DE102021104596A1

DE102021104596A1 - Außenverkleidungsbauteil eines Kraftfahrzeugs, Kraftfahrzeug mit einem solchen Außenverkleidungsbauteil sowie Computerprogrammprodukt zum Betreiben einer Positionsbestimmungseinrichtung eines derartigen Außenverkleidungsbauteils

Info

Publication number: DE102021104596A1
Application number: DE102021104596.7A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Sepp
Original assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Current assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2022-08-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Außenverkleidungsbauteil (22) eines Kraftfahrzeugs (11), umfassend ein Verkleidungsteil (12) aus Kunststoff, einen am Verkleidungsteil (12) befestigten Überwachungssensor (14) zum Überwachen des Umfelds des Kraftfahrzeugs (11), und eine Positionsbestimmungseinrichtung (24), mit welcher die Änderung der Position des Verkleidungsteils (12) in Bezug auf zumindest einen Referenzpunkt (26) bestimmbar ist, wobei der Referenzpunkt (26) auf einem benachbart zum Verkleidungsteil (12) angeordneten Bauteil (16)angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (11) mit einem solchen Außenverkleidungsbauteil (22). Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Betreiben einer Positionsbestimmungseinrichtung (24) eines Außenverkleidungsbauteils (22).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Außenverkleidungsbauteil eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Außenverkleidungsbauteil. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Betreiben einer Positionsbestimmungseinrichtung eines derartigen Außenverkleidungsbauteils.
Nahezu alle Kraftfahrzeuge sind mit Außenverkleidungsbauteilen ausgestattet, die an der Karosserie befestigt sind. Ein Beispiel eines derartigen Außenverkleidungsbauteils sind Stoßfänger. Üblicherweise bestehen diese Außenverkleidungsbauteile aus Kunststoff und werden beispielsweise fluchtend mit der Kraftfahrzeug-Außenhaut angeordnet. Die Sichtseite wird dabei von einem flächigen Verkleidungsteil des Außenverkleidungsbauteils gebildet.
Im Zuge der Bestrebungen, ein autonomes oder hochautomatisiertes Fahren in die Praxis umzusetzen, ist es notwendig, immer mehr Überwachungssensoren einzusetzen, welche das Umfeld des betreffenden Kraftfahrzeugs überwachen. Damit insbesondere der Abstand eines Objekts vom Kraftfahrzeug möglichst exakt bestimmt werden kann, ist es notwendig, die genaue Position des Überwachungssensors zu kennen. Derartige Überwachungssensoren sind beispielsweise aus der US 2020/0056909 A1 , der US 2020/0039531 A1 , der US 2019/0004160 A1 , der EP 3 514 444 A1 , der US 10 471 904 B2 und der DE 10 2014 213 704 A1 bekannt.
Grundsätzlich können die Überwachungssensoren entweder an der Karosserie oder am Außenverkleidungsbauteil befestigt werden. Eine Anbindung an die Karosserie hat den Vorteil, dass sich die Position der Überwachungssensoren im bestimmungsgemäßen Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang ändert. Wie erwähnt, bestehen die Außenverkleidungsbauteile aus Kunststoff, weshalb sich die Form der Außenverkleidungsbauteile im bestimmungsgemäßen Betrieb beispielsweise infolge von Setzen und/oder Temperaturänderungen ändert. Eine Anbindung der Überwachungssensoren an die Außenverkleidungsbauteile führt daher dazu, dass sich auch die Position der Überwachungssensoren im bestimmungsgemäßen Betrieb ändert. Wie oben erörtert, ist die Kenntnis der exakten Position der Überwachungssensoren ein wesentliches Kriterium, um den Abstand eines Objekts vom Kraftfahrzeug möglichst exakt bestimmen zu können. Infolge einer Änderung der Position der Überwachungssensoren im Betrieb verringert sich die Genauigkeit, mit welcher der Abstand eines Objekts zum Kraftfahrzeug bestimmt werden kann. Zudem kann eine Änderung der Position der Überwachungssensoren unter anderem infolge einer Verdrehung dazu führen, dass diese nicht in dem vorgesehen Bereich eine Abstandmessung durchführen.
Die Überwachungssensoren bestimmen den Abstand zu einem Objekt berührungslos unter Verwendung von mechanischen oder elektromagnetischen Wellen. Dabei wird auch Radar eingesetzt. In vielen Fällen ist der entsprechende Überwachungssensor von der Sichtseite aus gesehen hinter dem Verkleidungsteil des Außenverkleidungsbauteils angeordnet. Die vom als Radarsensor ausgestalteten Überwachungssensor verwendeten elektromagnetischen Wellen müssen daher das Verkleidungsteil durchlaufen, um in das Umfeld des Kraftfahrzeugs gelangen zu können. Verändert sich der Abstand des Radarsensors zum Verkleidungsteil, ändert sich auch das Dämpfungsverhalten des Außenverkleidungsbauteils auf die elektromagnetischen Wellen, was sich üblicherweise in einer Verringerung der Reichweite des Radarsensors äußert. Weiterhin werden die vom Radarsensor ausgesendeten elektromagnetischen Wellen („Radarwellen“) von Vibrationen des Außenverkleidungsbauteils maßgeblich gestört. Diese Vibrationen können sich in einem veränderten Dämpfungsverhalten oder in Winkelmessfehlern äußern. Die Auswertung der vom Überwachungssensor gelieferten Daten wird verfälscht.
Die Anordnung des Überwachungssensors im Außenverkleidungsbauteil hat allerdings fertigungstechnische Vorteile. Das Außenverkleidungsbauteil kann zusammen mit dem Überwachungssensor so weit vormontiert werden, dass das Außenverkleidungsbauteil im Vergleich zu einer Befestigung des Überwachungssensors an der Karosserie mit geringerem Aufwand montiert werden kann. Zudem können durch eine direkte Anbindung des Überwachungssensors am Außenverkleidungsbauteil die Toleranzen und Relativbewegungen zum Überwachungssensor minimiert werden.
Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, ein Außenverkleidungsbauteil vorzuschlagen, mit welchem eine einfache Montage des Außenverkleidungsbauteils bei einer über den Benutzungszeitraum des Außenverkleidungsbauteils gleichbleibend exakten Bestimmung des Abstands des Kraftfahrzeugs zu einem Objekt gewährleistet werden kann. Des Weiteren liegt einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welches mit einem derartigen Außenverkleidungsbauteil ausgestattet ist. Darüber hinaus liegt einer Ausbildung der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Computerprogrammprodukt zum Betreiben einer Positionsbestimmungseinrichtung eines solchen Außenverkleidungsbauteils bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1, 7 und 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Außenverkleidungsbauteil eines Kraftfahrzeugs, umfassend

