EP2279100A1 - Vorrichtung zur detektion der charakteristik eines aufpralls auf ein kraftfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zur detektion der charakteristik eines aufpralls auf ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP2279100A1
EP2279100A1 EP09735903A EP09735903A EP2279100A1 EP 2279100 A1 EP2279100 A1 EP 2279100A1 EP 09735903 A EP09735903 A EP 09735903A EP 09735903 A EP09735903 A EP 09735903A EP 2279100 A1 EP2279100 A1 EP 2279100A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sound
deformation
impact
signal generating
motor vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09735903A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Brandmeier
Michael Feser
Jens Paggel
Paul Spannaus
Susanne Jacob
Sigrid Saulich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Audi AG
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG, Continental Automotive GmbH filed Critical Audi AG
Publication of EP2279100A1 publication Critical patent/EP2279100A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0136—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to actual contact with an obstacle, e.g. to vehicle deformation, bumper displacement or bumper velocity relative to the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/48—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects combined with, or convertible into, other devices or objects, e.g. bumpers combined with road brushes, bumpers convertible into beds
    • B60R19/483—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects combined with, or convertible into, other devices or objects, e.g. bumpers combined with road brushes, bumpers convertible into beds with obstacle sensors of electric or electronic type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/0078—Shock-testing of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R2021/01302—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over monitoring vehicle body vibrations or noise

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting the characteristic of an impact on a motor vehicle.
  • the direction of the impact on the motor vehicle is usually determined by means of acceleration, pressure and structure-borne sound sensors.
  • Structure-borne noise is generated on impact by the deformation of body components (e.g., cracks, breaks and deformations) of the motor vehicle.
  • the invention provides a device for detecting the characteristic of an impact on a motor vehicle.
  • the device comprises at least one signal generating device for generating a defined and dependent on the speed of impact sound pulse train, as a result of deformation of a body part of the motor vehicle, wherein the sound pulse train is generated by a caused by the deformation mechanical actuation of the signal generating means.
  • the device further comprises a sensor system for detecting the defined sound pulse sequence as well as an evaluation unit for evaluating the signals supplied by the sensor system so that information about the characteristic of the impact can be delivered.
  • the device according to the invention makes possible the "active" and defined generation of sound pulses, which can be detected in a simpler manner compared to structure-borne sound signals which are generated by the deformation of body components Be acoustically decoded and analyzed in the event of a crash, so that in addition to detecting the actual intensity and other information can be easily determined.
  • the generation of the sound pulses and their evaluation by the signal generating device makes it possible to shift development and calibration effort in the application of personal protection systems on the vehicle construction.
  • the device has the advantage that the robustness is increased, since no interpretation of structure-borne sound signals and the like is necessary.
  • the evaluation unit "waits" for a specific, purposefully generated sound pulse sequence, in order then to control the corresponding personal protection systems with a predefined pattern, with part of the recognition of the type of impact and the severity of the impact taking place in the structure of the motor vehicle itself
  • the time taken to detect and analyze the impact can be reduced, and it is particularly advantageous to determine the relative speed, which forms the basis of all algorithms for the control of personal protection means, can be directly determined and processed from the sound pulse sequence generated by the signal generating device.
  • the sound pulses generated by the at least one signal generating device and defined by the structure of the signal generating device are generated independently of structure-borne noise signals which are produced by the deformation of the body component.
  • the sensor system and the downstream evaluation unit thus only have to "hear" the sound pulses emitted by the signal generation device or the resulting sound pulse sequence.
  • the sound pulses generated by the at least one signal generating device are such that they are identifiable by the sensor system from a signal mixture comprising the structure-borne noise signals generated by the body structure and the sound pulses. This is made possible by the constructive design of the signal generating device, so that the frequencies emitted during the activation can be set almost as desired. Since the structure-borne noise signals generated during a deformation of a body component and the frequencies generated thereby are known, the sound pulses generated by the signal generation device can be generated in a different frequency range, so that they can be detected by the sensors in a particularly simple manner.
  • one of the signal generating means is provided on the left and the right side of the motor vehicle. This makes it possible to detect the direction of impact.
  • an angle detection can furthermore be realized, with only a single, e.g. centrally arranged sensor, in particular a structure-borne sound sensor, is necessary.
  • the at least one signal-generating device is integrated in a type-damage element or arranged on a type-damage element, wherein the type-damage element connects a bending cross member of a bumper with a vehicle longitudinal member of the motor vehicle.
  • the arrangement of the signal generating device in the type of damage element is advantageous because it deforms in the event of an impact and thereby the generation of the sound pulse train can be realized in a simple manner.
  • the signal generating device can be integrated in a cost-effective manner in the type of damage element and replace in case of damage.
  • the at least one signal generating device comprises a plurality of structure-borne sound generating elements which are activated successively depending on the speed of the deformation by a relative to the plurality of structure-borne sound generating elements relatively movable punch, wherein each activation of which a sound pulse is generated ,
  • the structure-borne sound generating elements can be activated in a speed-dependent manner in an early phase of the impact. To activate a respective structure-borne sound generating element whose breakage or deformation is brought about.
  • the structure-borne noise generating elements are arranged at defined distances from one another.
  • the structure-borne sound generating elements can be arranged, for example, equidistant from each other. Likewise, the arrangement is in groups of equidistant but e.g. different distance conceivable.
  • the structure-borne noise generating elements of different groups can also be arranged equidistant from each other, but the distance between each two groups is different from the equidistance. As a result, the relative speed between the collision partners or the speed of the impact can be determined in a simple manner.
  • the punch or ram applies a force to the structure-borne sound generating elements during the impact, so that these elements are gradually activated
  • the frequency is proportional to
  • the coding of the sound pulse sequence can be realized by the arrangement of the sound-generating elements, as is common, for example, in the so-called Barker code in radar technology. In this way, the excited sound pulse sequence from the structure-borne sound signals (so-called crash noise) can be identified, whereby a safe Determining the differential speed between the motor vehicle and the impact object is possible.
  • the sound-generating elements are formed, according to an embodiment by bolts, screws, pins or shaped material portions of a hard, brittle material, which are broken by the moving relative to the elements by the deformation of the stamp.
  • a relative movement of the punch and the structure-borne sound generating elements to each other is necessary. It is at the discretion of the expert, whether the stamp is moved to the structure-borne sound generating elements during deformation, or vice versa.
  • the sound-generating elements are provided by comb-like projections, e.g. Tines or deformed material of the signal generating means, which are movable by the deformation relative to the punch or a barb and deflectable by the engagement with the punch or the barb and / or can be excited to a vibration.
  • the projections can be deformed by the moving through the deformation punch or barbs.
  • the projections can be moved by the deformation relative to a stationarily mounted punch or barb and thereby deflected or excited to the vibration.
