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Die Erfindung betrifft einen Aufprallsensor mit einem deformierbaren Hohlkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie dieser beispielsweise aus der
WO 2012/113362 als elastischer Rundschlauch bspw. aus Silikon bekannt ist und insbesondere für die frühzeitige Erkennung eines Fußgängeraufpralls und Auslösung von Fußgängerschutzeinrichtungen beschrieben wird.
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Zudem weist der Hohlkörper oder der Drucksensor zumindest eine Druckausgleichsöffnung zur Umgebung auf, da Änderungen im Umgebungsluftdruck beispielsweise durch Wetter, Änderung der Höhenlage des Fahrzeugs oder ähnliche Effekte sich keinesfalls über die Dauer zu einem Messfehler entwickeln dürfen. Zum Schutz vor Feuchtigkeit kamen dazu oft sogenannte Druckausgleichsmembranen zum Einsatz.
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Der Rundschlauch ist vorzugsweise im Inneren eines Dämpfungskörpers in Aufprallrichtung hinter diesem und in Anlage an dem Querträger als Widerlager angeordnet, wobei in der Praxis festgestellt werden musste, dass für eine solche Anordnung eine entsprechend feste Abstützung, wie diese in der Regel nur der Querträger bieten konnte, erforderlich war. Da jedoch die Außenbereich des Kraftfahrzeugs zunehmend weiteren funktionalen und ästhetischen Anforderungen entsprechen sollen und die Querträger oft nicht mehr die komplette Fahrzeugbreite abdecken und daher durch den Schlauchsensor nicht mehr die komplette Fahrzeugbreite erfasst werden könnte, ist es Aufgabe der Erfindung eine neuartige Ausgestaltung eines solchen Aufprallsensors vorzustellen.
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So weist der erfindungsgemäße Hohlkörper eine Vielzahl von Hohlkammern auf, welche senkrecht zur Aufprallrichtung zueinander versetzt angeordnet und durch Wandabschnitte abschnittsweise voneinander getrennt sind, wobei die Hohlkammern wiederum untereinander durch Durchdurchlassöffnungen miteinander druckdurchlässig zu einem gemeinsamen Hohlkörper verbunden sind.
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Zudem werden die Hohlkammern über Halteabschnitte der Kunststoffwandung zumindest auf einer Außenseite, vorzugsweise der zur Außenhaut des Fahrzeugs gerichteten Außenseite, senkrecht zur Aufprallrichtung abschnittsweise zusammengehalten.
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Die Form der Hohlkammern bzw. die die Hohlkammern voneinander trennenden Wandabschnitte sind so geformt, dass bei einem Aufprall zumindest die Wandabschnitte der unmittelbar getroffenen Hohlkammer(n) so verbogen werden, dass bei Aufprall im Hohlkörper eine Druckänderung auftritt, welche an dem zumindest einen mit dem Hohlkörper verbundenen Drucksensor erfassbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Hohlkörper eine erste und in Aufprallrichtung versetzt eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die Oberflächen durch deren Formgebung und/oder Materialwahl oder Dicke unterschiedlich steif ausgestaltet sind.
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Zudem können die Oberflächen an den Seiten, also parallel zur Aufprallrichtung vorzugsweise so geformt sein, dass diese eine definierte Verbiegung unterstützen, insbesondere keil-, falten- oder wellenförmig mit Einschnitten bzw. Ausformungen geformt sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Hohlkörper eine erste Oberfläche auf, welche zumindest annäherungsweise eben ausgestaltet ist.
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In Aufprallrichtung sind dabei zumindest abschnittsweise von der ersten Oberfläche abstehende Ausformungen vorgesehen, wobei diese Ausformungen zur Aufprallrichtung senkrecht und seitlich den Hohlkammern zumindest an den umlaufenden Außenrändern mit der ersten Oberfläche zu dem Hohlkörper mit einem darin eingeschlossenen Hohlkörper verbinden. Zumindest einige der Ausformungen weisen zur ersten Oberfläche hin gerichtete Einschnitte und/oder Wandabschnitte auf, welche im Inneren der Ausformungen letztlich die einzelnen Hohlkammern bilden. Die einzelnen Hohlkammern sind aber wiederum miteinander durch Verbindungsabschnitte zu einem gemeinsamen Hohlkörper verbunden.
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Bei einem Aufprall werden die Ausformungen, deren Wandabschnitte und damit letztlich auch die Hohlkammern zumindest lokal so zueinander verformt, insbesondere verbogen, sodass bei Aufprall im Hohlkörper das Innenvolumen ändert und damit eine Druckänderung auftritt, welche an dem zumindest einen mit dem Hohlkörper verbundenen Drucksensor erfasst wird.