- ein Verkleidungsteil aus Kunststoff,
- einen am Außenverkleidungsbauteil oder am Verkleidungsteil befestigten Überwachungssensor zum Überwachen des Umfelds des Kraftfahrzeugs, und
- eine Positionsbestimmungseinrichtung, mit welcher die Änderung der Position des Außenverkleidungsbauteils oder des Verkleidungsteils in Bezug auf zumindest einen Referenzpunkt bestimmbar ist, wobei der Referenzpunkt auf einem benachbart zum Außenverkleidungsbauteil oder zum Verkleidungsteil angeordneten Bauteil angeordnet ist.

Vorschlagsgemäß wird ein benachbart zum Außenverkleidungsbauteil oder zum Verkleidungsbauteil angeordnetes Bauteil als ein Referenzbauteil verwendet, auf welchem zumindest ein Referenzpunkt angeordnet ist. Das benachbart zum Außenverkleidungsbauteil oder zum Verkleidungsbauteil angeordnete Bauteil wird daher im Folgenden als Referenzbauteil bezeichnet, welches beispielsweise ein rohbaufestes Bauteil sein kann.
Die Positionsbestimmungseinrichtung kann auf geeignete Weise am Außenverkleidungsbauteil oder am Verkleidungsteil befestigt sein. Es ist zudem auch denkbar, die Positionsbestimmungseinrichtung in den Überwachungssensor zu integrieren oder an dessen Gehäuse zu befestigen. In vielen Fällen wird ein Versteifungselement eingesetzt, um das Verkleidungsteil zu versteifen. Es bietet sich an, den Überwachungssensor am Versteifungselement und damit indirekt am Verkleidungsteil zu befestigen. Da das Verkleidungsteil ein Teil des Außenverkleidungsbauteils ist, ist folglich auch eine Verbindung des Überwachungssensors am Außenverkleidungsbauteil realisiert.
Es können mehrere Referenzpunkte auf dem Referenzbauteil vorgesehen sein, wodurch einerseits eine Redundanz geschaffen werden kann. Das Ergebnis einer Positionsbestimmung unter Verwendung eines ersten Referenzpunktes kann mit dem Ergebnis einer weiteren Positionsbestimmung mit einem zweiten Referenzpunkt verglichen und auf Plausibilität hin überprüft werden. Andererseits kann eine Positionsänderung im dreidimensionalen Raum erfasst werden. Der Begriff „Referenzpunkt“ soll nicht im streng mathematischen Sinne verstanden werden, vielmehr weist der Referenzpunkt üblicherweise eine gewisse Fläche auf.
Der Überwachungssensor ist vorschlagsgemäß am Verkleidungsteil oder an einem Versteifungselement des Außenverkleidungsbauteils befestigt, mit welchem das Verkleidungsteil versteift wird. Ändert sich die Position des Außenverkleidungsbauteils relativ zum Referenzbauteil, ändert sich auch die Position des Überwachungssensors. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Außenverkleidungsbauteil in sich annähernd starr ist, so dass es zu keinen oder zu vernachlässigenden Positionsänderungen des Außenverkleidungsbauteils und seiner Komponenten in Bezug auf den Überwachungssensor kommt. Die Positionsänderung des Außenverkleidungsbauteils oder des Verkleidungsteils wird gleichgesetzt mit der Positionsänderung des Überwachungssensors. Auf diese Weise kann eine Information über die momentane Position des Überwachungssensors erzeugt werden. Wenn die Ist-Position zu stark von der Soll-Position abweicht, können geeignete Maßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise kann dem Fahrer des Kraftfahrzeugs ein Hinweis angezeigt werden, dass der ermittelte Abstand eines Objekts zum Kraftfahrzeug vom tatsächlichen Abstand abweichen kann. Der Fahrer kann diese Information entsprechend berücksichtigen. Additiv oder kumulativ könnte die Steuereinheit des Kraftfahrzeugs in einen Sicherheitsmodus versetzt werden, in welchem die gemessenen Abstände mit einem Sicherheitsfaktor beaufschlagt. Weiterhin könnte dem Fahrer angezeigt werden, dass er so schnell wie möglich eine Werkstatt aufsuchen soll, um die Position des Überwachungssensors kontrollieren und Gegenmaßnahmen einleiten zu lassen. In jedem Fall kann die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen, die infolge einer zu weit von der Soll-Position abweichenden Ist-Position des Überwachungssensors hervorgerufen werden, deutlich reduziert werden.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann die Positionsbestimmungseinrichtung einen am Außenverkleidungsbauteil oder am Verkleidungsteil befestigten, berührungslos arbeitenden Sensor zum Bestimmen der Änderung der Position des Außenverkleidungsbauteils oder des Verkleidungsteils in Bezug auf den Referenzpunkt umfassen. Die Verwendung eines berührungslos arbeitenden Sensors hat den Vorteil, dass keine mechanische Verbindung zu dem Referenzbauteil hergestellt werden muss, weshalb die Montage des Außenverkleidungsbauteils am Kraftfahrzeug einfach gehalten werden kann. Ein Beispiel für berührungslos arbeitende Sensoren können Kameras sein. Mit berührungslosen Sensoren kann die Änderung der Position quasikontinuierlich bestimmt und quantifiziert werden.
In einer weitergebildeten Ausführungsform kann der berührungslos arbeitende Sensor eine Quelle zum Erzeugen von mechanischen und/oder elektromagnetischen Wellen umfassen. Unter mechanischen Wellen können beispielsweise Ultraschallwellen verstanden werden. Elektromagnetische Wellen können beispielsweise Licht für Lidarsensoren oder Radarstrahlen für Radarsensoren sein. Derartige Sensoren werden mittlerweile häufig im Kraftfahrzeugbau verwendet und sind daher gut erprobt.
Bei einer weitergebildeten Ausführungsform kann der berührungslos arbeitende Sensor eine Quelle zum Erzeugen eines elektrischen Felds oder eines Magnetfelds umfassen. In dieser Ausführungsform kann die Änderung der Position des Außenverkleidungsbauteils mit kapazitiv oder induktiv arbeitenden Abstandssensoren ermittelt werden, welche ebenfalls häufig eingesetzt werden und daher kostengünstig verfügbar sind. Zudem kann beispielsweise ein Piezoelement eingesetzt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Positionsbestimmungseinrichtung einen Dehnungsmessstreifen umfassen, welcher

