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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kollision-Detektorvorrichtung für die Verwendung in einem Automobil, und betrifft spezieller eine solche Vorrichtung, die ein verformbares Teil enthält, welches vor einem Verstärkungsteil eines Stoßfängers angeordnet ist, um eine Kollision mit einem Fußgänger zu detektieren.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Es ist erforderlich geworden, den Typ eines Objektes, welches mit einem Fahrzeug kollidiert, zu detektieren. Es ist speziell wichtig, zu detektieren, ob ein kollidierendes Pbjekt aus einem Fußgänger besteht. Vorrichtungen zum Detektieren eines kollidierenden Fußgängers wurden bereits vorgeschlagen und auch getestet, um diese einer praktischen Verwendung zuzuführen. Beispielsweise wird eine Haube eines Fahrzeugs angehoben und/oder es wird ein Airbag zum Schützen eines kollidierenden Fußgängers in Betrieb gesetzt. Es ist jedoch wichtig, exakt zu detektieren, ob ein kollidierendes Pbjekt aus einem Fußgänger besteht und nicht aus einem Pbjekt anders als einem Fußgänger, um eine unnötige Betätigung der Fußgänger-Schutzvorrichtung zu vermeiden. Wenn die Fußgänger-Schutzvorrichtung in unnötiger Weise betätigt wird, wenn Pbjekte anders als ein Fußgänger mit dem Fahrzeug kollidieren, kann diese Betätigung für einen Fahrer oder einen Passagier in dem Fahrzeug nachteilig sein. Beispielsweise kann die angehobene Haube in einen Passagierraum einschlagen, wenn das Fahrzeug auf ein hartes Pbjekt, wie beispielsweise eine Betonwand oder ein schweres Fahrzeug aufschlägt.
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Um den Typ von Pbjekten zu detektieren, die mit einem Fahrzeug kollidieren, ist in der
WO 2005/098384 A1 und in der
JP 2006-117157 A eine Stoßfängervorrichtung vor- geschlagen, die ein verformbares Teil aufweist, welches vor einem Stoßfänger-Verstärkungsteil angeordnet ist. Es wird entsprechend einer Kollision in einem Innenraum des verformbaren Teiles eine Druckänderung detektiert, wodurch dann der Typ eines kollidierenden Pbjektes erfasst werden kann. Ferner funktioniert das verformbare Teil auch als ein Kissen, um die Beine eines kollidierenden Fußgängers zu schützen. Die Typen der kollidierenden Pbjekte werden basierend auf einer Druckänderung in dem inneren Raum des verformbaren Teiles detektiert, die proportional zu deren Volumenänderung ist, welche durch eine Kollision verursacht wird. Bei der herkömmlichen Vorrichtung ergibt sich jedoch ein Problem dahingehend, daß das verformbare Teil nicht so ausgelegt ist, um in richtiger Weise die Beine eines kollidierenden Fußgängers zu schützen.
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In der
DE 10 2004 035 016 A1 ist ein Kollisionsobjekt-Diskriminiergerät für Fahrzeuge offenbart, welches zwei Kollisionsdetektionssensoren enthält, um zwischen den Arten eines Kollisionsobjektes, basierend auf den Ausgangsgrößen der zwei Sensoren, zu diskriminieren. Das Kollisionsobjekt wird, basierend auf einer Kollisionsbreite, die mit Hilfe eines Kollisionsbreite-Detektionssensor detektiert wird, ermittelt, welcher an einem Fahrzeugkörper befestigt ist. Alternativ wird das Kollisionsobjekt, basierend auf einer Differenz zwischen den Betriebseigenschaften der zwei Sensoren, bestimmt. Als weitere Alternative sind die zwei Sensoren in einer einzelnen Einheit integriert, die eine Vielzahl an Sensorzellen enthält.
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In der
DE 10 2004 012 550 A1 wird ein Fußgängerschutzsystem und Verfahren zum Schutz von Fußgängern vorgeschlagen, bei dem durch den zumindest einen Sensor Informationen über den Kollisionsbereich des Pbjekts mit dem Fahrzeug erfassbar und an die Auswerte- und Steuereinheit übertragbar sind, die die Informationen über den Kollisionsbereich als Entscheidungskriterium heranzieht, ob das Pbjekt ein Fußgänger ist, um in Abhängigkeit davon eine Auslösung des zumindest einen Schutzsystems zu bewirken.
