DE102017006273B4

DE102017006273B4 - Anordnung eines eine sensoraktive Fläche aufweisenden Sensors an einem Außenanbauteil eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017006273B4
Application number: DE102017006273.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Schulz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-07-01
Filing date: 2017-07-01
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2037-07-02
Also published as: DE102017006273A1

Abstract

Anordnung (1) eines eine sensoraktive Fläche (2.1) aufweisenden Sensors (2) mit einem Gehäuse (2.2) an einem oder hinter einem Außenanbauteil (10) eines Fahrzeugs mit- einer fahrzeugfesten Sensorführung (5), mit welcher der Sensor (2) durch eine äußere Krafteinwirkung aus einer Gebrauchsstellung verschiebbar gelagert ist,- einem Rückstellelement (4), welches ausgebildet ist den aus der Gebrauchsstellung verschobenen Sensor (2) zurück in die Gebrauchsstellung zu verschieben,- einem Sensoranschlag (3.2), und- einem an dem Gehäuse (2.2) des Sensors (2) angeordneten Gehäuseanschlag (2.3), mit welchem der Sensor (2) in der Gebrauchsstellung an dem Sensoranschlag (3.2) anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines eine sensoraktive Fläche aufweisenden Sensors an einem oder hinter einem Außenanbauteil eines Fahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik sind Anordnungen von Sensoren für Fahrerassistenzsysteme, Notbremsassistenten usw. bekannt, die an einer Fahrzeugfront oder einem Fahrzeugheck im Bereich eines Stoßfängers verbaut sind. Solche Sensoren sind bspw. Näherungssensoren, wie Parksensoren oder Abstandssensoren sowie Radare, Nachtsichtkameras, Laserscanner usw.
Diese Sensoren weisen an der Vorderseite meistens eine aktive Sensorfläche auf und werden bspw. in entsprechende Öffnungen der Außenverkleidung des Stoßfängers derart eingebaut, dass die aktive Sensorfläche mit der Außenverkleidung flächenbündig ist. In nachteiliger Weise können solche Sensoren, die sehr teuer sind, bei sogenannten Parkremplern während eines Einparkvorganges, also bei schwachen Kollisionen, beschädigt werden, wodurch hohe Reparaturkosten nicht auszuschließen sind. Ferner bestehen unter bestimmten Rahmenbedingungen gesetzliche Anforderungen, die die Beschädigungen bestimmter Sensoren bei Parkremplern verbieten. Dies führt zu Verbaupositionen, die hinsichtlich der Sensorfunktion ungünstig sind und auch designerische Nachteile haben.
Aus der DE 103 29 754 B3 ist eine Stoßfängeranordnung eines Fahrzeugs bekannt, welche einen unter Eingliederung von Crashboxen mit den Längsträgern eines Fahrzeugrahmens verbundenen Querträger aufweist. Der Querträger umfasst einen im Querschnitt U-förmigen Schalenkörper mit einem Steg und zwei Schenkeln. Der Schalenkörper des Querträgers ist frontseitig durch ein Schließblech geschlossen. Dem Schließblech ist ein in Längsrichtung des Querträgers verlaufendes Kraftverteilerelement mit Abstand X vorgelagert, welches sich über Federn am Querträger 2 abgestützt und von einem Schaumkörper umgeben ist. Dieser Schaumkörper ist U-förmig ausgebildet und stützt sich mit dessen Schenkeln an dem Schließblech ab. Ferner sind in den Schaumkörper frontseitig Sensoren, bspw. Kontaktsensoren eingebettet. Bei einem durch eine Kollision initiierten Krafteintrag auf den Sensor bzw. den Schaumkörper ist das Kraftverteilerelement reversibel verschiebbar, da nach dem Ende des Krafteintrags das Kraftverteilerelement von der Feder wieder in dessen Ausgangsposition verschoben wird. Da der Schaum des Schaumkörpers sehr weich ist, wird die Empfindlichkeit der Kontaktsensoren nicht nachteilig beeinflusst.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung eines Sensors an einem oder hinter einem Außenanbauteil, bspw. an einem Stoßfänger anzugeben, so dass bei einer schwachen Kollision mit einer geringen Kollisionsgeschwindigkeit die Beschädigung eines solchen Sensors verhindert wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Eine solche Anordnung eines eine sensoraktive Fläche aufweisenden Sensors an einem oder hinter einem Außenanbauteil eines Fahrzeugs ist ausgebildet mit

- einer fahrzeugfesten Sensorführung, mit welcher der Sensor durch eine äußere Krafteinwirkung aus einer Gebrauchsstellung verschiebbar gelagert ist,
- einem Rückstellelement, welches ausgebildet ist den aus der Gebrauchsstellung verschobenen Sensor zurück in die Gebrauchsstellung zu verschieben,
- einem Sensoranschlag, und
- einem an dem Sensor angeordneten Gehäuseanschlag, mit welchem der Sensor in der Gebrauchsstellung an dem Sensoranschlag anliegt.