- am Außenverkleidungsbauteil oder am Verkleidungsteil und am benachbart zum Verkleidungsteil angeordneten Bauteil befestigt ist oder
- an einem Verbindungssteg angeordnet ist, welcher am Verkleidungsteil und am benachbart zum Außenverkleidungsbauteil oder zum Verkleidungsteil angeordneten Bauteil befestigt ist.

In dieser Ausführungsform können Dehnungsmessstreifen eingesetzt werden, welche sehr einfach aufgebaut und entsprechend kostengünstig sind. Zudem zeichnen sich die Dehnungsmessstreifen durch eine hohe Zuverlässigkeit aus.
Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch auszeichnen, dass die Positionsbestimmungseinrichtung einen Kontaktschalter umfasst, welcher bei Berührung mit dem Referenzpunkt aktiviert wird. Ein Kontaktschalter ist eine besonders einfache Ausführungsform, welche sich immer dann eignet, wenn die Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Eine kontinuierliche Bestimmung der Änderung der Position ist in dieser Ausführungsform nicht möglich.
Eine Ausbildung der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Außenverkleidungsbauteil nach einem der vorherigen Ausführungsformen, und ein benachbart zum Außenverkleidungsbauteil oder zum Verkleidungsteil angeordnetes Bauteil, auf welchem zumindest ein Referenzpunkt angeordnet ist.
Es bietet sich an, als Bauteil ein Bauteil zu wählen, bei welchem keine oder nur zu vernachlässigende Positionsänderungen im Betrieb und über die Laufzeit des Kraftfahrzeugs zu erwarten sind. Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeug erreichen lassen, entsprechen denjenigen, die für das vorliegende Außenverkleidungsbauteil erörtert worden sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass es mit dem vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeug möglich ist, Änderungen der Position des Verkleidungsteils und insbesondere des an einem Versteifungselement des Außenverkleidungsbauteils befestigten Überwachungssensors in Bezug auf zumindest einen Referenzpunkt zu bestimmen. Je nach Ausgestaltung der Positionsbestimmungseinrichtung können die Änderungen quasikontinuierlich oder diskret bestimmt werden. Im Falle einer quasikontinuierlichen Bestimmung der Änderungen der Position des Verkleidungsteils in Bezug auf das Referenzbauteil kann der aktuelle Wert der Änderung in die Bestimmung des Abstands eines sich im Umfeld des Kraftfahrzeugs befindenden Objekts vom Kraftfahrzeug einfließen und so die Abstandsbestimmung korrigiert werden. Bei einer diskreten Bestimmung kann beispielsweise ein Hinweis an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, dass eine Werkstatt aufgesucht werden muss, um die Betriebssicherheit des betreffenden Kraftfahrzeugs zu wahren.
Bei einer weiteren Ausbildung kann vorgesehen sein, dass das benachbart zum Außenverkleidungsbauteil oder zum Verkleidungsteil angeordnete Bauteil ein Trägerelement aus Metall ist oder Metall umfasst. Trägerelemente werden bei Kraftfahrzeugen an vielen Stellen benötigt, so dass das Referenzbauteil von einem ohnehin vorhandenen Bauteil gebildet wird. Es ist daher nicht notwendig, ein zusätzliches Bauteil vorzusehen.
Die Ausgestaltung des Referenzbauteils aus Metall hat den Effekt, dass sich die Position des Referenzbauteils im Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht oder in vernachlässigbarem Umfang ändert. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Änderung der Position des Überwachungssensors relativ zum Referenzbauteil ausschließlich oder hauptsächlich auf Formänderungen des Au-ßenverkleidungsbauteils und nicht auf Formänderungen des Referenzbauteils zurückzuführen ist. Nur Änderungen der Position, welche vom Außenverkleidungsbauteil und insbesondere des Versteifungselements, an welchem der Überwachungssensor üblicherweise befestigt ist, hervorgerufen werden, haben einen Einfluss auf die Position des Überwachungssensors und nur derartige Änderungen beeinflussen die Qualität der Überwachung des Umfelds des Kraftfahrzeugs. Fehlinterpretationen bei der Bestimmung der Änderung werden ausgeschlossen oder auf ein vernachlässigendes Maß begrenzt.
Eine fortentwickelte Ausbildung kann vorgeben, dass das Trägerelement an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt ist. Das Trägerelement kann in dieser Ausbildung an der Versteifung der Karosserie mitwirken. Zudem ist eine klare Entkopplung zwischen dem Außenverkleidungsbauteil und dem Referenzbauteil vorhanden. Die Karosserie wird häufig auch als Rohbau bezeichnet. Das Trägerelement ist Teil des Rohbaus oder ein rohbaufestes Bauteil ist. Beim Trägerelement sind keine Positionsänderungen über die Laufzeit zu erwarten.
Nach Maßgabe einer fortentwickelten Ausbildung kann das Trägerelement ein Querträger des Kraftfahrzeugs sein. Querträger sind üblicherweise ohnehin in der Nähe des Außenverkleidungsbauteils an der Karosserie angeordnet, so dass es sich anbietet, einen derart angeordneten Querträger als Referenzbauteil zu verwenden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt zum Betreiben einer Positionsbestimmungseinrichtung eines Außenverkleidungsbauteils nach einem der vorherigen Ausführungsformen, wobei das Computerprogrammprodukt Programmmittel zum Veranlassen einer Steuereinheit umfasst, die folgenden Schritte auszuführen, wenn das Computerprogramm auf der Steuereinheit ausgeführt wird:

- Bestimmen der Änderung der Position des Außenverkleidungsbauteils oder des Verkleidungsteils in Bezug auf zumindest einen Referenzpunkt mit der Positionsbestimmungseinrichtung, und
- für den Fall, dass die Änderung der Position einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, Ausgeben eines Hinweissignals mit der Positionsbestimmungseinrichtung.

Der Grenzwert kann so gewählt werden, dass dann, wenn dieser überschritten wird, eine ausreichend exakte Bestimmung des Abstands des Kraftfahrzeugs zu einem Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeugs nicht mehr gewährleistet werden kann. Dem Fahrer des Kraftfahrzeugs kann diese Situation mit dem Hinweissignal angezeigt werden. Hieraus kann der Fahrer ableiten, dass er sich nicht mehr auf die Überwachung des Umfelds des Kraftfahrzeugs verlassen kann und eine Werkstatt aufsuchen sollte. Das Hinweissignal kann auch dazu verwendet werden, die Steuereinheit in einen Sicherheitsmodus zu versetzen, bei welchem ein Sicherheitsfaktor bei der Bestimmung des Abstands des Kraftfahrzeugs zu einem Objekt verwendet wird. Zudem könnte beispielsweise die Höchstgeschwindigkeit, welche das Kraftfahrzeug erreichen kann, begrenzt werden.
Nach Maßgabe einer fortentwickelten Ausbildung können die Programmmittel so ausgebildet sein, dass sie die Steuereinheit veranlassen, die folgenden Schritte auszuführen:

- Berücksichtigen der bestimmten Änderung der Position des Außenverkleidungsbauteils oder des Verkleidungsteils beim Überwachen des Umfelds des Kraftfahrzeugs mit der Steuereinheit.

