DE102004036501A1

DE102004036501A1 - Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004036501A1
Application number: DE200410036501
Authority: DE
Inventors: Armin Dr. Hürland; Aleksandar Dr. Knezevic; Carsten Dr. Plog
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in einem verformbaren Außenbereich angeordneten Aufprallsensor. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Aufprallsensor nach seiner Auslösung infolge einer äußeren Krafteinwirkung auf den verformbaren Außenbereich selbsttätig wieder in seinen Ausgangszustand überführbar ist, wobei aus der Zeitspanne zwischen seiner Auslösung und einer Rückstellung in den Ausgangszustand auf die Größe der einwirkenden Kraft geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in einem verformbaren Außenbereich angeordneten Aufprallsensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der Praxis ist die Messung der Beschleunigung von Fahrzeugteilen bei einer Fahrzeugkollision bekannt. Der Zusammenprall eines Kraftfahrzeuges mit einem Kollisionsobjekt, wie z. B. einem Fußgänger, führt zu einer hohen Geschwindigkeitsänderung von vorderen Teilen des Kraftfahrzeuges während eines Eindrückens des vorderen Stoßfängers. Diese Beschleunigung kann durch entsprechend angebrachte Beschleunigungssensoren gemessen werden. Aus der Differenzgeschwindigkeit zwischen zwei hintereinander angeordneten Kontaktelementen kann die Art des Kollisionspartners ermittelt werden, wie es beispielsweise in der DE 2 212 190 beschrieben ist.

Ein weiterer Sensor für eine Sicherheitseinrichtung von Kraftfahrzeugen, der in oder unmittelbar hinter der Außenhaut des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, und bei dem sich in geringem Abstand hintereinander zwei Deformationssignalelemente befinden, welche bei einer Deformation in vorgegebener Stärke ein Signal liefern, ist in der DE 37 16 168 A1 offenbart. Bei diesem Sensor, bei dem auch Piezogeber in den Lagerstellen der zwei hintereinander angeordneten Deformationssignalelementen vorgesehen sein können, erfolgt eine Klassifizierung des Kollisionsobjektes ebenfalls anhand der Differenzgeschwindigkeit. Bei diesem vor allem zur Erkennung von einem Seitenaufprall vorgesehenen und vorzugsweise in Fahrzeugtüren angeordneten Sensor wird anhand der von dem Sensor abgegebenen Spannungssignal weiterhin geprüft, ob es sich bei dem vorliegenden Impuls um eine "normale" Beanspruchung handelt, beispielsweise einem Türzuschlagen, oder ob es ich um einen Crashfall handelt.

Weithin verbreitet sind Kraft messende Sensoren, wie z. B. kraftsensitive Widerstände, welche beispielsweise derart in einem Stoßfänger des Kraftfahrzeuges appliziert werden, dass sie bei Kontakt des Stoßfängers mit einem Kollisionsobjekt bzw. bei Verformung des Stoßfängers mit Kraft beaufschlagt werden. Ein solches Sensorsystem ist beispielsweise aus der EP 0 518 381 B1 bekannt, wobei das darin beschriebene System zur Erkennung einer Kollision des Fahrzeugs ein Vielzahl von Primärsenoren zur individuellen Abgabe von Signalen bei einem Zusammendrücken in Folge einer Kollision des Fahrzeugs aufweist sowie einen Sekundärsensor zur Ausgabe eines Signals nach den Primärsensoren, wenn der Sekundärsensor in Folge einer Kollision zusammengedrückt wird.

Außerdem ist aus der DE 100 13 563 A1 ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug zum Schutz von Fußgängern bekannt, bei welchem an einem Fahrzeugfrontbereich an zumindest zwei unterschiedlichen Stellen Kräfte aufnehmende Sensoren angeordnet sind. Die Signale der Sensoren werden auf eine elektronische Auswerteeinrichtung übertragen, welche zumindest eine am Kraftfahrzeug angebrachte Sicherheitseinrichtung aktivieren kann. Das Kraftfahrzeug ist mit einer reversiblen und einer nicht reversiblen Sicherheitseinrichtung versehen, wobei die reversible Sicherheitseinrichtung durch Signale des zuerst betätigbaren Sensors aktivierbar ist. Der zuerst betätigbare Sensor ist im Bereich des vorderen Stoßfängers und ein nachfolgend betätigbarer Sensor im Bereich der Vorderkante der Fronthaube angeordnet. Die reversible Sicherheitseinrichtung ist als eine rückstellbare Einrichtung zum Anstellen der Fronthaube ausgeführt. Die nicht reversible Sicherheitseinrichtung kann insbesondere ein Airbagsystem umfassen.

Die Verwendung von resistiven Foliendrucksensoren ist aus der DE 43 25 414 C2 und der DE 43 09 827 C2 bekannt. Bei diesen Sensoren wird bei einer aufprallbedingten Verformung der Außenhaut des Fahrzeugs und somit einer Krafteinwirkung auf die Sensoren ein elektrisches Signal an eine Auswerteschaltung gegeben, welche in Abhängigkeit des eingehenden Signals Sicherheitseinrichtungen des Fahrzeugs aktiviert.

