DE102005014013A1 - Fahrzeugsensor - Google Patents

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Lothar Dipl.-Ing. Weichenberger
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsensor (1), der Schwingungen im Frequenzbereich des Körperschalls erfassen kann und einen Messwertaufnehmer (3) umfasst, der aus einem piezoelektrischen Material gebildet ist, wobei der Messwertaufnehmer (3) kraft- und/oder formschlüssig mit einem Träger (6) verbunden ist und mindestens zwei unterschiedliche und durch seine geometrische Form und Polarisation (3.41, 3.42, 3.51, 3.52) vorgegebene richtungsabhängige Sensiercharakteristiken (2.1, 2.2) besitzt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugsensor gemäss Anspruch 1.
  • Zur Steuerung von Sicherheitssystemen in einem Fahrzeug ist es bekannt, Messwertaufnehmer zur Erfassung der Beschleunigung, des Körperschalls oder einer Verformung als Crashsensoren einzusetzen. Ein Zusammenstoss mit einem Hindernis wird durch die Auswertung der gemessenen Beschleunigung, des gemessenen Körperschalls oder einer detektierten Verformung erkannt.
  • Eine Insassenschutzvorrichtung mit einem Körperschallsensor ist beispielsweise aus der EP 1 019 271 B1 bekannt. Die Auswertung von Körperschall bei einem Unfall besitzt den Vorteil, dass ein Zusammenstoss schneller detektiert werden kann, als bei einer Detektion durch Auswertung der beim Zusammenstoss auftretenden Beschleunigung, da sich Körperschall über die Fahrzeugstruktur schnell ausbreiten kann. Bekannte Körperschallsensoren besitzen jedoch genau eine vorgegebene Empfindlichkeitsrichtung. Zur richtungsabhängigen Detektion eines Zusammenstosses sind daher wenigstens zwei, entsprechend im Fahrzeug angeordnete Körperschallsensoren erforderlich.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fahrzeugsensor vorzuschlagen, der eine richtungsabhängige Detektion eines Körperschall auslösenden Ereignisses ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugsensor 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 in einem Fahrzeugsensor unterschiedliche richtungsabhängige Sensiercharakteristiken realisiert werden, die durch Form und Polarisation eines piezoelektrischen Materials, aus dem ein Messwertaufnehmer des Fahrzeugsensors gebildet ist, vorgegeben sind. Durch die mindestens zwei richtungsabhängigen Sensiercharakteristiken wird eine richtungsabhängige Detektion des Ereignisses ermöglicht, das den Körperschall auslöst, beispielsweise ein Zusammenstoss, wenn der Fahrzeugsensor in einer Sicherheitsvorrichtung des Fahrzeugs eingesetzt wird. Aber auch bei der Diagnose des Fahrzeugs beispielsweise von Lagerschäden ist die richtungsabhängige Detektion von Vorteil, da sie die Lokalisation der Ursache des Körperschall auslösenden Ereignisses im Fahrzeug erleichtert.
  • Die Erfindung betrifft gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einen Fahrzeugsensor, der Schwingungen im Frequenzbereich des Körperschalls erfassen kann und einen Messwertaufnehmer umfasst, der aus einem piezoelektrischen Material gebildet ist. Der Messwertaufnehmer ist kraft- und/oder formschlüssig mit einem Träger verbunden und besitzt mindestens zwei unterschiedliche und durch seine geometrische Form und Polarisation vorgegebene richtungsabhängige Sensiercharakteristiken. Unter einer richtungsabhängigen Sensiercharakteristik wird insbesondere die Empfindlichkeit und Richtungsabhängigkeit der Empfindlichkeit des Sensors verstanden. Im Folgenden wird unter dem Begriff Empfindlichkeitsrichtung eine Richtung der Empfindlichkeit des Sensors verstanden, unter welcher der Sensor etwa die maximale Empfindlichkeit aufweist. Gemäß der Erfindung ist selbstverständlich vorgesehen, dass der Sensor auch mehrere, d.h. mindestens zwei unterschiedliche Empfindlichkeitsrichtungen besitzt, so dass eine Lokalisation eines Körperschallschwingungen verursachenden Ereignisses möglich ist.
