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Die
Erfindung betrifft einen Sensor und/oder ein Sensorsystem/Aufnehmersystem
(Auslösesensor),
insbesondere geeignet für
ein Insassenschutzsysteme/Unfallschutzsysteme, mittels diesem beispielsweise
mit wenigen Auslösesensoren
eine einfache sowie präzise
Sensierung und Erkennung von unterschiedlichen Crasharten/Fahrsituationen/dynamischen
Abläufen
ermöglicht
wird, wobei insbesondere die mechanische Realisierung, bzw. die
Signalankopplung/der Signalpfad sowie der geometrischen Formgebung,
insbesondere der Messwerteraufnehmerelemente, von besonderer Bedeutung sind,
da mittels diesen Maßnahmen
beispielsweise bevorzugte Frequenzbereiche am Ausgang des Sensorsystems/Aufnehmersystems
(Auslösesensors) zur
Verfügung
gestellt werden bzw. gestellt werden können, damit ein aufwendiges
herausfiltern der erforderlichen Frequenzen, mittels speziellen
Filtereinrichtungen am Ausgang des Sensors, aus dem sonst üblichem
breitbandigen Beschleunigungssignal entfällt.
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Um
die Sicherheit für
Verkehrsteilnehmer im Straßenverkehr
zu verbessern, werden verstärkt
Insassenschutzsysteme mit einer immer höheren Performance in Fahrzeuge
eingebaut, um die Insassen eines Fahrzeuges möglichst optimal in jeder nur denkbaren
Unfallsituation/Fahrsituation schützen/unterstützen zu
können.
Hierzu gehören
vor allem Unfallsituation, die nicht einem einfachen Frontalaufprall entsprechen,
sondern Unfallereignisse, die, beispielsweise infolge des Unfallhindernisses
(Fußgänger oder
Baum = Pole-Crash) oder des Aufprallwinkels (Schräg- oder
Seiten-Crash), eine eindeutige Crash-Erkennung oftmals nur schwer
ermöglichen, da
die durch den Crash erzeugten Crash-Beschleunigungssignale, oftmals
in der Amplitude sehr gering sind oder infolge einer weichen Fahrzeugkarosserie sich
nur langsam im Fahrzeug ausbreiten und somit vom Zentralsteuergerät, welches
sich bevorzugt auf dem Mitteltunnel befindet, relativ schwer erfasst
werden können.
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Gerade
bei diesen Unfällen
bzw. Unfalltypen, bei welchen die Knautschzone oftmals sehr gering
ist (z.B. Seiten-Crash) bzw. das Hindernis (z.B. Fußgänger) nur über eine
verhältnismäßig geringe
Masse verfügt,
ist jedoch eine schnelle und sichere Sensierung und Erfassung der
vom Crash erzeugten Signaturen von größter Bedeutung, damit relativ
schnell sowie sicher ein Auslösesignal
für die
Schutzeinrichtungen generiert werden kann.
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Um
hier eine Verbesserung zu erzielen, ist man dazu übergegangen,
Systeme zu schaffen, bei welchen sogenannte Assistenzsensoren (Seitensensoren/Up-Front-Sensoren)
mit den unterschiedlichsten Wirkprinzipien, wie beispielsweise Druck-Körperschall-
und Beschleunigungssensoren, möglichst nahe
vor Ort platziert sind, um möglichst
schnell einen Aufprall erkennen zu können und dem Zentralgerät, welches
bevorzugt in der Mitte des Fahrzeugs platziert ist, weitermelden
zu können.
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Die
Berücksichtigung
von diesen unterschiedlichen beschriebenen Signalen, wie von Beschleunigungssignalen
(meist im Bereich von niedrigeren Frequenzen), sowie von Körperschallsignalen (im
Bereich von höheren
Frequenzen), im entsprechenden Auslösealgorithmus, zur Bildung
einer Auslöseentscheidung
für Insassenrückhaltesysteme/Unfallschutzeinrichtungen,
sind bereits aus verschiedenen Schriften bekannt. Ebenso sind aus
verschiedenen Schriften Sensoren bekannt, die beide Arten von „Crash-Signaturen" (Beschleunigungssignale
und Körperschallsignale)
erfassen können.
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Aus
der
EP 0 305 654 B1 ist
beispielsweise eine Einrichtung zur Auslösung einer Sicherheitseinrichtung
in Form einer Rückhalteeinrichtung
bekannt, bei dieser mittels einem Frequenz-Spektrum-Analysator,
die gewünschten
relevanten Signale aus den Schall- und/oder Körperschallsensoren herausermittelt
werden, um diese dann dem nachfolgenden Auslöseprozessor bereitstellen zu
können.
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Aus
der
EP 1 019 271 B1 ist
eine Vorrichtung für
den Insassenschutz in einem Kraftfahrzeug mit einem Sensor zur Aufnahme
einer Körperschall-Auslenkung
eines Karosseriebestandteils des Kraftfahrzeugs bekannt, bei welcher
der Sensor eine transversale Körperschall-Auslenkung des Karosseriebestandteils
des Kraftfahrzeugs aufnimmt, um in Abhängigkeit von dem aufgenommenen
Körperschall ein
Insassenschutzmittel des Kraftfahrzeugs zu steuern. Wie aus dieser
Schrift weiter zu entnehmen ist, ist der Aufnehmer speziell dazu
konstruiert, dass dieser nur die transversalen Komponenten der Körperschallschwingungen,
welche aus transversalen und longitudinalen Körperschall-Komponentenanteilen bestehen,
aufnimmt/sensiert, und somit nur die transversale Körperschallauslenkung
des Karosseriebestandteiles aufnimmt. Damit ist jedoch ein gewisser Nachteil
verbunden, welcher darin besteht, dass mit einzelnen Aufnehmern,
welche nur die transversale Körperschallkom ponente
erfassen können,
keine Bestimmung der Anregungs-Richtung erfolgen kann, so dass für ein richtungsabhängiges System
(wie beispielsweise eines Insassenschutzsystems) immer mehrere Sensoren
vorgesehen werden müssen,
welche mit einem hohen Aufwand an Rechenkapazität miteinander verknüpft werden
müssen.
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Aus
der
DE 100 15 273
A1 ist eine Steuervorrichtung für eine Unfallschutzeinrichtung
in einem Fahrzeug bekannt, die vier Beschleunigungssensoren mit
unterschiedlichen Raumrichtungen zeigenden Empfindlichkeitsrichtungen
aufweist, damit durch entsprechende Umrechnung der Daten/Signale,
evtl. Fehler der Beschleunigungssensoren erkannt werden können, als
auch bei einem fehlerhaften Beschleunigungssensor die Beschleunigungen
in Fahrzeuglängs-,
Fahrzeugquer- und Fahrzeughochrichtung noch korrekt ermittelt werden
können.
Hierbei werden bevorzugt breitbandige Beschleunigungssensoren zur
Anwendung gebracht, die sowohl für
Körperschall
als auch für
die Fahrzeugbeschleunigung insgesamt empfindlich sind, damit mittels
geeigneter aufwendiger dem Sensor nachgeschalteter Filterschaltungen,
die erforderlichen niederfrequenten und hochfrequenten Signalanteile
herausgefiltert werden können,
um daraus die Ansteuersignale für die
Airbags und/oder die Safing-Funktion-Signale daraus generieren zu
können.
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Aus
der
DE 100 31 793
C1 ist ein piezoelektrischer Sensor mit einem Grundträger bekannt,
bei welchem ein piezoelektrischer Messwertaufnehmer mit einer abdeckenden
Decksicht auf dem Grundträger
angeordnet ist, und eine Auswerteelektronik besitzt, welche die
mechanische Belastung der piezoelektrischen Schicht, durch Auswertung
der Differenz des elektrischen Potentials zwischen der ersten Kontaktschicht
und der zweiten Kontaktschicht der piezoelektrischen Schicht, ermöglicht.
Bei diesem piezoelektrischen Sensor handelt es sich um eine Weiterentwicklung
von bekannten Sensoren, bei welchen als Messgröße die Ladungsverschiebung
einer piezoelektrischen Folie genutzt wird, bzw. einer Weiterentwicklung
von piezoelektrischen Sensoren, die mit einer seismischen Masse
aufgebaut sind, wobei zur Erzeugung eines entsprechenden Signals
die seismische Masse entsprechend angeregt/erregt werden muss. Bei
letztgenannten Sensoren mit einer beweglichen seismischen Masse
ist, infolge der beweglichen Führung
der seismischen Masse, eine verhältnismäßig aufwendige
Mechanik vorzusehen, welche infolge der beweglichen Teile hohe Herstellkosten und
ein erhöhtes
Ausfallrisiko erwarten lässt.
Das Ziel der Erfind ung (
DE
100 31 793 C1 ) ist es daher einen Sensor vorzustellen,
der kostengünstig
herstellbar ist und bei leichter Verbaubarkeit auf einfache Weise
unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts auch schwache Signale,
wie beispielsweise Schwingungen und Materialverformungen, wirtschaftlich
messen zu können.
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Ein
gewisser Nachteil dieses vorgeschlagenen Sensors ist darin zu sehen,
dass dieser in seiner eigentlichen Form, wegen der fehlenden seismischen
Masse, nur für
den höheren
Frequenzbereich (Körperschall)
einsetzbar ist, und nur durch eine entsprechende Applikation (aufschrauben
einer Masse) des Messwertaufnehmers, ein zusätzliches Leistungsmerkmal,
dass der Beschleunigungsmessung, erreicht werden kann, wobei dann
beide Signalanteile vermischt am Sensor-Ausgang zur Verfügung stehen,
und zur weiteren Verarbeitung, entsprechend dem gewünschten
Frequenzanteilen, herausgefiltert werden müssen. Als weiterer wesentlicher
Nachteil bei dieser Sensorrealisierung, sind die unterschiedlichen
Wirkrichtungen zu nennen, da die Erfassungsrichtung für die longitudinalen
Körperschallwellen nicht
identisch zu der Erfassungsrichtung für die Beschleunigungssignale
ist, da aufbaubedingt, diese Sensorrealisierung jeweils eine unterschiedliche Empfindlichkeitsachse
bzgl. der einzelnen unterschiedlichen Frequenz-Spektralanteilen
besitzen.
