DE102014214595A1

DE102014214595A1 - Kraftfahrzeugteil mit einem Aufprallsensor

Info

Publication number: DE102014214595A1
Application number: DE102014214595.3A
Authority: DE
Inventors: Mario Geigenfeind; Tobias Tyroller
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2034-07-25
Also published as: DE102014214595B4

Abstract

Es wird ein Kraftfahrzeugteil mit einem Aufprallsensor bestehend aus einem bei einem Aufprall elastisch deformierbaren Schlauch (1) mit einem Hohlraum und zumindest einem Drucksensor zur Erfassung der Druckänderung im Hohlraum des Schlauchs (1) sowie einem Dämpfungskörper (3) beschrieben, wobei in Aufprallrichtung vor dem Dämpfungskörper eine Außenhaut (4) und hinter dem Dämpfungskörper (3) ein Querträger (5) angeordnet ist. Um Dämpfungskörper (3) ist eine Nut (32) vorgesehen, in welcher der deformierbare Schlauch (1) angeordnet ist, wobei im Dämpfungskörper (3) zumindest eine Öffnung von der Außenhaut (4) bis zum Schlauch (1) vorgesehen ist.
In dieser Öffnung (32) ist zumindest ein Stempel (2, 22, 25) vorgesehen, welcher in Aufprallrichtung zumindest ab einer vorgegebenen Aufprallkraft verschieblich und zumindest ab einem vorgegebenen Verschiebeweg auf den Schlauch (1) drückt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugteil mit einem Aufprallsensor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein Kraftfahrzeugteil mit einem derartigen Aufprallsensor ist beispielsweise aus der DE 10 2011 108 627 oder EP 937612 A2 bekannt. Derartige Aufprallsensoren dienen in Kraftfahrzeugen der Erkennung von Aufprallsituationen, insbesondere auch der Unterscheidung eines Aufpralls eines Fußgängers von anderen Aufprallereignissen.
Während jedoch bei einem Aufprall mit einem Fahrzeug eine extrem hohe Belastung bis hin zur Zerstörung des Aufprallsensors und des umgebenden Dämpfungskörpers zu erwarten ist, drohen bereits bei geringen Geschwindigkeiten bei einem Aufprall eines Fußgängers signifikante Verletzungen des Fußgängers, ohne dass der Aufprall oder die Verformung des Dämpfungskörpers für das Kraftfahrzeug selbst kritisch wären. Wird ein Aufprallsensor also mit Hinblick auf die großen Kräfte bei einem Normalaufprall weit beabstandet von der Fahrzeugaußenhaut montiert, eignet sich ein solcher Sensor nur sehr schlecht, um auch bereits einen Fußgängeraufprall hinreichend sicher erkennen zu können. Wird ein Aufprallsensor jedoch vor dem Dämpfungskörper unmittelbar hinter der Außenhaut angeordnet, kann er zwar sehr gut einem Fußgängeraufprall erkennen, wird jedoch schon bereits bei geringen Kollisionen mit anderen Kraftfahrzeugen zerstört.
Aus der DE 10 2004 008 005 A1 ist eine Anordnung zur Sensierung eine Frontaufpralls eines Kraftfahrzeugs zu entnehmen, bei welchem die ersten, äußeren Kontaktsensorelemente und zweiten, inneren Kontaktsensorelemente jeweils voneinander separate Einheiten darstellen, zwischen denen ein freier, eine Messstrecke bildender Hohlraum vorgesehen ist. Das außen liegende Kontaktsensorelement des Aufprallsensors ist an einer Außenhaut des Stoßfängers gehaltert und vorliegend im Wesentlichen als zylindrischer Stößel ausgeformt, der zur besseren Beweglichkeit im Crashfall sich in Richtung des zweiten Kontaktsensorelementes verjüngend ausgebildet ist. Das innen liegende Kontaktsensorelement ist an dem hochstabilen vorderen Querträger des Kraftfahrzeuges angeordnet und vorliegend als im Wesentlichen kreisförmiger Anschlag ausgebildet.
