DE112005001509B4 - Anprallsensor - Google Patents

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Abstract

Anprallsensor zum Erfassen einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis (5),
– mit einem Hohlkörper (9), der so ausgebildet ist, dass er sich bei einer Kollision mit dem Hindernis (5) verformt,
– mit einem Schallsender (17), der ausgebildet ist zum. Aussenden von Schallwellen in den Hohlraum (11) des Hohlkörpers (9),
– mit einem Schallempfänger (23, 29), der Schall in dem Hohlkörper (9) empfängt, und
– mit einer Auswerteeinheit (7), die ausgebildet ist zum Erkennen der Kollision mit dem Hindernis (5) abhängig von einem Empfangssignal des Schallempfängers (23, 29),
wobei der Schallsender (17) ausgebildet ist zum Aussenden von Schallwellen mit einer vorgegebenen Frequenz, die derart abhängt von der Geometrie des Hohlkörpers (9), dass eine stehende Schallwelle in dem Hohlraum (11) erzeugbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Anprallsensor zum Erfassen einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis, insbesondere mit einem Fußgänger.
  • Kraftfahrzeuge haben regelmäßig Sicherheitsvorrichtungen, die Insassen des Fahrzeuges im Falle eines Unfalls schützen sollen. Derartige Sicherheitsvorrichtungen sind beispielsweise Front-Airbags, Seitenairbags, Kopfairbags, Gurtstraffer und dergleichen. Neben derartigen Sicherheitsvorrichtungen gewinnen zukünftig auch Sicherheitsvorrichtungen zum Schutz von Hindernissen, so insbesondere Fußgängern, für Fahrzeuge eine hohe Bedeutung.
  • Untersuchungen haben gezeigt, dass ein hoher Anteil an Todesfällen im Straßenverkehr Fußgänger betrifft. Aus diesem Grund sind Gesetzgebungsinitiativen im Gange, die zum Ziel haben, dass Vorrichtungen zum Schutz von Fußgängern im Falle einer Kollision mit einem Fahrzeug in modernen Kraftfahrzeugen verpflichtend vorgesehen sind.
  • Ein besonders hohes Verletzungsrisiko für einen Fußgänger stellt im Falle einer Kollision mit einem Fahrzeug ein sehr geringer Abstand zwischen einer typischerweise leicht verformbaren Motorhaube und einem starren Motorblock dar. Die Anordnung von immer mehr elektronischen Komponenten im Bereich des Motorraums und sehr kompakt ausgebildete Fahrzeuge haben zur Folge, dass der Motorraum dicht bepackt ist mit sehr starren Körpern. Im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger besteht somit die hohe Gefahr von starken Kopfverlet zungen, falls dieser mit seinem Kopf auf die Motorhaube aufprallt und somit auch in Kontakt kommt mit den unter der Motorhaube befindlichen Komponenten.
  • Ein ausreichend großer Abstand zwischen der Motorhaube und den darunter angeordneten Motorkomponenten von beispielsweise über 10 cm kann hingegen das Verletzungsrisiko stark verringern, da die Motorhaube durch die Verformung ausreichend viel Energie aufnehmen kann und den Fußgänger so vergleichsweise sanft abbremsen kann.
  • Um die Sicherheit für Fußgänger im Straßenverkehr zu erhöhen, hat sich beispielsweise die Vereinigung der Europäischen Automobilhersteller (ACEA) gegenüber den Behörden der Europäischen Union verpflichtet, durch Maßnahmen im Fahrzeugbereich die Anzahl der Verkehrstoten im Bereich der Fußgänger bis zum Jahr 2010 zu halbieren. Eine Maßnahme hierfür ist die Konstruktion von Fahrzeugen mit entsprechend beabstandeten Motorhauben. Aufgrund der geforderten Kompaktheit von Fahrzeugen ist dies jedoch häufig nicht möglich.