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Aus
der
DE 40 40 078 A1 ist
ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer, der mittels einem Träger mechanisch
derart auf einem Substrat montiert ist, bekannt, bei welchem die
Hauptempfindlichkeitsachse des Biegeelements in der Ebene des Substrates
liegt. Hierbei dient der Träger
gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung des Biegeelements, indem
der mechanische Kontakt als elektrische Verbindung ausgebildet ist.
Der dadurch erzielte Vorteil eines solchen Beschleunigungsaufnehmers,
gegenüber
dem Stand der Technik, ist in der guten mechanischen und thermischen
Entkopplung sowie im einfachen Aufbau zu sehen.
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Ein
gewisser Nachteil dieses vorgeschlagenen Sensors ist darin zu sehen,
dass dieser infolge seines speziellen Aufbaues nur zum Messen von
Beschleunigungssignalen im unteren Frequenzbereich geeignet ist,
jedoch nicht für
Messaufgaben/Anwendungen zum Erfassen von Körperschallsignalen im höheren Frequenzbereich
von ca. 5 kHz und aufwärts.
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All
diese Schriften offenbaren Insassenschutzsysteme bzw. Aufnehmersysteme,
bei welchen die Systeme entweder mit jeweils mehreren Sensoren mit
unterschiedlichem Wirkprinzip (Frequenzerfassungsbereich), bzw.
unterschiedliche Sensortypen realisiert sind, oder der ein zelne
Sensor über
ein einziges begrenztes Empfindlichkeits-Spektrum oder über ein
einziges breitbandiges Empfindlichkeits-Spektrum verfügt, damit
sowohl die Fahrzeugbeschleunigung als auch die auf einen Crash zurückgehenden
Körperschallsignale
erfasst werden können,
um anschließend
aus diesen breitbandigen Sensor-Ausgangs-Signalen, mittels aufwendiger
Filterschaltungen (Spektrum-Analysator), die gewünschten Nutzfrequenzanteile
herausfiltern zu können.
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Ebenso
sind die bekannten Sensoren bzw. Sensorsysteme nicht zur Realisierung
eines Insassenschutzsystems, welches beispielsweise nur mit zwei
Sensoren aufgebaut wird, geeignet, da zur Bestimmung der Aufprallrichtung
und des Auslösesignal in
der geforderten Zeit, mit den Sensoren gemäß dem Stand der Technik, in
Summe immer deutlich mehr als zwei Sensoren bzw. Sensorsysteme im Zentralgerät und den
ausgelagerten Assistenten erforderlich sind. Ein hauptsächlicher
Grund für
die aufwendige Anzahl von Sensoren bzw. Sensorsysteme liegt darin
begründet,
dass die Sensoren bzw. Applikationen gemäß dem Stand der Technik, sofern
diese sowohl longitudinale Körperschallwellen
als auch Beschleunigungssignale erfassen können, aufbaubedingt (siehe
DE 100 31 793 C1 ),
jeweils eine unterschiedliche Empfindlichkeitsachse bzgl. der einzelnen
unterschiedlichen Frequenz-Spektralanteilen besitzen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Weiterentwicklung bzw.
eine Verbesserung der bereits bekannten Sensoren, insbesondere für Insassenschutzsysteme/Unfallschutzsysteme,
zu schaffen, mittels welchen, aufbauend auf den bereits bekannten
technischen Wirkprinzipien der Sensorsysteme, beispielsweise eine
einfache sowie präzise Sensierung
und Erkennung von unterschiedlichen Crasharten/Fahrsituationen/dynamischen
Abläufen ermöglicht wird,
wobei insbesondere die mechanische Realisierung, bzw. die Signalankopplung/der
Signalpfad sowie der geometrischen Formgebung, insbesondere der
Messwerteraufnehmerelemente, von besonderer Bedeutung sind, da mittels
diesen Maßnahmen
beispielsweise bevorzugte Frequenzbereiche am Ausgang des Sensorsystems/Aufnehmersystems
(Auslösesensors)
zur Verfügung
gestellt werden bzw. gestellt werden können, damit ein aufwendiges
herausfiltern der erforderlichen Frequenzen, mittels speziellen
Filtereinrichtungen am Ausgang des Sensors, aus dem sonst üblichem
breitbandigen Beschleunigungssignal entfällt, und/oder mit einer minimalen
Anzahl von Sensoren ein Insassenschutz-/Unfallschutz-/Assistenzsystem
realisiert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der
Patenansprüche
1, 2 und 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei
auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar
sind.
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Auf
die einzelnen Funktionsprinzipien der bereits angesprochenen Basislösungen wird
in dem nachfolgendem erfindungsgemäßem Ausführungsbeispiel nicht mehr näher eingegangen,
da das jeweilige Funktionsprinzip bzw. der Inhalt der jeweiligen Schriften,
durch den Verweis in vollem Umfang als aufgenommen gilt, bzw. als
Stand der Technik betrachtet werden kann.
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Der
Einfachheit halber werden nachfolgend z.T. nur einzelne Begriffe
verwendet werden, wobei zu beachten ist, das hierbei natürlich auch
die für
ein System erforderlichen, umgebenden Komponenten zu verstehen bzw.
inbegriffen/einzubeziehen sind.
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In
der Beschreibung, in den Ansprüchen,
in der Zusammenfassung und in den dazugehörenden Zeichnungen werden die
in der hinten angeführten Liste
der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen
verwendet.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme
der 1 bis 11 näher erläutert werden. Es sei bemerkt,
dass der Einfachheit halber in der Figurbeschreibung meist nur der Überbegriff
eines als Vertreter genannten Systems/Begriffs verwendet wird. Selbstverständlich sind
darunter ebenso auch andere Systeme, mit vergleichbarem Funktionsprinzip bzw.
Einrichtungen mit sinngemäßen Funktionen,
zu verstehen.
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Es
zeigen
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1:
Eine prinzipielle mögliche
Realisierung eines High-End-Insassenschutzsystems mit den erforderliche
ausgelagerten Assistenzsensoren, gemäß dem Stand der Technik.
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2:
Eine prinzipielle mögliche
Anordnung eines Insassenschutzsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand
der Technik, insbesondere die alternative Möglichkeit der Anordnung der
Wirkrichtung der Beschleunigungsaufnehmer im Zentralgerät.
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3:
Eine prinzipielle Realisierungsmöglichkeit
hinsichtlich der Platzierung der mindestens zwei erforderlichen
Auslösesensoren
(4) im Fahrzeug.
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4:
Eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Auslösesensors (4), mit
seinen wesentlichen Komponenten, wobei zusätzlich zum Körperschallanteil
optional ein Beschleunigungssignalanteil am Ausgang zur Verfügung gestellt
wird.
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5:
Einen möglichen
Aufbau sowie die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Auslösesensors (4), welcher
auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht ist.
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6:
Eine Detaildarstellung der Anbringung des Messwertaufnehmerelements
(4.1) an den Träger
(4.3).
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7:
Eine mögliche
Segmentierung/Anordnung des Messwertaufnehmerele ments (4.1),
in eine Vielzahl von Messwertaufnehmerelementen (4.1.x).
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8:
Eine mögliche
Segmentierung/Anordnung des Messwertaufnehmerelements (4.1),
in eine Vielzahl von Messwertaufnehmerelementen (4.1.x).
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9:
Einen alternativen möglichen
Aufbau sowie die Wirkungsweise des erfindungsge-mäßen Auslösesensors
(4), welcher auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht
ist.
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10:
Eine Detaildarstellung der Kontaktierung/Kontaktstelle einer Signalübergangsstelle/Signalpfades,
am Beispiel eine Montageblocks (11).
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11:
Einen alternativen möglichen
Aufbau sowie die Wirkungsweise des erfindungsge-mäßen Auslösesensors
(4), welcher auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht
ist.
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1 zeigt
eine prinzipielle mögliche
Anordnung eines High-End-Insassenschutzsystems für ein Kraftfahrzeug (1)
gemäß dem Stand
der Technik, insbesondere für
eine schnelle Seitencrasherkennung sowie einer sichere und schnelle
Frontalcrasherkennung, bestehend aus einem Zentralgerät (2)
und den dazugehörenden
ausgelagerten Assistenzsensoren (3.1.2) mit x-y-Sensierung,
als auch den dazugehörenden
ausgelagerten Assistenzsensoren (3.2, 3.3) mit
x-Sensierung. Das Zentralgerät
(2)/Steuergerät (2)
ist zentral im Fahrzeug, vorzugsweise auf dem Tunnel des Fahrzeugs,
angeordnet. Mittels diesem Zentralgerät/Steuergerät, sind die nicht näher dargestellten
Insassenrückhaltemittel,
wie Gurtstraffer, Airbag und Überrollschutzeinrichtungen
verbunden, die im Falle eines Unfalls oder einer kritischen Situation, zeitlich
zum optimalen richtigen Zeitpunkt zu aktivieren sind, damit der
Fahrzeuginsasse oder die Fahrzeuginsassen einen möglichst
effizienten Schutz durch die vorhandenen Schutzeinrichtungen erwarten/erlangen
können.
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Bei
den seitlich am Fahrzeug angeordneten Assistenzsensoren (3.1.2)
handelt es sich hierbei um sogenannte Seitensensoren, die vorwiegend
zur Unterstützung
zur Auswertung eines Seitencrashs oder einer Unfallsituation, bei
dieser die Krafteinwirkung hauptsächlich von der Seite bzw. senkrecht
um/zur Fahrzeuglängsachse
erfolgt, benötigt
werden, damit eine diesbezügliche
Unfallcharakteristik zu einem frühen
Zeitpunkt erkannt werden kann, um entsprechen handeln, bzw. die
erforderlichen Insassenschutzeinrichtungen aktivieren, zu können. Die
Wirkrichtung und/oder Empfindlichkeitsachsen der beschleunigungsempfindlichen
Sensorelemente (Beschleunigungssensoren) in den Satellitensensoren
sind hierbei primär
in Richtung y-Achse/Fahrzeugquerachse ausgerichtet. Die neuesten
Trends, wie gepunktet dargestellt, bei der Entwicklung dieser Seitensensoren/Seitensatelliten
zeigen, dass diese Sensorelemente beinhalten, bei diesen das/die
Sensorelemente als zweidimensionales Element ausgebildet ist, oder
aus zwei Einzelelementen mit unterschiedlicher Wirkrichtung/Wirkrichtungsachse
realisiert ist, damit sowohl die y-Richtung als auch die x-Richtung
abgedeckt wird.
