DE102004055402A1

DE102004055402A1 - Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004055402A1
Application number: DE200410055402
Authority: DE
Inventors: Armin Dr. Hürland; Aleksandar Dr. Knezevic; Carsten Dr. Plog
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2006-05-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in seinem Frontbereich angeordneten Hohlkörper, in welchem in Folge einer auf den Hohlkörper ausgeübten äußeren Kraft eine Druckwelle erzeugbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass in einem Bereich des Hohlkörpers wenigstens ein Spulenkern so angeordnet ist, dass aufgrund einer von der Druckwelle verursachten Lageänderung des Spulenkerns in einer Spule ein elektrisches Signal erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in seinem Frontbereich angeordneten Hohlkörper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE 101 37 250 A1 ist eine Sensoreinrichtung für eine Fahrzeugaufprallerfassung mit einem an einem Stoßfänger angeordneten Sensor bekannt, welcher mit einer Auslöseeinrichtung, insbesondere einem Rückhaltesystem, verbunden ist. Der Sensor weist einen elastisch verformbaren Schlauch mit einem Schlauchinnenraum auf, welcher an einen Drucksensor angeschlossen ist. Der Drucksensor aktiviert bei einem vorgegebenen Druck im Schlauchinnenraum die Auslöseeinrichtung. Der Sensor kann auch mehrere Schläuche aufweisen, deren Schlauchinnenräume an einem gemeinsamen Drucksensor angeschlossen sind.

In der DE 197 32 302 A1 ist eine Anordnung von Kollisionssensoren an der Karosserie eines Kraftfahrzeuges zur Aktivierung passiver Sicherheitskomponenten, wie zum Beispiel Airbags und Sicherheitsgurte, beschrieben. Dabei werden die Kollisionssensoren an den kollisionsgefährdeten Stellen des Kraftfahrzeuges angeordnet, welche im Crashfall ein Signal zur Aktivierung der Sicherheitseinrichtungen an ein Steuergerät sen den. Bei einem Crashfall und in Folge der dabei auftretenden Fahrzeugdeformationen ändert sich der elektrische Widerstand der jeweiligen Kollisionssensoren. Überschreitet die Widerstandsänderung einen Sollwert, wird auf einen gefährlichen Zusammenstoß geschlossen und die entsprechenden Sicherheitseinrichtungen werden aktiviert. Die Kollisionssensoren sind als piezoelektrische Folien ausgebildet und großflächig an den kollisionsgefährdeten Stellen des Kraftfahrzeugs angeordnet.

Außerdem ist aus der DE 100 13 563 A1 ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug zum Schutz von Fußgängern bekannt, bei welchem an einem Fahrzeugfrontbereich an zumindest zwei unterschiedlichen Stellen Kräfte aufnehmende Sensoren angeordnet sind. Die Signale der Sensoren werden auf eine elektronische Auswerteeinrichtung übertragen, welche zumindest eine am Kraftfahrzeug angebrachte Sicherheitseinrichtung aktivieren kann. Das Kraftfahrzeug ist mit einer reversiblen und einer nicht reversiblen Sicherheitseinrichtung versehen, wobei die reversible Sicherheitseinrichtung durch Signale des zuerst betätigbaren Sensors aktivierbar ist. Der zuerst betätigbare Sensor ist im Bereich des vorderen Stoßfängers und ein nachfolgend betätigbarer Sensor im Bereich der Vorderkante der Fronthaube angeordnet. Die reversible Sicherheitseinrichtung ist als eine rückstellbare Einrichtung zum Anstellen der Fronthaube ausgeführt. Die nicht reversible Sicherheitseinrichtung kann insbesondere ein Airbagsystem umfassen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in seinem Frontbereich angeordneten Hohlkörper anzugeben, welche eine gegenüber dem Stand der Technik zuverlässigere Erkennung eines auf das Kraftfahrzeug prallenden Objekts gewährleistet.

