DE102010049818A1

DE102010049818A1 - Anordnung mit einem Außenverkleidungselement und einer Haltevorrichtung, Fahrzeug mit einer Anordnung und Verfahren zum Herstellen einer Anordnung

Info

Publication number: DE102010049818A1
Application number: DE102010049818A
Authority: DE
Inventors: Natalie Weber; Christian Frischmann; Thomas Jung; Daniel Kuhnle; Hans-Wilhelm Wehling
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-05-03
Also published as: WO2012055713A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (5) mit einem Außenverkleidungselement (2, 3) für ein Fahrzeug (1), zumindest einem Sensor (4, 4a–f), welcher an dem Außenverkleidungselement (2, 3) hinter einer die Detektionsfunktion des Sensors (4, 4a–f) nicht beeinträchtigenden Wandung (2, 3, 8, 23) verdeckt positioniert ist und einer mit dem Außenverkleidungselement (2, 3) verbundenen Haltevorrichtung (18) für den Sensor (4, 4a–f), wobei der Sensor (4, 4a–f) über die Haltevorrichtung (18) so an die Wandung (2, 3, 8, 23) angepresst ist, dass er zumindest teilweise über einen Kraftschluss mit der Wandung (2, 3, 8, 23) in Position gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Außenverkleidungselement für ein Fahrzeug, mit zumindest einem Sensor, welcher an dem Außenverkleidungselement hinter einer die Detektionsfunktion des Sensors nicht beeinträchtigenden Wandung verdeckt positioniert ist, und einer mit dem Außenverkleidungselement verbundenen Haltevorrichtung für den Sensor. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einer solchen Anordnung. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einem Außenverkleidungselement.
Es ist bekannt, dass in den vorderen bzw. hinteren Stoßfängern eines Kraftfahrzeugs Ultraschallsensoren angebracht sein können. Mit ihnen lässt sich die Umgebung eines Fahrzeugs erfassen, wobei die detektierten Umgebungsinformationen beispielsweise einer Fahrerassistenzeinrichtung zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere können solche Sensoren Teil eines Parkassistenzsystems sein, das einen Parkvorgang zumindest unterstützt.
Derartige Ultraschallsensoren sind in der Regel so in dem Stoßfänger verbaut, dass sie außenseitig sichtbar sind. Die Ultraschallsensoren sind üblicherweise in der Farbe des Stoßfängers lackiert. Dennoch sind die bei den herkömmlichen Ultraschallsensoren erforderlichen Schwingungsentkopplungsringe üblicherweise schwarz eingefärbt und damit außenseitig sichtbar.
Es gibt heute auch Kraftfahrzeuge, bei denen die Ultraschallsensoren in der Zierleiste eines Stoßfängers eingebaut sind. Diese Zierleisten sind häufig auch ein gewolltes Designelement am Auto, um Konturen oder farbige Abstufungen zu erzielen. Die Zierleisten können dabei so ausgebildet sein, dass sie Löcher aufweisen, in die die Ultraschallsensoren einbringbar sind. Ist ein Einsatz von Ultraschallsensoren nicht gewünscht, sind Zierleisten ohne diese Löcher ausgebildet.
Die DE 10 2006 038 598 A1 beschreibt einen Ultraschallsensor, dessen piezoelektrischer Wandler an einer dünnwandigen Rückseite eines Außenverkleidungselements, z. B. eines Stoßfängers oder einer Zierleiste, angebracht ist. Der dünnwandige Bereich hat eine Dicke von ca. 1 mm und erlaubt die Abstrahlung von Ultraschall, welcher von dem piezoelektrischen Wandler erzeugt wird, in den Außenraum. Zusätzlich ist auch ein starrer Aluminiumring vorgesehen, der konzentrisch um den dünnwandigen Bereich herum verläuft und dazu gedacht ist, die Ausbreitung von Schwingungen zu unterbinden.
Aus der EP 2 031 580 A1 ist ein Ultraschallsensor bekannt, dessen Membran durch einen Teilbereich eines Trägerelements, z. B. eines Stoßfängers, gebildet ist. Dieser Teilbereich ist dabei vom restlichen Trägerelement durch einen Verdünnungsbereich getrennt, durch den die Schwingung der Membran ermöglicht wird. Dieser Verdünnungsbereich ist wiederum von dem restlichen Trägerelement durch ein Dämpfungselement dahingehend entkoppelt, dass die Übertragung von Schwingungen reduziert wird.
Keine der Druckschriften beschreibt eine spezifisch ausgebildete Haltevorrichtung, mit der der Sensor an dem Außenverkleidungselement positioniert ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung mit einem Außenverkleidungselement für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einer derartigen Anordnung, als auch ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Anordnung zu schaffen, mit welcher bzw. mit welchen eine einfache und sichere Anbringung des Sensors am Außenverkleidungselement ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung, welche die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, ein Fahrzeug, welches die Merkmale des Patentanspruchs 14 aufweist, sowie durch ein Verfahren, welches die Merkmale des Patentanspruchs 15 aufweist, gelöst.
Eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst ein Außenverkleidungselement für ein Fahrzeug sowie zumindest einen Sensor. Der Sensor ist an dem Außenverkleidungselement dabei so positioniert, dass er hinter einer Wandung zu liegen kommt. Die Wandung beeinträchtigt dabei die Detektionsfunktion des Sensors nicht oder nur unwesentlich. Der Sensor ist also insbesondere so positioniert, dass er Signale durch die Wandung senden und empfangen kann. Das Senden und Empfangen von Signalen wird also im Hinblick auf die Signalstärke nicht wesentlich beeinträchtigt oder der Sensor bzw. eine mit dem Sensor verbundene Signalauswerteeinheit sind in der Lage, durch die Wandung hervorgerufene Signalstörungen in geeigneter Art und Weise zu kompensieren. Hierfür können geeignete Auswertealgorithmen bzw. Demodulationsverfahren eingesetzt werden. Bei der Wandung kann es sich um einen Wandbereich des Außenverkleidungselements selbst handeln. Die Wandung kann jedoch auch durch ein separates Element gebildet sein, welches mit dem Außenverkleidungselement verbunden ist. Die Wandung begrenzt das Außenverkleidungselement insbesondere zumindest abschnittsweise zu einem an der Außenseite des Außenverkleidungselements angrenzenden Raum. Die Wandung kann insbesondere dieselbe Wanddicke wie das Außenverkleidungselement selbst aufweisen; sie kann jedoch insbesondere auch dünner als ein typischer Wandbereich des Außenverkleidungselements ausgebildet sein. Der Sensor ist hinter der Wandung verdeckt positioniert. Ist das Außenverkleidungselement in vorgesehener Art und Weise an einem Fahrzeug befestigt, so ist der Sensor insbesondere von einem Außenraum des Fahrzeugs aus gesehen verdeckt. Durch die Wandung ist eine Verblendung für den Sensor geschaffen bzw. ein Sichtschutz hergestellt. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst auch eine Haltevorrichtung für den Sensor, welche mit dem Außenverkleidungselement verbunden ist. Der Sensor kann insbesondere über eine Rastvorrichtung mit der Haltevorrichtung kraft- und/oder formschlüssig verbunden werden. Erfindungsgemäß ist die Haltevorrichtung so ausgebildet und so mit dem Außenverkleidungselement verbunden, dass der an der Haltevorrichtung fixierte Sensor so an die Wandung angepresst wird, dass er zumindest teilweise über einen Kraftschluss mit der Wandung in Position gehalten wird. Der Halter erzeugt also insbesondere eine Vorspannung, über die der Sensor gegen die Wandung gedrückt wird. Hierzu kann die Haltevorrichtung insbesondere elastisch federnd ausgebildet sein.
Elemente einer Rastvorrichtung können an der Haltevorrichtung und am Sensor gegenstückig zueinander ausgebildet sein, so dass bei bestimmungsgemäßer Einrastung des am Sensor angebrachten Elements der Rastvorrichtung in dem am Halter angebrachten Element der Rastvorrichtung der Sensor gegen die Wandung gedrückt wird bzw. die Einrastung des Sensors im Halter nur gegen einen Widerstand erfolgen kann. Als Element der Rastvorrichtung im Halter kann eine Aussparung im Halter vorgesehen sein. Als Element der Rastvorrichtung am Sensor kann ein nasenförmiger Vorsprung mit einer Diagonalseite und einer Parallelseite vorgesehen sein. Dann liegt im eingerasteten Zustand insbesondere die Parallelseite des Vorsprungs flächig auf einer Innenseite der Aussparung im Halter auf, wobei die Anpresskraft von dem Halter auf den Sensor vornehmlich über diese Kontaktfläche übertragen wird. Die Diagonalseite ist dann vorzugsweise der Wandung am Außenverkleidungselement zugewandt.
Unter einem Anpressen wird ein Zustand verstanden, bei dem eine gewisse Vorspannung erzeugt ist, mit der der Sensor an die Wandung gedrückt ist, so dass er insbesondere auch bereits dadurch positionsstabil angeordnet ist. Es wird also nicht ein nur aneinander anliegen des Sensors an der Wandung verstanden.
Der Anpressdruck garantiert, dass der Sensor stets in der für ihn vorgesehenen Sollposition am Außenverkleidungselement gehalten wird. Der Anpressdruck stellt ferner eine gute Kopplung zwischen dem Sensor und der Wandung sicher. Insbesondere im Falle eines als Ultraschallsensor ausgebildeten Sensors kann so Schwingungsenergie einer vom Sensor umfassten Membran ideal auf die Wandung übertragen und in den Außenraum abgestrahlt werden. Da bereits der Kraftschluss mit der Wandung eine sichere Positionierung des Sensors gewährleistet, können gegebenenfalls weitere Befestigungsmittel für die Fixierung des Sensors an der Wandung bzw. am Außenverkleidungselement entfallen. Über die Wandung wird der Sensor zudem effektiv vor Verschmutzung und Verschleiß geschützt, so dass er sicher betrieben werden kann und eine lange Lebensdauer aufweist.