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Die
zusätzlichen
Beschleunigungsaufnehmer in x-Richtung in den Satelliten (3.1.2),
haben hierbei primär
die Aufgabe, eine Plausibilisierung für Aufprallarten von der versetzten
Fahrzeuglängsachse
kommend zu bilden, da erfahrungsgemäß diese Unfallszenarien, infolge
der weichen Blechstruktur im Kotflügelbereich, schwierig, im erforderlichen
zeitlichen Rahmen, zu detektieren sind.
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Bei
den im vorderen Bereich am Fahrzeug angeordneten Assistenzsensoren
(3.2, 3.3) handelt es sich hierbei um sogenannte
Upfrontsensoren, die vorwiegend zur Unterstützung zur Auswertung eines Frontalcrashs
oder einer Unfallsituation, bei dieser die Krafteinwirkung hauptsächlich von
vorne erfolgt, benötigt
werden, damit eine diesbezügliche
Unfallcharakteristik zu einem frühen
Zeitpunkt erkannt werden kann, um entsprechend handeln, bzw. die
erforderlichen Insassenschutzeinrichtungen aktivieren, zu können. Je
nach Fahrzeugtype kann es hierbei erforderlich sein, dass zur sicheren
Erfassung der Crashsituationen zwei Upfrontsensoren (3.2),
je außermittig
der Fahrzeuglängsachse
angeordnet, erforderlich sind, oder dass infolge der Fahrzeugstruktur bereits
ein einziger Upfrontsensor (3.3), vorzugsweise mittig zur
Fahrzeuglängsachse,
zur sicheren Erfassung der Beschleunigungs-/Verzögerungssignaturen/Veränderungssignaturen
ausreichend ist, um daraus die zur Erfindung erforderlichen Arbeitssignale
generieren zu können.
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Die
Wirkrichtung und/oder Empfindlichkeitsachsen der beschleunigungsempfindlichen
Sensorelemente (Beschleunigungssensoren) in den Satellitensensoren
sind hierbei in Richtung x-Achse/Fahrzeuglängsachse ausgerichtet.
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Der
Grund, dass bei den bisherigen High-End-Insassenschutzsystems für ein Kraftfahrzeug
(1) gemäß dem Stand
der Technik, die sogenannten Assistenzsensoren/Satelliten möglichst nahe
an der Fahrzeugaußenhaut
angebracht wurden, ist darin begründet, dass insbesondere bei
den Unfallszenarios von der Seite, oder bei Unfallszenarios von
Vorne auf pfahlförmige
Hindernisse, schnelle als auch sichere Auslösezeitpunkte gefordert sind, da
zum einen die Fahrzeug-Knautschzone von der Seite nicht sehr ausgiebig
ausgeprägt
ist, und zum anderen die bei einem Pfahl zu sensierenden Beschleunigungssignale
im Zentralgerät/Tunnelbereich,
nicht in der erforderlichen Amplitude als auch geforderten Geschwindigkeit,
wegen der Beschleunigungssignalverzögerung, zur zeitigen Auswertung zur
Verfügung
stehen.
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2 zeigt
eine prinzipielle mögliche
Anordnung eines Insassenschutzsystems für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand
der Technik, insbesondere die alternative Möglichkeit der Anordnung der
Wirkrichtung der Beschleunigungsaufnehmer im Zentralgerät.
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Bei
der Ausrichtung der Wirkrichtung und/oder Empfindlichkeitsachse
der beschleunigungsempfindlichen Sensorelemente (Beschleunigungssensoren)
in den Zentralgeräten,
sind im Prinzip alle denkbaren Winkelanordnungen möglich, da mittels
zwei Beschleunigungsaufnehmern, die in einer unterschiedlichen Richtung
zueinander ausgerichtet sind, durch Umrechnung der resultierenden Beschleunigungsvektoren,
sich eine Ebene komplett abbilden lässt.
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In
der Realität
haben sich jedoch in den Zentralgeräten, welche über zwei
Beschleunigungssensoren verfügen,
zwei bevorzugte Varianten herauskristallisiert, wie diese in der 2 dargestellt
sind und auch in vielen Patentanmeldungen wiederzufinden sind.
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Die
Anordnung der Beschleunigungsaufnehmer im Zentralgerät parallel
zur Fahrzeuglängsachse & Fahrzeugquerachse,
sind beispielsweise aus den Anmeldeschriften
EP 0 434 679 B1 &
US 5,737,224 bekannt.
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3 zeigt
eine Realisierungsmöglichkeit hinsichtlich
der Platzierung der Auslösesensoren
(4), gemäß den Vorteilen
der Erfindung. Aufgrund der physikalischen Besonderheiten der erfindungsgemäßen Auslösesensoren
(4), ist eine Platzierung dieser Sensoren in unmittelbarer
Nähe zur
Fahrzeugaußenhaut
nicht erforderlich, da die Körperschallsignallaufzeit,
der bei einem Unfall erzeugten Körperschallsignalanteile/Körperschallsignalkomponenten/Körperschallspektralanteile
im Frequenzbereich von größer 4 kHz,
ungeachtet ob in longitudinaler oder in transversaler Schwingungsausprägung, sich
deutlich schneller durch das Fahrzeug (1) bewegen, als
die bei einem Unfall erzeugten Beschleunigungssignalanteile im Frequenzbereich
von kleiner 500 Hz. So ist es für
typische Applikationen ausreichend, dass die Platzierung der erfindungsgemäßen Auslösesensoren
(4) im Inneren bzw. in geschützten Hohlräumen am/des Fahrgastraumes,
bzw. im Umgebungsbereich des Zentralgerätes (2), als auch
direkt im Zentralgerät
(2), erfolgen kann. Aufgrund der Empfindlichkeitscharakteristik/Richtungsempfindlichkeit
der Auslösesensoren
(4), lässt
sich hierbei nach bekannter Weise, bereits mit einem Auslösesensor
(4) eine Fläche
in X-Y- Ebene/X-Y-Ausrichtung
zur Unfallüberwachung
abdecken, so dass bereits mit nur einem der erfindungsgemäßen Auslösesensoren
(4), sich ein Insassenschutzsystem gemäß den jetzigen Stand der Technik
hinsichtlich der gängigen
Insassenschutzsystem-Spezifikationen abbilden lässt. Die Eingangs andiskutierte
Signalplausibilisierung erfolgt hierbei beispielsweise mit den Signalen
eines zweiten Auslösesensors,
oder alternativ mit den zweiten/weiteren Signalanteilen im anderen
Frequenzbereich des eigenen Auslösesensors
(4). Aufgrund der unterschiedlichen Platzierungsmöglichkeiten
im Fahrzeug (1), sowie der unterschiedlichen Amplituden
der auftretenden Signalanteile, ist es von Vorteilen, wenn der Auslösesensor
(4) derart ausgebildet ist, dass dessen Beschleunigungsempfindlichkeitsbereich
im Herstellungsprozess je nach Anwendung in einem Bereich von ±1 g bis ±1000 g
vorgebbar ist, damit, im praktischen Einsatz eine Übersteuerung des
Auslösesensors
(4) bzw. der integrierten Signalaufbereitungsschaltung/Verstärkerschaltung
vermieden wird. Die Forderung bzw. Anforderung für einen höheren Beschleunigungserfassungsbereich
von ca. ±1000
g, bzw. eine größere zu
erfassende Beschleunigungsdynamik, ist beispielsweise dann gegeben, wenn
der Auslösesensor,
für besondere
Applikationszwecke, wie zum Beispiel Fußgängerschutzvorrichtungen zum
Einsatz gelangt, bei diesem der Auslösesensor (4), infolge
der geringen Masse des Fußgängers, beispielsweise
in der Stoßstange
angeordnet wird, in dieser bei einem Frontalcrash mit einem anderen
Fahrzeug, erhebliche Beschleunigungen auftreten können. Der
Deutlichkeit sei hier angefügt, dass
Aufgrund der Empfindlichkeitscharakteristik/Richtungsempfindlichkeit
der Auslösesensoren (4),
sich hierbei nach bekannter Weise, bereits mit einem Auslösesensor
(4) eine Fläche
in X-Y-Ebene/X-Y-Ausrichtung zur Unfallüberwachung abdecken lässt, jedoch
es für
bestimmte Anwendungsfälle,
wie beispielsweise Fußgängerschutz
oder zusätzlicher
Signal-Redundanzen, eine zusätzliche
Einbeziehung von weiteren Auslösesensoren
(4) oder herkömmlichen
Auslösesensoren
nicht auszuschließen ist.
Weitere beispielhafte Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Auslösesensors
(4), bei diesen unterschiedliche Empfindlichkeitsbereiche
und/infolge unterschiedliche Einbauplatzierungen erforderlich werden,
sind u.a. Applikationsbeispiele, bei diesen der Auslösesensor
(4) als Datenquelle zur Auslösung/Einleitung von Aktionen
(z.B. Erzeugung einer Warn-/Fehlermeldung) dient, die Aufgrund des Überwachungsergebnisses
bzw. des daraus abgeleiteten Auslöseereignisses aus den Daten
des Auslösesensors
(4) generiert wird/wurde. Zu diesen Applikationen, bei
diesen der Auslösesensor
(4) als Auslöser für eine oder
mehrere Aktion/en verwendet wird, sind beispielsweise die Anwendungsfälle
- – von
Diagnosesystemen oder einer Lagerüberwachung (Kugel-/Rollenlagerüberwachung)
aufgrund einer Schwingungsanalyse an den relevanten Stellen
- – einer
Fahrbahnzustandsüberwachung
aufgrund einer Schwingungsanalyse der im Fahrwerk auftretenden Schwingungen
- – Stabilitäts- & Bremssysteme
in Fahrzeugen aufgrund von Veränderungsvorgängen
- – von
Kfz-Fahrdynamikregelungssystemen, infolge der Fahrbahnbeschaffenheit
zu
nennen, bei diesen die Auslösesensoren
dynamische situationsbedingte Betriebszustände überwachen/erfassen, und entsprechend
Ihren Aufgaben, entsprechend am entsprechenden Ort mit der erforderlichen
Ausrichtung der Empfindlichkeitsachse/n zu montieren sind.
