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Die Erfindung betrifft eine Aufprallerfassungseinheit für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aufprallerfassungseinheiten für Fahrzeuge sind in zahlreichen Variationen bekannt. Diese Aufprallerfassungseinheiten weisen beispielsweise eine Sensoreinheit auf, welche mindestens einen Druckschlauch umfasst, welcher in einer Nut zumindest teilweise in einer ersten Fahrzeugkomponente eines Fahrzeugendbereichs angeordnet ist. Die Sensoreinheit erzeugt bei einem Aufprall ein korrespondierendes Drucksignal und gibt dieses zur weiteren Auswertung und/oder Bearbeitung beispielsweise an eine Auswerte- und Steuereinheit aus. Üblicherweise resultiert das Drucksignal aus einer Verformung des mit einem Medium gefüllten Druckschlauchs, wobei die Verformung durch eine beim Aufprall von außen eingeleitete Kraft erzeugt wird. Durch die Verformung des Druckschlauchs wird eine korrespondierende Druckwelle ausgesendet, welche üblicherweise von einem Drucksensor erfasst und als korrespondierendes Drucksignal ausgegeben wird.
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Des Weiteren sind Verfahren zum Auswerten der Drucksignale bekannt, wobei in Abhängigkeit der Auswertung Sicherheitssysteme für Fahrzeuginsassen und/oder Fußgänger und/oder andere Verkehrsteilnehmer aktiviert werden.
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Aus der
DE 10 2010 022 686 A1 ist ein Fahrzeug mit einem Querträger und einem Stoßfänger bekannt, wobei zwischen dem Querträger und dem Stoßfänger mindestens ein schaumfrei ausgeführtes Absorptionselement und eine Sensoreinheit angeordnet ist. Die Sensoreinheit weist einen Druckschlauch auf. Zur Anordnung des Druckschlauchs ist an einer dem Querträger zugewandten inneren Seite des Absorptionselements eine Nut eingebracht.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Aufprallerfassungseinheit für ein Fahrzeug zu schaffen, welche bei einem Aufprall eines Objekts mit einer geringen Aufprallfläche und/oder bei einem Aufprall eines Objekts mit einer geringen Verformung von Fahrzeugkomponenten im Aufprallbereich eine zuverlässige Erkennung des Aufpralls an einem Fahrzeugendbereich und/oder eine zuverlässige Erkennung des auf den Fahrzeugendbereich prallenden Objekts gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Aufprallerfassungseinheit für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Aufprallerfassungseinheit für ein Fahrzeug zu schaffen, welche bei einem Aufprall eines Objekts mit einer geringen Aufprallfläche und/oder bei einem Aufprall eines Objekts mit einer geringen Verformung von Fahrzeugkomponenten im Aufprallbereich eine zuverlässige Erkennung des Aufpralls in einem Fahrzeugendbereich und/oder eine zuverlässige Erkennung des auf den Fahrzeugendbereich prallende Objekts gewährleistet, ist eine Öffnung einer Nut, in welcher ein Druckschlauch angeordnet ist, senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung in Fahrzeughochrichtung ausgerichtet. Die Nut ist hierbei in einer ersten Fahrzeugkomponente eingebacht und kann innere Abmessungen aufweisen, welche den äußeren Abmessungen des Druckschlauches entsprechen, so dass der Druckschlauch in vorteilhafter Weise fromschlüssig in der Nut verläuft. Durch die Ausrichtung der Öffnung der Nut in Fahrzeughochrichtung ist der Druckschlauch in Fahrzeuglängsrichtung in vorteilhafter Weise von Material der ersten Fahrzeugkomponente umgeben. Da die Fahrzeuglängsrichtung im Wesentlichen einer Ausbreitungsrichtung der durch den Aufprall von außen eingeleiteten Kräfte entspricht, können diese eingeleiteten Kräfte über das Material der ersten Fahrzeugkomponente ohne Unterbrechung direkt an den Druckschlauch der Sensoreinheit übertragen werden. Das Material der ersten Fahrzeugkomponente leitet die eingeleiteten Kräfte effektiver zum Druckschlauch als die mit Luft gefüllte Öffnung der Hülse, wodurch in vorteilhafter Weise eine Drucksignalstärke erhöht werden kann und/oder Abweichungen der ermittelten Kräfte von den tatsächlich wirkenden Kräften teilweise vermieden werden können. Durch die erhöhte Signalstäke kann in vorteilhafter Weise auch ein schwächerer Aufprall erkannt und ausgewertet werden. Des Weiteren kann eine Montage des Druckschlauchs in vorteilhafter Weise vereinfacht werden, da der Druckschlauch von oben oder von unten in die Nut eingeführt werden kann.
