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WO2007036566A1 - SENSOR ZUR ERFASSUNG MECHANISCHER GRÖßEN - Google Patents

SENSOR ZUR ERFASSUNG MECHANISCHER GRÖßEN Download PDF

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WO2007036566A1
WO2007036566A1 PCT/EP2006/066891 EP2006066891W WO2007036566A1 WO 2007036566 A1 WO2007036566 A1 WO 2007036566A1 EP 2006066891 W EP2006066891 W EP 2006066891W WO 2007036566 A1 WO2007036566 A1 WO 2007036566A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
contour
optical fiber
elasticity
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/066891
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tudor-Ion Gamulescu
Herbert Schober
Thomas Fischer
Markus Gottler
Bernd SCHÖRWERTH
Martin Franke
Tobias Happel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2007036566A1 publication Critical patent/WO2007036566A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
    • G01L1/243—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using means for applying force perpendicular to the fibre axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0136—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to actual contact with an obstacle, e.g. to vehicle deformation, bumper displacement or bumper velocity relative to the vehicle
    • G—PHYSICS
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
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    • G—PHYSICS
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    • B60R2021/0104—Communication circuits for data transmission
    • B60R2021/01081—Transmission medium
    • B60R2021/01095—Transmission medium optical

Definitions

  • the invention relates to a sensor for detecting mechanical quantities, and a bumper for a vehicle with a sensor for detecting mechanical quantities.
  • sensors are used to detect mechanical variables to detect accidents with pedestrians or cyclists and thus to reduce the particularly high risk of injury to a pedestrian in the event of a collision with a vehicle.
  • CA 2 424 708 A1 discloses a method and apparatus for detecting a collision between a vehicle and an object.
  • optical fibers are arranged.
  • the optical fibers comprise light exit regions which are arranged along the optical fibers.
  • a collision leads to a bending of the optical fibers.
  • the attenuation of the light transmitted in the optical fibers changes when the optical fiber is bent in the respective light emission areas.
  • a signal is obtained, which is processed in a signal processor.
  • a security device such as e.g. an airbag on a hood can be activated.
  • acceleration sensors in the front region of a vehicle are usually used for detecting such a frontal collision.
  • the object of the invention is to provide a sensor for detecting mechanical magnitudes with an optical fiber, with which uniformly distributed forces can be detected well.
  • the invention is characterized by a sensor for detecting mechanical magnitudes, with a central region in which an optical fiber extending in an extension direction is arranged and which consists of a first material with a first modulus of elasticity. Furthermore, the sensor has at least two outer regions extending in the direction of extension of the optical fiber, which are arranged opposite each other in relation to the central region and which consist of second materials having second elastic moduli, the second elastic moduli being greater than the first elastic modulus.
  • At least one of the outer regions has a contour which is designed in such a way that a force acting flat on at least one of the outer regions, which has a component perpendicular to the extension direction, can be transmitted to the optical fiber via the contour, that a bending of the optical fiber changes.
  • the term "contour” is understood to mean a flat, three-dimensional structure, wherein the structure has elements which are substantially more or less evenly spaced from one another in a plane.
  • Shallow acting force is understood here to mean, in particular, a force which acts on a surface area whose long expansions are larger, in particular much larger, than an average distance between the structural elements of the contour.
  • the outer regions of such a sensor essentially execute a translational movement perpendicular to the direction of extent in the case of shallower force action.
  • the contour can act so safely on the optical fiber, whereby the optical fiber undergoes a bend and thus can detect a large-scale force on one of the outer areas.
  • loads acting over a large area include those in which the sensor is uniformly displaced or compressed over its entire length, for example. Examples are the frontal impact of the vehicle against a rigid wall or the frontal impact on another vehicle with 100% coverage.
  • the contour is wave-shaped. This ensures on the one hand ensures that the contour in a translational movement of at least one of the outer areas in many places act on the optical waveguide and thus the sensitivity of the sensor can be easily adjusted. on the other hand is achieved by the resulting from the waveform rounding of the contour a mechanical protection of the optical waveguide.
