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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Crashboxanordnung mit den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Detektion der Intensität eines Aufpralls gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 10.
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In Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, werden heutzutage vorder- und endseitig Querträger eingesetzt, die im Falle eines Aufpralls oder aber eines Fahrzeugcrashes die Stoßenergie gezielt leiten. Mit den Querträgern sind zumeist Crashboxen gekoppelt, die die von den Querträgern aufgenommene Crashenergie durch Umformung derart kompensieren, dass die Intensität des Aufpralles gemindert wird und/oder der Kraftfahrzeugrahmen eine weniger schwerwiegende Deformation erhält. Insbesondere für eine Unfallinstandsetzung ist dies besonders vorteilig bei Auffahrunfällen im Bereich von im Wesentlichen zehn bis fünfzig Kilometern pro Stunde.
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Es gelten jedoch auch im Kraftfahrzeugbau, insbesondere im Personenkraftfahrzeugbau, immer höhere Anforderungen an die Sicherheit, insbesondere an den Fußgängerschutz. So gibt es beispielsweise verschiedene passive und aktive Schutzelemente zur Einrichtung und zur Erhöhung des Fußgängerschutzes im Falle eines Zusammentreffens mit einem Kraftfahrzeug. Beispielsweise ist eine generell höhere Kühlerfront gesetzlich vorgeschrieben, sodass ein Fußgänger bei einem Zusammentreffen mit einem Kraftfahrzeug von dem Kraftfahrzeug selber derart mitgenommen wird, dass er nicht mit dem Kopf auf die Windschutzscheibe trifft. Durch die höhere Kühlerfront fallen der Oberkörper und der Kopf des Fußgängers insbesondere auf die Motorhaube. Im Übrigen sind aufwendige Rammbügel, wie sie beispielsweise bei Geländefahrzeugen bekannt sind, mittlerweile gesetzlich verboten.
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Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit von Fußgängern haben einige Fahrzeuge aktive Sicherheitsvorrichtungen. Beispielsweise wird ein möglichst flacher Aufbau des Kraftfahrzeuges, insbesondere der Motorhaube durch ein nahezu direktes Anliegen der Motorhaube auf den darunter befindlichen Motorblock realisiert. Im Falle des Auftreffens eines Fußgängers, würde dieser auf einen unnachgiebigen Motorblock stoßen und sich unter Umständen schwere bis tödliche Verletzungen zuziehen. Damit ein Fußgänger besser geschützt ist und nur auf die im wesentlichen deformierbare Motorhaube fällt, wird diese beispielsweise bei einigen Kraftfahrzeugen aktiv im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger hochgestellt, sodass genug Blechdeformationsweg der Motorhaube bis zum Auftreffen des Torsos oder des Kopfes des Fußgängers auf den darunter befindlichen Motorblock gegeben ist.
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Als weitere Schutzmaßnahme zum Fußgängerschutz sind besonders nachgiebige Front- bzw. Heckschürzen und ein gegebenenfalls dahinter befindliches dämpfendes nachgiebiges Material bekannt. So sind die Frontschürzen oder aber auch Heckschürzen aus nachgiebigen Kunststoffen gefertigt, und dahinter ist beispielsweise ein Elastomer oder Schaumwerkstoff, der die Aufprallintensität, insbesondere für den Fußgänger herabsetzt.
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Weiterhin werden Kraftfahrzeuge heutzutage auch mit immer komplexerer Pre-Crash-Sensorik und/oder Pre-Crash-Vorrichtungen versehen, die den Insassenschutz des Kraftfahrzeuges selber erhöhen. Beispielsweise ist es bekannt, dass Crashboxen aktiv ausfahren, sodass mehr Deformationsweg im Falle eines Aufpralls zur Verfügung steht.
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Alle einzelnen aktiven Schutzvorrichtungen, sowohl für den Fußgängerschutz, als auch für den Insassenschutz, bedürfen verschiedenster Sensorik, sodass sie entsprechend ausfallsicher, zuverlässig und langlebig ein zeitgerechtes Auslösen der jeweiligen aktiven Sicherheitssysteme sicherstellen müssen.
