Method for detecting deformations of energy absorption element of motor vehicle, involves detecting resulting light pulses, and transferring light pulses as lateral modulated signal to evaluation unit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Verformungen an Energieabsorptionselementen eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug.

Die Detektion eines Unfalls ist bei Kraftfahrzeugen von elementarer Wichtigkeit hinsichtlich des Insassenschutzes, um relevante Sicherheitsmaßnahmen, wie beispielsweise das Auslösen eines Airbags einzuleiten.

Stand der Technik zur Detektion von Kraftfahrzeugunfällen ist die Verwendung von Beschleunigungssensoren, wie sie beispielsweise in der DE102004029816DE 10 2004 029 816 A1A1 beschrieben werden. Der Beschleunigungssensor reagiert dabei rein mechanisch auf Verzögerungen eines Fahrzeugs, wodurch beispielsweise eine seismische Masse des Sensors ausgelenkt wird. Dabei entsteht zwischen beweglichen und den starren Stegen des Sensors eine Änderung der elektrischen Eigenschaften, was ein Maßstab für die Größe der Beschleunigung/Verzögerung darstellt.

Der Nachteil bei der Verwendung zentraler Beschleunigungssensoren ist, dass beispielsweise im Falle eines Frontalaufpralls sich die Beschleunigungskraft für eine niedrige Geschwindigkeit und eine hohe Geschwindigkeit beim Unfall in den ersten 20 bis 30 ms nur unwesentlich unterscheiden. Erst für Zeiten größer als 30 ms treten wesentliche Unterschiede auf. Dies liegt daran, dass die Energie des Aufpralls zu Beginn des Unfalls durch die weiche Grundstruktur des Energieabsorptionselements abgebaut wird. Während dieser Zeit erfährt die restliche Karosserie kaum eine Beschleunigung/Verzögerung. Außerdem lässt sich der Ort des Aufpralls nur sehr ungenau bestimmen, ebenso wie die Intensität des Unfalls.

Eine weitere Methode zur Detektion eines Unfalls ist die Auswertung des Körperschalls, wie es in der DE102005046928DE 10 2005 046 928 A1A1 beschrieben wird. Dieses Verfahren wird auch als Crash Impact Sound Sensing (CISS) bezeichnet. Bei der Verformung von Strukturbauteilen eines Kraftfahrzeugs entstehen auf Grund der auftretenden Spannungen Mikrorisse in den Bauteilen, mit welchen die Emission von Körperschallwellen verknüpft ist. Durch die digitale Auswertung des Körperschallsignals lassen sich dann Verformungen der Fahrzeugkarosserie durch einen Unfall nachweisen. Es ist jedoch schwierig, den Ursprung des Aufpralls bzw. der Verformung zu selektieren, da der Ursprung des Körperschalls ebenfalls unbekannt ist. Zusätzlich muss ein charakteristisches Signal vorhanden sein, um den Unfall bzw. die Verformung der Fahrzeugkarosserie eindeutig von sonstigen Geräuschen zu unterscheiden. Dies erfordert, dass das Signal vom Rauschen getrennt wird, wofür eine entsprechend hohe Rechenleistung sowie eine Rechenzeit von etwa 15 ms benötigt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren aufzuzeigen, mit welchem eindeutige Aussagen bezüglich der Verformung eines Energieabsorptionselements und des zeitlichen Fortschritts der Verformung des Energieabsorptionselements gemacht werden können und mit welchem die Schwere des Unfalls besser bestimmt werden kann. Die Auswertung soll ohne größeren Rechenaufwand in einem sehr kurzen Zeitbereich, insbesondere kleiner 10 ms nach dem Crashbeginn erfolgen.

Des Weiteren soll ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Detektion von Verformungen des Energieabsorptionselements aufgezeigt werden.

Das Verfahren mit der Maßnahme des Patentanspruchs 1 löst den verfahrensmäßigen Teil der Aufgabe.