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in seinem Frontbereich angeordneten Hohlkörper mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Erfindungsgemäß ist in einem Bereich des Hohlkörpers wenigstens ein Spulenkern so angeordnet ist, dass aufgrund einer von der Druckwelle verursachten Lageänderung des Spulenkerns in der Spule ein elektrisches Signal erzeugt wird. Die Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst wenigstens einen in dem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Hohlkörper, in welchem in Folge einer auf den Hohlkörper ausgeübten äußeren Kraft eine Druckwelle erzeugbar ist. Mit der erfindungsgemäßen Aufprallerfassungseinrichtung ist ein individualisierter Schutz für Personen im nahen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeuges, insbesondere für Fußgänger, und im Kraftfahrzeug gegeben. Aufgrund der hohen Messgenauigkeit der Aufprallerfassungseinrichtung ist eine gewichtsmäßige Klassifizierung von auf das Kraftfahrzeug prallenden Objekten gewährleistet. Die Aufprallerfassungseinrichtung kann somit zwischen einem Fußgänger und anderen in Frage kommenden Objekten unterscheiden und situationsbedingt geeignete fahrzeugseitige Sicherheitsmaßnahmen einleiten. Da die Größe der beim Aufprall im Hohlkörper erzeugten Druckwelle von der Masse und der Geschwindigkeit des aufprallenden Objekts abhängt und die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges zu jedem Zeitpunkt bekannt ist, kann auf die Masse des aufprallenden Objekts geschlossen werden. Ein unnötiges Auslösen von Sicherheitseinrichtungen für den Fußgängerschutz durch kleinere und leichtere Objekte im Verhältnis zu einem Fußgänger kann dadurch verhindert werden. Nur schnelle Lageänderung des Spulenkerns erzeugen ein Signal in der Spule, so dass langsam erfolgende Deformationen, beispielsweise bei einem Einparkvorgang des Kraftfahrzeuges, nicht von der Aufprallerfas sungseinrichtung erfasst werden. Bewegungen mit einer kleinen Auslenkung, beispielsweise verursacht durch Vibrationen auf einer Schlechtwegstrecke, erzeugen nur elektrische Signale mit einer geringen Intensität oder gar keine elektrischen Signale. Der Erfassungsbereich der Spule weist konstruktionsbedingt eine geringe Reichweite auf und ist erfassungstechnisch stark gerichtet. Andere magnetische Bauteile des Kraftfahrzeugs verursachen daher keine Störsignale.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Hohlkörper als elastischer Schlauch ausgebildet ist, welcher ein Medium zur Ausbreitung der Druckwelle enthält, wobei der Spulenkern im elastischen Schlauch angeordnet ist und die Spule den elastischen Schlauch umgibt. Der Spulenkern ist in dem Medium zur Ausbreitung der Druckwelle eingebettet. In dieser Ausgestaltung wird eine Lageänderung des Spulenkerns unmittelbar durch das Medium zur Ausbreitung der Druckwelle bewirkt. Die Anordnung aus Spulenkern und Spule kann in einem beliebigen Bereich des elastischen Schlauches erfolgen. Der Hohlkörper kann auch mehrere elastische Schläuche umfassen. Der elastische Schlauch ist für einen Einbau ins Kraftfahrzeug besonders günstig geeignet und mit einem nur geringen Aufwand zu bewerkstelligen. Zudem kann durch geeignete Wahl seiner Länge ein großer Bereich des Kraftfahrzeuges sensortechnisch abgedeckt werden. Der Einsatz des Schlauches ist nicht auf den vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges beschränkt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Spulenkern vom Medium durch wenigstens eine Membran abgetrennt, wobei die Druckwelle mittels der Membran vom Medium an den Spulenkern übertragen wird. Durch die Membran kann eine definierte Richtung der Krafteinwirkung der Druckwelle auf den Spulenkern vorgegeben werden. Die Anordnung des Spulenkerns in einem vorgegebenen Bereich des elastischen Schlauchs wird zudem durch den Einsatz einer oder zweier Membranen in Abhängigkeit vom Einbringungsort erleichtert. Alternativ kann der Spulenkern schlauchaußenseitig an einem Schlauchmantel so angeordnet werden, dass die Druckwelle mittels des Schlauchmantels an den Spulenkern übertragen wird. Der Schlauchmantel übernimmt in dieser Ausgestaltung die Funktion der Membran zur Übertragung der Druckwelle an den außerhalb des elastischen Schlauches angeordneten Spulenkern.

Insbesondere kann der elastische Schlauch an seinem einen oder an seinen beiden Enden jeweils mit einem Spulenkern und einer Spule versehen sein. Durch eine Verwendung von zwei Sensoreinheiten, jeweils umfassend einen Spulenkern und eine Spule, wird eine Ermittlung des Aufprallortes des Objekts im Bereich des Hohlkörpers ermöglicht. Durch eine Erfassung der Laufzeitunterschiede für die erzeugten Druckwellen im Hohlkörper kann auf den Aufprallort geschlossen werden. Außerdem ist eine Einbauposition an einem Ende des elastischen Schlauches mit einfachen Mitteln zu realisieren.