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Die
DE 103 26 770 A1 betrifft eine Kollisionsschutzeinrichtung zum Schutz von Fußgängern, die einen Sensor einsetzt, der ein Breitenausgabesignal, entsprechend der Breite des das Fahrzeug kontaktierenden Pbjektes ausgibt, wobei der Sensor einen Widerstandsleiter aufweist, der durch einen leitfähigen Leiter eines Abschnitts der Länge des Widerstandsleiters kurzgeschlossen wird, und einen zweiten Sensor aufweisen kann, der nur dann ein Ausgabesignal liefert, falls eine Stoßschwelle überschritten wird, wobei mehrere Sensoren eingesetzt werden können, die eine Angabe des Prtes und der Breite des kontaktierenden Pbjektes liefern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf das oben erläuterte Problem entwickelt, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kollision-Detektorvorrichtung zu schaffen, die ein verformbares Teil enthält, welches dazu ausgebildet ist, um Typen von kollidierenden Pbjekten zu detektieren und um in geeigneter und richtiger Weise einen Beinabschnitt eines kollidierenden Fußgängers zu schützen.
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Die Kollision-Detektorvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält ein verformbares Teil mit einem inneren Raum, einem Drucksensor, der in dem inneren Raum angeordnet ist, und mit einer elektronischen Steuereinheit, die mit dem Drucksensor verbunden ist. Das verformbare oder deformierbare Teil ist in einer länglichen Gestalt ausgebildet und ist in einem Stoßfänger eines Automobils angeordnet. Der Drucksensor, der in dem inneren Raum des verformbaren Teiles angeordnet ist, detektiert eine Druckänderung, die herbeigeführt wird, wenn das Fahrzeug mit Pbjekten kollidiert, die auch einen Fußgänger mit einschließen. Die elektronische Steuereinheit bestimmt dann, ob das Fahrzeug mit einem Fußgänger kollidiert oder mit anderen Pbjekten, und zwar basierend auf einem Betrag der Druckänderung, die durch den Drucksensor detektiert wird. Eine solche Bestimmung kann basierend auf der Druckänderung und auch basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt werden. Wenn bestimmt wird, daß das Fahrzeug auf einen Fußgänger trifft, wird eine Vorrichtung zum Schützen eines Fußgängers, wie beispielsweise ein Airbag oder eine Hauben-Anhebevorrichtung in Betrieb gesetzt, und zwar unter der Steuerung der elektronischen Steuereinheit.
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Eine Weite oder Breite (W) des verformbaren Teiles ist so ausgebildet, daß sie in ausreichender Weise eine Crush-Breite abdeckt, d. h. einen Abschnitt des verformbaren Teiles, der gewöhnlich bei einer Kollision mit einem Fußgänger verformt wird. Da festgestellt worden ist, daß die Crush-Breite 200 mm beträgt, wird die Weite oder Breite (W) des verformbaren Teiles mit 300 mm oder noch breiter gewählt. Eine Höhe (h) des verformbaren Teiles ist so eingestellt und gewählt, daß die Reaktionskraft (F) des verformbaren Teiles aufgrund der Druckänderung in dem inneren Raum des verformbaren Teiles, die durch die Kollision mit einem Fußgänger verursacht wird, einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Der vorbestimmte Wert kann auf 1 kN eingestellt sein, um einen Beinabschnitt eines kollidierenden Fußgängers zu schützen. Die Reaktionskraft (F) kann gemäß der folgenden Formel berechnet werden: F = [{W/(W – 0,2)}1,4 × 100 – 100] × 0,1 × h, worin W und h in Meter angegeben sind. Das verformbare Teil kann in zwei Abschnitte in dessen Breitenrichtung aufgeteilt sein.