Die Haltevorrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass ein definiertes Anpressen des Sensors an die Wandung erfolgt, derart, dass ein positionssicheres Halten ohne zusätzliche Klebeverbindung zwischen dem Sensor und der Wandung ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist der Sensor im Bereich einer Aussparung am Außenverkleidungselement angeordnet. Er ist dabei ferner so angeordnet, dass er eine Detektion durch die Aussparung hindurch durchführen kann. Die Wandung ist dann durch eine die Aussparung vollständig abdeckende Bodenblende gebildet. Die Detektion des Sensors erfolgt also durch die Bodenblende hindurch. Die Aussparung kann insbesondere ein Loch im Außenverkleidungselement sein, das aufgrund der Bodenblende zum Außenraum des Außenverkleidungselements hin verschlossen ist. Die Bodenblende kann insbesondere sehr dünnwandig im Vergleich zur Wanddicke des Außenverkleidungselements ausgebildet sein. Durch die Positionierung des Sensors in einer für ihn vorgesehenen Aussparung kann er gegebenenfalls zusätzlich zum Kraftschluss mit der Wandung formschlüssig an lateralen Bewegungen gehindert werden. Die Aussparung stellt dann eine konstante Anordnung des Sensors gegenüber dem Außenverkleidungselement sicher. Durch die Aussparung lässt sich die Wandung bzw. abdeckende Bodenblende besonders dünnwandig ausbilden. Dies erleichtert die Detektionsfähigkeit des Sensors durch die Bodenblende hindurch. Eine Beeinträchtigung der Signale wird so sicher vermieden.
Vorzugsweise ist die Aussparung durch ein Sackloch im Außenverkleidungselement gebildet. Das Außenverkleidungselement und die Bodenblende sind dann zumindest in der unmittelbaren Umgebung der Aussparung einstückig aus dem gleichen Material ausgebildet. Um die Aussparung herum weist das Außenverkleidungselement eine relativ hohe Wanddicke auf, während es im Bereich der Bodenblende dünnwandig ausgebildet ist. Das Sackloch kann beispielsweise durch eine Bohrung im Außenverkleidungselement gebildet sein, wobei die Bodenblende dann durch Material des nicht durchbohrten Endes des Sacklochs gebildet ist. Der Boden des Sacklochs bzw. die dünnwandige Bodenblende kann z. B. durch Ausfräsen von Material aus dem Außenverkleidungselement ausgebildet werden. Die Aussparung für den Sensor lässt sich bei dieser Ausführungsform besonders einfach herstellen. Zudem lässt sich beim Blick auf die Außenseite des Außenverkleidungselements optisch nicht feststellen, wo sich der Bereich der Bodenblende befindet. Die Bodenblende schließt bündig mit der Außenseite des Außenverkleidungselements ab, wobei sich ein geometrisch stufenloser Eindruck ergibt. Die Außenseite des Außenverkleidungselements erscheint dann glatt bzw. flach. Das Fehlen von störenden Kanten vermeidet dann auch das Absetzen von Schmutz und das Eindringen von Wasser. Der Sensor ist hinter der Bodenblende optimal vor unerwünschten Umwelteinflüssen geschützt.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Bodenblende zumindest teilweise durch eine Abdeckung gebildet, welche zumindest abschnittsweise an der Außenseite des Außenverkleidungselements angeordnet ist. Die Abdeckung ist dann insbesondere aus einem anderen Material als das Außenverkleidungselement ausgebildet. Die Abdeckung kann einstückig ausgebildet sein und zumindest zwei Aussparungen vollständig abdecken. Alternativ kann die Abdeckung auch nur mit einer derart größeren Fläche als die Aussparung ausgebildet sein, dass sie nur in einem kleinen Randbereich um die Aussparung auf der Außenseite des Außenverkleidungselements angeordnet ist. Dann kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Abdeckung innerhalb des Randbereichs zumindest abschnittsweise um einen von 0° verschiedenen Winkel, insbesondere einen 90°-Winkel, gegenüber der Abdeckung innerhalb des Bereichs der Aussparung in das Außenverkleidungselement hineinverläuft. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Außenverkleidungselement an seiner Außenseite um die Aussparung herum zumindest abschnittsweise eine Vertiefung aufweist und die Abdeckung zumindest abschnittsweise in der Vertiefung angeordnet ist, insbesondere so angeordnet ist, dass die Außenseite der Abdeckung mit dem die Vertiefung umgebenden Bereich der Außenseite des Außenverkleidungselements zumindest teilweise bündig abschließt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Abdeckung, insbesondere in einem Frequenzbereich des Ultraschalls, schwingbeweglich ausgebildet ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Abdeckung eine flexible Folie ist. Durch die mehrstückige Ausbildung des Außenverkleidungselements und der Abdeckung ist eine Ausführungsform geschaffen, die optimal auf die Sensoreigenschaften abgestimmt werden kann. Beispielsweise kann die Abdeckung so ausgebildet werden, dass sie für vom Sensor ausgesendete bzw. zu empfangende Signale besonders gut durchlässig ist und zudem eine geringe Signalübertragung auf das Außenverkleidungselement sicherstellt. Bei am Fahrzeug verbautem Außenverkleidungselement wird der Sensor gegebenenfalls besonders einfach zugänglich, da lediglich die Abdeckung entfernt werden muss, um auf den Sensor zugreifen zu können. Die Abdeckung kann sehr dünnwandig ausgebildet werden. Ist die Abdeckung beschädigt, kann sie gegebenenfalls sehr einfach ersetzt werden, ohne dass das gesamte Außenverkleidungselement ausgetauscht werden muss.