  • Zum Sicherstellen einer ausreichenden Dämpfung im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger ist vorgeschlagen worden, im Falle eines erkannten Anpralls einer Person an das Fahrzeug die Motorhaube um mehr als 10 cm von ihrer Schließposition anzuheben, um so einen ausreichenden Verformungsbereich zu schaffen. Eine große Herausforderung für derartige Sicherheitssysteme ist die Notwendigkeit, dass sie einerseits zuverlässig sind, aber auch sehr kostengünstig sind.
  • Als Aktuator zum Anheben der Motorhaube ist beispielsweise aus einem Artikel der Fachzeitschrift "Automotive Engineer", April 2004, Seite 48 ff., bekannt, einen federbasierten Aktu ator vorzusehen, dessen Feder vorgespannt ist und im Falle einer erkannten Kollision freigegeben wird, mit der Folge, dass die Motorhaube entsprechend angehoben wird. Darüber hinaus sind jedoch auch aus dem oben genannten Artikel auch pyrotechnische Aktuatoren bekannt.
  • Aus der WO 03/082639 A1 ist ein Aufprallerkennungssystem bekannt, das mindestens einen Anprallsensor umfasst. Der Anprallsensor kann beispielsweise ein Kraftsensor oder ein Beschleunigungssensor sein. In einer Ausführungsform ist der Sensor ausgebildet als ein piezo-elektrisches Kabel, das relativ teuer ist. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Sensor mindestens ein Druckrohr, das so ausgestaltet ist, dass es sich im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger verformt. Ein Drucksensor ist kommunizierend mit dem Hohlraum des Druckrohres angeordnet und erfasst einen Druckanstieg im Falle einer Deformation des Druckrohres. Im Falle eines Beschleunigungssensors ist ein Stoßdämpfer eines Fahrzeuges federnd gelagert und an seiner Frontseite mit einem Schaumstoffkörper versehen. Beschleunigungssensoren sind abgewandt von dem Schaumstoffkörper in dem Stoßfänger angeordnet und erfassen so eine Beschleunigung des Stoßfängers.
  • Aus der DE 100 34 524 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung einer unfallbedingten Verformung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem durch eine Sensoreinrichtung mindestens ein Körperschall-Frequenzspektrum erfasst wird. Das Bauteil des Kraftfahrzeugs wird wiederholt mit einem definierten Frequenzimpuls angeregt, die aus diesen Frequenzanregungen resultierenden Körperschall-Frequenzspektren des Frequenzimpuls angeregten Bauteils werden erfasst und in einer Auswerteeinrichtung ausgewertet. Eine signifikante Änderung eines durch eine definierte Frequenzanregung hervorgerufenen Kör perschall-Frequenzspektrums gegenüber einem vorher sensierten Körperschall-Frequenzspektrum wird als eine unfallbedingte Verformung des oder der überwachten Bauteile des Kraftfahrzeugs charakterisierenden Signals interpretiert.
  • Aus der DE 102 44 732 A1 ist es bekannt, in einem Hohlraum des Stoßfängers eines Fahrzeugs einen Strömungssensor anzuordnen, der die in dem Hohlraum auftretende Strömung erfasst und ein entsprechendes Signal einer Auswerteeinrichtung zuführt, die einen Personenaufprall erkennt, wenn die Luftströmung in dem Hohlraum-aufgrund einer adiabaten Zustandsänderung in dem Hohlraum einen voreinstellbaren Schwellenwert überschreitet.
  • Aus der DE 102 32 523 A1 ist ein Unfallsensor bekannt, der ausgebildet ist zum Erkennen eines unfallbedingten Zusammenstosses des Kraftfahrzeugs mit einem Fußgänger. Zum Überprüfen der Funktion des Unfallsensors ohne eine Schutzeinrichtung zu aktivieren oder Teile des Unfallsensors oder andere Bauteile auswechseln zu müssen, ist, an einem äußeren Endbereich eines Schlauchs ein Piezoelement angeordnet, das durch das Zuführen von elektrischer Energie verformt wird und zwar derart, dass der Druck in dem Schlauch ansteigt. Ein Drucksensor des Unfallsensors erfasst dann den Druckverlauf und abhängig von dem so erfassten Druckverlauf wird erkannt, ob der Unfallsensor wirksam oder defekt ist.
