DE102006002853B4

DE102006002853B4 - Druckkraftsensor zur Erfassung einer äußeren Stoßbelastung an einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006002853B4
Application number: DE102006002853.8A
Authority: DE
Inventors: Ralf Kruse; Manel Edo Ros; Frank Goseberg
Original assignee: Magna Electronics Europe GmbH and Co OHG
Current assignee: Magna Electronics Europe GmbH and Co OHG
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: DE102006002853A1

Abstract

Druckkraftsensor zur Erfassung einer äußeren Stoßbelastung an einem bewegten Körper, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, 1.1 mit wenigstens einer auf mechanische Verformung ansprechenden Signalleitung (1); 1.2 mit einem die Signalleitung (1) aufnehmenden Sensorkörper (2), 1.3 wobei der Sensorkörper (2) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, so dass zwei großflächige Seiten, nämlich eine Oberseite und eine Unterseite und zwei seitliche Seiten, welche gegenüber den großflächigen Seiten eine kleinere Fläche aufweisen, gebildet werden, und 1.4 wobei die Signalleitung (1) in einer Längsrichtung (3) im Sensorkörper (2) verläuft, und 1.5 wobei der Sensorkörper (2) die Signalleitung (1) wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen oder vollständig umschließt, und 1.6 wobei der Sensorkörper auf seiner Unterseite welche gegenüber der Signalleitung (1) abgewandt ist, eine Vielzahl von Vorsprüngen (4) aufweist, die senkrecht oder schräg gegenüber der Längsrichtung (3) verlaufen und/oder in Längsrichtung (3) des Sensorkörpers (2) mit Abstand zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, 1.7 dass die Signalleitung (1) einen hinführenden und rückführenden Abschnitt aufweist, die über eine Schleife miteinander verbunden sind, und 1.8 dass die Oberseite des Sensorkörpers (2) glatt ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckkraftsensor zur Erfassung einer Druckkraft und insbesondere zum Erkennen einer äußeren Stoßbelastung an einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Derartige Druckkraftsensoren dienen insbesondere dazu, den Personenschutz im Kraftfahrzeugverkehr zu verbessern, indem die Stärke des Aufpralls eines Hindernisses oder Körpers, beispielsweise eines Fußgängers oder eines Radfahrers, bei einem Zusammenstoßen mit einem Kraftfahrzeug zu erfassen, und in Abhängigkeit der erfassten Stärke geeignete Schutzvorkehrungen einerseits für den Fußgänger oder Radfahrer und andererseits für Insassen im Kraftfahrzeug zu treffen. Zum Schutz der Fahrzeuginsassen können beispielsweise Airbags, insbesondere mehrstufige Airbags, in Abhängigkeit der Aufprallkraft mehr oder minder aufgeblasen werden. Um den Fußgänger oder Radfahrer zu schützen, können beispielsweise Karosserieteile, insbesondere die Motorhaube, angestellt werden, um einen größeren und weicheren Deformationsbereich im Fahrzeug zum Eindringen des Fußgängers zur Verfügung zu stellen.
Entsprechende Druckkraftsensoren in verschiedenen Ausführungen offenbaren die folgenden Dokumente:
WO 2004/033261 A1
EP 1 284 890 B1
DE 195 37 383 A1
DE 44 33 046 A1
Die darin beschriebenen und teilweise als „Intrusionssensoren“ in Bezug genommenen Druckkraftsensoren weisen jeweils eine in einem Sensorkörper vorgesehene Signalleitung auf, wobei die Durchleitung von Signalen durch diese Signalleitung von dem mechanischen Verformungszustand der Signalleitung abhängt. In der Regel ist die Signalleitung ein Lichtwellenleiter, an dessen erstem Ende Licht eingekoppelt wird, und dieses Licht an dessen zweitem Ende ausgekoppelt wird. Wie auch gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann dabei die Signalleitung beziehungsweise der Lichtwellenleiter zwei nebeneinander angeordnete Teilstränge aufweisen, die über eine an einem axialen Ende des Sensorkörpers angeordnete Schleife miteinander verbunden sind, so dass das lichteinkoppelnde Ende und das lichtauskoppelnde Ende gemeinsam an einem Ende des Druckkraftsensors, welches dem Ende mit der Schleife entgegengesetzt ist, angeordnet sind.
