DE102015213369A1

DE102015213369A1 - Elastisch deformierbarer Schlauch mit einem Hohlraum für einen Aufprallsensor in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015213369A1
Application number: DE102015213369.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Feser; Mario Geigenfeind; Thomas Götz; Björg Haupt; Tobias Tyroller; Gerhard Wild
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2017-01-19
Also published as: WO2017008809A1; DE112016000380A5

Abstract

Es wird ein elastisch deformierbarer Schlauch mit einem Hohlraum für einen Aufprallsensor in einem Kraftfahrzeug beschrieben, wobei der Schlauch einen Querschnitt aufweist, welcher auf einer ersten Seite eine erste Breite und auf der zweiten, der ersten gegenüberliegenden Seite eine zweite Breite aufweist, wobei die Breiten unterschiedlich sind. Dazu kann der Querschnitt beispielsweise im Wesentlichen einer Dreiecks- oder Trapezform entsprechen, wobei Ecken abgeschrägt oder abgerundet und die Seitenflächen auch leicht nach außen konkav gewölbt sein können.

Description

Die Erfindung betrifft einen elastisch deformierbaren Schlauch mit einem Hohlraum für einen Aufprallsensor in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der WO 2012/113362 A1 ist bereits ein Aufprallsensor mit einem derartigen elastisch deformierbaren Schlauch mit einem Hohlraum für ein Kraftfahrzeug zu entnehmen, wobei ein solcher Schlauch dort eine hohe zylindrische Grundform aufweist und elastisch deformierbar aus einem vernetzten Silikonmaterial hergestellt und so in einer Stoßstange montiert ist, dass der deformierbare Schlauch in Richtung des Aufpralls hinter einem Dämpfungskörper angeordnet ist. Geeignete Dimensionierung sowie Materialien und Abmaße für einen solchen Schlauch sind dort umfassend beschrieben.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elastisch deformierbaren Schlauch vorzustellen, welcher auf verschiedene Einbaupositionen oder Gestaltungsformen des Frontends des Fahrzeugs, insbesondere auch unterschiedliche Dämpfungskörper anpassbar ist.
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.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass abweichend von der bisher zylindrischen Grundform eine in Bezug auf die Hochachse des Fahrzeugs gerade nicht symmetrische Form gewählt wird. Der Schlauch weist einen Querschnitt auf, welcher auf einer ersten Seite eine erste Breite und auf der zweiten, der ersten gegenüberliegenden Seite eine zweite Breite aufweist, wobei die Breiten unterschiedlich sind. Hinzuweisen ist dabei ausdrücklich darauf, dass die Lage der 1. und 2. Seite bezüglich der Richtung des Aufpralls gerade noch nicht durch den Schlauch selbst zwingend vorgegeben, sondern abhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der Fahrzeugfront angepasst werden kann.
So kann in einer Ausgestaltung der Querschnitt im Wesentlichen einer Dreiecksform oder einer Trapezform entsprechen. Durch die Wortwahl des im Wesentlichen soll umfasst und ermöglicht werden, dass in vorzugsweise Ausgestaltung beispielsweise die Ecken abgeschrägt oder abgerundet und/oder die Seitenflächen konkav gewölbt sind.
Ein solcher elastisch deformierbarer Schlauch wird mit zumindest einem, vorzugsweise 2 Drucksensor(en) zur Erfassung von Druckänderungen im Hohlraum zu einem kompletten Aufprallsensor verbaut, wie dieser dann vertrieben und nachfolgend in einer Fahrzeugfront eingebaut werden kann.
Eine besonders bevorzugte Fahrzeugfront mit einem Aufprallsensor mit einem solchen elastisch deformierbaren Schlauch ergibt sich dadurch, dadurch dass der Schlauch mit der zweiten, breiteren Seite zur Aufprallrichtung hin ausgerichtet ist. Dadurch wirkt die 2., breitere Seite als großflächige Aufnahme für die man Aufprall auftretenden Kräfte.