Bei einer schwachen Kollision, wenn also eine geringe Kraft, bspw. direkt oder indirekt auf den Sensor oder direkt auf das Außenanbauteil einwirkt, wird der Sensor durch diese Kraft aus seiner Gebrauchsstellung weggedrückt bzw. verschoben, ohne dass derselbe beschädigt wird. Nach der Kollision, d. h. wenn die äußere Kraft nicht mehr auf den Sensor oder das Außenanbauteil einwirkt wird der Sensor mittels der durch das Rückstellelement erzeugten Rückstellkraft wieder in seine ursprüngliche Position, d. h. in die Gebrauchsstellung zurückgeschoben und ist weiterhin voll funktionsfähig.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann nicht nur an Stoßfängern im Front- und Heckbereich eines Fahrzeugs, an dessen Schwellern, Unterfahrschutzeinrichtungen und Türabdeckungen als Außenanbauteile eingesetzt werden, sondern auch in allen Bauteilen der Fahrzeugaußenhaut mit gegebenenfalls Befestigungen und Führungen an Bauteilen, welche sich hinter der Fahrzeugaußenhaut als Außenanbauteil befinden. Beispielsweise könnten Sensoren auch in oder hinter einem Kotflügel oder einer Tür befestigt sein, ebenso an einer Frontklappe, einem Seitenwandrahmen, Säulenverkleidungen, etc.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung werden folgende Vorteile erzielt:

- Reduzierung von Reparaturkosten, wodurch günstige Versicherungseinstufungen ermöglicht werden,
- Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Anordnung in Ländern mit entsprechenden Stoßfängergesetzgebungen, und
- keine starren Anbindungen zur Erfüllung von Fußgängerschutzanforderungen erforderlich.

Mit dem Sensoranschlag und dem Gehäuseanschlag lässt sich in konstruktiver einfacher Weise eine definierte Lage des Sensors, d. h. dessen Gebrauchsstellung sicherstellen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Anordnung eine fahrzeugfeste Führungskulisse als Sensorführung auf, welche zum Verschieben des Sensors aus der Gebrauchsstellung mit einer an die äußere Kontur eines Gehäuses des Sensors angepassten Führungskontur ausgebildet ist. Mit einer solchen Führungskulisse wird in konstruktiv einfacher Weise die von einer äußeren Kraft initiierte Bewegung ermöglicht. Vorzugsweise ist eine solche Führungskulisse am zur aktiven Fläche gegenüberliegenden Ende des Sensors angeordnet, wobei das Rückstellelement als eine Rückstellkraft erzeugendes Element zwischen dem Gehäuseanschlag oder der Rückseite des Sensors und der Führungskulisse angeordnet ist.
Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass

- der Gehäuseanschlag als von einem Gehäuse des Sensors abstehende Platte ausgebildet ist, wobei am äußeren Rand der Platte ein Flansch mit einer äußeren Mantelfläche angeordnet ist,
- eine Führungskulisse als Sensorführung vorgesehen ist, welche den der aktiven Fläche gegenüberliegenden Endbereich des Gehäuses des Sensors umschließt, und
- die innere Umfangsfläche der Führungskulisse als Führungskontur zur Führung des Sensors an die äußere Kontur des Flansches angepasst ist.

Diese Ausführung einer Führungskulisse der erfindungsgemäßen Anordnung stellt eine konstruktiv robustere Realisierung dar. Vorzugsweise ist bei dieser Ausführung das Rückstellelement als eine Rückstellkraft erzeugendes Element ausgebildet, welches zwischen dem Gehäuseanschlag und der Führungskulisse angeordnet ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass

- die Sensorführung als Gelenkkinematik ausgebildet ist,
- der Sensor über Gestängeteile der Gelenkkinematik mit einem Strukturelement des Fahrzeugs verbunden ist, wobei mit dem Verschieben des Sensors aus der Gebrauchslage die Gestängeteile verschwenkbar sind, und
- das Rückstellelement als eine Rückstellkraft erzeugendes Element einerseits an dem Strukturelement und andererseits an einem Gestängeteil oder an dem Sensor angebunden ist, wobei mit der Verschiebung des Sensors aus der Gebrauchsstellung eine den Sensor in die Gebrauchsstellung zurückstellende Rückstellkraft mittels des Elementes erzeugbar ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mittels der Sensorführung der Sensor mit dessen sensoraktiver Fläche in einer Sensoröffnung des Außenanbauteils angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Sensoröffnung mit einer Umfangswandung ausgebildet und der Sensoranschlag mit dieser Umfangswandung verbunden.
Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass

- die Sensorführung als Sensoröffnung mit einer Umfangswandung ausgebildet ist, wobei zur Verschiebung des Sensors aus der Gebrauchsstellung die innere Umfangsfläche der Umfangswandung an die äußere Kontur eines Gehäuseabschnitts eines Gehäuses des Sensors angepasst ist,
- an dem der aktiven Fläche gegenüberliegenden Ende des Sensors das Gehäuse einen Anschlag aufweist, und
- das Rückstellelement als ein eine Rückstellkraft erzeugendes Element zwischen dem Außenanbauteil und dem Anschlag des Gehäuses angeordnet ist.

Das als eine Rückstellkraft erzeugendes Element ausgebildete Rückstellelement kann weiterbildungsgemäß als Federelement realisiert werden. Alternativ hierzu ist vorgesehen, das Rückstellelement als Aktuator auszubilden, mit welchem der aus der Gebrauchsstellung verschobene Sensor zurück in seine Gebrauchsstellung verschoben wird.
Schließlich ist es nach einer letzten Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn die Sensoröffnung zusammen mit deren Umfangswandung integral mit einer Fahrzeugaußenhaut des Außenanbauteils des Fahrzeugs gebildet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung,
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung,
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung, und
4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung 1 gemäß den 1 bis 4 werden beispielhaft an einem frontseitigen Stoßfänger als Außenanbauteil 10 eines Fahrzeugs beschrieben. Dieses Außenanbauteil 10 weist eine Fahrzeugaußenhaut auf, die in den 1 bis 4 mit dem Bezugszeichen 10.1 bezeichnet ist. Diese Fahrzeugaußenhaut 10.1 kann auch als Kühlerschutzgitter oder als Stoßfängerüberzug realisiert sein.