In der DE 197 32 302 A1 ist eine Anordnung von Kollisionssensoren an der Karosserie eines Kraftfahrzeuges zur Aktivierung passiver Sicherheitskomponenten, wie zum Beispiel Airbags und Sicherheitsgurte, beschrieben. Dabei werden die Kollisionssensoren an den kollisionsgefährdeten Stellen des Kraftfahrzeuges angeordnet, welche im Crashfall ein Signal zur Aktivierung der Sicherheitseinrichtungen an ein Steuergerät senden. Bei einem Crashfall und in Folge der dabei auftretenden Fahrzeugdeformationen ändert sich der elektrische Widerstand der jeweiligen Kollisionssensoren. Überschreitet die Widerstandsänderung einen Sollwert, wird auf einen gefährlichen Zusammenstoß geschlossen und die entsprechenden Sicherheitseinrichtungen werden aktiviert. Die Kollisionssensoren sind als piezoelektrische Folien ausgebildet und großflächig an den kollisionsgefährdeten Stellen des Kraftfahrzeugs angeordnet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in seinem Frontbereich angeordneten Aufprallsensor anzugeben, welche eine gegenüber dem Stand der Technik zuverlässigere Erkennung eines auf das Kraftfahrzeug prallenden Objekts gewährleistet.

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in einem verformbaren Außenbereich angeordneten Aufprallsensor mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Erfindungsgemäß ist der Aufprallsensor nach seiner Auslösung infolge einer äußeren Krafteinwirkung auf den verformbaren Außenbereich selbsttätig wieder in seinen Ausgangszustand überführbar, wobei aus der Zeitspanne zwischen seiner Auslösung und einer Rückstellung in den Ausgangszustand auf die Größe der einwirkenden Kraft geschlossen wird. Die Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst wenigstens einen in dem verformbaren Außenbereich angeordneten Aufprallsensor. Mit der erfindungsgemäßen Aufprallerfassungseinrichtung ist ein individualisierter Schutz für Personen im nahen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeuges, insbesondere für Fußgänger, und für Personen im Kraftfahrzeug gegeben. Da die Länge der Zeitspanne zwischen der Auslösung des Aufprallsensors und seiner Rückstellung in den Ausgangszustand von der Masse und der Geschwindigkeit des aufprallenden Objekts abhängt und die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges zu jedem Zeitpunkt bekannt ist, kann auf die Masse des aufprallenden Objekts geschlossen werden. Die Aufprallerfassungseinrichtung kann somit zwischen einem Fußgänger und anderen in Frage kommenden Objekten unterscheiden und situationsbedingt geeignete fahrzeugseitige Sicherheitsmaßnahmen einleiten. Eine unnötige Auslösung von Sicherheitseinrichtungen für den Fußgängerschutz durch kleinere und leichtere Objekte im Vergleich zu der Masse eines Fußgängers kann dadurch verhindert werden. Die Aufprallerfassungseinrichtung erweist sich als unempfindlich gegenüber mechanischen Verspannungen im Bereich des Aufprallsensors, so dass langsam erfolgende Deformationen, beispielsweise bei einem Einparkvorgang des Kraftfahrzeuges, weitestgehend nicht von der Aufprallerfassungseinrichtung erfasst werden. In der Aufprallerfassungseinrichtung können für die Gewichtsklassifizierung einfache schaltende Sensorelemente eingesetzt werden, welche handelsüblich serienmäßig erworben werden können. Dadurch lässt sich die Aufprallerfassungseinrichtung mit einem nur geringen finanziellen und technischen Aufwand realisieren.

In einer Ausgestaltung der Erfindung löst der Aufprallsensor erst oberhalb eines vorgegebenen unteren Schwellenwerts für die Größe der einwirkenden Kraft aus. Es ist vorgesehen, dass der Aufprallsensor in einem Schaumstoffblock in einer vorderen Stoßfängerstruktur oder in einem Bereich zwischen dem Schaumstoffblock und einem Stoßfänger integriert ist. Der Schwellenwert ist von der Anordnung, beispielsweise von der Einbautiefe, des Aufprallsensors im verformbaren Außenbereich des Kraftfahrzeugs abhängig. Der Schwellenwert hängt ebenfalls vom Sensoraufbau und den Materialparametern des Schaumstoffblocks bzw. Stoßfängers ab. Er beeinflusst die Zeitspanne zwischen der Auslösung des Aufprallsensors und seiner Rückstellung in den Ausgangszustand.