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Hierbei gilt es zusätzlich, die Sensorsysteme des Kraftfahrzeuges nicht zusätzlich zu verkomplizieren und Synergieeffekte auszunutzen, sodass beispielsweise ein Beschleunigungssensor eines elektronischen Stabilitätsprogrammes auch für die Pre-Crash-Sensorik genutzt werden kann.
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Als Aufprallsensorik ist beispielsweise aus der
DE 103 31 862 A1 ein System bekannt, bei dem durch die Generierung eines Überdruckes in einem Fahrzeugrahmenschutzelement über einen Drucksensor ein Signal generiert wird, dass einem an den Drucksensor angeschlossenen Steuergerät das Vorhandensein eines Aufprallunfalls meldet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik, eine Crashsensorik sowie ein Verfahren zur Detektion eines Aufpralls zur Verfügung zu stellen, dass gegenüber dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen vielseitiger einsetzbar, leichter produzierbar und besonders langlebig und ausfallsicher ausgebildet ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einer Crashboxanordnung gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Der verfahrenstechnische Teil der zuvor genannten Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren zur Detektion der Intensität eines Aufpralls gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 10 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die erfindungsgemäße Crashboxanordnung weist ein Hohlbauteil, einen Drucksensor und ein Dämpferbauteil auf. Das Material des Dämpferbauteils hat dabei eine gegenüber dem Material des Hohlbauteils geringere Härte. Erfindungsgemäß ist die Crashboxanordnung dadurch gekennzeichnet, dass der durch das Hohlbauteil gebildete Hohlraum wenigstens eine Ventilationsöffnung aufweist.
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Im Rahmen der Erfindung sind die Bauteile derart gekoppelt, dass der Drucksensor in bzw. an einem Hohlbereich des Hohlbauteils angeordnet ist und den Innenraum des Hohlbauteils überwacht. Das Dämpferbauteil ist wiederum bevorzugt an das Hohlbauteil gekoppelt. Im Falle eines Aufpralls oder aber eines Anpralls oder auch eines Fahrzeugcrashes findet bei Deformation von Dämpferbauteil und/oder Hohlbauteil ein Druckanstieg im Inneren statt. Das durch den Druckanstieg komprimierte Gas, welches vorzugsweise aus regulärer Umgebungsluft besteht, entweicht dabei durch die Ventilationsöffnung.
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Bei der Ventilationsöffnung kann es sich erfindungsgemäß in der einfachsten Ausführungsvariante um eine Öffnung, in Form eines Loches handeln. Die Ventilationsöffnung selber kann allerdings auch mit einem Ventil oder aber einem Siegel versehen sein, welches ab einem vorbestimmten Druckverhältnis auslöst.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das Dämpferbauteil selbst aus Elastomerwerkstoff und/oder Schaumwerkstoff ausgebildet. Das Dämpferbauteil dient bei der Crashboxanordnung insbesondere dem Fußgängerschutz oder auch bei leichten Auffahrunfällen bis max. 15 km/h, insbesondere max. 10 km/h. Bei einem Zusammenstoßen von einem Fußgänger oder aber einem Kleintier mit einem Kraftfahrzeug bei geringer Geschwindigkeit kann so die elastische Eigenschaft des Dämpferbauteils genutzt werden, um die Stoßenergie abzudämpfen. In der Folge stellen sich bei einem Fußgänger beispielsweise im Knie- bzw. Beinbereich geringere Verletzungen ein, gegenüber einem Auftreffen auf einen starren Gegenstand. Eine vor dem Dämpferbauteil befindliche Frontschürze aus flexiblem Kunststoff gibt ebenfalls nach, dämpft und verteilt die Aufprallenergie auf eine größere Fläche.
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Besonders bevorzugt weist das Dämpferbauteil einen Impulshohlraum auf. Hierbei handelt es sich um einen Hohlraum innerhalb des Dämpferbauteils selber, der einer weiteren Signalgebung dient. Der Impulshohlraum kann dabei teilweise, partiell oder aber auch vollständig innerhalb des Dämpferbauteils ausgebildet sein. Im Beispiel einer vollständigen Ausbildung ist der Impulshohlraum besonders bevorzugt als in Längsrichtung des Dämpferbauteils durchgehender Hohlraum, besonders bevorzugt als durchgehendes Loch ausgebildet. Die Längsrichtung des Dämpferbauteils ist dabei durch die höchstwahrscheinliche Aufprallrichtung vorgegeben. Im Falle eines Anpralls bzw. Aufpralls wird bei einem vollständig durchgriffenem Dämpferbauteil oder aber zumindest im Wesentlichen durchgriffenem Dämpferbauteil bereits bei kleinsten Komprimierungen in Längsrichtung ein Druckimpuls in dem Impulshohlraum erzeugt.