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Vorzugsweise sind zumindest über einen Abschnitt der Gesamtlänge in Aufprallrichtung die die Hohlkammern voneinander trennenden Wandabschnitte oder zumindest die Innenwand der Wandabschnitte in Aufprallrichtung geneigt geformt ist, insbesondere keil-, falten- oder wellenförmig. Vorzugsweise gilt dies ebenfalls für die Seitenwände. Durch die Möglichkeiten des 3-D-Drucks entstehen hier viele Gestaltungsmöglichkeiten, um die Biegeelastizität des Hohlkörpers bzw. die Druckänderung bei Aufprall an die Vorgaben aus dem Fahrzeugbau entsprechend anzupassen.
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Der Hohlkörper ist vorzugsweise mit den Halteabschnitten entsprechend der ersten Oberfläche an der Außenfläche des Fahrzeugs anliegend befestigt, vorzugsweise flächig, insbesondere verklebt.
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Der Hohlkörper weist vorzugsweise zumindest in Querrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet die Mehrzahl von versetzten Hohlkammern auf und sind vorzugsweise in Querrichtung an beiden Enden des Hohlkörpers angeordnete Drucksensoren vorgesehen. Über Laufzeitunterschiede des Drucksignals kann so die Position des Aufpralls noch näher abgeleitet werden.
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Erwähnt sei nochmals, dass der Hohlkörper und/oder der Drucksensor zumindest eine Druckausgleichsöffnung zur Umgebung aufweist. Vorzugsweise können eine Mehrzahl entsprechender Öffnungen in Bezug auf die Hochachse des Fahrzeugs unten am Hohlkörper angeordnet werden, sodass zugleich eventuell kondensierende Feuchtigkeit durch diese Öffnungen abfließen kann. Denkbar ist auch, dass der Hohlkörper entsprechend perforiert ausgestaltet ist. Selbst verständlich ist die Gesamtfläche der Druckausgleichsöffnung(en) im Verhältnis zur Gesamtfläche des Innenvolumens des Hohlkörpers dennoch sehr klein und der Druckausgleich im Verhältnis zum Aufprall um ein Vielfaches kleiner, dh wird im Aufprall durch die Druckausgleichsöffnung der Signalverlauf nur unerheblich beeinflusst, ist aber umgekehrt der Druckausgleich längerfristig im Fahrzeug erforderlich, da durch Witterungseinflüsse, unterschiedliche Höhenlage oder auch die nicht unerhebliche Wärmeeinwirkung Druckunterschiede auftreten können, jedoch immer in einer gegenüber dem Aufprall viel geringeren Änderungsgeschwindigkeit und auf diese entsprechend die Druckausgleichsöffnung dimensioniert sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren noch näher erläutert. In den Figuren werden in der Regel für das Verständnis der Ausrichtung mit X die Fahrtrichtung des Fahrzeugs, mit Y die Querachse des Fahrzeugs und mit Z die Hochachse des Fahrzeugs als Referenz mit angegeben, wobei als Richtung des Aufpralls natürlich primär eine Kollision in bzw. entgegengesetzt zur Fahrtrichtung erfasst werden soll, aber insbesondere bei den in der Regel abgerundeten Ecken und Seitenbereichen des Fahrzeugs auch schrittweise in die Querrichtung übergehen kann und sich die vorliegende Erfindung natürlich genauso gut für die Erkennung eines Seitenaufpralls eignet.
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Die 1 zeigt ein Fahrzeug von oben mit in dieser Ausgestaltung vorzugsweise 3 Aufprallsensoren 1.R, 1.M, 1.L, an denen jeweils zumindest ein Drucksensor PSAT angeordnet ist, vorzugsweise jedoch an jedem Hohlkörper an seinen Enden jeweils ein Drucksensor. Prinzipiell denkbar ist natürlich, dass sich auch nur ein entsprechender Aufprallsensor über die gesamte Fahrzeugbreite erstreckt, was jedoch aufgrund der komplexen Einbausituation und Vielzahl von zusätzlichen Komponenten, wie Scheinwerfern, Lüftungsöffnungen und Radarsensoren oder aber auch der speziellen Formgebung der Fahrzeugfront so nicht immer aufrecht erhalten lässt und ein besonderer Vorzug der Erfindung ja gerade ist, dass diese sich sehr gut an die jeweilige Außenhaut anpassen lässt.