  • Die mindestens zwei unterschiedlichen richtungsabhängigen Sensiercharakteristiken können beispielsweise durch Bereiche im piezoelektrischen Material des Messwertaufnehmers gebildet sein, die unterschiedliche Polarisationsrichtungen besitzen. Beispielsweise kann eine richtungsabhängige Sensiercharakteristik einer Polarisationsrichtung entsprechen. Mindestens zwei Bereiche können dann im piezoelektrischen Material gebildet sein, deren Polarisationsrichtungen im Wesentlichen die Empfindlichkeitsrichtungen des Sensors vorgeben.
  • Der Träger des Sensors kann ein Bestandteil des Fahrzeugsensors sein, der ausgebildet ist, um mit einer Fahrzeugstruktur derart verbunden zu werden, dass über die Verbindung Körperschall übertragen werden kann. Insbesondere sollte die Verbindung kraftschlüssig sein, um die durch Körperschall erzeugte Krafteinwirkung effizient auf den Messwertaufnehmer zu übertragen. Der Träger kann aber auch selbst ein Bestandteil einer Fahrzeugstruktur, insbesondere ein tragendes Fahrzeugstrukturteil sein.
  • Unterschiedliche richtungsabhängige Sensiercharakteristiken können beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Träger einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, die einen Winkel einschließen, und der Messwertaufnehmer sich zumindest teilweise über beide Abschnitte erstreckend mit dem Träger verbunden ist und eine vorherrschende Polarisationsrichtung besitzt. Durch die nichtplanare Formung des Trägers und damit auch des Messwertaufnehmers werden zwei unterschiedliche Sensiercharakteristiken gebildet, deren Richtungen etwa den Winkel der beiden Abschnitte des Trägers einschließen.
  • Beispielsweise kann die Verbindung von Messwertaufnehmer und Träger durch eine Klebung oder einer Kontaktierschicht ausgebildet sein.
  • Die Verbindung von Messwertaufnehmer und Träger kann auch dadurch realisiert sein, dass der Messwertaufnehmer durch ein Druck-, Aufdampf- oder chemisches Verfahren, insbesondere einem Sol-Gel- oder Galvanisierverfahren auf den Träger aufgebracht ist. Eine derartige Herstellung des Messwertaufnehmers eignet sich vor allem für die Massenproduktion in der Automobiltechnik.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Fahrzeugsensors kann das Verhältnis von seiner Längs- zu seiner Querempfindlichkeit durch die geometrische Form und Polarisation des Messwertaufnehmers eingestellt sein.
  • Ferner kann die Frequenzcharakteristik des Fahrzeugsensors in seine Längs- und Querrichtung unterschiedlich eingestellt sein. Dadurch kann beispielsweise eine Art Filterung in Längs- und/oder Querrichtung vorgenommen werden.
  • Vorzugsweise ist der Messwertaufnehmer aus polarisiertem Polyvinylidenfluorid – PVDF – oder Blei-Zirkonat-Titanat – PZT – gebildet. PZT ist ein ploykristallines keramisches Material, das vorteilhafterweise in unterschiedlichen Formen gefertigt werden kann. Daher eignet es sich gut zur Herstellung von Messwertaufnehmern mit unterschiedlichen geometrischen Formen, abhängig von der gewünschten Anwendung des Fahrzeugsensors. PVDF ist ein organisches Polymer, das sich ebenfalls einfach verarbeiten, z.B. in Folien gießen lässt. Ausserdem kann es in verschiedene Richtungen polarisiert werden. Eine PVDF-Folie ist ferner flexibel und biegsam und kann daher leicht an unterschiedliche Aufgabenstellungen wie im vorliegenden Fall angepasst werden.
  • Der Fahrzeugsensor kann zur Erfassung der durch eine longitudinale und/oder transversale Körperschallwelle erzeugten Kraft ausgebildet sein, bzw. verwendet werden. Insbesondere kann er zwei Sensiercharakteristiken besitzen, deren Richtungen einen insbesondere etwa rechten Winkel einschliessen, um so effizient wie möglich Körperschallschwingungen zu detektieren.