Es können Algorithmen entwickelt und auf der Steuereinheit hinterlegt werden, mit denen unter Berücksichtigung der bestimmten Änderung der Position des Außenverkleidungsbauteils oder des Verkleidungsteils in Bezug auf den Referenzpunkt die ermittelten Abstände des Kraftfahrzeugs zu einem oder mehreren Objekten im Umfeld des Kraftfahrzeugs korrigiert werden können. Es ist selbst dann möglich, das Umfeld des Kraftfahrzeugs mit einer ausreichenden Genauigkeit zu erfassen, wenn sich die Position des Außenverkleidungsbauteils oder des Verkleidungsteils und des Überwachungssensors in Bezug auf das Referenzbauteil deutlich ändert. Ein Werkstattbesuch kann sich erübrigen, wenn sich die Änderungen in bestimmten Grenzen halten.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

1A ein Außenverkleidungsbauteil nach dem Stand der Technik anhand einer ausschnittsweisen Seitendarstellung,
1B das in 1A teilweise dargestellte Außenverkleidungsbauteil anhand einer perspektivischen Darstellung,
2A ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Außenverkleidungsbauteils anhand einer ausschnittsweisen Seitendarstellung,
2B das in 2A teilweise dargestellte Außenverkleidungsbauteil anhand einer perspektivischen Darstellung,
3A ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Außenverkleidungsbauteils anhand einer ausschnittsweisen Seitendarstellung,
3B das in 3A teilweise dargestellte Außenverkleidungsbauteil anhand einer perspektivischen Darstellung,
4A ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Außenverkleidungsbauteils anhand einer ausschnittsweisen Seitendarstellung,
4B das in 4A teilweise dargestellte Außenverkleidungsbauteil anhand einer perspektivischen Darstellung,
5A ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Außenverkleidungsbauteils anhand einer ausschnittsweisen Seitendarstellung,
5B das in 5A teilweise dargestellte Außenverkleidungsbauteil anhand einer perspektivischen Darstellung,
6 eine prinzipielle Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Außenverkleidungsbauteil nach einem der in den 2A bis 5B gezeigten Ausführungsbeispielen.

