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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugaußenbereich mit einem Aufprallsensor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Dämpfungselement für einen solchen Fahrzeugaußenbereich.
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Ein derartiger Aufprallsensor ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 108 627 A1 bekannt. Aus der gattungsbildenden
EP 0 937 612 A2 ist ein Fahrzeugaußenbereich mit einem solchen Aufprallsensor bekannt. Derartige Aufprallsensoren dienen in Kraftfahrzeugen der Erkennung von Aufprallsituationen, insbesondere auch der Unterscheidung eines Aufpralls eines Fußgängers von anderen Aufprallereignissen. Darüber hinaus sind beispielsweise aus der
EP 1 281 582 A2 Aufprallsensoren mit mehreren Hohlkörpern und einem gemeinsamen Drucksensor bekannt. Aus der
WO 2012/113362 A1 sind Details der Ausgestaltung eines speziellen elastisch deformierbaren Schlauchs für einen solchen Aufprallsensor zu entnehmen. Aus der
DE 10 2004 022 591 B3 ist eine Aufprallsensoreinheit zu entnehmen, bei welcher jeweils ein Drucksensor jeweils in Inneren seines eigenen Hohlraums angeordnet ist.
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Aus der
DE 10 2005 018 588 A1 ist eine Sensoranordnung in einem Karosseriebauteil zu entnehmen, bei welchem eine Art Stempel in Aufprallrichtung vor dem Sensorelement angeordnet ist, und dieser Stempel als Übertragungs- und Kompensationsmittel dient, um Temperatureinflüsse auf das Verhalten der Sensoranordnung zu kompensieren.
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Die Problematik solcher Aufprallsensoren im Fahrzeugaußenbereich ist jeweils, dass für eine frühzeitige Sensierung eines Aufpralls eines Fußgängers eine auf den Fahrzeugaußenbereich einwirkende Kraft des Aufpralls möglichst schnell und hinreichend stark an den Aufprallsensor weitergeleitet wird. Andererseits ist es Aufgabe der den Aufprallsensor umgebenden Dämpfungselemente, möglichst viel der Aufprallenergie zur absorbieren, um Verletzungen des Fußgängers als auch eine Zerstörung des Fahrzeugs bestmöglich zu vermeiden. Wird daher der Aufprallsensor jedoch unmittelbar zwischen Fahrzeugaußenhaut und dem Dämpfungselement in Aufprallrichtung vor dem Dämpfungselement angeordnet, so besteht eine erhebliche Gefahr, dass selbst bei kleinsten Aufprallereignissen der Hohlkörper und damit letztlich der Aufprallsensor zerstört wird.
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Gerade für einen Aufprallsensor, welcher möglichst auch noch für die Plausibilisierung eines Frontalaufpralls genutzt werden soll, hat sich dabei erwiesen, dass es möglich ist, den Hohlkörper auch unmittelbar vor dem Querträger und damit hinter dem Dämpfungselement anzuordnen. Darüber hinaus werden bereits aus der
EP 937612 A2 ein Fahrzeugaußenbereich beschrieben, bei welchem der Hohlkörper in Aufprallrichtung zwischen einem ersten, in Aufprallrichtung äußeren Dämpfungselement und einem zweiten, in Aufprallrichtung inneren Dämpfungselement angeordnet ist. Dabei soll wobei das innere Dämpfungselement eine höhere Steifigkeit aufweisen als das äußere Dämpfungselement und so ermöglicht werden, möglichst gut zwischen einem Fußgängeraufprall und einem Frontalcrash mit einem schwereren Hindernis zu unterscheiden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen geeigneten Fahrzeugaußenbereich vorzustellen, welcher einerseits eine mechanisch einfache Montage und Lagefixierung des Hohlkörpers ermöglicht, andererseits gute Signaleigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Generell eignet sich die