  • Vorzugsweise ist der Fahrzeugsensor gemäß der Erfindung für den Einsatz in einer Sicherheitseinrichtung eines Fahrzeugs ausgebildet. Er kann aber auch für den Einsatz in einer Diagnoseeinrichtung eines Fahrzeugs ausgebildet sein.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere ein Insassenschutzsystem eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, die bzw. das mindestens einen Fahrzeugsensor gemäß der Erfindung aufweist.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine Diagnoseeinrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die mindestens einen Fahrzeugsensor gemäß der Erfindung aufweist.
  • Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung eines Fahrzeugsensors gemäß der Erfindung zur Detektion von Lagerschäden, Bremsverschleiss, Dröhngeräuschen in einem Kraftfahrzeug, Anomalien eines Verbrennungsmotors und/oder Fahrbahnbelägen und/oder Sachbeschädigungen (Blechschaden oder Glasbruch).
  • 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:
  • 1 den Aufbau einer piezoelektrischen Schicht, die vier Bereiche mit unterschiedlichen Polarisationen aufweist, eines Ausführungsbeispiels eines Messwertaufnehmers eines Fahrzeugsensors gemäß der Erfindung;
  • 2 eine dreidimensionale Darstellung der piezoelektrischen Schicht eines Ausführungsbeispiels eines Messwertaufnehmers eines Fahrzeugsensors gemäß der Erfindung, wobei der Messwertaufnehmer zur Normalen der Schicht geneigte richtungsabhängige Sensiercharakteristik aufweist;
  • 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Ausführungsbeispiels des Fahrzeugsensors gemäß der Erfindung, der auf einer Fahrzeugstruktur montiert ist;
  • 4 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugsensors gemäß der Erfindung mit einem aus polarisiertem PVDF gebildeten Messwertaufnehmer, wobei der Fahrzeugsensor zwei Sensierchrakteristiken besitzt, deren Richtungen etwa einen rechten Winkel einschliessen; und
  • 5 eine Vorrichtung zur Steuerung einer Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug mit einem zentral im Fahrzeug und einem an der Fahrzeugaußenhaut angebrachten Sensor gemäß der Erfindung.
  • 1 zeigt eine piezoelektrische Schicht eines Messwertaufnehmers 3 eines Fahrzeugsensors, der zur Crashdetektion eingesetzt wird. Die Schicht weist vier Bereiche 3.21, 3.22, 3.31 und 3.32 mit unterschiedlichen Formgebungen und Polarisationsrichtungen auf, wie durch die Pfeile in den Bereichen angedeutet ist. Hierbei ist das Verhältnis von Längs- zu Querempfindlichkeit im Wesentlichen durch die geometrische Form der Schicht und die Größe sowie Polarisationsrichtung der einzelnen Bereiche vorgegeben.
  • Die Schicht besitzt eine achtseitige Grundfläche, deren Erstreckung in der Längsachse wesentlich grösser als in der Querachse ist. Die beiden kleineren Bereiche 3.21 und 3.22 liegen symmetrisch zur Querachse, die beiden grösseren Bereiche 3.31 und 3.32 symmetrisch zur Längsachse. Die achsensymmetrischen Bereiche 3.21 und 3.22 sowie 3.31 und 3.32 besitzen jeweils entgegengesetzte Polarisationrichtungen 3.41 und 3.42 bzw. 3.51 und 3.52.
  • Die sich aufgrund der Formgebung, Grösse und Polarisationsrichtung der einzelnen Bereich 3.21, 3.22, 3.31 und 3.32 ergebende richtungsabhängige Empfindlichkeit 2 des Messwertaufnehmers 3 ist im Wesentlichen durch die Empfindlichkeiten 2.1 und 2.2 der Bereiche 3.31 und 3.32 bzw. 3.21 und 3.22 bestimmt. In Querrichtung besitzt die Schicht eine größere Empfindlichkeit 2.1 als in Längsrichtung (Empfindlichkeit 2.2), da die beiden die Empfindlichkeit 2.1 im Wesentlichen bestimmenden piezoelektrischen Bereiche 3.31 und 3.32 eine grössere Fläche als die beiden die Empfindlichkeit 2.2 im Wesentlichen bestimmenden piezoelektrischen Bereiche 3.21 und 3.22 und damit auch grössere Empfindlichkeit besitzen.
