DE102011011962A1

DE102011011962A1 - Aufprallsensor mit einem elastisch deformierbaren Schlauch und zumindest einem Drucksensor

Info

Publication number: DE102011011962A1
Application number: DE201110011962
Authority: DE
Inventors: Thomas Götz; Lorenz Pfau; Tobias Tyroller; Björg Haupt
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2012-08-23

Abstract

Es wird ein Aufprallsensor bestehend aus einem bei einem Aufprall elastisch deformierbaren Schlauch mit einem Hohlraum und zumindest einem Drucksensor zur Erfassung der Druckänderung im Hohlraum des Schlauchs vorgestellt, wobei der Schlauch aus einem vernetzten Silikonmaterial, vorzugsweise einem hochtemperaturvernetzten Silikonkautschuk besteht, der vorzugsweise eine Shore A-Härte zwischen 40 und 80, vorzugsweise ca. 60 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufprallsensor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein Kraftfahrzeug weist dabei mindestens einen, oft auch mehrere Aufprallsensoren zur Erzeugung eines von der Art und/oder Stärke des Aufpralls abhängigen Signals auf.
Ein dazu geeigneter Aufprallsensor besteht beispielsweise aus einem elastisch deformierbaren Schlauch mit einem Hohlraum und zumindest einem Drucksensor zur Erfassung der Druckänderung im Hohlraum des Schlauchs. Derartige Aufprallsensoren dienen in Kraftfahrzeugen der Erkennung von Aufprallsituationen, insbesondere auch der Unterscheidung eines Aufpralls eines Fußgängers von anderen Aufprallereignissen und sind beispielsweise aus der EP 937612 A2 bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders geeignete Ausgestaltung eines solchen Aufprallsensors anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass als Material für den Schlauch ein vernetzter Silikon verwendet wird. Vernetzter, also vulkanisierter Silikon, auch Silikonkautschuk genannt, erweist sich gegenüber der Vielzahl anderer elastischer Kunststoffe durch besonders gleichmäßige elastische Eigenschaften auch bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen als besonders geeignet für diesen Anwendungsfall. Vorzugsweise wird hochtemperaturvernetztes Silikon mit einer Shore A-Härte gemäß DIN 53505, IN EN ISO 868 zwischen 50 und 70, vorzugsweise ca. 60 verwendet. Als Silikon-Kautschuktypen sind Methyl-Silikon-Kautschuk (MQ), MFQ, also MQ mit Fluor-Gruppen oder MPQ (MQ mit Phenyl-Gruppen), MVQ (MQ mit Vinyl-Gruppen) oder MPVQ (MQ mit Phenyl- u. Vinyl-Gruppen) (Abkürzungen jeweils gemäß DIN ISO 1629: 1992-03) bevorzugt.
Silikon wird dabei häufig in Anteilen von Katalysatoren, Farbstoffen und anderen Zuschlagsstoffen verwendet, wobei die Gewichtsanteile gering gegenüber dem Silikonanteil sind.
Das Silikon weist dabei vorzugsweise eine Dichte gemäß DIN 53479 ISO/R 1183 von zwischen 1,0 und 1,3 g/cm³, vorzugsweise von 1,16 ± 0,05 g/cm³ auf.
Der Silikonschlauch weist vorzugsweise eine Reißfestigkeit gemäß DIN 53504 ISO/DIS 37 von größer 8 MPa, vorzugsweise sogar größer 9 MPa auf.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein.
Es zeigen
1: Stoßstange eines Kraftfahrzeugs mit einem Aufprallsensor
2: Querschnitt des Schlauchs des Aufprallsensors
3: Querschnitt durch die Stoßstange mit dem Aufprallsensor vor einem Aufprall
4: Querschnitt durch die Stoßstange mit dem Aufprallsensor während eines Aufpralls
1 zeigt eine vordere Stoßstange eines Kraftfahrzeugs mit einer äußeren Verkleidung 1, beispielsweise einem Metallblech oder einem Kunststoffformteil. Hinter der äußeren Verkleidung 1 ist ein elastischer Dämpfungskörper 2 angeordnet, hier beispielsweise aus einem Energieabsorberschaum, beispielsweise einem expandierten Polypropylen, oder einem stark verdichteten Styropormaterial besteht. Hinter dem Dämpfungskörper 2 ist der Querträger 4 angeordnet. Die Steifigkeit des Dämpfungskörpers 2 und des Querträger 4 sind dabei so gewählt, dass bei Aufprall mit niedriger Geschwindigkeit vorzugsweise ausschließlich der Dämpfungskörper 2 verformt wird, während der Querträger 4 kaum belastet wird. Bei Aufprallereignissen mit hoher Geschwindigkeit wird der Querträger 4 mit verformt und verteilt die Aufprallenergie auf weitere Bereiche der Fahrzeug-Karosserie. 1 geformt in eine Fuge des Dämpfungskörpers 2 ist zwischen Dämpfungskörper 2 und Querträger 4 der elastische Schlauch 3 angeordnet, welcher sich über eine Länge 3L der Stossstange erstreckt und zumindest an einer Seite, vorzugsweise an beiden Seiten mit Druck-Sensoren P zur Erfassung der Druckänderung im Hohlraum des Schlauchs verbunden ist.
