DE102004036836A1

DE102004036836A1 - Pralldämpfer für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102004036836A1
Application number: DE200410036836
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Steiner (Fh); Raimund Dipl.-Math. Burgmeier; Michael Dr. Beuschel; Reinhard Dipl.-Ing. Helldörfer; Andreas Wallin; Günter Dipl.-Ing. Fendt (FH)
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Volvo Car Corp
Current assignee: Volvo Car Corp
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pralldämpfer (1) für Fahrzeuge mit einer ersten Kraftabsorptionseinheit (5.1), mindestens einer zweiten Kraftabsorptionseinheit (5.2), die eine einwirkende Kraft absorbieren kann, die oberhalb eines vorgegebenen Kraftwertes liegt, und einem Sensor (2.2.) zur Detektion einer auf den Pralldämpfer einwirkenden Kraft. Damit weist der Pralldämpfer (1) ein Absorptionsverhalten auf, dass an das Kollisionsobjekt, insbesondere einen Fußgänger, angepasst ist und das Verletzungsrisiko für Fußgänger senkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pralldämpfer für Fahrzeuge gemäß Anspruch 1.
Das Dämpfungs- und Deformationsverhalten der Karosserie eines Fahrzeugs beeinflusst wesentlich die Unfallfolgen für Unfallgegner, insbesondere für Fußgänger. Fahrzeugkarosserien sind hierzu mit Knautschzonen und Stoßfängern ausgestattet, um bei einem Aufprall die Aufprallenergie zu absorbieren und die Unfallfolgen zu mildern. Derartige Maßnahmen werden als passive Aufprallschutzsysteme bezeichnet, im Unterschied zu aktiven Aufprallschutzsystemen wie Fußgängerairbags.

Als passiver Aufprallschutz ist z. B. aus der DE 43 45 550 C2 ein Pralldämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt, insbesondere zur Abstützung eines Stoßfängers eines Kraftfahrzeugs an dessen Chassis, der zwei ineinander geführte Rohre und eine bei Verschieben dieser Rohre zueinander wirksame Verformungseinrichtung umfasst. Nachteilig an diesem Pralldämpfer ist jedoch, dass er auf eine Fahrzeugkollision zwischen zwei Fahrzeugen abgestimmt ist und kein auf einen Fußgänger abgestimmtes Kraftabsorptionsverhalten aufweist. Während bei einem Aufprall eines Fahrzeugs ein möglichst steifes Verhalten der Karosserie von Vorteil ist, um die Aufprallenergie zu absorbieren, ist bei einem Fußgänger ein eher nachgiebiges Verhalten der Karosserie wünschenswert, um dem Fußgänger ein weiches Aufprallverhalten der Fahrzeugkarosserie zur Verfügung zu stellen.

Weiterhin sind die erwähnten aktiven Aufprallschutzsysteme bekannt, welche die Unfallfolgen eines Zusammenstosses eines Fahrzeuges mit einem Kollisionsobjekt, insbesondere mit einem Fußgänger, aktiv abmildern sollen. Hierzu werden beispielsweise verstellbare Motorhauben oder Airbags im Frontbereich, sogenannte Fußgänger-Airbags, eingesetzt. Diese Systeme benötigen eine Aufpralldetektionssensorik, die im Fall eines Aufpralls eine Auslöseanforderung an das Aufprallschutzsystem sendet. In der Regel weisen die Bereiche, in denen sich die zur Crasherkennung angebrachten Sensoren bzw. Aufprallsensoren befinden, beispielsweise die Stoßstange, einen Verformungsbereich zur Absorption und Erfassung der einwirkenden Kraft auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Pralldämpfer für Fahrzeuge vorzuschlagen, der die passive Sicherheit am Fahrzeug verbessern, d.h. die Unfallfolgen, insbesondere für einen Fußgänger, abmildern kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Pralldämpfer für Fahrzeuge mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass der Pralldämpfer mindestens zwei Kraftabsorptionseinheiten umfasst, die unterschiedliche Absorptionsverhalten aufweisen. So kann beispielsweise ein über die Pralldämpfer am Chassis befestigter Stoßfänger bei relativ kleinen auf den Stoßfänger wirkenden Kräften, die beispielsweise bei einem Aufprall eines Fußgängers auftreten, ein weniger steifes Verhalten aufweisen als bei einem Aufprall mit relativ großen auf den Stoßfänger wirkenden Kräften, die bei einem Aufprall eines anderen Fahrzeugs auftreten können. Dem Fußgänger wird damit ein weicheres Aufprallverhalten der Fahrzeugkarosserie zur Verfügung gestellt, welches das Verletzungsrisiko für den Fußgänger senkt.