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Da die Breite des verformbaren Teiles mit 300 mm oder noch breiter gewählt ist, kann eine Kollision mit einem Fußgänger mit Sicherheit detektiert werden. Da die Höhe des verformbaren Teiles so gewählt ist, daß die Reaktionskraft, die durch eine Kollision mit einem Fußgänger verursacht wird, einen zulässigen Wert nicht überschreitet, wird der Fußgänger vor einer schwerwiegenden Verletzung geschützt. Andere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich unmittelbar und mit besserem Verständnis anhand einer bevorzugten Ausführungsform, die weiter unten unter Hinweis auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Draufsicht, die in einer transparenten Art eine Kollision-Detektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, die an einem Automobil montiert ist;
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2 eine Querschnitts-Seitenansicht, welche die Kollision-Detektorvorrichtung darstellt, die in 1 gezeigt ist;
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3 einen Graphen, der eine Höhe eines verformbaren Teiles zeigt, welches bei der Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist, verwendet wird, relativ zu dessen Weite oder Breite, und wobei eine adäquate Zone gezeigt ist, die einen geeigneten Schutz eines Fußgängers liefert;
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4 eine Draufsicht, die in einer transparenten Art eine Kollision-Detektorvorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel der in 1 dargestellten Vorrichtung wiedergibt;
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5 eine Querschnitts-Seitenansicht, die das modifizierte Beispiel veranschaulicht, welches in 4 gezeigt ist; und
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6 einen Graphen, der eine Höhe eines verformbaren Teiles darstellt, welches bei dem modifizierten Beispiel verwendet wird, welches in 4 gezeigt ist, und zwar relativ zu dessen Breite, und wobei eine adäquate Zone gezeigt ist, die einen geeigneten Schutz für einen Fußgänger liefert.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Es wird nun unter Hinweis auf die 1 bis 3 eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, besteht die Kollision-Detektorvorrichtung 1 hauptsächlich aus einem verformbaren oder deformierbaren Teil 7, welches in einem Stoßfänger 2 angeordnet ist, aus einem Drucksensor 8, der in einem Innenraum 7a des verformbaren Teiles 7 angeordnet ist, und aus einer elektronischen Steuereinheit 10 (die auch als ECU bezeichnet wird), um den Betrieb einer Fußgänger-Schutzvorrichtung zu steuern. Der Stoßfänger 2 enthält eine Stoßfängerabdeckung 3, ein Verstärkungsteil 4, Seitenteile 5, einen Absorber 6 und das deformierbare Teil 7.
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Die Stoßfängerabdeckung 3 ist aus einem Material wie beispielsweise Polypropylen hergestellt und ist an einem Frontabschnitt eines Fahrzeugs angeordnet, um das deformierbare Teil 7, den Absorber 6 und das Verstärkungsteil 4 abzudecken. Das Verstärkungsteil 4 besteht aus einem strebenförmigen Teil, welches sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zur Verstärkung des Stoßfängers 2 erstreckt. Das Verstärkungsteil 4 ist aus einem Metallmaterial hergestellt und ist mit einem Paar von Seitenteilen 5 verbunden. Die Seitenteile 5, die aus einem Metallmaterial hergestellt sind, erstrecken sich in der Richtung von der Front zum Heck des Fahrzeugs und sind mit beiden Endabschnitten des Verstärkungsteiles 4 verbunden. Der Absorber 6 ist aus einem Material wie beispielsweise geschäumtem Kunststoffharz hergestellt und erstreckt sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs. Der Absorber 6 ist unterhalb von dem verformbaren Teil 7 und vor dem Verstärkungsteil 4 angeordnet. Der Absorber 6 absorbiert einen Kollisionsaufschlag.
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Das deformierbare Teil 7 ist aus einem synthetischen Harzmaterial hergestellt und besitzt einen Innenraum 7a, der durch Wände umschlossen ist, die eine Dicke von mehreren Millimeter aufweisen. Das verformbare oder deformierbare Teil 7 erstreckt sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs und ist an dem Absorber 6 und vor dem Verstärkungsteil 4 angeordnet. Das verformbare Teil 7 hat zwei Funktionen entsprechend der Ausbreitung einer Druckänderung, die durch eine Kollision verursacht wird, und die Funktion einer Absorption eines Kollisionsaufschlages oder Kollisionsstoßes.