Gemäß dem Stand der Technik, wie beispielsweise in der WO 2004/033261 A1 beschrieben ist, sind innerhalb des Sensorkörpers an der Signalleitung angreifende Kraftübertragungsglieder in Form von Vorsprüngen oder Zähnen vorgesehen, welche dazu dienen, beim Zusammendrücken des Sensors bei einem Verkehrsunfall die Signalleitung in eine Wellenform oder Mäanderform zu drücken, um so das Übertragungsverhalten der Signalleitung zu verändern. Aus dem geänderten Übertragungsverhalten der Signalleitung kann dann auf die Kraft des Aufpralls eines Körpers auf dem Fahrzeug beziehungsweise des Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis und insbesondere auf die Position der Krafteinwirkung geschlossen werden.
Die in den genannten Dokumenten beschriebenen Sensoren weisen gegenüber einer Vielzahl von einzelnen Sensoren den Vorteil auf, dass jeder Sensor einen ausgedehnten Bereich am Kraftfahrzeugumfang abdecken kann. In Kombination mit einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Signalleitungen, welche verschiedene Abschnitte in Längsrichtung des Sensors abdecken, wie beispielsweise in der 8 in der WO 2004/033261 A1 gezeigt ist und gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls zur Anwendung kommen kann, ist eine genaue Positionsbestimmung des Ortes des Aufpralls beziehungsweise Zusammenstoßes möglich.
Des Weiteren ist aus der nachveröffentlichten EP 1 759 931 A1 ein Druckkraftsensor bekannt, der eine auf mechanische Verformung ansprechende als Lichtwellenleiter ausgeführte Signalleitung aufweist, die in einem Sensorkörper angeordnet ist. Der Sensorkörper umschließt den Lichtwellenleiter, auf gegenüberliegenden Außenseiten des Sensorkörpers sind eine Vielzahl beabstandet zueinander angeordnete Vorsprünge ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckkraftsensor anzugeben, der die hohe Messgenauigkeit der gebräuchlichen Druckkraftsensoren mit einem besonders kostengünstig herstellbaren Aufbau vereint.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Druckkraftsensor mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.
Der erfindungsgemäße Druckkraftsensor dient zur Erfassung einer Druckkraft aufgrund einer äußeren Stoßbelastung an einem bewegten Körper, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, wenn beispielsweise ein Fußgänger oder Radfahrer von dem Kraftfahrzeug erfasst wird. Auch andere Stoßbelastungen sind mit dem erfindungsgemäßen Druckkraftsensor erfassbar.
Der Druckkraftsensor weist eine auf mechanische Verformung ansprechende Signalleitung auf, die in einem Sensorkörper angeordnet ist. Die Signalleitung kann beispielsweise einen hinführenden und einen rückführenden Abschnitt aufweisen, welche über eine Schleife miteinander verbunden sind. Somit kann ein Signal an einem ersten Ende des Druckkraftsensors in die Signalleitung eingekoppelt, entlang der Längsrichtung des Sensorkörpers, in welcher die Signalleitung verläuft, bis zu der genannten Schleife übertragen, durch die Schleife in der absoluten Bewegungsrichtung umgekehrt und durch den rückführenden Abschnitt wieder entlang der Längsrichtung zu dem ersten Ende des Sensorkörpers geleitet und dort ausgekoppelt werden. Selbstverständlich können auch mehrere Signalleitungen, insbesondere mit jeweils den genannten Abschnitten, vorgesehen sein. Im Einzelnen wird hierzu auf die in der WO 2004/033261 A1 offenbarte Leitungsanordnung verwiesen.
Erfindungsgemäß und abweichend vom Stand der Technik umschließt der Sensorkörper die Signalleitung wenigstens abschnittsweise, beispielsweise in dem genannten hinführenden Abschnitt und dem genannten rückführenden Abschnitt beziehungsweise auf Teilbereichen desselben, vollständig oder im Wesentlichen vollständig. Die umschließende Oberfläche des Sensorkörpers kann dabei insbesondere stetig, das heißt frei von Vorsprüngen, ausgebildet sein und beispielsweise die Signalleitung formschlüssig insbesondere entlang des gesamten Sensorkörpers umschließen.