  • Aus der DE 101 37 250 A1 ist ebenfalls eine Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die einen verformbaren Schlauch mit einem Schlauchinnenraum aufweist, der an einen Drucksensor angeschlossen ist und mit einer Schalt- und/oder Auslöseeinrichtung in Verbindung steht, die bei einem vorgegebenen Druck im Schlauchinnenraum aktiviert wird.
  • Aus der DE 101 14 465 A1 ist ein Kontaktsensor zur Sensierung der Berührung eines Gegenstands mit einem anderen Objekt bekannt. Der Kontaktsensor umfasst einen schlauchförmigen Körper, der mit einem Fluid gefüllt ist, und wenigstens einen einen in dem Fluid jeweils vorliegenden Druck erfassenden Sensor.
  • Aus der DE 100 62 427 A1 ist eine Anordnung zur Aufprallerkennung mit einem Drucksensor zum Erfassen eines Drucks in Druckkammern bekannt.
  • Aus der DE 196 02 990 A1 und der DE 43 22 488 A1 sind ebenfalls Luftdruckdetektoren für ein Insassenschutzsystem eines Fahrzeugs bekannt.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen Anprallsensor zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung zeichnet sich aus durch einen Anprallsensor zum Erfassen einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis, der einen Hohlkörper umfasst, der so ausgebildet ist, dass er sich bei einer Kollision mit dem Hindernis verformt. Ferner ist ein Schallsender vorgesehen, der ausgebildet ist zum Aussenden von Schallwellen in den Hohlraum des Hohlkörpers. Ein Schallempfänger ist vorgesehen, der Schall in dem Hohlkörper empfängt. Eine Auswerteeinheit ist ausgebildet zum Erkennen der Kollision mit dem Hindernis abhängig von einem Empfangssignal des Schallempfängers.
  • Der erfindungsgemäße Anprallsensor zeichnet sich dadurch aus, dass er besonders einfach herzustellen ist. Der Hohlkörper kann in dem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs einfach bei dessen Herstellung ausgebildet werden. Die Komponenten Schallsender und Schallempfänger und Auswerteeinheit können dann einfach nachträglich montiert werden. Darüber hinaus zeichnet sich der Anprallsensor aus durch eine geringe Empfindlichkeit gegenüber EMV-Störungen und kann einfach und sehr zuverlässig sein.
  • Der Schallsender ist ausgebildet zum Aussenden von Schallwellen mit einer vorgegebenen Frequenz, die derart abhängt von der Geometrie des Hohlkörpers, dass eine stehende Schallwelle in dem Hohlraum erzeugbar ist. Die Signalauswertung in der Auswerteeinheit kann so einfach und gleichzeitig präzise sein.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schallsender ausgebildet zum Anpassen der vorgegebenen Frequenz abhängig von der Temperatur des Mediums, das sich in dem Hohlraum befindet. So kann einfach sichergestellt werden, dass die Wellenlänge der ausgesendeten Schallwellen konstant bleibt.
  • In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn der Schallempfänger so angeordnet ist, dass er akustisch wirksam mit einem Schwingungsbauch der stehenden Schallwelle gekoppelt ist. So kann eine besonders hohe Güte bei der Signalauswertung gewährleistet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schallempfänger über eine Schlauchleitung mit dem Hohlraum akustisch gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass der Schallempfänger einfach an einer fertigungstechnisch günstigen Position angeordnet sein kann. So kann er bevorzugt benachbart zu dem Schallsender angeordnet sein und somit kompakt mit diesem ausgebildet sein. Dies ermöglicht insbesondere die Anzahl der elektrischen Leitungen im Bereich des Stoßfängers gering zu halten und gegebenenfalls auch nur einen Stecker für den gesamten Anprallsensor ausbilden zu müssen. Dadurch kann der Anprallsensor äußerst kostengünstig hergestellt und montiert werden.