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4 zeigt
eine Realisierungsmöglichkeit des
erfindungsgemäßen Auslösesensor
(4), wobei zusätzlich
zum Körperschallanteil
optional ein Beschleunigungssignalanteil am Ausgang zur Verfügung gestellt
wird, welcher wie dargestellt im einfachstem Falle aus einem Sensorelement/Messwertaufnehmerelement
(4.1) besteht, welches auf einem nicht näher dargestellten
Träger
des Auslösesensors (4)
befestigt/geklebt/kraftschlüssig/formschlüssig verbunden
ist und mit einer im Auslösesensor
(4) integrierten Verstärkerschaltung/Signalaufbereitungsschaltung
(4.2) verbunden ist. Die integrierte Verstärkerschaltung/Signalaufbereitungsschaltung
(4.2) dient zur Aufbereitung, der Messsignale vom Messwertaufnehmerelement
(4.1) (Körperschall-Spektralanteile & ggfls. Beschleunigungs-Spektralanteile), bzw.
Anpassung der Ausgangssignale für
die der Verstärkerschaltung/Signalaufbereitungsschaltung (4.2)
nachgeschalteten bzw. verbundenen Auswerteeinheit (2.1),
welche im Regelfall ein μP
in der Zentraleinheit/im Zentralgerät (2) ist, zur weiteren
Bearbeitung. Hierbei können
sowohl die Signale entsprechend mit einem entsprechendem Filter
(4.2) mit einer Filtercharakteristik geformt werden, so
dass die resultierenden/ausschnittsweise verbleibenden Signale an
der Ausgangschnittstelle (4.2.1) mit einem Analog/Digital-Wandler
abgetastet werden können, oder
aber auch mittels einer nicht näher
dargestellten internen Analog/Digital-Signalwandlereinheit derart angepasst
werden, dass die Signale an der Ausgangschnittstelle (4.2.1)
mit einer digitalen Schnittstelle erfasst werden können, so
dass keine zusätzliche
externe aufwendige Signalfilterung mehr erforderlich sind.
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Bei
dem nicht näher
dargestellten Träger (4.3),
kann es sich beispielsweise, um einen Verdrahtungsträger. Eine
Leiterplattenmaterial, ein Folienmaterial oder ein Keramik-Substrat
handeln, welches zur weiteren Montage in ein Gehäuse geeignet ist, als auch
beispielsweise, insbesondere bei auf Halbleiter basierenden Technologien
(ASIC-Bereich), um ein sogenanntes Lead-Frame handeln, wobei bei
diversen Lösungen,
vorzugsweise eine sogenannte Mold-Masse als „Gehäuse" zur Anwendung bzw. „Verpackung" des Auslösesensors
(4) gelangt.
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Wie
in der Beschreibung zur 3 bereits erwähnt, ist
aufgrund der unterschiedlichen Platzierungsmöglichkeiten der Auslösesensoren
(4) im Fahrzeug (1), sowie der unterschiedlichen
Amplituden der auftretenden Signalanteile, es von Vorteilen, wenn
der Auslösesensor
(4), sofern dieser über
einen Beschleunigungssensor (4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches
Element (4.4) verfügt,
derart ausgebildet ist, dass dessen Beschleunigungsempfindlichkeitsbereich
im Herstellungsprozess, oder mittels Parametrisierung/Programmierung,
je nach Anwendung in einem Bereich von ±1 g bis ±1000 g vorgebbar ist, damit,
im praktischen Einsatz eine Übersteuerung
des Auslösesensors
(4) bzw. der integrierten Signalaufbereitungsschaltung/Verstärkerschaltung
(4.2) vermieden wird.
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5 zeigt
einen möglichen
Aufbau sowie die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Auslösesensors (
4), welcher
auf eine Fahrzeugstruktur (
5) angebracht ist. Wie aus der
Physik allgemein bekannt ist, bzw. in der
EP 1 019 271 B1 bei der
Würdigung
des Standes der Technik beschrieben ist, sind Körperschallwellen hinsichtlich
ihrer Ausbreitungsform in longitudinale (
6.1) und transversale
(
6.2) Körperschallwellen
zu unterscheiden. Bei den transversalen Körperschallwellen (
6.2)
handelt es sich um Wellen, deren Schwingungsausrichtung senkrecht zur
Ausbreitungsrichtung (
6) steht, wie dieses auch beispielsweise
bei allen elektromagnetischen Wellen vorzufinden ist. Bei den longitudinalen
Körperschallwellen
(
6.1) handelt es sich hingegen um Wellen, deren Schwingungsrichtung
längs/parallel
zur Ausbreitungsrichtung (
6)/Fortpflanzungsrichtung (
6)
verlaufen. Nachteilig an den longitudinalen Körperschallwellen (
6.1)
ist die Eigenheit, dass diese nur in geringen Amplituden und nur
in Stoßrichtung
(
6) verlaufend auftreten, so dass ein hoher Verstärkungs-
und Auswerteaufwand erforderlich ist, um ausreichend Informationen
aus dem Körperschall,
bzw. aus dem physikalischem Stress der auf das Material einwirkt, entnehmen
zu können
(
EP 1 019 271 B1 – Spalte
1 Zeile 22 bis 30). Hierbei gilt es beispielsweise zu beachten,
dass bei der Aufbereitung/Verstärkung
der longitudinalen Körperschallwellen
(
6.1) eine ausreichende Dynamik in der Verarbeitungseinheit
(
4.2) zur Verfügung
steht, damit die Verarbeitungseinheit (
4.2)/Verstärkerschaltung
(
4.2)/Signalaufbereitungsschaltung (
4.2), nicht
in einer Übersteuerung,
bedingt durch die überlagerten
stärker
auftretenden transversalen Körperschallwellen
(
6.2), betrieben werden, sofern die überlagerten (störenden/unerwünscht) auftretenden
transversalen Körperschallwellen
(
6.2) in der Ankopplung des Messwertaufnehmerelements (
4.1)
auf der Trägerplatte
(
4.3) nicht ausreichend gedämpft, bzw. in der konstruktiven
Realisierung des Messwertaufnehmerelements (
4.1) nicht
ausreichend unterbunden/verhindert werden können. In ähnlicher Weise verhält es sich
beispielsweise, sofern beispielsweise ein Beschleunigungssensor
(
4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches Element (
4.4)
vorhanden ist, mit den Beschleunigungssignalen im unteren Frequenzbereich,
welche ein große
kinetische Energie beinhalten und an das Messaufnehmerelement (
4.1)
bzw. an den Auslösesensor
herangeführt
und von diesen aufgenommen werden können müssen. Ein Vorteil der longitudinalen
Körperschallwellen
(
6.1), gegenüber
den transversalen Körperschallwellen
(
6.2), ist darin zu sehen, dass die longitudinalen Körperschallwellen
(
6.1) eine Ausbreitungsrichtung/Fortpflanzungsrichtung
besitzen, welche in Stoßrichtung
(
6) verläuft,
so dass bereits anhand von mit nur einem des erfindungsgemäßen Auslösesensors
(
4), die in einer beispielsweise geeigneten Einbaurichtung
in der X-Y-Ebene, sich hierbei nach bekannter Art und Weise, eine
Fläche
in X-Y-Ebene/X-Y-Ausrichtung
zur Unfallüberwachung abdecken
lässt.
-
Wie
aus der 5 zu entnehmen ist, besteht das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/der
erfindungsgemäße Auslösesensor
(4), mit den physikalischen Eigenschaften, dass das Aufnehmersystem/der
Auslösesensor
(4), zumindest ausschnittsweise die Spektralanteile des
Körperschalls
oberhalb von 4 kHz erfassen kann, aus einem Träger (4.3), welcher
vorzugsweise als Substrat, Folie oder Verdrahtungsträger/Leadframe
ausgebildet ist, an diesen mittels einer Klebestelle oder Kontaktierschicht (4.8.1),
ausgeführt
als kraftschlüssige und/oder
weitgehend formschlüssige
Verbindung, ein Messwertaufnehmerelement (4.1), welches
vorzugsweise als Piezoelement ausgebildet ist, angebracht ist. Auf
der gegenüberliegenden
Seite/Fläche
des Trägers
(4.3), befindet sich eine aktive elektrische Signalaufbereitungskomponente
(4.2), welche bevorzugt als integrierte Halbleiterschaltung
realisiert ist, und sofern das Aufnehmersystem/der Auslösesensor
(4) Beschleunigungssignale bzw. ausschnittsweise die Spektralanteile
der Beschleunigung unterhalb 500 Hz, aufnehmen und/oder erfassen
können
soll, ein Beschleunigungssensor (4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches
Element (4.4), insbesondere in Piezotechnologie oder Mikromechanik
realisiert. Der Trägers
(4.3), sowie die zum Teil darauf befindlichen Elemente
(4.2, 4.4) als auch die Kontaktierungselemente,
welche vorzugsweise als Leadframe (4.9) ausgebildet sind,
sind partiell mit einer Moldmasse (4.7)/einem Moldmaterial
(4.7), vergleichbar mit bekannten ASIC-Moldmaterialien,
zu einem Sensorkörper
(4.0), umspritzt. Die elektrische Anbindung der erforderlichen
Leadframe-Kontakte (4.9) des Sensorkörpers (4.0) nach Außen bzw.
zum Gehäusestecker/Anschlussstecker
(8.2) erfolgt mittels den damit kontaktieren/verbundenen
Steckerpins (8.1). Der Sensorkörpers (4.0) ist mittels
eines geeigneten Vergusses (4.6)/einer geeigneten Vergussmasse
(4.6) im umgebenden Gehäuse
(4.10) fixiert bzw. vergossen.
-
Wie
aus der 5 weiter zu entnehmen ist, erfolgt
die Signal-Ankopplung, und/oder die Signalübertragung, zwischen dem Messwertaufnehmerelement
(4.1) und der Fahrzeugstruktur (5), mittels einer elastischen
Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen Koppelschicht (7.1),
welche eine Beeinflussung der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung hat. Mittels der elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1) erfolgt hierbei eine Dämpfung der
unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten
der erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung erreicht.
-
Mittels
der kraftschlüssigen
und/oder weitgehend formschlüssigen
Verbindung zwischen dem Träger
(4.3) und dem Messwertaufnehmerelement (4.1),
die vorzugsweise als Klebestelle oder Kontaktierschicht (4.8.1)
ausgeführt
ist, wird gleichzeitig eine elektrische Signalübertragung, bzw. wird gleichzeitig
eine Vielzahl von elektrischen Kontaktstellen ermöglicht.
