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Die Erfindung betrifft einen Crashsensor in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein Crashsensor, oder Aufprallsensor, wird in Kraftfahrzeugen verwendet, um einen Aufprall des Fahrzeugs gegen ein Hindernis zu detektieren.
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Hat der Sensor einen Aufprall erkannt, sendet er ein Signal an Steuergeräte, um Insassenschutzsysteme aktivieren. Je nach Ausstattung des Fahrzeugs gehören dazu Airbags, Gurtkraftbegrenzer, Gurtstraffer usw.
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Dabei spielt die „Verpackung” der Sensoren eine wichtige Rolle. So muss der Sensor so verpackt und dabei geschützt werden, dass die teilweise sehr harschen Umweltbedingungen, wie z. B. Salzwasser und Temperaturschwankungen, den Sensor während der Lebensdauer des Fahrzeugs nicht beeinflussen oder zerstören, z. B. durch Korrosion. Daneben ist der Vorgang der Montage des Sensors, der dazu gehörigen elektrischen Leitungen und Steuerungselektronik sowie Schnittstellen usw. beim Fahrzeugbau aufwendig und muss aufgrund seiner Wichtigkeit für die spätere Sicherheit des Fahrzeugs mit komplexen Überwachungsverfahren geprüft werden.
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Üblicherweise werden Crashsensoren daher heutzutage in modernen Kraftfahrzeugen in einem dichten schützenden Gehäuse verbaut und mittels Verschraubung des Gehäuses an der Karosserie befestigt.
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So ist aus der
WO 2007/024363 A1 ein in einem Befestigungselement integrierter Sensor bekannt, der ein Befestigungselement mit einem Kopfabschnitt und einem Schaftabschnitt, wobei der Schaftabschnitt für eine Befestigung an der Karosserie eines Fahrzeugs konfiguriert ist, einen elektronischen Sensor, welcher an dem Kopfabschnitt des Befestigungselements angeordnet ist und zum überwachen von Bedingungen betreffend einer Crash-Detektion konfiguriert ist; und eine Ummantelung umfasst, welche zum Verkapseln des elektronischen Sensors und des Kopfabschnitts des Befestigungselements konfiguriert ist.
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Andererseits ist aus der
DE 10 2007 057 259 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Karosserieteiles oder eines Karosserieanbauteiles eines Kraftfahrzeugs und ein entsprechendes Karosserieanbauteil bekannt, wobei das Karosserieanbauteil mindestens einen Sensor zur Erfassung von Werten mindestens einer physikalischen Größe aufweist und wobei der Sensor in das Karosserieanbauteil integriert ist und das Karosserieanbauteil in einem Urformprozess hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor während des Urformprozesses zur Herstellung des Karosserieanbauteils zumindest teilweise von dem im Urformprozess verwendeten und das Karosserieanbauteil ausbildenden Urform-Material umschlossen wird.
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Bei genauer Betrachtung der Schrift wird zwar allgemein von einem Sensor gesprochen, jedoch eigentlich damit das im Beispiel gezeigte Sensormodul mit einem Gehäuse um den eigentlichen Sensor gemeint. Aus Absatz [0017–0018] ergibt sich zudem, dass Sensoren bzw. deren Module gemeint sind, die eine Signalaufnahmeseite aufweisen, die wiederum entweder frei an der Fahrzeugaußenhaut positioniert ist oder von einer dünnen Schicht des urzuformenden Materials des Karosserieanbauteils umgeben ist.
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Es muss also davon ausgegangen werden, dass einerseits die Ausrichtung des Sensormoduls zur Außenhaut des Fahrzeugs als auch dessen Anordnung in unmittelbarer Nähe der Außenhaut in dem Karosserieanbauteil eine wichtige Rolle spielt. Dies ist jedoch für Crashsensoren nicht relevant.
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Es besteht jedoch nach wie vor der Wunsch nach einer vereinfachten Weise zur Befestigung und somit Montage von Crashsensoren samt Zubehör (der dazu gehörigen elektrischen Leitungen und Steuerungselektronik sowie Schnittstellen etc), die zudem einen Schutz gegen die Umweltbedingungen mit sich bringt.
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Diese Aufgabe wir durch den in Anspruch 1 wiedergegebenen Crashsensor gelöst.
