterstütz
werden, damit beispielsweise der Montageprozess im Fahrzeug (5)
vereinfacht wird, bzw. die Trocken-/Aushärtezeiten nicht abgewartet werden
müssen.In addition to the connection ( 9.1 ) / Connection point ( 9.1 ) / Seam ( 9.1 ), especially if this is performed as an adhesive connection, this can be supported by means of an additional mechanical fixation, not shown, preferably designed as a clamping or screw connection, so that, for example, the assembly process in the vehicle ( 5 ), or the drying / curing times need not be awaited.
Der
Montageblock (11) ist mit der Fahrzeugstruktur (5)
mittels einer Verbindung/Verbindungsstelle, die wie in der Figur
gezeigt als Befestigungsschraube/n (12) realisiert ist,
verbunden, wobei diese Verbindung/Verbindungsstelle zusätzlich oder alternativ
mit einer Schraub-, Schweiß-,
Löt-, oder Klebeverbindung
ausgeführt
sein kann.The mounting block ( 11 ) is with the vehicle structure ( 5 ) by means of a connection / connection point, which as shown in the figure as a fastening screw / n ( 12 ) is realized, this connection / connection point additionally or alternatively with a screw, welding, soldering, or adhesive connection can be performed.
Das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), welches für
Diagnose- und Sicherheitsvorrichtung geeignet ist, zeichnet sich
dadurch aus, dass das Messwertaufnehmerelement (4.1) besonders
geeignet ist, um Körperschallwellen, insbesondere
longitudinale Körperschallwellen
(6.1), zu erfassen, und dadurch Erkennungsvorrichtungen bzw.
entsprechende weiterführende
Steuergeräte
zur Überwachung /Auswertung
für Crash-Signaturen, Lagerschäden, Bremsverschleiß, Fahrbahnbelägen, Verbrennungsanomalien
oder Dröhngeräuschen realisiert
werden können.
Bei den auf das erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) einwirkenden Kräfte,
kann es sich um Axial-, Biege-, Scher-, Torsionskräfte und
gegebenenfalls Beschleunigungskräfte
handeln.The pickup system / trigger sensor ( 4 ), which is suitable for diagnosis and safety device, is characterized in that the transducer element ( 4.1 ) is particularly suitable to structure-borne sound waves, in particular longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), and thereby recognition devices or corresponding further control devices for monitoring / evaluation for crash signatures, bearing damage, brake wear, road surfaces, combustion anomalies or Dröhngeräuschen can be realized. In the on the inventive pickup system / trigger sensor ( 4 ) acting forces, it may be axial, bending, shear, torsional forces and possibly acceleration forces.
10 zeigt
eine Detaildarstellung der Kontaktierung/Kontaktstelle einer Signalübergangsstelle/Signalpfades,
am Beispiel eines Montageblocks (11). 10 shows a detailed representation of the contacting / contact point of a signal transition point / signal path, using the example of a mounting block ( 11 ).
Hierbei
ist ein Montageblocks (11), mittels einer Befestigungsschraube
(12), auf eine Fahrzeugstruktur (5), durch diese
longitudinale Körperschallwellen
(6.1) verlaufen, angebracht.Here is a mounting block ( 11 ), by means of a fastening screw ( 12 ), on a vehicle structure ( 5 ), by these longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), attached.
Als
Besonderheit, bzw. als Detail, sind hierbei im Übergangsbereich der Signal-Ankopplung, bzw.
der Signalübertragung
der Körperschallwellen, zwischen
dem Montageblock (11) und der Fahrzeugstruktur (5),
die speziellen mechanische Kontaktstrukturen (11.1), welche
insbesondere vorzugsweise als V-förmige zylindrische/radiale
Strukturen oder als V-förmige
ovale Strukturen oder als V-förmige
längliche
Strukturen, ausgebildet sind, zu sehen.As a special feature, or as a detail, are here in the transition region of the signal coupling, or the signal transmission of the structure-borne sound waves, between the mounting block ( 11 ) and the vehicle structure ( 5 ), the special mechanical contact structures ( 1.11 ), which are in particular preferably designed as V-shaped cylindrical / radial structures or as V-shaped oval structures or as V-shaped elongated structures.