  • the punch is slidably mounted on the type damage element and is connected to a first end of the bending cross member or is connected thereto, so that by a deformation of the bending cross member in the direction of the type damage element movement of the punch relative to the type damage element under activation the structure-borne noise generating elements results.
  • a device according to the invention designed in this way has the advantage that the signal generating device can be provided in a space-saving and compact manner in the motor vehicle.
  • all components necessary for generating the sound pulse sequence are arranged in the interior of the bending cross member and the type damage element.
  • the signal generating device is formed by a type damage element and / or a bending cross member of a bumper connected to the type damage element.
  • the signal generating device thus does not represent an additional component, but is structurally integrated into already existing components of a motor vehicle.
  • the type damage element and / or the bending cross member comprise a honeycomb structure which has honeycombs of different sizes in sections, the honeycombs being activatable by their deformation or breakage and the activation of which generates a sound pulse sequence which depends on the speed of the impact depends on the sectional size of the honeycomb.
  • the honeycomb structure can be formed for example by an aluminum foam whose pore density and thus honeycomb size can be controlled in a simple manner during the manufacturing process.
  • the honeycombs deformed during deformation produce characteristic sound pulses which can be detected and evaluated in accordance with the invention.
  • the type damage element and / or the bending cross member comprise a laminate structure which can be activated by delamination due to an acting external force, wherein an activation of an acceleration dependent on the deformation of the speed of the acoustic pulse or a structure-borne sound pulse can be generated.
  • a sound pulse sequence during the deformation of the type damage element and / or the bending cross member can be produced by the fact that these two structural components of the motor vehicle have a laminate structure with sections of different density of the glass fibers have, which generate sound pulses of different frequency in the delamination.
  • a laminate structure is understood in particular to mean a fiber composite material, for example made of CFRP (carbon fiber reinforced composite materials).
  • the arrangement of the structure-borne sound generating elements or the configuration of the signal generating means on the left and the right side of the motor vehicle is different. This makes it possible, as already explained, to differentiate the impact side and to realize an angle detection.
  • the device according to the invention makes it possible to determine the relative speed of the device
  • the signal generating device can also determine the mass of the impacting object and the rigidity of the impacting object. In the latter case, the signal generating means in the
  • FIG. 1 is a schematic representation of a device according to the invention for detecting the characteristic of an impact on a motor vehicle
  • FIGS. 2 to 11 show various embodiments of a signal generating device arranged in a device according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an inventive device for detecting the characteristic of an impact on a motor vehicle. Shown are in ner plan view of a bending cross member 3 of a bumper, which is arranged symmetrically with respect to a vehicle longitudinal axis 8 and, for example, the front of a motor vehicle forms.
  • the bending cross member 3 is mechanically connected in a known manner at its two outer opposite ends via a left and right type damage element 4, 5 (also called crash boxes) with a respective left and right vehicle longitudinal members 6, 7 of the vehicle body.
  • the type damage elements 4, 5 serve to absorb part of the impact energy in the event of an impact of the motor vehicle on an object, with the type damage elements 4, 5 deforming.
  • the type damage elements 4, 5 can be screwed to the bending cross member, welded or connected by means of a plug connection.
  • a signal generating device 1 or 2 is provided according to the invention.
  • the signal generating device 1, 2 described in detail below is used to generate a defined and dependent on the speed of the impact sound pulse sequence, in particular a structure-borne sound pulse train, due to deformation of the Biegequerriess or the respective type of damage element 4, 5.
  • the sound pulse train is a by the deformation caused mechanical actuation of the signal generating device.
  • the sound pulse sequences generated by the signal generating devices 1, 2 are recorded by a sensor system 9.
  • the sensor system 9 can comprise one or more structure-borne sound sensors or sensors for detecting frequencies in the audible range.
  • An evaluation unit 10 is coupled to the sensor system 9, which serves to evaluate the signals supplied by the sensor system 9, in order to determine the desired information about the characteristic of the impact and, if necessary, to control a personal contactor system, not shown in the figure.
  • the signal generating devices 1, 2 may also be in or on other body components of the motor vehicle be provided.
  • one or more of the signal generating devices 1, 2 may be provided in the region of the bending cross member 3 and / or the vehicle longitudinal member 6, 7.
  • FIGS. 2 to 11 show different embodiments of a signal generating device 1, as can be used in the arrangement shown and described in FIG.
  • FIG. 2 shows a side view of a first variant of the signal generating device 1 according to the invention arranged on the bending cross member 4.
  • a number of sound generating elements 11 is provided on the upper side of the bending cross member 4.
  • These structure-borne noise generating elements 11 may be formed by bolts, screws or pins, for example. Preferably, these consist of a hard, brittle material.
  • a stamp 12 is mounted on two bearings 16, 17 on the O- side of the bending cross member 3.
  • the punch 12 comprises a shaft 13, which is guided by the bearings 16, 17.
  • the shaft 13 is provided with a baffle plate 14.
  • a corresponding, optional baffle plate 15 is arranged in this embodiment also on the structure-borne sound generating element 11 facing the end.
  • a force F caused by a deformation acts on the bumper, then the punch 12 is displaced in the direction of the arrow in the direction of the structure-borne noise generating elements 11, which are destroyed due to their material and their rigid attachment to the type damage element 4.
  • a sound pulse is generated, which is detectable by the sensor 9.
  • the structure-borne sound conducts over the Transmission path, type damage element 4, vehicle side member 6 towards the sensor 9, which is arranged for example on the vehicle longitudinal member 6 or a centrally arranged motor vehicle tunnel.
  • a coding By the relative spacing of two adjacent body sound generating elements 11, a coding can be provided, as used for example in the radar technology in the known Barker codes.
  • the sound pulse sequence can be easily distinguished from the crash noise, which results from the deformation of the Biegequertr- gers 3, the type of damage element 4 and possibly the vehicle longitudinal member 6. On the basis of the sound pulse sequence, a reliable determination of the differential speed of the two collision partners can be made.
  • the structure-borne noise generating elements 11 are arranged differently in the signal generation device 1 of the left type damage element than in the signal generation unit 2 provided in the right type damage element, a simple distinction can be made as to whether the impact occurs on the left or right side of the motor vehicle. In addition, an angle detection can be realized.
  • FIG. 3 shows a variant embodiment in which the structure-borne noise-generating elements 11 are arranged in the interior of the type-damage element 4.
  • the structure-borne noise generating elements 11 are attached only on one side to the top of the type-damage element 4.
  • the stamp 12 is facing away from the body-sound generating elements 11 Side attached to the bending cross member 3 or is applied to this.
  • the punch 12 is displaceably mounted on the bending cross member 3 or the type damage element 4 via a bearing 16.