  • Durch Variation der Parameter Polarisation, Flächeninhalt der Bereiche 3.21, 3.22, 3.31 und 3.32 beziehungsweise deren Verhältnis zueinander, symmetrische oder asymmetrische Anordnung der Bereiche 3.21, 3.22, 3.31 und 3.32 sowie Variation in der Kombinationen dieser Parameter lässt sich die Sensiercharakteristik des Messwertaufnehmers 3 entsprechend einer geforderten Empfindlichkeit in unterschiedliche Richtungen vorgegeben.
  • 2 zeigt ebenfalls eine piezoelektrische Schicht eines Messwertaufnehmer 3' eines Fahrzeugsensors zur Crashdetektion. Die piezoelektrische Schicht ist bimorph ausgebildet, d.h. weist zwei piezoelektrische Schichten 3.61 und 3.62 mit entgegengesetzten Polarisationsrichtungen 3.71 und 3.72 auf. Im Unterschied zur in 1 dargestellten Schicht, besitzen die beiden übereinanderliegenden Schichten eine etwa quadratische Grundfläche.
  • Beide piezoelektrischen Schichten 3.61 und 3.62 weisen jeweils eine Polarisationsrichtung 3.71 bzw. 3.72 auf, die jeweils etwa mit der Achse 4.1 zusammenfällt. Die Achse 4.1 schließt wiederum mit der Normalen 4.3 des Messwertaufnehmers 3' einen Winkel 4.4 ein. Dadurch besitzt der Messwertaufnehmer 3' eine Sensiercharakteristik 4, die mit einer auf der Normalen 4.3 liegenden Sensiercharakteristik 4.2 ebenfalls den Winkel 4.4 einschließt. Mit anderen Worten besitzt der Messwertaufnehmer 3' eine geneigte Sensiercharakteristik 4, wodurch ein Maximum der Empfindlichkeit des Messwertaufnehmers 3' etwa auf der geneigten Achse 4.1 liegt.
  • Durch eine Variation des Winkels 4.4 lassen sich nun verschiedene Richtungen einstellen, in denen der Messwertaufnehmer 3 ein Maximum seiner Empfindlichkeit aufweist. In Kombination mit der in 1 dargestellten Ausführungsform und Variation der geometrischen Parameter und Polarisationen lassen sich unterschiedliche Sensiercharakteristiken des Messwertaufnehmers 3 einstellen, die verschiedene Empfindlichkeiten in verschiedenen Richtungen eines Raumes aufweisen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass für die Realisierung des Sensors gemäß der Erfindung nicht nur piezoelektrische Messwertaufnehmer mit einer bimorphen Ausbildung der piezoelektrischen Schicht, sondern ebenfalls monomorphe Ausführungsformen herangezogen werden können.
  • 3 zeigt schematisch den Aufbau eines auf einem Fahrzeugelement 8 angebrachten Sensors 1 gemäß der Erfindung. Der Sensor 1 ist mittels eines Trägers 6, hier eine Klebung kraft- und teilweise formschlüssig an dem Fahrzeugelement 8 montiert. Auf dem Träger 6 befindet sich der Messwertaufnehmer 3 und eine Sensor-interne Verarbeitungseinheit 5, hier eine elektronische Signalverarbeitungsschaltung mit Verstärker zum Verstärken der vom Messwertaufnehmer 3 erzeugten Signale. Ein Gehäuse 7 schützt den Messwertaufnehmer 3 und die Verarbeitungseinheit 5 vor Umgebungseinflüssen wie beispielsweise Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen.
  • Der Sensor 1 kann nun sowohl eine direkt auf ihn einwirkende Kraft als auch Körperschall 9, 10, der durch das Fahrzeugelement 8 weitergeleitet wird, detektieren. Durch eine geeignete Anordnung der piezoelektrischen Schicht des Messwertaufnehmers 3, beispielsweise wie in 1 und 2 dargestellt, kann der Sensor 1 sowohl longitudinalen Körperschall 9 als auch transversalen Körperschall 10 erfassen, der bei einem Crashereignis erzeugt wird.