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Der Drucksensor 8 zum Detektieren eines Druckes in dem Innenraum 7a des verformbaren Teiles 7 ist in dem Innenraum 7a installiert. Der Drucksensor 8 gibt analoge Signale aus, die proportional zu dem Druck in dem Innenraum 7a sind, und die Signale werden zu der ECU 10 über eine Signalleitung 10a gesendet. Die ECU 10 bestimmt, ob ein Fußgänger mit dem Fahrzeug kollidiert, und zwar basierend auf den Signalen, die von dem Drucksensor 8 gesendet bzw. übertragen werden. In bevorzugter Weise werden auch Signale, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angeben, in die ECU 10 eingespeist, und es werden die Typen von Pbjekten, die mit dem Fahrzeug kollidieren, basierend auf beiden Signalen bestimmt, d. h. den Signalen, die den Druck in dem Innenraum 7a wiedergeben und die Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergeben. Wenn die ECU 10 eine Kollision mit einem Fußgänger detektiert, wird eine Fußgänger-Schutzvorrichtung wie beispielsweise eine Hauben-Anhebevorrichtung in Betrieb gesetzt.
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Es werden nun geeignete Abmessungen des verformbaren Teiles 7 im Folgenden beschrieben. Eine Länge L (2) des verformbaren Teiles 7 in der Richtung von der Front zum Heck hin muß so eingestellt werden, daß sie eine geeignete Länge hat, um in richtiger Weise einen Kollisionsaufschlag oder Kollisionsstoß zu absorbieren. Jedoch kann diese nicht zu groß sein, so daß das verformbare Teil 7 in richtiger Weise innerhalb der Stoßfängerabdeckung 3 montiert werden muß. Auch wird die Länge L auf eine geeignete Länge entsprechend der Größe eines Fahrzeugs eingestellt. Beispielsweise wird die Länge auf 40–50 mm eingestellt. Eine Breite oder Weite W (1) des verformbaren Teiles 7 muss so eingestellt werden, daß sie in ausreichender Weise die Crush-Breite abdeckt, also einen Abschnitt des verformbaren Teiles 7, welcher verformt wird oder durch die Kollision mit einem Fußgänger zusammengedrückt wird. Es wurde herausgefunden, daß die Crush-Breite etwa 200 mm beträgt, was sich anhand von Tests herausgestellt hat. Es ist daher zu bevorzugen, W auf einen Wert einzustellen, der in ausreichender Weise die Crush-Breite abdeckt. Beispielsweise kann W auf 300 mm oder noch breiter eingestellt werden. Bei dieser speziellen Ausführungsform ist die Weite oder Breite W auf 1400 mm eingestellt, was nahezu gleich ist einer Weite oder Breite des Verstärkungsteiles 4, da nämlich das verformbare Teil 7 vor dem Verstärkungsteil 4 parallel zu demselben angeordnet ist.
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Eine Höhe h (2) des verformbaren Teiles 7 ist in solcher Weise auf einen Wert eingestellt, daß eine Reaktionskraft, die durch eine Druckänderung in dem Innenraum 7a verursacht wird, und zwar bei einer Kollision mit einem Fußgänger, einen zulässigen Wert nicht überschreitet, um einen Beinabschnitt eines kollidierenden Fußgängers zu schützen. Der zulässige Wert der Reaktionskraft wird mit 1 kN (ein Kilo-Newton) entsprechend Kollisionstests festgelegt. Es ist somit zu bevorzugen, die Höhe h auf einen solchen Wert einzustellen, daß die Reaktionskraft 1 kN nicht überschreitet.