Die Lösung des gegenständlichen Teils der Aufgabe besteht in einem Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 6.

Weitere erfindungsgemäße Maßnahmen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5.

Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sind Gegenstand der Unteransprüche 7 bis 19.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem Zusammenspiel einer Auswertereinheit mit mindestens einer, vorzugsweise mehrerer Sensoreinheiten. Die Auswertereinheit empfängt Signale von mindestens einer Sensoreinheit, wobei ein Rasterbauteil mit einem Raster und einem Lichtemitter eines Emitterbauteils bei einer Verformung des Energieabsorptionselements relativ zueinander verschoben werden. Dadurch wird ein Strahlengang eines von dem Lichtemitter auf einen an einem Detektorbauteil des Sensoreinheit angeordneten Detektor treffenden Lichtstahls bei einer Verschiebung des Rasters oder des Lichtemitters alternierend unterbrochen, wobei der Detektor eine daraus resultierende Änderung einer Beleuchtungsstärke detektiert und als zeitlich moduliertes Signal an die Auswertereinheit überträgt.

Unter einem Energieabsorptionselement wird im Sinne der Erfindung jedes, durch plastische Verformung Energie absorbierende Mittel, welches an einem Kraftfahrzeug anordenbar ist, verstanden. Hierzu zählen beispielsweise Crashboxen, Pralltöpfe, Wabengewebe, Metallprofile und Aluschaummatten. Der Übersichtlichkeit halber wird im Folgenden nur von Energieabsorptionselementen gesprochen. Die Energieabsorptionselemente sind vorzugsweise an Längsträger, Stoßfänger und/oder Querträger angeordnet.

Vorzugsweise wird das zeitlich modulierte Signal in Form von Lichtimpulsen an die Auswertereinheit übertragen. Die Auswertereinheit errechnet aus dem zeitlichen Abstand der Lichtimpulse und/oder der Länge der Lichtimpulse eine Geschwindigkeit der Verformung des Energieabsorptionselements. Aus der Anzahl der Lichtimpulse wird über die Auswertereinheit ein Fortschritt der Verformung des Energieabsorptionselements berechnet.

Die von der Auswertereinheit ausgewerteten Signale der Sensoreinheit dienen als Eingangsparameter für eine Steuereinheit, mittels welcher Sicherheitssysteme zum Schutz der Insassen aktivierbar sind.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Strahlengang den Weg, auf dem sich ein vom Lichtemitter ausgesandter Lichtstrahl zu einem Detektor bewegt. Der Lichtemitter kann als lichtemittierende Diode (LED) ausgeführt sein oder er emittiert ein Lichtsignal, welches über eine Lichtleitfaser von einem entfernten, Licht abgebenden System, beispielsweise der Auswertereinheit, empfängt.

Der Strahlengang des Lichtstrahls ist im Sinne einer ersten Ausführungsform der Erfindung gerade, da der Detektor dem Lichtemitter gegenübersteht und das Raster zwischen Lichtemitter und Detektor angeordnet ist. In diesem Fall besteht das Raster des Rasterbauteils aus Bereichen, die lichtdurchlässig sind, sowie aus Bereichen, welche den Strahlengang unterbrechen, also lichtundurchlässig sind. Die lichtdurchlässigen Bereiche können in Form von durchgängigen Öffnungen, beispielsweise kreis- oder rechteckförmig ausgestaltet sein. Ebenso ist es möglich, die Lichtdurchlässigen Bereiche aus transparentem Material, beispielsweise aus Glas, oder aus Kunststoff herzustellen, während alle anderen Bereiche aus lichtundurchlässigem Material bestehen. Es ist aber auch denkbar, das komplette Raster aus lichtdurchlässigem Material herzustellen, wobei diejenigen Bereiche, welche den Strahlengang unterbrechen, beispielsweise durch eine Beschichtung oder Abdeckung lichtundurchlässig gemacht werden.