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Unter einem Fahrzeugendbereich werden im Folgenden ein Frontbereich und/oder ein Heckbereich des Fahrzeugs verstanden.
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Unter einem Aufprall wird ein Unfall verstanden, bei welchem ein Objekt mit dem Fahrzeug kollidiert. Hierbei kann sich das Fahrzeug auf das Objekt zubewegen oder das Objekt kann sich auf das Fahrzeug zubewegen oder das Objekt und das Fahrzeug bewegen sich aufeinander zu. Bei der Kollision werden die wirkenden Kräfte zumindest teilweise in das Fahrzeug eingeleitet. Je nach Stärke der Kollision, welche insbesondere von der Masse des Objekts und/oder der Masse des Fahrzeugs und/oder der Geschwindigkeit des Objekts und/oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist, verformen die eingeleiteten Kräfte den Druckschlauch, welcher aufgrund der Verformung ein als Druckwelle ausgebildetes Drucksignal erzeugt und an mindestens einen Drucksensor weiterleitet.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufprallerfassungseinheit kann die Position des Druckschlauchs in Fahrzeuglängsrichtung durch einen Abstand zwischen der Nut und einem Rand der ersten Fahrzeugkomponente definiert werden. In vorteilhafter Weise kann durch die Variation des Abstandes eine Sensitivität der Sensoreinheit verändert werden. Je weiter der Druckschlauch von einer potentiellen Aufprallfläche entfernt ist, desto schwächer sind die auf den Druckschlauch übertragenen Kräfte und desto schwächer ist das ausgegebene Drucksignal. Je dichter der Druckschlauch an der potentiellen Aufprallfläche angeordnet ist, desto geringer ist die Abschwächung der übertragenen Kräfte und desto stärker ist das ausgegebene Drucksignal.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufprallerfassungseinheit kann die Position des Druckschlauchs in Fahrzeughochrichtung durch eine Nuttiefe definiert werden. In vorteilhafter Weise kann durch die Variation der Nuttiefe der Schlauch in eine Position gebracht werden, in welcher ein Aufprall am wahrscheinlichsten ist. Die Position des Druckschlauchs in Fahrzeughochrichtung kann beispielsweise auf Höhe des Stoßfängers ausgerichtet werden, wobei die Position des Stoßfängers vom Fahrzeugtyp abhängig ist. Dadurch kann der Verlauf des Druckschlauchs in vorteilhafter Weise an den Fahrzeugtyp angepasst werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufprallerfassungseinheit kann der Druckschlauch mit mindestens einem Drucksensor gekoppelt werden. Der Drucksensor empfängt die durch die Verformung des Druckschlauchs erzeugte Druckwelle und wandelt diese in ein korrespondierendes elektrisches Signal um, welches in vorteilhafter Weise zur weiteren Auswertung herangezogen werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufprallerfassungseinheit kann die erste Fahrzeugkomponente zwischen einer zweiten Fahrzeugkomponente und einer dritten Fahrzeugkomponente angeordnet werden. Die erste Fahrzeugkomponente kann hierbei beispielsweise als Absorptionselement ausgeführt werden. Vorzugsweise kann das Absorptionselement als Schaumelement ausgeführt werden. In vorteilhafter Weise wird der Druckschlauch durch die Anordnung innerhalb des Absorptionselements in einem möglichen Kraftübertragungspfad angeordnet, so dass in vorteilhafter Weise eine möglichst genaue und eine nahezu unverfälschte Ermittlung der bei einem Aufprall wirkenden Kräfte ermöglicht werden kann. Zudem kann durch die erhöhte Drucksignalstärke auch bei höheren Schaumdichten ein ausreichendes Signalniveau erreicht werden. In vorteilhafter Weise kann durch eine höhere Schaumdichte eine Absorptionsfähigkeit