Die Erfindung betrifft nun konkret einen Pralldämpfer für Fahrzeuge mit einer ersten Kraftabsorptionseinheit, mindestens einer zweiten Kraftabsorptionseinheit, die eine einwirkende Kraft absorbieren kann, die oberhalb eines vorgegebenen Kraftwertes liegt, und einem Sensor zur Detektion einer auf den Pralldämpfer einwirkenden Kraft. Vorzugsweise weisen die Kraftabsorptionseinheiten unterschiedliche Dämpfungseigenschaften auf. Insbesondere wird die erste Kraftabsorptionseinheit bereits wirksam, wenn geringe Kräfte wie bei einem Fußgängeraufprall auftreten. Die mindestens eine zweite Kraftabsorptionseinheit wird dann erst bei grösseren Kräften wirksam und dämpft diese entsprechend stärker als die erste Kraftabsorptionseinheit. Damit können mit dem erfindungsgemässen Pralldämpfer sowohl einem leichten Unfallgegner wie einem Fußgänger eine nachgiebige Aufprallzone zur Verfügung gestellt als auch grössere Kräfte wirksam abgefangen werden.

Vorzugsweise ist die mindestens eine zweite Kraftabsorptionseinheit im Pralldämpfer derart angeordnet, dass sie Kräfte absorbiert, die oberhalb des vorgegebenen Kraftwertes liegen. Übersteigt die einwirkende Kraft den vorgegebenen Kraftwert, d.h. erfolgt ein Aufprall mit einem schwereren Objekt wie einem anderen Fahrzeug oder fährt das Fahrzeug gegen einen Baum oder eine Mauer, übernimmt die zweite Kraftabsorptionseinheit zusammen mit der ersten Kraftabsorptionseinheit die Umwandlung der kinetischen Energie in Verformungsenergie und kann so die Insassen des Fahrzeugs schützen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Verarbeitungseinheit vorgesehen und ausgebildet, um Ausgangssignal des Sensors auszuwerten und davon abhängig ein Auslösekriterium für ein Aufprallschutzsystem zu erzeugen. Insbesondere können die auf den Pralldämpfer einwirkenden Kräfte hilfreich bei einer Auswertung sein, um den Unfallgegner beziehungsweise das Kollisionsobjekt als leichtes oder schweres Objekt zu klassifizieren. Die Verarbeitungseinheit kann daher das Sensorausgangssignal zur Klassifizierung von Kollisionsobjekten verwenden und davon abhängig ein Auslösekriterium bilden, welches zusätzlich zu weiteren und von anderen Sensoren oder Crashdetektionseinheiten erzeugten Auslösekriterien in einem Steuergerät für beispielsweise ein Fußgängerschutzsystem zum Steuern von Fußgängerschutzmittels wie Fußgänger-Airbags oder aufstellbaren Motorhauben verarbeitet ist.

Insbesondere können die erste und die mindestens eine zweite Kraftabsorptionseinheit Stahlfedern, insbesondere Schraubenfedern mit unterschiedlichen Federkonstanten, sein, um unterschiedliche Absorptionseigenschaften zu realisieren. Alternativ oder auch zusätzlich können die erste und/oder die mindestens eine zweite Kraftabsorptionseinheit auch Luftfedern oder Gummifedern mit entsprechenden Dämpfungseigenschaften sein.