Nach 1 ist ein bspw. als Laserscanner ausgebildeter Sensor 2 der Anordnung 1 mittels einer als Führungskulisse 5.1 ausgebildeten Sensorführung 5 in einer rechteckförmigen Sensoröffnung 3 an der Fahrzeugaußenhaut 10.1 montiert. Diese Sensoröffnung 3 wird von einer aktiven Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 flächenbündig mit der die Sensoröffnung 3 umgebenden Fahrzeugaußenhaut 10.1 verschlossen, wobei aus Toleranzgründen ein Luftspalt zwischen dem Sensor 2 und der Sensoröffnung 3 vorhanden ist. Alternativ zur Flächenbündigkeit der aktiven Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 mit der Sensoröffnung 3 kann sich der Sensor 2 auch hinter einer Fahrzeugaußenhaut 10.1 (d. h. ohne eine Sensoröffnung 3) mit oder ohne Abstand zu derselben befinden oder gegenüber einer größeren Sensoröffnung 3 in der Fahrzeugaußenhaut vor- oder zurückverlagert angeordnet sein.
Die Sensoröffnung 3 bildet eine in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufende Umfangswandung 3.1, welche endseitig in einen in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) abgewinkelten Sensoranschlag 3.2 übergeht. Die innere Umfangsfläche dieser Umfangswandung 3.1 ist an die äußere Kontur eines Gehäuses 2.2 des Sensors 2 angepasst. Sowohl die Umfangswandung 3.1 als auch der Sensoranschlag 3.2 werden nach 1 einstückig mittels der Fahrzeugaußenhaut 10.1 gebildet. Alternativ zur Einstückigkeit bzw. Einteiligkeit können die beteiligten Bauteile jeweils als einzelne Elemente realisiert werden, die mittels einer geeigneten Verbindungstechnik miteinander gefügt sind.
Anstelle einer rechteckförmigen Kontur des Sensors 2 kann derselbe auch eine andere äußere Kontur, bspw. eckig, oval, zylinderförmig oder eine sonstige beliebige Form aufweisen. An diese äußere Kontur des Sensors 2 ist mit der entsprechenden Form die Sensoröffnung 3 angepasst, es sei denn, der Sensor ist hinter der Fahrzeugaußenhaut positioniert. Dies gilt für alle Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 4.
An dem Gehäuse 2.2 des Sensors 2 ist ein rechteckförmiger Gehäuseanschlag 2.3 angeformt, welcher im Wesentlichen senkrecht von der Umfangsfläche des Gehäuses 2.2 absteht. In der in 1 dargestellten Gebrauchslage des Sensors 2, in welcher deren aktive Sensorfläche 2.1 flächenbündig mit der die Sensoröffnung 3 umgebenden Fahrzeugaußenhaut 10.1 verläuft, liegt der Gehäuseanschlag 2.3 des Sensors 2 an dem Sensoranschlag 3.2 der Umfangswandung 3.1 der Sensoröffnung 3 an. Anstelle eines rechteckförmigen Gehäuseanschlages 2.3 kann der Gehäuseanschlag auch als lokale Erhebung, Stift oder ähnliches realisiert sein, so dass der Sensor 2 gegenüber der Sensoröffnung 3 eine definierte Lage aufweist. Dies gilt für alle Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 4.
Die Führungskulisse 5.1 der Anordnung 1 gemäß 1 ist an die äußere Kontur des Sensors 2 angepasst und wird von einer geeigneten Anzahl von Führungsflächen zur Führung des Sensors 2 gebildet. Diese Führungsflächen müssen das Gehäuse 2.2 nicht vollständig umschließen. Sie können auch als stabförmige oder flächige Bauteile ausgeführt werden und sind unter einem großen, jedoch nicht zwangsläufig senkrechten Winkel zur Fahrzeugaußenhaut 10.1 angeordnet. Nach 1 ist diese Führungskulisse 5.1 bspw. als Umfangswandung 5.10 mit einem daran angeformten Halteelement 5.11 ausgeführt.
Die innere Umfangsfläche dieser Umfangswandung 5.10 ist als Führungskontur der Führungskulisse 5.1 an die Umfangskontur des Gehäuses 2.2 des Sensors 2 angepasst, so dass entsprechend von 1 dessen der aktiven Sensorfläche 2.1 gegenüberliegende Endbereich zumindest teilweise von der inneren Umfangsfläche der Umfangswandung 5.10 umschlossen wird.
Die Führungskulisse 5.1 ist in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach unten in Richtung eines Stoßfängerquerträgers als Strukturelement 7 des Fahrzeugs mit demselben mittels eines Verbindungselementes 5.12 fahrzeugfest verbunden.
Sowohl die innere Umfangsfläche der Umfangswandung 5.10 der Führungskulisse 5.1 als auch die innere Umfangsfläche der Umfangswandung 3.1 der Sensoröffnung 3 ist derart an die Umfangskontur des Gehäuses 2.2 des Sensors 2 angepasst, dass der Sensor 2 aus seiner in 1 dargestellten Gebrauchslage in Fahrzeuglängsrichtung (entgegen der x-Richtung) verschiebbar ist.
Zwischen dem Gehäuseanschlag 2.3 des Sensors 2 und dem Halteelement 5.11 der Führungskulisse 5.1 ist ein als Federelement 4.1 ausgebildetes Rückstellelement 4 angeordnet, welches bei einer Verschiebung des Sensors 2 aus dessen Gebrauchslage eine Rückstellkraft erzeugt, mit welcher der Sensor 2 wieder in dessen Gebrauchslage geschoben wird. Das Federelement 4.1 stellt daher eine Druckfeder dar. Alternativ zu einem Federelement 4.1 können beliebige aktive oder passive Elemente oder Werkstoffe mit rückstellender Wirkung verwendet werden, wie z.B. Gasfedern, Schäume, elektrische, pneumatische, hydraulische Stellelemente, Luftkissen, etc.. Dies gilt für alle Anordnungen gemäß der 1 bis 4.