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Um dies noch konkreter darzustellen, sollte die Höhe h so eingestellt sein, daß die folgende Formel befriedigt wird: F = [{W/(W – 0.2)}1,4 × 100 – 100] × 0.1 × h ≤ 1, worin F die Reaktionskraft bedeutet, W die Weite oder Breite des verformbaren Teiles 7 in Meter bedeutet, und wobei h die Höhe des verformbaren Teiles 7 in Meter bedeutet. Der Ausdruck {W/(W – 0.2)} bei der oben angegebenen Formel repräsentiert ein Volumenänderungsverhältnis in dem Innenraum 7a, wenn die Crush-Breite des verformbaren Teiles bei 0,2 m (d. h. bei 200 mm) liegt. Der Ausdruck {W/(W – 0.2)}1,4 × 100 repräsentiert einen Druck in dem Innenraum 7a nach einer Kollision. Die Größe 100 bei diesem Ausdruck bezeichnet einen atmosphärischen Druck von 100 kPa (Kilo-Pascal). Ein Betrag der Druckzunahme aufgrund einer Kollision wird dadurch berechnet, indem der atmosphärische Druck kPa von dem Ausdruck {W/(W – 0.2)}1,4 × 100 abgezogen wird. Daher repräsentiert der Ausdruck [{W/(W – 0.2)}1,4 × 100 – 100] einen Betrag einer Druckerhöhung in dem Innenraum 7a aufgrund einer Kollision. Eine Breite des verformbaren Teiles 7, bei der die Reaktionskraft durch die Kollision erzeugt wird, wird als die Hälfte der Crush-Breite von 0,2 m (d. h. 200 mm) berechnet. Daher repräsentiert der Ausdruck (0,1 × h) einen Bereich, in welchem die Reaktionskraft erzeugt wird. Demzufolge ist F die Reaktionskraft, die durch die Kollision erzeugt wird. Indem die Höhe h so eingestellt wird, daß die oben angegebene Formel befriedigt wird, kann die Reaktionskraft, die einen kollidierenden Fußgänger beaufschlagt, niedriger gemacht werden als der zulässige Wert, d. h. 1 kN. 3 zeigt eine Zone, die durch die Breite W und die Höhe h festgelegt ist, welche die oben angegebene Formel befriedigt. Eine dreieckförmige Zone innerhalb der strichlierten Linien ist eine Zone, in welcher die Breite oder Weite W und die Höhe h gewählt werden können.
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Da die Weite oder Breite W des verformbaren Teiles 7 auf eine Abmessung eingestellt ist, die sehr viel größer ist als die Crush-Breite (200 mm), und zwar bei der vorangegangen erläuterten Ausführungsform, kann eine Kollision eines Fahrzeugs mit einem Fußgänger in sicherer Weise mit Hilfe des Drucksensors 8 und basierend auf einer Druckänderung in dem Innenraum 7a detektiert werden. Da die Höhe h des verformbaren Teiles 7 auf eine derartige Abmessung eingestellt ist, bei der keine Reaktionskraft erzeugt wird, die den zulässigen Wert überschreitet (d. h. 1 kN), wird ein Beinabschnitt eines Fußgängers nicht durch die Reaktionskraft beaufschlagt oder getroffen, die den zulässigen Wert überschreitet.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erläuterte Ausführungsform begrenzt und kann in vielfältiger Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann das verformbare oder deformierbare Teil 7 in zwei Abschnitte 71 und 72 aufgeteilt sein, wie dies bei einem modifizierten Beispiel der Fall ist, welches in den 4 und 5 gezeigt ist. Die Kollision-Detektorvorrichtung 1' dieses modifizierten Beispiels besteht aus einem Paar von verformbaren oder deformierbaren Teilen 71, 72, einem Paar von Drucksensoren 81, 82, von denen jeder in jedem deformierbaren Teil angeordnet ist, und aus einer elektronischen Steuereinheit 10, die mit jedem Drucksensor verbunden ist. Die Breite von jedem deformierbaren oder verformbaren Teil 71, 72 ist auf 600 mm eingestellt, was ausreichend breiter oder weiter ist als die Crush-Breite. Die Höhe h von jedem verformbaren Teil 71, 72 ist auf 60 mm eingestellt. Die Weite oder Breite W und die Höhe h fallen in die geeignete rechteckförmige Zone, die in 3 gezeigt ist. Die Abmessungen (W = 600 mm, h = 60 mm) der verformbaren Teile 71, 72, die bei dem modifizierten Beispiel verwendet werden, sind durch eine ausgezogene Linie in 6 gezeigt. Eine Kollision mit einem Fußgänger wird somit in sicherer Weise detektiert, und die Reaktionskraft überschreitet dabei zusätzlich auch nicht den zulässigen Wert bei diesem modifizierten Ausführungsbeispiel.
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Pbwohl die vorliegende Erfindung unter Hinweis auf die vorangegangen erläuterte bevorzugte Ausführungsform beschrieben und dargestellt wurde, ist es für Fachleute offensichtlich, daß Änderungen in der Form und in Details vorgenommen werden können, ohne jedoch dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.
