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Die Erfindung betrifft eine Erfassungseinrichtung für einen Personenkraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche, üblicherweise auch als Schlauchsensorik bezeichnete Erfassungseinrichtung ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2010 022 686 A1 als bekannt zu entnehmen und umfasst ein üblicher Weise aus einem Kunststoffschaum gebildetes Energieabsorptionselement, welches vorderseitig an einem Biegequerträger eines Stoßfängers abgestützt ist. Des Weiteren umfasst die Erfassungseinrichtung ein Schlauchelement zum Erfassen einer Kollision, welches im Bereich einer dem Biegequerträger zugewandten hinteren Stirnseite des Energieabsorptionselements in einer Aufnahmenut aufgenommen und nach hinten hin an dem Biegequerträger abgestützt ist. Bei einer Kollision des Kraftwagens mit einem Hindernis, insbesondere einem Fußgänger, ist das Schlauelement unter Erzeugung eines Drucksignals verformbar. Hierzu ist das Schlauchelement aus einem elastischen Werkstoff gebildet und mit einem Gas, insbesondere Luft, gefüllt.
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Kommt es zu einer Kollision des Personenkraftwagens mit einem Unfallgegner, beispielsweise einem Fußgänger, so wird das Schlauchelement an zumindest einer Stelle verformt, was zu einem Druckanstieg in dessen Innenraum führt. Um die Kollision zu erfassen, ist wenigstens ein Drucksensor vorgesehen, mittels welchem dieser resultierende Druckanstieg – das Drucksignal – erfassbar ist. Die Erfassungseinrichtung ist beispielsweise Bestandteil eines Fußgängerschutzsystems, mittels welchem der auf den Personenkraftwagen aufprallende Fußgänger geschützt werden kann. Das Fußgängerschutzsystem umfasst eine Fronthaube und wenigstens einen Aktor, mittels welchem die Fronthaube zumindest teilweise in Fahrzeughochrichtung nach oben aufgestellt wird, wenn die Kollision mittels des Schlauchelements erfasst wird. Mittels der aufgestellten Fronthaube kann der auf die Fronthaube auftreffende Fußgänger aufgefangen und abgestützt werden, sodass er vor einem unerwünschten Kontakt mit unterhalb der Fronthaube angeordneten, steifen Komponenten des Personenkraftwagens geschützt werden kann.
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Dabei ist es wünschenswert, das Fußgängerschutzsystem nur dann zu aktivieren, wenn es tatsächlich zu einer Kollision des Personenkraftwagens mit einem Fußgänger kommt und wenn zwischen dem Personenkraftwagen und dem Fußgänger wirkende Unfallkräfte ein vorgebbares Niveau überschreiten. Kommt es jedoch nur zu einer geringfügigen Druckerhöhung im Innenraum des Schlauchelements, wobei diese Druckerhöhung nicht aus einer Kollision des Personenkraftwagens mit einem Fußgänger resultiert, so soll eine Aktivierung des Fußgängerschutzsystems unterbleiben. Um dies zu realisieren, wird beispielsweise eine Feineinstellung der Erfassungseinrichtung durchgeführt, sodass Kollisionen des Personenkraftwagens mit Fußgängern sicher erfasst, jedoch unerwünschte und unnötige Aktivierungen des Fußgängerschutzsystems vermieden werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Erfassungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Feineinstellung auf besonders einfache Weise erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Erfassungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Erfassungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Feineinstellung auf besonders einfache Weise erfolgen kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Energieabsorptionselement wenigstens eine, in Fahrzeuglängsrichtung in zumindest teilweiser Überdeckung mit der Aufnahmenut des Schlauchelements angeordnete Ausnehmung aufweist. Dies bedeutet, dass das als Pralldämpfer wirkende und beispielsweise aus einem Kunststoffschaum gebildete Energieabsorptionselement im Bereich der Ausnehmung nicht an dem – seinerseits in der Aufnahmenut angeordneten – Schlauchelement anliegt und dieses nicht berührt, jedoch liegt wenigstens ein sich an die Ausnehmung anschließender Bereich der Aufnahmenut des Energieabsorptionselements an dem Schlauchelement an.