Es ist ebenso möglich, eine Gradientenbeschichtung aufzubringen, welche die Beleuchtungsstärke graduell verändert, d. h. die vom Detektor detektierte Beleuchtungsstärke variiert je nach Lage des Rasterbauteils.

Wenn der Lichtemitter und der Detektor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung als eine Einheit ausgeführt sind, verläuft der Strahlengang nicht mehr gerade, sondern er wird umgelenkt. Hierfür weist das Raster nicht zwangsläufig Öffnungen auf, sondern Bereiche, die den auftreffenden Lichtstrahl in Richtung des Detektors reflektieren, und Bereiche, welche den Lichtstrahl nicht reflektieren. Das Nicht-Reflektieren kann beispielsweise durch Streuung, Absorption oder Transmission erfolgen. Die den Strahlengang unterbrechenden Bereiche sind entweder mit einer rauen Oberfläche versehen, welche den auftreffenden Lichtstrahl streut, oder sie weisen eine Oberfläche auf, die den Lichtstrahl absorbiert, oder die Bereiche sind für Licht durchlässig.

Bereiche, welche den Strahlengang umlenken sollen, können hingegen mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sein. Diese Beschichtung kann metallisch sein, beispielsweise durch Bedampfen aufgebracht werden.

Die den Strahlengang nicht unterbrechenden Bereiche des Rasters weisen bevorzugt eine in Bewegungsrichtung des Rasters gemessene konstante Breite und einen konstanten Abstand zueinander auf. Dabei entspricht der gegenseitige Abstand vorzugsweise der Breite der den Strahlengang unterbrechenden Bereiche. Das erleichtert die Signalauswertung.

Das Rasterbauteil kann mit einem ersten Ende am vom Fahrzeug weg weisenden vorderen Ende des Energieabsorptionselements mittels einer Rasteraufnahme fest angeordnet sein. Dabei kann die Rasteraufnahme so konfiguriert sein, dass sie ein leichtes Verschwenken des Rasterbauteils erlaubt, um bei einer schrägen Verformung des Energieabsorptionselements das Risiko des Verkantens des Rasterbauteils mit dem Emitter- und Detektorbauteil zu verringern.

Das dem ersten Ende gegenüber liegende Ende des Rasterbauteils ist beispielsweise über ein am zum Kraftfahrzeug weisenden hinteren Ende des Energieabsorptionselements angeordneter Emittereinheit und Detektoreinheit geführt angeordnet. Bei einem frontalen Aufprall wird zuerst der vom Kraftfahrzeug weg weisende vordere Bereich des Energieabsorptionselements verformt und dabei gleichzeitig das Rasterbauteil relativ zum Lichtemitter und Detektor in Richtung des Kraftfahrzeugs verschoben. Da sich bei einem Unfall das hintere Ende des Energieabsorptionselements nicht sofort so stark verlagert wie das vordere Ende des Energieabsorptionselements, können dort das Emitterbauteil und der Detektor angeordnet sein. Das Rasterbauteil kann dabei in einer Führung des Emitterbauteils geführt sein. Der Lichtemitter ist dazu so an dem Emitterbauteil angeordnet, dass der emittierte Lichtstrahl in einem rechten Winkel zur Bewegungsachse, d. h. zur Längsachse, des Rasterbauteils auf das Raster trifft. Es ist prinzipiell aber ebenso möglich, das Emitterbauteil relativ verschiebbar zu dem Rasterbauteil anzuordnen.

Natürlich können das Emitterbauteil und der Detektor auch am Längsträger oder am Querträger eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein, je nach dem, wo das Energieabsorptionselement am Kraftfahrzeug angeordnet ist.

Bei anderen Ausführungsformen kann der Winkel in Abhängigkeit von der Bauteilgeometrie natürlich variieren.