Um trotzdem eine mäanderförmige beziehungsweise wellenförmige Verformung der vom Sensorkörper umschlossenen Signalleitung in einem ausreichenden Ausmaß bei Aufbringen einer Druckkraft auf den Sensorkörper zu erzeugen, weist der Sensorkörper auf seiner Außenseite, welche gegenüber der Signalleitung beziehungsweise der der Signalleitung zugewandten inneren Oberfläche des Sensorkörpers abgewandt ist, eine Vielzahl von Vorsprüngen auf, welche senkrecht, im Wesentlichen senkrecht oder schräg gegenüber der Längsrichtung des Sensorkörpers verlaufen. Unter diesem „Verlaufen“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung beispielsweise die Ausrichtung eines stegförmigen Vorsprungs mit seiner Längsachse senkrecht, im Wesentlichen senkrecht oder schräg gegenüber der Längsrichtung des Sensorkörpers verstanden werden. Jedoch ist es nicht unbedingt notwendig, einen kontinuierlichen Steg zu verwenden, vielmehr könnten auch einzelne, in der entsprechenden Richtung hintereinander angeordnete, beispielsweise kreisförmige Vorsprünge vorgesehen sein. Allgemein sind Vorsprünge jedweder Form ausreichend, die in Längsrichtung des Sensorkörpers mit Abstand zueinander angeordnet sind, um ein abschnittsweises konzentriertes Einwirken einer Druckkraft zu bewirken.
Gemäß einer vorteilhaften Form sind die Vorsprünge jedoch in Form von kontinuierlichen Stegen ausgeführt, welche in Längsrichtung des Sensorkörpers mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Stege können beispielsweise als Querstege ausgeführt sein, das heißt als Stege, die sich mit ihrer Längsrichtung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung des Sensorkörpers erstrecken.
Der Sensorkörper umschließt die Signalleitung insbesondere bis auf einen Einschubschlitz vorteilhaft vollständig formschlüssig, wie dies später noch mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden wird.
Der Sensorkörper kann einteilig hergestellt werden, beispielsweise durch Spritzgießen. Gemäß einer ersten Ausführungsform sind auch die Vorsprünge einteilig mit dem Rest des Sensorkörpers hergestellt. Die Signalleitung kann nach dem Spritzgießen des Sensorkörpers in darin angelegte, von außen zugängliche Schlitze oder Aussparungen eingesetzt werden. Alternativ kann die Signalleitung auch beim Spritzgießen des Sensorkörpers direkt dorthinein integriert werden. In diesem Fall bietet sich das Umspritzen der Signalleitung auf der gesamten Länge des Sensorkörpers an.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden der Sensorkörper und die Vorsprünge zunächst getrennt hergestellt, wobei der Sensorkörper wiederum einteilig hergestellt werden kann. Anschließend können die Vorsprünge, beispielsweise durch Vorsehen entsprechender Anschließbereiche wie Öffnungen und/oder Schlitze insbesondere mit Hinterschneidungen in dem Sensorkörper, am Sensorkörper befestigt werden. Hierdurch ist es möglich, an einem Sensorkörper aus einem ersten Vorrat, wobei der Sensorkörper beispielsweise stets aus demselben Werkstoff mit derselben Härte und/oder Steifigkeit hergestellt wird, Vorsprünge aus einem zweiten Vorrat von Vorsprüngen, die verschiedene Härte und/oder Steifigkeiten aufweisen, je nach gewünschtem Verwendungszweck des Druckkraftsensors anzuschließen. Beispielsweise können Sensorkörper und Vorsprünge, wobei die Vorsprünge zum Beispiel in Form von in den Sensorkörper mit einem Fuß einschiebbaren Stegen ausgebildet sind, zusammen ein Modulsystem darstellen, das eine Vielzahl von identischen Sensorkörpern und eine Vielzahl von Sätzen von Vorsprüngen aufweist. Die Vorsprünge ein und desselben Satzes sind hinsichtlich der Materialeigenschaften identisch zueinander, wobei die Vorsprünge verschiedener Sätze zueinander abweichende Steifigkeiten und/oder Härten aufweisen.