Der Sensoren kann ein Drucksensor, ein Dehnmessstreifen oder ein Beschleunigungssensor sein. Beispielsweise kann im Falle einer Feder als Kraftabsorptionseinheit ein Dehnmessstreifen vorgesehen sein, der die Belastung der Feder misst. Es kann auch ein Beschleunigungssensor im Pralldämpfer derart angeordnet sein, dass er im Falle einer Krafteinwirkung auf den Pralldämpfer die dadurch bewirkte Beschleunigung eine Teils des Dämpfers misst. Aus dieser Beschleunigung kann dann beispielsweise von der Verarbeitungseinheit die einwirkende Kraft abgeleitet werden.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Abstützung eines Fahrzeugaußenhautteils eines Fahrzeugs an dessen Chassis, bei welcher das Fahrzeugaußenhautteil über mindestens zwei Pralldämpfer gemäß der Erfindung am Chassis angebracht ist. Damit können an verschiedene Unfallgeschehen angepasste kraftabsorbierende Eigenschaften des Fahrzeugaußenhautteils, insbesondere eines Stoßfängers, erreicht und sowohl eine steife Aufprallzone für einen Aufprall eines schweren Kollisionsobjektes als auch eine weniger steife Aufprallzone für einen Aufprall eines leichten Kollisionsobjektes wie einen Fußgänger zur Verfügung gestellt werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Verfahren zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs, bei dem eine Aufprallsensoreinheit, die ein Fahrzeugaußenhautteil, das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft ändert, und mindestens zwei Sensoren, die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft vorgesehen sind, umfasst, mindestens zwei Sensorausgangsignale liefert, und bei dem eine Verarbeitungseinheit die mindestens zwei Sensorausgangssignale auswertet. Das Fahrzeugaußenhautteil ist über mindestens zwei Pralldämpfer gemäss der Erfindung am Chassis angebracht. Abhängig von der ermittelten Kraft an den Pralldämpfern kann die Verarbeitungseinheit ein Auslösekriterium für das Aufprallschutzsystem erzeugen und beispielsweise am Fahrzeug vorgesehene Aufprallschutzsysteme so steuern, dass das Verletzungsrisiko sowohl für Insassen als auch für den Unfallgegner minimiert wird.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.

Die Zeichnungen zeigen in:
1a eine erstes Ausführungsbeispiel des Pralldämpfers, bei der beide Kraftabsorptionseinheiten als Schraubenfedern ausgeführt sind;
1b eine zweites Ausführungsbeispiel des Pralldämpfers, bei der die erste Kraftabsorptionseinheit als Luftfeder und die zweite Kraftabsorptionseinheit als Kombination von Schraubenfeder und Gummifeder ausgeführt ist;
1c ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Abstützung eines Fahrzeugaußenhautteils eines Fahrzeugs an dessen Chassis, bei der die Sensoren als Beschleunigungssensoren und beide Kraftabsorptionseinheiten als Schraubenfedern ausgebildet sind;
2a-2d die in 1c dargestellte Vorrichtung mit auf sie an unterschiedlichen Orten einwirkenden Kräften F1;
3a-3c die in 1c dargestellte Vorrichtung, wobei Kollisionen mit unterschiedlichen Objekten stattfinden; und
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Abstützung eines Fahrzeugaußenhautteils eines Fahrzeugs an dessen Chassis, bei der die Sensoren als Drucksensoren, die erste Kraftabsorptionseinheit als Luftfeder und die zweite Kraftabsorptionseinheit als Schraubenfeder ausgeführt sind.
In 1a ist ein Pralldämpfer 1 mit zwei Kraftabsorptionseinheiten 5.1, 5.2 dargestellt, die als Stahlfedern ausgebildet sind, insbesondere als Schraubenfedern mit unterschiedlichen Federkonstanten. Die Kraftabsorptionseinheit 5.1 ist eine in dem Gehäuse 1.4 angeordnete Schraubenfeder mit kleiner Federkonstante und zur „Abfederung" von Kräften vorgesehen, die typischerweise beim Aufprall eines Fußgängers auftreten. Die Kraftabsorptionseinheit 5.2 ist dagegen eine Schraubenfeder mit großer Federkonstante und zur Abfederung von Zusammenstössen mit schweren Gegenständen wie beispielsweise anderen Fahrzeugen vorgesehen. Beide Federn bestimmen im durch den konstruktiven Aufbau des Pralldämpfers vorgegebenen und unten erläuterten Zusammenspiel das gesamte kraftabsorbierende Verhalten des Pralldämpfers 1.