  • Die nicht dargestellten Kontaktschichten oder Kontaktelektroden auf der piezoelektrischen Schicht sind über Leiterbahnen mit der internen Verarbeitungseinheit 5 verbunden. Diese Verarbeitungseinheit 5 kann nun entweder das an den Kontaktschichten oder Kontaktelektroden gemessene Signal auswerten oder das gemessene Signal nach einer Zwischenverarbeitung an eine nicht dargestellte externe Verarbeitungseinheit weiterleiten. Der Verstärker der Verarbeitungseinheit 5 verstärkt das Messsignal des Sensors derart, dass sowohl Signalanteile mit hoher Amplitude wie die des transversalen Körperschalls 9 als auch mit niedriger Amplitude wie die des longitudinalen Körperschalls 10 ohne Übersteuerung der Verstärkerschaltung erfasst werden können.
  • Der Träger 6 ist aus einem Material hergestellt, das eine gute Übertragung von zu erfassenden Schwingungen oder Verformungen vom Fahrzeugelement 8 auf den Messwertaufnehmer 3 gewährleistet. Der piezoelektrische Messwertaufnehmer 3 ist kraft- und teilweise formschlüssig mit dem Träger 6 verbunden. Die kraft- oder formschlüssige Verbindung wird dadurch realisiert, dass der Messwertaufnehmer mit einem Druckverfahren, einem Aufdampfverfahren oder einem chemischen Verfahren auf dem Träger aufgebracht ist. An dieser Stelle sei erwähnt, dass es auch vorteilhaft sein kann, auf den Träger zu verzichten und den piezoelektrischen Messwertaufnehmer 3 beispielsweise durch eine Klebung direkt auf das Fahrzeugelement 8 aufzubringen.
  • Das Gehäuse 7 kann aus Metall oder einem Kunststoff hergestellt sein. Im Falle von Kunststoff können der Messwertaufnehmer 5 und die Verarbeitungseinheit 5 auch in den Kunststoff eingegossen sein, um so einen besonders widerstandsfähigen Fahrzeugsensor zu schaffen.
  • In 4 ist ein Fahrzeugsensor 1' im Querschnitt mit einem etwa abgewinkelten Träger 6' dargestellt. Der Träger 6' weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt 6.1 bzw. 6.2 auf. Beide Abschnitte können aus gleichen oder auch unterschiedlichen Materialien gebildet sein.
  • Beispielsweise kann das Material des zweiten Abschnitts 6.2 Metall einer Fahrzeugstruktur und das Material des ersten Abschnitts 6.1 ein anderes Metall sein, das Teil des Fahrzeugsensors 1' ist. Beide Abschnitte 61. und 6.2 sind derart abgewinkelt, dass der Träger 6' im Querschnitt etwa L-förmig ausgebildet ist und so ein abgewinkelter Träger 6' gebildet wird. Auf dem Träger 6' ist auf der Innenseite, d.h. der den kleineren durch die beiden Abschnitte 6.1 und 6.2 eingeschlossenen Winkel aufweisenden Seite ein aus polarisiertem PVDF gebildeter Messwertaufnehmer 3'' derart aufgebracht, dass er zumindest teilweise die beiden Abschnitte 6.1 und 6.2 überdeckt. Der Messwertaufnehmer 3'' ist kraftschlüssig mit dem Träger 6' verbunden; Körperschall wird dadurch vom Träger 6' im Wesentlichen ohne Verluste auf den Messwertaufnehmer 3'' übertragen.
