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Die Erfindung betrifft ein Kraftübertragungselement für einen Aufprallsensor für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen Fahrzeugaußenbereich mit einem solchen.
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Aus der
DE 10 2005 018 588 A1 ist eine Sensoranordnung in einem Karosseriebauteil zu entnehmen, bei welchem als Kraftübertragungselement 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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Ein geeigneter Aufprallsensor ist beispielsweise auch aus der
DE 10 2011 108 627 A1 oder
EP 0 937 612 A2 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 B1 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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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 0 937 612 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.
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Bei einigen Fahrzeugtypen ist der gegebene Bauraum im Dämpfungselement zwischen Fahrzeugaußenhaut und Querträger jedoch zu gering, um dort den Aufprallsensor mit seinem Hohlkörper sicher anordnen zu können oder erweist sind die Gestaltungsvorgaben für diesen Fahrzeugaußenbereich unvereinbar mit den bisherigen Anordnungsmöglichkeiten für einen solchen Aufprallsensor.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein geeignetes Kraftübertragungselement vorzustellen, welcher einerseits eine entsprechend flexible Positionierung des Hohlkörpers des Aufprallsensors ermöglicht, andererseits weiterhin gute Signaleigenschaften am Aufprallsensor aufweist.
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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.
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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 das Kraftübertragungselement aus zwei Schenkeln besteht, wobei die Schenkel in einem Biegepunkt bzw. Biegebereich miteinander verbunden sind und zwischen den Schenkeln ein Aufnahmebereich für den Hohlkörper vorgesehen ist.
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Der in Aufprallrichtung äußere Schenkel mit dabei an einem Fahrzeugaußenteil an und stützt der in Aufprallrichtung inneren Schenkel sich auf einem Karosserieelement ab. Wirkt im Falle eines Aufpralls nun eine Kraft auf den äußeren Schenkel, so kommt es aufgrund der Abstützung des anderen Schenkels im Biegebereich zu einem Zusammenbiegen der beiden Schenkel, also einer Reduzierung des Winkels zwischen den beiden Schenkeln und einer scheren- oder zangenartigen Quetschung des Hohlkörpers im Aufnahmebereich. Diese Quetschung des Hohlkörpers führt zu einem Druckanstieg im Inneren des Hohlkörpers, welcher wiederum an dem einen oder mehreren Drucksensoren detektiert und in ein entsprechendes Signal für die Steuerung der Schutzeinrichtungen umgewandelt wird.
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Vorzugsweise besteht der der Aufnahmebereich aus zwei getrennten und über die Schenkel zueinander beweglichen Aufnahmeflächen, welche so angeordnet sind, dass bei einer auf die Schenkel wirkenden Aufprallkraft die bereits beschriebene zangenartige Quetschung des Hohlkörpers resultiert.
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Alternativ dazu kann der Aufnahmebereich mit dem Hohlkörper in das Material des Kraftübertragungselements integriert sein, also beispielsweise vom Material entsprechend umschlossen sein. Der Hohlkörper ist dabei im Biegebereich oder versetzt dazu so angeordnet, dass bei einer auf die Schenkel wirkenden Aufprallkraft wieder die bereits eingangs beschriebene zangenartige Quetschung des Hohlkörpers erfolgt.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eines Fahrzeugaußenbereichs ist über die Breite des Fahrzeugs ein gemeinsamer Hohlkörper verlegt i und verteilt sind zumindest ein rechtes, ein mittleres und ein linkes Kraftübertragungselement vorgesehen, wobei zumindest deren in Aufprallrichtung vordere Schenkel jeweils voneinander getrennt sind, jeweils aber auf den gemeinsamen Hohlkörper wirken. Es muss also keineswegs ein einziges Kraftübertragungselement über die gesamte Breite des Fahrzeugs realisiert werden, sondern reicht es für eine hinreichend gute Kraftübertragung und damit letztlich Signalisierung aus, wenn über die Breite des Fahrzeugs entsprechend eine Mehrzahl solcher Kraftübertragungselement vorgesehen wird. Diese Mehrzahl von Kraftübertragungselement in können jedoch in ihrer Größe, Länge oder Steifigkeit sich durchaus voneinander unterscheiden und in ihrer Position in Querrichtung zum Fahrzeug weit gehend entsprechend den Bedürfnissen des jeweiligen Fahrzeugs angepasst werden.