Bei einer schwachen Kollision des Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug, einer Person oder einem Gegenstand in Richtung des Fahrzeuginneren, also in Fahrzeuglängsrichtung entgegen der x-Richtung (vgl. 1) wirkt eine Kraft F1 direkt auf die aktive Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 oder eine Kraft F2 auf die Fahrzeugaußenhaut 10.1 im Bereich der Sensoröffnung 3, wodurch der Sensor 2 entweder direkt oder über den Sensoranschlag 3.2 aus seiner Gebrauchslage gemäß 1 in Richtung der Führungskulisse 5.1 verschoben und dabei von der Führungskulisse 5.1 geführt wird. Aufgrund der elastischen Eigenschaft der Fahrzeugaußenhaut 10.1 formt sich diese nach dem Ende der Belastung durch die Kraft F1 oder F2 in die ursprüngliche Form zurück. Gleichzeitig wird auch der Sensor 2 aufgrund der durch die Verschiebung aus der Gebrauchslage erzeugten Rückstellkraft des Federelementes 4.1 wieder in Richtung der Gebrauchsstellung zurück verschoben, bis der Gehäuseanschlag 2.3 des Sensors 2 an dem Sensoranschlag 3.2 der Umfangswandung 3.1 der Sensoröffnung 3 anliegt. Damit hat der Sensor 2 seine ursprüngliche Position, d. h. die Gebrauchsstellung zurück erlangt und ist nach der Kollision wieder funktionsbereit.
Zwischen dem als Stoßfängerquerträger ausgebildetes Strukturelement 7 und der Fahrzeugaußenhaut 10.1 ist ein Fußgängerschutzdeformationselement 8 angeordnet.
Nach 2 ist ein bspw. als Laserscanner ausgebildeter Sensor 2 der Anordnung 1 mittels einer als Führungskulisse 5.2 ausgebildeten Führung 5 in einer Sensoröffnung 3 einer Fahrzeugaußenhaut 10.1 montiert. Diese Sensoröffnung 3 wird von einer aktiven Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 flächenbündig mit der die Sensoröffnung 3 umgebenden Fahrzeugaußenhaut 10.1 verschlossen, wobei aus Toleranzgründen ein Luftspalt zwischen dem Sensor 2 und der Sensoröffnung 3 vorhanden ist.
Alternativ zur Flächenbündigkeit der aktiven Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 mit der Sensoröffnung 3 kann sich der Sensor 2 auch hinter einer Fahrzeugaußenhaut 10.1 (d. h. ohne eine Sensoröffnung 3) mit oder ohne Abstand zu derselben befinden oder gegenüber einer größeren Sensoröffnung in der Fahrzeugaußenhaut vor- oder zurückverlagert angeordnet sein. Die Sensoröffnung 3 ist entsprechend der Ausführung nach 1 ausgeführt und umfasst daher ebenso eine die Sensoröffnung 3 bildende Umfangswandung 3.1, an die sich endseitig in gleicher Weise ein Sensoranschlag 3.2 anschließt. Die innere Umfangsfläche der Umfangswandung 3.1 ist an die äu-ßere Kontur eines Gehäuses 2.2 des Sensors 2 derart angepasst, dass der Sensor 2 aus der Gebrauchsstellung in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar ist.
Diese Anordnung 1 gemäß 2 umfasst ferner eine als Führungskulisse 5.2 ausgeführte Sensorführung 5 mit den Sensor 2 führenden Führungsflächen. Diese Führungsflächen müssen das Gehäuse 2.2 nicht vollständig umschließen. Sie können auch als stabförmige oder flächige Bauteile ausgeführt werden, die den Sensor 2 an definierten Führungsflächen oder an separat am Sensor 2 angebrachten Führungen führen und sind unter einem großen, jedoch nicht zwangsläufig senkrechten Winkel zur Fahrzeugaußenhaut 10.1 angeordnet. Nach 2 ist die Führungskulisse 5.2 bspw. als rechteckförmige Wandung 5.20 und einem mit der Wandung 5.2 verbundenen Halteelement 5.22 ausgeführt ist. Die Wandung 5.20 ist mit dem Sensoranschlag 3.2 endseitig verbunden, so dass sowohl die Umfangswandung 3.1 als auch die Führungskulisse 5.2 einstückig aus der Fahrzeugaußenhaut 10.1 gebildet ist.
Alternativ zur Einstückigkeit bzw. Einteiligkeit können die beteiligten Bauteile jeweils als einzelne Elemente realisiert werden, die mittels einer geeigneten Verbindungstechnik miteinander gefügt sind.
An einem Gehäuse 2.2 des Sensors 2 ist ein Gehäuseanschlag 2.3 angeformt, welcher im Wesentlichen senkrecht von der Umfangsfläche des Gehäuses 2.2 absteht. In der in 2 dargestellten Gebrauchslage des Sensors 2, in welcher deren aktive Sensorfläche 2.1 flächenbündig mit der die Sensoröffnung 3 umgebenden Fahrzeugaußenhaut 10.1 verläuft, liegt der Gehäuseanschlag 2.3 des Sensors 2 an dem Sensoranschlag 3.2 der Umfangswandung 3.1 der Sensoröffnung 3 an.