Die Aufprallsensoren sind vorzugsweise als piezoelektrische Sensoren oder kraftabhängiger Widerstand bzw. FSR-Sensoren ausgebildet, jedoch können auch andere geeignete Sensortypen, wie Lichtwellenleiter, Anwendung finden.
Mit diesen Aufprallsensoren wird eine Zeitdifferenz zwischen einem ersten Impuls auf das jeweils außen liegende Kontaktsensorelement und einem zweiten Impuls auf das jeweils innen liegende Kontaktsensorelement zur Generierung des Geschwindigkeitssignals gemessen. Eine solche Zeitmessung setzt daher möglichst genau und zeitlich eng begrenzte Impulse voraus und ist eine analoge Druckmessung hierfür ungeeignet.
Aus der DE 10 2005 018 588 A1 ist eine Sensoranordnung in einem Karosseriebauteil eines Fahrzeugs zur Ansteuerung eines Personenschutzsystems zu entnehmen, bei welcher ein Übertragungs- und Kompensationsmittel vorgesehen ist, das die im Falle eines Aufpralls auf das Karosseriebauteil wirkende Kraft auf die Sensorik überträgt und das ein zu dem Karosseriebauteil angepasstes Temperaturverhalten aufweist, um Temperatureinflüsse auf die Ansprechcharakteristik der Sensoranordnung zu kompensieren
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sicherheit im Straßenverkehr weiter zu erhöhen, indem das Zusammenspiel aus Aufprallsensor und den Dämpfungskörpern weiter optimiert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Im Dämpfungskörper ist eine Nut vorgesehen, in welcher der deformierbare Schlauch angeordnet ist, wobei im Dämpfungskörper zumindest eine Öffnung von der Außenhaut bis zum Schlauch vorgesehen ist. Die Nut kann dabei von der Außenhaut entgegen zur Fahrtrichtung in den Dämpfungskörper eingebracht sein und so gleichzeitig die Öffnung für den nachfolgend beschriebenen Stempel bilden oder vom Querträger aus in den Dämpfungskörper gearbeitet sein.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht nun darin, dass der elastisch deformierbare Schlauch entgegen der Fahrtrichtung zurückversetzt von der Außenhaut im Dämpfungskörper angeordnet wird, für eine schnellere und auch bei niedrigen Aufprallkräfte bereits wirksame Signalerkennung jedoch zumindest ein Stempel vorgesehen ist, welcher in Aufprallrichtung zumindest ab einer vorgegebenen Aufprallkraft verschieblich ist und zumindest ab einem vorgegebenen Verschiebeweg auf den Schlauch drückt.
Die vorgegebene Aufprallkraft wird dabei beispielsweise durch eine definierte Haftreibung zwischen dem Stempel und der umgebenden Wand um die Öffnung im Dämpfungskörper definiert und kann deutlich geringer sein als eine erforderliche Kraft zur Deformation des Dämpfungskörpers zu diesem Punkt. Zudem kann der Stempel direkt an der Außenhaut an liegen oder aber bündig mit dem Dämpfungskörper beginnen oder einen vorgegebenen Abstand zurückversetzt zum Dämpfungskörper bzw. dessen Tiefe so kürzer als die Tiefe sein, an welcher es zu einer Berührung mit dem Schlauch kommt, also eines vorgegebenen Verschiebeweg des Stempels bedürfen, bevor dieser auf den Schlauch drückt.
Der Stempel kann als ein Kunststoff-Hohlteil oder ebenfalls aus einem Dämpfungskörpermaterial bestehen, welcher jedoch vorzugsweise eine Steifigkeit aufweist, welche höher ist als die Steifigkeit des umgebenden Dämpfungskörpers.