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Insbesondere kann auch das zumindest eine Kraftübertragungselement in einem zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs von Null abweichenden Winkel geneigt im Fahrzeug angeordnet werden, das heißt im Fahrzeug schräg liegen und so der in Aufprallrichtung vordere Schenkel insbesondere in einer anderen Höhe bezüglich der Hochachse des Fahrzeugs am Fahrzeugaußenteil angeordnet sein, als das Ende des inneren Schenkels.
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Vorzugsweise ist der vordere Schenkel am Fahrzeugaußenteil und/oder der innere Schenkel am steifen Karosserie-Innenteil um eine Achse in Drehrichtung drehbar gelagert angeordnet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 Fahrzeugaußenbereich mit einem Kraftübertragungselement
- 2 Deformation des Fahrzeugaußenbereichs gemäß 1 im Aufprall
- 3 Lage des Kraftübertragungselements im Fahrzeug
- 4 Skizze des Funktionsprinzips
- 5 Skizze des Bewegungsverlaufs des Kraftübertragungselements während des Aufpralls
- 6 Draufsicht auf eine Ausgestaltung eines entsprechenden Fahrzeugaußenbereichs
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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 Fahrzeugaußenbereiche, insbesondere die hintere Stoßstange oder Seitenbereiche des Fahrzeugs anwendbar ist.
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Die 1 zeigt ein Kraftübertragungselement (2) für einen Aufprallsensor für Kraftfahrzeug, wobei der Aufprallsensor zumindest einen elastisch deformierbaren Hohlkörper (3) sowie zumindest einem Drucksensor (P) zur Erfassung der Druckänderung im Hohlkörper (3) aufweist. Das Kraftübertragungselement (2) besteht dabei erfindungsgemäß aus zwei Schenkeln (21,22), einem am Fahrzeugaußenteil 1 anliegenden und dort vorzugsweise drehbar befestigten Schenkel 21 sowie einem inneren Schenkel 22, welcher sich am Karosserieteil 4 abstürzt.
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Die beiden Schenkel 21 und 22 sind in einem Biegebereich 25 miteinander verbunden, wobei die Ausgestaltung dieses Biegebereichs 25 biegsam ist, also bei einer definierten Aufprallkraft F das Zusammenbiegen der beiden Schenkel ermöglicht.
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Die Schenkel (21,22) sind hier in diesem Ausführungsbeispiel in einem bevorzugten Winkel kleiner 180 Grad zueinander angeordnet, so dass sich eine definierten Biegerichtung entsteht. Durch die hier gezeigte, in etwa U-förmig gebogene Form des Biegebereichs 25 ergibt sich aber ebenfalls bereits eine definierten die Biegerichtung der Schenkel zueinander, wie dies auch skizzenhaft in 2 bereits angedeutet wird.
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Zwischen den Schenkeln (21,22) ist ein Aufnahmebereich (23,24) für den Hohlkörper vorgesehen. Der Aufnahmebereich besteht dabei in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus zwei Aufnahmeflächen (23,24), welche so angeordnet sind, dass bei einer auf die Schenkel (21,22) wirkenden Aufprallkraft eine zangenartige Quetschung des Hohlkörpers (3) resultiert. Dazu sind die Aufnahmeflächen (23,24) hier voneinander beabstandet und gegenüberliegend angeordnet, jedoch über den Biegebereich 25 miteinander verbunden und das gesamte Kraftübertragungselement 2 vorzugsweise einstückig gefertigt, wobei jedoch durchaus auch mehrteilige Ausgestaltungen oder die Verwendung anderer Materialien insbesondere beispielsweise für den Biegebereich 25 denkbar sind.
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Wie nun gut anhand von 2 zu erkennen ist, kommt es bei einem Aufprall mit einer Aufprallkraft F zu einer Verschiebung des Fahrzeugaußenteil 1 im Fahrzeug innere und damit einer Kraftwirkung auf den vorderen Schenkel 21. Dadurch hintere Schenkel 22 sich jedoch auf dem Karosserieteil 4 abstürzt, wird er dazwischen liegende Biegebereich 25 gebogen und bewegen sich die Schenkel 21 und 22 aufeinander zu, wobei der Biegebereich 25 sich nicht nur in sich die liegt, sondern auch insbesondere auch in diesem Ausführungsbeispiel nach unten wegbewegt, um die ja weit gehend unveränderte Länge der Schenkel 21 und 22 auszugleichen. Natürlich kann diese Ausgleichsbewegung des Biegebereich 25 auch beispielsweise bezüglich der Hochachse des Fahrzeugs Z nach oben hin erfolgen und ist die Länge, Winkelstellung und damit Bewegungsrichtung der Schenkel in erheblichem Maße an die Bedürfnisse des jeweiligen Fahrzeugs anpassbar.