  • the contour is tooth-shaped.
  • the contour is tooth-shaped.
  • the first material is a solid or a liquid. So the optical fiber can be protected very well.
  • the first material is a plastic foam selected from the group consisting of polyurethane, expanded polypropylene (EPP) and ethylene-propylene-diene elastomer (EPDM).
  • EPP expanded polypropylene
  • EPDM ethylene-propylene-diene elastomer
  • the second materials are selected from the group of polyurethane, expanded polypropylene and ethylene-propylene-diene elastomer, wherein the density of the second materials is higher than the density of the first material. If such materials are used, then the outer areas are particularly simple and inexpensive to produce. By the Use of these materials minimizes the risk of injury to pedestrians and cyclists in the event of a collision.
  • the invention is characterized by a bumper for a vehicle with a sensor.
  • a bumper for a vehicle with a sensor is characterized by a frontal impact on other vehicles, on solid obstacles or pedestrians. This makes it possible to initiate measures to protect the vehicle occupants and the vehicle promptly to a collision.
  • FIG. 1 shows a vehicle and an impact object
  • Figure 2 shows a detail of an impact sensor in a
  • Figure 3 shows a detail of the impact sensor in the bumper in the event of a force on the bumper
  • Figure 4 shows a detail of an impact sensor in one
  • a vehicle 10 moving in a vehicle movement direction V has an impact sensor 12 disposed in a bumper 14 ( Figure 1).
  • the impact sensor 12 has a sensing region 16. By means of the sensing region 16, the impact sensor 12 can detect an impact of an impact object 18.
  • the impact object 18 may be, for example, a pedestrian. Further, the impact object 18 may be another vehicle or a fixed obstacle.
  • the vehicle 10 further has an evaluation unit 20 in which measurement signals supplied by the impact sensor 12 are evaluated and, depending on the course of the respective measurement signal, an impact of the impact object 18 is detected and, if appropriate, measures for protecting the impact object 18 or the vehicle occupants are initiated. These measures may be, for example, a slight lifting of a hood of the vehicle 10 or an ignition of one or more airbags.
  • FIGS. 2 and 3 show a section of the sensor designed as an impact sensor 12 for detecting mechanical variables.
  • an optical fiber 26 is embedded in a central region 24 in a central region 24, an optical fiber 26 is embedded.
  • the optical fiber 26 extends in an extension direction A, which substantially coincides with the extension direction of the bumper 14 and thus substantially perpendicular to the vehicle movement direction
  • V of the vehicle is.
  • the central area 24 is adjoined by an outer area 28 facing away from the vehicle and an outer area 30 facing the vehicle.
  • the interfaces between the central region 24 and the outer regions 28, 30 are formed as contours 32, 33.
  • the contours 32, 33 are wave-shaped in the embodiment shown here, the wavy contours 32, 33 in the initial state (FIG. 2).
  • a distance d F between the outer regions 28, 30 is produced.
  • the contours 32, 33 may in particular also be tooth-shaped (FIG. 4).
  • a comb-shaped formation of the contours 32, 33 is advantageous.
  • a high sensitivity of the impact sensor 12 can be achieved, since even small deviations from the distance do between the outer regions 28, 30 lead to a significant bending of the optical fiber 26.
  • contours 32, 33 have a mixed shape of wave-shaped embodiment and tooth-shaped embodiment. In this case, both the desired sensitivity and the required protection of the optical fiber 26 can be achieved in a particularly simple manner.
  • the entire impact sensor 12 also has a sensor shell 22, which may also be the bumper shell of the entire bumper 14.
  • a sensor By incorporating the crash sensor 12 into the bumper 14, a sensor can be provided which can be both cost effective and failsafe.
  • the central region 24 consists of a first material with a first modulus of elasticity.