  • FIG. 9 shows the arrangement of the signal generating device 1 in the upper half of the picture once in a side view and in the lower half of the picture in one
  • FIG. 4 A faster detection of the impact of an object on the motor vehicle is possible with the arrangement shown in Fig. 4, in which the structure-borne sound generating elements 11 facing away from the end of the punch 12 protrudes from the bending cross member 3 and, for example, rests directly on the outer skin of a bumper, not shown , Even with a slight deformation of the bumper, the punch 12 is displaced in the direction of the type-damage element 4 due to the force F acting on its baffle plate 14, in the manner already described a shearing or breaking of the structure-borne noise generating elements 11 takes place.
  • FIG. 1 An alternatively configured structure-borne sound generating element is shown in FIG.
  • punching edges 31, 32, 33 are cut into a main surface, e.g. introduced the type of damage element 4, which are arranged approximately cup-shaped to each other.
  • a material portion 30 in the manner of a tab, for. bent inwards.
  • a number of such material portions 30 are arranged one behind the other, which are deformed by a stamp, not shown in FIG. 5 at a deformation of the motor vehicle, the respective material portions 30, in turn, each of the desired sound pulses are generated.
  • An advantage of this embodiment is the simple and inexpensive manufacturability.
  • Fig. 8 shows a further embodiment variant in which a stamp for destroying the structure-borne noise generating ele- ments 11 in the form of bolts, screws or pins, can be dispensed with.
  • the function of the relative to the body sound generating elements 11 movable punch takes over a wall of the Biegequerany 3.
  • a Biegequerany 3 has a U-shaped profile, wherein the type damage element 4 with the Section is connected, which connects the parallel legs with each other.
  • FIG. 10 shows a further exemplary embodiment in which a comb structure 20 with a number of projections 21 arranged in a defined manner is provided for generating the sound pulse sequence.
  • a relative movement to a stationary barb 22 takes place, whereby an excitation of the comb structure for swinging takes place.
  • the comb structure 20 is via movable bearings 23, 24 with a different Karos- Serial component connected.
  • Reference numeral 26 denotes the direction of movement of the comb structure 20 in the event of an impact on the vehicle. It can readily be seen that in order to generate the sound pulse sequence, the comb structure 20 can also be stationarily arranged on a body component, while the barb 22 is moved relative to the comb structure 20 by the deformation.
  • the signal generating device 1 is formed by the type damage element 4 itself.
  • the type damage element 4 is provided with a honeycomb structure, which has sections of different sized honeycomb.
  • the honeycombs can be activated by deformation or fracture, with their activation a dependent on the speed of the impact sound pulse train is generated, which is dependent on the sectional size of the honeycomb.
  • the honeycomb structure can be formed for example by an aluminum foam, the pore density and thus honeycomb size is easily adjustable.
  • the honeycomb structure may also be provided at least in sections in the bending cross member 3 and / or in the vehicle longitudinal member 6.
  • the honeycomb structure may also be provided exclusively at least in sections in the bending cross member 3 and / or on the vehicle longitudinal member 6.
  • the bending cross member 3 and / or the type damage element 4 may be made of a laminate, e.g. a fiber composite material, be formed.
  • a laminate for example, a carbon-reinforced composite (CFRP) into consideration.
  • CFRP carbon-reinforced composite
  • the principle underlying the invention is to produce structure-borne noise in the structure of the motor vehicle Integrating elements that are activated in the early phase of an impact depending on the speed of the impact. These signal generating elements generate definable (body) sound signals as they are deformed or destroyed. Due to the defined arrangement or
  • a detectable sound pulse train can be generated in the event of an impact.
  • the pulse train is proportional to the speed of the impact.
  • a coding can be provided. Due to the different design of the signal generating device on the left and right side of the body of the vehicle, a detection of the impact side and even an angle detection can be done.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion der Charakteristik eines Aufpralls auf ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung umfasst zumindest eine Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) zur Erzeugung einer definierten und von der Geschwindigkeit des Aufpralls abhängigen Schallimpulsfolge, insbesondere einer Körperschallimpulsfolge, infolge einer Deformation eines Karosseriebauteils (3, 4, 5, 6, 7) des Kraftfahrzeugs, wobei die Schallimpulsfolge durch eine durch die Deformation bewirkte mechanische Betätigung der Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) erzeugt ist. Weiterhin umfasst die Erfindung eine Sensorik (9) zum Erfassen der definierten Schallimpulsfolge. Schließlich weist die Erfindung eine Auswerteeinheit (10) zur Auswertung der von der Sensorik (9) gelieferten Signale auf, so dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls geliefert werden können.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Detektion der Charakteristik eines Aufpralls auf ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion der Charakteristik eines Aufpralls auf ein Kraftfahrzeug.
Bei der Entwicklung von Personenschutzsystemen, wie z.B. Air- bag-Systemen oder Gurtstraffern, kommt der schnellen Erkennung eines Aufpralls auf das Kraftfahrzeug eine sehr große Bedeutung zu. Für einen effizienten Schutz der Insassen des Kraftfahrzeugs ist es nicht nur notwendig zu erkennen, dass ein Aufprall (Crash) vorliegt, sondern auch, diesen zu klas- sifizieren. Neue Personenschutzsysteme, sog. Smart-Airbag- Systeme, benötigen darüber hinaus eine Information über die Schwere des Aufpralls. Im Rahmen der Klassifizierung wird z.B. die Art des Aufpralls (Seitenaufprall oder Frontalzusammenstoß, mit oder ohne Überdeckung, etc.) ermittelt, um die für einen Schutz optimalen Rückhaltesysteme zu aktivieren.
Die Richtung des Aufpralls auf das Kraftfahrzeug wird in der Regel mit Beschleunigungs-, Druck- und Körperschallsensoren bestimmt. Der Körperschall wird beim Aufprall durch die Deformation von Karosseriebauteilen (z.B. Risse, Brüche und Verformungen) des Kraftfahrzeugs erzeugt.