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Kommt es beispielsweise zu einer Kollision des Personenkraftwagens mit einem Unfallgegner, insbesondere einem Fußgänger, wobei das Energieabsorptionselement verformt wird, so findet im Bereich der Ausnehmung innerhalb der Ausnehmung keine oder im Vergleich zu dem an die Ausnehmung angrenzenden Bereich der Aufnahmenut des Energieabsorptionselement keine oder nur eine geringere Kraftübertragung auf das Schlauchelement statt, sodass das Schlauchelement im Bereich der Ausnehmung nicht oder im Vergleich zu dem an die Ausnehmung angrenzenden Bereich der Aufnahmenut weniger stark verformt wird. Mittels der Ausnehmung ist es somit auf besonders einfache und kostengünstige Weise möglich, die aus einer Kollision des Personenkraftwagens mit einem Fußgänger resultierende Deformation des Schlauchelements und den damit einhergehende Druckanstieg im Innenraum des Schlauchelements gezielt einzustellen, sodass Kollisionen des Personenkraftwagens mit Fußgängern gezielt erfasst und in der Folge den Fußgänger schützende Maßnahmen eingeleitet werden können. Unnötige Aktivierungen des Fußgängerschutzsystems jedoch können vermieden werden, da aufgrund der einfach, aber effektiv durchzuführenden Feineinstellung der Erfassungseinrichtung Druckanstiege, welche aus Kollisionen des Personenkraftwagens mit Fußgänger resultieren, von Druckanstiegen, die aus anderen Gründen auftreten, sicher unterschieden werden können.
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Die erfindungsgemäße Gestaltung des Energieabsorptionselements ermöglicht es, während einer Auslegungsphase des Energieabsorptionselements beziehungsweise der Erfassungseinrichtung insgesamt diese fein abzustimmen und übermäßige Verformungen des Schlauchelements bei nur geringen Krafteinwirkungen zu vermeiden. Die Ausnehmung wird beispielsweise mittels eines Dorns eines Werkzeugs zum Herstellen des Energieabsorptionselements hergestellt. Im Rahmen der Feinabstimmung ist es dabei möglich, das Werkzeug einfach und schnell zu ändern und dadurch die Ausnehmung anzupassen. Ergibt beispielsweise ein Test, dass das Schlauchelement im Bereich der Ausnehmung in zu geringem Maße verformt wird, so kann der Dorn verkleinert, beispielsweise abgeschliffen, werden. Dadurch wird die Abmessung der Ausnehmung verringert, sodass das Schlauchelement dann stärker deformiert wird und im Innenraum ein höherer Druckanstieg erfolgt.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Ausnehmung als Sacköffnung oder Durchgangsöffnung des Absorbers ausgebildet ist. Die Sacköffnung bzw. das Sackloch weist einen Boden auf, welcher gegenüber dem sich an die Ausnehmung anschließenden Bereich zurückversetzt ist. Die Durchgangsöffnung durchdringt das Energieabsorptionselement vollständig.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausnehmung einen runden oder eckigen Querschnitt aufweist. Hierdurch kann die Deformation des Schlauchelements besonders präzise eingestellt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine schematische und perspektivische Rückansicht auf eine Stoßfängereinheit für einen Personenkraftwagen, mit einer Erfassungseinrichtung mit einem Energieabsorptionselement, welches eine Aufnahmenut für das Schlauchelement sowie wenigstens eine zumindest in teilweiser Überdeckung mit der Aufnahmenut angeordnete Ausnehmung aufweist;
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2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht auf die Stoßfängereinheit von vorne;
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3 eine schematische Querschnittsansicht durch die Stoßfängereinheit;
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4 eine schematische Draufsicht auf die Erfassungseinrichtung;
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5 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Vorderansicht auf das Energieabsorptionselement; und
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6 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Schnittansicht durch das Energieabsorptionselement und das Schlauchelement.