  • the first material may be a solid or a liquid. It is particularly advantageous if the first material of the central region 24 is a plastic foam. Plastic foams are particularly easy and inexpensive to manufacture. However, the first material of the central region 24 may also be a gel.
  • the outer regions 28, 30 are made of second materials, wherein these materials have a second modulus of elasticity that is greater than the first modulus of elasticity of the central region 24.
  • the second materials of the outer regions 28, 30 can be, for example, polyurethane, expanded polypropylene (EPP) or ethylene-propylene Diene elastomer (EPDM), wherein the density of the second materials is higher than the density of the first material.
  • the second material of the outer region 28 may be identical to the second material of the outer region 30 or else deviate therefrom. In particular, the second material of the outer region 28 facing away from the vehicle may have a smaller modulus of elasticity than the second material of the outer region 30 facing the vehicle.
  • the enclosure 34 is made of a third material, which preferably comprises a compliant material, such as e.g. a plastic foam made of polyurethane, expanded polypropylene (EPP) or ethylene-propylene-diene elastomer (EPDM) is.
  • a compliant material such as e.g. a plastic foam made of polyurethane, expanded polypropylene (EPP) or ethylene-propylene-diene elastomer (EPDM) is.
  • the material of the sensor cover 22 is preferably a material as used for wrapping bumpers.
  • the moduli of elasticity of the different materials can be adapted to the application and the corresponding technical requirements. By adapting the material For the corresponding areas, an adaptation to virtually any application is possible.
  • FIG. 2 shows the initial state of the crash sensor 12 of a vehicle moving in the vehicle movement direction V before impact.
  • a force F having a component perpendicular to the direction of extension A acts on the collision sensor 12 (FIG. 3).
  • the second materials of the outer regions 28, 30 have a higher modulus of elasticity than the first material of the central region 24, a movement of the outer region 28 perpendicular to the extension direction A to the outer region 30 to.
  • the central area 24 is printed therewith.
  • the two outer regions 28, 30 now have only a distance d F to each other.
  • a force is transmitted to the optical fiber 26 via the wavy contours 32, 33, so that the optical fiber 26 receives a plurality of bends, each of which lies in the region of a wave crest of the wavy contours 32, 33. Since the attenuation of the light in the optical fiber 26 is changed by the bending of the optical fiber 26, a signal can be obtained from the thus modulated light, which can be processed in the evaluation unit 20. This enables the activation of a safety device, eg an airbag or the lifting of a bonnet.
  • a safety device eg an airbag or the lifting of a bonnet.
  • the impact sensor 12 By using the impact sensor 12, valuable time can be gained for the draw of a safety device in the event of a frontal impact. Because the impact sensor 12 is naturally placed at the very front of the vehicle 10, a significant advantage in time is achieved over sensors that measure only the acceleration, even if they are mounted far in front of the vehicle 10.

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Abstract

Sensor zur Erfassung mechanischer Größen, mit einem Zentralbereich (24), in dem eine sich in einer Erstreckungsrichtung (A) erstreckende Lichtleitfaser (26) angeordnet ist und der aus einem ersten Material mit einem ersten Elastizitätsmodul besteht. Der Sensor hat weiter mindestens zwei sich in der Erstreckungsrichtung (A) der Lichtleitfaser (26) erstreckende Außenbereiche (28, 30), die bezüglich des Zentralbereichs (24) einander gegenüberliegend angeordnet sind und die aus zweiten Materialien mit zweiten Elastizitätsmodulen bestehen. Die zweiten Elastizitätsmodule sind größer als das erste Elastizitätsmodul. Mindestens einer der Außenbereiche (28, 30) weist auf einer der dem Zentralbereich (24) zugewandten Seite eine Kontur (32, 33) auf. Die Kontur (32, 33) ist so ausgebildet, dass eine auf mindestens einen der Außenbereiche (28, 30) flächig einwirkende Kraft (F), die eine Komponente senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (A) aufweist, über die Kontur (32, 33) so auf die Lichtleitfaser (26) übertragbar ist, dass sich eine Biegung der Lichtleitfaser (26) verändert.