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Besonders bevorzugt ist dazu der Impulshohlraum mit dem Hohlraum des Hohlbauteils in Verbindung stehend. Das in dem Impulshohlraum erzeugte Druckimpulssignal breitet sich so in den Hohlraum aus. Im Wesentlichen wird die gesamte im Impulshohlraum und im Hohlraum befindliche Luft komprimiert. Der Druckimpuls entweicht wiederum erfindungsgemäß durch die Ventilationsöffnung. Die verschiedenen Druckänderungen und/oder Druckänderungsgeschwindigkeiten werden durch den Drucksensor selbst detektiert.
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Zur Anbindung des Drucksensors und zur günstigen Produzierbarkeit ist der Hohlraum des Hohlbauteils bevorzugt durch eine Adapterplatte verschlossen. An der Adapterplatte selber können beispielsweise auch der Drucksensor selbst angeordnet sein oder aber die Ventilationsöffnung ausgebildet sein. Hierdurch ist es möglich, eine Crashbox in konventioneller Bauweise als Strangpressprofil oder aber auch als Rohrprofil herzustellen und besonders kostengünstig mit einer Adapterplatte zu einem Hohlraum zu verschließen.
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An der Adapterplatte selber können zuvor aufwendige technische Fertigungsstufen oder aber Montageschritte vorgenommen werden. Beispielsweise die Bohrung oder aber geometrische Ausgestaltung einer Ventilationsöffnung und/oder das Anbringen eines Drucksensors. Im Falle eines Defektes von Drucksensor oder aber auch Ventilationsöffnung kann das erfindungsgemäße System einfach gewartet, ausgetauscht oder repariert werden. Die Adapterplatte ist dabei besonders bevorzugt zwischen Crashboxanordnung selber und Längsträgern, an denen die Crashboxanordnung aufgehängt ist, angeordnet.
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Das Dämpferbauteil ist weiterhin bevorzugt mit einem Deckelbauteil gekoppelt. Das Deckelbauteil kann hier beispielsweise in Form einer Hülse das Dämpferbauteil zumindest abschnittsweise umgreifen, in einer einfachsten Ausführungsvariante, kann auch das Dämpferbauteil nur stirnseitig von dem Deckel abgedeckt sein. Im Falle eines durchgehenden Impulshohlraumes verschließt das Deckelbauteil den Impulshohlraum des Dämpferbauteils und verteilt gleichzeitig eine von einem Anprall ausgehende Auftreffkraft auf die gesamte Querschnittsfläche des Dämpferbauteils selber. Im Falle einer hülsenartigen Ummantelung des Dämpferbauteils durch das Deckelbauteil selber, wird ein Auslenken des Dämpferbauteils vermieden.
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Vorzugsweise sind dazu das Deckelbauteil und das Hohlbauteil als relativ verschiebliche Crashbox ausgebildet. Die Crashbox kann in diesem Fall besonders bevorzugt teleskopartig ausgebildet sein. Durch das Deckelbauteil und das Hohlbauteil können verschiedene Stufen des Energieabbaus der Crashbox selber realisiert werden. Beispielsweise kann sich im Falle eines Aufpralls zunächst nur das Deckelbauteil oder aber das Hohlbauteil falten, sodass Crashenergie in Umformenergie umgewandelt und damit abgebaut wird. Im Falle einer höheren Intensität eines Aufpralls können sich Deckelbauteil und Hohlbauteil gleichzeitig falten oder aber zunächst zusammenschieben und dann im zusammengeschobenen Zustand falten.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante werden die geometrische Ausgestaltung der Ventilationsöffnung und/oder die Größe der Ventilationsöffnung in Abhängigkeit der durch den Sensor detektierten Druckveränderung ausgebildet. So ist es hier beispielsweise möglich, mittels des Drucksensors die Druckintensität und/oder die Geschwindigkeiten, mit denen sich der Druck verändert, zu messen.