Alternativ zur Flächenbündigkeit der aktiven Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 mit der Sensoröffnung 3 kann sich der Sensor 2 auch hinter einer Fahrzeugaußenhaut 10.1 (d. h. ohne eine Sensoröffnung 3) mit oder ohne Abstand zu derselben befinden oder gegenüber einer größeren Sensoröffnung in der Fahrzeugaußenhaut vor- oder zurückverlagert angeordnet sein.
Am endseitigen Ende des Gehäuseanschlags 2.3 schließt sich ein Flansch 2.30 an, welcher im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verläuft. Die innere Umfangsfläche 5.21 der Wandung 5.20 der Führungskulisse 5.2 ist als Führungskontur an die äußere Kontur des Flansches 2.30 angepasst, so dass der Sensor 2 mittels dieses Flansches 2.30 in der Führungskulisse 5.2 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verschiebbar ist.
Zwischen dem Gehäuseanschlag 2.3 und dem Halteelement 5.22 der Führungskulisse 5.2 ist ein Federelement 4.1 als Rückstellelement 4 angeordnet, welches bei einer Verschiebung des Sensors 2 aus dessen Gebrauchslage eine Rückstellkraft erzeugt, mit welcher der Sensor 2 wieder in dessen Gebrauchslage geschoben wird. Das Federelement 4.1 stellt daher eine Druckfeder dar.
Alternativ zu einem Federelement 4.1 können beliebige aktive oder passive Elemente oder Werkstoffe mit rückstellender Wirkung verwendet werden, wie z.B. Gasfedern, Schäume, elektrische, pneumatische, hydraulische Stellelemente, Luftkissen, etc..
Bei einer schwachen Kollision des Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug, einer Person oder einem Gegenstand in Richtung des Fahrzeuginneren, also in Fahrzeuglängsrichtung entgegen der x-Richtung (vgl. 2) wirkt eine Kraft F1 direkt auf die aktive Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 oder eine Kraft F2 auf die Fahrzeugaußenhaut 10.1 im Bereich der Sensoröffnung 3, wodurch der Sensor 2 entweder direkt oder über den Sensoranschlag 3.2 aus seiner Gebrauchslage gemäß 2 in Richtung der Führungskulisse 5.2 verschoben und dabei von der Führungskulisse 5.2 geführt wird. Aufgrund der elastischen Eigenschaft der Fahrzeugaußenhaut 10.1 formt sich diese nach dem Ende der Belastung durch die Kraft F1 oder F2 in die ursprüngliche Form zurück. Gleichzeitig wird auch der Sensor 2 aufgrund der durch die Verschiebung aus der Gebrauchslage erzeugten Rückstellkraft des Federelementes 4.1 wieder in Richtung der Gebrauchsstellung zurück verschoben, bis der Gehäuseanschlag 2.3 des Sensors 2 an dem Sensoranschlag 3.2 der Umfangswandung 3.1 der Sensoröffnung 3 anliegt. Damit hat der Sensor 2 seine ursprüngliche Position, d. h. die Gebrauchsstellung zurück erlangt und ist nach der Kollision wieder funktionsbereit.
Nach 3 ist ein bspw. als Laserscanner ausgebildeter Sensor 2 der Anordnung 1 mittels einer als Gelenkkinematik 6 ausgebildeten Sensorführung 5 in einer Sensoröffnung 3 der Fahrzeugaußenhaut 10.1 montiert. Die Sensoröffnung 3 wird von einer aktiven Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 flächenbündig mit der die Sensoröffnung 3 umgebenden Fahrzeugaußenhaut 10.1 verschlossen.
Alternativ zur Flächenbündigkeit der aktiven Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 mit der Sensoröffnung 3 kann sich der Sensor 2 auch hinter einer Fahrzeugaußenhaut 10.1 (mit oder ohne Abstand zu derselben sowie mit oder ohne eine Sensoröffnung 3) befinden oder gegenüber einer größeren Sensoröffnung in der Fahrzeugaußenhaut vor- oder zurückverlagert angeordnet sein.
Die Sensoröffnung 3 ist entsprechend der Ausführung nach 1 ausgeführt und umfasst daher ebenso eine die Sensoröffnung 3 bildende Umfangswandung 3.1, an die sich endseitig in gleicher Weise ein Sensoranschlag 3.2 anschließt. Die innere Umfangsfläche der Umfangswandung 3.1 ist an die äußere Kontur eines Gehäuses 2.2 des Sensors 2 derart angepasst, dass der Sensor 2 aus der Gebrauchsstellung in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar ist.
Alternativ zur Einstückigkeit bzw. Einteiligkeit können die beteiligten Bauteile jeweils als einzelne Elemente realisiert werden, die mittels einer geeigneten Verbindungstechnik miteinander gefügt sind.
An dem Gehäuse 2.2 des Sensors 2 ist ein Gehäuseanschlag 2.3 angeformt, welcher im Wesentlichen senkrecht von der Umfangsfläche des Gehäuses 2.2 absteht. In der in 3 dargestellten Gebrauchslage des Sensors 2, in welcher deren aktive Sensorfläche 2.1 flächenbündig mit der die Sensoröffnung 3 umgebenden Fahrzeugaußenhaut 10.1 oder vor- oder zurückgesetzt gegenüber derselben verläuft, liegt der Gehäuseanschlag 2.3 des Sensors 2 an dem Sensoranschlag 3.2 der Umfangswandung 3.1 der Sensoröffnung 3 an.
