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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pralldämpfungsvorrichtung zur Dämpfung eines Stoßes auf eine Komponente eines Fahrzeugs gemäß den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die Verwendung von Fahrzeugrahmenschutzelementen zur Energieaufnahme bei einem Frontalaufprall eines Kraftfahrzeugs ist gemeinhin bekannt. Zumeist wird dabei je ein Fahrzeugrahmenschutzelement in der Form eines Längsträgerschutzelements zwischen die vorderen Enden der beiden Längsträger eines Fahrzeugrahmens und dessen vordersten Querträger eingebracht.
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Nicht zu verwechseln sind solche Fahrzeugrahmenschutzelemente mit einem ebenfalls gemeinhin bekannten Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs. Der Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs ist im Allgemeinen vor dem vordersten Querträger des Fahrzeugrahmens angeordnet und besteht bei Fahrzeugen neueren Bautyps zumeist und hauptsächlich aus sehr leicht deformierbaren Plastikteilen, die als formschöne Ergänzung zum äußeren Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugs beitragen. Zur mechanischen Verstärkung des Stoßfängers werden jedoch oft auch zusätzliche Kunststoffteile in dem Hohlraum zwischen dem Stoßfänger und dem vordersten Querträger des Fahrzeugrahmens oder auch energieabsorbierende PU-Schaummaterialien eingebracht. Gerade bei Fahrzeugen älteren Bautyps werden oft auch Stoßfänger aus Stahlblech, aus mit Aluminium verstärktem Stahlblech oder Ähnlichem eingesetzt und über nachgiebige Hydraulikelemente an den Fahrzeugrahmen angebunden, so dass Aufprallunfälle bei niedrigsten Geschwindigkeiten, beispielsweise bei Schrittgeschwindigkeit, hauptsächlich durch die Hydraulikelemente vom Rahmen des Fahrzeugs abgehalten werden. Gebräuchliche Stoßfängerkonstruktionen sind beispielsweise im kraftfahrzeugtechnischen Taschenbuch der Robert Bosch GmbH, 22. Auflage, Stuttgart, 1995, auf der Seite 686 beschrieben. Während die marktüblichen Fahrzeugrahmenschutzelemente dauerhafte Schäden im Fahrzeugrahmen bei höheren Geschwindigkeiten, zumeist in einem Aufprallgeschwindigkeitsbereich zwischen 5 bis 25 km/h verhindern sollen, dienen Stoßfänger lediglich dazu, Deformationen des starren Fahrzeugrahmens bei Aufprallunfällen abzuhalten, bei denen die Auffahrgeschwindigkeit im Bereich der Schrittgeschwindigkeit, z. B. bis zu 5 km/h, liegt. Bei dem Aufprallunfall absorbiert der Stoßfänger den größten Teil der Aufprallenergie, so dass Schäden im Fahrzeugrahmen erst bei weit höheren Krafteinwirkungen auf das Kraftfahrzeug während eines Aufprallunfalls entstehen.
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Deformierte Fahrzeugrahmenschutzelemente können werkstattseitig problemlos gegen neue Fahrzeugrahmenschutzelemente ausgetauscht werden. Eine äußerst kostenintensive Behebung eines Fahrzeugrahmenschadens nach einem Aufprallunfall mit nur gemäßigter Aufprallwucht kann somit ersetzt werden durch den einfachen Austausch eines oder mehrerer Fahrzeugrahmenschutzelemente, was zur erheblichen Kostenreduzierung bei der Instandsetzung von Unfallfahrzeugen führt. Nicht zuletzt deshalb wird die Funktionsfähigkeit solcher Fahrzeugrahmenschutzelemente vor allem bei der Neuzulassung von neuen Fahrzeugtypen auf Betreiben von Fahrzeugversicherern teilweise sogar wiederholt oder regelmäßig überprüft, woraufhin alle Fahrzeuge gleichen Bautyps in die gleiche Schadensklasse eingestuft werden.
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In der Automobilindustrie werden seit langem Druck- und Beschleunigungssensoren an verschiedenen Stellen in einem Fahrzeug verteilt angeordnet, die einschließlich ihrer signalauswertenden Elektronik zumeist als Crash-Sensoren, oftmals aber auch als sog. Early-Crash-Sensoren verwendet werden. Early-Crash-Sensoren geben ihre Signale an ein zentrales Steuergerät eines Insassenschutzsystems weiter, welches daraus die Unfallschwere des signalerzeugenden Aufprallunfalls bestimmt. Aufgrund der ermittelten Unfallschwere wird ein Insassenschutzmittel ggf. modifiziert ausgelöst, wenn gleichzeitig noch ein weiteres Signal eines Crash-Sensors oder eines Sensors im zentralen Steuergerät einen ausreichenden Anlass zur Auslösung des Insassenschutzmittels gibt. Beispielsweise wird ein Fahrerairbag bei einer ermittelten hohen Unfallschwere gleichzeitig auf seine erste und zweite Aufblasstufe aufgeblasen.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 196 02 990 A1 ist es weiterhin bekannt, einen Aufprallunfall eines Fahrzeugs am Druckanstieg in einem Hohlraum hinter einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Drucksensors zu erkennen und davon abhängig ein Insassenschutzmittel auszulösen, beispielsweise einen Airbag, Gurtstraffer o. Ä.