Der Pralldämpfer 1 weist neben den kraftabsorbierenden Einheiten 5.1 und 5.2 sowie dem Gehäuse 1.4 ein Befestigungsmittel 1.1 für ein (nicht dargestelltes) Fahrzeugaussenhautteil und eine mit diesem verbundene Achse 1.3 auf. Auf der Achse 1.3 sitzen die hier als kraftabsorbierenden Elemente 5.1 und 5.2 eingesetzten Schraubenfedern. Die Achse 1.3 ist bis in das Gehäuse 1.4 eingeführt. Führungsvorrichtungen der Achse 1.3 sind in 1a nicht dargestellt, aber zur exakten und stabilen Führung erforderlich. Die für die Absorption grösserer Kräfte vorgesehene Schraubenfeder 5.2 sitzt mit einem Ende auf der offenen Seite des Gehäuses 1.4 auf. Ihr anderes Ende ist in Ruheposition des Pralldämpfers 1 wie dargestellt unbelastet. Erst ab einer bestimmten Eindringtiefe der Achse 1.3 in das Gehäuse 1.4 wird die Schraubenfeder 5.2 von einer auf der Achse 1.3 sitzenden Scheibe 1.2 belastet und zusammengedrückt. Die bestimmte Eindringtiefe entspricht dem Abstand der Scheibe 1.2 von dem unbelasteten Ende der Schraubenfeder 5.2. Um die Achse 1.3 soweit in das Gehäuse 1.4 hinein zu drücken, dass die bestimmte Eindringtiefe erreicht ist, ist eine bestimmte Kraft erforderlich. Diese Kraft entspricht einem vorgegebenen Kraftwert, der festlegt, ab welcher Krafteinwirkung auf den Pralldämpfer 1 die Schraubenfeder 5.2 wirkt.
Am Pralldämpfer 1 kann über das Befestigungsmittel 1.1 ein Fahrzeugaußenhautteil mittels einer Schraubverbindung fixiert werden, beispielsweise ein Stoßfänger,. Der Pralldämpfer selbst ist im Einsatz fest am Chassis 4 eines Fahrzeugs mittels einer Schraubverbindung angebracht. Der in 1a dargestellte Pralldämpfer 1 befindet sich in Ruheposition, d.h. ohne dass von außen Kräfte auf ihn einwirken.
Bei einer Kollision mit einem leichteren, weichen Objekt wie einem Fußgänger wirkt eine Kraft in Richtung der Achse 1.3, die durch die Feder mit der kleinen Federkonstante absorbiert wird. Damit wird dem Fußgänger eine leicht nachgebende Aufprallzone zur Verfügung gestellt, durch die Verletzungen eher vermieden werden können als bei einem Aufprall des Fußgängers auf einen Stoßfänger ohne derartigen Pralldämpfer 1. Bei einer Kollision mit einem schweren, harten Objekt wie einem Baum oder anderen Fahrzeug ist die in Richtung der Achse 1.3 wirkende Kraft so groß, dass die Feder mit der kleinen Federkonstante stark zusammen gedrückt wird und die an der Achse 1.3 angebrachte Scheibe 1.2 die Feder 5.2 belastet. Dadurch, dass nun die Feder 5.2 mit der grossen Federkonstante wirkt, können grössere Kräfte absorbiert werden, wie sie bei Zusammenstössen mit schweren oder auch feststehenden Objekten wie Fahrzeugen oder Mauern auftreten. Insgesamt wird dadurch das für den Insassenschutz notwendige steife Verhalten des Stoßfängers bei einer Kollision mit einem schweren, harten oder feststehenden Objekt erreicht.
Auf der Achse 1.3 ist ein Beschleunigungssensor 2.2 montiert, der die auf den Pralldämpfer einwirkende Beschleunigung detektiert. Aus dem Ausgangssignal 2.3 des Sensors 2.2 kann von einer Verarbeitungseinheit 3 die auf den Pralldämpfer 1 einwirkende Kraft abgeleitet werden. An dieser Stelle sei angemerkt, dass anstelle des Beschleunigungssensors 2.2 auf Dehnungsmessstreifen auf den Federn 5.1 und 5.2 montiert sein können. Aus den Signalen dieser Dehnungsmessstreifen können dann die Verformungen der Federn ermittelt und daraus wiederum rechnerisch die auf den Pralldämpfer 1 einwirkende Kraft abgeleitet werden.