Der Stempel weist in einer bevorzugten Ausgestaltung zudem versetzt zu an dem zur Außenhaut gerichteten Ende eine seitliche Ausformung und der umgebende Dämpfungskörper an dem an dem zur Außenhaut gerichteten Ende der Öffnung eine diese Ausformung hintergreifenden Hinterschnittbereich auf, so dass der Stempel in dieser Öffnung durch diesen Hinterschnittbereich im Dämpfungskörper fixiert gelagert ist und nicht herausfallen kann. Vorzugsweise ist zudem zwischen Schlauch und Querträger zumindest eine vorgegebene Dicke vom Dämpfungskörper vorgesehen. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind entlang der Querrichtung verteilt eine Mehrzahl von Stempeln vorgesehen, welche zudem entlang der Querrichtung untereinander durch Biegesegmente miteinander verbunden, jeder Stempel für sich jedoch in einem vorgegebenen Maße unabhängig von den anderen Stempeln durch Verformung der Biegesegmente verschieblich ist, d.h. jeder Stempel für sich in Aufprallrichtung verschieblich ist und es dabei zu einer Biegung der Biegesegmente kommt.
Zudem ist denkbar, dass ein sich über die Querrichtung der bzw. die Stempel unterschiedliche Tiefe und/oder Steifigkeit aufweisen, also unterschiedlich empfindlich reagieren und so ein Ausgleich der unterschiedlichen Aufprallcharakteristiken der unterschiedlichen Zonen des Kraftfahrzeugs möglich ist.
Ein solches Kraftfahrzeugteil eignet sich insbesondere für die Verwendung im Front- und/oder Heckbereich des Kraftfahrzeugs.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren und Ausführungsbeispiel noch näher beschrieben, wobei identische Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen bzw. auf die Beschreibung der anderen Figuren verwiesen wird.
Die 1A bis 1C zeigen nun im Zusammenspiel ausgehend vom Kontakt freien Zustand in 1A über den beginnenden Aufprall beispielsweise mit einem Fußgänger in 1B bis hin zu einer zunehmend stärkeren Verformung in 1C.
Der elastisch deformierbare Schlauch (1) mit einem Hohlraum und zumindest einem (hier in den Figuren nicht näher gezeigten) Drucksensor zur Erfassung der Druckänderung im Hohlraum des Schlauchs (1) ist im Dämpfungskörper (3) angeordnet, wobei diesem Ausführungsbeispiel die Nut (32) zum Verlegen des Schlauchs von der Außenhaut (4) her im Dämpfungskörper (3) vorgesehen und diese Nut (32) auch gleichzeitig als Öffnung für den bzw. die Stempel (2) verwendet wird. Grundsätzlich können jedoch auch die Nut vom Querträger aus eingebracht und nur punktuelle Öffnungen von der Außenseite eher zum Schlauch hin eingebracht sein.
In Aufprallrichtung vor dem Dämpfungskörper 3 ist eine Außenhaut (4) und hinter dem Dämpfungskörper (3) ein Querträger (5) angeordnet. In dieser Öffnung, hier also der Nut (32) ist zumindest ein Stempel (2, 22, 25) vorgesehen, welcher in Aufprallrichtung zumindest ab einer vorgegebenen Aufprallkraft verschieblich und zumindest ab einem vorgegebenen Verschiebeweg auf den Schlauch (1) drückt. Der Stempel 2 wird dabei vorzugsweise beidseitig oberhalb und unterhalb durch den entsprechenden Abschnitt 31 des Dämpfungskörpers gehalten.
Die Positionen P0 bis P7 beschreiben jeweils Positionen in Aufprallrichtung, also entgegen der Fahrtrichtung X. Kommt es nun zu einem Kontakt, so verschiebt sich zunächst die Außenhaut 4 von P0 zu G1 und kommt damit in Kontakt sowohl mit dem Dämpfungskörper 3 als auch in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Stempel 2, welcher sich bereits ebenfalls bei G1 befindet. Der Stempel 2 hat dabei auch eine tiefe bis P4 und liegt damit unmittelbar am Schlauch 1 an, so dass mit jeder weiteren Kraftwirkung auf den Stempel es zu einer Kraftwirkung und Verformung des Schlauches 1 kommt.