An einem Sensorkörper können Vorsprünge eines einzigen Satzes oder verschiedener Sätze angeschlossen werden, je nachdem, ob die Empfindlichkeit des Druckkraftsensors über seiner Längsachse variiert werden soll. Wenn die Vorsprünge mit einem gleichmäßigen Abstand zueinander entlang der Längsrichtung des Sensorkörpers und mit denselben Materialeigenschaften angeschlossen sind, ist die Empfindlichkeit des Druckkraftsensors entlang seiner Längsachse konstant. Wenn die Abstände der Vorsprünge zueinander variiert werden oder Vorsprünge mit verschiedenen Materialeigenschaften, das heißt Härte und/oder Steifigkeit, am Sensorkörper angeschlossen werden, so variiert auch die Empfindlichkeit des Druckkraftsensors entlang seiner Längsachse.
Um die Abstände der Vorsprünge entlang der Längsachse des Sensorkörpers besonders einfach zu variieren, weist der Sensorkörper mehr Anschlussstellen, beispielsweise Schlitze, zur Aufnahme von Vorsprüngen auf als Vorsprünge angeschlossen werden. Somit kann der jeweilige Ort des Anschlusses eines Vorsprunges und sein Abstand zu den benachbart angeordneten Vorsprüngen flexibel festgelegt werden.
Eine alternative oder zusätzliche Gestaltung, um die Sensitivität beziehungsweise Empfindlichkeit des Druckkraftsensors entlang seiner Längsachse einzustellen beziehungsweise zu variieren, besteht darin, die Höhe der verschiedenen Vorsprünge, insbesondere entlang der Längsachse des Sensorkörpers, relativ zueinander abweichend zu variieren. Höhere Vorsprünge, das heißt Vorsprünge, welche gegenüber der übrigen Außenseite des Sensorkörpers weiter vorstehen, bewirken im Falle eines Zusammendrückens des Sensorkörpers eine stärkere Verformung der Signalleitung im Vergleich zu weniger weit vorstehenden Vorsprüngen und erhöhen somit die Empfindlichkeit des Druckkraftsensors auf diesem axialen Abschnitt.
Außerdem können zur Erhöhung der Empfindlichkeit auf zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegenden annähernd flachen Seiten des Sensorkörpers gegenüberliegend zueinander versetzt angeordnete Vorsprünge vorgesehen sein. Die weiteren, vorstehend beschriebenen Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Vorsprünge können hierbei auf lediglich einer oder aber beiden Seiten des Sensorkörpers zusätzlich vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung betrifft diese ein Karosserieteil mit einem Stoßabsorberkörper und einem Querträger, wobei der Stoßabsorberkörper regelmäßig eine größere elastische und/oder plastische Verformbarkeit als der Querträger aufweist, und zwischen dem Stoßabsorberkörper und dem Querträger ein Druckkraftsensor derart eingebracht ist, dass die Vorsprünge des Sensorkörpers am Querträger anliegen oder diesem gegenüberstehen. Beispielsweise ist der Querträger aus Metall beziehungsweise Stahl hergestellt, und der Stoßabsorberkörper ist aus Schaumstoff hergestellt. Dadurch, dass die Vorsprünge an dem härteren der beiden Teile anliegen, wird vermieden, dass sie sich in dieses Teil eindrücken. Vielmehr drücken sich die Vorsprünge ausschließlich oder im Wesentlichen in den Sensorkörper ein.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch beschrieben werden.
Es zeigen:
1 den vorderen Teil eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen, im Stoßfänger integrierten Druckkraftsensor;
2 einen Vertikalschnitt durch den in der 1 dargestellten Stoßfänger;
3 eine Draufsicht auf die Oberfläche eines erfindungsgemäßen ausgeführten Druckkraftsensors, welche die Vorsprünge aufweist;
4 eine Seitenansicht des in der 3 gezeigten Druckkraftsensors;
5 eine Draufsicht auf den in der 3 dargestellten Druckkraftsensor, jedoch von der entgegengesetzten Seite aus;
6 einen Längsschnitt entlang der Linie B-B in der 3;
7 einen Längsschnitt entlang der Linie C-C in der 3;
8 einen Querschnitt entlang der Linie A-A in der 6;
9 eine dreidimensionale Ansicht des in der 3 dargestellten Druckkraftsensors;
10 einen schematischen Querschnitt durch eine alternative Ausgestaltung eines Druckkraftsensors mit nachträglich eingebrachten Vorsprüngen.