Je
nach geometrischen Formgebung bzw. die Anordnung der Kontaktstrukturen
(11.1), wird ein Einfluss auf die Signal-Ankopplung, und/oder
die Signalübertragung
der Körperschallwellen
erreicht.Depending on the geometric shape or the arrangement of the contact structures ( 1.11 ), an influence on the signal coupling, and / or the signal transmission of the structure-borne sound waves is achieved.
Mittels
der Formgebung bzw. die Anordnung der Kontaktstrukturen (11.1)
des Montageblocks (11), bzw. alternativ der Kontaktübergangsstelle,
lässt sich ebenso
wie mittels der elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1) bzw. mittels der elastischen Befestigungsschicht
(7.2)/visko-elastischen Befestigungsschicht (7.2),
eine Dämpfung
der unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten
der erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung erreichen.By means of the shaping or the arrangement of the contact structures ( 1.11 ) of the mounting block ( 11 ), or alternatively the contact transition point, can be as well as by means of the elastic coupling layer ( 7.1 ) / viscoelastic coupling layer ( 7.1 ) or by means of the elastic attachment layer ( 7.2 ) / visco-elastic attachment layer ( 7.2 ), an attenuation of the unwanted signal components in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling, or will thus achieve a preferred transmission behavior of the desired signal components, against unwanted signal components in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling.
Falls
beispielsweise ein Bewegungsablauf gemessen werden soll, so sind
die Abmessungen der Strukturelemente (11.1) kleiner/kürzer, bzw.
kleiner/kürzer
beabstandet zu realisieren, als die kürzeste zu erfassende Wellenlänge ist.If, for example, a motion sequence is to be measured, the dimensions of the structural elements ( 1.11 ) smaller / shorter, or smaller / shorter spaced, than the shortest wavelength to be detected.
Soll
hingegen beispielsweise ein Wellenfilter realisiert werden, so sind
die Abmessungen der Strukturelemente (11.1) größer/länger, bzw.
größer/länger beabstandet
zu realisieren, als die längste zu
erfassende Wellenlänge
ist.If, by contrast, a wave filter is to be realized, for example, then the dimensions of the structural elements ( 1.11 ) greater / longer, or greater / longer spaced, than the longest wavelength to be detected.
11 zeigt
einen alternativen möglichen Aufbau
sowie die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Auslösesensors (4), welcher
auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht ist. Wie bereits
in 5 und 9 erörtert, sind auch hier die Körperschallwellen
hinsichtlich ihrer Ausbreitungsform in longitudinale (6.1)
und transversale (6.2) Körperschallwellen zu unterscheiden.
Bei den transversalen Körperschallwellen
(6.2) handelt es sich um Wellen, deren Schwingungsausrichtung
senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (6) steht, wie dieses
auch beispielsweise bei allen elektromagnetischen Wellen vorzufinden ist.
Bei den longitudinalen Körperschallwellen
(6.1) handelt es sich hingegen um Wellen, deren Schwingungsrichtung
längs/parallel
zur Ausbreitungsrichtung (6)/Fortpflanzungsrichtung (6)
verlaufen. Hierbei sind wieder die selben nachteiligen Eigenschaften/Eigenheiten
der longitudinalen-Körperschallwellen
(6.1), sowie Gegebenheiten bzw. bei der Umsetzung zu Beachtendes,
anzuführen,
wie dies bei der Beschreibung zur 5 bereits
erfolgt ist. 11 shows an alternative possible structure and the operation of the trigger sensor according to the invention ( 4 ), which is based on a vehicle structure ( 5 ) is attached. As already in 5 and 9 Here, too, the structure-borne sound waves in terms of their propagation form in longitudinal ( 6.1 ) and transversal ( 6.2 ) To distinguish structure-borne sound waves. In the transversal structure-borne sound waves ( 6.2 ) are waves whose oscillation orientation is perpendicular to the propagation direction ( 6 ), as this is also found for example in all electromagnetic waves. In the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ) are on the other hand waves whose direction of vibration along / parallel to the direction of propagation ( 6 ) / Reproduction direction ( 6 ). Here again the same disadvantageous properties / peculiarities of the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), as well as circumstances or in the implementation to be observed, as listed in the description of 5 already done.