Bei dieser Ausführungsform ist es besonders bevorzugt, wenn die Abdeckung mit dem Außenverkleidungselement zumindest teilweise durch Spritzgießen stoffschlüssig verbunden ist. Die Abdeckung kann also insbesondere im Spritzgussverfahren einfach und unkompliziert mit dem Material des Außenverkleidungselements innig verbunden werden. Die Anbringung der Abdeckung oberhalb des Sensors gestaltet sich so sehr einfach. Der Sensor wird effektiv vor Verschmutzung und Verschleiß geschützt, sodass er stets sicher betrieben werden kann und eine lange Lebensdauer aufweist. Insbesondere kann die Abdeckung in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt werden und dann von dem Material des Außenverkleidungselements umspritzt werden. Dabei kann die Abdeckung angelst werden und sich innig mit dem Material des Außenverkleidungselements verbinden. Ein Vorteil besteht darin, dass die großen und teuren Spritzgusswerkzeuge nicht geändert werden müssen, sondern die Abdeckung nur in ein bereits vorhandenes Spritzgusswerkzeug eingelegt zu werden braucht. Die Werkzeugkosten werden hierdurch gering gehalten. Die Prozesszeit bleibt weitestgehend unverändert gegenüber einem Herstellungsverfahren für ein Außenverkleidungselement ohne die Abdeckung.
Vorzugsweise ist der Sensor zumindest abschnittsweise in dem Bereich, in dem er innerhalb der Aussparung verläuft, durch einen Schwingungsentkoppler von dem Außenverkleidungselement entkoppelt. Bei dem Schwingungsentkoppler kann es sich beispielsweise um einen aus Kunststoff, z. B. Silikon, gefertigten Ring handeln, der einen Membrantopf des Sensors umschließt. Diese Ausführungsform ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Sensor als Ultraschallsensor ausgebildet ist. Der Schwingungsentkopple dient dann insbesondere dazu, die Übertragung von Ultraschallwellen auf des Außenverkleidungselement und/oder andere, im Außenverkleidungselement angeordnete Sensoren zu verhindern. Die Übertragung fahrbedingter Vibrationen vom Außenverkleidungselement auf den Sensor wird zuverlässig vermieden.
Vorzugsweise ist der Schwingungsentkoppler so ausgebildet, dass er zumindest abschnittsweise entlang der Innenwand der Aussparung verläuft. Besonders bevorzugt ist es dann, wenn der Schwingungsentkoppler eine Wanddicke aufweist, welche größer oder gleich 1 mm ist. Der Sensor ist dann zumindest über einen Bereich von 1 mm durch das Material des Schwingungsentkopplers von dem Außenverkleidungselement separiert. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Wanddicke des Schwingungsentkopplers, welche größer oder gleich 3 mm ist. Dann ist eine noch eine effektivere und sicherere Schwingungsentkopplung möglich. Hohe Wanddicken garantieren eine starke Dämpfung unerwünschter Schwingungen.
Vorzugsweise ist der Schwingungsentkoppler zumindest teilweise stoffschlüssig mit der Innenwand der Aussparung verbunden. Er kann insbesondere in die Aussparung eingeklebt sein oder durch Spritzgießen mit der Innenwand der Aussparung verbunden sein. Hierdurch kann eine Fehlmontage des Entkopplungsrings in der Aussparung des Außenverkleidungselements zuverlässig verhindert werden. Der Schwingungsentkoppler kann dann nicht unerwünscht verrücken und beispielsweise einen nachteiligen Spalt zwischen sich und dem Sensor freigeben, in den beispielsweise Wasser eindringen kann. Dies schützt zuverlässig vor Fehlfunktionen des Sensors.
Vorzugsweise ist der Schwingungsentkoppler von der Bodenblende durch einen Luftspalt getrennt. Der Schwingungsentkoppler liegt dann nicht direkt an der Wandung auf. Die Bodenblende kann dann gegebenenfalls besonders frei und ungedämpft schwingen und vom Sensor abgegebene Signale optimal an den Außenraum übertragen. Sie wird hierbei nicht vom Schwingungeentkoppler gedämpft.
Vorzugsweise ist der Sensor mit der Wandung über eine Ankoppelschicht verbunden. Bei der Ankoppelschicht kann es sich beispielsweise um eine Gelschicht handeln, durch die eine besonders gute Signalübertragung zwischen dem Sensor und der Wandung ermöglicht wird.
Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Ankoppelschicht durch eine Klebebeschichtung eines Klebepolsters gebildet wird. Das Klebepolster befindet sich dann zwischen dem Sensor und der Wandung. Beispielsweise kann das Klebepolster auf seiner einen Seite eine Klebebeschichtung aufweisen und so an die Wandung angeklebt sein. Es kann dann auf seiner anderen Seite ebenfalls eine Klebebeschichtung aufweisen, mit der es auf den Sensor aufgeklebt ist. Durch die Klebebeschichtung wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Sensor und der Wandung bewirkt. Die Klebebeschichtung kann insbesondere so ausgebildet sein, dass sie eine reversible stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Sensor und der Wandung erlaubt. Nachdem der Sensor mittels des Klebepolsters an die Wandung angeklebt wurde, kann er dann problemlos wieder entfernt werden. Der Austausch defekter Sensoren wird so erleichtert und eine einfache Ersatzteillösung geschaffen. Insbesondere dann, wenn die Wandung sehr dünn ausgebildet ist, können Beschädigungen der Wandung sicher vermieden werden. Da bereits die Ausbildung des Halters eine kraftschlüssige Verbindung des Sensors mit der Wandung bewirkt, ist eine besonders starke und dauerhafte Klebeverbindung nicht erforderlich.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Haltevorrichtung mit dem Außenverkleidungselement stoffschlüssig verbunden ist. Der Stoffschluss kann insbesondere durch ein Ankleben der Haltevorrichtung an das Außenverkleidungselement bewirkt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Außenverkleidungselement auch durch Spritzgießen mit der Haltevorrichtung verbunden sein. Auf diese Weise werden Einbautoleranzen für den Sensor effektiv reduziert und ein besonders konstanter Kraftschluss zwischen Sensor und Wandung gewährleistet.