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, den Detektor zu platzieren. Bei einem geraden Strahlengang ist es zwingend erforderlich, den Detektor dem Lichtemitter gegenüberliegend anzuordnen. Der Detektor kann hierzu am Emitterbauteil fixiert sein. Es ist aber auch denkbar, das Detektorbauteil an einem separaten Bauteil, das nicht unmittelbar mit dem Emitterbauteil verbunden ist, zu fixieren. Entscheidend ist das Zusammenspiel zwischen dem Emitterbauteil und dem Detektor und dass das Rasterbauteil bei einer Verformung des Energieabsorptionselements relativ zwischen Emitterbauteil und Detektorbauteil verlagert wird. Oder für den umgekehrten Fall, dass Emittereinheit und Detektor bei Verformung des Energieabsorptionselements relativ zum Rasterbauteil verlagert werden.

Prinzipiell ist es auch möglich, die Führung für das Rasterbauteil in das Detektorbauteil zu integrieren.

Beim umgekehrten Strahlengang liegen Lichtemitter und Detektor in Bezug auf das Rasterbauteil auf derselben Seite. Der Lichtemitter und der Detektor bilden bevorzugt eine Einheit. Es ist möglich, Lichtemitter und Detektor direkt nebeneinander anzuordnen. Denkbar ist auch, dass der Detektor den Lichtemitter umgibt oder umgekehrt.

Wesentlich für eine zuverlässige Detektion des Lichtstrahls ist, dass dieser bei Reflektion an dem Rasterbauteil möglichst wenig gestreut wird. Wünschenswert ist eine vollständige Reflektion des Lichtstrahls. Je nach Lage des Detektors und des Emitters kann im Rahmen der Erfindung auch eine Umlenkung des Lichtstrahls im Bereich der den Lichtstrahl reflektierenden Bereiche vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Lichtstrahl gezielt in eine bestimmte Richtung umgelenkt werden.

Sobald bei einem Unfall eine Verformung des Energieabsorptionselements eintritt, wird das sich in dem sich verformten Bereich des Fahrzeugbauteils angeordnete Rasterbauteil relativ zum Emitterbauteil und auch relativ zum Detektor verschoben. In der umgekehrten Ausführung werden bei einer Verformung Emitterbauteil und Detektor relativ zum Rasterbauteil verschoben. In beiden Ausführungen wird der Strahlengang des vom Lichtemitter ausgesandten Lichtstrahls durch das Rasterbauteil alternierend unterbrochen. Durch diese Alternation entstehen zeitlich modulierte Lichtimpulse. Die Impulsweise ist direkt abhängig von der Deformationsgeschwindigkeit. Die Anzahl der einzelnen Impulse sind zudem ein Maß für die Intusionstiefe, d. h. die Deformation des Energieabsorptionselements im Bereich der Sensoreinheit.

Die Position des Rasters zum Lichtemitter kann bei einem unverformten Energieabsorptionselement so gewählt sein, dass bis zu einer ersten Alternation ein Toleranzbereich vorgesehen ist. Dadurch wird verhindert, dass Sicherheitssysteme, beispielsweise bei Erschütterungen, aktiviert werden.

Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die vom Detektor detektierten Lichtimpulse als solche unmittelbar an die Auswertereinheit weitergeleitet werden ohne sie zuvor in eine andere Signalform umzuwandeln. Im Rahmen der Erfindung ist allerdings nicht ausgeschlossen, dass das zeitlich modulierte Lichtsignal in elektronische Impulse umgewandelt wird, bevor dies an die die Auswerteeinheit übertragen wird. Da die Umwandlung jedoch Zeit benötigt, sind vorzugsweise Lichtleiter vorgesehen, welche die detektierten Signale ohne Änderung der Signalform vom Detektor zur Auswertereinheit übertragen.