In 1A ist ein Teil eines Außenverkleidungsbauteils 10 eines Kraftfahrzeugs 11 (vgl. 6) nach dem Stand der Technik anhand einer Seitenansicht dargestellt. In 1B ist das in 1A teilweise dargestellte Außenverkleidungsbauteil 10 anhand einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Bei dem Außenverkleidungsbauteil 10 kann es sich um einen Stoßfänger oder einen Kühlergrill handeln.
Das Außenverkleidungsbauteil 10 umfasst ein flächiges Verkleidungsteil 12 aus Kunststoff, welches die Sichtseite des Außenverkleidungsbauteils 10 bildet. Das Außenverkleidungsbauteil 10 kann ausschließlich vom Verkleidungsteil 12 gebildet werden, üblicherweise weist das Außenverkleidungsbauteil 10 aber weitere Elemente wie Befestigungsabschnitte, Kühlerschutzgitter und dergleichen auf. Das in den 1A und 1B dargestellte Verkleidungsteil 12 ist mit einem Versteifungselement 13 verstärkt.
Entweder direkt oder indirekt am Verkleidungsteil 12 ist ein Überwachungssensor 14 befestigt, mit welchem das Umfeld des Kraftfahrzeugs 11 überwacht und insbesondere der aktuelle Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug 11 und Objekten im Umfeld des Kraftfahrzeugs 11 bestimmt werden kann. Im in den 1A und 1B dargestellten Außenverkleidungsbauteil 10 ist der Übererwachungssensor 14 am Versteifungselement 13 befestigt.
Das Außenverkleidungsbauteil 10 ist üblicherweise im Spritzgussverfahren hergestellt und besteht daher aus einem thermoplastischen Kunststoff. Infolgedessen kann sich das Außenverkleidungsbauteil 10 im Betrieb des Kraftfahrzeugs 11 seine Form ändern, beispielsweise infolge eines Senkens oder infolge von Längenänderungen aufgrund von Temperaturänderungen. Da der Überwachungssensor 14 am Außenverkleidungsbauteil 10 befestigt ist, ändert dieser seine Position infolge der Formänderung des Außenverkleidungsbauteils 10 ebenfalls, wodurch es zu Ungenauigkeiten in der Überwachung des Umfelds des Kraftfahrzeugs 11 kommen kann. Insbesondere kann infolgedessen der aktuelle Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug 11 und Objekten im Umfeld des Kraftfahrzeugs 11 nicht mehr mit der für die Gewährleistung der Betriebssicherheit notwendigen Genauigkeit bestimmt werden.
In den 1A und 1B ist weiterhin ein benachbart zum Verkleidungsteil 12 angeordnetes Bauteil 16 zu erkennen, welches ein Trägerelement 18 des Kraftfahrzeugs 11 ist, in diesem Fall ein Querträger 20. Zu erkennen ist auch, dass das Außenverkleidungsbauteil 10 nicht am Querträger 20, sondern beispielsweise mit dem Versteifungselement 13 an der Kraftfahrzeug-Außenhaut befestigt ist (nicht dargestellt).
In den 2A und 2B ist ein Teil eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Außenverkleidungsbauteils 22₁ anhand einer Seitenansicht (2A) und einer perspektivischen Darstellung (2B) gezeigt. Der prinzipielle Aufbau des Außenverkleidungsbauteils 22₁ entspricht demjenigen des Außenverkleidungsbauteils 22₁, welches in den 1A und 1B dargestellt ist. Insofern wird auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen und im Folgenden auf die erfindungserheblichen Unterschiede eingegangen.
Das erfindungsgemäße Außenverkleidungsbauteil 22₁ umfasst eine Positionsbestimmungseinrichtung 24, mit welcher die Änderung der Position des Verkleidungsteils 12 in Bezug auf zumindest einen Referenzpunkt 26 bestimmbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Referenzpunkt 26 vorgesehen, die auf einem benachbart zum Verkleidungsteil 12 angeordneten Bauteil 16 angeordnet sind, in diesem Fall auf den bereits erwähnten Querträger 20 des Kraftfahrzeugs 11. Die Referenzpunkte 26 sind als Erhebungen 28 ausgeführt, die auf einem Blechteil angeordnet sind, welches am Querträger 20 befestigt ist (vgl. insbesondere 2B). Der Querträger 20 kann daher auch als ein Referenzbauteil bezeichnet werden.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 24 umfasst einen berührungslos arbeitenden Sensor 30, der in diesem Fall eine Quelle 31 zum Erzeugen von mechanischen und/oder elektromagnetischen Wellen umfasst. Der berührungslos arbeitende Sensor 30 kann beispielsweise als eine Kamera, ein Lidar-Sensor 30, ein Radarsensor oder ein Ultraschallsensor ausgestaltet sein, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist. Im Falle einer Kamera wird auch von einem bildgebenden Sensor 30 gesprochen.