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Dadurch, dass der Crashsensor gehäuselos direkt in einem Karosseriebauteil, insbesondere in einem Fahrzeugquerträger, eingegossen ist, kann eine vereinfachte Montage mit einem Schutz des Sensors gegen die Umwelteinflüsse kombiniert werden. Die Montage wird vereinfacht, da lediglich das Karosseriebauteil in der Kraftfahrzeugfertigungsstraße eingebaut werden muss. Auch eine Fehlmontage wird verhindert und der Anbringungsort wird freier wählbar, so dass eine optimalere Position für den Crashsensor verwendet werden kann. Der Sensor wird zudem kleiner und empfindlicher, da er ohne Gehäuse verwendet wird.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der Crashsensor samt Anschlüsse und/oder Anschlussleitungen und/oder Steckverbindungsanschlüsse und/oder Elektronikplatine in das Karosseriebauteil eingegossen ist. Somit muss bei der Montage lediglich der Stecker oder das Anschlusskabel an das restliche Fahrzeug angebunden werden. Der Sensor kann somit in der besser kontrollierbaren und zeitlich unkritischeren Vorfertigung des Karosseriebauteils eingebaut und geprüft werden.
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Der Crashsensor ist also entweder direkt von dem Material des Karosseriebauteils umgeben. D. h. er wird z. B. bei dessen Spritzprozeß eingebettet und ist dann vom Kunststoff umschlossen.
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Alternativ kann der Crashsensor in einer Schutzschicht vergossen in das Karosseriebauteil eingegossen werden, d. h. er wird vor dem Einbringungsprozess mit einer umgebenden Kunststoffschicht, üblicherweise ein Epoxyharz, versehen. Diese Schicht schützt den nackten Sensor und sein Zubehör (vgl. oben) ggf. gegen die Bedingungen des Einbringungsprozesses, z. B. Kunststoffspritzen. Auch kann das Schutzmaterial den Sensor gegen Schwingungen dämpfen und je nach Ausgestaltung eine noch bessere Einbringung gewährleisten.
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Dazu ist es von Vorteil, wenn die Schutzschicht unter den Bedingungen des Eingießprozesses des Crashsensors anschmelzbar ausgestaltet ist. Somit wird eine besonders innige Verbindung erreicht.
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Um die Dichtwirkung im eingegossenen Zustand weiter zu verbessern und ggf. eine gewisse Zugentlastung zu bewirken, kann der Crashsensor mit einer Dichtung um die Anschlussleitungen und/oder Steckverbindungsanschlüsse an deren Austritt aus dem Karosseriebauteil eingegossen sein.
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Sinnvollerweise wird der Crashsensor formschlüssig in einer entsprechenden „Ausnehmung” des Karosseriebauteils mit oder ohne Schutzbeschichtung eingegossen sein. Alternativ kann je nach Ausgestaltung des Karosseriebauteils und des optimalen Anbringungsortes die Ausnehmung größer als der Sensor ausgestaltet sein und der Sensor daher „nur mit Luft” nach Art einer integrierten Klebung eingegossen sein.
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Weitere Einzelheiten und Vorteil der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Kühlergrillöffnungsverstärkungsbauteils eines Personenkraftwagens mit einem erfindungsgenmäßen Crashsensor;
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2 einen vergrößerten schematischen Längsschnitt durch den Anbringungsort des Crashsensors aus 1; und die
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3–8 schematische Längsschnitte durch den Anbringungsort von alternativen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Crashsensors.
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In 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines als Ganzes mit 1 bezeichneten Kühlergrillöffnungsverstärkungsbauteils gezeigt.
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Es besteht aus einem Stahlkern der mit einem Kunststoff ummantelt ist. Es handelt sich also um ein sogenanntes Hybrid-Bauteil. Diese haben den Vorteil der Kombination der strukturellen Stärke des Stahls mit der Anpassungsfähigkeit des Kunststoffs, der es erlaubt das Bauteil besonders detailliert den Bedürfnissen anzupassen.
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Das Kühlergrillöffnungsverstärkungsbauteil 1 weist ein im mittleren Bereich formschlüssig eingegossenen Crashsensor 2 auf, der im Detail aus 2 ersichtlich ist.