Description

Beschreibung
Sensor zur Erfassung mechanischer Größen
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung mechanischer Größen, und eine Stoßstange für ein Fahrzeug mit einem Sensor zur Erfassung mechanischer Größen.
In Stoßstangen von Fahrzeugen werden beispielsweise Sensoren zur Erfassung mechanischer Größen eingesetzt, um Unfälle mit Fußgängern oder Radfahrern zu erkennen und so das besonders hohe Verletzungsrisiko für einen Fußgänger im Falle einer Kollision mit einem Fahrzeug zu verringern.
In der CA 2 424 708 Al ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen eines Zusammenstoßes zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt offenbart. Entlang einer vorderen Stoßstange des Fahrzeugs sind Lichtleitfasern angeordnet. In ihrem Fasermantel umfassen die Lichtleitfasern Lichtaustrittsbereiche, die entlang der Lichtleitfasern angeordnet sind. Ein Zusammenstoß führt zu einem Verbiegen der Lichtleitfasern. Die Dämpfung des Lichts, das in den Lichtleitfasern übertragen wird, verändert sich, wenn die Lichtleitfaser in den jeweiligen Lichtaustrittsbereichen verbogen wird. Aus dem so modulierten Licht wird ein Signal gewonnen, das in einem Signalprozessor verarbeitet wird. Durch den Signalprozessor kann dann eine Sicherheitsvorrichtung, wie z.B. ein Airbag an einer Motorhaube aktiviert werden.
Aufgrund der exponierten Lage im vordersten Bereich des Fahrzeugs (Stoßstange) ist es wünschenswert, derartige Sensoren auch zur Feststellung eines Frontalaufpralls zu verwenden, bei dem es zu einer großflächigen Krafteinwirkung auf das Fahrzeug kommt, wie beispielsweise bei einem Frontalaufprall gegen eine starre Wand bzw. auf ein anderes Fahrzeug mit 100 % Uberdeckung. Bisher werden für das Erkennen eines derartigen Frontalaufpralls in der Regel Beschleunigungssensoren im vorderen Bereich eines Fahrzeugs eingesetzt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sensor zur Erfassung mechanischer Großen mit einer Lichtleitfaser zu schaffen, mit dem auch gleichmaßig verteilte Krafteinwirkungen gut detek- tiert werden können.
Die Aufgabe wird gelost durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen gekennzeichnet.
Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch einen Sensor zur Erfassung mechanischer Großen, mit einem Zentralbereich, in dem eine sich in einer Erstreckungs- richtung erstreckende Lichtleitfaser angeordnet ist und der aus einem ersten Material mit einem ersten Elastizitätsmodul besteht. Weiter weist der Sensor mindestens zwei sich in der Erstreckungsrichtung der Lichtleitfaser erstreckende Außenbereiche auf, die bezuglich des Zentralbereichs einander gegenüberliegend angeordnet sind und die aus zweiten Materialien mit zweiten Elastizitätsmodulen bestehen, wobei die zweiten Elastizitätsmodule großer sind als das erste Elastizitätsmodul. Auf einer der dem Zentralbereich zugewandten Seite weist mindestens einer der Außenbereiche eine Kontur auf, die so ausgebildet ist, dass eine auf mindestens einen der Außenbereiche flachig einwirkende Kraft, die eine Komponente senkrecht zur Erstreckungsrichtung aufweist, über die Kontur so auf die Lichtleitfaser übertragbar ist, dass sich eine Biegung der Lichtleitfaser verändert. Unter Kontur wird hier eine flachige, dreidimensionale Struktur verstanden, wobei die Struktur Elemente aufweist, die im Wesentlichen in einer Ebene mehr oder weniger gleichmaßig voneinander beabstandet sind. Unter flachig einwirkender Kraft wird hier insbesondere eine Kraft verstanden, die auf einen Flachenbereich einwirkt, dessen Langenausdehnungen großer, insbesondere viel großer sind als ein mittlerer Abstand zwischen den Strukturelementen der Kontur.