Mit dem berührungslos arbeitenden Sensor 30 kann die Position der drei Referenzpunkte 26 in Bezug auf das Außenverkleidungsbauteil 22₁ und insbesondere in Bezug auf den Überwachungssensor 14 bestimmt werden. Hierzu kann eine Abstandsbestimmung zwischen dem Sensor 30 und den drei Referenzpunkten 26 durchgeführt werden. Insbesondere können Änderungen der Position des Verkleidungsteils 12 relativ zu den Referenzpunkten 26 bestimmt werden. Aufgrund der Tatsache, dass insgesamt drei Referenzpunkte 26 vorgesehen sind, lassen sich Formänderungen des Außenverkleidungsbauteils 22₁ und insbesondere des Verkleidungsteils 12 in allen drei Raumachsen ermitteln. Da, wie oben erwähnt, der Überwachungssensor 14 am Außenverkleidungsbauteil 22₁ befestigt ist, ändert sich seine Position relativ zu den Referenzpunkten 26, wenn sich die Position des Außenverkleidungsbauteils 22₁ in Bezug auf die Referenzpunkte 26 ändert.
Der Querträger 20 ist dabei aus Metall gefertigt und an der Karosserie des Kraftfahrzeugs 11 befestigt (nicht dargestellt). Im Gegensatz zu dem aus Kunststoff gefertigten Außenverkleidungsbauteil 22₁ ändert der Querträger 20 seine Position im bestimmungsgemäßen Betrieb des Kraftfahrzeugs 11 nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang. Daher ist sichergestellt, dass Änderungen der Position des Außenverkleidungsbauteils 22₁ relativ zu den Referenzpunkten 26 von Formänderungen des Außenverkleidungsbauteils 22₁ verursacht werden und nicht von Form- oder Positionsänderungen des Querträgers 20.
In den 3A und 3B ist ein Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Außenverkleidungsbauteils 22₂ in Anlehnung an die in den 2A und 2B gewählte Darstellung gezeigt. In diesem Fall umfasst die Positionsbestimmungseinrichtung 24 einen Dehnungsmessstreifen 32, der auf einem Verbindungssteg 34 aufgebracht ist. Der Verbindungssteg 34 ist am ersten Ende mit dem Außenverkleidungsbauteil 22₂, hier mit dem Versteifungselement 13, und am zweiten Ende mit dem Querträger 20 verbunden. Denkbar ist auch, den Verbindungssteg 34 am ersten Ende am Gehäuse des Überwachungssensors 14 zu befestigen. Die Verbindung des Verbindungsstegs 34 mit dem Querträger 20, beispielsweise eine Schraube, ein Bolzen oder ein Niet umfassend, bildet im zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Außenverkleidungsbauteils 22₂ den Referenzpunkt 26. Nicht dargestellt ist eine Ausführungsform, in welcher der Dehnungsmessstreifen 32 als solcher, also ohne Verwendung eines Verbindungsstegs am ersten Ende mit dem Außenverkleidungsbauteil 22₂ und am zweiten Ende mit dem Querträger 20 verbunden ist.
Änderungen der Position des Außenverkleidungsbauteils 22₂ und folglich der Position des Überwachungssensors 14 in Bezug auf den Querträger 20 äußern sich in einer Dehnung, einer Stauchung oder einer Torsion des Dehnungsmessstreifens 32, der diese in eine entsprechende Änderung seines elektrischen Widerstands umsetzt.
In den 4A und 4B ist ein Teil eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Außenverkleidungsbauteils 22₃ in Anlehnung an die in den 2A und 2B gewählte Darstellung gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Positionsbestimmungseinrichtung 24 einen Kontaktschalter 36, der ein L-förmiges Element 38 umfasst, welches mit dem freien Schenkel in eine Ausnehmung eines am Querträger 20 befestigten U-förmigen Elements 40 eingreift. Der freie Schenkel des L-förmigen Elements 38 ist folglich zwischen den beiden im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Armen des U-förmigen Elements 40 angeordnet.