-
Das
den Träger
(4.3) mit Messwertaufnehmerelement (4.1) teilweise/partiell
umgebenden Moldmaterial (4.7), bildet einen Schutz für den Träger (4.3)
mit Messwertaufnehmerelement (4.1) und bildet mit der Formgebung
des Sensorkörpers
(4.0), eine Montagehilfe für den Träger (4.3) mit Messwertaufnehmerelement
(4.1) für
den/die darauffolgenden weiterführenden
Verarbeitungsschritte dar, indem der Sensorkörper (4.0) wie dargestellt,
mittels eines Vergusses (4.6) im zumindest teilweise umgebenden Gehäuse (4.10)
zumindest teilweise eingegossen/fixiert ist.
-
Das
teilweise umgebenden Gehäuse
(4.10) ist dafür
vorbereitet, dass dieses mit der Fahrzeugstruktur (5) mittels
einer umlaufenden Verbindung (9)/Verbindungsstelle (9)/Verbindungsnaht
(9) verbindbar ist, wobei die umlaufenden Verbindung (9)/Verbindungsstelle
(9)/Verbindungsnaht (9) als Schweiß-, Löt-, oder
Klebeverbindung ausgeführt sein
kann, und je nach Vergussfülle
(4.6) dabei ein gewisser Hohlraum (10) wegen der
auftretenden/vorliegenden Toleranzen verbleibt. Im Bereich der Messwertaufnehmerelementes
(4.1), sorgt die elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1), neben der Signalankopplung, für den erforderlichen
Toleranzausgleich zwischen dem Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) und der Fahrzeugstruktur (5).
-
Zusätzlich zur
umlaufenden Verbindung (9)/Verbindungsstelle (9)/Verbindungsnaht
(9), insbesondere wenn diese als Klebeverbindung ausgeführt wird,
kann diese mittels einer zusätzlichen
nicht näher
dargestellten mechanischen Fixierung, vorzugsweise als Klemm- oder Schraubverbindung
ausgeführt,
unterstütz
werden, damit beispielsweise der Montageprozess im Fahrzeug (5)
vereinfacht wird, bzw. die Trocken-/Aushärtezeiten nicht abgewartet werden
müssen.
-
Das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), welches für
Diagnose- und Sicherheitsvorrichtung geeignet ist, zeichnet sich
dadurch aus, dass das Messwertaufnehmerelement (4.1) besonders
geeignet ist, um Körperschallwellen, insbesondere
longitudinale Körperschallwellen
(6.1), zu erfassen, und dadurch Erkennungsvorrichtungen bzw.
entsprechende weiterführende
Steuergeräte
zur Überwachung/
Auswertung für
Crash-Signaturen, Lagerschäden,
Bremsverschleiß,
Fahrbahnbelägen, Verbrennungsanomalien
oder Dröhngeräuschen realisiert
werden können.
Bei den auf das erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) einwirkenden Kräfte,
kann es sich um Axial-, Biege-, Scher-, Torsionskräfte und
gegebenenfalls Beschleunigungskräfte
handeln.
-
6 zeigt
eine Detaildarstellung der Anbringung des Messwertaufnehmerelements
(4.1) an den Träger
(4.3), aus der 5.
-
Wie
aus der 6 zu entnehmen ist, besteht das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/der
erfindungsgemäße Auslösesensor
(4) im Detail (Detail vom Detail), aus einem Träger (4.3),
welcher vorzugsweise als Substrat oder Verdrahtungsträger/Leadframe/Folie
ausgebildet ist, an diesen mittels einer Klebestelle oder Kontaktierschicht
(4.8.1), ausgeführt
als kraftschlüssige
und/oder weitgehend formschlüssige
Verbindung, ein Messwertaufnehmerelement (4.1), welches
vorzugsweise als Piezoelement ausgebildet ist, angebracht ist (die
Kontaktfläche/„Kontakt-Ball"/„Bump" (4.3.2) ist deutlich geringer,
wie im rechten Detail der Figur dargestellt, so das es auch zu einer
Verbindung zwischen dem Träger
(4.3) und der Kontaktierschicht (4.8.1), wie in
der Mitte der Figur dargestellt, kommt.) Wie im rechten Detail ersichtlich
ist, wird die gemeinsame aufgebrachte Elektrode (4.1.1)
des Messwertaufnehmerelements (4.1) mittels einer partiellen
Kontaktierschicht (4.8.1) weiter über eine Kontaktfläche/„Kontakt-Ball"/„Bump" (4.3.2) zur einer Durchkontaktierung
(4.3.1) geführt,
welche durch den Träger
(4.3) hindurch zu einer Verdrahtungsleitung (4.3.3)
führt, und
somit die gemeinsame aufgebrachte Elektrode (4.1.1) mit
der aktive elektrische Signalaufbereitungskomponente (4.2)
verbindet. Neben der gemeinsame aufgebrachte Elektrode (4.1.1)
des Messwertaufnehmerelements (4.1) ist eine weitere aufgebrachte
Elektrode/Messelektrode (4.1.2) gezeigt, die je nach Anwendungszweck
des erfindungsgemäßen Aufnehmersystems/der
erfindungsgemäßen Auslösesensors
(4), in mehrere Einzelelektroden (4.1.x), wie
in den 7 und 8 je als „Schnitt A-B" dargestellt, segmentiert
sein kann.
-
Weiterhin
ist auf der gegenüberliegenden Seite/Fläche des
Trägers
(4.1), im Bezug zum Messwertaufnehmerelements (4.1),
ein Beschleunigungssensor (4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches Element
(4.4), welcher/s insbesondere in Piezotechnologie oder
Mikromechanik realisiert ist, montiert, damit neben den longitudinalen
Körperschallwellen (6.1)
auch die Beschleunigungssignale bzw. ausschnittsweise die Spektralanteile
der Beschleunigung unterhalb 500 Hz erfasst werden können.
-
7 zeigt
eine mögliche
Segmentierung/Anordnung des Messwertaufnehmerelements (4.1),
in einer Vielzahl von aufgebrachten Messwertaufnehmerelementen (4.1.x).
Unter dem Begriff „aufgebracht" ist hierbei zu verstehen,
dass die Messwertaufnehmerelemente (4.1.x), bzw. die gemeinsame
Elektrode (4.1.1), feste Bestandteile des Messwertaufnehmerelements
(4.1) sind. Zusätzlich
ist die gemeinsame Elektrode (4.1.1), für die vielen Messwertaufnehmerelemente
(4.1.x), des Messwertaufnehmerelements (4.1) zu
sehen.
-
Das
Messwertaufnehmerelement (4.1) ist hierbei in eine Vielzahl/Mehrzahl
von eigenständigen/separaten
physikalisch-elektrische Segmente (Einzelelektroden – einzelne
Messelektroden) unterteilt.
-
In
der oberen Darstellung der 7 (7.1) ist eine Facetten-Anordnung (4.1.3)
der Segmentierung des Messwertaufnehmerelements (4.1) zu
sehen.
-
In
der unteren Darstellung der 7 (7.2) ist eine Array-Anordnung (4.1.4)
der Segmentierung des Messwertaufnehmerelements (4.1) zu
sehen.
-
Versuche
in der Praxis haben ergeben, dass für eine flächenhafte Auswertung (z.B.
Auswertung der x-y-Ebene in einem Kraftfahrzeug) der longitudinalen
Körperschallwellen
(6.1), mindestens 8 eigenständige/separate physikalisch-elektrische
Segmente (4.1.3, 4.1.4) (einzelne Messelektroden)
erforderlich sind, um eine Auswertung der Ausbreitungsrichtung,
bezogen auf 360 Grad, zuverlässig
feststellen zu können.
Mit weiteren bzw. steigender Anzahl von eigenständigen/separaten physikalisch-elektrische Segmenten
(4.1.3, 4.1.4), ist es möglich, eine Auswertung und/oder
Differenzierung von mehreren überlagerten
unabhängigen
Wellen durchzuführen.
-
Je
nach Anzahl der eigenständigen/separaten
physikalisch-elektrische Segmente (4.1.3, 4.1.4) des
Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4), eignet sich das Aufnehmersystem/der Auslösesensor
(4), zur Auswertung und/oder Differenzierung von überlagerten
unabhängigen
Wellen, um damit bereits mit einem einzigen Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), welches an einer zentralen Stelle im Fahrzeug (1) und/oder
im Steuergerät
(2) montiert ist,
- – die Anforderungen zur Realisierung
eines Insassenschutzsystems zu erfüllen, oder
- – eine
Richtungsauswertung der auftretenden Körperschallwellen durchführen zu
können,
oder
- – eine
Ortung der Signalquelle und/oder des Signalorts durchführen zu
können,
oder
- – eine
Spektralanalyse der einzelnen auftretenden Körperschallwellen durchführen zu
können, um
damit Diagnosevorrichtungen bzw. Erkennungsvorrichtungen für Crash-Signaturen, Lagerschäden, Bremsverschleiß, Zustand
von Fahrbahnbelägen,
Verbrennungsanomalien oder Dröhngeräuschen realisieren
zu können,
oder
- – eine
Amplitudendemodulation und/oder Frequenzdemodulation der Messgrößen durchführen zu
können,
oder
- – einen
durchstimmbaren Bandpass und/oder Effektivwertbildner realisieren
zu können,
oder
- – eine
FFT und/oder eine Kurzzeit-FFT durchführen zu können, oder
- – einen
Parameterschätzer
realisieren zu können; oder
- – diverse
statistische Kenngrößen ermitteln
zu können,
oder
- – diverse
Filterfunktionen nachbilden zu können.
-
Neben
der Anzahl der eigenständigen/separaten
physikalisch-elektrische Segmente (4.1.3, 4.1.4)
des Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4) hat auch die geometrischen Formgebung bzw. die Anordnung
der Einzelelemente (4.1.x) (Einzelelektroden) einen Einfluss
auf Signal-Ankopplung, und/oder
die Signalübertragung
der Körperschallwellen.
-
Mittels
der Formgebung bzw. die Anordnung der eigenständigen/separaten physikalisch-elektrische Segmente
(4.1.3, 4.1.4) des Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4), lässt
sich ebenso wie mittels der elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1) bzw. mittels der elastischen Befestigungsschicht
(7.2)/visko-elastischen Befestigungsschicht (7.2),
eine Dämpfung
der unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten der
erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung erreichen.
-
Falls
beispielsweise ein Bewegungsablauf gemessen werden soll, so sind
die Abmessungen der Sensierungsflächen der Einzelelemente (4.1.x)
(Einzelelektroden) kleiner/kürzer,
bzw. kleiner/kürzer
beabstandet zu realisieren; als die kürzeste zu erfassende Wellenlänge ist.