nachfolgend beschriebene Anordnung für einen Fahrzeugaußenbereich sowohl in Fahrtrichtung vorne, beispielsweise als vordere Stoßstange des Fahrzeugs, im hinteren Bereich des Fahrzeugs, beispielsweise als hintere Stoßstange oder aber auch seitlich. Abhängig von dieser Position ist jeweils die für diesen Fahrzeugaußenbereich übliche Aufprallrichtung definiert und eine Position in Aufprallrichtung diejenige, welche bei einem Aufprall sofort getroffen wird, während in entgegengesetzte Richtung immer als eine Position zurückversetzt von der Fahrzeugaußenhaut gemeint ist. Im nachfolgenden wird die Erfindung primär am Beispiel einer vorderen Stoßstange beschrieben, kann jedoch eben auch auf andere Fahrzeugaußenbereiche entsprechend übertragen werden.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass im äußeren Dämpfungselement auf der zur Aufprallrichtung entgegengesetzten, also bei einer vorderen Stoßstange in Fahrtrichtung hinteren Seite eine Nut mit einer Tiefe größer als die Dicke des Hohlkörpers in dieser Richtung aufweist. Der Hohlkörper, also beispielsweise der druckelastische Schlauch, ist somit vorzugsweise vollständig in diese Nut eingelegt. Dadurch ist seiner Lage zunächst über die Wand der Nut in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs exakt fixiert und so eine höhere Maßgenauigkeit erreicht.
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Um den Hohlkörper jedoch auch in Längsrichtung des Fahrzeugs zu fixieren und eine Abstützung und damit zusätzliche Kraftwirkung auf den Hohlkörper beim Aufprall zu ermöglichen, wird eine Art rückwärtiger, abstützender Stempel ausgebildet, indem das innere Dämpfungselement insgesamt als ein Stempel oder am inneren Dämpfungselement ein Stempel ausgebildet ist, welcher zumindest abschnittsweise von der zur Aufprallrichtung entgegengesetzten Seite in die Nut ragt und zumindest ab einem Aufprall vorgegebener Stärke von der dem Aufprall entgegengesetzten Seite auf den Hohlkörper drückt und sich vorzugsweise am Querträger abstürzt. Dieser Stempel und das innere Dämpfungselement weisen vorzugsweise eine höhere Steifigkeit auf als das äußere Dämpfungselement.
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Der Hohlkörper ist vorzugsweise im zur Aufprallrichtung vorderen Bereich des Stempels des inneren Dämpfungselements angeordnet, insbesondere in das Material des inneren Dämpfungselements eingeformt, also beispielsweise in dieses Material eingespritzt, um spritzt oder die Wandung des Hohlkörpers aus dem Dämpfungselement selbst gefertigt.. Um eine noch bessere Fixierung dessen zu erreichen wird vorzugsweise die Nut im äußeren Dämpfungselement auf der zur Aufprallrichtung entgegengesetzten Seite einen Nutmund mit einem Quermaß, üblicherweise in Hochachse des Fahrzeugs, kleiner als das Quermaß der Nut im sich daran anschließenden Nutbereich ausgestaltet und am Stempel eine durch den Nutmund zu pressende und den Nutmund nachfolgend hintergreifende Ausformung vorgesehen.
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In einer besonderen bevorzugten Ausgestaltung sind am inneren Dämpfungselement in Richtung quer zur Aufprallrichtung, also insbesondere in Richtung der Hochachse des Fahrzeugs, die Wand der Nut überlappende Flügelflächen ausgebildet. Diese Flügelflächen fixieren zum einen die Lage des Stempels und verstärken die Abstützwirkung, können aber darüber hinaus auch weitere Funktionen übernehmen. So ist durch entsprechende Formgebung möglich, dass sich die Flügelflächen bei einem Aufprall in Richtung des Hohlkörpers deformieren und so die Kraftwirkung auf den Hohlkörper und damit die Signalisierung verbessern.