Dabei ist der Schlauch in einer Ausformung eines Dämpfungselements vor einem Querträgerteil des Fahrzeugs so angeordnet, dass der Schlauch mit seiner ersten, dünneren Seite aus dem Dämpfungselement um ein vorgegebenes Maß vorsteht. Dadurch kann eine starke punktuelle Belastung auf dieser dünneren Seite und ein entsprechend starker Druckimpuls in den Hohlraum des Schlauches erreicht werden, nimmt bei noch stärkerer Belastung beispielsweise durch einen Aufprall eines Pkws nachfolgend aber der Dämpfungskörper einen maßgeblichen Teil der Belastung mit auf und schützt so nachfolgend den Schlauch vor Zerstörung.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass am Dämpfungselement ein Vorsprung ausgebildet ist, welcher in Aufprallrichtung dem Maß des Überstehens des Schlauches entspricht, wobei der Vorsprung quer zur Aufprallrichtung eine Breite aufweist, welche kleiner ist als die Gesamtbreite des Dämpfungselements. Ein solcher Vorsprung kann der Lagefixierung des Schlauches als auch zur Ausbildung eines Kipppunktes dienen, wobei die Breite des Vorsprungs so gewählt ist, dass die Kraftwirkung auf den Schlauch nicht verhindert wird. In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel ist der Schlauch zwischen Außenhaut des Fahrzeugs und einem Dämpfungselement angeordnet und wird durch Haltemittel an der Außenhaut des Fahrzeugs fixiert.
Zudem ist eine Fahrzeugfront mit einem Aufprallsensor mit einem elastisch deformierbaren Schlauch vorgesehen, bei welcher der Schlauch zwischen Außenhaut des Fahrzeugs und einem Dämpfungselement angeordnet und sich mit der zweiten, breiteren Seite auf dem Dämpfungselement abstützt und mit der ersten, dünneren Seite hin aus dem Dämpfungselement um ein vorgegebenes Maß vorsteht. Die Ausrichtung der 1. Seite ist dabei also diesmal in Richtung des Aufpralls und kann so sehr empfindlich insbesondere auch einen Fußgängeraufprall erkennen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Die Figuren zeigen dabei sämtlich Querschnittsansichten, welche zumindest im eingebauten Zustand im Kraftfahrzeug der X-Z-Ebene entsprechen, wobei mit X die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bezeichnet ist. Die Richtung des erwarteten Aufpralls F entspricht dabei in aller Regel eben dieser Fahrtrichtung X. Die Z-Achse entspricht der Hochachse des Kraftfahrzeugs. Der Schlauch setzt sich dann mit einer Länge von ca. 2 m in Querrichtung Y fort, wie bspw. in 7 gezeigt.
Die 6A bis 6F zeigen nun einige Ausführungsbeispiele von denkbaren Querschnitten des Schlauchs. So zeigt 6A zunächst die Dreiecksgrundform, wobei hier die 1. Seite 11 so stark zu einer Spitze verjüngt ist, dass deren Breite B 11 gegen 0 geht, wobei natürlich, wie in den folgenden Figuren noch näher gezeigt wird, in der Praxis eher eine Abschrägung oder Abrundung diese Grundform im Bereich dieser 1. Seite 11 abwandelt. Deutlich zu erkennen an 6A die demgegenüber deutlich größere Breite B 12 der gegenüberliegenden, 2. Seite. Im Inneren des Schlauchs ist der Hohlraum 14 mit einem definierten Durchmesser angeordnet, wobei die Querschnittsform und die Abstände zu den jeweiligen Rändern anwendungsspezifisch anpassbar sind. Zudem kann die Form der Ecken 112 der 2. Seite als auch der Seitenflächen 113 entsprechend noch angepasst werden.
So zeigt insbesondere 6B eine Ausgestaltung, bei welcher sowohl die 1. Seite 11 als auch die Ecken 112 jeweils abgeschrägt ausgestaltet sind, wobei die Länge der jeweiligen Abschrägung natürlich jeweils kürzer ist als die verbleibende Breite B 12 der 2. Seite.
In 6C ist hingegen eine Abwandlung gezeigt, bei welcher die 1. Seite 11 als auch die Ecken 112 jeweils abgerundet sind, wobei auch hier der Radius der Rundung deutlich kleiner als die Breite B 12 der 2. Seite 12 ist, sodass eine im wesentlichen dreiecksförmige Grundform weiterhin erhalten bleibt.
Die 6D skizziert nun noch eine weitere Ausgestaltung, bei welcher die Seitenflächen 12 sowie 113 leicht konkav nach außen gewölbt sind wobei hier wiederum der Radius der Rundung deutlich größer ist als die Breite B12, sodass wiederum eine im wesentlichen dreiecksförmige Grundform weiterhin erhalten bleibt. Die 6e und 6f skizzieren weitere Varianten mit einer trapezförmigen Grundform.
Weitere Kombinationen und Abwandlungen dieser Querschnittsformen sowie geeignete Dimensionierung der Abmaße als auch Materialwahl sind jeweils in Abhängigkeit von den jeweiligen Bedingungen des Anwendungsfalls denkbar und umsetzbar.