des Schaumelements erhöht werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufprallerfassungseinheit kann die zweite Fahrzeugkomponente als Stoßfänger ausgeführt werden. Die zweite Fahrzeugkomponente kann hierbei die erste Fahrzeugkomponente zumindest teilweise umgeben. Die dritte Fahrzeugkomponente kann als Querträger ausgeführt werden. In vorteilhafter Weise kann der Stoßfänger durch die wirkenden Kräfte gegen das Absorptionselement gedrückt werden, wobei der Querträger ein Gegenlager für den Druckschlauch ausbilden kann. Die erste Fahrzeugkomponente und die zweite Fahrzeugkomponente drücken gegen den Druckschlauch und verformen diesen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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Dabei zeigt:
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1 einen schematischen Querschnitt durch einen Fahrzeugendbereich mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufprallerfassungseinheit für ein Fahrzeug.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, weist eine Aufprallerfassungseinheit 10 eine Sensoreinheit 14 auf, welche mindestens einen Druckschlauch 14.2 umfasst. Der mindestens eine Druckschlauch 14.2 ist zumindest teilweise in einer Nut 16 angeordnet, welche in eine erste Fahrzeugkomponente 1 eines Fahrzeugendbereichs 20 eingebracht ist. Der Druckschlauch 14.2 und die Nut 16 verlaufen im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung y. Die Sensoreinheit 14 erzeugt bei einem Aufprall ein korrespondierendes Drucksignal und gibt das Drucksignal beispielsweise an eine Auswerte- und Steuereinheit aus. Der Druckschlauch 14.2 ist in einer bevorzugten Ausführungsform als Silikonschlauch ausgeführt. Unter dem Fahrzeugendbereich 20 werden insbesondere eine Fahrzeugfront und/oder ein Fahrzeugheck verstanden. Unter einem Aufprall wird insbesondere das Aufprallen eines Objekts 4 auf den Fahrzeugendbereich 20 verstanden. Hierbei entspricht das Objekt 4 einem anderen Verkehrsteilnehmer wie beispielsweise einem Fußgänger und/oder einem Zweiradfahrer.
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Erfindungsgemäß ist eine Öffnung 16.2 der Nut 16 senkrecht zu einer Fahrzeuglängsrichtung x in Fahrzeughochrichtung z ausgerichtet. Auf diese Weise ist die Öffnung 16.2 der Nut 16 im Wesentlichen senkrecht zu einem potentiellen Kraftpfad ausgerichtet, über welchen aus dem Aufprall resultierende Kräfte in die erste Fahrzeugkomponente 1 eingeleitet werden und welcher im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x verläuft. Durch die Ausrichtung der Öffnung 16.2 in Fahrzeughochrichtung z ist der Druckschlauch 14.2 in Fahrzeuglängsrichtung x vom Material der ersten Fahrzeugkomponente 1 umgeben. Auf diese Weise wird eine im Vergleich zu einer in Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichteten Öffnung der Nut 16 eine Erhöhung der Signalübertagung erzielt. Somit kann in vorteilhafter Weise auch ein schwächerer Aufprall detektiert werden, welcher eine geringere Verformung von Fahrzeugkomponenten 1, 2, 3 nach sich zieht.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist die Nut 16 innere Abmessungen auf, welche den äußeren Abmessungen des Druckschlauches 14.2 entsprechen, so dass der Druckschlauch 14.2 in vorteilhafter Weise fromschlüssig in der Nut 16 verläuft. Die Position des Druckschlauchs 14.2 in Fahrzeuglängsrichtung x wird durch einen Abstand A1 zwischen der Nut 16 und einem Rand 1.4 der ersten Fahrzeugkomponente 1 definiert. Im dargestellten Ausführundbeispiel ist der Rand 1.4 der ersten Fahrzeugkomponente 1 dem aufprallenden Objekt 4 und einem potentiellen Aufprallbereich 2.4 