Es ist vorgesehen, dass das vom Spulenkern in der Spule erzeugte elektrische Signal eine in der Spule induzierte elektrische Spannung und/oder eine Impedanzänderung der Spule ist. Zur Impedanzerfassung kann insbesondere eine Wechselstrombrücke eingesetzt werden, welche zur Bestimmung von Wechselstromwiderständen vorgesehen ist. Die Wechselstrombrücke enthält mindestens einen Zweig mit komplexen Widerständen, wobei die Art der Vergleichsimpedanz dem Messzweck entspricht. In der deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 102 004 031 577.9 wird ebenfalls eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in seinem Frontbereich angeordneten Hohlkörper beschrieben, wobei in dem Hohlkörper infolge einer auf ihn ausgeübten äußeren Kraft eine Druckwelle erzeugbar ist. Dabei ist der Hohlkörper we nigstens teilweise mit einer eine magnetische Komponente enthaltenden Substanz gefüllt, wobei aufgrund einer von der Druckwelle verursachten Lageänderung der magnetischen Komponente in wenigstens einem magnetischen Aufnehmer eine elektrische Spannung induziert wird. Anstelle der Induktion kann hier auch eine Impedanzänderung der Spule erfasst werden. Die vorliegenden Ausführungen zur Impedanzerfassung gelten entsprechend für die deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 102 004 031 577.9.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Figur näher erläutert, wobei die Figur eine Aufprallerfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug in einem Ausschnitt in einer schematischen Darstellung zeigt.
Gemäß der Figur weist eine Aufprallerfassungseinrichtung 1 für ein nicht weiter dargestelltes Kraftfahrzeug einen in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Hohlkörper 2 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Hohlkörper 2 als elastischer Schlauch ausgebildet, wobei der Hohlkörper 2 auch mehrere elastische Schläuche umfassen kann. Der Hohlkörper 2 kann, beispielsweise in Abhängigkeit von den vorgegebenen geometrischen Einbauverhältnissen, eine andere Ausgestaltung aufweisen. Der elastische Schlauch ist an seinen beiden Enden 3, 4 jeweils mit einem Spulenkern 5, 6 und einer dem Spulenkern 5, 6 zugeordneten Spule 7, 8 versehen. Der elastische Schlauch enthält ein Medium 9, in welchem sich eine Druckwelle ausbreiten kann. Der Spulenkern 5, 6 ist im elastischen Schlauch im Medium 9 angeordnet, wobei die Spule 7, 8 den elastischen Schlauch so umgibt, dass der Spulenkern 5, 6 angenähert in einer Längsachse der Spule 7, 8 angeordnet ist.
Infolge einer von außen auf den Hohlkörper 2 ausgeübten Kraft, verursacht durch einen im Frontbereich des Kraftfahrzeuges aufprallendes Objekt, wird innerhalb des Hohlkörpers 2 in dem Medium 9 eine Druckwelle erzeugt, welche sich in dem Medium 9 ausbreitet. Aufgrund einer von der Druckwelle verursachten Lageänderung des Spulenkerns 5, 6 im Hohlkörper 2 wird in der Spule 7, 8 ein elektrisches Signal generiert, welches ein Maß für die Masse eines auf das Kraftfahrzeug aufprallenden Objekts ist. Das vom Spulenkern 5, 6 in der Spule 7, 8 erzeugte elektrische Signal ist eine in der Spule 7, 8 induzierte elektrische Spannung und/oder eine Impedanzänderung der Spule 7, 8. Die Impedanzänderung der Spule 7, 8 kann insbesondere mittels einer nicht weiter dargestellten wechselstrombrücke erfasst werden. Die beiden Spulenkerne 5, 6 mit den Spulen 7, 8 können auch an anderen Positionen des Hohlkörpers 2 angeordnet sein.
In einem weiteren nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Spulenkern 5, 6 vom Medium 9 durch wenigstens eine Membran abgetrennt, wobei die Druckwelle mittels der Membran vom Medium an den Spulenkern 5, 6 übertragen wird.
Eine Einheit aus Spulenkern 10 und Spule 11 kann auch schlauchaußenseitig an einem Schlauchmantel 12 des elastischen Schlauchs so angeordnet sein, dass die Druckwelle mittels des Schlauchmantels 12 an den Spulenkern 10 übertragen wird.
In einem vereinfachten Ausführungsbeispiel ist nur ein Spulenkern 5, 6, 10 mit dazugehöriger Spule 7, 8, 11 vorgesehen. Es ist aber auch denkbar, mehr als zwei Spulenkerne 5, 6, 10 bzw. Spulen 7, 8, 11 in der Aufprallerfassungseinrichtung 1 einzusetzen. Durch die Verwendung von zwei Spulenkernen 5, 6, 10 bzw. Spulen 7, 8, 11 kann durch Ermittlung des Laufzeitun terschiedes oder durch Vergleich der erzeugten Signalintensitäten der zwei Spulenkerne für die erzeugte Druckwelle zwischen den verschiedenen Spulenkernen 5, 6, 10 auf den Ort der Krafteinwirkung am Hohlkörper 2, in diesem Ausführungsbeispiel am elastischen Schlauch, und damit auf den Anprallort am Kraftfahrzeug geschlossen werden.
Als Medium 9 zur Übertragung bzw. Ausbreitung der Druckwelle kommen insbesondere geeignete Flüssigkeiten oder Gase in Betracht.
Der Hohlkörper 2 kann beispielsweise in einem Schaumstoffblock in einer vorderen Stoßfängerstruktur integriert oder in einem Bereich zwischen dem Schaumstoffblock und dem Stoßfänger angeordnet sein. Der Hohlkörper 2 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Breite der Kraftfahrzeugfront. Er kann aber auch in den Seitenbereichen und/oder in einem Heckbereich des Kraftfahrzeuges eingesetzt werden.
Die elektrischen Signale der Spulen 7, 8, 11, d. h. die Werte der in ihnen induzierten elektrischen Spannungen und/oder die Impedanzänderungen der Spulen 7, 8, 11, werden an eine Steuereinrichtung 13 weitergeleitet und zu einer Gewichtsinformation über das anprallende Objekt verarbeitet. Unter Einbeziehung der Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann auf die Masse des aufprallenden Objektes geschlossen werden. In Abhängigkeit von der Gewichtsinformation können verschiedene Sicherheitssysteme des Kraftfahrzeugs entsprechend angesteuert werden, beispielsweise eine Anstellung und/oder Hebung einer Motorhaube 14, ein Airbagsystem 15 und/oder ein Insassengurtsystem 16.
Die erfindungsgemäße Aufprallerfassungseinrichtung 1 für das Kraftfahrzeug erweist sich für den Einsatz aufgrund ihrer ho hen Zuverlässigkeit als äußerst geeignet. Fehlauslösungen von Sicherheitssystemen des Kraftfahrzeugs können weitestgehend vermieden werden. Unter anderem ist fahrzeugseitig ein größtmöglicher Fußgängerschutz gewährleistet.