1b zeigt einen Pralldämpfer 1, bei dem die erste Kraftabsorptionseinheit 5.1' als Luftfeder ausgeführt ist. Der Sensor 2.2 zur Detektion einer auf den Pralldämpfer einwirkenden Kraft ist in dieser Ausführungsform innerhalb der Luftkammer angeordnet und als Drucksensor ausgeführt. Bei einer Kollision mit einem Fußgänger wird die längs der Achse 1.3 einwirkende Kraft durch die Komprimierung der Luft innerhalb der Luftkammer absorbiert und dem Fußgänger eine nachgiebige Aufprallzone zur Verfügung gestellt. Hier sind nun zwei zweite Kraftabsorptionseinheiten 5.2 vorgesehen, nämlich eine Schraubenfeder 5.2' und eine Gummifeder 5.2'', die unterschiedliche Dämpfungseigenschaften besitzen und hintereinander angeordnet sind. Die Gummifeder 5.2'' wirkt erst dann, wenn die Schraubenfeder 5.2' fast vollständig zusammengedrückt ist. Daher weist sie eine sehr hohe Dämpfung auf und absorbiert nur sehr grosse Kräfte. Dadurch besitzt der Pralldämpfer 1 sozusagen eine dreistufige Dämpfung: bei kleinen Kräften wirkt zuerst die Luftfeder 5.1'; mittlere bis grosse Kräfte werden durch die Schraubenfeder 5.2' absorbiert. Grosse bis sehr grosse Kräfte können schließlich durch die Gummifeder 5.2'' gedämpft werden. Übersteigt die einwirkende Kraft daher einen ersten vorgegebenen Kraftwert, beginnt die Scheibe 1.2 die Schraubenfeder 5.2' zusammen zu drücken. Ab einem zweiten vorgegebenen Kraftwert wirkt dann die Gummifeder 5.2''. Hierdurch wird ein Pralldämpfer 1 geschaffen, der ein feiner abgestuftes Dämpfungsverhalten als der in 1a dargestellte Pralldämpfer besitzt.
1c zeigt eine Aufprallsensoreinheit 2 und eine Verarbeitungseinheit 3 für eine Vorrichtung zur Abstützung eines Fahrzeugaußenhautteils 2.1 eines Fahrzeugs an dessen Chassis 4, bei der das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 über mindestens zwei Pralldämpfer 1 am Chassis 4 angebracht ist. Beide Kraftabsorptionseinheiten 5.1, 5.2 sind als Schraubenfedern ausgeführt. Die Aufprallsensoreinheit 2 umfasst einem Fahrzeugaußenhautteil 2.1, welches vorzugsweise als Stoßstange im Frontbereich oder als Außenleiste des Fahrzeugs ausgebildet ist, und mindestens zwei Sensoren 2.2. Die Sensoren 2.2 detektieren eine auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkende Kraft und liefern jeweils ein Sensorausgangssignal 2.3. Hier sind die Sensoren 2.2 Beschleunigungssensoren. Sie sind mit dem Fahrzeugaußenhautteil 2.1 physikalisch verbunden.
In der in 1c dargestellten Vorrichtung sind die Beschleunigungssensoren 2.2 über die Kraftabsorptionseinheit 5.2, in diesem Fall eine Schraubenfeder, mit dem Fahrzeugaußenhautteil 2.1 verbunden. Das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 ist so konstruiert, dass es seine Position bei einer auf das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 einwirkenden Kraft, beispielsweise bei einer Kollision, relativ zum Fahrzeugchassis 4 ändert oder sich verformt. Die Erfassung der Verformung oder Positionsänderung des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 erfolgt durch die Messung der Sensorausgangssignale 2.3 der Beschleunigungssensoren 2.2 beziehungsweise durch die Messung der Änderung der Sensorausgangssignale 2.3 der Beschleunigungssensoren 2.2. Anstelle der Beschleunigungssensoren 2.2 können zur Erfassung einer einwirkenden Kraft beispielsweise auch Drucksensoren oder Dehnmessstreifen verwendet werden.