Wie in 1C besonders gut zu erkennen, wird der Schlauch 1C gequetscht und dadurch der Druck im Hohlkörper des Schlauches erhöht, was durch entsprechende Drucksensoren erfasst werden kann. Zudem kommt es zu einer Verformung des Dämpfungskörpers 31 von P2 zu P3 und kann zudem auch der Stempel 2 bereits geringfügig komprimiert werden, sofern dieser ebenfalls aus einem Dämpfungswert er ausgestaltet ist. Der zwischen dem Schlauch 1 und dem Querträger 5 befindliche Teil des Dämpfungskörpers zunächst nicht nach, das heißt der Abstand zwischen P6 und P7 bleibt gleich.
Erhöht sich jedoch im Verlaufe des Aufpralls die Kraft beispielsweise aufgrund eines Zusammenstoßes mit einem Kraftfahrzeug weiter, so wird der Schlauch 1 nicht etwa hart unmittelbar auf den Querträger 5, sondern dämpfend auf den dazwischen befindlichen Teil 33 des Dämpfungskörpers gedrückt, so dass selbst bei starken Unfällen der Schlauch deutlich länger den hohen Belastungen des Aufpralls standhalten kann als bei einer Anordnung unmittelbar im Frontbereich.
Die 2 skizziert nun noch unterschiedliche Möglichkeiten der Positionierung und Tiefe des Stempels 22, teils auch gestrichelt angedeutet, wobei sowohl das in Aufprallrichtung vordere Ende als auch das zum Schlauch hingerichtete andere Ende mit einem definierten Abstand jeweils versehen sein können, um eine definierte Verformung des Dämpfungskörpers 31 vor der Aktivierung des Stempels 22 oder auch bis zu dessen Kontakt mit dem Schlauch 1 zu bewirken.
Die 3 bis 5 zeigen nun noch Ausgestaltungen, bei welchen der Stempel (2) versetzt zu an dem zur Außenhaut (4) gerichteten Ende eine seitliche Ausformung (21) und der umgebende Dämpfungskörper (31) an dem an dem zur Außenhaut gerichteten Ende der Öffnung eine diese Ausformung hintergreifenden Hinterschnittbereich (311) aufweist. Dabei kann der Hinterschnittbereich 311 soweit elastisch ausgestaltet sein, dass der Stöße mit seinen seitlichen Ausformungen 21 durch diese Engstelle hindurch gepresst werden kann. Vorzugsweise ist anschließend an den Hinterschnittbereich 311 ein verbreiteter Bereich vorgesehen, welcher gemäß 4 als 312 auch über eine definierte Tiefe breiter als die Ausformung 21 am Stößel sein kann.
Der Stempel (2) kann gemäß den 1–4 ebenfalls aus einem Dämpfungskörpermaterial bestehen, welcher vorzugsweise jedoch eine Steifigkeit aufweist, welche höher ist als die Steifigkeit des umgebenden Dämpfungskörpers (3).
Alternativ zeigt 5 noch ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Stempel bzw. Stöße 25 als ein Kunststoff-Hohlkörper ausgebildet ist.
Im Kraftfahrzeugteil sind vorzugsweise entlang der Querrichtung (Y) verteilt eine Mehrzahl von Stempeln (2A, 2B, 2C) vorgesehen, wobei die Mehrzahl von Stempeln (2A, 2B, 2C) gemäß dem in 6 gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel entlang der Querrichtung (Y) untereinander durch Biegesegmente (27) miteinander verbunden sind, jeder Stempel (2A, 2B, 2C) für sich jedoch in einem vorgegebenen Maße unabhängig von den anderen Stempeln durch Verformung der Biegesegmente (27) verschieblich ist.