Wie
aus der 11 zu entnehmen ist, besteht
das erfindungsgemäße Aufnehmersystem/der erfindungsgemäße Auslösesensor
(4), mit den physikalischen Eigenschaften, dass das Aufnehmersystem/der
Auslösesensor
(4), zumindest ausschnittsweise die Spektralanteile des
Körperschalls
oberhalb von 4 kHz erfassen kann, aus einem Träger (4.3), welcher
vorzugsweise als Substrat oder Verdrahtungsträger/Leadframe ausgebildet ist,
an diesen mittels einer kraftschlüssigen und/oder weitgehend formschlüssigen Verbindung,
die vorzugsweise als Klebestelle oder Lötstelle (4.8.3) ausgeführt ist,
ein Messwertaufnehmerelement (4.1), welches vorzugsweise
als Piezoelement ausgebildet ist, angebracht/kontaktiert ist. Auf
der gegenüberliegenden Seite/Fläche des
Trägers
(4.3), befindet sich eine aktive elektrische Signalaufbereitungskomponente (4.2),
welche bevorzugt als integrierte Halbleiterschaltung realisiert
ist, und sofern das Aufnehmersystem/der Auslösesensor (4) Beschleunigungssignale
bzw. ausschnittsweise die Spektralanteile der Beschleunigung unterhalb
500 Hz, aufnehmen und/oder erfassen können soll, ein Beschleunigungssensor
(4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches Element (4.4).
DerLike from the 11 it can be seen, consists of the inventive pickup system / the trigger sensor according to the invention ( 4 ), with the physical properties that the pick-up system / triggering sensor ( 4 ), at least partially detect the spectral components of structure-borne noise above 4 kHz, from a carrier ( 4.3 ), which is preferably designed as a substrate or wiring carrier / leadframe, to these by means of a non-positive and / or largely positive connection, preferably as a splice or solder joint ( 4.8.3 ), a transducer element ( 4.1 ), which is preferably formed as a piezoelectric element, mounted / contacted. On the opposite side / surface of the carrier ( 4.3 ), there is an active electrical signal conditioning component ( 4.2 ), which is preferably realized as a semiconductor integrated circuit, and if the pickup system / the trigger sensor ( 4 ) Acceleration signals or partial spectral components of the acceleration below 500 Hz, record and / or to be able to capture, an acceleration sensor ( 4.4 ) or an acceleration-sensitive element ( 4.4 ). Of the
Trägers (4.3),
sowie die darauf befindlichen Elemente (4.2, 4.4)
als auch die Kontaktierungselemente, welche vorzugsweise als Bondverbindungen (4.8.2)
ausgebildet sind, sind von einem hermetisch dichtem umgebenden Hybrid-Gehäuse (4.5)
umgeben/eingeschlossen. Die elektrische Anbindung der erforderlichen
Kontakte nach Außen
erfolgt mittels den elastischen Kontaktierungen (4.8.2),
welche vorzugsweise als Bondverbindungen ausgeführt sind, mit den damit kontaktierten/verbundenen
Steckerpins (8.1), die vorzugsweise, bzw. in diesem Beispiel, als
Glasdurchführungen
des Hybrid-Gehäuses
(4.5) ausgeführt
sind.Carrier ( 4.3 ), as well as the elements ( 4.2 . 4.4 ) as well as the contacting elements, which are preferably used as bond connections ( 4.8.2 ) are of a hermetically sealed surrounding hybrid housing ( 4.5 surrounded / enclosed. The electrical connection of the required contacts to the outside by means of the elastic contacts ( 4.8.2 ), which are preferably designed as bond connections, with the thus contacted / connected connector pins ( 8.1 ), preferably, or in this example, as glass bushings of the hybrid housing ( 4.5 ) are executed.