In einer weiteren Ausgestaltung sind mehrere Aufprallsensoren im verformbaren Außenbereich des Kraftfahrzeugs verteilt. Alternativ kann sich der Aufprallsensor im Wesentlichen über die gesamte Breite des Außenbereichs des Kraftfahrzeugs erstrecken. Mittels beider Optionen ist eine weiträumige Er fassung eines auf das Kraftfahrzeug aufprallenden Objekts ermöglicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Figur näher erläutert, wobei die Figur eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug in einem Ausschnitt in einer schematischen Darstellung zeigt.
Eine Aufprallerfassungseinrichtung 1 für ein nicht weiter dargestelltes Kraftfahrzeug umfasst einen in einem verformbaren Außenbereich angeordneten Aufprallsensor 2. Der Aufprallsensor 2 kann beispielsweise in einem Schaumstoffblock in einer vorderen Stoßfängerstruktur integriert oder in einem Bereich zwischen dem Schaumstoffblock und dem Stoßfänger angeordnet sein. Der Aufprallsensor 2 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Breite eines Frontbereichs des Kraftfahrzeugs. Er kann aber auch in den Seitenbereichen und/oder in einem Heckbereich des Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Es können auch mehrere Aufprallsensoren 2 in der Aufprallerfassungseinrichtung 1 eingesetzt werden, die beispielsweise über den Außenbereich des Kraftfahrzeugs verteilt angeordnet sind.
Der Aufprallsensor 2 ist nach seiner Auslösung infolge einer äußeren Krafteinwirkung auf den verformbaren Außenbereich selbsttätig wieder in seinen Ausgangszustand überführbar. Der Aufprallsensor 2 kann beispielsweise zwei Kontaktfolien mit einem zwischen ihnen angeordneten Abstandshalter aufweisen. Aus der Zeitspanne zwischen der Auslösung des Aufprallsensors 2 und einer Rückstellung in den Ausgangszustand wird auf die Größe der von außen auf den verformbaren Außenbereich einwirkenden Kraft geschlossen.
Der Aufprallsensor 2 löst erst oberhalb eines vorgegebenen unteren Schwellenwerts für die auf ihn einwirkende Kraft aus. Der Schwellenwert für die auf den Aufprallsensor 2 einwirkende Kraft ist von der Anordnung des Aufprallsensors 2 im verformbaren Außenbereich des Kraftfahrzeugs abhängig, beispielsweise von seiner Einbautiefe.
Ein Ausgangssignal des Aufprallsensors 2 wird an eine Steuereinrichtung 3 weitergeleitet. Unter Einbeziehung der Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und gegebenenfalls der Außentemperatur, welche die Materialeigenschaften der Einbauumgebung des Aufprallsensors 2 beeinflusst, wird auf die Masse des aufprallenden Objektes geschlossen. In Abhängigkeit von einer Gewichtsklassifizierung können verschiedene Sicherheitssysteme des Kraftfahrzeugs entsprechend angesteuert werden, beispielsweise eine Anstellung und/oder Hebung einer Motorhaube 4, ein Airbagsystem 4 und/oder ein Insassengurtsystem 6. Wird bei einem Unfallereignis der verformbare Außenbereich des Kraftfahrzeuges dauerhaft beschädigt, das heißt dass der Aufprallsensor 2 nach seiner Auslösung infolge der äußeren Krafteinwirkung nicht wieder selbsttätig in seinen Ausgangszustand gelangt, werden keine Sicherheitssysteme für den Fußgängerschutz aktiviert.
Die erfindungsgemäße Aufprallerfassungseinrichtung 1 für das Kraftfahrzeug erweist sich für den Einsatz aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit als äußerst geeignet. Fehlauslösungen von Sicherheitssystemen des Kraftfahrzeugs können weitestgehend vermieden werden. Unter anderem ist fahrzeugseitig ein größtmöglicher Fußgängerschutz gewährleistet. Die Aufprallerfassungseinrichtung 1 ist mit einem nur geringen Kostenaufwand realisierbar.

Claims

Aufprallerfassungseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in einem verformbaren Außenbereich angeordneten Aufprallsensor (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallsensor (2) nach seiner Auslösung infolge einer äußeren Krafteinwirkung auf den verformbaren Außenbereich selbsttätig wieder in seinen Ausgangszustand überführbar ist, wobei aus der Zeitspanne zwischen seiner Auslösung und einer Rückstellung in den Ausgangszustand auf die Größe der einwirkenden Kraft geschlossen wird.
Aufprallerfassung seinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallsensor (2) erst oberhalb einer vorgegebenen unteren Schwellenwerts für die Größe der einwirkenden Kraft auslöst.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert für die Größe der einwirkenden Kraft von der Anordnung des Aufprallsensors (2) im verformbaren Außenbereich des Kraftfahrzeugs abhängig ist.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aufprallsensoren (2) im verformbaren Außenbereich des Kraftfahrzeugs verteilt sind.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Aufprallsensor (2) im Wesentlichen über die gesamte Breite des verformbaren Außenbereichs des Kraftfahrzeugs erstreckt.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallsensor (2) zwei Kontaktfolien mit einem zwischen ihnen angeordneten Abstandshalter umfasst.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufprallsensor (2) in einem Schaumstoffblock in einer vorderen Stoßfängerstruktur oder in einem Bereich zwischen dem Schaumstoffblock und einem Stoßfänger integriert ist.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einbeziehung der Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf die Masse des aufprallenden Objektes geschlossen wird.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass unter zusätzlicher Einbeziehung der Außentemperatur auf die Masse des aufprallenden Objektes geschlossen wird.