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Außenverkleidungselement um einen Stoßfänger. Das Außenverkleidungselement kann jedoch auch eine Teilkomponente eines Stoßfängers, nämlich zum Beispiel einer Zierleiste, sein. Eine solche Zierleiste kann insbesondere vom Stoßfänger abnehmbar ausgebildet sein. Diese Ausführungsform ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Sensor Teil einer Fahrerassistenzeinrichtung, z. B. eines Parkassistenzsystems, ist und zur Erfassung der Umgebung des Fahrzeuges ausgebildet ist. Er ist dann an einer zur Überwachung des Einparkvorgangs optimalen Stelle angebracht. Viele ältere Fahrzeuge besitzen kein Parkassistenzsystem, jedoch meist eine Zierleiste am Stoßfänger. Ist die Zierleiste beispielsweise abnehmbar ausgebildet, so lässt sich die alte Zierleiste einfach und unkompliziert durch eine neue Zierleiste ersetzen, welche Bestandteil einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist. Damit kann das Fahrzeug aufwandsarm mit Sensoren nachgerüstet werden, wobei der optische Gesamteindruck unverändert bleibt. Im Falle, dass ein Sensor defekt ist, lässt sich die Zierleiste leicht abnehmen, so dass der Sensor unkompliziert ausgewechselt werden kann. Es wird eine einfache Vormontage der Sensoren in der Zierleiste ermöglicht.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Sensor als Ultraschallsensor ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform kann die Anordnung auch ein Schallablenkungselement umfassen, welches dazu ausgebildet ist, die Charakteristik des vom Ultraschallsensor abgegebenen Schallfeldes zu beeinflussen. Beispielsweise kann an der Einbauposition des Sensors ein Trichter angespritzt werden, der zur Lenkung des Abstrahlwinkels des Ultraschalls dient. Durch den Trichter werden Bodenechos vermieden und damit Störsignale für den Sensor unterbunden. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für Außenverkleidungselemente, die als Zierleiste ausgebildet sind. Ein solcher Trichter ist an einer Zierleiste spritztechnisch einfacher anzubringen als an einem gesamten Stoßfänger.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um einen Kraftwagen handeln. Die Anordnung kann insbesondere einen Stoßfänger und/oder eine Zierleiste umfassen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen einer Anordnung mit einem Außenverkleidungselement für ein Fahrzeug, mit zumindest einem Sensor, welcher an dem Außenverkleidungselement hinter einer die Detektionsfunktion nicht beeinträchtigenden Wandung verdeckt positioniert wird, und mit einer mit dem Außenverkleidungselement verbundenen Haltevorrichtung für den Sensor. Erfindungsgemäß wird der Sensor über die Haltevorrichtung so an die Wandung angepresst, dass er zumindest teilweise über einen Kraftschluss mit der Wandung in Position gehalten wird.
Die für die erfindungsgemäße Anordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrzeug sowie das erfindungsgemäße Verfahren.
Weitere Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen als auch die in der Figurenbeschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Heck eines Kraftwagens;
2A eine schematische perspektivische Darstellung einer Anordnung mit einem Stoßfänger und einer Zierleiste;
2B eine schematische Querschnittsdarstellung einer Zierleiste;
3A eine schematische perspektivische Darstellung eines Stoßfängers mit einer Abdeckung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
3B eine schematische Querschnittsdarstellung eines Stoßfängers mit einer Abdeckung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3C eine schematische Querschnittsdarstellung eines Stoßfängers mit einer Abdeckung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
3D eine schematische Querschnittsdarstellung eines Stoßfängers mit einer Abdeckung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Stoßfängers mit einem Ultraschallsensor und einer Abdeckung gemäß 3B;
5 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Stoßfängers mit einem Ultraschallsensor und einer Abdeckung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
6A einen Ausschnitt einer Anordnung in einer schematischen Querschnittsdarstellung mit einem an einem dünnen Wandbereich angeklebten Entkopplungsring;
6B einen Ausschnitt einer Anordnung in einer schematischen Querschnittsdarstellung mit einem Entkopplungsring, der von einem dünnen Wandbereich durch einen Luftspalt getrennt ist; und
7 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ultraschallsensors mit einem Klebepad.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt das Heck eines Kraftwagens 1, dessen unteres Karosserieteil durch einen Stoßfänger 2 abgeschlossen wird. An dem Stoßfänger 2 befindet sich eine Zierleiste 3.
Der Stoßfänger 2 ist in der 2A nochmals schematisch dargestellt. Wie in 1 blickt man auch in 2A auf die Außenseiten 9 des Stoßfängers 2 bzw. der Zierleiste 3. In der Zierleiste 3 sind im Ausführungsbeispiel sechs Ultraschallsensoren 4a bis 4f angeordnet. Durch die strichlierte Andeutung der Ultraschallsensoren 4a bis 4f soll verdeutlicht werden, dass bei einer Betrachtung der Außenseiten 9 des Stoßfängers 2 bzw. der Zierleiste 3 diese Sensoren 4a bis 4f nicht zu erkennen sind. Sowohl die Anzahl als auch die Position der Ultraschallsensoren 4a bis 4f ist lediglich beispielhaft. Die durch die Ultraschallsensoren 4a bis 4f detektierten Informationen über die Umgebung des Kraftwagens 1 werden im Ausführungsbeispiel einer Fahrerassistenzeinrichtung, wie beispielsweise einem Parkassistenzsystem, bereitgestellt. Der Stoßfänger 2 mit der Zierleiste 3 sowie den Ultraschallsensoren 4a bis 4f sind Teil einer Anordnung 5.
