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Die
Erfindung betrifft einen Anprallsensor zum Erfassen einer Kollision
eines Fahrzeugs mit einem Hindernis, insbesondere mit einem Fußgänger.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aus
der
DE 100 62 427
A1 ist eine Anordnung zur Aufprallerkennung mit einem Drucksensor zum
Erfassen eines Drucks in Druckkammern bekannt.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen Anprallsensor zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn der Schallsender ausgebildet ist als Piezoelement.
So ist er zum einen kostengünstig
und kann auch als Schallempfänger
betrieben werden.
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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.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Fahrzeug, in dem ein Anprallsensor angeordnet ist,
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2 einen
vertikalen Schnitt durch den Stoßfänger des Fahrzeugs gemäß 1 mit
einer ersten Ausführungsform
des Anprallsensors und zwar entlang der Längsachse des Kraftfahrzeugs,
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3 einen
vertikalen Schnitt entlang der Querachse des Fahrzeugs durch den
Stoßfänger gemäß 1,
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4 einen
vertikalen Schnitt entlang der Querachse des Fahrzeugs durch den
Stoßfänger in einer
weiteren Ausführungsform,
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5 einen
vertikalen Schnitt entlang der Querachse des Fahrzeugs durch den
Stoßfänger in einer
weiteren Ausführungsform
und
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6 einen
vertikalen Schnitt gemäß 3 in
einer alternativen Ausführungsform.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.