Zur Auswertung der Lichtimpulse in einer Auswertereinheit wird hierbei berücksichtigt, welche geometrischen Bedingungen im Bereich des Rasters vorliegen, d. h. es muss der Auswertereinheit bekannt sein, welches Rastermaß an dem Rasterbauteil vorliegt, um auf die gewünschten physikalischen Größen zurückrechnen zu können.

Bereits die Form des ersten Lichtimpulses enthält Informationen, die zur Auswertung herangezogen werden können. Nach ein bis zwei Impulsen hat die Auswertereinheit eine Information über eine Verformung eines Energieabsorptionselements, deren Richtung sowie deren Geschwindigkeit. Je mehr Impulse zur Auswertung herangezogen werden können, desto genauer sind die Informationen über die Verformung. Abhängig vom Rastermaß und von der Unfallgeschwindigkeit sind Zeitkonstanten unter einer Millisekunde leicht realisierbar. Dadurch besteht zwischen dem tatsächlichen Eintreten des Unfalls und der Detektion nur eine geringe Zeitdifferenz. Durch die bekannte Breite der Rasterbereiche, die Frequenz und die Anzahl der Lichtimpulse kann sehr schnell und ohne großen Rechenaufwand die Verformungsgeschwindigkeit und/oder eine Änderung der Verformungsgeschwindigkeit und somit die schwere des Unfalls berechnet werden. Auf Basis dieses Ergebnisses können Sicherheitssysteme, insbesondere Insassenschutzsysteme, mit einem Zeitpuffer zielgerichteten Unfall angepasst aktiviert werden. Die Auswertereinheit kann als zentraler Knotenpunkt ausgeführt sein, an welchem die Signale der an dem Energieabsorptionselement angeordneten Sensoreinheit und an verschiedenen weiteren Fahrzeugbauteilen angeordneten Sensoreinheiten zusammenlaufen. Die Auswertung der Signale aller Sensoreinheit kann zentral in der Auswertereinheit erfolgen. Ferner können alle Sensoreinheiten an einem zentralen Lichtemitter angeschlossen sein, der in oder an der Auswertereinheit angebracht ist.

Für die ordnungsgemäße Funktionsweise des Sensors muss sichergestellt werden, dass das Rasterbauteil leicht gegenüber dem Emitterbauteil verschiebbar ist. Verklemmungen können beispielsweise durch Punktberührung oder linienförmige Berührung zwischen Rasterbauteil und einer Führung des Emitterbauteils vermieden werden. Es ist auch denkbar, dass begrenzt nachgiebige Materialien, insbesondere Kunststoffe, zum Einsatz kommen, um Verklemmungen zu vermeiden.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass das von der Auswertereinheit empfangene optische Signal der Sensoreinheit direkt ausgewertet werden kann, ohne dass ein Herausfiltern von Störgrößen notwendig ist.

Die Sensoreinheiten können natürlich neben der Anordnung an dem Energieabsorptionselement auch überall dort, wo es als notwendig erachtet wird, am und im Kraftfahrzeug angebracht sein. Dadurch kann das Kraftfahrzeug mit einer Art optischen Netz versehen werden, dessen Signale in der zentralen Auswertereinheit zusammenlaufen. Die Reaktionszeit des Systems setzt sich zusammen aus der Rechenzeit und der Zeitkonstante zwischen zwei Impulsen oder der Breite eines Lichtimpulses. Die Zeit zwischen dem Beginn der Verformung und dem vorliegen des errechneten engen Ergebnisses, welches zur Verformung des angepassten Auslösung von beispielsweise Insassenschutzsystemen kann im Bereich von 1 ms bis 2 ms liegen. Da die Zeitkonstante abhängig ist von der Verformungsgeschwindigkeit verkürzt sich die Reaktionszeit mit Zunahme der Verformungsgeschwindigkeit. Dadurch wird im Falle eines Unfalls ein maximaler Insassenschutz gewährleistet.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1 ein Energieabsorptionselement mit einer Sensoreinheit;