Wird das Außenverkleidungsbauteil 22₃ über ein bestimmtes Maß hinaus gegenüber dem Querträger 20 bewegt, kommt der freie Schenkel des L-förmigen Elements 38 dem U-förmigen Element 40 in Berührung. Wird das Außenverkleidungsbauteil 22₃ bezogen auf die in den 4A und 4B gewählte Darstellung vertikal nach oben vom Querträger 20 weg bewegt, kommt der frei Schenkel mit dem oberen Arm des U-förmigen Elements 40 in Kontakt. Wird das Außenverkleidungsbauteil 22₃ vertikal zum Querträger 20 hin bewegt, kommt der frei Schenkel mit dem unteren Arm des U-förmigen Elements 40 in Kontakt. Aufgrund des Kontakts kann ein Schaltvorgang ausgelöst werden, der entsprechend interpretiert und weiterverarbeitet werden kann.
Der obere Arm und der untere Arm des U-förmigen Elements 40 bilden im dritten Ausführungsbeispiel des Außenverkleidungsbauteils 22₃ den Referenzpunkt 26.
In den 5A und 5B ist ein Teil eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Außenverkleidungsbauteils 22₄ in Anlehnung an die in den 2A und 2B gewählte Darstellung gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Positionsbestimmungseinrichtung 24 einen berührungslos arbeitenden Sensor 30 mit einer Quelle 42 zum Erzeugen eines elektrischen Felds oder eines Magnetfelds. Infolgedessen kann ein kapazitiver oder induktiver Sensor 30 realisiert werden, mit welchem Relativbewegungen zwischen dem Sensor 30 und dem Referenzpunkt 26 detektiert und quantifiziert werden können.
In diesem Fall wird der Referenzpunkt 26 von dem Teil des benachbart angeordneten Bauteils 18 gebildet, welcher mit dem von der Quelle 42 erzeugten elektrischen Feld oder Magnetfeld in Wechselwirkung tritt, in diesem Fall eine Lasche 43.
Nicht dargestellt ist eine Ausführungsform, bei welcher die Positionsbestimmungseinrichtung 24 in den Überwachungssensor 14 integriert ist (siehe 6). Für den Fall, dass der Überwachungssensor 14 auf einem geeigneten Messprinzip arbeitet, kann dieser auch im Sinne der obigen Ausführungen so modifiziert werden, dass eine Änderung der Position des Verkleidungsteils 12 in Bezug auf zumindest einen Referenzpunkt 26 bestimmbar ist.
6 zeigt den vorderen Teil eines Kraftfahrzeugs 11 mit einem Außenverkleidungsbauteil 22 nach einem der vorherigen Ausführungsformen, welches in diesem Fall als ein Stoßfänger 44 ausgebildet ist. Von außen sichtbar ist das Verkleidungsteil 12, welches die Sichtseite des Stoßfängers bildet. Am Außenverkleidungsbauteil 22₁ ist ein Überwachungssensor 14 angeordnet, mit welchem das Umfeld des Kraftfahrzeugs 11 überwacht werden kann.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 24 ist im Überwachungssensor 14 integriert und kommuniziert mit einer Steuereinheit 46. Auf der Steuereinheit 46 ist ein nicht dargestelltes Computerprogramm installiert, welches ebenfalls nicht dargestellte Programmmittel umfasst. Das benachbart zum Verkleidungsteil 12 angeordnete Bauteil 16 ist als ein Querträger 20 ausgebildet, auf welchem ein Referenzpunkt 26 angeordnet ist.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 24 führt eine Abstandsmessung durch, mit welcher der Abstand zwischen der Positionsbestimmungseinrichtung 24 und dem Referenzpunkt 26 gemessen werden kann.
Für den Fall, dass sich der Abstand insbesondere infolge einer Formänderung des Außenverkleidungsbauteils 22₁ über ein gewisses Maß ändert, kann die Steuereinheit 46 mittels des Computerprogrammprodukts ein Hinweissignal ausgeben, beispielsweise in Form eines optischen Signals, welches der Fahrer des Kraftfahrzeugs 11 wahrnehmen kann. Der Fahrer kann mit dem Hinweissignal darauf hingewiesen werden, dass die vom Überwachungssensor 14 gelieferten Daten zum Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug 11 und einem Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeugs 11 eine gewisse Ungenauigkeit aufweisen können und dass empfohlen wird, eine Werkstatt aufzusuchen, um die Position der Positionsbestimmungseinrichtung 24 korrigieren zu lassen.
Je nach Ausbildung der Positionsbestimmungseinrichtung 24 kann das Computerprogrammprodukt Algorithmen enthalten, mit welcher die Position des Verkleidungsteils 12 und folglich des Überwachungssensors 14 bei der Überwachung des Umfelds berücksichtigt werden können. Insbesondere können die vom Überwachungssensor 14 gemessenen Abstände zwischen dem Kraftfahrzeug 11 und einem Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeugs 11 entsprechend korrigiert werden.
Bezugszeichenliste