Anstelle der Ausführungsbeispiele gemäß den 1 und 2 weist die Anordnung 1 nach 3 keine Führungskulisse, sondern eine Gelenkkinematik 6 auf. Diese Gelenkkinematik 6 umfasst Gestängeteile 6.1 mit mindestens zwei Streben, die den Sensor 2 an dem der aktiven Sensorfläche 2.1 gegenüberliegenden Ende mit einem in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) unter dem Sensor 2 liegenden und als Stoßfängerquerträger ausgebildeten Strukturelement 7 verbinden, so dass mit einer Verschiebung des Sensors 2 aus der Gebrauchsstellung entsprechend der Darstellung nach 3 die Gestängeteile 6.1 gegenüber dem Strukturelement 7 verschwenkt werden.
Ferner umfasst auch diese Anordnung 1 gemäß 3 ein als Federelement 4.1 ausgeführtes Rückstellelement 4, welches einerseits an dem Strukturelement 7 und andererseits entweder an einer Strebe der Gestängeteile 6.1 oder an einem Gehäuse 2.2 des Sensors 2 angebunden ist. Damit wird von dem Federelement 4.1 eine Rückstellkraft erzeugt, wenn bei einer Verschiebung des Sensors 2 aus dessen Gebrauchsstellung in Fahrzeuglängsrichtung die Gestängeteile 6.1 entsprechend verschwenkt werden.
Bei einer schwachen Kollision des Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug, einer Person oder einem Gegenstand in Richtung des Fahrzeuginneren, also in Fahrzeuglängsrichtung entgegen der x-Richtung (vgl. 3) wirkt eine Kraft F1 direkt auf die aktive Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 oder eine Kraft F2 auf die Fahrzeugaußenhaut 10.1 im Bereich der Sensoröffnung 3, wodurch der Sensor 2 entweder direkt oder über den Sensoranschlag 3.2 aus seiner Gebrauchslage gemäß 3 in Richtung des Fahrzeuginneren verschoben. Diese Bewegung des Sensors 2 wird mittels der Gelenkkinematik 6 ermöglicht. Aufgrund der elastischen Eigenschaft der Fahrzeugaußenhaut 10.1 formt sich diese nach dem Ende der Belastung durch die Kraft F1 oder F2 in die ursprüngliche Form zurück. Durch das an dem Sensor 2 oder der Gelenkkinematik 6 angreifende Rückstellelement 4 wird der Sensor 2 wieder in Richtung der Gebrauchsstellung zurück verschoben, bis der Gehäuseanschlag 2.3 des Sensors 2 an dem Sensoranschlag 3.2 der Umfangswandung 3.1 der Sensoröffnung 3 anliegt. Damit hat der Sensor 2 seine ursprüngliche Position, d. h. die Gebrauchsstellung zurück erlangt und ist nach der Kollision wieder funktionsbereit.
Die Gelenkkinematik 6 gemäß 3 kann auch derart ausgeführt werden, dass die Anbindung der Gestängeteile 6.1 an den Sensor 2 starr und lediglich die Anbindung an das Strukturelement 7 gelenkförmig ausgebildet ist. In diesem Fall sind die beiden gemäß 3 vorhandenen Drehachsen der Gestängeteile 6.1 an dem Strukturelement 7 des Fahrzeugs zu einer Drehachse zusammen zu fassen, so dass sich der Gesamtverbund aus Sensor 2 und Gestängeteilen 6.1 lediglich um diese eine Drehachse verschwenkt. Damit führt der Sensor 2 bei einer Verschiebung aus dessen Gebrauchsstellung entgegen der Ausführung nach 3 keine translatorische Bewegung sondern eine Drehbewegung aus.
Nach 4 ist ein bspw. als Parksensor ausgebildeter Sensor 2 der Anordnung 1 mittels einer als Sensoröffnung 3 mit einer Umfangswandung 3.1 ausgebildeten Sensorführung 5 an der Fahrzeugaußenhaut 10.1 montiert, in welcher die Sensoröffnung 3 realisiert ist. Die Sensoröffnung 3 wird von einer aktiven Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 flächenbündig mit der die Sensoröffnung 3 umgebenden Fahrzeugaußenhaut 10.1 verschlossen.
Alternativ zur Flächenbündigkeit der aktiven Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 mit der Sensoröffnung 3 kann sich der Sensor 2 auch hinter einer Fahrzeugaußenhaut 10.1 (mit oder ohne Abstand zu derselben sowie mit oder ohne eine Sensoröffnung 3) befinden oder gegenüber einer größeren Sensoröffnung in der Fahrzeugaußenhaut vor- oder zurückverlagert angeordnet sein.
Die Sensoröffnung 3 nach 4 umfasst eine Umfangswandung 3.1, wobei die Stirnseite 3.10 als Sensoranschlag 3.2 dient. Die innere Umfangsfläche dieser Umfangswandung 3.1 ist an die äußere Kontur eines Gehäuseabschnitts 2.5 des Gehäuses 2.2 des Sensors 2 derart angepasst, dass eine Verschiebung des Sensors aus der in 4 dargestellten Gebrauchsstellung möglich ist. Sowohl die Umfangswandung 3.1 als auch der Sensoranschlag 3.2 werden einstückig mittels der Fahrzeugaußenhaut 10.1 gebildet.
Alternativ zur Einstückigkeit bzw. Einteiligkeit können die beteiligten Bauteile jeweils als einzelne Elemente realisiert werden, die mittels einer geeigneten Verbindungstechnik miteinander gefügt sind.