  • Die Pfeile im Messwertaufnehmer 3'' verdeutlichen die vorherrschende und etwa einheitliche Polarisationsrichtung 3.6 des PVDF. Durch die Biegung des PVDF weist der Messwertaufnehmer 3'' im Wesentlichen eine erste Sensiercharakteristik 4.5 etwa senkrecht zur flächigen Erstreckung des ersten Abschnitts 6.2 und eine zweite Sensiercharakteristik 4.6 etwa senkrecht zur flächigen Erstreckung des zweiten Abschnitts 6.2 auf. Longitudinale Anteile von Körperschallwellen, die sich im zweiten Abschnitt 6.2, z.B. der Fahrzeugstruktur ausbreiten, können so vom Messwertaufnehmer 3'' im Wesentlichen aufgrund der ersten Sensiercharakteristik 4.5 erfasst werden. Transversale Komponenten der Körperschallwellen werden über die Verbindung vom zweiten auf den ersten Abschnitt 6.2 bzw. 6.1 übertragen und vom Messwertaufnehmer im Wesentlichen aufgrund der zweiten Sensiercharakteristik 4.6 erfasst.
  • 5 zeigt schließlich eine Vorrichtung zur Steuerung einer Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug 11 mit einem zentral im Fahrzeug, vorzugsweise im oder auf dem Kardantunnel angebrachten Fahrzeugsensor 13. Die Sicherheitseinrichtung weist zwei weitere Satellitensensoren 14 und 15 auf, die im Bereich der beiden vorderen Kotflügel des Fahrzeugs 11 angebracht und zur Detektion eines Seitencrashes in diesem Bereichen vorgesehen sind.
  • Eine zentrale Anordnung des Fahrzeugsensors 13 im Fahrzeug 11 zur Detektion eines Aufpralls hat den Vorteil, dass der Sensor 13 bei einem Aufprall des Fahrzeugs 11 nicht sofort zerstört wird. Da sich die Körperschallwellen weitaus schneller im Fahrzeug ausbreiten und daher früher als eine Beschleunigungsänderung detektiert werden können, kann auch beispielsweise ein Crash in einem Bereich mit einer geringen Knautschzone noch in einem Zeitraum detektiert werden, der ausreichend Zeit lässt für eine kurze Analyse des Crashes, insbesondere des Crashortes und eine entsprechend angepasste Auslöseentscheidung. Die Auslöseentscheidung wird durch die nahe an der Fahrzeugaußenhaut angebrachten Satellitensensoren 14 und 15 noch unterstützt, die beispielsweise Drucksensoren sind.
  • 1, 1'
    Fahrzeugsensor
    2
    Sensiercharakteristik
    2.1
    Sensiercharakteristik in Längsrichtung
    2.2
    Sensiercharakteristik in Querrichtung
    3, 3', 3''
    Messwertaufnehmer
    3.21, 3.22
    erste Bereiche der piezoelektrischen Schicht des
    Messwertaufnehmers
    3.31, 3.32
    zweite Bereiche der piezoelektrischen Schicht des
    Messwertaufnehmers
    3.41, 3.42
    Polarisationsrichtungen der ersten Bereiche 3.21, 3.22
    3.51, 3.52
    Polarisationsrichtungen der zweiten Bereiche 3.31, 3.32
    3.6
    vorherrschende Polarisationsrichtung des Messwertaufnehmers
    3''
    3.71, 3.72
    Polarisationsrichtungen der zweiten Bereiche 3.31, 3.32
    4
    Sensiercharakteristik des Messwertaufnehmers 3'
    4.1
    gegenüber der Normalen 4.3 des Messwertaufnehmers 3'
    geneigte Achse der Sensiercharakteristik 4
    4.2
    Sensiercharakteristik eines Messwertaufnehmers mit einer
    Polarisationsrichtung etwa parallel zur Normalen
    4.3
    Normale des Messwertaufnehmers
    4.4
    Winkel zwischen den Achsen 4.1 und 4.3
    4.5
    erste Sensiercharakteristik des Messwertaufnehmers 3''
    4.6
    zweite Sensiercharakteristik des Messwertaufnehmers 3''
    5
    Verarbeitungseinheit
    6, 6'
    Träger
    6.1
    erster Abschnitt des Trägers 6'
    6.2
    zweiter Abschnitt des Trägers 6'
    7
    Gehäuse
    8
    Fahrzeugelement
    9
    longitudinaler Körperschall
    10
    transversaler Körperschall
    11
    Fahrzeug
    12
    Steuergerät für ein Insassenschutzsystem
    13
    zentral im Fahrzeug angeordneter Fahrzeugsensor
    14, 15
    Satellitensensoren

Claims (16)

  1. Fahrzeugsensor (1), der Schwingungen im Frequenzbereich des Körperschalls erfassen kann und einen Messwertaufnehmer (3) umfasst, der aus einem piezoelektrischen Material gebildet ist, wobei der Messwertaufnehmer (3) kraft- und/oder formschlüssig mit einem Träger (6) verbunden ist und mindestens zwei unterschiedliche und durch seine geometrische Form und Polarisation (3.41, 3.42, 3.51, 3.52) vorgegebene richtungsabhängige Sensiercharakteristiken (2.1, 2.2) besitzt.