Die Verarbeitungseinheit 3 ist vorzugsweise als mikroprozessorgesteuerte Einrichtung 3.1 ausgebildet, in der die zur Auswertung der Sensorausgangssignale 2.3 erforderlichen Algorithmen als Software implementiert sind. Die Sensorausgangssignale 2.3 werden der Verarbeitungseinheit 3 an je einem Eingang eines Mikroprozessors zugeführt; der vorzugsweise als A/D-Wandler-Eingang ausgebildet ist. Der Mikroprozessor sendet über eine Schnittstelle ein Auslösekriterium 6 als Signal an ein Aufprallschutzsystem des Fahrzeugs.
2a bis 2d zeigen eine Aufprallsensoreinheit 2 und eine Verarbeitungseinheit 3 mit einer auf die Aufprallsensoreinheit 2 einwirkenden Kraft F1 (in 2a-2d Bezugszeichen 7) abhängig vom Ort der Krafteinleitung. Im folgenden wird nur der eingeschwungene Zustand betrachtet, das heißt, dass die Masse des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 beziehungsweise dessen dämpfende Eigenschaften nicht berücksichtigt werden.
In 2a wirkt die Kraft F1 genau in der Mitte zwischen den zwei über die Kraftabsorptionseinheiten 5.2 mit dem Fahrzeugaußenhautteil 2.1 verbundenen Sensoren 2.2. Die Kraft F1 teilt sich daher in etwa zwei gleich große Teilkräfte F(2.2.r), F(2.2.l) auf. Dementsprechend werden zwei Sensorausgangssignale 2.3 an die Verarbeitungseinheit 3 gesendet, welche die Verarbeitungseinheit 3 als Teilkräfte F(2.2.r), F(2.2.l) von jeweils etwa der Hälfte von F1 interpretiert.
Wirkt die Kraft F1 direkt auf einen der beiden mit der Fahrzeugaußenhaut 2.1 verbundenen Sensoren 2.2 wie in 2b dargestellt ein, ermittelt die Verarbeitungseinheit 3 aus den beiden Sensorausgangssignalen 2.3 eine Teilkraft F(2.2.r), die etwa der Kraft F1 entspricht, für den Sensor, auf den die Kraft direkt einwirkt, und eine Teilkraft F(2.2.l) von ungefähr 0 für den anderen Sensor.
In 2c wirkt die Kraft F1 auf einen Punkt zwischen den beiden Sensoren 2.2, der etwa ¼ der Strecke zwischen beiden Sensoren vom ersten Sensor und etwa ¾ der Strecke zwischen beiden Sensoren vom zweiten Sensor entfernt ist. Nach dem Hebelgesetz teilt sich die Kraft F1 in eine Teilkraft F(2.2.r) von etwa ¾ der Kraft F1, die von dem ersten Sensorausgangssignal 2.3 erfasst wird und in eine Teilkraft F(2.2.l) von etwa ¼ der Kraft F1 auf, die von dem zweiten Sensorausgangssignal 2.3 erfasst wird.
2d zeigt den Fall, dass die Kraft in einem Bereich einwirkt, der außerhalb des Abstandsbereichs zwischen erstem und zweitem Sensor 2.2 liegt. Wirkt die Kraft in einem Abstand außerhalb des Bereichs zwischen erstem und zweitem Sensor 2.2, der ein Fünftel des Abstandes zwischen erstem und zweitem Sensor 2.2 beträgt, empfängt die Verarbeitungseinheit 3 Sensorausgangssignale 2.3, die einer Teilkraft F(2.2.r) von etwa 6/5 der Kraft F1 und einer negativen Teilkraft F(2.2.l) von etwa 1/5 der Kraft F1 entsprechen.
Für alle vier Fälle von auf das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 einwirkenden Kräften F1, wie sie in 2a bis 2d dargestellt sind, kann im einfachsten Fall der Betrag der einwirkenden Kraft durch Addition der Teilkräfte F(2.2.r), F((2.2.l) ermittelt werden.
3a bis 3c zeigen jeweils eine Aufprallsensoreinheit 2 und eine Verarbeitungseinheit 3 bei einer Kollision mit unterschiedlichen Objekten 7.1, 7.2, 7.3. 3a bis 3c zeigen den Zustand der Aufprallsensoreinheit 2 zum Zeitpunkt der Kollision. In der Verarbeitungseinheit 3 ist der jeweilige zeitliche Verlauf der Sensorausgangssignale 2.3 grafisch dargestellt beginnend mit dem Zeitpunkt der Kollision.