2 das Energieabsorptionselement aus 1 in einer Seitenansicht;

3 eine weitere Ausführungsform der Sensoreinheit des Energieabsorptionselements in einer Seitenansicht;

4 eine schematische Darstellung eines Rasterbauteils;

5 eine schematische Darstellung eines Emitterbauteils;

6 eine zweite Ausführungsform von 2;

7 eine dritte Ausführungsform von 2;

8 eine schematische Darstellung einer Sensoreinheit in der Draufsicht;

9 Draufsicht aus 5 mit verschobenem Rasterbauteil;

10 einen Querschnitt von 6 und

11 eine weitere Ausführungsform der Sensoreinheit.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Energieabsorptionselement 1 mit einer Sensoreinheit 2 im Querschnitt. Die Sensoreinheit 2 umfasst ein Rasterbauteil 3 sowie ein Emitterbauteil 4 und ein Detektorbauteil 5. Das Rasterbauteil 3 weist ein Raster 6 auf (näher erläutert in 4) und ist an einem vom Kraftfahrzeug weg weisenden vorderen Ende 7 des Energieabsorptionselements 1 über eine Rasteraufnahme 8 angeordnet. Das Energieabsorptionselement 1 weist in dieser Ausführung einen an ihrem vorderen Ende 7 angeordneten Flansch F auf. Der Rasteraufnahme 8 gegenüber liegend ist am zum Kraftfahrzeug weisenden hinteren Ende 9 des Energieabsorptionselements 1 das Emitterbauteil 4 und dem gegenüber liegend das Detektorbauteil 5 angeordnet. Zwischen Emitterbauteil 4 und Detektorbauteil 5 ist das Raster 6 des Rasterbauteils 3 angeordnet.

Im Falle einer Verformung des Energieabsorptionselements 1 durch einen Frontalaufprall in Richtung des Pfeils P wird das Rasterbauteil 3 relativ zum Emitterbauteil 4 und zum Detektorbauteil 5 in Richtung des Kraftfahrzeugs, also des hinteren Endes 9 des Energieabsorptionselements 1 verlagert.

2 zeigt das in 1 dargestellte Energieabsorptionselement 1 in einer Seitenansicht, welche die Lage von Emitterbauteil 4, Rasterbauteil 3 und Detektorbauteil 5 verdeutlicht. Ein vom Emitterbauteil 4 ausgesandter Lichtstrahl S durchläuft die lichtdurchlässigen Bereiche 10 des Rasters 6 und trifft auf des gegenüberliegenden Seite des Rasterbauteils 3 auf einen Detektor des Detektorbauteils 5.

Aus 3 geht eine alternative Ausführung von Emitterbauteil 4 und Detektorbauteil 5 hervor. Emitterbauteil 4 und Detektorbauteil 5 können beispielsweise zum Raster 6 hin konisch verjüngt ausgestaltet sein. Dadurch kann das Risiko eines Verklemmens des Rasterbauteils 3 zwischen Emitterbauteil 4 und Detektorbauteil 5 verringert werden, falls eine das Energieabsorptionselement 1 verformende Kraft nicht senkrecht, wie durch Pfeil P in 1 dargestellt, sondern schräg auftrifft.

In 4 ist eine schematische Darstellung des Rasterbauteils 3 abgebildet. Das Raster 6 besteht aus lichtdurchlässigen Bereichen 10 und lichtundurchlässigen Bereichen 11. Die lichtdurchlässigen Bereiche 10 sind hier als Langlöcher 12 ausgeführt und verlaufen quer zur Längsachse L des Rasterbauteils 3. Die lichtundurchlässigen Bereiche 11 zwischen den Langlöchern 12 des Rasters 6 sind in Form von Stegen 13 ausgebildet. Alle Langlöcher 12 weisen die gleiche Breite B1 auf. Sie sind durch die Stege 13 mit ebenfalls gleicher Breite B2 voneinander beabstandet. Die lichtdurchlässigen Bereiche 10 sind in der dargestellten Ausführungsform als durchgängige Öffnungen ausgestaltet. Es besteht aber auch die Möglichkeit diese lichtdurchlässigen Bereiche 10 mit lichtdurchlässigem Material, beispielsweise Kunststoff oder Glas zu versehen. Neben dieser langlochförmigen Ausgestaltung können die lichtdurchlässigen Bereiche 10 auch in Form z. B. kreisförmigen oder rechteckigen Öffnungen ausgestaltet sein.