Der erfindungsgemäße Druckkraftsensor kann beispielsweise in dem vorderen Stoßfänger 30 eines Kraftfahrzeugs montiert werden, wie es in der 1 dargestellt ist. In der 1 ist dabei der Druckkraftsensor mit der Bezugsziffer 16 versehen. Wie man sieht, reicht jeweils ein Druckkraftsensor 16 von dem vorderen Ende der Fahrzeugfront über eine vordere „Fahrzeugecke“ bis zu dem oder auf den Kotflügel.
In der 2 erkennt man die genaue Einbauposition des Druckkraftsensors 16. Dieser ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, von außen mit Bezug auf das Fahrzeug gesehen, hinter einem Stoßabsorberkörper 32 und vor einem Querträger 34 angeordnet. Sowohl der Querträger 34 als auch der Stoßabsorberkörper 32 sind Teil des Stoßfängers 30, hier des Frontstoßfängers, und nehmen bei einem Unfall den Großteil oder alle auf den Stoßfänger 30 wirkenden Kräfte auf. Dabei verformt sich der Stoßabsorberkörper 32 entsprechend seines vergleichsweise elastischen Materials, wohingegen der Querträger 34 aus einem vergleichsweise steifen Werkstoff besteht, beispielsweise aus Stahl. Der Druckkraftsensor 16 ist derart zwischen dem Stoßabsorberkörper 32 und dem Querträger 34 angeordnet, dass seine Oberfläche, welche erfindungsgemäß mit Vorsprüngen 4 versehen ist, von dem Stoßabsorberkörper 32 abgewandt und dem Querträger 34 zugewandt ist. Vorliegend liegen die Vorsprünge 4 unmittelbar am Querträger 34 an.
In den 3 bis 8 erkennt man eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Druckkraftsensors mit einem einteiligen Aufnahmekörper 2, die Vorsprünge 4 eingeschlossen. Durch den Sensorkörper 2 verläuft im vorliegenden Fall eine einzige Signalleitung 1, welche einen hinführenden und einen rückführenden Abschnitt aufweist, die über eine Schleife miteinander verbunden sind. Hierdurch ist es möglich, das Licht am selben axialen Ende des Sensorkörpers 2 in die Signalleitung 1, welche als Lichtwellenleiter ausgebildet ist, ein- und auszukoppeln.
Um ein Verrutschen des Druckkraftsensors zu vermeiden, weist der Grundkörper neben den Vorsprüngen 4, welche ausschließlich auf seiner Unterseite ausgebildet sind, einen Haltevorsprung 9 auf, der in eine Aussparung in oder an der Karoserie des Kraftfahrzeugs, beispielsweise indem in der 2 gezeigten Querträger 34 und/oder Stoßabsorberkörper 32 eingesetzt werden kann.
Die beiden genannten Abschnitte der Signalleitung 1 verlaufen linear und parallel zur Längsachse 3 im Sensorkörper 2, mit Ausnahme des Bereiches der Schleife sowie im Bereich des Anschlußendes, wobei die Signalleitung 1, wie in der 6 erkennbar ist, in diesem Bereich des Anschlußendes zum einfachen Anschließen in Richtung einer flächigen Oberfläche des Sensorkörpers 2, hier der Oberfläche mit den Vorsprüngen 4, verlagert ist.
Wie man in der 8 erkennen kann, weist der Sensorkörper 2 einen rechteckigen Querschnitt auf, so dass zwei großflächige Seiten, hier als Oberseite (ohne Vorsprünge 4) und Unterseite (mit Vorsprüngen 4) bezeichnet, und zwei seitliche Seiten, welche gegenüber den großflächigen Seiten eine kleinere Fläche aufweisen, gebildet werden, die paarweise senkrecht zueinander stehen. Auf diesen Querschnitt des Sensorkörpers 2 addieren sich in Abständen in Längsrichtung 3 des Sensorkörpers 2 die Querschnitte der Vorsprünge 4 auf, welche in der gezeigten Form als Querstege ausgeführt sind, das heißt deren Längserstreckung senkrecht zur Längsachse 3 des Sensorkörpers 2 verläuft.