Das Gehäuse 2.2 des Sensors 2 besteht aus dem, bspw. zylinderförmig ausgeführten Gehäuseabschnitt 2.5, an dessen einer Stirnseite eine Aktivfläche 2.1 des Sensors 2 ist und an dessen gegenüberliegenden Stirnseite sich ein Flansch 2.4 anschließt, der den Gehäuseabschnitt 2.5 im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeugaußenhaut überragt. Damit bildet dieser Flansch 2.4 gleichzeitig einen Gehäuseanschlag 2.3, der in der Gebrauchsstellung entsprechend der Darstellung nach 4 an dem von der Stirnfläche 3.10 gebildeten Sensoranschlag 3.2 anliegt.
Zwischen dem als Gehäuseanschlag 2.3 dienenden Flansch 2.4 des Sensors 2 und der Fahrzeugaußenhaut 10.1 ist benachbart zur Sensoröffnung 3 ein als Federelement 4.1 ausgebildetes Rückstellelement 4 angeordnet, welches bei einer Verschiebung des Sensors 2 aus dessen Gebrauchslage eine Rückstellkraft erzeugt, mit welcher der Sensor 2 wieder in dessen Gebrauchslage gezogen wird. Das Federelement 4.1 stellt daher eine Zugfeder dar.
Bei einer schwachen Kollision des Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug, einer Person oder einem Gegenstand in Richtung des Fahrzeuginneren (vgl. 4) wirkt eine Kraft F1 direkt auf die aktive Sensorfläche 2.1 des Sensors 2 oder eine Kraft F2 auf die Fahrzeugaußenhaut 10.1 im Bereich der Sensoröffnung 3, wodurch der Sensor 2 entweder direkt oder über den Sensoranschlag 3.2 aus seiner Gebrauchslage gemäß 4 in Richtung des Fahrzeuginneren verschoben wird, wobei der Sensor 2 in diesem Ausführungsbeispiel mittels der Umfangswandung 3.1 der Sensoröffnung 3 geführt wird. Aufgrund der elastischen Eigenschaft der Fahrzeugaußenhaut 10.1 formt sich diese nach dem Ende der Belastung durch die Kraft F1 oder F2 in die ursprüngliche Form zurück. Durch das an dem Sensor 2 angreifende Rückstellelement 4, welches aufgrund der Verschiebung des Sensors 2 aus dessen Gebrauchslage eine Rückstellkraft erzeugt, wird der Sensor 2 wieder in Richtung der Gebrauchsstellung zurück verschoben, bis der Gehäuseanschlag 2.3 des Sensors 2 an dem Sensoranschlag 3.2 der Umfangswandung 3.1 der Sensoröffnung 3 anliegt. Damit hat der Sensor 2 seine ursprüngliche Position, d. h. die Gebrauchsstellung zurück erlangt und ist nach der Kollision wieder funktionsbereit.
In den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 4 wird der Sensor 2 mit einer überwiegend translatorischen Bewegung aus seiner Gebrauchsstellung verschoben. Neben einer solchen überwiegend translatorischen Bewegung des Sensors 2 sind auch Drehbewegungen oder sonstige geführte Bewegungen möglich.
Die Rückstellelemente 4 können neben einer Ausführung als Federelemente 4.1 auch als pneumatische, elektrische oder hydraulische Elemente, als Schäume oder sonstige Elemente/Materialien realisiert werden, welche eine geeignete Rückstellkraft bereitstellen. Die Anordnung der Rückstellelemente 4 ist variierbar, so dass die Krafteinleitung für die Rückstellbewegung auch an anderen geeigneten Stellen erfolgen kann.
Der Sensoranschlag 3.2 gemäß den Ausführungsbeispielen wird von der Fahrzeugaußenhaut 10.1 des Außenanbauteils des Fahrzeugs gebildet. Es ist jedoch auch möglich einen solchen Sensoranschlag mittels anderen Fahrzeugbauteilen bereitzustellen. Entsprechendes gilt auch für den Gehäuseanschlag 2.3.
Die Gelenkkinematik 6 kann zur Rückstellung Eigenschaften aufweisen, die auch bei einer Deformation der Bauteile, die die Gelenkkinematik aufnehmen, die erforderliche Rückstellung des Sensors gewährleistet.
Schließlich ist in den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 4 der Sensor 2 in einer Sensoröffnung 3 der Fahrzeugaußenhaut 10.1 eines Außenanbauteils des Fahrzeugs angeordnet. Es ist auch möglich, dass der Sensor 2 direkt hinter der Fahrzeugaußenhaut 10.1 oder beabstandet zu derselben positioniert wird, so dass die aktive Sensorfläche des Sensors an der Rückseite der Fahrzeugaußenhaut 10.1 anliegt oder beabstandet zu derselben positioniert ist. Der Sensor 2 kann zusätzlich durch ein schützendes Element gekapselt werden, welches sich zusammen mit dem Sensor 2 bewegt und an welchem ggf. die Sensorführung 5 angebracht ist und in welches ggf. die Rückstellkraft eingeleitet wird.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: Sensor
2.1: Aktivfläche des Sensors 2
2.2: Gehäuse des Sensors 2
2.20: Rückseite des Sensors 2
2.3: Gehäuseanschlag
2.30: Flansch des Gehäuseanschlags 2.3
2.31: äußere Kontur des Flansches 2.30
2.4: Flansch des Gehäuses 2.2
2.5: Gehäuseabschnitt des Gehäuses 2.2
3: Sensoröffnung
3.1: Umfangswandung der Sensoröffnung 3
3.10: Stirnseite der Umfangswandung 3.1
3.2: Sensoranschlag
4: Rückstellelement
4.1: ein Rückstellkraft erzeugendes Element
5: Sensorführung
5.1: Führungskulisse
5.10: Umfangswandung der Führungskulisse 5.1
5.11: Halteelement der Umfangswandung 5.10
5.12: Verbindungselement
5.2: Führungskulisse
5.20: Wandung der Führungskulisse 5
5.21: innere Umfangsfläche der Wandung 5.20
5.22: Halteelement der Führungskulisse 5
6: Gelenkkinematik
6.1: Gestängeteile der Gelenkkinematik 6
7: Strukturelement eines Fahrzeugs
8: Fußgängerschutz-Deformationselement
10: Außenanbauteil eines Fahrzeugs
10.1: Fahrzeugaußenhaut

Claims

Anordnung (1) eines eine sensoraktive Fläche (2.1) aufweisenden Sensors (2) mit einem Gehäuse (2.2) an einem oder hinter einem Außenanbauteil (10) eines Fahrzeugs mit - einer fahrzeugfesten Sensorführung (5), mit welcher der Sensor (2) durch eine äußere Krafteinwirkung aus einer Gebrauchsstellung verschiebbar gelagert ist, - einem Rückstellelement (4), welches ausgebildet ist den aus der Gebrauchsstellung verschobenen Sensor (2) zurück in die Gebrauchsstellung zu verschieben, - einem Sensoranschlag (3.2), und - einem an dem Gehäuse (2.2) des Sensors (2) angeordneten Gehäuseanschlag (2.3), mit welchem der Sensor (2) in der Gebrauchsstellung an dem Sensoranschlag (3.2) anliegt.