  • In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn der Hohlkörper in einem Bereich abgewandt von einer Anprallseite ein Abstützelement hat, das schwer verformbar ist und in dem oder an dessen Hohlkörper abgewandten Seite die Schlauchleitung geführt ist. Unter der Anprallseite wird in diesem Zusammenhang derjenige Bereich des Hohlkörpers verstanden, der im eingebauten Zustand in dem Fahrzeug hingewandt ist zu dem Bereich, in dem die Kollision stattfinden kann. Diese vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich aus durch ein einfach einstellbares Verformungsverhalten des Hohlkörpers durch entsprechendes Ausgestalten des Abstützelementes und gleichzeitig eine zuverlässige Führung der Schlauchleitung. So kann einfach sichergestellt werden, dass im Kollisionsfall die akustische Kopplung des Schallempfängers zu dem Einmündungsbe reich der Schlauchleitung in den Hohlkörper aufrechterhalten bleibt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mehrere Schallempfänger vorgesehen, die akustisch wirksam mit dem Hohlraum gekoppelt sind, so z. B. zwei, drei, vier, fünf oder sechs. So kann einfach der Ort der Kollision mit dem Hindernis entlang der axialen Erstreckung des Hohlkörpers ermittelt werden. Ferner kann so eine hohe Zuverlässigkeit des Anprallsensors gewährleistet werden.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schallsender ausgebildet ist zum variieren der Frequenz der erzeugten Schallwellen bis Schwingungsbäuche der stehenden Schallwelle abhängig von den Empfangssignalen der Schallempfänger erkannt werden. In diesem Fall ist der Anprallsensor geeignet, besonders zuverlässig eine Kollision eines Fahrzeugs mit dem Hindernis zu erkennen, da Schwankungen der Schallgeschwindigkeit, die z. B. aufgrund von Temperaturänderungen auftreten, sehr gut ausgeglichen werden können.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Schallsender ausgebildet ist als Piezoelement. So ist er zum einen kostengünstig und kann auch als Schallempfänger betrieben werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform für einen erfindungsgemäßen Anprallsensor liegen die verwendeten Schallwellen im Frequenzbereich von Ultraschall. Insbesondere werden Schallfrequenzen von 10 bis 20 kHz oder höher verwendet. Dies ist vor allem zur Detektion von im Allgemeinen sehr schnellen Aufprallvorgängen bei Kraftfahrzeugen von Vorteil, da in diesem, relativ hohen Frequenzbereich mehrere, Schwingungen abgewartet und ggf. gemittelt werden können, bevor eine Aussage, ob ein Aufprall stattgefunden hat oder nicht, mit ausreichender Sicherheit getroffen werden kann. Des Weiteren liegen die ho hen Frequenzen des Ultraschall nicht im für Menschen hörbaren Schallbereich, so dass akustische Störungen, die von dieser Ausführungsform der Erfindung für Fahrzeuginsassen und andere Verkehrsteilnehmer vermieden werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Fahrzeug, in dem ein Anprallsensor angeordnet ist,
  • 2 einen vertikalen Schnitt durch den Stoßfänger des Fahrzeugs gemäß 1 mit einer ersten Ausführungsform des Anprallsensors und zwar entlang der Längsachse des Kraftfahrzeugs,
  • 3 einen vertikalen Schnitt entlang der Querachse des Fahrzeugs durch den Stoßfänger gemäß 1,
  • 4 einen vertikalen Schnitt entlang der Querachse des Fahrzeugs durch den Stoßfänger in einer weiteren Ausführungsform,
  • 5 einen vertikalen Schnitt entlang der Querachse des Fahrzeugs durch den Stoßfänger in einer weiteren Ausführungsform und
  • 6 einen vertikalen Schnitt gemäß 3 in einer alternativen Ausführungsform.
  • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Ein Fahrzeug 1 hat einen Stoßfänger 3. Das Fahrzeug bewegt sich in einer mit einem Pfeil V gekennzeichneten Richtung auf ein Hindernis 5 zu, das insbesondere ein Fußgänger ist. Das Fahrzeug umfasst einen Anprallsensor, der eine Auswerteeinheit 7 umfasst.
  • 2 zeigt einen Schnitt in einer Ebene, in der sowohl die Hochachse des Fahrzeugs als auch die Längsachse des Fahrzeugs liegt, durch den Stossfänger 3. Auf der dem Fahrzeug 1 zugewandten Seite ist innerhalb des Stoßfängers 3 ein Hohlkörper 9 angeordnet, der in diesem Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt hat. Der kreisförmige Querschnitt ist der bevorzugte Querschnitt, da er fertigungstechnisch einfach herstellbar ist und eine geringe Reibung einfach gewährleistet. Der Hohlkörper ist aus einem leicht verformbaren Material, z. B. Kunststoff oder einem dünnen Blech hergestellt. Auf seiner dem Stoßfänger 3 abgewandten Seite hat der Hohlkörper 9 ein Abstützelement 13, das sich entlang eines vorgegebenen Winkelbereichs erstreckt. Das Abstützelement ist so ausgebildet, dass es schwer verformbar ist und somit insbesondere bei der Kollision mit einem Fußgänger sich im wesentlichen nicht verformt. In dem Bereich des Abstützelements 13 weist der Hohlkörper 9 eine Ausnehmung auf, in die eine erste Schlauchleitung 15 mündet, die dann in dem Abstützelement 13 axial hin zu einem ersten Schallempfänger 23 (3) geführt ist. Der Hohlkörper 9 umschließt einen Hohlraum 11. Der Stoßfänger 3 ist so ausgebildet, dass er bei einer typischen Kollision mit dem Hindernis 5 eine entsprechende Kraft auf den Hohlkörper 9 überträgt, die bei dem Hohlkörper 9 zu einer deutlichen Verformung des Hohlkörpers 9 führt.
  • An einem axialen Ende des Hohlkörpers 9 ist ein Schallsender 17 angeordnet. Der Schallsender 17 kann beispielsweise ein Lautsprecher, ein Piezoschwinger oder ein sonstiger Schallwandler sein. Piezoschwinger zeichnen sich dadurch aus, dass sie sowohl als Sender als auch als Empfänger betrieben werden können. Der Schallsender 17 ist ausgebildet zum Erzeugen und Aussenden von Schallwellen in den Hohlraum 11 des Hohlkörpers 9. Stellsignale zum Ansteuern des Schallsenders 17 werden bevorzugt in der Auswerteeinheit 7 erzeugt. Axial beabstandet zu einem Einkoppelpunkt des Schallsenders 17 ist die Ausnehmung vorgesehen, in die die erste Schlauchleitung 15 mündet. Die erste Schlauchleitung 15 ist von einem ersten Abgriffspunkt 21 hin zu einem ersten Schallempfänger 23 geführt. Der erste Schallempfänger ist bevorzugt als Mikrofon ausgebildet.
  • Ferner ist eine zweite Schlauchleitung 27 vorgesehen, die an einem zweiten Abgriffspunkt 25 in den Hohlraum 11 des Hohlkörpers 9 mündet. Die zweite Schlauchleitung 27 ist hin zu einem zweiten Schallempfänger 29 geführt, der bevorzugt entsprechend dem ersten Schallempfänger 23 ausgebildet ist. Axial gegenüberliegend von der Einkopplungsstelle des Schallsenders 17 ist ein akustischer Abschluss 19 des Hohlraums 11 ausgebildet. Besonders einfach ist der akustische Abschluss 19 als eine Wandung des Hohlkörpers ausgebildet. Er kann jedoch auch beispielsweise als ein offenes axiales Ende des Hohlkörpers 9 ausgebildet sein.