Die 1–5 zeigen nun jeweils Fahrzeugfront ins mit einem Schlauch 1, einem Fahrzeugquerträger 2 sowie einen Dämpfungskörper 3 und die Fahrzeugaußenhaut 4, wobei die Figur A jeweils den unbelasteten Zustand vor dem Aufprall und die Figur B die Verformung des Front 1 und insbesondere des Schlauchs sowie mit F die Kraftrichtung des Aufpralls skizziert.
Die 1A und 1B zeigen eine Ausgestaltung, bei welcher im Dämpfungskörper 3 eine Nut 31 zur Aufnahme des Schlauchs 1 vorgesehen ist, wobei die Nut 31 in x-Richtung eine Tiefe aufweist, welche geringer ist als die Dicke des Schlauchs 1 in x-Richtung, so dass der Schlauch 1 um ein vorgegebenes Maß übersteht und sich ein Hohlraum 32 zwischen dem Querträger 2 und dem Dämpfungskörper 3 bildet. Kommt es nun zu einem Aufprall, wie in 1B skizziert wird der Dämpfungskörper 3 in Richtung des Querträgers 2 geschoben, gibt die Kraft auf die Breite, 2. Seite des Schlauchs 1 weiter und wird von dort in die Spitze der dünneren, 1. Seite eingeleitet und führt zu einer Quetschung und Reduzierung des Querschnitts im Hohlraum 14 des Schlauchs, was an den Drucksensoren als entsprechender Druckanstieg erfasst wird. Übersteigt die Kraft des Aufpralls ein vorgegebenes Maß, wird der Hohlraum 32 überwunden und kommt der Dämpfungskörper 3 zum Anliegen an den Querträger 2, stützt sich auf diesem ab und kann so maßgeblich Aufprallkräfte aufnehmen. Gleichzeitig wird dabei der Schlauch 1 in seiner Nut 31 im Dämpfungskörper 3 weitgehend geschützt.
2 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung, bei welcher am Dämpfungskörper 3 ein Vorsprung 33 vorgesehen ist. Der Vorsprung 33 hat in Richtung der Z-Achse eine Breite, welche kleiner ist als die entsprechende Breite des gesamten Dämpfungselements 3 und verbleibt ansonsten weiter der Hohlraum 32 aufgrund des Überstehens des aus der Nut 31 herausragenden Teils des Schlauches 1. Dieser Vorsprung 33 dient als Kipppunkt und ermöglicht, die Position des Schlauches 1 sogar in einen beispielsweise nicht direkt vom Aufprall zu erreichenden Bereich zu verlagern und dabei sogar noch über die Hebelwirkung die Kraft auf den Schlauch 1 zu verstärken. Deutlich zu erkennen an der Zusammenschau der 2A und 2B die entsprechende Kippwirkung um den Vorsprung 33 als Drehpunkt.
Die 3 und 4 zeigen Ausgestaltungen, bei welchen der Schlauch 1 nun gerade nicht unmittelbar vor dem Querträger 2, sondern zwischen Fahrzeugaußenhaut 4 und dem Dämpfungselement 3 angeordnet ist. 3A zeigt dabei eine besonders geeignete Ausgestaltung, bei welcher an der Fahrzeugaußenhaut 4 ein Aufnehmer 41 für den Schlauch 1 vorgesehen ist, wobei der Schlauch 1 mit seiner breiten Seite 12 in diesem Aufnehmer 41 beispielsweise eingerastet oder eingeschoben wird.
Am Dämpfungselement 3 kann eine entsprechende Ausformung 34 vorgesehen sein, um die 1. Seite des Schlauchs 1 entsprechend aufzunehmen.
4 zeigt in Abwandlung dazu eine Ausgestaltung, bei welcher sich der Schlauch 1 mit seiner breiten Seite in einer entsprechenden Nut 34 des Dämpfungskörpers 3 abstürzt und wieder die gegenüberliegende 1. Seite mit einem vorgesehenen Maß in Aufprallrichtung übersteht, so das im Moment des Aufpralls zunächst diese 1. Seite unmittelbar in Kontakt mit der Außenhaut 4 des Fahrzeuges verformt wird und so frühzeitig ein Druckimpuls im Hohlraum 14 des Schlauches entsteht.
5 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform der Erfindung wobei hier neben der Nut 31 im Dämpfungselement 3 Vorsprünge 33 vorgesehen sind, welche jedoch in Hochachse Z des Fahrzeugs nur eine breite kleiner der Breite des gesamten Dämpfungselements 3 aufweisen, so dass entsprechende Hohlräume 32 entstehen und eine hinreichende Kraft ein Prägung in den Schlauch 1 trotz dieser Vorsprünge 33 verbleibt. Diese Vorsprünge 33 helfen jedoch, die Lage des Dämpfungselements 3 als auch des Schlauches 1 im Aufprall zu fixieren, ohne die Kraftwirkung auf den Schlauch zu sehr zu beeinflussen.
7 zeigt nun in Draufsicht den Einbau eines solchen Schlauchs (1) als Aufprallsensor mit zwei Drucksensoren (P) im Frontend eines Fahrzeugs mit Dämpfungskörper 3 vor dem Querträger 2.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/113362 A1 [0002]