Obwohl die Verwendung von Körperschallsensoren bei der Ermittlung von Informationen über die Charakteristik des Aufpralls große Vorteile aufweist, besteht das Problem, dass die Körperschallentstehung von der Wahl der Geometrie und der Materialien abhängt. Daher muss ein Algorithmus zur Auswertung der Körperschallsignale und zur Ermittlung der Information über die Charakteristik des Aufpralls entsprechend angepasst werden. Es ist deshalb nur schwer möglich, die Performance durch die Körperschallsensierung bei allen Fahrzeugen in maximalen Umfang auszuschöpfen. Die notwendigen Informationen zur Ermittlung der Charakteristik des Aufpralls und zur optimalen Ansteuerung der Personenschutzsysteme können daher nur mit zeitaufwändiger und kostenintensiver Kalibierarbeit, Anpassung der Fahrzeugstruktur, sowie gegebenenfalls zusätzlichen Sensoren bereitgestellt werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Detektion der Charakteristik eines Aufpralls auf ein Kraftfahrzeug anzugeben, welche die Signalentstehung, - ermittlung und -auswertung auf einfachere Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Detektion der Charakteristik eines Aufpralls auf ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Detektion der Charakteristik eines Aufpralls auf ein Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung umfasst zumindest eine Signalerzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer definierten und von der Geschwindigkeit des Aufpralls abhängigen Schallimpulsfolge, insbesondere ei- ner Körperschallimpulsfolge, in Folge einer Deformation eines Karosseriebauteils des Kraftfahrzeugs, wobei die Schallimpulsfolge durch eine durch die Deformation bewirkte mechanische Betätigung der Signalerzeugungseinrichtung erzeugt ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Sensorik zum Erfassen der definierten Schallimpulsfolge sowie eine Auswerteeinheit zur Auswertung der von der Sensorik gelieferten Signale, so dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls geliefert werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die „aktive" und definierte Erzeugung von Schallimpulsen, welche auf einfachere Weise detektiert werden können im Vergleich zu Körperschallsignalen, die durch die Deformation von Karosseriebauteilen erzeugt sind. Durch die gezielte Erzeugung der Schall- impulse bzw. der Schallimpulsfolge können Teile des Fahrzeugs im Crashfall akustisch decodiert und analysiert werden. Damit können neben der Erkennung des eigentlichen Aufpralls die In- tensität und weitere Informationen auf einfache Weise ermittelt werden.
Die Erzeugung der Schallimpulse und deren Auswertung durch die Signalerzeugungseinrichtung ermöglicht es, Entwicklungsund Kalibrieraufwand bei der Applikation von Personenschutzsystemen auf die Fahrzeugkonstruktion zu verlagern. Gleichzeitig weist die Vorrichtung den Vorteil auf, dass die Robustheit erhöht wird, da keine Interpretation von Körper- schallsignalen und dergleichen mehr notwendig ist. Stattdessen „wartet" die Auswerteeinheit auf eine bestimmte, gezielt erzeugte Schallimpulsfolge, um dann die entsprechenden Personenschutzsysteme mit einem vordefinierten Muster anzusteuern. Ein Teil der Erkennung der Art des Aufpralls und die Schwere des Aufpralls erfolgt damit in der Struktur des Kraftfahrzeugs selbst. In der Summe ergeben sich hierdurch eine starke Verbesserung der Performance sowie eine Einsparung bei den Sensoren. Darüber hinaus kann die Zeitdauer bis zur Erkennung und Analyse des Aufpralls verringert werden. Von besonderem Vorteil ist ferner, dass die Ermittlung der Relativgeschwindigkeit, welche die Grundlage sämtlicher Algorithmen für die Ansteuerung von Personenschutzmitteln bildet, sich aus der von der Signalerzeugungseinrichtung erzeugten Schallimpulsfolge direkt ermitteln und verarbeiten lässt.
Zweckmäßigerweise sind die von der zumindest einen Signalerzeugungseinrichtung erzeugten und durch die Struktur der Signalerzeugungseinrichtung definierten Schallimpulse unabhängig von Körperschallsignalen erzeugt, welche durch die Deformati- on des Karosseriebauteils entstehen. Die Sensorik sowie die nachgeschaltete Auswerteeinheit müssen damit lediglich auf die von der Signalerzeugungseinrichtung abgegebenen Schallimpulse bzw. die sich hieraus ergebende Schallimpulsfolge „hören". Die weiteren, bei einer Deformation von Karosseriebau- teilen erzeugten Körperschallsignale können optional durch die Auswerteeinheit verarbeitet werden. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung sind die von der zumindest einen Signalerzeugungseinrichtung erzeugten Schallimpulse derart beschaffen, dass diese aus einem Signalgemisch, umfassend die durch die Karosseriestruktur erzeugten Körperschallsignale und die Schallimpulse, durch die Sensorik identifizierbar sind. Möglich wird dies durch die konstruktive Ausgestaltung der Signalerzeugungseinrichtung, so dass sich die bei der Aktivierung abgegebenen Frequenzen nahezu beliebig einstellen lassen. Da die im Rahmen einer Deformati- on eines Karosseriebauteils erzeugten Körperschallsignale und die dabei erzeugten Frequenzen bekannt sind, können die von der Signalerzeugungseinrichtung erzeugten Schallimpulse in einem anderen Frequenzbereich erzeugt werden, so dass diese durch die Sensorik auf besonders einfache Weise detektierbar sind.
Zweckmäßigerweise ist jeweils eine der Signalerzeugungseinrichtungen auf der linken und der rechten Seite des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Hierdurch ist eine Erkennung der Auf- prallrichtung möglich. Bei unterschiedlicher Abstimmung bzw. Ausgestaltung der Signalerzeugungseinrichtungen auf der linken und rechten Seite des Kraftfahrzeugs kann darüber hinaus eine Winkelerkennung realisiert werden, wobei zur Unterscheidung lediglich ein einziger, z.B. zentral angeordneter Sen- sor, insbesondere ein Körperschallsensor, notwendig ist.
Zweckmäßigerweise ist die zumindest eine Signalerzeugungseinrichtung in ein Typschadenelement integriert oder an einem Typschadenelement angeordnet, wobei das Typschadenelement ei- nen Biegequerträger eines Stoßfängers mit einem Fahrzeuglängsträger des Kraftfahrzeugs verbindet. Die Anordnung der Signalerzeugungseinrichtung in das Typschadenelement ist vorteilhaft, da sich dieses im Falle eines Aufpralls deformiert und dadurch die Erzeugung der Schallimpulsfolge auf einfache Weise realisiert werden kann. Darüber hinaus lässt sich die Signalerzeugungseinrichtung auf kostengünstige Weise in das Typschadenelement integrieren und in einem Schadensfall austauschen . In einer ersten Variante umfasst die zumindest eine Signalerzeugungseinrichtung eine Mehrzahl an Körperschall erzeugenden Elementen, die abhängig von der Geschwindigkeit der Deforma- tion durch einen zu der Mehrzahl an Körperschall erzeugenden Elementen relativ bewegbaren Stempel nacheinander aktivierbar sind, wobei bei deren Aktivierung jeweils ein Schallimpuls erzeugt wird. Die Körperschall erzeugenden Elemente können in einer frühen Phase des Aufpralls geschwindigkeitsabhängig ak- tiviert werden. Zur Aktivierung eines jeweiligen Körperschall erzeugenden Elements wird dessen Bruch oder Deformation herbeigeführt .
Zur Erzeugung der Schallimpulsfolge, welche gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung codiert ist, werden die Körperschall erzeugenden Elemente in definierten Abständen zueinander angeordnet. Die Körperschall erzeugenden Elemente können beispielsweise äquidistant zueinander angeordnet sein. Ebenso ist die Anordnung in Gruppen mit jeweils äquidistanter, aber z.B. unterschiedlichem Abstand vorstellbar. Die Körperschall erzeugenden Elemente verschiedener Gruppen können auch jeweils äquidistant zueinander angeordnet sein, wobei jedoch der Abstand zwischen jeweils zwei Gruppen unterschiedlich zu der Äquidistanz ist. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise die Relativgeschwindigkeit zwischen den Kollisionspartnern bzw. die Geschwindigkeit des Aufpralls ermitteln.