Das
Messwertaufnehmerelement (4.1) ist mittels einer kraftschlüssigen und/oder
weitgehend formschlüssigen
Verbindung, die vorzugsweise als Klebestelle oder Lötstelle
(4.8.3) ausgeführt
ist, mit dem Träger
(4.3) verbunden, wobei die Signal-Ankopplung, und/oder
die Signalübertragung
der longitudinalen Körperschallwellen
(6.1), zwischen dem Messwertaufnehmerelement (4.1)
und der Fahrzeugstruktur (5), mittels einer
- – starren
Ankopplung (7.3), welche sich innerhalb des Hybrid-Gehäuses (4.5)
befindet, und
- – einer
dem Hybrid-Gehäuse
(4.5), zumindest im Bereich des Messwertaufnehmerelement
(4.1), umgebenden Vergusses (4.6) oder radial
umgebenden elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1),
erfolgt.The transducer element ( 4.1 ) is by means of a non-positive and / or largely positive connection, preferably as a splice or solder joint ( 4.8.3 ) is carried out with the carrier ( 4.3 ), wherein the signal coupling, and / or the signal transmission of the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), between the transducer element ( 4.1 ) and the vehicle structure ( 5 ), by means of a - - rigid coupling ( 7.3 ), which are located within the hybrid housing ( 4.5 ), and
- One of the hybrid housing ( 4.5 ), at least in the region of the transducer element ( 4.1 ), surrounding potting ( 4.6 ) or radially surrounding elastic coupling layer ( 7.1 ) / viscoelastic coupling layer ( 7.1 )
he follows.
Wie
aus der 11 zu entnehmen ist, erfolgt die
Signal-Ankopplung, und/oder die Signalübertragung, zwischen dem Messwertaufnehmerelement (4.1)
und der Fahrzeugstruktur (5), mittels des umgebenden Vergusses
(4.6) oder der radial umgebenden elastischen Koppelschicht
(7.1)/visko-elastischen Koppelschicht (7.1), welche/r
eine Beeinflussung der Signalübertragungsstrecke
und/oder der Signal-Ankopplung hat. Mittels des umgebenden des umgebenden
Vergusses (4.6) oder der radial umgebenden elastischen
Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen Koppelschicht (7.1)
erfolgt hierbei eine Dämpfung der
unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten
der erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung erreicht.Like from the 11 can be seen, the signal coupling, and / or the signal transmission, between the Meßwertaufnehmerelement ( 4.1 ) and the vehicle structure ( 5 ), by means of the surrounding casting ( 4.6 ) or the radially surrounding elastic coupling layer ( 7.1 ) / viscoelastic coupling layer ( 7.1 ), which has an influence on the signal transmission path and / or the signal coupling. By means of surrounding surrounding casting ( 4.6 ) or the radially surrounding elastic coupling layer ( 7.1 ) / viscoelastic coupling layer ( 7.1 In this case, an attenuation of the unwanted signal components in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling, or is thus a preferred transmission behavior of the desired signal components, against unwanted signal components, achieved in the signal band of the signal transmission path and / or the signal coupling.