In den beiden seitlichen Seiten des Sensorkörpers 2 ist jeweils ein Einschubschlitz 6 eingebracht, welcher ebenfalls in Richtung der Längsachse 3 des Sensorkörpers 2 und vorteilhaft fluchtend mit dieser verläuft. Jeder Einschubschlitz 6 mündet in einer im Querschnitt kreisförmigen Aussparung, welche eine Hinterschneidung bildet, in die die Signalleitung 1 eingesetzt wird, nachdem sie durch den Einschubschlitz 6 hindurchgedrückt wurde. Mit Ausnahme des verbleibenden Einschubschlitzes 6 wird dadurch die Signalleitung 1 vollständig formschlüssig vom Sensorkörper 2 umschlossen. Selbstverständlich ist es möglich, nachdem Einsetzen der Signalleitung 1 in die entsprechende Hinterschneidung in dem Sensorkörper 2 den Einschubschlitz 6 zu schließen, so dass der Formschluß zwischen dem Sensorkörper 2 und der Signalleitung 1 über dem gesamten Umfang der Signalleitung 1 vervollständigt wird.
Im Bereich des axialen Endes des Sensorkörpers 2, in welchem die Schleife der Signalleitung 1 vorgesehen ist, kann die Signalleitung 1 aus dem Sensorkörper 2 herausragen, wie in der 3 angedeutet ist, oder sie kann ebenfalls vom Sensorkörper 2 umschlossen werden beziehungsweise auf diesem aufliegen, wie in der 5 angedeutet ist. Alternativ kann auch ein am Sensorkörper 2 angeschlossenes Schutzgehäuse (nicht gezeigt) die Schleife umschließen.
Insbesondere ist jedoch ein formschlüssiges Halten der Signalleitung 1 innerhalb des Sensorkörpers 2 in Axialrichtung desselben wenigstens an den Stellen notwendig, an welchen die Vorsprünge 4 vorgesehen sind, um dadurch, dass ein Druck von außen auf die Vorsprünge 4 aufgebracht wird und diese in Richtung in den Sensorkörper 2 hinein bewegt, die Signalleitung 1 wellenförmig oder mäanderförmig zu verformen. Diese Verformung bewirkt eine Änderung der Übertragungseigenschaften der Signalleitung 1 zwischen dem Ende, in welchem das Licht eingekoppelt wird, und dem Ende in welchem das Licht ausgekoppelt wird, aus welcher Veränderung auf das Ausmaß der Verformung und hieraus auf die Größe der Verformungskraft geschlossen werden kann. Insbesondere bei Vorsehen von mehreren Signalleitungen, welche parallel zueinander angeordnet sind und wenigstens abschnittsweise verschiedene Längsabschnitte überspannen, kann zusätzlich die genaue Position der Stoßeinwirkung erfasst werden.
Der gezeigte Druckkraftsensor weist somit im Unterschied zum Stand der Technik auf der Außenseite des Sensorkörpers 2 eine kammartige Struktur auf, siehe die Vorsprünge 4, wohingegen er mit einer stetigen, das heißt ebenen Oberfläche 5, beziehungsweise mit einer Oberfläche 5, die frei von Vorsprüngen und Aussparungen ist, die Signalleitung 1 vollflächig oder im wesentlichen vollflächig einschließt. Hierdurch ist es besonders leicht möglich, den Sensorkörper 2 einstückig herzustellen. Im Idealfall kann der gesamte Druckkraftsensor, abgesehen von einer Steuereinheit und einem gegebenenfalls vorzusehenden Gehäuse für diese zweiteilig hergestellt werden, nämlich ausschließlich bestehend aus dem Sensorkörper 2 und der Signalleitung 1. Bei Vorsehen einer Vielzahl von Signalleitungen erhöht sich entsprechend die Anzahl der Bauteile je zusätzlicher Signalleitung um eins.
Bei dem Einwirken einer verformenden Druckkraft auf den Druckkraftsensor verformt sich somit der Grundkörper 2 unmittelbar und überträgt seine Verformung auf die formschlüssig eingebrachte Signalleitung 1, ohne dass Zwischenräume zwischen der Signalleitung 1 und dem Sensorkörper 2 überbrückt beziehungsweise durchquert werden müssen. Durch Vorsehen der Vorsprünge 4 auf einer Oberfläche, die senkrecht zur Wirkrichtung des Stoßes angeordnet ist, drücken sich die Vorsprünge 4 in den Sensorkörper 2 ein und bewirken eine wellenförmige Verformung der Signalleitung 1, wobei die Periode der Welle im Vergleich zu einer Verformung eines Sensorkörpers mit einer kontinuierlich ebenen Außenfläche deutlich vergrößert ist. Wenn beispielsweise der in den Sensorkörper 2 eindringende Fremdkörper, wobei dieses Eindringen insbesondere mittelbar über weitere vorgeschaltete Bauteile, wie beispielsweise in der 2 gezeigt ist, erfolgt, zwei oder drei Vorsprünge 4 in den Sensorkörper 2 eindrückt, so werden entsprechend zwei oder drei Wellentäler erzeugt. Wenn die diskreten Vorsprünge 4 nicht vorgesehen wären, würde hingegen nur ein einziges Wellental erzeugt, mit einer entsprechend größeren axialen Ausdehnung.