Durch den Stempel oder Stößel wird eine Kraft auf die Körperschall erzeugenden Elemente während des Aufpralls aufge- bracht, so dass diese Elemente nach und nach aktiviert werden
(z.B. brechen) und dabei jeweils einen Schallimpuls erzeugen.
Bei äquidistanter Anordnung ist die Frequenz proportional zur
Aufprallgeschwindigkeit. Die Codierung der Schallimpulsfolge kann durch die Anordnung der Schall erzeugenden Elemente rea- lisiert werden, wie dies beispielsweise bei dem sog. Barker- Code in der Radartechnik üblich ist. Hierdurch lässt sich die angeregte Schallimpulsfolge aus den Körperschallsignalen (sog. Crash-Rauschen) identifizieren, wodurch eine sichere Bestimmung der Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Aufprallobjekt möglich ist.
Die Schall erzeugenden Elemente sind gemäß einer Ausgestal- tung durch Bolzen, Schrauben, Stifte oder umgeformte Materialabschnitte aus einem harten, spröden Material gebildet, welche durch den durch die Deformation relativ zu den Elementen bewegten Stempel gebrochen werden. Um die Aktivierung der jeweiligen Körperschall erzeugenden Elemente vorzunehmen, ist eine Relativbewegung des Stempels und der Körperschall erzeugenden Elemente zueinander notwendig. Es liegt dabei im Belieben des Fachmannes, ob der Stempel auf die Körperschall erzeugenden Elemente während einer Deformation zubewegt wird, oder umgekehrt.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die Schall erzeugenden Elemente durch kammartig angeordnete Vorsprünge, z.B. Zinken oder umgeformtes Material der Signalerzeugungseinrichtung, gebildet, welche durch die Deformation relativ zu dem Stempel oder einem Widerhaken bewegbar und durch den Eingriff mit dem Stempel oder dem Widerhaken auslenkbar und/oder zu einer Schwingung anregbar sind. Hierbei können die Vorsprünge durch den durch die Deformation bewegten Stempel oder Widerhaken deformiert werden. Alternativ können die Vorsprünge durch die Deformation relativ zu einem ortsfest gelagerten Stempel oder Widerhaken bewegt und dabei ausgelenkt bzw. zu der Schwingung angeregt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Stempel an dem Typschadenelement verschieblich gelagert und liegt mit einem ersten Ende an dem Biegequerträger an oder ist mit diesem verbunden, so dass durch eine Deformation des Biegequerträgers in Richtung des Typschadenelements eine Bewegung des Stempels relativ zu dem Typschadenelement unter Aktivierung der Körperschall erzeugenden Elemente resultiert. Eine derart ausgestaltete erfindungsgemäße Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass die Signalerzeugungseinrichtung platzsparend und kompakt in dem Kraftfahrzeug vorgesehen werden kann. Insbe- sondere werden sämtliche zur Erzeugung der Schallimpulsfolge notwendigen Komponenten im Inneren des Biegequerträgers und des Typschadenelements angeordnet.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die Signalerzeugungseinrichtung durch ein Typschadenelement und/oder einen mit dem Typschadenelement verbundenen Biegequerträger eines Stoßfängers ausgebildet. Die Signalerzeugungseinrichtung stellt damit kein zusätzliches Bauteil dar, sondern ist kon- struktiv in bereits vorhandene Komponenten eines Kraftfahrzeugs integriert.
Gemäß einer konkreten Ausgestaltung umfassen das Typschadenelement und/oder der Biegequerträger eine Wabenstruktur, wel- che abschnittsweise unterschiedlich große Waben aufweist, wobei die Waben durch deren Verformung oder Bruch aktivierbar sind und durch deren Aktivierung eine von der Geschwindigkeit des Aufpralls abhängige Schallimpulsfolge erzeugbar ist, welche von der abschnittsweisen Größe der Waben abhängig ist. Die Wabenstruktur kann beispielsweise durch einen Aluminiumschaum gebildet sein, dessen Porendichte und damit Wabengröße während des Herstellungsvorgangs auf einfach Weise gesteuert werden kann. Neben ihrer Fähigkeit, große Mengen an Energie absorbieren zu können, erzeugen die bei einer Deformation verformten Waben charakteristische Schallimpulse, welche in erfindungsgemäßer Weise erfasst und ausgewertet werden können .
Alternativ umfassen das Typschadenelement und/oder der Biege- querträger eine Laminatstruktur, welche durch Delamination aufgrund einer einwirkenden äußeren Kraft aktivierbar ist, wobei bei der Aktivierung ein von der Deformation der Geschwindigkeit abhängiger akustischer Impuls oder ein Körperschallimpuls erzeugbar ist. Eine Schallimpulsfolge bei der Deformation des Typschadenelements und/oder des Biegequerträgers lässt sich dadurch erzeugen, dass diese beiden strukturellen Komponenten des Kraftfahrzeugs eine Laminatstruktur mit abschnittsweise unterschiedlicher Dichte der Glasfasern aufweisen, welche bei der Delamination Schallimpulse unterschiedlicher Frequenz erzeugen. Unter einer Laminatstruktur wird insbesondere ein Faserverbundwerkstoff, z.B. aus CFK (kohlenstofffaserverstärkte Verbundwerkstoffe), verstanden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anordnung der Körperschall erzeugenden Elemente oder die Ausgestaltung der Signalerzeugungseinrichtung auf der linken und der rechten Seite des Kraftfahrzeugs unterschiedlich. Hier- durch lässt sich, wie eingangs bereits erläutert, eine Unterscheidung der Aufprallseite sowie eine Winkelerkennung realisieren .