Die Zierleiste 3 ist auf dem Stoßfänger 2 über Rastelemente 7 abnehmbar angeordnet. Wie der 2B zu entnehmen ist, befinden sich in der Zierleiste 3 drei exemplarisch angedeutete Aussparungen 6a bis 6c. In jeder der Aussparungen 6a bis 6c ist jeweils ein Ultraschallsensor 4 angeordnet. Die Aussparungen 6a bis 6c sind als durchgängige Löcher ausgebildet, welche an der Außenseite 9 der Zierleiste 3 durch eine oder mehrere Abdeckungen 8 abgedeckt werden.
Die 3A bis 3D zeigen vier verschiedene Ausführungsformen für die Abdeckung 8.
In 3A ist die Abdeckung 8 als Folienstreifen ausgebildet, welcher bei der Herstellung der Anordnung 5 in ein geeignetes Spritzgusswerkzeug für den Stoßfänger 2 eingelegt und mittels Stempeln und/oder Vakuum beim Spritzen in Position gehalten wird. Die Abdeckung 8 in Form des Folienstreifens spannt sich über nahezu die gesamte Länge des Stoßfängers 2 und deckt dabei alle Ultraschallsensoren 4a bis 4f ab. Alle Aussparungen 6 sind folglich durch ein und dieselbe Abdeckung 8 abgedeckt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3B wird dagegen jede einzelne Aussparung 6 durch eine einzelne, jeweils zugeordnete Abdeckung 8 abgedeckt. Die Aussparung ist im Ausführungsbeispiel bei Aufsicht auf die Außenseite 9 kreisrund ausgebildet. Ebenso ist die Abdeckung 8 kreisrund ausgebildet und weist dabei einen nur unwesentlich größeren Durchmesser als die Aussparung 6 auf. Um die Aussparung 6 herum befindet sich auf der Außenseite 9 des Stoßfängers 2 eine kreisringförmige Vertiefung 11, welche denselben Außendurchmesser wie die Abdeckung 8 aufweist. Zudem ist die Tiefe der Vertiefung 11 im Stoßfänger 2 identisch zur Dicke der Abdeckung 8. Die Abdeckung 8 kann damit passgenau in die Vertiefung 11 eingelegt werden und schließt dabei bündig mit der Außenseite 9 des Stoßfängers 2 ab. Der Großteil der Abdeckung 8 verschließt die Aussparung 6 und lediglich ein kleiner Teil der Abdeckung 8 kommt in einem Randbereich 10 zu liegen, wo er vom Material des Stoßfängers 2 unterstützt wird. Der Randbereich 10 ist im Ausführungsbeispiel durch den Bereich der Vertiefung 11 gegeben. Es wird also an der Position der Aussparung 6 (und damit an der Position eines Ultraschallsensors 4) eine Abdeckung 8 in Form einer Folienscheibe eingelegt und dann beim Spritzgießen stoffschlüssig mit dem Stoßfänger 2 verbunden. Die Abdeckung 8 in Form der Folienscheibe ist äußerst dünnwandig, so dass sie besonders durchlässig für Schallwellen ist.
Das Ausführungsbeispiel der 3C stellt eine Erweiterung bzw. Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 3B dar. Zusätzlich zum Ausführungsbeispiel der 3B ist nämlich der Stoßfänger 2 und die Abdeckung 8 an seiner bzw. ihrer Außenseite 9 bzw. 22 mit einer Farblackschicht 12 bedeckt. Insbesondere ist die Abdeckung 8 an ihrer Außenseite 22 vollständig von der Farblackschicht 12 bedeckt. Im Ausführungsbeispiel ist die Farblackschicht 12 zudem stufenlos ausgebildet. Insbesondere kann hier ein Lackieren des Ultraschallsensors 4 in der Farbe des Kraftwagens 1 entfallen, da er von der Abdeckung 8 abgedeckt ist, welche durch die Farblackschicht 12 bereits die Kraftwagenfarbe besitzt.
Im Ausführungsbeispiel der 3D ist die Abdeckung 8 in einem sehr schmalen Randbereich 10 abgewinkelt ausgebildet und verläuft von der Außenseite 9 weg in den Stoßfänger 2 hinein. Hierbei verläuft die Abdeckung 8 innerhalb des Bereichs der Aussparung 6 parallel zu einer Achse A2. Im Randbereich 10 verläuft die Abdeckung 8 dagegen zumindest abschnittsweise parallel zu einer Achse A1. Die Achsen A1 und A2 schließen miteinander einen Winkel a ein, welcher im Ausführungsbeispiel 90° beträgt. Die Abdeckung 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Folienkappe ausgebildet, welche beim Spritzgießen im Randbereich 10 angelöst wird und sich dabei mit dem Kunststoffmaterial des Stoßfängers 2 stoffschlüssig verbindet.
In 4 ist nun auch der Ultraschallsensor 4 der Anordnung 5 explizit dargestellt. Exemplarisch ist die Form einer Abdeckung 8 gewählt, wie sie bereits in 3B diskutiert wurde. Die Anordnung 5 der 4 kann jedoch mit einer beliebigen Abdeckung 8 oder einer beliebigen Kombination von Abdeckungen 8 der 3A bis 3D ausgeführt werden.