Die Außenbereiche eines derartigen Sensors fuhren bei flachiger Krafteinwirkung im Wesentlichen eine Translationsbewegung senkrecht zur Erstreckungsrichtung aus. Die Kontur kann so sicher auf die Lichtleitfaser einwirken, wodurch die Lichtleitfaser eine Biegung erfahrt und damit auch eine großflächige Krafteinwirkung auf einen der Außenbereiche detektieren kann .
Damit können mit einem Sensor, der Deformationen oder Verbiegungen detektiert, auch großflächig auf ein Fahrzeug einwirkende Belastungen gut erkannt werden. Zu diesen großflächig einwirkenden Belastungen gehören solche, bei denen der Sensor beispielsweise über seine gesamte Lange hinweg gleichförmig verschoben oder gestaucht wird. Beispiele dafür sind der Frontalaufprall des Fahrzeugs gegen eine starre Wand bzw. der Frontalaufprall auf ein anderes Fahrzeug mit 100 % Uberde- ckung .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontur wellenförmig ausgebildet. Damit wird zum einen sicher gestellt, dass die Kontur bei einer translatorischen Bewegung von mindestens einem der Außenbereiche an vielen Stellen auf den Lichtwellenleiter einwirken und somit die Empfindlichkeit des Sensors einfach eingestellt werden kann. Andererseits wird durch die von der Wellenform herrührende Abrundung der Kontur eine mechanische Schonung des Lichtwellenleiters erreicht .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontur zahnförmig ausgebildet. Damit wird eine besonders hohe Empfindlichkeit des Sensors erreicht, da bereits kleine translatorische Bewegungen der Außenbereiche ausreichen, um einen Kontakt der Kontur mit der Lichtleitfaser und damit eine Biegung der Lichtleitfaser zu ermöglichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das erste Material ein Feststoff oder eine Flüssigkeit. So kann die Lichtleitfaser besonders gut geschützt werden.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das erste Material ein Kunststoffschäum ausgewählt aus der Gruppe aus Polyurethan, expandiertem Polypropylen (EPP) und Ethylen-Propylen-Dien-Elastomer (EPDM) . Damit ist zum einen der Zentralbereich besonders einfach und kostengünstig herstellbar, zum anderen wird die Lichtleitfaser durch den Zentralbereich besonders gut geschützt. Darüber hinaus wird durch eine Verwendung dieser Materialien im Kollisionsfall eine Verletzungsgefahr für Fußgänger und Radfahrer gering gehalten.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die zweiten Materialien aus der Gruppe aus Polyurethan, expandiertem Polypropylen und Ethylen-Propylen- Dien-Elastomer ausgewählt, wobei die Dichte der zweiten Materialien höher ist als die Dichte des ersten Materials. Werden derartige Materialien verwendet, so sind die Außenbereiche besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Durch die Verwendung dieser Materialien wird die Verletzungsgefahr für Fußgänger und Radfahrer im Kollisionsfall gering gehalten.
Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Stoßstange für ein Fahrzeug mit einem Sensor. Der Vorteil einer derartigen Stoßstange ist, dass ein Frontalaufprall sowohl auf andere Fahrzeuge, auf feste Hindernisse oder auf Fußgänger durch die Position des Sensors vorne am Fahrzeug bereits sehr frühzeitig erkannt werden kann. Dies ermöglicht es, Maßnahmen zum Schutz der Fahrzeuginsassen und des Fahrzeugs zeitnah zu einer Kollision auszulösen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Fahrzeug und ein Aufprallobjekt,
Figur 2 einen Ausschnitt aus einem Aufprallsensor in einer
Stoßstange im nicht aktivierten Zustand in einer ersten Ausführungsform,
Figur 3 einen Ausschnitt aus dem Aufprallsensor in der Stoßstange im Falle einer Krafteinwirkung auf die Stoßstange, und
Figur 4 einen Ausschnitt aus einem Aufprallsensor in einer
Stoßstange im nicht aktivierten Zustand in einer weiteren Ausführungsform.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein Fahrzeug 10, das sich in einer Fahrzeugbewegungsrichtung V bewegt, hat einen Aufprallsensor 12, der in einer Stoßstange 14 angeordnet ist (Figur 1) . Die Aufprallsensor 12 hat einen Sensierungsbereich 16. Mittels des Sensierungsbereichs 16 kann der Aufprallsensor 12 einen Aufprall eines Aufprallobjekts 18 erkennen. Das Aufprallobjekt 18 kann beispielsweise ein Fußgänger sein. Ferner kann das Aufprallobjekt 18 ein anderes Fahrzeug oder ein festes Hindernis sein. Das Fahrzeug 10 hat weiter eine Auswerteeinheit 20, in der von dem Aufprallsensor 12 gelieferte Messsignale ausgewertet werden und je nach dem Verlauf des jeweiligen Messsignals auf einen Aufprall des Aufprallobjekts 18 erkannt wird und gegebenenfalls Maßnahmen zum Schutz des Aufprallobjekts 18 oder der Fahrzeuginsassen eingeleitet werden. Diese Maßnahmen können beispielsweise ein leichtes Anheben einer Motorhaube des Fahrzeugs 10 oder auch ein Zünden eines oder mehrerer Airbags sein .
Die Figuren 2 und 3 zeigen einen Ausschnitt des als Aufprallsensor 12 ausgeführten Sensors zur Erfassung mechanischer Größen. In einem Zentralbereich 24 ist eine Lichtleitfaser 26 eingebettet. Die Lichtleitfaser 26 erstreckt sich in einer Erstreckungsrichtung A, die im Wesentlichen mit der Erstre- ckungsrichtung der Stoßstange 14 übereinstimmt und damit im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeugbewegungsrichtung
V des Fahrzeugs ist.
An den Zentralbereich 24 schließt sich ein dem Fahrzeug abgewandter Außenbereich 28 und ein dem Fahrzeug zugewandter Außenbereich 30 an. Die Grenzflächen zwischen dem Zentralbereich 24 und den Außenbereichen 28, 30 sind als Konturen 32, 33 ausgebildet. Die Konturen 32, 33 sind in der hier dargestellten Ausführungsform wellenförmig ausgebildet, wobei die wellenförmigen Konturen 32, 33 im Ausgangszustand (Fig. 2) einen konstanten Abstand do bzw. unter Einwirken einer Kraft F (Fig. 3) einen Abstand dF zwischen den Außenbereichen 28, 30 herstellen.
In einer weiteren Ausführungsform können die Konturen 32, 33 insbesondere auch zahnförmig ausgebildet sein (Figur 4). Insbesondere ist eine kammförmige Ausbildung der Konturen 32, 33 vorteilhaft. In einer derartigen Ausführungsform kann eine hohe Sensivität des Aufprallsensors 12 erreicht werden, da bereits geringe Abweichungen vom Abstand do zwischen den Außenbereichen 28, 30 zu einer deutlichen Biegung der Lichtleitfaser 26 führen.
Vorteilhaft ist, wenn die Konturen 32, 33 eine Mischform aus wellenförmiger Ausführungsform und zahnförmiger Ausführungsform aufweisen. In diesem Fall kann besonders einfach sowohl die gewünschte Sensitivität als auch die erforderliche Schonung der Lichtleitfaser 26 erreicht werden.
Zum Schutz des Aufprallsensors 12 ist dieser mit einer Umhüllung 34 versehen. Der gesamte Aufprallsensor 12 weist darüber hinaus eine Sensorhülle 22 auf, die auch die Stoßstangenhülle der gesamten Stoßstange 14 sein kann.
Durch Einbindung des Aufprallsensors 12 in die Stoßstange 14 kann ein Sensor bereitgestellt werden, der sowohl kostengünstig als auch ausfallsicher sein kann.