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Zudem ist denkbar, dass innerhalb der Flügelflächen deformierbare Hohlräume vorgesehen sind. Diese deformierbaren Hohlräume in den Flügelflächen beeinflussen zum einen die Elastizität dieser Flügelflächen, können darüber hinaus aber eventuell auch als zusätzliche Hohlkörper zu Drucksensierung genutzt werden. Darüber hinaus können an den Flügelflächen zusätzliche Befestigungsmittel zur Befestigung der Flügel am äußeren Dämpfungselement vorgesehen sein und so die Position und Lage des inneren Dämpfungselements insgesamt noch besser fixieren.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 Fahrzeugaußenbereich vor und während eines Aufpralls
- 2 1., äußeres Deformationselement gemäß 2. Ausführungsbeispiel
- 3 2., inneres Deformationselement mit integriertem Hohlkörper gemäß dem 2. Ausführungsbeispiel
- 4 Fahrzeugaußenbereich gemäß einem 3. Ausführungsbeispiel
- 5 verschiedene Querschnitte für das innere Deformationselement
- 6 weiteres Ausführungsbeispiel eines inneren Deformationselements
- 7 inneres Deformationselemente mit Befestigungsmitteln
- 8 inneres Deformationselement mit Hohlkörpern in den Flügelflächen
- 9 Draufsicht auf den Fahrzeugaußenbereich gemäß 1
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In einigen Figuren wird die Ausrichtung jeweils in Bezug auf das für Fahrzeuge übliche Koordinatensystem, das heißt mit X die Fahrtrichtung, mit Y die Querrichtung quer zur Fahrtrichtung und parallel zur Fahrbahnebene und mit Z die Hochachse des Fahrzeugs gezeigt. In allen Ausführungsbeispielen wird hier jeweils ein Fahrzeugaußenbereich von der vorderen Stoßstange ausgegangen, wobei die Erfindung, wie bereits erläutert, ohne weiteres auch auf andere Fahrzeug außen Bereiche, insbesondere die hintere Stoßstange oder Seitenbereiche des Fahrzeugs anwendbar ist.
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Die 1 zeigt ein 1., bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugaußenbereichs, wobei in 1A der Zustand vor einem Aufprall und im Vergleich dazu in 1B der Zustand während eines Aufpralls mit einem Fußgänger dargestellt ist.
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Der Fahrzeugaußenbereich weist dabei ein äußeres Deformationselement 1, ein inneres Deformationselement 2 sowie einen elastisch deformierbaren Hohlkörper 3 auf. Wie in der Zusammenschau mit 9 besonders gut zu erkennen ist, weist der Aufprallsensor zumindest einen, hier in 9 jedoch beidseitig jeweils einen Drucksensor P zur Erfassung der Druckänderung im Hohlkörper 3 auf. Der Hohlkörper 3 des Aufprallsensors ist im Fahrzeugaußenbereich in Aufprallrichtung F also zwischen dem ersten, in Aufprallrichtung F (entgegen der Fahrrichtung X) äußeren Dämpfungselement 1 und einem zweiten, in Aufprallrichtung inneren Dämpfungselement 2 angeordnet und zwar in einer Nut, welche im äußeren Dämpfungselement auf der zur Aufprallrichtung F entgegengesetzten, also rückwärtigen und zum Querträger 4 hingerichteten Seite in das Dämpfungselement 1 und nicht etwa von der Vorderseite mit dem Fahrzeugaußenblech 5 eher eingeformt ist.
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Die Nut (vgl. 2 Bezugszeichen 10) weist eine Tiefe größer als die Dicke des Hohlkörpers 3 in dieser Richtung (X) auf, so dass der Hohlkörper 3 in diese Nut eingelegt werden kann. Zudem wird ein Stempel ausgebildet, welcher sich am Querträger 4 abstürzt und von der zur Aufprallrichtung F entgegengesetzten Seite in die Nut 10 ragt und zumindest ab einem Aufprall F vorgegebener Stärke von der dem Aufprall entgegengesetzten Seite auf den Hohlkörper 3 drückt. Es ist also denkbar, dass zwischen dem Hohlkörper 3 und dem Stempel ein definierter Abstand vorgesehen ist, so dass erst nach Überwindung dieses Abstands der Stempel auf den Hohlkörper 3 drückt. Für eine besonders schnelle Signalisierung jedoch wird nachfolgend vorzugsweise immer von einer direkten Anlage ausgegangen. Der Stempel kann dabei durch das innere Dämpfungselement 2 insgesamt oder einen daran ausgeformten Stempel 22 am innere Dämpfungselement 2 ausgebildet sein, wobei der Stempel zumindest abschnittsweise in die Nut ragt.