Der Ultraschallsensor 4 umfasst ein Wandlergehäuse 13 mit einem Stecker 14 sowie einer Membran 15. Die Membran 15 ist dazu ausgebildet, Ultraschall zu erzeugen, welcher zumindest senkrecht zur Außenseite 9 bzw. 22 abgestrahlt werden kann. Der Sensor 4 ist abschnittsweise in der Aussparung 6 angeordnet, nämlich mit seiner Membran 15. Um die Schwingungen der Membran 15 vom Stoßfänger 2 mechanisch zu entkoppeln, befindet sich in der Aussparung 6 auch ein Entkopplungsring 19, welcher die Membran 15 umschließt und sie auf diese Weise abkoppelt. Die Membran 15 ist über ein Klebepad 16 stoffschlüssig an die Abdeckung 8 angebracht. Sie kann so besonders gut den Ultraschall auf die Abdeckung 8 übertragen. Der Ultraschallsensor 4 wird zumindest über ein Rastelement 20 in einer Haltevorrichtung 18 gehalten. Der aus Kunststoff gefertigte einstückige und die Haltevorrichtung bildende Halter 18 ist über ein weiteres Klebepad 17 auf der Innenwand des Stoßfängers 2 angebracht. Durch die dünnwandige Ausgestaltung der Abdeckung 8 in Form einer Folie kann der Ultraschallsensor 4 problemlos Ultraschall abgeben und detektieren.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung 5. Ein wesentlicher Unterschied zur 4 besteht darin, dass die Wandung, an der die Membran 15 über das Klebepad 16 befestigt ist, nicht durch die Abdeckung 8 gebildet ist, sondern in Form eines dünnen Wandbereichs 23 vorliegt. Der Stoßfänger 2 und der dünne Wandbereich 23 sind einstückig aus demselben Kunststoffmaterial ausgebildet, wobei im Bereich der Membran 15 der Stoßfänger 2 lediglich dünnwandiger ausgebildet ist. Die Aussparung 6 ist also durch eine sacklochartige Bohrung im Stoßfänger 2 gebildet.
Zudem ist im Ausführungsbeispiel der 5 ein Entkopplungsring 19 mit größerer Wanddicke d2 vorgesehen. Während im Ausführungsbeispiel der 4 der Entkopplungsring 19 die Wanddicke d1 = 1 mm aufweist, besitzt der Entkopplungsring 19 der 5 eine Wand der Dicke d2 = 3 mm. Der dickere Entkopplungsring 19 garantiert eine optimierte Dämpfung und ist besser an die Funktion der Membran 15 angepasst. Zudem ist der Entkopplungsring 19 über ein Klebeschicht 24 innerhalb der sacklochartigen Aussparung 6 des Stoßfängers 2 fixiert.
Sowohl in 4 als auch 5 sind der Ultraschallsensor 4 und der Halter 18 hinsichtlich ihrer Dimensionierung so aufeinander abgestimmt, dass der in den Halter 18 eingesetzte Ultraschallsensor 4 mit der Membran 15 gegen die Wandung (Abdeckung 8 bzw. dünner Wandbereich 23) gepresst wird. Hierzu wird beispielsweise die Rastung 20 an geeigneter Stelle im Halter 18 vorgesehen, so dass der Ultraschallsensor 4 in den Bereich der Aussparung 6 geschoben wird.
Die 6A und 6B zeigen Ausschnitte des Stoßfängers 2, in dem Aussparungen 6 ausgebildet sind. Innerhalb der Aussparung 6 ist der Entkopplungsring 19 angeordnet. Gemäß 6A ist der Entkopplungsring hierbei so angeordnet, dass er über eine Klebeschicht 24 an den dünnen Wandbereich 23 angeklebt ist. Der Entkopplungsring 19 wird in dieser Ausführungsform in Position gehalten. In 6B dagegen befindet sich zwischen dem Entkopplungsring 19 und dem dünnen Wandbereich 23 ein Luftspalt 25. In dieser Ausführungsform ist der Entkopplungsring 19 von dem schwingbeweglichen dünnen Wandbereich 23 entkoppelt. Die Entkopplung der Membran 15 vom Stoßfänger 2 findet nur in radialer Richtung statt; dagegen kann die Membran 15 ihre Schwingungsenergie ideal auf den dünnen Wandbereich 23 übertragen, ohne dass eine Dämpfung durch den Entkopplungsring 19 stattfindet.