Neben der Detektion der Aufprallseite ermöglicht es die er- findungsgemäße Vorrichtung, die Relativgeschwindigkeit der
Kollisionspartner zu ermitteln. Bei entsprechender konstruktiver Ausgestaltung der Signalerzeugungseinrichtung lassen sich ebenso die Masse des aufprallenden Objekts sowie die Steifigkeit des aufprallenden Objekts ermitteln. Im letzteren Fall wird die Signalerzeugungseinrichtung derart in das
Kraftfahrzeug integriert, dass diese erst ab einer bestimmten Mindeststeifigkeit und/oder Masse aktiviert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand verschiedener Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion der Charakteristik eines Aufpralls auf ein Kraft- fahrzeug, und
Fig. 2 bis 11 verschiedene Ausführungsbeispiele einer in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordneten Signalerzeugungseinrichtung.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Detektion der Charakteristik eines Aufpralls auf ein Kraftfahrzeug. Dargestellt sind in ei- ner Draufsicht ein Biegequerträger 3 eines Stoßfängers, welcher bezüglich einer Fahrzeuglängsachse 8 symmetrisch angeordnet ist und beispielsweise die Front eines Kraftfahrzeugs ausbildet. Der Biegequerträger 3 ist in bekannter Weise an seinen beiden äußeren gegenüberliegenden Enden über ein linkes und rechtes Typschadenelement 4, 5 (auch Crash-Boxen genannt) mit einem jeweiligen linken und rechten Fahrzeuglängsträger 6, 7 der Fahrzeugkarosserie mechanisch verbunden. Bekanntermaßen dienen die Typschadenelemente 4, 5 dazu, bei ei- nem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Objekt einen Teil der Aufprallenergie aufzunehmen, wobei sich die Typschadenelemente 4, 5 verformen. Die Typschadenelemente 4, 5 können mit dem Biegequerträger verschraubt, verschweißt oder mittels einer Steckverbindung verbunden sein.
In jedem der Typschadenelemente 4, 5 ist erfindungsgemäß eine Signalerzeugungseinrichtung 1 bzw. 2 vorgesehen. Die im Detail weiter unten beschriebene Signalerzeugungseinrichtung 1, 2 dient zur Erzeugung einer definierten und von der Geschwin- digkeit des Aufpralls abhängigen Schallimpulsfolge, insbesondere einer Körperschallimpulsfolge, infolge einer Deformation des Biegequerträgers bzw. des jeweiligen Typschadenelements 4, 5. Die Schallimpulsfolge ist durch eine durch die Deformation bewirkte mechanische Betätigung der Signalerzeugungsein- richtung erzeugt. Die von den Signalerzeugungseinrichtungen 1, 2 erzeugten Schallimpulsfolgen werden durch eine Sensorik 9 aufgenommen. Die Sensorik 9 kann hierzu einen oder mehrere Körperschallsensoren oder Sensoren zur Detektion von Frequenzen in hörbarem Bereich umfassen. Mit der Sensorik 9 ist eine Auswerteeinheit 10 gekoppelt, welche zur Auswertung der von der Sensorik 9 gelieferten Signale dient, um die erwünschten Informationen über die Charakteristik des Aufpralls zu ermitteln und gegebenenfalls ein in der Figur nicht dargestelltes PersonenschützSystem anzusteuern .
In einer von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 abweichenden Variante können die Signalerzeugungseinrichtungen 1, 2 auch in oder an anderen Karosseriebauteilen des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Beispielsweise können eine oder mehrere der Signalerzeugungseinrichtungen 1, 2 im Bereich des Biegequerträgers 3 und/oder des Fahrzeuglängsträgers 6, 7 vorgesehen sein. Prinzipiell ist es zweckmäßig, die erfindungsgemäße Signalerzeugungseinrichtung derart in dem Kraftfahrzeug anzuordnen, dass eine durch einen Aufprall verursachte Deformation möglichst verzögerungsfrei zur Erzeugung der Schallimpulsfolge führt.
Die Figuren 2 bis 11 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen einer Signalerzeugungseinrichtung 1, wie diese in der in Fig. 1 gezeigten und beschriebenen Anordnung zum Einsatz kommen kann.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer ersten Variante der erfindungsgemäß an dem Biegequerträger 4 angeordneten Signalerzeugungseinrichtung 1. Auf der Oberseite des Biegequerträgers 4 ist eine Anzahl an Schall erzeugenden Elementen 11 vorgesehen. Diese Körperschall erzeugenden Elemente 11 können bei- spielsweise durch Bolzen, Schrauben oder Stifte gebildet sein. Bevorzugt bestehen diese aus einem harten, spröden Material. Ein Stempel 12 ist über zwei Lager 16, 17 an der O- berseite des Biegequerträgers 3 gelagert. Der Stempel 12 um- fasst eine Welle 13, welche von den Lagern 16, 17 geführt wird. An dem von den Körperschall erzeugenden Elementen 11 abgewandten Ende ist die Welle 13 mit einer Prallplatte 14 versehen. Eine entsprechende, optionale Prallplatte 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel auch an dem dem Körperschall erzeugenden Element 11 zugewandten Ende angeordnet.
Wirkt auf den Stoßfänger eine durch eine Deformation hervorgerufene Kraft F ein, so wird der Stempel 12 in Pfeilrichtung in Richtung der Körperschall erzeugenden Elemente 11 verschoben, wobei diese aufgrund ihres Materials und ihrer starren Befestigung an dem Typschadenelement 4 zerstört werden. Bei der Zerstörung eines jeden Elements 11, z.B. durch Brechen, wird ein Schallimpuls erzeugt, welcher durch die Sensorik 9 detektierbar ist. Die Körperschallleitung erfolgt über den Übertragungsweg, Typschadenelement 4, Fahrzeuglängsträger 6 hin zu der Sensorik 9, welche beispielsweise auf dem Fahrzeuglängsträger 6 oder einem zentral angeordneten Kraftfahrzeugtunnel angeordnet ist.
Durch die zeitlich nacheinander auftretende Zerstörung der Köperschall erzeugenden Elemente 11 werden aufeinander folgende Schallimpulse erzeugt, so dass sich eine Schallimpulsfolge ergibt, welche mit der Geschwindigkeit des Aufpralls korrespondiert. Bei einer äquidistanten Anordnung der Körperschall erzeugenden Elemente 11 ist die Frequenz der Schallimpulse proportional zur Geschwindigkeit des Aufpralls.
Durch die relative Beabstandung zweier benachbarter Körper- schall erzeugender Elemente 11 kann eine Codierung bereitgestellt werden, wie sie beispielsweise in der Radartechnik bei den bekannten Barker-Codes verwendet wird. Die Schallimpulsfolge lässt sich auf einfache Weise von dem Crash-Rauschen unterscheiden, welches aus der Deformation des Biegequerträ- gers 3, des Typschadenelements 4 und gegebenenfalls des Fahrzeuglängsträgers 6 resultiert. Anhand der Schallimpulsfolge kann eine sichere Bestimmung der Differenzgeschwindigkeit der beiden Kollisionspartner erfolgen.