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1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Rückansicht eine Stoßfängereinheit 10 für einen Personenkraftwagen. Die Stoßfängereinheit 10 umfasst einen Biegequerträger 12, welcher sich zumindest in Fahrzeugquerrichtung erstreckt, und eine Stoßfängerverkleidung 14, mittels welcher der Biegequerträger 12 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und in Fahrzeugquerrichtung nach außen verkleidet ist. Die Stoßfängerverkleidung 14 weist wenigstens eine Durchströmöffnung für Luft auf, wobei ein Kühlergrill 16 in der Durchströmöffnung angeordnet ist.
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In Zusammenschau mit 2 und 3 ist erkennbar, dass eine Erfassungseinrichtung mit wenigstens einem Schlauchelement 18 vorgesehen ist, welches den Biegequerträger 12 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne zumindest teilweise überdeckt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass sich das Schlauchelement 18 zumindest über einen überwiegenden Teil der in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Breite des Biegequerträgers 12 erstreckt. Das Schlauchelement 18 ist ein Druckschlauch, welcher aus einem elastischen Material, vorliegend Silikon, gebildet und demzufolge elastisch verformbar ist und einen Innenraum aufweist, der mit einem Gas – vorliegend Luft – gefüllt ist.
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Zwischen dem Biegequerträger 12 und der Stoßfängerverkleidung 14 ist ein Energieabsorptionselement 20 aus einem Kunststoffschaum angeordnet. Das Energieabsorptionselement 20 wird als Pralldämpfer genutzt, mittels welchem beispielsweise ein Anprall eines Fußgängers gegen die Stoßfängereinheit 10 im Rahmen einer Kollision des Personenkraftwagens mit dem Fußgänger unter Verformung des Energieabsorptionselements 20 gedämpft wird.
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Das Energieabsorptionselement 20 weist an seiner dem Biegequerträger 12 zugewandten hinteren Stirnseite eine Aufnahmenut 22 auf, in welcher das Schlauchelement 18 zumindest teilweise aufgenommen ist. Das Schlauchelement 18 ist somit zumindest in einem Längenbereich an dem Prallschaum 20 abgestützt.
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Kommt es zu einer Kollision des Personenkraftwagens mit einem Fußgänger, und wird dadurch das Energieabsorptionselement 20 verformt, so werden dabei auftretende Kräfte vom Energieabsorptionselement 20 auf das Schlauchelement 18 übertragen. Das zwischen dem Energieabsorptionselement 20 und dem Biegequerträger 12 angeordnete Schlauchelement 18 wird – ebenso wie das Energieabsorptionselement 20 – gegen den Biegequerträger 12 gedrückt und dabei deformiert. Daraus resultiert ein Druckanstieg des Gases bzw. der Luft im Innenraum des Schlauchelements 18.
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In Zusammenschau mit 4 ist erkennbar, dass die Erfassungseinrichtung Sensoren in Form von Drucksensoren 23 umfasst, mit welchen das Schlauchelement 18 beidenends verbunden ist. Dabei sind die Drucksensoren 23 fluidisch mit dem Innenraum verbunden, sodass mittels der Drucksensoren 23 der Druckanstieg des Gases bzw. der Luft im Innenraum erfassbar ist. Bei der Deformation des Schlauchelements 18 wird nämlich die – im Innenraum aufgenommene – Luft nach außen in Richtung der Enden des Schlauchelements 18 gedrückt, sodass die damit einhergehende Druckänderung bzw. ein dadurch entstehendes Drucksignal im Innenraum über die Drucksensoren 23 gemessen werden kann.
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Die Erfassungseinrichtung ist Bestandteil eines Fußgängerschutzsystems, welches wenigstens eine Recheneinrichtung, insbesondere ein Steuergerät, umfasst. Die Drucksensoren 23 stellen jeweils wenigstens ein Signal bereit, welches einen mittels der Drucksensoren 23 erfassten und im Innenraum des Schlauchelements 18 herrschenden Innendruck charakterisiert. Die Drucksensoren 23 sind mit dem Steuergerät elektrisch verbunden und übermitteln das jeweilige Signal an das Steuergerät, welches das jeweilige Signal empfängt. In Abhängigkeit von der Stärke des Signals, das heißt in Abhängigkeit von der erfassten Druckänderung, werden Fußgänger schützende Maßnahmen mittels des Fußgängerschutzsystems eingeleitet. Überschreitet beispielsweise das Signal einen vorgebbaren Schwellenwert, so wird wenigstens ein Aktor des Fußgängerschutzsystems aktiviert. Mittels des Aktors wird eine Fronthaube mit ihrem rückwärtigen Endbereich in Fahrzeughochrichtung nach oben aufgestellt, um auf die Fronthaube prallenden Fußgänger aufzufangen, abzustützen und dadurch vor einer Kollision mit unterhalb der Fronthaube angeordneten, steifen Komponenten des Personenkraftwagens zu schützen.