zugewandt. Je größer der Abstand A1 gewählt ist, desto mehr wird die eingeleitete Kraft von der ersten Fahrzeugkomponente 1 absorbiert, bevor die eingeleitete Kraft den Druckschlauch 14.2 verformt und der Druckschlauch 14.2 das korrespondierende Drucksignal ausgibt. Bei leichten Stößen kann somit eine Verformung des Druckschlauchs 14.2 und eine Signalausgabe verhindert werden. Alternativ kann die Empfindlichkeit der Sensoreinheit 14 vergrößert werden, indem der Abstand A1 möglichst klein gewählt wird. Die Position des Druckschlauchs 14.2 ist in Fahrzeughochrichtung z durch eine Nuttiefe A2 definiert. Durch die Nuttiefe A2 können fahrzeugspezifische Abmessungen berücksichtigt werden, so dass der Druckschlauch 14.2 in Fahrzeughochrichtung z in einem Bereich angeordnet ist, in welchem eine Aufprallwahrscheinlichkeit am höchsten ist. In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Position des Druckschlauchs 14.2 in Fahrzeughochrichtung z der Position eines Stoßfängers 2.2, da üblicherweise über den Stoßfänger 2.2 die meisten Kräfte am Fahrzeugendbereich 20 in das Fahrzeug eingeleitet werden. Der Druckschlauch 14.2 kann hierbei einfach montiert werden, da er lediglich von oben in die Nut 16 eingelegt bzw. gedrückt werden muss. Des Weiteren ist der Druckschlauch 14.2 mit einem nicht dargestellten Drucksensor gekoppelt, welcher das als Druckwelle ausgebildete Drucksignal des Druckschlauchs 14.2 erfasst und in ein auswertbares elektrisches Signal umwandelt.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist die erste Fahrzeugkomponente 1 zwischen einer zweiten Fahrzeugkomponente 2 und einer dritten Fahrzeugkomponente 3 angeordnet. Die erste Fahrzeugkomponente 1 ist hierbei als Absorptionselement 1.2 ausgeführt, wobei das Absorptionselement 1.2 in einer bevorzugten Ausführungsform als Schaumelement ausgeführt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Kräfte über die als Stoßfänger 2.2 ausgeführte zweite Fahrzeugkomponente 2 auf das Absorptionselement 1.2 übertragen, wobei die eingeleiteten Kräfte zumindest teilweise von dem Schaumelement absorbiert werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umgibt die zweite Fahrzeugkomponente 2 die erste Fahrzeugkomponente 1 zumindest teilweise. Auf diese Weise schützt die erste Fahrzeugkomponente 1 die dahinter angeordnete als Querträger 3.2 ausgeführte dritte Fahrzeugkomponente 3 vor den wirkenden Kräften.
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Die Schaumdichte der als Schaumelement ausgeführten ersten Fahrzeugkomponente 1 kann durch die erhöhte Drucksignalstärke der Sensoreinheit 14 erhöht werden. Des Weiteren bieten die Variation des Abstandes A1 und der Nuttiefe A2 weitere Möglichkeiten um das System abzustimmen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stoßfänger 2.2 zwischen dem aufprallenden Objekt 4 und dem Absorptionselement 1.2 angeordnet. Es besteht aber auch die Möglichkeit das Absorptionselement 1.2 als Stoßfänger 2.2 auszuführen, indem beispielsweise verstärkende Fasern in dem potentiellen Aufprallbereich 2.4 des Absorptionselement 1.2 eingearbeitet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Fahrzeugkomponente
- 1.2
- Absorptionselement
- 1.4
- Rand
- 2
- zweite Fahrzeugkomponente
- 2.2
- Stoßfänger
- 2.4
- Aufprallbereich
- 3
- dritte Fahrzeugkomponente
- 3.2
- Querträger
- 4
- Objekt
- 10
- Aufprallerfassungseinheit
- 14
- Sensoreinheit
- 14.2
- Druckschlauch
- 16
- Nut
- 16.2
- Öffnung
- 20
- Fahrzeugendbereich
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung
- A1
- Abstand
- A2
- Nuttiefe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010022686 A1 [0004]