In der 9 ist nochmals der in den 3 bis 8 dargestellte Druckkraftsensor dreidimensional gezeigt. Man erkennt wiederum die integral mit dem Sensorkörper 2 ausgebildeten Vorsprünge 4 auf der Unterseite des Sensorkörpers 2.
In der 10 hingegen sind die Vorsprünge 4 zunächst getrennt von dem Sensorkörper 2 hergestellt und anschließend form- und kraftschlüssig in diesen eingesetzt worden. Hierzu weist der Sensorkörper 2 eine Vielzahl von Schlitzen 7 mit jeweils einer oder einer Vielzahl von Hinterschneidungen auf, in welche die Vorsprünge 4 vorliegend in Form eines Quersteges 8 eingesetzt, vorliegend von der Seite aus eingeschoben werden können. Bei der gezeigten Ausführung sind die Schlitze 7 in Form von Schwalbenschwanznuten ausgeführt, und die Stege 8 weisen einen entsprechenden Schwalbenschwanzfuß auf.
Die in der 10 dargestellte Ausführung ermöglicht einerseits ein besonders flexibles Einstellen des Abstandes zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Vorsprüngen 4, hier die Stege 8, indem nicht alle Schlitze 7 von einem Steg 8 besetzt werden, sondern nur ausgewählte. Durch engeres Setzen der Stege 8 wird die Empfindlichkeit des Sensors erhöht, wohingegen größere Abstände zwischen zwei benachbart angeordneten Stegen 8 die Empfindlichkeit herabsetzen. Zudem können besonders leicht Vorsprünge 4 beziehungsweise Stege 8 mit voneinander abweichenden Werkstoffeigenschaften in ein und demselben Sensorkörper 2 eingesetzt werden, um die Empfindlichkeit des Sensors in Längsrichtung des Sensorkörpers 2 zu variieren. Auch können entsprechend des gewünschten Einsatzzweckes verschieden hohe Stege 8 eingesetzt werden.
Die in den Sensorkörper 2 einschiebbaren beziehungsweise allgemein einsetzbaren oder daran anschließbaren Vorsprünge 4 stellen ferner zusammen mit dem Sensorkörper 2 ein äußerst flexibles Modulsystem dar. So kann der Sensorkörper 2 stets in derselben Form produziert werden, wohingegen verschiedene, entweder in den Werkstoffeigenschaften oder der geometrischen Form und/oder der Höhe verschiedene Vorsprünge 4 in einer Vielzahl zur Verfügung gestellt werden, aus welcher die geeigneten für den jeweiligen Anwendungsfall ausgewählt und in den Sensorkörper 2 an den geeigneten Positionen eingesetzt werden.
Im Hinblick auf eine Serienfertigung mit höherer Stückzahl bei geringen Herstellungskosten ist jedoch die erste beschriebene Ausführungsform, welche in den 3 bis 9 dargestellt ist, gegenüber der in der 10 dargestellten Ausführungsform vorteilhaft.