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In 1 erkennt man lediglich die aus dem Kühlergrillöffnungsverstärkungsbauteil 1 herausführenden Anschlusskabel 3, die an ihrem Ende mit einem Verbindungstecker 4 zum Anschluss an die Bordelektronik versehen sind.
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Der Crashsensor 2 ist ohne Gehäuse verbaut, wie sich aus 2 ergibt. D. h. das eigentliche Sensorelement 5 ist mit der Schnittstellenplatine 6 und den Anschlussleitungen 7 direkt im Kunststoffmaterial des Kühlergrillöffnungsverstärkungsbauteils 1 eingegossen.
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Dabei sind die Anschlussleitungen 7 der Anschlusskabel 3 direkt an das Sensorelement 5 und die Platine 6 angelötet.
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Zusätzlich ist im Bereich des Austritts der Anschlusskabel 3 eine Dichtung 8 mit eingegossen, die sicherstellt, dass bei einem Bewegen des Anschlusskabels 3 keine Materialermüdung auftritt und somit Feuchtigkeit etc. eintritt.
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Die Beispiele der 3 bis 5 unterscheiden sich von dem soeben besprochenen Beispiel lediglich darin, dass bei ihnen der Sensor mittels einer Polymer-Schutzschicht gekappselt eingegossen wird. Es wird daher nachfolgend auf die Unterschiede eingegangen werden.
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Der Crashsensor 2 wird also in einer Schutzschicht vergossen und erst anschließend in das Karosseriebauteil 1 eingegossen, d. h. er wird vor dem Einbringungsprozess mit einer umgebenden Kunststoffschicht, üblicherweise ein Epoxyharz, versehen. Diese Schicht schützt den nackten Sensor und sein Zubehör (vgl. oben) ggf. gegen die Bedingungen des Einbringungsprozesses, z. B. Kunststoffspritzen. Auch kann das Schutzmaterial den Sensor gegen Schwingungen dämpfen und je nach Ausgestaltung eine noch bessere Einbringung gewährleisten.
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Das Beispiel der 3 entspricht bis auf die zusätzliche Verwendung der Schutzschicht 9 und dem Verzicht auf die zusätzliche Dichtung 8 dem ersten Beispiel der 1 und 2.
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Das Beispiel der 4 entspricht bis auf die zusätzliche Verwendung der Schutzschicht 9 dem ersten Beispiel der 1 und 2.
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Das Beispiel der 5 umfasst zusätzlich zu der Verwendung der Schutzschicht 9 die Einbettung ein Steckerelement 10, die eine Hälfte einer Steckverbindung ausbildet, um den Sensor und seine Elektronik an das Fahrzeug anzuschließen.
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Ferner ist das Steckerelement 10 nicht über normale Anschlusskabel oder Leitungen mit dem Steckerelement 10 verbunden, sondern über stabilere Anschlussfahnen 11, die gleichzeitig die Kontakte im Steckerelement 10 ausbilden.
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Die Beispiele der 6 und 7 unterscheiden sich von den bisher besprochenen Beispielen im Wesentlichen darin, dass bei ihnen der Sensor direkt beim Spritzprozess eingegossen wird. Es wird daher nachfolgend auf die Unterschiede eingegangen werden.
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Der Crashsensor 2 wird also ohne Schutzschicht direkt in das Karosseriebauteil 1 mit seiner Platine und Anschlüssen eingegossen.
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Das Beispiel der 6 entspricht bis auf die fehlende Schutzschicht 9 dem Beispiel der 5.
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Im Gegensatz dazu sind beim Beispiel der 7 zwar Anschlussfahnen 11 zur elektrischen Anbindung verwendet, diese sind aber ohne Steckverbindung direkt mit dem Anschlusskabel 4 innerhalb des eingegossenen Bereichs verbunden, z. B. verlötet.
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Das letzte Beispiel aus 8 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Beispielen, dass der Sensor 12 nicht formschlüssig eingegossen ist. Vielmehr umfasst das Karosseriebauteil 1 eine Ausnehmung 13, innerhalb derer das Sensorelement 14 samt Platine 15 und Anschlusskabel 16 mittels der Spritzgussmasse 17 eingeklebt ist, die identisch ist mit dem Material des Karosseriebauteils 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/024363 A1 [0006]
- DE 102007057259 A1 [0007]