Mittels
der kraftschlüssigen
und/oder formschlüssigen
Verbindung/Kontaktierung (4.8.3) zwischen dem Träger (4.3)
und dem Messwertaufnehmerelement (4.1), die vorzugsweise
als Klebestelle oder Lötstelle
ausgeführt
ist, wird gleichzeitig eine elektrische Signalübertragung, bzw. wird gleichzeitig eine
Vielzahl von elektrischen Kontaktstellen ermöglicht. Als Beispiel, bzw.
als Vertreter für
die anderen Signale, ist in dieser Figur die gemeinsame Elektrode (4.1.1)
des Messwertaufnehmerelements (4.1) gezeigt, welche über die
Verbindung/Kontaktierung (4.8.3) zum Träger (4.3), bzw. mittels
einer Durchkontaktierung (4.3.1) durch den Träger hindurch
zur elektrische Signalaufbereitungskomponente (4.2) geführt wird.By means of the frictional and / or positive connection / contacting ( 4.8.3 ) between the carrier ( 4.3 ) and the transducer element ( 4.1 ), which is preferably designed as a splice or solder joint, at the same time an electrical signal transmission, or at the same time allows a variety of electrical contact points. As an example, or as a representative of the other signals, in this figure, the common electrode ( 4.1.1 ) of the transducer element ( 4.1 ), which via the connection / contacting ( 4.8.3 ) to the carrier ( 4.3 ), or by means of a via ( 4.3.1 ) through the carrier to the electrical signal conditioning component ( 4.2 ) to be led.
Wie
aus der 11 weiter zu entnehmen ist, ist
in diesem Ausführungsbeispiel,
abweichend zu den Ausführungsbeispielen
der 5 und 9, das Messwertaufnehmerelement
(4.1) senkrecht/im rechten Winkel bzw. ungefähr im Winkel
von 90 Grad zum Träger
(4.3) angeordnet, wodurch eine zusätzliche Unterdrückung/Dämpfung der
unerwünschten transversalen
Körperschallwellen
(6.2) erreicht wird.Like from the 11 can be seen, is in this embodiment, different from the embodiments of the 5 and 9 , the transducer element ( 4.1 ) perpendicular / at right angles or approximately at an angle of 90 degrees to the carrier ( 4.3 ), whereby an additional suppression / attenuation of unwanted transverse structure-borne sound waves ( 6.2 ) is achieved.
Das
den Träger
(4.3) mit Messwertaufnehmerelement (4.1) umgebenden
Hybrid-Gehäuse (4.5),
bildet einen Schutz, zum Beispiel vor Feuchtigkeit, für den Träger (4.3)
mit Messwertaufnehmerelement (4.1) und bildet mit der Formgebung
des Hybrid-Gehäuses
(4.5), eine Montagehilfe für den Träger (4.3) mit Messwertaufnehmerelement
(4.1) für den/die
darauffolgenden weiterführenden
Verarbeitungsschritte dar. Diese können wie dargestellt darin bestehen,
dass der Träger
(4.3) mit Messwertaufnehmerelement (4.1), bzw.
das umgebende Hybrid-Gehäuse
(4.5), mittels eines Vergusses (4.6) oder der radial
umgebenden elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1) im entstehenden Hohlraum (10),
zumindest teilweise eingegossen/fixiert werden kann.That the carrier ( 4.3 ) with transducer element ( 4.1 ) surrounding hybrid housing ( 4.5 ), provides protection, for example against moisture, for the wearer ( 4.3 ) with transducer element ( 4.1 ) and forms with the shape of the hybrid housing ( 4.5 ), an assembly aid for the carrier ( 4.3 ) with transducer element ( 4.1 ) for the subsequent processing steps. 4.3 ) with transducer element ( 4.1 ), or the surrounding hybrid housing ( 4.5 ), by means of a potting ( 4.6 ) or the radially surrounding elastic coupling layer ( 7.1 ) / viscoelastic coupling layer ( 7.1 ) in the resulting cavity ( 10 ), at least partially poured / fixed.