In 3a fährt das Fahrzeug mittig auf ein starres und hartes Hindernis wie einen Baum oder eine Säule 7.1. Die Sensorausgangssignale 2.3 besitzen einen etwa gleichen Amplitudenmaximalwert, da der Abstand des Kollisionspunktes zum ersten Sensor sowie zum zweiten Sensor gleich ist.
Der Amplitudenmaximalwert ist ein relativ großer Wert, da das Kollisionsobjekt in diesem Fall schwer ist. Die Sensorausgangssignalkurven weisen außerdem einen steilen Anstieg auf, da das Kollisionsobjekt ein hartes Objekt ist. Die Zeitspanne, in der das Sensorausgangssignal wieder zu seinem Anfangswert kurz vor der Kollision zurückkehrt, ist relativ hoch.
Anders verhält es sich bei einer Kollision mit einem Fußgänger 7.2, wie in 3b dargestellt. Wieder haben die Amplitudenmaximalwerte den gleichen Betrag, da das Fahrzeug mittig auf den Fußgänger 7.2 aufgefahren ist. Die Amplitudenmaximalwerte sind aber im Vergleich zu der Kollision mit einem Baum, dargestellt in 3a, weitaus niedriger, da der Fußgänger 7.2 im Vergleich zum Baum ein leichteres Kollisionsobjekt darstellt. Der Anstieg der Sensorausgangssignalkurven ist weniger steil ausgeprägt im Vergleich zu der Kollision mit einem Baum, dargestellt in 3a, da der Fußgänger 7.2 im Vergleich zum Baum ein weicheres Kollisionsobjekt darstellt. Außerdem kehren die Sensorausgangssignale schneller zu ihrem Anfangswert kurz vor der Kollision zurück als im Vergleich zum Baum in 3a, da der Fußgänger 7.2 als leichteres Kollisionsobjekt gegenüber dem Fahrzeug ein nachgebendes Verhalten aufweist.
In 3c ist die Kollision mit einem Einkaufswagen 7.3 dargestellt. Auch hier haben die Amplitudenmaximalwerte den gleichen Betrag, da das Fahrzeug mittig auf den Einkaufswagen 7.3 aufgefahren ist. Die Amplitudenmaximalwerte sind ähnlich niedrig wie bei der Kollision mit dem Fußgänger in 3b, da auch der Einkaufswagen 7.3 ein leichtes Kollisionsobjekt darstellt. Da der Einkaufswagen 7.3 im Vergleich zu einem Fußgänger jedoch ein hartes Kollisionsobjekt ist, weisen die Sensorausgangssignalkurven einen ähnlich steilen Anstieg auf wie die Sensorausgangssignalkurven im Fig. A mit dem Baum als hartes Hindernis. Da der Einkaufswagen 7.3 weitaus leichter ist als das Fahrzeug, kehren die Sensorausgangssignale 2.3 schneller zu ihrem Anfangswert kurz vor der Kollision zurück als im Vergleich zum Baum. in 3a.
Durch die Klassifizierung des Kollisionsobjektes beziehungsweise die Bestimmung seiner Masse- und Härteeigenschaften ist eine zuverlässige Steuerung des Aufprallschutzsystems möglich, bei der Fehlauslösungen bei anderen Objekten als einem Fußgänger vermieden werden. So kann z. B. zwischen einem leichten und weichen Fußgänger und einen harten, schweren Fahrzeug unterschieden werden. Ebenso ist es möglich, zwischen einem aufprallenden Fußball und einem Fußgänger zu unterscheiden, da sich beide durch ihre Masse voneinander unterscheiden, um zu verhindern, dass der Fußball das Aufprallschutzsystem auslöst.