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Die 2A zeigt nun in einer 1. Ansicht eine Ausgestaltung des Aufprallsensors mit einem Hohlkörper 1, der über eine Grundfläche 11 als 1. Oberfläche im Sinne einer der Ausgestaltungen an der Fahrzeugaußenhaut 2 angeordnet ist, vorzugsweise dort befestigt und angeklebt. Diese Grundfläche 11 bildet zugleich die Halteabschnitte, über welche die hier in der Figur mit 12 bezeichneten Ausformungen miteinander verbunden sind, wobei die Ausformungen durch Einschnitte 13 auf der Oberfläche bereits in Segmente unterteilt werden. Wie jedoch noch besser in der 2B zu erkennen ist, erstreckt sich diese Formgebung insbesondere auch in den Innenraum des Hohlkörpers. So sind dort Wandabschnitte 14 vorgesehen, welche die den jeweiligen Ausformungen 12 entsprechenden Hohlkörperbereiche 15 abschnittsweise voneinander trennen.
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Andererseits zeigt die 2B auch die Druck Durchdurchlassöffnungen 16, welche wiederum die einzelnen Hohlkammern 15 letztlich zu einem gemeinsamen druckdurchlässigen Hohlkörper verbinden. Entscheidend ist, dass durch den Aufprall, insbesondere die Biegebelastung auf den Hohlkörper, die Wandabschnitte 14 und damit letztlich die einzelnen Hohlkammern 15 verformt, insbesondere gequetscht, gestaucht oder auseinandergezogen werden und sich dadurch das Innenvolumen der einzelnen Hohlkammern geringfügig verändert und es zu einer dem Aufprall entsprechenden Druckänderung im Hohlkörper kommt.
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Durch die aus der Grundfläche 11 gebildeten Halteabschnitten ist die Steifigkeit des Hohlkörpers auf der einen, insbesondere dem Aufprall zugewandten Seite auch geringer als auf der insbesondere durch die Ausformungen 12 und Einschnitte 13 weicher und elastischer gestalteten Gegenseite. Prinzipiell könnte auch rein durch die Dicke der jeweiligen Kunststoffwandung ein solcher Unterschied in der Steifigkeit bewirkt werden oder gezielt unterschiedliche elastische Kunststoffmaterialien Verwendung finden, um den jeweiligen Anforderungen zu entsprechen. So könnte beispielsweise auch die der 1. Oberfläche in Aufprallrichtung gegenüberliegende Oberfläche ebenfalls eben ausgestaltet sein und ausschließlich im Inneren des Hohlkörpers entsprechende Hohlkammern ausgebildet sein und die Verformung durch Biegung beim Aufprall rein durch die unterschiedliche Steifigkeit der beiden Oberflächen bewirkt werden.
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Die 2C zeigt noch mal den Querschnitt durch den Hohlkörper gemäß 2B und dabei insbesondere auch die inneren Wandabschnitte 14 in Verlängerung der Einschnitte 13 auf der Außenseite sowie die Seitenwände 18, welche den Hohlkörper seitlich abschließen und vorzugsweise ebenfalls mit Einschnitten oder ähnlichen Formgebungen auf eine definierte Biegerichtung optimiert sind.
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Erste Versuche haben dabei gezeigt, dass selbst relativ kleine Wandabschnitte 14 ausreichen, um ein messbares Drucksignal im Inneren des Hohlkörpers zu erreichen, durch die Formgebung der Hohlkammern und Ausrichtung der Wandabschnitte die Signalamplitude aber weiter optimiert und zudem die Elastizität des Hohlkörpers und dessen Langzeitstabilität über die Lebensdauer eines Fahrzeugs hin verbessert werden kann.
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So zeigen die 3A und 3B auch eine alternative Ausgestaltung, bei welcher die Hohlkammern 15 durch keilförmig aufgefächerte Wandabschnitte 14 A und 14 B gebildet werden, welche in Aufprallrichtung winklig angeordnet und aufeinander und zulaufend gestaltet sind. Bei dieser Ausgestaltung sind jedoch nicht nur die der Grundfläche 11 gegenüberliegende Außenfläche, sondern auch die jeweiligen Seitenwände 18 entsprechend keilförmig geformt, jedoch über die Halteabschnitte in der Grundfläche 11 mechanisch befestigt und verbunden sowie durch die Verbindungsöffnungen 16 die Hochkammern natürlich weiter druckmäßig miteinander verbunden. Wie die 3A aber auch zeigt, kann auch die Innenseite der Grundfläche 11 bereits entsprechend keilförmig geformt sein und so die Gesamtformgebung die Biegeelastizität des Hohlkörpers insgesamt fördern.