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Je nach Gewichtung der beiden verschiedenen Messverfahren besteht die Möglichkeit, die Crashboxanordnung zur Detektion für eine Fußgängerkollision oder aber für einen Fahrzeugcrash zu optimieren. Im Falle einer Fußgängeranprallsensierung liegt der Schwerpunkt des Messverfahrens auf der Massendiskriminierung, sodass hier eine verhältnismäßig kleine Öffnung der Ventilationsöffnung vorgesehen ist. Bei der Fahrzeugcrashsensierung dagegen liegt der Schwerpunkt auf der Sensierung der Druckveränderung, sodass eine hierzu verhältnismäßig große Ventilationsöffnung gewählt wird. Im Rahmen der Erfindung wäre es daher auch möglich, durch Anbringung von zwei Sensoren zwei Messsignale zu erzeugen, wobei ein Sensor zur Fußgängeranprallsensierung optimiert ausgelegt ist, wohingegen der andere Sensor zur Fahrzeugcrashsensierung optimiert ist.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren zur Detektion der Intensität eines Anpralls mit einer Crashboxanordnung, die mindestens eines der zuvor beschriebenen Merkmale aufweist, gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
- – Elastische Deformation des Dämpferelementes,
- – Entsenden eines Drucksignals in den Hohlraum,
- – Entweichen des Druckes durch die Ventilationsöffnung,
- – Sensieren der Intrusionsintensität und/oder Intrusionsgeschwindigkeit.
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Hierbei werden die elastischen Deformationen des Dämpferelementes, das Entsenden eines Drucksignals in den Hohlraum und das Entweichen des Druckes durch die Ventilationsöffnung zeitchronologisch ineinandergreifend bzw. abfolgend als zusammenhängende Kette ausgeführt.
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Das Sensieren der Intrusionsintensität und/oder der Intrusionsgeschwindigkeit erfolgt hingegen entweder während mindestens einem der drei zuvor beschriebenen Schritte oder aber im Anschluss an die drei zuvor beschriebenen Verfahrensschritte. Im Falle der Sensierung der Intrusionsintensität ist es möglich, besonders sensibel auf Zusammenstöße mit minimalem Druckimpuls zu reagieren. Beispielsweise kann im Falle eines Fußgängeranpralls ein entsprechendes Signal an ein Steuergerät entsendet werden, welches wiederum in dem Fahrzeug entsprechende Sicherheitsvorkehrungen trifft, um die Insassen oder aber einen Fußgänger zu schützen. Konkret könnte beispielsweise eine sich aktiv aufstellende Motorhaube angesteuert werden, sodass ein auf die Fahrzeugfront auftreffender Fußgänger bestmöglich gedämpft wird und somit das Verletzungsrisiko minimiert wird.
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Gleichzeitig kann jedoch unterschieden werden, ob der Aufprall ein Aufprall mit geringer Intensität oder aber ein Aufprall mit hoher Intensität ist. Bei einem Aufprall mit hoher Intensität, beispielsweise bei einem Fahrzeugfrontalcrash, kann das Auslösen eines Sicherheitselementes, wie beispielsweise einer aktiven Motorhaube unter Umständen negative Folgen für die Insassen des Kraftfahrzeuges selber haben. Hier ist es mitunter sinnvoll, dass die Motorhaube in ihrer ursprünglichen Position verharrt, sodass das erfindungsgemäße System sowie das erfindungsgemäße Verfahren es auf einfache Art und Weise es ermöglichen, mittels eines Sensors verschiedene Unfallszenarien schnell, ausfallsicher und langlebig delektieren zu können und entsprechende Steuerungssignale zu entsenden.
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Hierzu wird insbesondere ein Aufprall mit hoher Intensität, beispielsweise ein Kraftfahrzeugcrash im Falle eines Auffahrunfalls oder Ähnlichem mittels der Intrusionsgeschwindigkeit sensiert. Im Falle eines Aufpralls mit geringer Intensität, beispielsweise der Zusammenstoß mit einem Fußgänger, wird dieser durch die Intrusionsintensität des in dem Hohlraum und im Impulshohlraum komprimierten Gases über den Drucksensor sensiert.