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Insbesondere kann auch in 2 sehr gut die im Aufprall durch das Zusammenbiegen der Schenkel entstehende scheren- oder zangenartige Quetschung des Hohlkörpers 3 zwischen den beiden Aufnahmeflächen 23 und 24 veranschaulicht werden.
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In einer weiteren, in den Figuren nicht mehr gezeigten Ausgestaltung kann aber zudem der Aufnahmebereich in das Material des Kraftübertragungselements (2) integriert im Biegebereich (25) selbst oder versetzt dazu so angeordnet sein, wobei wiederum bei einer auf die Schenkel (21,22) wirkenden Aufprallkraft eine zangenartige Quetschung des Hohlkörpers (3) erfolgt.
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Die 3 zeigt nun eine Anordnung eines entsprechenden Fahrzeugaußenbereichs mit zumindest einem Kraftübertragungselement (2) und einem Aufprallsensor 3 zwischen einem Fahrzeugaußenteil 1 und einem als Abstützung dienenden Karosserieteil 4, wobei hier deutlich gezeigt ist, dass das zumindest eine Kraftübertragungselement (2) in einem zur Fahrtrichtung (X) des Fahrzeugs von Null abweichenden Winkel geneigt im Fahrzeug angeordnet ist.
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Betrachtet man eine entsprechende Funktionsskizze in 4, so ist erkennbar, dass das äußere Ende 210 des äußeren Schenkels 21 bezüglich der gezeigten Hochachse Z des Fahrzeugs hier tiefer liegt als das entgegengesetzte Ende 220 des inneren Schenkels 22 und auch die gedachte Verbindungslinie 26 zwischen diesen beiden Punkten somit in einem von Null Grad abweichenden Winkel zur Fahrtrichtungsachse X verläuft. Zwischen den Schenkeln 21 und 22 ist in dem durch die Aufnahmeelemente 23 und 24 gebildeten Aufnahmebereich der Hohlkörper 3 angeordnet.
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Kommt es nun, wie in 5 skizziert, bei einem Aufprall zu einer Kraftwirkung auf das Fahrzeugaußenteil 1 und damit auf das Kraftübertragungselement 2, so wird das vordere Ende 210 des vorderen Schenkel 21 primär in Aufprallrichtung F und damit entgegen der Fahrtrichtung X verschoben, wie durch den Pfeil D210 skizziert werden soll. Da sich der innere Schenkel 22 mit seinem Endpunkt 220 jedoch am Karosserieteil 4 abstürzt, wird der Biegebereich 25 verformt und werden beide Schenkel aufeinander zu gebogen und reduziert sich der zwischen den Schenkeln liegende Schenkelwinkel und wird der Hohlkörper 3 gequetscht. Zudem ergibt sich eine mit D250 verdeutlichte Ausgleichsbewegung des Biegebereichs 25 nach unten als auch entgegengesetzt zur Fahrtrichtung. Wie bereits voranstehend erläutert, kann über die Formgebung des Biegebereichs 25, dessen Steifigkeit und Längen der Schenkel 21 und 22 sowie die Beweglichkeit der Endpunkte 210 und 220 der Schenkel am Fahrzeugaußenteil 1 bzw. dem Karosserieteil 4 die Kraftverteilung und Bewegung der Schenkel und des Biegebereich maßgeblich beeinflusst und den Gegebenheiten des Fahrzeugs und zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden.
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6 zeigt nun noch in einem weiteren Ausführungsbeispiel einen entsprechenden Fahrzeugaußenbereich in einer Draufsicht, wobei über die Breite Y des Fahrzeugs ein gemeinsamen Hohlkörper (3) verlegt ist und verteilt zumindest ein rechtes, ein mittleres und ein linkes Kraftübertragungselement (21,2m,2r) vorgesehen sind, wobei zumindest deren in Aufprallrichtung vordere Schenkel (21) jeweils voneinander getrennt sind, jeweils aber auf den gemeinsamen Hohlkörper (3) wirken. Die konkrete Position, Länge und Breite und damit eventuell auch Steifigkeit der jeweiligen Kraftübertragungselemente kann dabei an die Bedürfnisse des jeweiligen Fahrzeugs noch weiter angepasst werden.