Dieser Schlauch 3 besteht aus einem vernetzten Silikonmaterial, insbesondere einem Hochtemperatur-Silikonkautschuk und weist eine Shore A-Härte von 60 ± 5 gemäß DIN 53505 sowie eine Dichte gemäß DIN 53479 ISO/R 1183 von 1,16 ± 0,05 g/cm³ und eine Reißfestigkeit gemäß DIN 53504 ISO/DIS 37 von größer 9 MPa auf.
Der Schlauch 3 ist vorzugsweise mit Luft gefüllt, wobei alternativ auch eine Füllung mit anderen Gasen oder auch Flüssigkeiten denkbar sind. Über das Gehäuse des Drucksensors erfolgt vorzugsweise verzögert ein Druckausgleich gegenüber der Umgebung.
Wie 2 skizziert, weist der Schlauch 3 dabei einen Innendurchmesser 3i zwischen 2,5 und 6 Millimeter, vorzugsweise ca 4 mm und einen Außendurchmesser 3a kleiner 12 Millimeter, vorzugsweise 8 mm auf. Der Schlauchmantel ist daher vorzugsweise ca 2–3 mm dick. Die Maße dieses Schlauches 3 sind überraschend klein im Verhältnis zur Größe der Stoßstange. Ein so kleiner, dünner Schlauch erweist sich jedoch als besonders geeignet, um ein signifikantes Drucksignal zur Unterscheidung eines Fußgängeraufpralls von einem Aufprall gegen ein starres Hindernis, beispielsweise einen Laternen-Pfosten oder Baum in den vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich bereitzustellen. Dickere Schläuche hätten zwar eine größere Aufprallfläche, wären jedoch bei der hier erforderlichen Länge über die Breite der Stoßstange hinweg nachteilig.
Der Schlauch 3 weist eine Länge 3L von kleiner 2,3 Metern auf. Die Länge des Schlauches wirkt sich auf die Laufzeit und das Gesamtvolumen des Hohlraums im Inneren des Schlauchs aus.
Der Schlauch 3 muss nicht zwingend gerade verlegt werden, sondern kann auch gebogen werden, sofern ein Biegeradius von mindestens 10 Millimeter, vorzugsweise mehr als 25 mm eingehalten wird.
3 skizziert nochmal im Querschnitt die Stoßstange mit dem Aufprallsensor im unbelasteten Zustand, also vor einem Aufprall. Trifft im Vergleich dazu in 4 eine durch den Pfeil angedeutete Kraft durch einen Aufprall eines Fußgängers oder eines anderen Kollisionsobjekts auf die Stoßstange, so verformt sich neben der äußeren Verkleidung 1 auch der Dämpfungskörper 2 und wird dabei der Schlauch 3 entsprechend mit verformt und gegen den Querträger 4 gedrückt. Die Druckänderung im Hohlraum des Schlauchs ist bei einem solchen Schlauch aus Silikonkautschuk mit diesen Abmaßen sehr gut geeignet, um den Aufprall eines Fußgängers zu erkennen und vorzugsweise auch von anderen, steiferen Aufprallobjekten zu unterscheiden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 937612 A2 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 53505 [0005]
IN EN ISO 868 [0005]
DIN ISO 1629: 1992-03 [0005]
DIN 53479 ISO/R 1183 [0007]
[0007]
DIN 53504 ISO/DIS 37 [0008]
DIN 53505 [0016]
DIN 53479 ISO/R 1183 [0016]
DIN 53504 ISO/DIS 37 [0016]

Claims

Aufprallsensor bestehend aus einem bei einem Aufprall elastisch deformierbaren Schlauch (3) mit einem Hohlraum und zumindest einem Drucksensor (P) zur Erfassung der Druckänderung im Hohlraum des Schlauchs, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch aus einem vernetzten Silikonmaterial besteht.
Aufprallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikonmaterial eine Shore A-Härte zwischen 40 und 80, vorzugsweise ca. 60 aufweist.
Aufprallsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (3) einen Innendurchmesser (3i) zwischen 2,5 und 6 Millimeter und einen Außendurchmesser (3a) kleiner 12 Millimeter aufweist.
Aufprallsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (3) eine Länge (3L) von kleiner 2,3 Metern aufweist.
Aufprallsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (3) einen Biegeradius von mindestens 10 Millimeter, vorzugsweise mehr als 25 mm aufweist.