Anordnung (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Sensorführung (5) als fahrzeugfeste Führungskulisse (5.1) ausgebildet ist, welche zum Verschieben des Sensors (2) aus der Gebrauchsstellung mit einer an die äußere Kontur des Gehäuses (2.2) des Sensors (2) angepassten Führungskontur ausgebildet ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 2, bei welcher - die Führungskulisse (5.1) am zur aktiven Fläche (2.1) gegenüberliegenden Ende des Sensors (2) angeordnet ist, und - das Rückstellelement (4) als eine Rückstellkraft erzeugendes Element (4.1) zwischen dem Gehäuseanschlag (2.3) oder der Rückseite (2.20) des Sensors (2) und der Führungskulisse (5.1) angeordnet ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 1, bei welcher - der Gehäuseanschlag (2.3) als von einem Gehäuse (2.2) des Sensors (2) abstehende Platte ausgebildet ist, wobei am äußeren Rand der Platte ein Flansch (2.30) mit einer äußeren Mantelfläche (2.31) angeordnet ist, - eine Führungskulisse (5.2) als Sensorführung (5) vorgesehen ist, welche den der aktiven Fläche (2.1) gegenüberliegenden Endbereich des Gehäuses (2.2) des Sensors (2) umschließt, und - die innere Umfangsfläche (5.21) der Führungskulisse (5.2) als Führungskontur zur Führung des Sensors (2) an die äußere Kontur (2.31) des Flansches (2.30) angepasst ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 4, bei welcher - das Rückstellelement (4) als eine Rückstellkraft erzeugendes Element (4.1) ausgebildet ist, und - das Element (4.1) zwischen dem Gehäuseanschlag (2.3) und der Führungskulisse (5.2) angeordnet ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 1, bei welcher - die Sensorführung (5) als Gelenkkinematik (6) ausgebildet ist, - der Sensor (2) über Gestängeteile (6.1) der Gelenkkinematik (6) mit einem Strukturelement (7) des Fahrzeugs verbunden ist, wobei mit dem Verschieben des Sensors (2) aus der Gebrauchslage die Gestängeteile (6.1) verschwenkbar sind, und - das Rückstellelement (4) als eine Rückstellkraft erzeugendes Element (4.1) einerseits an dem Strukturelement (7) und andererseits an einem Gestängeteil (6.1) oder an dem Sensor (2) angebunden ist, wobei mit der Verschiebung des Sensors (2) aus der Gebrauchsstellung eine den Sensor (2) in die Gebrauchsstellung zurückstellende Rückstellkraft mittels des Elementes (4.1) erzeugbar ist.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher mittels der Sensorführung (5) der Sensor (2) mit dessen sensoraktiven Fläche (2.1) in einer Sensoröffnung (3) des Außenanbauteils (10) angeordnet ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 7, bei welcher - die Sensoröffnung (3) mit einer Umfangswandung (3.1) ausgebildet ist, und - der Sensoranschlag (3.2) mit der Umfangswandung (3.1) verbunden ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 1, bei welcher - die Sensorführung (5) als Sensoröffnung (3) mit einer Umfangswandung (3.1) ausgebildet ist, wobei zur Verschiebung des Sensors (2) aus der Gebrauchsstellung die innere Umfangsfläche der Umfangswandung (3.1) an die äußere Kontur eines Gehäuseabschnitts (2.5) des Gehäuses (2.2) des Sensors (2) angepasst ist, - an dem der aktiven Fläche (2.1) gegenüberliegenden Ende des Sensors (2) das Gehäuse (2.2) einen Anschlag (2.4) aufweist, und - das Rückstellelement (4) als eine Rückstellkraft erzeugendes Element (4.1) zwischen dem Außenanbauteil (10) und dem Anschlag (2.4) des Gehäuses (2.2) angeordnet ist.
Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das eine Rückstellkraft erzeugende Element (4.1) als Federelement ausgebildet ist.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher das Rückstellelement (4) als Aktuator ausgebildet ist, mit welchem der aus der Gebrauchsstellung verschobene Sensor (2) zurück in seine Gebrauchsstellung verschoben wird.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei welcher die Sensoröffnung (3) mit deren Umfangswandung (3.1) integral mit einer Fahrzeugaußenhaut (10.1) des Außenanbauteils (10) des Fahrzeugs gebildet ist.