Claims

Elastisch deformierbarer Schlauch (1) mit einem Hohlraum für einen Aufprallsensor in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (1) einen Querschnitt (X-Z) aufweist, welcher auf einer ersten Seite (11) eine erste Breite (B11) und auf der zweiten, der ersten gegenüberliegenden Seite (12) eine zweite Breite (B12) aufweist, wobei die Breiten (B11 < B12) unterschiedlich sind.
Elastisch deformierbarer Schlauch (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt im Wesentlichen einer Dreiecks- oder Trapezform entspricht.
Elastisch deformierbarer Schlauch (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ecken abgeschrägt oder abgerundet sind.
Elastisch deformierbarer Schlauch (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (12, 113) konkav gewölbt sind.
Aufprallsensor mit einem elastisch deformierbaren Schlauch (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie zumindest einem Drucksensor zur Erfassung von Druckänderungen im Hohlraum (14).
Fahrzeugfront mit einem Aufprallsensor mit einem elastisch deformierbaren Schlauch einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (1) mit der zweiten, breiteren Seite (12) zur Aufprallrichtung hin ausgerichtet ist.
Fahrzeugfront nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch in einer Ausformung eines Dämpfungselements vor einem Querträgerteil (2) des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der Schlauch (1) mit seiner ersten, dünneren Seite (11) aus dem Dämpfungselement um ein vorgegebenes Maß vorsteht.
Fahrzeugfront nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Dämpfungselement ein Vorsprung ausgebildet ist, welcher in Aufprallrichtung dem Maß des Überstehens des Schlauches (1) entspricht, wobei der Vorsprung (33) in Hochachse (Z) eine Breite aufweist, welche kleiner ist als die entsprechende Gesamtbreite des Dämpfungselements (3).
Fahrzeugfront nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (1) zwischen Außenhaut (4) des Fahrzeugs und einem Dämpfungselement (3) angeordnet und durch ein Haltemittel (41) an der Außenhaut (4) des Fahrzeugs fixiert ist.
Fahrzeugfront mit einem Aufprallsensor mit einem elastisch deformierbaren Schlauch einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (1) zwischen Außenhaut (4) des Fahrzeugs und einem Dämpfungselement (3) angeordnet und sich mit der zweiten, breiteren Seite (12) auf dem Dämpfungselement (3) abstützt und mit der ersten, dünneren Seite (11) hin aus dem Dämpfungselement um ein vorgegebenes Maß vorsteht.
Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugfront nach einem der vorangehenden Ansprüche.