7 zeigt nochmals den Ultraschallsensor der 4 bzw. 5, wobei dieser noch nicht in seiner Position am Stoßfänger 2 gemäß 4 bzw. 5 eingesetzt ist. Auf dem doppelseitigen Klebepad 16, welches auf der Oberseite der Membran 15 angebracht ist, befindet sich noch eine Schutzfolie 21. Bei Montage des Ultraschallsensors 4 in die Ausgestaltung gemäß 4 bzw. 5 wird die Schutzfolie 21 vom Klebepad 16 abgezogen, sodass eine Klebeverbindung mit der Abdeckung 8 bzw. dem dünnen Wandbereich 23 und damit eine ideale Schalldruckübertragung ermöglicht wird. Das Klebepad 16 ist so ausgebildet, dass es auf seiner, der Membran 15 zugewandten Seite, eine Permanentklebeschicht aufweist, welche eine dauerhafte und schwer lösbare Klebeverbindung zwischen dem Klebepad 16 und der Membran 15 herstellt. Auf der der Membran 15 abgewandten Seite weist das Klebepad 16 dagegen eine anders ausgebildete Klebeschicht auf, die von der Schutzfolie 21 bedeckt wird. Diese zweite Klebeschicht garantiert einerseits eine sehr gute Schwingungsankopplung der Membran 15 an die Abdeckung 8 bzw. den dünnen Wandbereich 23. Andererseits kann sie keinen so starken Stoffschluss bewirken, dass der Ultraschallsensor 4 auch ohne den Halter 18 nur durch das Klebeband 16 am Stoßfänger 2 in Position gehalten würde. Diese schwache Klebeverbindung erlaubt einen einfachen und unkomplizierten Austausch des Ultraschallsensors 4, ohne dass die Abdeckung 8 bzw. der dünne Wandbereich 23 beschädigt würde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006038598 A1 [0005]
EP 2031580 A1 [0006]

Claims

Anordnung (5) mit einem Außenverkleidungselement (2, 3) für ein Fahrzeug (1), zumindest einem Sensor (4, 4a–f), welcher an dem Außenverkleidungselement (2, 3) hinter einer die Detektionsfunktion des Sensors (4, 4a–f) nicht beeinträchtigenden Wandung (2, 3, 8, 23) verdeckt positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4, 4a–f) über eine mit dem Außenverkleidungselement (2, 3) verbundene Haltevorrichtung (18) so an die Wandung (2, 3, 8, 23) mit einer Vorspannkraft angepresst ist, dass er kraftschlüssig mit der Wandung (2, 3, 8, 23) in Position gehalten ist.
Anordnung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4, 4a–f) im Bereich einer Aussparung (6, 6a–c) im Außenverkleidungselement (2, 3) und zur Detektion durch die Aussparung (6, 6a–c) angeordnet ist, wobei die Wandung durch eine die Aussparung (6, 6a–c) vollständig abdeckende Bodenblende (8, 23) gebildet ist.
Anordnung (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (6, 6a–c) durch ein Sackloch im Außenverkleidungselement (2, 3) gebildet ist und das Außenverkleidungselement (2, 3) und die Bodenblende (23) zumindest in der unmittelbaren Umgebung (10) der Aussparung (6, 6a–c) einstückig aus dem gleichen Material ausgebildet sind.
Anordnung (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenblende zumindest teilweise durch eine Abdeckung (8), insbesondere durch eine zum Außenverkleidungselement (2, 3) aus unterschiedlichem Material ausgebildete Abdeckung (8), gebildet ist, welche zumindest abschnittsweise an der Außenseite (9) des Außenverkleidungselements (2, 3) angeordnet ist.
Anordnung (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (8) mit dem Außenverkleidungselement (2, 3) zumindest teilweise durch Spritzgießen stoffschlüssig verbunden ist.
Anordnung (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4, 4a–f) zumindest abschnittsweise in dem Bereich, in dem er innerhalb der Aussparung (6, 6a–c) verläuft, durch einen Schwingungsentkoppler (19) von dem Außenverkleidungselement (2, 3) entkoppelt ist.
Anordnung (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsentkoppler (19) so ausgebildet ist, dass er zumindest abschnittsweise entlang der Innenwand der Aussparung (6, 6a–c) verläuft und insbesondere eine Wanddicke (d1, d2) größer oder gleich 1 mm, vorzugsweise eine Wanddicke (d1, d2) größer oder gleich 3 mm, aufweist.
Anordnung (5) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsentkoppler (19) zumindest teilweise mit der Innenwand der Aussparung (6, 6a–c) stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in die Aussparung (6, 6a–c) eingeklebt ist und/oder durch Spritzgießen mit der Innenwand verbunden ist.
Anordnung (5) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsentkoppler (19) von der Bodenblende (8, 23) durch einen Luftspalt (25) getrennt ist.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4, 4a–f) mit der Wandung (2, 3, 8, 23) über eine Ankoppelschicht (16) verbunden ist.
Anordnung (5) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankoppelschicht durch eine Klebebeschichtung eines Klebeelements (16) gebildet ist, und durch die Klebebeschichtung eine, insbesondere reversible, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Sensor (4, 4a–f) und der Wandung (2, 3, 8, 23) ausgebildet ist.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (18) mit dem Außenverkleidungselement (2, 3) stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere die Haltevorrichtung (18) an das Außenverkleidungselement (2, 3) mit einem Klebeelement (17) angeklebt und/oder durch Spritzgießen mit dem Außenverkleidungselement (2, 3) verbunden ist.
Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenverkleidungselement ein Stoßfänger (2) oder eine Zierleiste (3) eines Stoßfängers (2), insbesondere eine abnehmbare Zierleiste (3) eines Stoßfängers (2), ist.
Fahrzeug (1) mit einer Anordnung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Herstellen einer Anordnung (5) mit einem Außenverkleidungselement (2, 3) für ein Fahrzeug (1) und zumindest einem Sensor (4, 4a–f), welcher an dem Außenverkleidungselement (2, 3) hinter einer die Detektionsfunktion des Sensors (4, 4a–f) nicht beeinträchtigenden Wandung (2, 3, 8, 23) verdeckt positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4, 4a–f) über eine mit dem Außenverkleidungselement (2, 3) verbundene Haltevorrichtung (18) so an die Wandung (2, 3, 8, 23) mit einer Vorspannkraft angepresst wird, dass er kraftschlüssig mit der Wandung (2, 3, 8, 23) in Position gehalten wird.