5 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Emitterbauteil 4 mit einem Lichtemitter 14 Der Lichtemitter 14 befindet sich an der Fläche 9 des Emitterbauteils 4, welche parallel zum Raster 6 des Rasterbauteils 3 ausgerichtet ist. Dabei ist der Lichtemitter 14 maximal so breit, dass er gerade noch von einem Steg 13 des Rasters 6 abgedeckt werden kann. Der Lichtemitter 14 gibt ein konstantes Lichtsignal ab und kann beispielsweise in Form einer LED 15 ausgeführt sein. Weiterhin weist das Emitterbauteil 4 eine Führung 16 für das Rasterbauteil 3 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Führung 16 als Linearführung ausgestaltet. Dabei werden Längsseiten 17, 18 des Rasterbauteils 1 von Seitenwänden 19, 20 des Emitterbauteils 4 umgriffen. Der dem Lichtemitter 14 gegenüberliegende Bereich bleibt frei. Dieser Bereich ist zur Anordnung eines Detektors vorgesehen, welcher den vom Lichtemitter 14 ausgehenden Lichtstrahl S oder dessen Unterbrechung detektiert.

6 stellt eine Alternative zur oben beschrieben Führung 16 dar. Hierbei sind die den Längsseiten 17, 18 des Rasterbauteils 3 zugewandten Flächen 19, 20 des Emitterbauteils 4 nicht gerade ausgestaltet, sondern leicht nach außen gebogen, d. h. konvex gestaltet. Diese Krümmung der Flächen 19, 20 vermindert das Risiko, dass sich das Rasterbauteil 3 bei einer Verschiebung relativ zum Emitterbauteil 4 in diesem verkantet.

7 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Emitterbauteils 4B. Hierbei ist ein Detektor 5 in einem Steg 21 dem Lichtemitter 14 gegenüber liegend angeordnet. Emitter- und Detektorbauteil sind zu einem Bauteil zusammengefasst. Der Detektor 5 ist dabei dem Lichtemitter 14 zugewandt angeordnet. Auf der anderen, dem Lichtemitter 14 abgewandten Seite des Detektors 5 befindet sich ein Anschluss 22, über welchen die detektierten Signale an eine Auswerteeinheit weitergeleitet werden.

Alternativ kann sich der Steg 21 auch über die komplette Länge M der Führung 16A erstrecken.

8 zeigt schematisch eine Sensoreinheit 2A in der Draufsicht. Das Rasterbauteil 3 wird hier durch die Führung 16 des Emitterbauteils 4 geführt. Das Rasterbauteil 3 ist mittelbar oder unmittelbar mit dem Energieabsorptionselement 1 verbunden und wird im Falle einer Verformung des Energieabsorptionselements 1 relativ zum Emitterbauteil 4 in seiner Längsrichtung L verschoben. Dabei passiert das Raster 6 des Rasterbauteils 3 den Lichtemitter 14 und zwar alternierend mit den lichtdurchlässigen Bereichen 10 und den lichtundurchlässigen 11 Bereichen. In 8 ist der Lichtstrahl S durch einen Steg 6 unterbrochen und der Lichtemitter 8 durch einen Steg 6 verdeckt.