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Weitere Vorteile, Aspekte und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der folgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine Crashboxanordnung in Explosivdarstellung,
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2 eine Crashboxanordnung während eines Aufpralls und
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3 eine perspektivische Ansicht der Adapterplatte.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Aufbau einer Crashboxanordnung 1 in einer Explosivdarstellung. Hierbei sind ein hülsenartiges Deckelbauteil 2, ein Dämpferbauteil 3 und ein Hohlbauteil 4 sowie eine Adapterplatte 5 in Längsrichtung 6 der Crashbox hintereinander angeordnet. Das Deckelbauteil 2 weist umfangsseitig einen Hülsenabschnitt 7 sowie kopfseitig eine Deckelplatte 8 auf. Die Deckelplatte 8 verschließt das Dämpferbauteil 3 ebenfalls kopfseitig.
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Das Dämpferbauteil 3 selber weist einen Impulshohlraum 9 auf, wobei der Impulshohlraum 9 vorzugsweise in Längsrichtung 6 des Dämpferbauteils 3 vollständig durchgehend ausgebildet ist. Der Impulshohlraum 9 ist über eine Koppelungsöffnung 10 an dem Hohlbauteil 4 mit dem Hohlraum 11 des Hohlbauteiles 4 in Verbindung stehend. Auf der der Koppelungsöffnung 10 gegenüber liegenden Seite des Hohlbauteils 4 ist das Hohlbauteil 4 mit einer Adapterplatte 5 verschlossen. An der Adapterplatte 5 ist ein Drucksensor 12 angeordnet und zusätzlich ist in der Adapterplatte 5 eine Ventilationsöffnung 13 ausgebildet.
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Die Crashboxanordnung 1 ist erfindungsgemäß über die Adapterplatte 5 mit einem hier schematisch angedeuteten Fahrzeuglängsträger 14 gekoppelt. Die Koppelung erfolgt dabei besonders bevorzugt über eine Schraubverbindung 15.
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2 zeigt das Faltverhalten bzw. Auslöseverhalten der Crashboxanordnung 1 bei einem Aufprall. Zunächst ist in 2a die Crashbox in Zusammenbauweise im Querschnitt gezeigt. In 2b erfolgt ein Anprall geringer Intensität, beispielsweise durch einen Fußgänger, sodass dass das Dämpferbauteil 3 komprimiert wird. Durch die Komprimierung des Dämpferbauteiles 3 wird in dem Impulshohlraum 9 eine Druckwelle 16 erzeugt, die sich in den Hohlraum 11 des Hohlbauteils 4 ausbreitet. Diese Druckwelle 16 entweicht über die Ventilationsöffnung 13 und wird von dem Drucksensor 12 detektiert.
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In 2c ist ein Aufprall hoher Intensität gezeigt, wobei das Dämpferbauteil 3 vollständig komprimiert ist. Das Deckelbauteil 2 hat sich vollständig über das Hohlbauteil 4 mit einer Relativverschiebung gestülpt und sowohl das Dämpferbauteil 3 als auch das Hohlbauteil 4 sind gefaltet. Die Falten 17 dienen dabei der Generierung von Umformarbeit, sodass die Aufprallintensität des Crashs entsprechend minimiert wird.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Adapterplatte 5 mit einer Ventilationsöffnung 13 und einer Aufnahme 18 für einen nicht näher dargestellten Drucksensor.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Crashboxanordnung
- 2
- Deckelbauteil
- 3
- Dämpferbauteil
- 4
- Hohlbauteil
- 5
- Adapterplatte
- 6
- Längsrichtung
- 7
- Hülsenabschnitt
- 8
- Deckelplatte
- 9
- Impulshohlraum
- 10
- Koppelungsöffnung
- 11
- Hohlraum
- 12
- Drucksensor
- 13
- Ventilationsöffnung
- 14
- Fahrzeuglängsträger
- 15
- Schraubverbindung
- 16
- Druckwelle
- 17
- Falten
- 18
- Aufnahme
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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