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Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 103 31 862 A1 ein Fahrzeugschutzrahmenelement bekannt, das plastisch dauerhaft deformierbar ist und in dessen Hohlraum sich ein Drucksensor zur Messung eines Druckanstiegs während eines Aufprallunfalls befindet. Mit Hilfe des Drucksignals kann eine zentrale Steuereinheit die Schwere des vorliegenden Aufprallunfalls ermitteln und entsprechend geeignete Insassenschutzmittel modifiziert ansteuern.
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Darüber hinaus ist in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 103 32 377 A1 ein Hydraulik-Überbrückungselement zur Überbrückung eines Freiraums zwischen einem Motor/Getriebe-Block und einem Querträger beschrieben. Die beim Aufprall auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Kräfte werden ausgenutzt, um das Fluid aus dem Fluidspeicher zu verdrängen und in das Hydraulik-Überbrückungselement einzuführen. Durch die zugeführte Flüssigkeit wird das Hydraulik-Überbrückungselement ausgefahren bzw. verlängert, um den Freiraum zwischen den beiden Komponenten zu überbrücken. Auf diese Weise entstehen zum einen zusätzliche Lastpfade, die unter anderem zum Schutz und zur Entlastung der Fahrgastzelle aufprallbedingte Bewegungen von schweren Komponenten, wie beispielsweise dem Motor/Getriebe-Block, verlangsamen und eine Geometriekompatibilität gewährleisten. Zum anderen kann ein Teil der Aufprallenergie umgeleitet werden, um die Komponenten entgegen der beim Aufprall eingeleiteten Kräfte gegen andere Teile des Kraftfahrzeugs abzustützen oder zu verspannen.
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Die
DE 102 49 137 A1 zeigt eine Pralldämpfungsvorrichtung, bei dereine Stoßstange mit einer Aufhängung versehen ist, welche durch zwei beweglich zueinander geführte Teile gebildet ist. Zwischen den zueinander geführten Teilen ist ein Hohlraum mit einer Druckfeder ausgebildet. Bei einer Kollision mit einem Hindernis dient ein innerhalb der zueinander geführten Teile befindlicher Drucksensor zur Erzeugung von Steuersignalen zur Ansteuerung von entsprechenden Schutzeinrichtungen, wie aufstellbare Motorhaube, Airbags und dergleichen.
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In der
DE 102 05 398 A1 sind Pralldämpfungsvorrichtungen in Form von sogenannten Prallboxen beschrieben. In den Prallboxen sind jeweils Sensoren aufgenommen, die bei einer kollisionsbedingten Verformung einen Druck- oder Temperaturanstieg auswerten. Die Prallboxen sind in bekannter Weise stirnseitig mit Längsträgern verbunden und dienen ferner zur verschieblichen Aufnahme von Stoßstangenhaltern.
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Die
DE 101 37 250 A1 offenbart eine, vor einem vorderen Stoßstangen-Querträger angeordnete Pralldämpfungsvorrichtung, bei der zwischen einer Stoßfängerverkleidung und dem Stoßstangen-Querträger ein Schaumblock eingebracht ist. Zwischen Schaumblock und Stoßfängerverkleidung wiederum sind Druckschläuche vorgesehen, die mit einem Drucksensor in Druckkontakt stehen. Der Stoßstangen-Querträger ist seinerseits an zwei seitlich nebeneinander in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Längsträgern der Fahrzeugkarosserie befestigt bzw. abgestützt.
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Aus der
DE 84 33 405 U1 ist eine Stoßstange mit einem in diese integrierten, elastischen Stoßfänger bekannt. Überdies ist ein Drucksensor in Druckverbindung mit dem zwischen der Stoßstange und dem elastischen Stoßfänger gebildeten Druckraum angeordnet.
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In der
DE 101 36 300 C1 ist eine Pralldämpfungsvorrichtung beschrieben, welche als Verbindungsglied zwischen einem Stoßfänger und einem Chassis eines Kraftfahrzeugs zur Dämpfung der Stoßbelastung bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis dient. Die Dämpfung der Stoßbelastung soll hierbei durch hydraulische Dämpfungskräfte und Gasfederkräfte erreicht werden. Die beschriebene Pralldämpfungsvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Außenrohr und einem Innenohr, die teleskopartig ineinander verschiebbar sind. Bei Kollisionen mit niedrigerer Stoßbelastung ist die Pralldämpfungsvorrichtung reversibel komprimierbar.