Das
umgebenden Gehäuse
(4.5) ist dafür vorbereitet,
dass dieses direkt mit der Fahrzeugstruktur (5), bzw. mit
einem nicht näher
gezeigtem geeignetem Montageblock (11), mittels einer Verbindung (9.1)/Verbindungsstelle
(9.1)/Verbindungsnaht (9.1) verbindbar ist, wobei
die Verbindung (9.1)/Verbindungsstelle (9.1)/Verbindungsnaht
(9.1) als Schweiß-,
Löt-, oder
Klebeverbindung ausgeführt sein
kann. Im Bereich der Montagestelle, sorgt die Formgebung des Kontaktstelle,
oder des Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), im Kontaktbereich für den erforderlichen Toleranzausgleich
zwischen dem Aufnehmersystem/Auslösesensor (4) und der
Fahrzeugstruktur (5). Der andiskutete Montageblock (11) ist
hierbei jedoch nicht zwingend erforderlich, wenn die Fahrzeugstruktur
(5) eine Aufnahme aufweist, welche als Gegenstück zum Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) ausgebildet ist, oder eine Ausformung aufweist, wie
diese der Montageblock (11) hätte.The surrounding case ( 4.5 ) is prepared to be directly linked to the vehicle structure ( 5 ), or with a not shown suitable mounting block ( 11 ), by means of a connection ( 9.1 ) / Connection point ( 9.1 ) / Seam ( 9.1 ) is connectable, wherein the compound ( 9.1 ) / Connection point ( 9.1 ) / Seam ( 9.1 ) can be designed as a welded, soldered or glued connection. In the area of the mounting point, the shape of the contact point, or the pickup system / trigger sensor ( 4 ), in the contact area for the required tolerance compensation between the pickup system / trigger sensor ( 4 ) and the vehicle structure ( 5 ). The andiskutete mounting block ( 11 ) is not mandatory if the vehicle structure ( 5 ) has a receptacle which, as a counterpart to the pickup system / triggering sensor ( 4 ) is formed, or has a shape, as this of the mounting block ( 11 ) would have.
Die
oben bereits andiskutierte zusätzliche Unterdrückung/Dämpfung der
unerwünschten
transversalen Körperschallwellen
(6.2), gegenüber
den longitudinalen Körperschallwellen
(6.1), wird neben der speziellen Anordnung des Messwertaufnehmerelements
(4.1), welches senkrecht/im rechten Winkel bzw. ungefähr im Winkel
von 90 Grad zum Träger (4.3)
angeordnet ist, auch dadurch erreicht, dass die Struktur des Fahrzeuges,
bedingt durch die Öffnung zur
Aufnahme des Aufnehmersystems/Auslösesensors (4), eine
Unterbrechung der Ausbreitungsrichtung der transversalen Körperschallwellen
(6.2) entsteht, und nur eine Einkopplung der longitudinalen Körperschallwellen
(6.1) ermöglicht/begünstigt wird.The additional suppression / attenuation of the unwanted transversal structure-borne sound waves already discussed above ( 6.2 ), compared to the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), in addition to the special arrangement of the transducer element ( 4.1 ), which perpendicular / at right angles or approximately at an angle of 90 degrees to the carrier ( 4.3 ) is also achieved in that the structure of the vehicle, due to the opening for receiving the Aufnehmersystems / trigger sensor ( 4 ), an interruption of the propagation direction of the transverse structure-borne sound waves ( 6.2 ), and only one coupling of the longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ) is allowed / favored.
Zusätzlich zur
Verbindung (9.1)/Verbindungsstelle (9.1)/Verbindungsnaht
(9.1), insbesondere wenn diese als Klebeverbindung ausgeführt wird,
kann diese mittels einer zusätzlichen
nicht näher
dargestellten mechanischen Fixierung, vorzugsweise als Klemmoder
Schraubverbindung ausgeführt,
unterstütz
werden, damit beispielsweise der Montageprozess im Fahrzeug (5)
vereinfacht wird, bzw. die Trocken-/Aushärtezeiten nicht abgewartet werden
müssen.In addition to the connection ( 9.1 ) / Connection point ( 9.1 ) / Seam ( 9.1 ), especially if this is designed as an adhesive connection, this can be supported by means of an additional mechanical fixation, not shown, preferably designed as a Klemmoder screw, so that, for example, the assembly process in the vehicle ( 5 ), or the drying / curing times need not be awaited.