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Vor dem Aufprall befindet sich also das Fahrzeugaußenblech 5 an der Position P0 , beginnt das 1. Deformationselement 1 bei P1 und endet bei P3, während das 2. Deformationselement bei P4 an den Querträger 4 anliegt. Das 1. und 2. Deformationselement und der Hohlkörper 3 sind dabei nicht deformiert.
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Kommt es nun, wie in 1B skizziert zu einem Aufprall beispielsweise mit einem Fußgänger in Aufprallrichtung F entgegengesetzt der Fahrtrichtung X, so wird das Außenblech 5 über die Position P1 hinweg im Fahrzeug innere verschoben und dabei das 1. Deformationselement 1 nicht nur verschoben, sondern auch im sich deformiert. Dadurch wird auch der Hohlkörper 3 deformiert und weist im Inneren einen Druckanstieg auf, welcher an den außen angeordneten Drucksensoren P (vgl. 9) gemessen und daraus der Aufprall abgeleitet wird.
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Das innere Dämpfungselement 2 weist dabei vorzugsweise eine höhere Steifigkeit auf als das äußere Dämpfungselement 1.
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Durch die Deformation des 1. Deformationselementes 1 wird bei entsprechenden Stärke des Aufpralls trotzdem zusätzlich das 2. Deformationselement 2 ebenfalls deformiert, das heißt seine Dicke in Fahrtrichtung X reduziert und dadurch auch eine Materialkomprimierung von den besonders bevorzugten Flügelflächen 23 in Richtung des in die Nut ragenden Stempels erreicht, so dass der in die Nut ragende Stempel des 2. Deformationselements verstärkend auf den Hohlkörper 3 drückt.
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Die Flügelflächen 23 sind am inneren Dämpfungselement 2 in Richtung der Hochachse Z quer zur Aufprallrichtung F vorzugsweise beidseitig des Stempels 22 ausgebildet und überlappen die Wand der Nut 10 zumindest um ein vorgegebenes Maß, wobei sich die Flügelflächen 23 keinesfalls über die gesamte Höhe in Hochachse Z des 1. Deformationselement 1 erstrecken müssen.
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2 zeigt nun noch einmal das 1. Deformationselement 1 separat und in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Nut 10 mit einem Nutmund 12 mit einem Quermaß in Hochachse Z, welches kleiner ist als der dahinter liegende Bereich mit der Ausformung 11.
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Entsprechend angepasst dazu ist das 2. Deformationselement 2 nun in 3 separat gezeigt und weist als besondere Ausgestaltung nicht nur den Hohlkörper 3 integriert in das Material des 2. Deformationselement auf, sondern zudem im vorderen Bereich des Stempels 22 die Ausformungen 21, durch welche im vorderen Bereich das Quermaß größer ist als im Stempelbereich 22 und diese Ausformungen 21 nach dem Einpressen denen Nutmund 12 hintergreifen und so das 2. Deformationselement insgesamt besonders gut in der Nut des 1. Deformationselements fixieren. Den Nutmund 12 des 1. Deformationselement 1 ist dabei in Hochachse Z so hinreichend elastisch, dass er beim Einpressen der Ausformungen 21 nicht zerstört wird..