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Derartige Fußgänger schützende Maßnahmen sollen jedoch nur dann eingeleitet werden, wenn es tatsächlich zu einer Kollision des Personenkraftwagens mit dem Fußgänger kommt und wenn diese Kollision so stark ist, dass Fußgänger schützende Maßnahmen eingeleitet werden müssen. Um eine unerwünschte Aktivierung des Fußgängerschutzsystems zu vermeiden, sind übermäßige Deformationen des Schlauchelements 18 entlang seiner Erstreckung zu vermeiden, da solche übermäßigen Deformationen auch dann dazu führen könnten, dass das Signal den vorgebbaren Schwellenwert überschreitet, wenn tatsächlich keine Kollision des Personenkraftwagens mit einem Fußgänger vorliegt.
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Um ein solches wünschenswertes Deformationsverhalten des Schlauchelements 18 entlang seiner Erstreckung zu realisieren, erfolgt im Rahmen der Entwicklung der Erfassungseinrichtung eine Berechnung und eine Auslegung des Schlauchelements 18 und des Prallschaums 20. Ist das jeweilige Signal jedoch entgegen der durchgeführten Berechnungen zu gering oder zu hoch bei einer vorgebbaren Deformation des Schlauchelements 18 beziehungsweise des Prallschaums 20, so erfolgt eine Feineinstellung der Erfassungseinrichtung, sodass übermäßige oder zu geringe Deformationen des Schlauchelements 18 in den entsprechenden Bereichen vermieden werden können.
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Um eine solche Feineinstellung auf besonders einfache Weise durchzuführen, umfasst das Energieabsorptionselement (Prallschaum 20) – wie im Zusammenhang mit 5 und 6 erkennbar ist – eine Mehrzahl von in Fahrzeuglängsrichtung in zumindest teilweiser Überdeckung mit der Aufnahmenut 22 angeordnete und voneinander – in Fahrzeugquerrichtung – beabstandete Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30, welche in zumindest teilweiser Überdeckung mit dem Schlauchelement 18 angeordnet sind und sich an jeweilige Längenbereiche der Aufnahmenut 22, in denen das Schlauchelement 18 am Prallschaum 20 abgestützt ist und anliegt, anschließen. Mittels der Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 ist der Prallschaum 20 lokal vom Schlauchelement 18 weg zurückversetzt, sodass der Prallschaum 20 im Bereich der Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 nicht am Schlauchelement 18 anliegt bzw. abgestützt ist. Sich an die Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 anschließende Bereiche der Aufnahmenut 22 in Form der genannten Längenbereiche jedoch liegen am Schlauchelement 18 an, sodass beispielsweise bei einer vorgebbaren und im Bereich der jeweiligen Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 wirkenden Kraft zwischen dem Prallschaum 20 und dem Schlauchelement 18 das Schlauchelement 18 weniger stark verformt wird als wenn diese vorgebbare Kraft in einem sich an die jeweilige Ausnehmung 24, 26, 28 und 30 anschließenden Bereich, in welchem der Prallschaum 20 an dem Schlauchelement 18 anliegt, wirken würde.