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Schließlich kann der
DE 100 02 148 A1 eine Pralldämpfungsvorrichtung mit sämtlichen Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entnommen werden. Die Pralldämpfungsvorrichtung ist mitsamt Stoßfänger in den Längsträger hinein verschiebbar. Dies soll vermeiden, dass bei drohender Fußgänger-Kollision der Fußgänger in Kontakt mit dem vergleichsweise harten Stoßfänger kommt. Allerdings führt dieser Vorteil zu einem vergleichsweise komplizierten Aufbau der Pralldämpfungsvorrichtung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Pralldämpfungsvorrichtung bereitzustellen, welche einen sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist und mit der zudem eine zuverlässige Sensorik für die Auslösung von Insassensicherheitssystemen bereitgestellt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Pralldämpfungsvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Es wird eine Pralldämpfungsvorrichtung zur Dämpfung eines Stoßes auf eine Komponente eines Fahrzeugs bereitgestellt mit einem Kompressionselement, das reversibel komprimierbar ist, wobei ein Drucksensor in dem Kompressionselement angeordnet ist, mit dem ein Druck bei einem Kompressionsvorgang des Kompressionselements erfassbar ist.
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Durch die Integration eines druckempfindlichen Sensors in den Kompressionsraum eines Pralldämpfers kann eine zuverlässige Airbagauslösung oder Gurtstraffung in Abhängigkeit der Unfallschwere sichergestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Pralldämpfungsvorrichtung ist einerseits an einen Längsträger eines Kraftfahrzeugrahmens und andererseits an einen Querträger oder Stoßfängers des Kraftfahrzeugs montiert. Dabei sind Pralldämpfer in dem Hohlraum eines Längsträgers untergebracht.
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Das Kompressionselement kann insbesondere hydraulisch dekomprimierbar sein. Damit kann auf einfache Weise eine Kompression rückgängig gemacht werden.
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Der Drucksensor ist in der Hydraulikflüssigkeit bzw. in dem Druckraum des Kompressionselements angeordnet. Dadurch lässt sich der Druck sehr zuverlässig ermitteln.
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Vorzugsweise wird das Sicherheitssystem eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Pralldämpfungsvorrichtung ausgestattet, wobei mit dem Signal des Drucksensors eine entsprechende Sicherheitseinrichtung ausgelöst wird. Diese Sicherheitseinrichtung kann beispielsweise ein Airbag und/oder ein Gurtstraffer sein. Die Auslösung dieser Sicherheitseinrichtungen kann durch entsprechende Auswertung des Drucksignals des Drucksensors sehr zuverlässig und kostengünstig durchgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung eines rückwärtigen Kfz-Teils mit erfindungsgemäßen Pralldämpfern und
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2 einen erfindungsgemäßen Pralldämpfer im teilweise aufgeschnittenen Zustand.
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Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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1 zeigt beispielhaft eine Heckpartie eines Kraftfahrzeugs in einer Explosionsansicht. Ein Stoßfänger 1 wird mit Hilfe von Pralldämpfern 2 an einem Fahrzeugrahmen 3 befestigt. Der aktive Teil des Pralldämpfers 2 besitzt im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt und ist in einem entsprechenden Gehäuseabschnitt 21 angeordnet. Dieser zylinderförmige Abschnitt 21 wird in dem Hohlraum 4 eines Längsträgers des Fahrzeugrahmens 3 untergebracht. Daher ist kein spezieller Raum für die Pralldämpfer 2 vorzusehen.
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Der Pralldämpfer 2 besitzt ein flanschartiges Schild 22, mit dem er an dem Längsträger festgeschraubt wird. Ein in den zylinderförmigen Abschnitt 21 einschiebbares Zylinderelement 23 besitzt an seiner nach außen weisenden Stirnseite eine dazu rechtwinklig angeordnete Hülse 24. In diese Hülse 24 wird der Querträger bzw. Stoßfänger 1 geschraubt.
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Bei einem Aufprall auf den Stoßfänger 1 wird die Aufprallenergie nicht unmittelbar auf den Fahrzeugrahmen 3 übertragen. Vielmehr wird sie in dem reversiblen Pralldämpfer 2 aufgenommen, wobei das jeweilige Zylinderelement 23 in den dazugehörigen zylinderförmigen Abschnitt 21 gedrückt wird.
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Die erfindungsgemäßen Pralldämpfer sind gemäß 1 im Heckbereich des Fahrzeugs montiert. Sie können aber ebenso im Frontbereich verwendet werden.