9 zeigt eine weitere schematische Abbildung der Sensoreinheit 2, mit dem Unterschied gegenüber der 8, dass das Rasterbauteil 3 ein Stück in Richtung seiner Längsachse L relativ zum Emitterbauteil 4 durch angedeutete Verformung des Energieabsorptionselements 1 verschoben wurde. Hier befindet sich ein Langloch 12 des Rasters 6 über dem Lichtemitter 14. Der Strahlengang ist nicht unterbrochen und der von der LED 15 ausgehende Lichtstrahl S kann ungehindert detektiert werden. Der Detektor, hier nicht dargestellt, ist gegenüber dem Lichtemitter 14 auf der betrachterseitigen Seite des Rasters 6 angeordnet.

In 10 und 11 ist der Detektor nicht Bestandteil des Emitterbauteils 4, sondern an einem Detektorbauteil 22 angeordnet. Dieses wird anhand eines Längsschnittes durch die Darstellung der 10 in Figur deutlich. Es ist zu erkennen, dass der Strahlengang nicht unterbrochen wird und der Lichtstrahl S das Langloch 12 des Rasters 6 passiert. Danach trifft der Lichtstrahl S auf den gegenüber dem Lichtemitter 14 angeordneten Detektor 5. Wird das Rasterbauteil 3 weiter in seiner Längsrichtung L verschoben, wird der Strahlengang durch den Steg 13 unterbrochen. Durch die Unterbrechung entstehen zeitlich modulierte Lichtimpulse. Der mit einer Auswerteeinheit verbundene Detektor 5 leitet die Lichtimpulse, beispielsweise über eine Lichtleitfaser 23, an die Auswerteeinheit weiter. Diese kann anhand der zeitlichen Abstände, d. h. der Frequenz und der Anzahl der einzelnen Impulse alle notwendigen Aussagen bezüglich der Verformungsgeschwindigkeit und dem Fortschritt der Verformung des Energieabsorptionselements 1 berechnen.

In 11 ist schematisch eine weitere Ausführungsform einer Sensoreinheit 24 dargestellt. Hierbei ist das Emitterbauteil 25 mit dem Lichtemitter 26 unmittelbar oder über eine Rasteraufnahme 8 an dem Energieabsorptionselement 1 angeordnet. Bei einer Verformung des Fahrzeugbauteils wird das Emitterbauteil 25 mit dem Lichtemitter 26 relativ gegenüber einem Raster 6 verschoben. Dabei wird der Lichtstrahl S, welcher vom Lichtemitter 26 ausgeht durch das Raster 6 alternierend unterbrochen und freigegeben. Die dadurch entstehenden Lichtimpulse werden von einem Detektor 27 aufgenommen und an eine Auswerteeinheit weitergeleitet. Dabei können das Raster 6 und der Detektor 27 als ein oder zwei Bauteile ausgeführt sein.

Durch die Verwendung eines Optokopplers mit mehreren Eingängen und einem Ausgang ergibt sich wiederum ein optisches Signal ähnlich der Ursprungsvariante.

1

Energieabsorptionselement

2

Sensoreinheit

3

Rasterbauteil

4

Emitterbauteil

4A

Emitterbauteil

4B

Emitterbauteil

5

Detektorbauteil

6

Raster

7

vorderes Ende von 1

8

Rasteraufnahme

9

hinteres Ende von 1

10

lichtdurchlässige Bereiche

11

lichtundurchlässige Bereiche

12

Langloch

13

Steg

14

Lichtemitter

15

LED

16

Führung

17

Längsseite

18

Längsseite

19

Fläche

20

Fläche

21

Steg

22

Anschluss

23

Lichtleitfaser

24

Sensoreinheit

25

Emitterbauteil

26

Lichtemitter

27

Detektor

B1

Breite von 12

B2

Breite von 13

F

Flansch

L

Längsrichtung

M

Länge

S

Lichtstrahl

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• DE 102004029816 A1 [0003]
• DE 102005046928 A1 [0005]