Während also beispielsweise durch einen Aufprall in der Region des Stempels 2B dieser in Aufprallrichtung, also entgegen der Fahrtrichtung X in dem Dämpfungskörper gedrückt wird, verbleiben die benachbarten Stempel 2A und 2C näherungsweise an deren Position und wird die Verschiebung des Stempels 2B maßgeblich durch die Biegesegmente 27 kompensiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011108627 [0002]
EP 937612 A2 [0002]
DE 102004008005 A1 [0004]
DE 102005018588 A1 [0007]

Claims

Kraftfahrzeugteil mit einem Aufprallsensor bestehend aus einem bei einem Aufprall elastisch deformierbaren Schlauch (1) mit einem Hohlraum und zumindest einem Drucksensor zur Erfassung der Druckänderung im Hohlraum des Schlauchs (1) sowie einem Dämpfungskörper (3), wobei in Aufprallrichtung vor dem Dämpfungskörper eine Außenhaut (4) und hinter dem Dämpfungskörper (3) ein Querträger (5) angeordnet ist und im Dämpfungskörper (3) eine Nut (32) vorgesehen ist, in welcher der deformierbare Schlauch (1) angeordnet ist, wobei im Dämpfungskörper (3) zumindest eine Öffnung von der Außenhaut (4) bis zum Schlauch (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dieser Öffnung (32) zumindest ein Stempel (2, 22, 25) vorgesehen ist, welcher in Aufprallrichtung zumindest ab einer vorgegebenen Aufprallkraft verschieblich und zumindest ab einem vorgegebenen Verschiebeweg auf den Schlauch (1) drückt.
Kraftfahrzeugteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (32) zum Verlegen des Schlauchs von der Außenhaut (4) her im Dämpfungskörper (3) vorgesehen und diese Nut (32) als Öffnung für den bzw. die Stempel (2) verwendet wird.
Kraftfahrzeugteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Stempel (2) eine der Tiefe der Öffnung (32) entsprechende Tiefe aufweist, so dass der Stempel (2) bei einem Aufprall unmittelbar mit Einsetzen der Verschiebung auf den Schlauch (1) drückt.
Kraftfahrzeugteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (2) ebenfalls aus einem Dämpfungskörpermaterial besteht, welcher jedoch Steifigkeit aufweist, welche höher ist als die Steifigkeit des umgebenden Dämpfungskörpers (3).
Kraftfahrzeugteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (2) versetzt zu an dem zur Außenhaut (4) gerichteten Ende eine seitliche Ausformung (21) und der umgebende Dämpfungskörper (31) an dem an dem zur Außenhaut gerichteten Ende der Öffnung eine diese Ausformung hintergreifenden Hinterschnittbereich (311) aufweist.
Kraftfahrzeugteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schlauch (1) und Querträger (5) zumindest eine vorgegebene Dicke (31) vom Dämpfungskörper vorgesehen ist.
Kraftfahrzeugteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Querrichtung (Y) verteilt eine Mehrzahl von Stempeln (2A, 2B, 2C) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeugteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Stempeln 2A, 2B, 2C) entlang der Querrichtung (Y) untereinander durch Biegesegmente (27) miteinander verbunden, jeder Stempel (2A, 2B, 2C) für sich jedoch in einem vorgegebenen Maße unabhängig von den anderen Stempeln durch Verformung der Biegesegmente (27) verschieblich ist.
Kraftfahrzeugteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich über die Querrichtung (Y) erstreckender Stempel (2) oder die Mehrzahl von verteilten Stempeln (2A, 2B, 2C) in Querrichtung jedoch unterschiedliche Tiefe (X) und/oder Steifigkeit aufweisen.
Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere im Front- und/oder Heckbereich des Kraftfahrzeugs.