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In 2 ist der erfindungsgemäße Pralldämpfer 2 im Detail dargestellt. Er ist entlang seiner Längsachse teilweise aufgeschnitten, so dass die innenliegenden Komponenten erkennbar sind. Aus der Darstellung ist zu entnehmen, dass der flanschartige Schild 22 mit dem zylinderförmigen Abschnitt 21 fest verbunden ist. Das Zylinderelement 23 mit seiner rechtwinklig angeschweißten Hülse 24 lässt sich mit definierter Kraft in den zylinderförmigen Abschnitt 21 einschieben.
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Bei dem Einschieben wird ein in dem zylinderförmigen Abschnitt 21 angeordneter Kompressionsraum 25, der beispielsweise mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, komprimiert. Dabei wird die Hydraulikflüssigkeit in einen Dekompressionsraum 26 gedrückt. Nach dem Aufprall wird die Hydraulikflüssigkeit wieder in den Kompressionsraum 25 zurück gedrückt, so dass sich dieser wieder ausdehnt. Somit ist die Kompression des Kompressionsraums 25 reversibel, womit eine Deformation an dem Fahrzeugrahmen 3 zwischen Längsträger und Querträger reversibel gestaltet werden kann. Diese Reversibilität ist für einige Fahrzeugtypen von hoher Bedeutung.
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Prinzipiell kann der in 2 gezeigte Aufbau auch für pneumatisch betriebene Pralldämpfer eingesetzt werden.
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Es ist nun in dem Kompressionsraum 25 ein Drucksensor (in 2 mit dem Pfeil 27 angedeutet) integriert. Mit ihm ist es möglich, die Druckvariation im Kompressionsraum 25 exakt zu verfolgen und die Einschubbewegung des Zylinderelements 23 in den zylinderförmigen Abschnitt 21 hinsichtlich der Steuerung von Fahrzeugeinrichtungen, insbesondere Sicherheitseinrichtungen, zu beurteilen.
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Durch die Integration des druckempfindlichen Sensors in den Kompressionsraum 25 des Pralldämpfers 2 kann mittels einer druckabhängigen Auslegung eines Kennfelds beispielsweise eine zuverlässige Airbag-Auslösung in Abhängigkeit der Unfallschwere sichergestellt werden. Dabei wird die Unfallschwere in Abhängigkeit vom Verlauf und von der Stärke des Druckanstiegs im Pralldämpfer 2 eingestuft.
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Da Pralldämpfer ohnehin in vielen Fahrzeugen verbaut sind, können durch die Integration eines einfachen und kostengünstigen Drucksensors in den Pralldämpfer die Ausgaben für zusätzliche Sensoren in einem ZAE-Steuergerät für die Airbag-Steuerung und gegebenenfalls auch ausgelagerte Up-Front- und/oder Early-Crash-Sensoren eingespart werden. Dabei ist die Erkennung eines Unfalls durch die Drucksensoren in den Pralldämpfern sehr zuverlässig, da der mit den Pralldämpfern verbundene Querträger in einem Unfall als am weitesten vorstehendes Bauteil an einem Fahrzeug immer auch als Erstes betroffen sein wird.
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Mit den Drucksensoren kann der Verlauf eines Druckanstiegs bzw. einer Druckänderung und damit der Beschleunigungsverlauf von beteiligten Komponenten sehr genau erfasst und ausgewertet werden. Somit lassen sich auch Aufprallunfälle, z. B. Low- und High-Speed-Crashs, unterscheiden, bei denen eine große Ähnlichkeit der Beschleunigungsverläufe gegeben ist. In Abhängigkeit des Druckverlaufs kann dann der Airbag gezündet und/oder ein Gurtstraffer ausgelöst werden. Selbstverständlich können mit dem Drucksignal des in den Pralldämpfer integrierten Drucksensors auch andere Sicherheitseinrichtungen bzw. Fahrzeugkomponenten gesteuert bzw. geregelt werden. Dabei kann über das Drucksignal nicht nur die Aufprallgeschwindigkeit bzw. Einfahrgeschwindigkeit des Pralldämpfers ermittelt und daraus die Schwere des Aufpralls ermittelt werden, sondern es können auch Beschleunigungen und zeitliche Muster für entsprechende Ansteuerungen detektiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stoßfänger
- 2
- Pralldämpfer
- 3
- Fahrzeugrahmen
- 4
- Hohlraum
- 21
- zylinderförmiger Abschnitt
- 22
- flanschartiger Schild
- 23
- Zylinderelement
- 24
- Hülse
- 25
- Kompressionsraum
- 26
- Dekompressionsraum
- 27
- Drucksensor