10: Außenverkleidungsbauteil
11: Kraftfahrzeug
12: Verkleidungsteil
13: Versteifungselement
14: Überwachungssensor
16: benachbart angeordnetes Bauteil
18: Trägerelement
20: Querträger
22: Außenverkleidungsbauteil
221 - 224: Außenverkleidungsbauteil
24: Positionsbestimmungseinrichtung
26: Referenzpunkt
28: Erhebung
30: berührungslos arbeitender Sensor
31: Quelle zum Erzeugen von mechanischen und/oder elektromagnetischen Wellen
32: Dehnungsmessstreifen
34: Verbindungssteg
36: Kontaktschalter
38: L-förmiges Element
40: U-förmiges Element
42: Quelle zum Erzeugen eines elektrischen Felds oder eines Magnetfelds
43: Lasche
44: Stoßfänger
46: Steuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2020/0056909 A1 [0003]
US 2020/0039531 A1 [0003]
US 2019/0004160 A1 [0003]
EP 3514444 A1 [0003]
US 10471904 B2 [0003]
DE 102014213704 A1 [0003]

Claims

Außenverkleidungsbauteil (22) eines Kraftfahrzeugs (11), umfassend - ein Verkleidungsteil (12) aus Kunststoff, - einen Außenverkleidungsbauteil (22) oder am Verkleidungsteil (12) befestigten Überwachungssensor (14) zum Überwachen des Umfelds des Kraftfahrzeugs (11), und - eine Positionsbestimmungseinrichtung (24), mit welcher die Änderung der Position Außenverkleidungsbauteils (22) oder des Verkleidungsteils (12) in Bezug auf zumindest einen Referenzpunkt (26) bestimmbar ist, wobei der Referenzpunkt (26) auf einem benachbart zum Außenverkleidungsbauteil (22) angeordneten Bauteil (16) angeordnet ist.
Außenverkleidungsbauteil (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmungseinrichtung (24) einen am Außenverkleidungsbauteil (22) oder am Verkleidungsteil (12) befestigten, berührungslos arbeitenden Sensor (30) zum Bestimmen der Änderung der Position des Außenverkleidungsbauteils (22) oder des Verkleidungsteils (12) in Bezug auf den Referenzpunkt (26) umfasst.
Außenverkleidungsbauteil (22) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der berührungslos arbeitende Sensor (30) eine Quelle (31) zum Erzeugen von mechanischen und/oder elektromagnetischen Wellen umfasst.
Außenverkleidungsbauteil (22) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der berührungslos arbeitende Sensor (30) eine Quelle (42) zum Erzeugen eines elektrischen Felds oder eines Magnetfelds umfasst.
Außenverkleidungsbauteil (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Positionsbestimmungseinrichtung (24) einen Dehnungsmessstreifen (32) umfasst, welcher o am Außenverkleidungsbauteil (22) oder am Verkleidungsteil (12) und am benachbart zum Verkleidungsteil (12) angeordneten Bauteil (16) befestigt ist oder o an einem Verbindungssteg (34) angeordnet ist, welcher Außenverkleidungsbauteil (22) oder am Verkleidungsteil (12) und am benachbart zum Verkleidungsteil (12) angeordneten Bauteil (16) befestigt ist.
Außenverkleidungsbauteil (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmungseinrichtung (24) einen Kontaktschalter (36) umfasst, welcher bei Berührung mit dem Referenzpunkt (26) aktiviert wird.
Kraftfahrzeug (11), umfassend - ein Außenverkleidungsbauteil (22) nach einem der vorherigen Ansprüche, und - ein benachbart zum Außenverkleidungsbauteil (22) oder zum Verkleidungsteil (12) angeordnetes Bauteil (16), auf welchem zumindest ein Referenzpunkt (26) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (11) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das benachbart zum Außenverkleidungsbauteil (22) oder zum Verkleidungsteil (12) angeordnete Bauteil (16) ein Trägerelement (18) aus Metall ist.
Kraftfahrzeug (11) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (18) an der Karosserie des Kraftfahrzeugs (11) befestigt ist.
Kraftfahrzeug (11) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (18) ein Querträger (20) des Kraftfahrzeugs (11) ist.
Computerprogrammprodukt zum Betreiben einer Positionsbestimmungseinrichtung (24) eines Außenverkleidungsbauteils (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Computerprogrammprodukt Programmmittel zum Veranlassen einer Steuereinheit umfasst, die folgenden Schritte auszuführen, wenn das Computerprogramm auf der Steuereinheit ausgeführt wird: - Bestimmen der Änderung der Position des Außenverkleidungsbauteils (22) oder des Verkleidungsteils (12) in Bezug auf zumindest einen Referenzpunkt (26) mit der Positionsbestimmungseinrichtung (24), und - für den Fall, dass die Änderung der Position einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, Ausgeben eines Hinweissignals mit der Positionsbestimmungseinrichtung (24).
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11, wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden: - Berücksichtigen der bestimmten Änderung der Position des Außenverkleidungsbauteils (22) oder des Verkleidungsteils (12) beim Überwachen des Umfelds des Kraftfahrzeugs (11) mit der Steuereinheit.