Werden die Körperschall erzeugenden Elemente 11 in der Signalerzeugungseinrichtung 1 des linken Typschadenelements auf andere Weise angeordnet als in der in dem rechten Typschadenelement vorgesehenen Signalerzeugungseinheit 2, so kann eine einfache Unterscheidung erfolgen, ob der Aufprall auf der linken oder rechten Seite des Kraftfahrzeugs erfolgt. Darüber hinaus lässt sich eine Winkelerkennung realisieren.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Körperschall erzeugenden Elemente 11 im Inneren des Typschadenele- ments 4 angeordnet sind. Dabei sind die Körperschall erzeugenden Elemente 11 lediglich einseitig an der Oberseite des Typschadenelements 4 befestigt. Der Stempel 12 ist mit seiner von den Körperschall erzeugenden Elementen 11 abgewandten Seite an dem Biegequerträger 3 befestigt oder liegt an diesem an. Ferner ist der Stempel 12 über ein Lager 16 an dem Biegequerträger 3 bzw. dem Typschadenelement 4 verschiebbar gelagert. Eine weitere diesbezügliche Variante ist in Fig. 9 dar- gestellt, welche sich lediglich dadurch unterscheidet, dass die Körperschall erzeugenden Elemente 11 an beiden gegenüberliegenden Seitenflächen des Typschadenelements 4 eingespannt bzw. befestigt sind. Fig. 9 zeigt die Anordnung der Signalerzeugungseinrichtung 1 in der oberen Bildhälfte einmal in ei- ner Seitenansicht und in der unteren Bildhälfte in einer
Draufsicht. Bei den in Fig. 3 und Fig. 9 dargestellten Varianten erfolgt eine Relativbewegung des Stempels 12 in Richtung der Körperschall erzeugenden Elemente 11 durch eine Verformung des Biegequerträgers 3 und/oder des Typschadenele- ments 4.
Eine schnellere Detektion des Aufpralls eines Objekts auf das Kraftfahrzeug ist mit der in Fig. 4 gezeigten Anordnung möglich, bei der das den Körperschall erzeugenden Elementen 11 abgewandte Ende des Stempels 12 aus dem Biegequerträger 3 hinausragt und beispielsweise unmittelbar an der Außenhaut eines nicht dargestellten Stoßfängers anliegt. Bereits bei einer geringfügigen Deformation des Stoßfängers wird der Stempel 12 aufgrund der an seiner Prallplatte 14 angreifenden Kraft F in Richtung des Typschadenelements 4 verschoben, wobei in der bereits beschriebenen Weise ein Abscheren oder Brechen der hintereinander angeordneten Körperschall erzeugenden Elemente 11 erfolgt.
Die Körperschall erzeugenden Elemente 11 können, wenn diese wie in den vorangegangenen erläuterten Ausführungsbeispielen als Bolzen oder dergleichen ausgeführt sind, durch eine Verschweißung mit den gegenüber liegenden Seiten des Typschadenelements 4 verbunden sein (Fig. 6) . Alternativ ist es mög- lieh, zylinderförmige Vorsprünge durch ein Tiefziehwerkzeug 50 in das Typschadenelement 4 einzubringen (Fig. 7) . Die Aktivierung des Körperschall erzeugenden Elements 11, welches durch einen Hohlzylinder gebildet ist, erfolgt dann nicht durch ein Brechen oder Abscheren, sondern durch eine Verformung, wobei bei dieser ein charakteristischer Signalimpuls abgegeben wird.
Ein alternativ ausgestaltetes Körperschall erzeugendes Element ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsvariante werden zur Ausbildung eines Körperschall erzeugenden Elements 11 Stanzränder 31, 32, 33 in eine Hauptfläche z.B. des Typschadenelements 4 eingebracht, welche in etwa topfförmig zueinander angeordnet sind. Über ein Umformwerkzeug wird ein Materialabschnitt 30 nach Art einer Lasche z.B. nach innen verbogen. In entsprechender Weise kann eine Anzahl an derartigen Materialabschnitten 30 hintereinander angeordnet werden, welche durch einen in Fig. 5 nicht gezeigten Stempel bei einer Deformation des Kraftfahrzeugs die jeweiligen Materialabschnitte 30 verformt werden, wobei wiederum jeweils die erwünschten Schallimpulse erzeugt werden. Von Vorteil ist bei dieser Ausführungsvariante die einfache und kostengünstige Herstellbarkeit .
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, bei der auf einen Stempel zur Zerstörung der Körperschall erzeugenden E- lemente 11 in Form von Bolzen, Schrauben oder Stiften, verzichtet werden kann. Die Funktion des relativ zu den Körper- schall erzeugenden Elementen 11 beweglichen Stempels übernimmt eine Wand des Biegequerträgers 3. Wie aus der Querschnittsdarstellung der Fig. 8 gut ersichtlich ist, weist ein Biegequerträger 3 ein U-förmiges Profil auf, wobei das Typschadenelement 4 mit dem Abschnitt verbunden ist, der die pa- rallel verlaufenden Schenkel miteinander verbindet.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem zur Erzeugung der Schallimpulsfolge eine Kammstruktur 20 mit einer Anzahl an definiert hintereinander angeordneter Vorsprün- ge 21 vorgesehen ist. Bei einer Deformation erfolgt eine Relativbewegung zu einem ortsfesten Widerhaken 22, wodurch eine Anregung der Kammstruktur zum Schwingen erfolgt. Die Kammstruktur 20 ist über Loslager 23, 24 mit einem anderen Karos- Seriebauteil verbunden. Mit dem Bezugszeichen 26 ist die Bewegungsrichtung der Kammstruktur 20 im Falle eines Aufpralls auf das Fahrzeug gekennzeichnet. Es ist ohne Weiteres ersichtlich, dass zur Erzeugung der Schallimpulsfolge auch die Kammstruktur 20 ortsfest an einem Karosseriebauteil angeordnet werden kann, während der Widerhaken 22 durch die Deformation relativ zu der Kammstruktur 20 bewegt wird.
In dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Sig- nalerzeugungseinrichtung 1 durch das Typschadenelement 4 selbst ausgebildet. Dabei ist das Typschadenelement 4 mit einer Wabenstruktur versehen, welche abschnittsweise unterschiedlich große Waben aufweist. Die Waben sind durch Verformung oder Bruch aktivierbar, wobei bei deren Aktivierung ein von der Geschwindigkeit des Aufpralls abhängige Schallimpulsfolge erzeugt wird, welche von der abschnittsweisen Größe der Waben abhängig ist. Die Wabenstruktur kann beispielsweise durch einen Aluminiumschaum gebildet sein, dessen Porendichte und damit Wabengröße auf einfache Weise einstellbar ist.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann die Wabenstruktur zumindest abschnittsweise auch in dem Biegequerträger 3 und/oder in dem Fahrzeuglängsträger 6 vorgesehen sein. Alternativ kann die Wabenstruktur auch ausschließlich zumin- dest abschnittsweise in dem Biegequerträger 3 und/oder auf dem Fahrzeuglängsträger 6 vorgesehen sein.
In einer weiteren, figürlich nicht näher dargestellten Ausführungsform können der Biegequerträger 3 und/oder das Typ- Schadenelement 4 aus einem Laminat, z.B. einem Faserverbundwerkstoff, gebildet sein. Als Laminat kommt beispielsweise ein kohlenstoffverstärkter Verbundwerkstoff (CFK) in Betracht. Die charakteristischen Strukturschwingungen, d.h. die Schallimpulsfolge wird durch Delamination des Laminats er- zeugt.