-
Soll
hingegen beispielsweise ein Wellenfilter realisiert werden, so sind
die Abmessungen der Sensierungsflächen der Einzelelemente (4.1.x)
(Einzelelektroden) größer/länger, bzw.
größer/länger beabstandet
zu realisieren, als die längste
zu erfassende Wellenlänge
ist.
-
Das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), welches für
Diagnose- und Sicherheitsvorrichtung geeignet ist, zeichnet sich
dadurch aus, dass das Messwertaufnehmerelement (4.1) besonders
geeignet ist, um Körperschallwellen, insbesondere
longitudinale Körperschallwellen
(6.1), zu erfassen, und dadurch Erkennungsvorrichtungen bzw.
entsprechende weiterführende
Steuergeräte
zur Überwachung/Auswertung
für Crash-Signaturen,
Lagerschäden,
Bremsverschleiß,
Fahrbahnbelägen, Verbrennungsanomalien
oder Dröhngeräuschen realisiert
werden können.
Bei den auf das erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) einwirkenden Kräfte,
kann es sich um Axial-, Biege-, Scher-, Torsionskräfte und
gegebenenfalls Beschleungungskräfte
handeln.
-
8 zeigt
eine mögliche
Segmentierung/Anordnung des Messwertaufnehmerelements (4.1),
in einer Vielzahl von Messwertaufnehmerelementen (4.1.x).
-
In
der oberen Darstellung der 8 (8.1) ist eine Digital-Elektroden-Anordnung (4.1.5)
der Segmentierung des Messwertaufnehmerelements (4.1) zu
sehen.
-
In
der unteren Darstellung der 8 (8.2) ist eine Selbsttest-Elektrode (4.1.6),
mit einer einzelnen Elektrode/Messelektrode (4.1.2), der Segmentierung
des Messwertaufnehmerelements (4.1) zu sehen.
-
Versuche
in der Praxis haben ergeben, dass mittels einer Digital-Elektroden-Anordnung
(4.1.5) der Segmentierung des Messwertaufnehmerelements
(4.1), je nach Formgebung, bestimmte Filtercharakteristiken
des Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4) zur Filterung der longitudinalen Körperschallwellen (6.1)
realisieren lassen. Hierzu sind, neben der gemeinsamen Elektrode
(4.1.1), mindestens 2 eigenständige/separate physikalisch-elektrische Segmente
(4.1.5) (einzelne Messelektroden) erforderlich, um eine
entsprechende Filtercharakteristik einzustellen.
-
Auch
hierbei hat, wie bei 7, die geometrischen Formgebung
bzw. die Anordnung der Einzelelemente (4.1.x) (Einzelelektroden)
einen Einfluss auf Signal-Ankopplung, und/oder die Signalübertragung
der Körperschallwellen.
-
Mittels
der Formgebung bzw. die Anordnung der eigenständigen/separaten physikalisch-elektrische Segmente
(4.1.5) des Aufnehmersystems/Auslösesensors (4), lässt sich
ebenso wie mittels der elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen Koppelschicht
(7.1) bzw. mittels der elastischen Befestigungsschicht
(7.2)/visko-elastischen Befestigungsschicht (7.2),
eine Dämpfung
der unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten
der erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung erreichen.
-
Falls
beispielsweise ein Bewegungsablauf gemessen werden soll, so sind
die Abmessungen der Sensierungsflächen der Digital-Elektroden
(4.1.5) (Einzelelektroden) kleiner/kürzer, bzw. kleiner/kürzer beabstandet
zu realisieren, als die kürzeste
zu erfassende Wellenlänge
ist.
-
Soll
hingegen beispielsweise ein Wellenfilter realisiert werden, so sind
die Abmessungen der Sensierungsflächen der Digital-Elektroden
(4.1.5) (Einzelelektroden) größer/länger, bzw. größer/länger beabstandet
zu realisieren, als die längste
zu erfassende Wellenlänge
ist.
-
Weitere
Versuche in der Praxis haben ebenso ergeben, dass mittels eine Selbsttest-Elektrode (4.1.6),
in Verbindung mit einer einzelnen Elektrode/Messelektrode (4.1.2),
sich in einfachster Weise eine Selbsttestfähigkeit des erfindungsgemäßen Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4) realisieren lässt, indem
mittels einer Selbsttest-Elektrode (4.1.6) eine Signaleinspeisung
auf das Messwertaufnehmerelements (4.1) vorgenommen wird,
und dieses Signal, welches infolge einer „Verkopplung", an einer oder mehreren
einzelnen Elektrode/Messelektrode (4.1.2), bzw. an einer
Vielzahl von Messwertaufnehmerelementen (4.1.x) erscheint
und überprüft wird/werden
kann.
-
Hierzu
sind, neben der gemeinsamen Elektrode (4.1.1), wieder mindestens
2 eigenständige/separate
physikalisch-elektrische Segmente (4.1.2, 4.1.6)
(einzelne Messelektroden) erforderlich, um eine Testmöglichkeit
des erfindungsgemäßen Aufnehmersystems/Auslösesensors
(4) zu realisieren.
-
9 zeigt
einen alternativen möglichen Aufbau
sowie die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Auslösesensors (4), welcher
auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht ist. Wie in 5 sind auch
hier die Körperschallwellen
hinsichtlich ihrer Ausbreitungsform in longitudinale (6.1)
und transversale (6.2) Körperschallwellen zu unterscheiden.
Bei den transversalen Körperschallwellen
(6.2) handelt es sich um Wellen, deren Schwingungsausrichtung senkrecht
zur Ausbreitungsrichtung (6) steht, wie dieses auch beispielsweise
bei allen elektromagnetischen Wellen vorzufinden ist. Bei den longitudinalen Körperschallwellen
(6.1) handelt es sich hingegen um Wellen, deren Schwingungsrichtung
längs/parallel
zur Ausbreitungsrichtung (6)/Fortpflanzungsrichtung (6)
verlaufen. Hierbei sind wieder die selben nachteiligen Eigenschaften/Eigenheiten
der longitudinalen Körperschallwellen
(6.1), sowie Gegebenheiten bzw. bei der Umsetzung zu Beachtendes,
anzuführen,
wie dies bei der Beschreibung zur 5 bereits
erfolgt ist.
-
Wie
aus der 9 zu entnehmen ist, besteht das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/der
erfindungsgemäße Auslösesensor
(4), mit den physikalischen Eigenschaften, dass das Aufnehmersystem/der
Auslösesensor
(4), zumindest ausschnittsweise die Spektralanteile des
Körperschalls
oberhalb von 4 kHz erfassen kann, aus einem Träger (4.3), welcher
vorzugsweise als Substrat oder Verdrahtungsträger/Leadframe ausgebildet ist,
an diesen mittels einer elastischen Kontaktierung (4.8.2),
welche eine Vielzahl von elektrischen Kontaktstellen ermöglicht,
ein Messwertaufnehmerelement (4.1), welches vorzugsweise
als Piezoelement ausgebildet ist, angebracht/kontaktiert ist. Auf
der gegenüberliegenden
Seite/Fläche
des Trägers
(4.3), befindet sich eine aktive elektrische Signalaufbereitungskomponente
(4.2), welche bevorzugt als integrierte Halbleiterschaltung
realisiert ist, und sofern das Aufnehmersystem/der Auslösesensor
(4) Beschleunigungssignale bzw. ausschnittsweise die Spektralanteile
der Beschleunigung unterhalb 500 Hz, aufnehmen und/oder erfassen
können
soll, ein Beschleunigungssensor (4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches Element
(4.4). Der Trägers
(4.3), sowie die darauf befindlichen Elemente (4.2, 4.4)
als auch die Kontaktierungselemente, welche vorzugsweise als Bondverbindungen
(4.8.2) ausgebildet sind, sind von einem hermetisch dichtem
umgebenden Hybrid-Gehäuse (4.5),
bestehend aus einem Hybrid-Gehäuseboden (4.5.1)
und einem Hybrid-Gehäuse-Deckel
(4.5.2), umgeben/eingeschlossen. Die elektrische Anbindung
der erforderlichen Kontakte nach Außen erfolgt mittels den elastischen
Kontaktierungen (4.8.2), welche vorzugsweise als Bondverbindungen
ausgeführt sind,
mit den damit kontaktierten/verbundenen Steckerpins (8.1),
die vorzugsweise, bzw. in diesem Beispiel, als Glasdurchführungen
des Hybrid-Gehäuse-Bodens
(4.5.1) ausgeführt
sind.
-
Das
Messwertaufnehmerelement (4.1) ist hierbei mittels einer
kraftschlüssigen
und/oder weitgehend formschlüssigen
Verbindung, die vorzugsweise als visko-elastische Befestigungsschicht
(7.2) ausgeführt
ist, mit dem Hybrid-Gehäuse-Boden (4.5.1)
verbunden, wobei die Signal-Ankopplung, und/oder die Signalübertragung
der longitudinalen Körperschallwellen
(6.1), zwischen dem Messwertaufnehmerelement (4.1)
und der Fahrzeugstruktur (5) – wie gestrichelt angedeutet –,
- – mittels
einer elastischen Befestigungsschicht (7.2)/visko-elastischen
Befestigungsschicht (7.2),
- – über das
Hybrid-Gehäuse
(4.5), insbesondere dem Hybrid-Gehäuse-Boden (4.5.1),
- – und
gegebenenfalls über
geeignete Montagemittel/einen geeigneten Montageblock (11),
erfolgt.
-
Wie
aus der 9 zu entnehmen ist, erfolgt die
Signal-Ankopplung, und/oder die Signalübertragung, zwischen dem Messwertaufnehmerelement (4.1)
und der Fahrzeugstruktur (5), mittels einer elastischen
Befestigungsschicht (7.2)/visko-elastischen Befestigungsschicht
(7.2), welche eine Beeinflussung der Signalübertragungsstrecke
und/oder der Signal-Ankopplung
hat. Mittels der elastischen Befestigungsschicht (7.2)/visko-elastischen
Befestigungsschicht (7.2) erfolgt hierbei eine Dämpfung der
unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten der
erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung
erreicht.