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Mit anderen Worten ist es möglich, die Deformation und somit den Druckanstieg und das Signal mittels der Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 zu reduzieren, wozu jedoch nicht die gesamte Aufnahmenut 22 entlang ihres Verlaufs vertieft wird, sondern es werden lediglich partiell die Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 in dem Prallschaum 20 ausgebildet. Die Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 werden beispielsweise mittels eines jeweiligen Dorns eines Werkzeugs zum Herstellen des Prallschaums 20 hergestellt. Ergibt beispielsweise ein Test, welcher nach der Herstellung des Prallschaums 20 durchgeführt wird, dass das Schlauchelement 18 im Bereich der Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 in zu geringem Maße verformt wird und das Signal somit zu gering ist, so kann der jeweilige Dorn verkleinert, beispielsweise abgeschliffen, werden. Dadurch wird die jeweilige Ausnehmung 24, 26, 28 und 30 in wenigstens einer Dimension verkleinert, sodass dann das Schlauchelement 18 im Bereich der jeweiligen Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 stärker deformiert wird und das Signal den vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. Somit ist es möglich, die auf das Schlauchelement 18 wirkende Belastung lokal einzustellen, sodass also das Schlauchelement 18 in jeweiligen Bereichen partiell mehr oder weniger stark belastet wird. Somit kann das jeweilige Signal feinjustiert werden.
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Ferner ist es möglich, das Werkzeug zum Herstellen des Prallschaums 20 einfach, schnell und kostengünstig zu ändern, um dadurch die jeweilige Ausnehmung 24, 26, 28 und 30 insbesondere hinsichtlich ihrer Abmessungen einzustellen und anzupassen. Außerdem ist es dadurch möglich, das Werkzeug zum Herstellen des Prallschaums 20 besonders frühzeitig für eine Serienproduktion des Prallschaums 20 freizugeben. Das Schlauchelement 18 jedoch bleibt weiterhin definiert in der Nut 22 verlegt und kann dadurch vor unerwünschten Bewegungen relativ zum Prallschaum 20 gesichert werden.
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Die jeweilige Ausnehmung 24, 26, 28 beziehungsweise 30 kann als Aussparung beziehungsweise Sackloch des Prallschaums 20 ausgebildet sein und demzufolge einen Boden aufweisen. Alternativ dazu ist es denkbar, dass die jeweilige Ausnehmung 24, 26, 28 beziehungsweise 30 als Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Die Ausnehmungen 24, 26 und 28 weisen einen runden Querschnitt auf, wobei die Ausnehmung 30 einen eckigen und vorliegend viereckigen Querschnitt aufweist. Beispielsweise weisen die Ausnehmungen 24, 26 und 28 einen Durchmesser von 9 Millimetern auf. Die Ausnehmung 30 kann rechteckig ausgebildet sein und eine Kantenlänge von 8 Millimetern und eine weitere Kantenlänge von 10 Millimetern aufweisen.
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Ferner ist aus 5 erkennbar, dass der Abstand zwischen den Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 variiert. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen der Ausnehmung 26 und der auf die Ausnehmung 26 folgenden Ausnehmung 28 größer ist als der Abstand zwischen der Ausnehmung 24 und der darauf folgenden Ausnehmung 26. Darüber hinaus ist der Abstand zwischen der Ausnehmung 28 und der darauf folgenden Ausnehmung 30 größer als der Abstand zwischen der Ausnehmung 26 und der Ausnehmung 28 und als der Abstand zwischen der Ausnehmung 24 und der Ausnehmung 26.
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Aus 6 ist erkennbar, dass die Ausnehmung 30 mit der Nut 22 verbunden ist. Dies bedeutet, dass die Ausnehmung 30 – wie auch die Ausnehmungen 24, 26 und 28 – in die Nut 22 münden, sodass die auf das Schlauchelement 18 wirkende Belastung und die daraus resultierende Deformation des Schlauchelements 18 besonders gering gehalten werden können. Bei einer Kollision des Personenkraftwagens mit dem Fußgänger kann das Schlauchelement 18 dabei im Bereich der jeweiligen Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 lokal ein Stück in den Prallschaum 20 eindringen, sodass die auf das Schlauchelement 18 wirkende Belastung gegenüber den sich an die Ausnehmungen 24, 26, 28 und 30 anschließenden Längenbereichen, in denen das Schlauchelement 18 nicht in den Prallschaum 20 eindringen kann, geringer sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010022686 A1 [0002]