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Wie bereits oben erwähnt, ist der Hohlkörper 3 besonders bevorzugt im zur Aufprallrichtung F vorderen Bereich 24 des Stempels 22 in das Material des inneren Dämpfungselements 2 eingeformt, wobei die Wandung des Hohlkörpers 3 dabei beispielsweise durch einen Silikonschlauch gebildet wird ein kann, welcher von den Material des Dämpfungselements 2 umgeben, beispielsweise umspritzt wird. Es ist aber sogar bei geeigneter Wahl des Materials des Dämpfungselements 2 denkbar, dass das Material des Dämpfungselements 2 selbst die Wandung des Hohlkörpers 3 bildet.
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Die Wandstärke des vorderen Bereichs 24 in Fahrtrichtung X ist dabei vorzugsweise geringer als die Wandstärke, mit welcher sich der Stempel 22 dann in Fahrtrichtung X bis zum Querträger 4 erstreckt. In 3 bereits ebenfalls gezeigten Flügelflächen 23 wurden im Zusammenhang mit 1 ja bereits näher erläutert.
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4 zeigt zunächst noch ein baulich noch einfacheres Ausführungsbeispiel, bei welchem der Hohlkörper 3 nicht in das 2. Dämpfungselement 2 integriert ist, sondern separat in die Nut 10 eingeführt wird nun nachfolgend das Dämpfungselement 2 mit dem Stempel 22 in die Nut 10 eingeführt wird.
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In 5 sind nun eine Mehrzahl von Querschnitten durch Ausgestaltungen des 2. Deformationselement 2 zu entnehmen, wobei die Formgebung von der Ausformung 24 und dem Stempelbereich 22 jeweils entsprechenden denen jeweiligen Bedürfnissen des Anwendungsfalls variieren. Die Dicke des Stempels 22 in Richtung der Hochachse Z bestimmt dabei neben der Materialwahl maßgeblich die Steifigkeit des Stempels, während die Breite der Ausformung 24 im Verhältnis zur Breite des Stempelbereichs 22 jeweils in Richtung der Hochachse Z zusammen mit den entsprechenden Ausformungen 11 und den Nutmund 12 das Maß des Hintergreifens und damit der Festigkeit in der Nut bestimmen, während die äußere Formgebung das Einpressen durch den Nutmund 12 beeinflusst.
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Die 6 zeigt nun noch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem an die Flügelflächen 23 anschließend Ausformungen 26 vorgesehen sind, welche sich in Richtung des Querträgers 4 schräg zur Hochachse Z als auch entgegengesetzt zur Fahrtrichtung X erstrecken und einen Toleranzausgleich zwischen den Dämpfungselementen und dem Querträger 4 ermöglichen.
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Die 7 zeigt nun noch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem an den Flügelflächen 23 Befestigungsmittel 27 zur Befestigung der Flügel am äußeren Dämpfungselement 1 vorgesehen sind. Dadurch werden die Flügelflächen 23 noch besser fixiert und ist zudem eine Entkopplung des Sensierungbereichs vom Fixierungsbereich möglich.
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Die 8 zeigt nun noch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem innerhalb der Flügelflächen 23 deformierbare Hohlräume 28 vorgesehen sind. Diese ermöglichen zum einen eine Beeinflussung der Elastizität der Flügelflächen 23 unabhängig von der Materialwahl des 2. Dämpfungselements 2 oder reduzieren einfach die Materialkosten und das Gewicht des Dämpfungselements 2.
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In einer hier nicht mehr gezeigten Ausgestaltung können aber auch die deformierbaren Hohlräume 28 mit dem Hohlkörper 3 über entsprechende Druckkanäle verbunden sein und so an den Drucksensoren P neben dem Druck im Hohlkörper 3 auch der Druckanstieg in den Flügelflächen 23 mit berücksichtigt werden.
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9 zeigt nun noch einen Schnitt durch eine Ausgestaltung vergleichbar mit der gemäß 1 in einer Draufsicht, wobei beidseitig an den Hohlkörper 3 die dort angeordneten Drucksensoren P zu erkennen sind.