4 zeigt schließlich eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Abstützung eines Fahrzeugaußenhautteils 2.1 eines Fahrzeugs an dessen Chassis 4, bei dem die Sensoren 2.2 zur Erzeugung der Sensorausgangssignale 2.3 als Drucksensoren ausgebildet sind. Die Kraftabsorptionseinheiten 5.1 sind in diesem Fall Luftfedern, deren Volumenänderung infolge einer Positionsänderung des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 durch die Drucksensoren 2.2. erfasst werden kann. Die Kraftabsorptionseinheiten 5.2 sind als Schraubenfedern ausgeführt. Die von den Drucksensoren 2.2 erzeugten Sensorausgangssignale 2.3 werden von der Verarbeitungseinheit 3 zur Klassifizierung des Kollisionsobjektes verarbeitet, um das Auslösekriterium 6 zu erzeugen.

1: Pralldämpfer
1.1: Befestigungsmittel
1.2: Scheibe
1.3: Achse
1.4: Gehäuse für die Kraftabsorptionseinheit 1
2: Aufprallsensoreinheit
2.1: Fahrzeugaußenhautteil
2.2: Sensor zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil
: einwirkenden Kraft, ausgeführt als Beschleunigungssensor
2.2': Sensor zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil
: einwirkenden Kraft, ausgeführt als Drucksensor
2.3: Sensorausgangssignal
3: Verarbeitungseinheit
3.1: Mikroprozessor
3.2: A/D-Wandler-Eingang des Mikroprozessors
4: Fahrzeugchassis
5.1: Kraftabsorptionseinheit 1, ausgeführt als Schraubenfeder
5.1': Kraftabsorptionseinheit 1, ausgeführt als Luftfeder
5.2: Kraftabsorptionseinheit 2, ausgeführt als Schraubenfeder
5.2': Kraftabsorptionseinheit 2, ausgeführt als Kombination von
: Schraubenfeder und Gummifeder
6: Schnittstelle zu einem Aufprallschutzsystem
7: auf das Fahrzeug einwirkende Kraft F1
F(2.2.r): ermittelte Teilkraft des ersten Sensors
F(2.2.l): ermittelte Teilkraft des zweiten Sensors
7.1: Baum/Säule
7.2: Fußgänger/Radfahrer
7.3: Einkaufswagen

Claims

Pralldämpfer (1) für Fahrzeuge mit einer ersten Kraftabsorptionseinheit (5.1), mindestens einer zweiten Kraftabsorptionseinheit (5.2), die eine einwirkende Kraft absorbieren kann, die oberhalb eines vorgegebenen Kraftwertes liegt, und einem Sensor (2.2) zur Detektion einer auf den Pralldämpfer einwirkenden Kraft.
Pralldämpfer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite Kraftabsorptionseinheit im Pralldämpfer derart angeordnet ist, dass sie Kräfte absorbiert, die oberhalb des vorgegebenen Kraftwertes liegen.
Pralldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der zur Detektion der auf den Pralldämpfer (1) einwirkenden Kraft vorgesehene Sensor (2.2) ausgebildet ist, um ein Sensorausgangssignal (2.3) zu liefern, und eine Verarbeitungseinheit (3) ausgebildet ist, um das Sensorausgangssignal (2.3) auszuwerten und davon abhängig ein Auslösekriterium für ein Aufprallschutzsystem zu erzeugen.
Pralldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die mindestens eine zweite Kraftabsorptionseinheit (5.1, 5.2) Stahlfedern, Luftfedern oder Gummifedern mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften sind.
Pralldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2.2) ein Drucksensor, ein Dehnmessstreifen oder ein Beschleunigungssensor ist.
Vorrichtung zur Abstützung eines Fahrzeugaußenhautteils (2.1) eines Fahrzeugs an dessen Chassis (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) über mindestens zwei Pralldämpfer (1) gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche am Chassis (4) angebracht ist.
Verfahren zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs, bei dem eine Aufprallsensoreinheit, die ein Fahrzeugaußenhautteil (2.1), das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis (4) aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft ändert, und mindestens zwei Sensoren (2.2), die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft vorgesehen sind, umfasst, mindestens zwei Sensorausgangsignale (2.3) liefert, und bei dem eine Verarbeitungseinheit (3) die mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3) auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) über mindestens zwei Pralldämpfer (1), die jedes eine erste und mindestens eine zweite Kraftabsorptionseinheit (5.1, 5.2) enthalten, am Chassis (4) angebracht ist.