  2. Fahrzeugsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei unterschiedlichen richtungsabhängigen Sensiercharakteristiken (2.1, 2.2) durch Bereiche (3.21, 3.22, 3.31, 3.32) im piezoelektrischen Material des Messwertaufnehmers (3) gebildet sind, die unterschiedliche Polarisationsrichtungen (3.41, 3.42, 3.51, 3.52) besitzen.
  3. Fahrzeugsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6) ein Bestandteil des Fahrzeugsensors (1) ist, der ausgebildet ist, um mit einer Fahrzeugstruktur (8) derart verbunden zu werden, dass über die Verbindung Körperschall übertragen werden kann.
  4. Fahrzeugsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6) ein Bestandteil einer Fahrzeugstruktur (8), insbesondere ein tragendes Fahrzeugstrukturteil ist.
  5. Fahrzeugsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6') einen ersten und einen zweiten Abschnitt (6.1, 6.2) aufweist, die einen Winkel einschließen, und der Messwertaufnehmer (3'') sich zumindest teilweise über beide Abschnitte erstreckend mit dem Träger (6') verbunden ist und eine vorherrschende Polarisationsrichtung (3.6) besitzt, so dass zwei unterschiedliche Sensiercharakteristiken (4.5, 4.6) gebildet sind, deren Richtungen etwa den Winkel der beiden Abschnitte (6.1, 6.2) des Trägers (6') einschließen.
  6. Fahrzeugsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Messwertaufnehmer (3) und Träger (6) durch eine Klebung oder eine Kontaktierschicht ausgebildet ist.
  7. Fahrzeugsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Messwertaufnehmer (3) und Träger (6) dadurch realisiert ist, dass der Messwertaufnehmer (3) durch ein Druck-, Aufdampf- oder chemisches Verfahren, insbesondere einem Sol-Gel- oder Galvanisierverfahren auf den Träger (6) aufgebracht ist.
  8. Fahrzeugsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Längs- zur Querempfindlichkeit (2.1, 2.2) des Fahrzeugsensors durch die geometrische Form und Polarisation des Messwertaufnehmers (3) eingestellt ist.
  9. Fahrzeugsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzcharakteristik des Fahrzeugsensors in seine Längs- und Querrichtung unterschiedlich eingestellt ist.
  10. Fahrzeugsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertaufnehmer (3) aus polarisiertem Polyvinylidenfluorid - PVDF – oder Blei-Zirkonat-Titanat – PZT – gebildet ist.
  11. Fahrzeugsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Erfassung der durch eine longitudinale und/oder transversale Körperschallwelle erzeugten Kraft ausgebildet ist.
  12. Fahrzeugsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er für den Einsatz in einer Sicherheitseinrichtung eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
  13. Fahrzeugsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er für den Einsatz in einer Diagnoseeinrichtung eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
  14. Sicherheitseinrichtung, insbesondere Insassenschutzsystem eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, die bzw. das mindestens einen Fahrzeugsensor nach Anspruch 12 aufweist.
  15. Diagnoseeinrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die mindestens einen Fahrzeugsensor nach Anspruch 13 aufweist.
  16. Verwendung eines Fahrzeugsensors nach Anspruch 13 zur Detektion von Lagerschäden, Bremsverschleiss, Dröhngeräuschen in einem Kraftfahrzeug, Anomalien eines Verbrennungsmotors und/oder Fahrbahnbelägen und/oder Sachbeschädigungen (Blechschaden oder Glasbruch).
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