Das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), welches für
Diagnose- und Sicherheitsvorrichtung geeignet ist, zeichnet sich
dadurch aus, dass das Messwertaufnehmerelement (4.1) besonders
geeignet ist, um Körperschallwellen, insbesondere
longitudinale Körperschallwellen
(6.1), zu erfassen, und dadurch Erkennungsvorrichtungen bzw.
entsprechende weiterführende
Steuergeräte
zur Überwachung
/Auswertung für
Crash-Signaturen, Lagerschäden,
Bremsverschleiß,
Fahrbahnbelägen, Verbrennungsanomalien
oder Dröhngeräuschen realisiert
werden können.
Bei den auf das erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) einwirkenden Kräfte,
kann es sich um Axial-, Biege-, Scher-, Torsionskräfte und
gegebenenfalls Beschleunigungskräfte
handeln.The pickup system / trigger sensor ( 4 ), which is suitable for diagnosis and safety device, is characterized in that the transducer element ( 4.1 ) is particularly suitable to structure-borne sound waves, in particular longitudinal structure-borne sound waves ( 6.1 ), and thereby recognition devices or corresponding further control devices for monitoring / evaluation for crash signatures, bearing damage, brake wear, road surfaces, combustion anomalies or Dröhngeräuschen can be realized. In the on the erfindungsge suitable pickup system / trigger sensor ( 4 ) acting forces, it may be axial, bending, shear, torsional forces and possibly acceleration forces.
-
11
-
Fahrzeugvehicle
-
22
-
Steuergerätcontrol unit
-
2.12.1
-
Auswerteeinheitevaluation
-
33
-
ausgelagerte
Assistenzsensorenoutsourced
assistance sensors
-
3.1.23.1.2
-
ausgelagerte
Assistenzsensoren mit x-y-Sensierungoutsourced
Assistance sensors with x-y sensing
-
3.23.2
-
Upfrontsensor/Assistenzsensoren
mit x-SensierungUpfront / assistance sensors
with x-sensing
-
3.33.3
-
Upfrontsensor/Assistenzsensoren
mit x-SensierungUpfront / assistance sensors
with x-sensing
-
44
-
Aufnehmersystem/Auslösesensors
(insbesondere als Körperschallsensor
ausgebildet)Transducer / trigger sensor
(In particular as a structure-borne sound sensor
educated)
-
4.04.0
-
Sensorkörpersensor body
-
4.14.1
-
Messwertaufnehmerelements
(insbesondere als Piezoelement ausgebildet)Messwertaufnehmerelements
(in particular designed as a piezoelectric element)
-
4.1.14.1.1
-
Gemeinsame
Elektrode des Messwertaufnehmerelements (4.1)Common electrode of the transducer element ( 4.1 )
-
4.1.24.1.2
-
Einzelne
Elektrode/Messelektrode des Messwertaufnehmerelements (4.1)Single electrode / measuring electrode of the transducer element ( 4.1 )
-
4.1.34.1.3
-
Facetten-Anordnung/Vielzahl
von einzelne Messelektroden des Messwertaufn. (4.1)Facet arrangement / variety of individual measuring electrodes of the measured value ( 4.1 )
-
4.1.44.1.4
-
Array-Anordnung/Vielzahl
von einzelne Messelektroden des Messwertaufn. (4.1)Array arrangement / plurality of individual measuring electrodes of the measured value ( 4.1 )
-
4.1.54.1.5
-
Digital-Elektroden-Anordnung