-
Das
den Träger
(4.3) mit Messwertaufnehmerelement (4.1) umgebenden
Hybrid-Gehäuse (4.5),
bildet einen Schutz, zum Beispiel vor Feuchtigkeit, für den Träger (4.3)
mit Messwertaufnehmerelement (4.1) und bildet mit der Formgebung
des Hybrid-Gehäuses
(4.5), eine Montagehilfe für den Träger (4.3) mit Messwertaufnehmerelement
(4.1) für den/die
darauffolgenden weiterführenden
Verarbeitungsschritte dar. Diese können wie dargestellt darin bestehen,
dass der Träger
(4.3) mit Messwertaufnehmerelement (4.1), bzw.
das umgebende Hybrid-Gehäuse
(4.5), mittels eines Vergusses im entstehenden Hohlraum
(10), im zumindest teilweise umgebenden Montageblock (11)
zumindest teilweise eingegossen/fixiert werden kann.
-
Das
umgebenden Gehäuse
(4.5) ist dafür vorbereitet,
dass dieses mit einem geeignetem Montageblock (11) bzw.
direkt mit der Fahrzeugstruktur (5) mittels einer Verbindung
(9.1)/Verbindungsstelle (9.1)/Verbindungsnaht
(9.1) verbindbar ist, wobei die Verbindung (9.1)Verbindungsstelle
(9.1)/Verbindungsnaht (9.1) als Schweiß-, Löt-, oder
Klebeverbindung ausgeführt
sein kann. Im Bereich des Montageblocks (11), sorgt die
Formgebung des Montageblocks, oder des Aufnehmersystem/Auslösesensor (4),
im Kontaktbereich für
den erforderlichen Toleranzausgleich zwischen dem Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) und der Fahrzeugstruktur (5). Der gezeigte
Montageblock (11) ist hierbei jedoch nicht zwingend erforderlich,
wenn die Fahrzeugstruktur (5) eine Aufnahme aufweist, welche
als Gegenstück zum
Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) ausgebildet ist, oder eine Ausformung aufweist, wie
diese der Montageblock (11) hätte.
-
Zusätzlich zur
Verbindung (9.1)/Verbindungsstelle (9.1)/Verbindungsnaht
(9.1), insbesondere wenn diese als Klebeverbindung ausgeführt wird,
kann diese mittels einer zusätzlichen
nicht näher
dargestellten mechanischen Fixierung, vorzugsweise als Klemm- oder Schraubverbindung
ausgeführt,
unterstütz
werden, damit beispielsweise der Montageprozess im Fahrzeug (5)
vereinfacht wird, bzw. die Trocken-/Aushärtezeiten. nicht abgewartet werden
müssen.
-
Der
Montageblock (11) ist mit der Fahrzeugstruktur (5)
mittels einer Verbindung/Verbindungsstelle, die wie in der Figur
gezeigt als Befestigungsschraube/n (12) realisiert ist,
verbunden, wobei diese Verbindung/Verbindungsstelle zusätzlich oder alternativ
mit einer Schraub-, Schweiß-,
Löt-, oder Klebeverbindung
ausgeführt
sein kann.
-
Das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), welches für
Diagnose- und Sicherheitsvorrichtung geeignet ist, zeichnet sich
dadurch aus, dass das Messwertaufnehmerelement (4.1) besonders
geeignet ist, um Körperschallwellen, insbesondere
longitudinale Körperschallwellen
(6.1), zu erfassen, und dadurch Erkennungsvorrichtungen bzw.
entsprechende weiterführende
Steuergeräte
zur Überwachung /Auswertung
für Crash-Signaturen,
Lagerschäden,
Bremsverschleiß,
Fahrbahnbelägen, Verbrennungsanomalien
oder Dröhngeräuschen realisiert
werden können.
Bei den auf das erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) einwirkenden Kräfte,
kann es sich um Axial-, Biege-, Scher-, Torsionskräfte und
gegebenenfalls Beschleunigungskräfte
handeln.
-
10 zeigt
eine Detaildarstellung der Kontaktierung/Kontaktstelle einer Signalübergangsstelle/Signalpfades,
am Beispiel eines Montageblocks (11).
-
Hierbei
ist ein Montageblocks (11), mittels einer Befestigungsschraube
(12), auf eine Fahrzeugstruktur (5), durch diese
longitudinale Körperschallwellen
(6.1) verlaufen, angebracht.
-
Als
Besonderheit, bzw. als Detail, sind hierbei im Übergangsbereich der Signal-Ankopplung, bzw.
der Signalübertragung
der Körperschallwellen, zwischen
dem Montageblock (11) und der Fahrzeugstruktur (5),
die speziellen mechanische Kontaktstrukturen (11.1), welche
insbesondere vorzugsweise als V-förmige zylindrische/radiale
Strukturen oder als V-förmige
ovale Strukturen oder als V-förmige
längliche
Strukturen, ausgebildet sind, zu sehen.
-
Je
nach geometrischen Formgebung bzw. die Anordnung der Kontaktstrukturen
(11.1), wird ein Einfluss auf die Signal-Ankopplung, und/oder
die Signalübertragung
der Körperschallwellen
erreicht.
-
Mittels
der Formgebung bzw. die Anordnung der Kontaktstrukturen (11.1)
des Montageblocks (11), bzw. alternativ der Kontaktübergangsstelle,
lässt sich ebenso
wie mittels der elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1) bzw. mittels der elastischen Befestigungsschicht
(7.2)/visko-elastischen Befestigungsschicht (7.2),
eine Dämpfung
der unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten
der erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung erreichen.
-
Falls
beispielsweise ein Bewegungsablauf gemessen werden soll, so sind
die Abmessungen der Strukturelemente (11.1) kleiner/kürzer, bzw.
kleiner/kürzer
beabstandet zu realisieren, als die kürzeste zu erfassende Wellenlänge ist.
-
Soll
hingegen beispielsweise ein Wellenfilter realisiert werden, so sind
die Abmessungen der Strukturelemente (11.1) größer/länger, bzw.
größer/länger beabstandet
zu realisieren, als die längste zu
erfassende Wellenlänge
ist.
-
11 zeigt
einen alternativen möglichen Aufbau
sowie die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Auslösesensors (4), welcher
auf eine Fahrzeugstruktur (5) angebracht ist. Wie bereits
in 5 und 9 erörtert, sind auch hier die Körperschallwellen
hinsichtlich ihrer Ausbreitungsform in longitudinale (6.1)
und transversale (6.2) Körperschallwellen zu unterscheiden.
Bei den transversalen Körperschallwellen
(6.2) handelt es sich um Wellen, deren Schwingungsausrichtung
senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (6) steht, wie dieses
auch beispielsweise bei allen elektromagnetischen Wellen vorzufinden ist.
Bei den longitudinalen Körperschallwellen
(6.1) handelt es sich hingegen um Wellen, deren Schwingungsrichtung
längs/parallel
zur Ausbreitungsrichtung (6)/Fortpflanzungsrichtung (6)
verlaufen. Hierbei sind wieder die selben nachteiligen Eigenschaften/Eigenheiten
der longitudinalen Körperschallwellen
(6.1), sowie Gegebenheiten bzw. bei der Umsetzung zu Beachtendes,
anzuführen,
wie dies bei der Beschreibung zur 5 bereits
erfolgt ist.
-
Wie
aus der 11 zu entnehmen ist, besteht
das erfindungsgemäße Aufnehmersystem/der erfindungsgemäße Auslösesensor
(4), mit den physikalischen Eigenschaften, dass das Aufnehmersystem/der
Auslösesensor
(4), zumindest ausschnittsweise die Spektralanteile des
Körperschalls
oberhalb von 4 kHz erfassen kann, aus einem Träger (4.3), welcher
vorzugsweise als Substrat oder Verdrahtungsträger/Leadframe ausgebildet ist,
an diesen mittels einer kraftschlüssigen und/oder weitgehend formschlüssigen Verbindung,
die vorzugsweise als Klebestelle oder Lötstelle (4.8.3) ausgeführt ist,
ein Messwertaufnehmerelement (4.1), welches vorzugsweise
als Piezoelement ausgebildet ist, angebracht/kontaktiert ist. Auf
der gegenüberliegenden Seite/Fläche des
Trägers
(4.3), befindet sich eine aktive elektrische Signalaufbereitungskomponente (4.2),
welche bevorzugt als integrierte Halbleiterschaltung realisiert
ist, und sofern das Aufnehmersystem/der Auslösesensor (4) Beschleunigungssignale
bzw. ausschnittsweise die Spektralanteile der Beschleunigung unterhalb
500 Hz, aufnehmen und/oder erfassen können soll, ein Beschleunigungssensor
(4.4) oder ein beschleunigungsempfindliches Element (4.4).
Der Trägers
(4.3), sowie die darauf befindlichen Elemente (4.2, 4.4)
als auch die Kontaktierungselemente, welche vorzugsweise als Bondverbindungen
(4.8.2) ausgebildet sind, sind von einem hermetisch dichtem
umgebenden Hybrid-Gehäuse (4.5)
umgeben/eingeschlossen. Die elektrische Anbindung der erforderlichen
Kontakte nach Außen
erfolgt mittels den elastischen Kontaktierungen (4.8.2), welche
vorzugsweise als Bondverbindungen ausgeführt sind, mit den damit kontaktierten/verbundenen Steckerpins
(8.1), die vorzugsweise, bzw. in diesem Beispiel, als Glasdurchführungen
des Hybrid-Gehäuses
(4.5) ausgeführt
sind.
-
Das
Messwertaufnehmerelement (4.1) ist mittels einer kraftschlüssigen und/oder
weitgehend formschlüssigen
Verbindung, die vorzugsweise als Klebestelle oder Lötstelle
(4.8.3) ausgeführt
ist, mit dem Träger
(4.3) verbunden, wobei die Signal-Ankopplung, und/oder
die Signalübertragung
der longitudinalen Körperschallwellen
(6.1), zwischen dem Messwertaufnehmerelement (4.1)
und der Fahrzeugstruktur (5), mittels einer
- – starren
Ankopplung (7.3), welche sich innerhalb des Hybrid-Gehäuses (4.5)
befindet, und
- – einer
dem (4.5), zumindest im Bereich des Messwertaufnehmerelement
(4.1), umgebenden Vergusses (4.6) oder radial
umgebenden elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1),
erfolgt.