Das der Erfindung zu Grunde liegende Prinzip besteht darin, in die Struktur des Kraftfahrzeugs Körperschall erzeugende Elemente zu integrieren, welche in der frühen Phase eines Aufpralls abhängig von der Geschwindigkeit des Aufpralls aktiviert werden. Diese Signalerzeugungselemente erzeugen bei deren Verformung bzw. Zerstörung definierbare (Kör- per) Schallsignale . Aufgrund der definierten Anordnung bzw.
Beabstandung der Körperschall erzeugenden Elemente zueinander kann eine detektierbare Schallimpulsfolge im Falle eines Aufpralls erzeugt werden. Bei äquidistanter Anordnung ist die Impulsfolge proportional zur Geschwindigkeit des Aufpralls.
Durch die Anordnung der Körperschall erzeugenden Elemente relativ zueinander kann eine Codierung vorgesehen werden. Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Signalerzeugungseinrichtung auf der linken und rechten Karosserieseite des Kraftfahrzeugs, können eine Erkennung der Aufprallseite und sogar eine Winkelerkennung erfolgen.
Durch die Unterdrückung der Erzeugung der Schallimpulsfolge lässt sich auch eine einfache Ausblendung des Lastfalles „AZT-Erkennung" vorsehen.
Von besonderem Vorteil ist der Umstand, dass der Ent- wicklungs- und Kalibrieraufwand für Personenschutzsysteme, insbesondere Airbags, durch gezielte Ausgestaltung der Far- zeugkonstruktion bzw. geringe Anzahl von Karosseriebauelementen nachhaltig vereinfacht bzw. reduziert wird. Gleichzeitig wird die Robustheit der Sensorik eines Personenschutzsystems erhöht, da gezielt erzeugte Schallimpulsfolgen detektiert und ausgewertet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Detektion der Charakteristik eines Aufpralls auf ein Kraftfahrzeug, umfassend: - zumindest eine Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) zur
Erzeugung einer definierten und von der Geschwindigkeit des Aufpralls abhängigen Schallimpulsfolge, insbesondere einer Körperschallimpulsfolge, infolge einer Deformation eines Karosseriebauteils (3, 4, 5, 6, 7) des Kraftfahr- zeugs, wobei die Schallimpulsfolge durch eine durch die Deformation bewirkte mechanische Betätigung der Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) erzeugt ist, eine Sensorik (9) zum Erfassen der definierten Schallimpulsfolge, und - eine Auswerteeinheit (10) zur Auswertung der von der
Sensorik (9) gelieferten Signale, so dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls geliefert werden können .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die von der zumindest einen Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) erzeugten und durch die Struktur der Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) definierten Schallimpulse unabhängig von Körperschallsignalen erzeugt sind, welche durch die Deformation des Karosseriebauteils (3, 4, 5, 6, 7) entstehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die von der zumindest einen Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) erzeugten Schallimpulse derart beschaffen sind, dass diese aus einem Signalge- misch, umfassend die durch die Karosseriestruktur erzeugten
Körperschallsignale und die Schallimpulse, durch die Sensorik (9) identifizierbar sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der jeweils eine der Signalerzeugungseinrichtungen (1, 2) auf der linken und der rechten Seite des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist .
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die zumindest eine Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) in ein Typschadenelement (4, 5) integriert ist oder an einem Typschadenelement (4, 5) angeordnet ist, wobei das Typschaden- element (4, 5) einen Biegequerträger (3) eines Stoßfängers mit einem Fahrzeuglängsträger (6, 7) des Kraftfahrzeugs verbindet .
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die zumindest eine Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) eine
Mehrzahl an Körperschall erzeugenden Elemente (11) umfasst, die abhängig von der Geschwindigkeit der Deformation durch einen zu der Mehrzahl an Körperschall erzeugenden Elementen relativ bewegbaren Stempel (12) nacheinander aktivierbar sind, wobei bei deren Aktivierung jeweils ein Schallimpuls erzeugt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der zur Aktivierung eines jeweiligen Körperschall erzeugenden Elements dessen Bruch o- der Deformation herbeigeführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Körperschall erzeugenden Elemente (11) in definierten Abständen zueinander angeordnet werden zur Ausbildung einer kodierten Schallimpulsfolge.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Schall erzeugenden Elemente (11) durch Bolzen, Schrauben, Stifte oder umgeformte Materialabschnitte aus einem harten, spröden Material gebildet sind, welche durch den durch die Deformation relativ zu den Elementen bewegten Stempel (12) gebrochen werden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Schall erzeugenden Elemente (11) durch Kammartig angeordnete
Vorsprünge (21) gebildet sind, welche durch die Deformation relativ zu dem Stempel (12) oder einem Widerhaken (22) bewegbar und durch den Eingriff mit dem Stempel (12) oder Widerha- ken (22) auslenkbar und/oder zu einer Schwingung anregbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei der der Stempel (12) an dem Typschadenelement (4, 5) verschieblich gelagert ist und mit einem ersten Ende an dem Biegequerträger (3) anliegt oder mit diesem verbunden ist, so dass durch eine Deformation des Biegequerträgers (3) in Richtung des Typschadenelements (4, 5) eine Bewegung des Stempels (12) relativ zu dem Typschadenelement (4, 5) unter Aktivierung der Körperschall erzeugenden Elemente (11) resultiert.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dass die Signalerzeugungseinrichtung (1, 2) durch ein Typschadenele- ment (4, 5) und/oder einen mit dem Typschadenelement (4, 5) verbundenen Biegequerträger (3) eines Stoßfängers ausgebildet ist .
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Typschadenele- ment (4, 5) und/oder der Biegequerträger (3) eine Wabenstruktur (40) umfassen, welche abschnittsweise unterschiedlich große Waben aufweist, wobei die Waben durch deren Verformung oder Bruch aktivierbar sind und bei deren Aktivierung ein von der Geschwindigkeit des Aufpralls abhängige Schallimpulsfolge erzeugbar ist, welche von der abschnittsweisen Größe der Waben abhängig ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Typschadenelement (4, 5) und/oder der Biegequerträger (3) eine Lami- natstruktur umfassen, welche durch Delamination aufgrund einer einwirkenden äußeren Kraft aktivierbar ist, wobei bei der Aktivierung ein von der Deformation der Geschwindigkeit abhängiger akustischer Impuls oder ein Körperschallimpuls erzeugbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14 in Verbindung mit Anspruch 4, bei der die Anordnung der Körperschall erzeugenden Elemente (11) oder die Ausgestaltung der Signal- Erzeugungs-Einrichtung auf der linken und der rechten Seite des Kraftfahrzeugs unterschiedlich ist.
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