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Die 4A, 4B und 4C zeigen nun noch Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels. Zum einen verdeutlicht die 4A nochmals die bei einem Aufprall mit einem Kollisionsobjekt 3 über die Außenhaut des Fahrzeugs 2 weitergegebene Verformung des Hohlkörpers, der wieder mit einer Grundfläche 11 vorzugsweise an der Außenhaut 2 des Fahrzeugs angeklebt ist und aus einer Vielzahl von senkrecht dazu angeordneten Ausformungen 12 mit keilförmigen Spitzen und dazwischenliegenden Einschnitten 13 versehen ist, wobei entsprechend der Form des Kollisionsobjekt 3 die direkt getroffenen Ausformungen 12 fächerförmig nach außen gespreizt werden, während an den jeweiligen Seitenbereichen die Ausformungen 12 zueinander gestaucht werden, sich die Wandabschnitte im Inneren entsprechend zueinander verschieben und die Innenvolumina der jeweiligen Hohlkammern verändern und insgesamt über den Hohlkörper hinweg im Inneren während des Aufpralls eine signifikant messbare Druckänderung ergibt, welche natürlich aufgrund der Druckausgleichsöffnung langsam dann wieder abnimmt.
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Die 4B zeigt nun noch einen Schnitt durch einen Teilbereich der 4A und zeigt neben den schräg stehenden Wandabschnitten 14 A und 14 B, welche die äußere Keilform gemäß 4A erzeugen, eine weitere Verlängerung des Wandabschnitts 14 C in Richtung entgegengesetzt der Fahrtrichtung X zur ebenen Oberfläche 11 hin. Zudem zeigt die 4B die Verbindungsöffnungen zwischen den jeweiligen Hohlkammer Abschnitten 15 und die Lage der Schnitte S1 bis S4, welche nun in 4C näher gezeigt werden.
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In Schnitt S1 der 4C ist dabei neben der Druckdurchlassöffnungen 16 insbesondere auch der an der Seitenwand 8 ausgebildete Einschnitte 13 zu erwähnen, welcher natürlich die Biegeelastizität der Anordnung positiv beeinflusst. Der Schnitt S2 zeigt nochmals den verlängern Wandabschnitte 14 C und die Schnitte S3 und S4 insbesondere die schräg verlaufenden Wandabschnitte sowie die in diesem Bereich weiter außen liegenden Seitenwände 18.
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Die 5A und 5B zeigen nun noch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem der Hohlkörper noch stärker biegeelastisch geformt ist und nur vereinzelt Haltestreben 19 die jeweiligen Abschnitte des Hohlkörpers mit den Halteabschnitten 11 der Grundfläche verbinden, wodurch die Gesamtanordnung noch stärker auf den Aufprall reagieren, insbesondere auch die gegenüberliegenden Oberflächen auf der aufprallzugewandten sowie aufprallabgewandten Seite bereits zueinander unterschiedlich reagieren können und so eine insgesamt noch größere Druckänderung im Inneren des Hohlkörpers festgestellt werden konnte.
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Die Materialwahl und Formgebung kann aufgrund der heutigen Möglichkeiten des 3D-Drucks auch elastischer Materialien, wie beispielsweise Silikon sehr stark an die Anforderungen des jeweiligen Fahrzeugs, dessen Außenform und sonstigen Komponenten im Frontbereich oder den Seiten des Fahrzeugs angepasst werden bzw. eben auch den Erfordernissen hinsichtlich der Aufprallhärte und entsprechenden Drucksignalreaktion bzw. Elastizität über die Produktlebensdauer.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hohlkörper des Aufprallsensors
- PSAT
- Drucksensor des Aufprallsensors
- 2
- Außenwand des Fahrzeugs
- 3
- Kollisionsobjekt
- 11
- Halteabschnitt und erste Oberfläche
- 12
- Ausformungen in Aufprallrichtung
- 13
- Einschnitte entgegen der Aufprallrichtung
- 14
- Wandabschnitte
- 15
- einzelne Hochkammern
- 16
- Verbindungsöffnungen zwischen den Hochkammern
- 17
- Verbindung zum PSAT
- 18
- seitliche Wandabschnitte
- 19
- Haltestege
- X
- Fahrtrichtung des Fahrzeugs
- Y
- Querrichtung des Fahrzeugs
- Z
- Hochachse des Fahrzeugs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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