-
Wie
aus der 11 zu entnehmen ist, erfolgt die
Signal-Ankopplung, und/oder die Signalübertragung, zwischen dem Messwertaufnehmerelement (4.1)
und der Fahrzeugstruktur (5), mittels des umgebenden Vergusses
(4.6) oder der radial umgebenden elastischen Koppelschicht
(7.1)/visko-elastischen Koppelschicht (7.1), welche/r
eine Beeinflussung der Signalübertragungsstrecke
und/oder der Signal-Ankopplung hat. Mittels des umgebenden des umgebenden
Vergusses (4.6) oder der radial umgebenden elastischen
Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen Koppelschicht (7.1)
erfolgt hierbei eine Dämpfung der
unerwünschten
Signalanteile im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung, bzw. wird damit ein bevorzugtes Durchlassverhalten
der erwünschten
Signalanteile, gegenüber
unerwünschten
Signalanteilen, im Signalband der Signalübertragungsstrecke und/oder
der Signal-Ankopplung erreicht.
-
Mittels
der kraftschlüssigen
und/oder formschlüssigen
Verbindung/Kontaktierung (4.8.3) zwischen dem Träger (4.3)
und dem Messwertaufnehmerelement (4.1), die vorzugsweise
als Klebestelle oder Lötstelle
ausgeführt
ist, wird gleichzeitig eine elektrische Signalübertragung, bzw. wird gleichzeitig eine
Vielzahl von elektrischen Kontaktstellen ermöglicht. Als Beispiel, bzw.
als Vertreter für
die anderen Signale, ist in dieser Figur die gemeinsame Elektrode (4.1.1)
des Messwertaufnehmerelements (4.1) gezeigt, welche über die
Verbindung/Kontaktierung (4.8.3) zum Träger (4.3), bzw. mittels
einer Durchkontaktierung (4.3.1) durch den Träger hindurch
zur elektrische Signalaufbereitungskomponente (4.2) geführt wird.
-
Wie
aus der 11 weiter zu entnehmen ist, ist
in diesem Ausführungsbeispiel,
abweichend zu den Ausführungsbeispielen
der 5 und 9, das Messwertaufnehmerelement
(4.1) senkrecht/im rechten Winkel bzw. ungefähr im Winkel
von 90 Grad zum Träger
(4.3) angeordnet, wodurch eine zusätzliche Unterdrückung/Dämpfung der
unerwünschten transversalen
Körperschallwellen
(6.2) erreicht wird.
-
Das
den Träger
(4.3) mit Messwertaufnehmerelement (4.1) umgebenden
Hybrid-Gehäuse (4.5),
bildet einen Schutz, zum Beispiel vor Feuchtigkeit, für den Träger (4.3)
mit Messwertaufnehmerelement (4.1) und bildet mit der Formgebung
des Hybrid-Gehäuses
(4.5), eine Montagehilfe für den Träger (4.3) mit Messwertaufnehmerelement
(4.1) für den/die
darauffolgenden weiterführenden
Verarbeitungsschritte dar. Diese können wie dargestellt darin bestehen,
dass der Träger
(4.3) mit Messwertaufnehmerelement (4.1), bzw.
das umgebende Hybrid-Gehäuse
(4.5), mittels eines Vergusses (4.6) oder der radial
umgebenden elastischen Koppelschicht (7.1)/visko-elastischen
Koppelschicht (7.1) im entstehenden Hohlraum (10),
zumindest teilweise eingegossen/fixiert werden kann.
-
Das
umgebenden Gehäuse
(4.5) ist dafür vorbereitet,
dass dieses direkt mit der Fahrzeugstruktur (5), bzw. mit
einem nicht näher
gezeigtem geeignetem Montageblock (11), mittels einer Verbindung (9.1)/Verbindungsstelle
(9.1)/Verbindungsnaht (9.1) verbindbar
ist, wobei die Verbindung (9.1)/Verbindungsstelle (9.1)/Verbindungsnaht
(9.1) als Schweiß-,
Löt-, oder
Klebeverbindung ausgeführt sein
kann. Im Bereich der Montagestelle, sorgt die Formgebung des Kontaktstelle,
oder des Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), im Kontaktbereich für den erforderlichen Toleranzausgleich
zwischen dem Aufnehmersystem/Auslösesensor (4) und der
Fahrzeugstruktur (5). Der andiskutete Montageblock (11) ist
hierbei jedoch nicht zwingend erforderlich, wenn die Fahrzeugstruktur
(5) eine Aufnahme aufweist, welche als Gegenstück zum Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) ausgebildet ist, oder eine Ausformung aufweist, wie
diese der Montageblock (11) hätte.
-
Die
oben bereits andiskutierte zusätzliche Unterdrückung/Dämpfung der
unerwünschten
transversalen Körperschallwellen
(6.2), gegenüber
den longitudinalen Körperschallwellen
(6.1), wird neben der speziellen Anordnung des Messwertaufnehmerelements
(4.1), welches senkrecht/im rechten Winkel bzw. ungefähr im Winkel
von 90 Grad zum Träger (4.3)
angeordnet ist, auch dadurch erreicht, dass die Struktur des Fahrzeuges,
bedingt durch die Öffnung zur
Aufnahme des Aufnehmersystems/Auslösesensors (4), eine
Unterbrechung der Ausbreitungsrichtung der transversalen Körperschallwellen
(6.2) entsteht, und nur eine Einkopplung der longitudinalen Körperschallwellen
(6.1) ermöglicht/begünstigt wird.
-
Zusätzlich zur
Verbindung (9.1)/Verbindungsstelle (9.1)/Verbindungsnaht
(9.1), insbesondere wenn diese als Klebeverbindung ausgeführt wird,
kann diese mittels einer zusätzlichen
nicht näher
dargestellten mechanischen Fixierung, vorzugsweise als Klemm- oder Schraubverbindung
ausgeführt,
unterstütz
werden, damit beispielsweise der Montageprozess im Fahrzeug (5)
vereinfacht wird, bzw. die Trocken-/Aushärtezeiten nicht abgewartet werden
müssen.
-
Das
erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4), welches für
Diagnose- und Sicherheitsvorrichtung geeignet ist, zeichnet sich
dadurch aus, dass das Messwertaufnehmerelement (4.1) besonders
geeignet ist, um Körperschallwellen, insbesondere
longitudinale Körperschallwellen
(6.1), zu erfassen, und dadurch Erkennungsvorrichtungen bzw.
entsprechende weiterführende
Steuergeräte
zur Überwachung/Auswertung
für Crash-Signaturen,
Lagerschäden,
Bremsverschleiß,
Fahrbahnbelägen, Verbrennungsanomalien
oder Dröhngeräuschen realisiert
werden können.
Bei den auf das erfindungsgemäße Aufnehmersystem/Auslösesensor
(4) einwirkenden Kräfte,
kann es sich um Axial-, Biege-, Scher-, Torsionskräfte und
gegebenenfalls Beschleunigungskräfte
handeln.
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Steuergerät
- 2.1
- Auswerteeinheit
- 3
- ausgelagerte
Assistenzsensoren
- 3.1.2
- ausgelagerte
Assistenzsensoren mit x-y-Sensierung
- 3.2
- Upfrontsensor/Assistenzsensoren
mit x-Sensierung
- 3.3
- Upfrontsensor/Assistenzsensoren
mit x-Sensierung
- 4
- Aufnehmersystem/Auslösesensors
(insbesondere als Körperschallsensor
ausgebildet)
- 4.0
- Sensorkörper
- 4.1
- Messwertaufnehmerelements
(insbesondere als Piezoelement ausgebildet)
- 4.1.1
- Gemeinsame
Elektrode des Messwertaufnehmerelements (4.1)
- 4.1.2
- Einzelne
Elektrode/Messelektrode des Messwertaufnehmerelements (4.1)
- 4.1.3
- Facetten-Anordnung/Vielzahl
von einzelne Messelektroden des Messwertaufn. (4.1)
- 4.1.4
- Array-Anordnung/Vielzahl
von einzelne Messelektroden des Messwertaufn. (4.1)
- 4.1.5
- Digital-Elektroden-Anordnung
der einzelne Messelektroden des Messwertaufn. (4.1)
- 4.1.6
- Selbsttest-Elektrode
des Messwertaufnehmerelements (4.1)
- 4.2
- elektrische
Beschaltung (insbesondere integrierten Signalaufbereitungsschaltung/
-
- Verstärkerschaltung/Verarbeitungseinheit)
- 4.2.1
- Ausgang
der elektrischen Beschaltung
- 4.3
- Träger (insbesondere
Substrat/Verdrahtungsträger/Trägerplatte)
- 4.3.1
- Durchkontaktierung
- 4.3.2
- Kontaktfläche/„Kontakt-Ball"/„Bump"
- 4.3.3
- Verdrahtungsleitung
- 4.4
- Beschleunigungssensor
(beschleunigungsempfindliches Element)
- 4.5
- Hybrid-Gehäuse
- 4.5.1
- Hybrid-Gehäuse-Boden
- 4.5.2
- Hybrid-Gehäuse-Deckel
- 4.6
- Verguss
- 4.7
- Moldmaterial
(Moldmasse)
- 4.8.1
- Kontaktierschicht
(ggfls. als elastische Kontaktierschicht ausgeführt)
- 4.8.2
- Kontaktierung
(ggfl. als elastische Kontaktierung/Bondverbindung ausgeführt)
- 4.8.3
- Kontaktierung
(vorzugsweise als Klebestelle oder Lötstelle ausgeführt)
- 4.9
- Lead-Frame
- 4.10
- Gehäuse
- 5
- Fahrzeugstruktur
(Karosserie)
- 6
- Ausbreitungsrichtung/Fortpflanzungsrichtung
/Stoßrichtung
- 6.1
- longitudinale
Körperschallwelle/n
- 6.2
- transversale
Körperschallwelle/n
- 6.3
- Beschleunigungssignal-Spektralanteile/Beschleunigungssignalanteile
- 7.1
- elastische
Koppelschicht
- 7.2
- visko-elastische
Befestigungsschicht
- 7.3
- starre
Ankopplung
- 8.1
- Steckerpin
- 8.2
- Anschlussstecker
- 9
- umlaufende
Verbindungsstelle
- 9.1
- Verbindungsstelle
(z.B. Schweiß-
Löt- oder Klebeverbindung;
ggfls. umlaufend)
- 10
- Hohlraum
- 11
- Montageblock
- 11.1
- Kontaktstelle
(z.B. V-förmige
zylindrisch/ovale/länglich
Struktur-Elemente)
- 12
- Befestigungsschraube/n