  • Der Hohlkörper 9 und insbesondere der Hohlraum 11 können eine Vielzahl von verschiedenen Geometrien aufweisen. Sie können so günstig an die jeweilige Geometrie des Stoßfängers 3 oder auch den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden. Beispielhaft sind mögliche weitere Ausführungsformen der Querschnittsgeometrie des Hohlkörpers 9 anhand der weiteren Ausführungsbeispiele der 4 und 5 dargestellt. Der entsprechende Querschnitt des Hohlkörpers kann jedoch auch andere geometrische Formen, wie beispielsweise Vielecke, beliebige ellipsoide Formen oder auch andere Formen aufweisen.
  • Bevorzugt ist der Schallsender 17 ausgebildet zum Erzeugen von Schallwellen verschiedener Frequenzen. Die Frequenz, mit der der Schallsender 17 Schallwellen erzeugt, ist bevorzugt so auf die Geometrie und insbesondere den akustischen Abschluss 19 des Hohlkörpers 9 abgestimmt, dass sich eine stehende Schallwelle ergibt. Im Falle der stehenden Schallwelle hat der Schalldruck an der Einkoppelstelle des Schallsenders 17 einen Knoten mit minimalem Schalldruck und an dem Abschluss 19 ebenfalls einen Knoten mit minimalen Schalldruck, wenn das Medium des Abschlusses 19 akustisch dichter ist als das Medium, das sich in dem Hohlraum 11 befindet. In diesem Fall muss die Frequenz der erzeugten Schallwellen so gewählt sein, dass der axiale Abstand zwischen der Einkoppelstelle des Schallsenders und dem Abschluss 19 ein Vielfaches der halben Wellenlänge der erzeugten Schallwellen beträgt, um die stehende Schallwelle zu erzeugen.
  • Zum zuverlässigen Erzeugen einer derartigen stehenden Schallwelle ist es aufgrund der wechselnden Umgebungsbedingungen, unter denen das Fahrzeug eingesetzt wird, besonders vorteilhaft, wenn der Anprallsensor ausgebildet ist zum Anpassen der Frequenz des durch den Schallsensor 17 erzeugten Schalls an die jeweiligen Umgebungsbedingungen und zwar derart, dass auch bei wechselnden Umgebungsbedingungen die Wellenlänge konstant bleibt.
  • In diesem Zusammenhang kann beispielsweise ein Temperatursensor vorgesehen sein, der die Temperatur des Mediums in dem Hohlraum 11 erfasst. Die Auswerteeinheit ist dann ausgebildet zum Ermitteln der geeigneten Frequenz abhängig von der aktu ellen Temperatur. Die so ermittelte Frequenz des Schalls wird dann durch entsprechendes Ansteuern des Schallsenders 17 erzeugt.
  • Der oder die Schallempfänger 23, 29, erfassen den Schall an den axial beabstandeten ersten und zweiten Abgriffspunkten 21, 25. Die ersten und zweiten Abgriffspunkte sind bevorzugt so gewählt, dass bei ihnen Schwingungsbäuche der stehenden Schallwelle sind. Durch ein Variieren der Frequenz der von dem Schallsender 17 erzeugten Schallwellen können Änderungen der Schallgeschwindigkeit kompensiert werden, die beispielsweise hervorgerufen werden durch Temperaturänderungen. Die Frequenz kann dann solange variiert werden, bis anhand der Empfangssignale der ersten und zweiten Schallempfänger 23, 29 Schwingungsbäuche der von dem Schallsender 17 erzeugten stehenden Schallwelle erkannt werden.