der einzelne Messelektroden des Messwertaufn. (4.1)Digital electrode arrangement of the individual measuring electrodes of the measured value ( 4.1 )
-
4.1.64.1.6
-
Selbsttest-Elektrode
des Messwertaufnehmerelements (4.1)Self-test electrode of the transducer element ( 4.1 )
-
4.24.2
-
elektrische
Beschaltung (insbesondere integrierten Signalaufbereitungsschaltung/electrical
Wiring (in particular integrated signal conditioning circuit /
-
-
Verstärkerschaltung/Verarbeitungseinheit)Amplifier circuit / processing unit)
-
4.2.14.2.1
-
Ausgang
der elektrischen Beschaltungoutput
the electrical wiring
-
4.34.3
-
Träger (insbesondere
Substrat/Verdrahtungsträger/Trägerplatte)Carrier (in particular
Substrate / wiring carrier / backing plate)
-
4.3.14.3.1
-
Durchkontaktierungvia
-
4.3.24.3.2
-
Kontaktfläche/„Kontakt-Ball"/„Bump"Contact surface / "Contact Ball" / "Bump"
-
4.3.34.3.3
-
Verdrahtungsleitungwiring line
-
4.44.4
-
Beschleunigungssensor
(beschleunigungsempfindliches Element)accelerometer
(acceleration-sensitive element)
-
4.54.5
-
Hybrid-GehäuseHybrid housing
-
4.5.14.5.1
-
Hybrid-Gehäuse-BodenHybrid housing bottom
-
4.5.24.5.2
-
Hybrid-Gehäuse-DeckelHybrid housing cover
-
4.64.6
-
Vergussgrouting
-
4.74.7
-
Moldmaterial
(Moldmasse)molding material
(Molding compound)
-
4.8.14.8.1
-
Kontaktierschicht
(ggfls. als elastische Kontaktierschicht ausgeführt)contacting layer
(if necessary designed as an elastic contacting layer)
-
4.8.24.8.2
-
Kontaktierung
(ggfl. als elastische Kontaktierung/Bondverbindung ausgeführt)contact
(if necessary designed as elastic contacting / bond connection)
-
4.8.34.8.3
-
Kontaktierung
(vorzugsweise als Klebestelle oder Lötstelle ausgeführt)contact
(preferably designed as a splice or solder joint)
-
4.94.9
-
Lead-FrameLead frame
-
4.104.10
-
Gehäusecasing
-
55
-
Fahrzeugstruktur
(Karosserie)vehicle structure
(Body)
-
66
-
Ausbreitungsrichtung/Fortpflanzungsrichtung
/StoßrichtungDirection of propagation / propagation direction
/Shock device
-
6.16.1
-
longitudinale
Körperschallwelle/nlongitudinal
BAW / n
-
6.26.2
-
transversale
Körperschallwelle/ntransversal
BAW / n
-
6.36.3
-
Beschleunigungssignal-Spektralanteile/BeschleunigungssignalanteileAcceleration signal spectral / acceleration signal components
-
7.17.1
-
elastische
Koppelschicht,elastic
Coupling layer,
-
7.27.2
-
visko-elastische
Befestigungsschichtviscoelastic
attachment layer
-
7.37.3
-
starre
Ankopplungrigid
coupling
-
8.18.1
-
SteckerpinConnector pin
-
8.28.2
-
Anschlusssteckerconnector
-
99
-
umlaufende
Verbindungsstelleencircling
junction
-
9.19.1
-
Verbindungsstelle
(z.B. Schweiß-
Löt- oder Klebeverbindung;
ggfls. umlaufend)junction
(e.g., welding
Soldered or glued connection;
sometimes. circulating)
-
1010
-
Hohlraum cavity
-
1111
-
Montageblockmounting block
-
11.111.1
-
Kontaktstelle
(z.B. V-förmige
zylindrisch /ovale/länglich
Struktur-Elemente)contact point
(e.g., V-shaped
cylindrical / oval / oblong
Structural Elements)
-
1212
-
Befestigungsschraube/nMounting screw / n