Der Zentralbereich 24 besteht aus einem ersten Material mit einem ersten Elastizitätsmodul. Das erste Material kann ein Feststoff oder eine Flüssigkeit sein. Besonders vorteilhaft ist, wenn das erste Material des Zentralbereichs 24 ein Kunststoffschäum ist. Kunststoffschäume sind besonders ein- fach und kostengünstig herzustellen. Das erste Material des Zentralbereichs 24 kann jedoch auch ein Gel sein.
Die Außenbereiche 28, 30 bestehen aus zweiten Materialien, wobei diese Materialien ein zweites Elastizitätsmodul aufweisen, das größer als das erste Elastizitätsmodul des Zentralbereichs 24 ist. Dies hat zur Folge, dass das erste Material des Zentralbereichs 24 bei gleicher Krafteinwirkung stärker komprimiert wird als die zweiten Materialien der Außenbereiche 28, 30. Die zweiten Materialien der Außenbereiche 28, 30 können beispielsweise Polyurethan, expandiertes Polypropylen (EPP) oder Ethylen-Propylen-Dien-Elastomer (EPDM) sein, wobei die Dichte der zweiten Materialien höher ist als die Dichte des ersten Materials. Das zweite Material des Außenbereichs 28 kann mit dem zweiten Material des Außenbereichs 30 identisch sein oder aber auch von diesem abweichen. Insbesondere kann das zweite Material des dem Fahrzeug abgewandten Außenbereichs 28 einen kleineren Elastizitätsmodul haben als das zweite Material des dem Fahrzeug zugewandten Außenbereichs 30.
Die Umhüllung 34 besteht aus einem dritten Material, das vorzugsweise ein nachgiebiges Material, wie z.B. ein Kunststoffschaum aus Polyurethan, expandiertem Polypropylen (EPP) oder Ethylen-Propylen-Dien-Elastomer (EPDM) ist.
Das Material der Sensorhülle 22 ist vorzugsweise ein Material, wie es für die Umhüllung von Stoßstangen eingesetzt wird.
Die Elastizitätsmodule der verschiedenen Materialien können auf den Anwendungsfall und die entsprechenden technischen Anforderungen abgestimmt werden. Durch die Anpassung der Mate- rialien für die entsprechenden Bereiche ist eine Adaption auf praktisch jede beliebige Anwendung möglich.
Im Folgenden soll die Funktionsweise des Aufprallsensors 12 im Detail beschrieben werden:
Wie bereits oben erwähnt, zeigt Figur 2 den Ausgangszustand des Aufprallsensors 12 eines Fahrzeugs, das sich in Fahrzeugsbewegungsrichtung V bewegt, vor einem Aufprall. Bei einem Aufprall auf eine starre Wand, auf ein anderes Fahrzeug, auf einen Fußganger oder einen Radfahrer wirkt eine Kraft F, die eine Komponente senkrecht zur Erstreckungsrichtung A aufweist, auf den Aufprallsensor 12 ein (Figur 3) . Da die zweiten Materialien der Außenbereiche 28, 30 ein höheres Elastizitätsmodul haben als das erste Material des Zentralbereichs 24, erfolgt eine Bewegung des Außenbereichs 28 senkrecht zur Erstreckungsrichtung A auf den Außenbereich 30 zu. Der Zentralbereich 24 wird damit zusammengedruckt. Die beiden Außenbereiche 28, 30 haben nun nur mehr einen Abstand dF zueinander. Über die wellenförmigen Konturen 32, 33 wird eine Kraft auf die Lichtleitfaser 26 übertragen, so dass die Lichtleitfaser 26 mehrere Biegungen erhalt, die jeweils im Bereich eines Wellenbergs der wellenförmigen Konturen 32,33 liegen. Da sich die Dampfung des Lichts in der Lichtleitfaser 26 durch das Verbiegen der Lichtleitfaser 26 verändert, kann aus dem so modulierten Licht ein Signal gewonnen werden, das in der Auswerteeinheit 20 verarbeitet werden kann. Dies ermöglicht die Aktivierung einer Sicherheitsvorrichtung, z.B. eines Air- bags oder das Anheben einer Motorhaube.