  • Der Anprallsensor kann, so wie in 3 dargestellt, zwei Schallempfänger 23, 29 umfassen, er kann jedoch auch nur einen Schallempfänger 23, 29 oder auch mehr als zwei Schallempfänger 23, 29 umfassen. Die Schallempfänger 23, 29 müssen darüber hinaus nicht notwendigerweise über die ersten und zweiten Schlauchleitungen akustisch mit dem Hohlraum 11 gekoppelt sein. Sie können beispielsweise auch direkt an der Wandung des Hohlraums 11 angeordnet sein.
  • 6 zeigt eine solche Ausführungsform eines vorteilhaften Anprallsensors. Dargestellt ist ein vertikaler Schnitt entlang der Querachse des Fahrzeugs durch den Stoßfänger gemäß 3. Im Unterschied zur 3 ist jedoch nur ein Schallempfänger 23, 29 an dem einen Abschluss des Hohlraums 11 angeordnet. Am gegenüber liegenden Abschluss des Hohlraums 11 ist der Schallsender 17 angeordnet.
  • Bevorzugt insbesondere bei mehreren Abgriffspunkten sind die Abgriffspunkte 21, 25 jeweils an Schwingungsbäuchen der stehenden Schallwelle ausgebildet. Schwingungsbäuche sind jeweils die örtlichen Punkte in dem Hohlraum 11, an denen jeweils ein extremaler Schalldruck herrscht.
  • Im Falle einer Kollision mit dem Hindernis 5 erfolgt eine Änderung der akustischen Impedanz des Hohlkörpers 9. Eine diese Änderung der akustischen Impedanz charakterisierende Größe wird durch die Schallempfänger 23, 29 erfasst und in der Auswerteeinheit 7 ausgewertet. Wird in der Auswerteeinheit dann anhand der ausgewerteten Messsignale der Schallempfänger 23, 29 eine für eine Kollision mit dem Hindernis 5 charakteristische Änderung der akustischen Impedanz des Hohlkörpers 9 erkannt, so wird auf ein Vorliegen einer Kollision mit dem Hindernis, das bevorzugt ein Fußgänger ist, erkannt und Maßnahmen zum Schutz des Fußgängers veranlasst. Diese Maßnahmen können beispielsweise in einem Anheben der Motorhaube bestehen oder auch beispielsweise in dem Aufblasen von entsprechend angeordneten Airbags.
  • Bevorzugt sind die ersten und zweiten Schlauchleitungen in die Nähe des Schallsender 17 geführt und so die Schallempfänger 23 und 29 in der Nähe des Schallsenders 17 angeordnet. So können beispielsweise der Schallsender 17, der erste und der zweite Schallempfänger 23, 29 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein und so auch dann mit der gegebenenfalls deutlich beabstandeten Auswerteeinheit über einen gemeinsamen Kabelstrang oder ein gemeinsames Kabel elektrisch leitend gekoppelt sein und somit mittels nur eines Steckers an dieses gekoppelt sein. Alternativ kann jedoch auch die Auswerteeinheit 7 eng benachbart zu dem Schallsender 17 und den ersten und zweiten Schallempfängern 23, 29 angeordnet sein. Dies hat dann den Vorteil, dass innerhalb des Anprallsensors der Verkabelungsaufwand minimal ist. Die Schlauchleitungen 15, 27 sind bevorzugt aus Kunststoff hergestellt.
  • Wenn der Schallempfänger 17 als Piezoschwinger ausgebildet ist, kann im Fall der Kollision zur Verifikation ein Testpuls erzeugt und ausgesendet werden und das Echo von dem Piezoschwinger wieder empfangen werden und so eine Verifikation erfolgen, ob tatsächlich eine Kollision stattgefunden hat.