Claims

Aufprallerfassungseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in seinem Frontbereich angeordneten Hohlkörper (2), in welchem in Folge einer auf den Hohlkörper (2) ausgeübten äußeren Kraft eine Druckwelle erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich des Hohlkörpers (2) wenigstens ein Spulenkern (5, 6, 10) so angeordnet ist, dass aufgrund einer von der Druckwelle verursachten Lageänderung des Spulenkerns (5, 6, 10) in einer Spule (7, 8, 11) ein elektrisches Signal erzeugt wird.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (2) als elastischer Schlauch ausgebildet ist, welcher ein Medium (9) zur Ausbreitung der Druckwelle enthält, wobei der Spulenkern (5, 6) im elastischen Schlauch angeordnet ist und die Spule (7, 8) den elastischen Schlauch umgibt.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern (5, 6) vom Medium (9) durch wenigstens eine Membran abgetrennt ist, wobei die Druckwelle mittels der Membran vom Medium (9) an den Spulenkern (7, 8) übertragen wird.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Schlauch an seinem einen oder an seinen beiden Enden (3, 4) jeweils mit einem Spulenkern (5, 6) und einer Spule (7, 8) versehen ist.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Spulenkern (5, 6, 10) in der Spule (7, 8, 11) erzeugte elektrische Signal eine in der Spule (7, 8, 11) induzierte elektrische Spannung und/oder eine Impedanzänderung der Spule (7, 8, 11) ist.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzänderung der Spule (7, 8, 11) mittels einer Wechselstrombrücke erfasst wird.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (2) als elastischer Schlauch ausgebildet ist, wobei der Spulenkern (10) schlauchaußenseitig an einem Schlauchmantel (12) so angeordnet ist, dass die Druckwelle mittels des Schlauchmantels (12) an den Spulenkern (10) übertragen wird.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (2) in einem Schaumstoffblock in einer vorderen Stoßfängerstruktur oder in einem Bereich zwischen dem Schaumstoffblock und einem Stoßfänger integriert ist.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Hohlkörper (2) im Wesentlichen über die gesamte Breite der Kraftfahrzeugfront erstreckt.
Aufprallerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einbeziehung der Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf die Masse des aufprallenden Objektes geschlossen wird.