Durch die Anwendung des Aufprallsensors 12 kann im Falle eines Frontalaufpralls wertvolle Zeit für die Auslosung einer Sicherheitsvorrichtung gewonnen werden. Da der Aufprallsensor 12 naturgemäß ganz vorne am Fahrzeug 10 platziert ist, wird ein deutlicher zeitlicher Vorteil gegenüber Sensoren erreicht, die nur die Beschleunigung messen, selbst wenn diese weit vorne am Fahrzeug 10 angebracht sind.

Claims

Patentansprüche
1. Sensor zur Erfassung mechanischer Größen, mit
- einem Zentralbereich (24), in dem eine sich in einer Erstreckungsrichtung (A) erstreckende Lichtleitfaser (26) angeordnet ist und der aus einem ersten Material mit einem ersten Elastizitätsmodul besteht,
- und mindestens zwei sich in der Erstreckungsrichtung (A) der Lichtleitfaser (26) erstreckenden Außenbereichen (28,30), die bezüglich des Zentralbereichs (24) einander gegenüberliegend angeordnet sind und die aus zweiten Materialien mit zweiten Elastizitätsmodulen bestehen, wobei die zweiten Elastizitätsmodule größer sind als das erste Elastizitätsmodul, wobei mindestens einer der Außenbereiche (28,30) auf einer der dem Zentralbereich (24) zugewandten Seite eine Kontur
(32,33) aufweist, die so ausgebildet ist, dass eine auf mindestens einen der Außenbereiche (28,30) flächig einwirkende Kraft (F) , die eine Komponente senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (A) aufweist, über die Kontur
(32,33) so auf die Lichtleitfaser (26) übertragbar ist, dass sich eine Biegung der Lichtleitfaser (26) verändert.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (32,33) wellenförmig ausgebildet ist.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (32,33) zahnförmig ausgebildet ist.
4. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ein Feststoff oder eine Flüssigkeit ist.
5. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ein Kunststoffschäum ausgewählt aus der Gruppe aus Polyurethan, expandiertem Polypropylen und Ethylen-Propylen-Dien-Elastomer ist.
6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Materialien aus der Gruppe aus Polyurethan, expandiertem Polypropylen und Ethylen-Propylen-Dien-Elastomer ausgewählt sind, wobei die Dichte der zweiten Materialien höher ist als die Dichte des ersten Materials.
7. Stoßstange (14) für ein Fahrzeug mit einem Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015102833B4 (de) * 2015-02-27 2019-10-17 KMT e.K. Sensorband für eine Aufprallerkennungseinrichtung eines Fahrzeugsicherheitssystems sowie Verfahren zum Herstellen eines derartigen Sensorbands
GB2586974B (en) * 2019-09-06 2022-12-28 Nuron Ltd System for producing strain in a fibre

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0393956A2 (de) * 1989-04-19 1990-10-24 Bestquint Limited Lichtleiter-Messfühler
DE19549404A1 (de) * 1995-05-17 1996-12-19 Quante Ag Schienenkontaktvorrichtung
DE10333732B3 (de) * 2003-07-23 2004-12-23 Peguform Gmbh & Co. Kg Sensorvorrichtung für eine Sicherheitsvorrichtung in einem Fahrzeug

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0393956A2 (de) * 1989-04-19 1990-10-24 Bestquint Limited Lichtleiter-Messfühler
DE19549404A1 (de) * 1995-05-17 1996-12-19 Quante Ag Schienenkontaktvorrichtung
DE10333732B3 (de) * 2003-07-23 2004-12-23 Peguform Gmbh & Co. Kg Sensorvorrichtung für eine Sicherheitsvorrichtung in einem Fahrzeug

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