  • Wie eingangs erwähnt ist es für eine schnelle und sichere Erkennung eines Aufpralls auf dem Hohlraum 11 eines erfindungsgemäßen Anprallsensors von Vorteil, wenn Schallfrequenzen im Bereich des Ultraschall, insbesondere Frequenzen oberhalb von 10 kHz verwendet werden. Üblicherweise sollen Aufprallvorgänge auf einen erfindungsgemäßen Hohlraum 11 in der Fahrzeugfront oftmals bereits innerhalb von 10 ms erkannt werden. Geht man davon aus, dass gerade beim Einschalten des Anprallsensors einige Millisekunden vergehen, bis sich bei einer angenommenen Länge des Hohlraums 11 von ca. 1,5 m und einer Schallgeschwindigkeit von 330 m/s eine Welle sich über die gesamte Länge des Hohlraums 11 ausgebreitet hat. Geht man von ca. 5 ms für diesen anfänglichen Vorgang aus, verbleiben lediglich 5 ms, um die Messung durchzuführen. Typischerweise werden bei der Messung von sehr schnellen Aufprallereignissen bei Kraftfahrzeugen Messraten von 1 kHz gefordert. Gleichzeitig ist es für eine zuverlässige Messung eines Schwingungsvorgangs von Vorteil, wenn mehrere Schwingungsvorgänge innerhalb der durch diese Messrate vorgegebenen Messzeit stattfinden. Sollen bei einer Messrate von 1 kHz folglich beispielsweise 10 Schwingungsvorgänge herangezogen werden, um ein si cheres Messergebnis zu erhalten, sollten vorzugsweise Frequenzen oberhalb von 10 kHz verwendet werden.

Claims (9)

  1. Anprallsensor zum Erfassen einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Hindernis (5), – mit einem Hohlkörper (9), der so ausgebildet ist, dass er sich bei einer Kollision mit dem Hindernis (5) verformt, – mit einem Schallsender (17), der ausgebildet ist zum. Aussenden von Schallwellen in den Hohlraum (11) des Hohlkörpers (9), – mit einem Schallempfänger (23, 29), der Schall in dem Hohlkörper (9) empfängt, und – mit einer Auswerteeinheit (7), die ausgebildet ist zum Erkennen der Kollision mit dem Hindernis (5) abhängig von einem Empfangssignal des Schallempfängers (23, 29), wobei der Schallsender (17) ausgebildet ist zum Aussenden von Schallwellen mit einer vorgegebenen Frequenz, die derart abhängt von der Geometrie des Hohlkörpers (9), dass eine stehende Schallwelle in dem Hohlraum (11) erzeugbar ist.
  2. Aufprallsensor nach Anspruch 1, bei dem der Schallsender (17) ausgebildet ist zum Anpassen der vorgegebenen Frequenz abhängig von der Temperatur des Mediums, das sich in dem Hohlraum (11) befindet.
  3. Aufprallsensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schallempfänger (23, 29) so angeordnet ist, dass er akustisch wirksam mit einem Schwingungsbauch der stehenden Schallwelle gekoppelt ist.
  4. Aufprallsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Schallempfänger (23, 29) über eine Schlauchleitung (15, 27) mit dem Hohlraum (11) akustisch gekoppelt ist.
  5. Anprallsensor nach Anspruch 4, bei dem der Hohlkörper (9) in einem Bereich abgewandt von einer Anprallseite ein Abstützelement (13) hat, das schwer verformbar ist und in dem oder an dessen dem Hohlkörper (9) abgewandten Seite die Schlauchleitung (15, 27) geführt ist.
  6. Anprallsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem mehrere Schallempfänger (23, 29) vorgesehen sind, die akustisch wirksam mit dem Hohlraum (11) gekoppelt sind
  7. Anprallsensor nach Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch 4, bei dem der Schallsender (17) ausgebildet ist zum Variieren der Frequenz der erzeugten Schallwellen bis Schwingungsbäuche der stehenden Schallwelle abhängig von den Empfangssignalen der ersten und zweiten Schallempfänger (23, 29) erkannt werden.
  8. Anprallsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der dem Schallsender (17) ausgebildet ist als Piezo-Schwinger.
  9. Anprallsensor, nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die zur Messung verwendeten Schallwellen im Frequenzbereich von Ultraschall liegen.
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