Claims

Druckkraftsensor zur Erfassung einer äußeren Stoßbelastung an einem bewegten Körper, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, 1.1 mit wenigstens einer auf mechanische Verformung ansprechenden Signalleitung (1); 1.2 mit einem die Signalleitung (1) aufnehmenden Sensorkörper (2), 1.3 wobei der Sensorkörper (2) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, so dass zwei großflächige Seiten, nämlich eine Oberseite und eine Unterseite und zwei seitliche Seiten, welche gegenüber den großflächigen Seiten eine kleinere Fläche aufweisen, gebildet werden, und 1.4 wobei die Signalleitung (1) in einer Längsrichtung (3) im Sensorkörper (2) verläuft, und 1.5 wobei der Sensorkörper (2) die Signalleitung (1) wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen oder vollständig umschließt, und 1.6 wobei der Sensorkörper auf seiner Unterseite welche gegenüber der Signalleitung (1) abgewandt ist, eine Vielzahl von Vorsprüngen (4) aufweist, die senkrecht oder schräg gegenüber der Längsrichtung (3) verlaufen und/oder in Längsrichtung (3) des Sensorkörpers (2) mit Abstand zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, 1.7 dass die Signalleitung (1) einen hinführenden und rückführenden Abschnitt aufweist, die über eine Schleife miteinander verbunden sind, und 1.8 dass die Oberseite des Sensorkörpers (2) glatt ausgebildet ist.
Druckkraftsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkörper (2) die Signalleitung (1) wenigstens in an die Vorsprünge (4) angrenzenden Abschnitten berührt.
Druckkraftsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkörper (2) die Signalleitung (1) abschnittsweise eng umschließt.
Druckkraftsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung (1) in dem Sensorkörper (2) abschnittsweise eingebettet ist.
Druckkraftsensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Außenseite mit den Vorsprüngen (4) entgegengesetzte innere Oberfläche (5) oder alle der Signalleitung (1) unmittelbar zugewandten und gegenüberstehenden Oberflächen (5) des Sensorkörpers (2) stetig ausgebildet ist/sind.
Druckkraftsensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (4) in Form von mit in Längsrichtung zueinander mit Abstand angeordneten Stegen (8), insbesondere Querstegen, ausgeführt sind.
Druckkraftsensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkörper (2) die Signalleitung (1) insbesondere bis auf einen Einschubschlitz (6) vollständig formschlüssig umschließt.
Druckkraftsensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkörper (2) schaumfrei ist.
Druckkraftsensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkörper (2) inklusive seiner Vorsprünge (4) einteilig ist, insbesondere durch Spritzgießen einteilig hergestellt ist.
Druckkraftsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (4), insbesondere die Stege (8), als separate Bauteile am Sensorkörper (2), welcher insbesondere bis auf die Vorsprünge (4) einteilig ist, angeschlossen sind.
Druckkraftsensor gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkörper (2) eine Vielzahl von Schlitzen (7) aufweist, welche insbesondere in Längsrichtung der Vorsprünge (4) und quer oder schräg zur Längsrichtung (39 des Sensorkörpers (2) verlaufen, in welche Stege (8) mit einem daran angeschlossenen Fuß kraft- und/oder formschlüssig eingeschoben sind, um die Vorsprünge (4) auszubilden.
Druckkraftsensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Vorsprünge (4) oder Stege (8) eine in Längsrichtung (3) des Sensorkörpers (2) relativ zueinander variierende Steifigkeit und/oder Härte aufweisen.
Druckkraftsensor gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehr Schlitze (7) als Stege (8) vorgesehen sind.
Druckkraftsensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Vorsprünge (4) in ihrer Höhe, mit welcher sie gegenüber der übrigen Außenseite des Sensorkörpers (2) vorstehen, relativ zueinander entlang der Längsrichtung (3) des Sensorkörpers (2) variieren.
Druckkraftsensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (4) auf einer Ober- oder Unterseite des Sensorkörpers (2) angeordnet sind, und in eine oder beide seitlichen Seiten des Sensorkörpers (2) wenigstens jeweils ein Einschubschlitz (6) mit einer Hinterschneidung eingebracht ist, wobei die Signalleitung (1) oder mehrere Signalleitungen (1) jeweils durch den Einschubschlitz (6) in die Hinterschneidung einschiebbar oder eingeschoben ist/sind.
Karosserieteil, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stoßabsorberkörper (32) und einen Querträger (34), wobei der Stoßabsorberkörper (32) insbesondere am Querträger (34) montiert ist und eine geringere Steifigkeit als der Querträger (34) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stoßabsorberkörper (32) und dem Querträger (34) ein Druckkraftsensor (16) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 derart angeordnet ist, dass die Vorsprünge (4) am Querträger (34) anliegen oder diesem gegenüberstehen.
Karosserieteil, gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Karoserieteil ein Stoßfänger (30), insbesondere Frontstoßfänger eines Kraftfahrzeugs ist.