DE102019131663A1

DE102019131663A1 - Sensorbefestigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Fahrzeugendbaugruppe mit einer derartigen Sensorbefestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019131663A1
Application number: DE102019131663.4A
Authority: DE
Inventors: Haci Korkusuz Janket; Josef Grübl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-05-27
Also published as: DE112020005749A5; WO2021099295A1

Abstract

Erfindungsgemäß hat eine Sensorbefestigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Personenkraftfahrzeug, einen Sensorhalter zum Halten eines Umfeldsensors und eine Führungseinrichtung, wobei der Sensorhalter durch die Führungseinrichtung gegen die Vorspannkraft einer Vorspanneinrichtung bzw. Federeinrichtung zumindest in eine Richtung reversibel verlagerbar, insbesondere linear verschiebbar, gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorbefestigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Personenkraftfahrzeug, mit einem Sensorhalter zum Halten eines Umfeldsensors sowie auf eine Fahrzeugendbaugruppe mit einer derartigen Sensorbefestigungsvorrichtung.
Die Verwendung von Umfeldsensoren in Kraftfahrzeugen für Fahrerassistenzsysteme ist seit langem bekannt. Umfeldsensoren werden beispielsweise in ein Fahrzeugfrontend im Bereich einer Stoßfängerverkleidung und im Bereich von Lufteinlässen, z.B. einem sogenanntem Kühlergrill, montiert. Eine exakt definierte Position des Umfeldsensors ist für eine korrekte Erfassung des Umfelds durch den Umfeldsensor sehr wichtig.
Bei Kollisionen in einem geringen Geschwindigkeitsbereich, z.B. in einem Bereich bis 4 km/h oder 5 km/h, kann es zu einer bleibenden, geringfügigen Verschiebung des Fahrzeugfrontends bzw. von Teilen des Fahrzeugfrontends kommen. Eine derart geringfügige Verschiebung erfordert jedoch häufig keine Reparatur des F ahrzeugfrontends.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Sensorbefestigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Personenkraftfahrzeug, mit einem Sensorhalter zum Halten eines Umfeldsensors sowie eine Fahrzeugendbaugruppe mit einer derartigen Fußgängerschutzvorrichtung zu schaffen, wobei eine Funktionserhalt des Umfeldsensors nach einer Kollision des Kraftfahrzeugs verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Sensorbefestigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gelöst, die die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Ferner wird diese Aufgabe durch eine Fahrzeugendbaugruppe mit einer derartigen Sensorbefestigungsvorrichtung gelöst, die die Merkmale von Patentanspruch 7 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.
Erfindungsgemäß hat eine Sensorbefestigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Personenkraftfahrzeug, einen Sensorhalter zum Halten eines Umfeldsensors und eine Führungseinrichtung, wobei der Sensorhalter durch die Führungseinrichtung gegen die Vorspannkraft einer Vorspanneinrichtung bzw. Federeinrichtung zumindest in eine Richtung reversibel verlagerbar, insbesondere linear verschiebbar, gelagert ist.
Hierdurch kann der Umfeldsensor auch im Falle einer Kollisionskraft oder dgl., die auf ihn wirkt, durch diese entsprechend bewegt werden und wieder in seine ursprüngliche Position zurückverlagert werden, sobald die Kollisionskraft wegfällt. Durch die Zurückverlagerung des Umfeldsensors in seine ursprüngliche Position kann eine Fehlmessung des Umfeldsensors vermieden werden bzw. verringert werden. Ferner ist durch die elastische Lagerung des Umfeldsensors eine Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Umfeldsensors reduziert.
Vorzugsweise ist der Umfeldsensor in genau eine Richtung verlagerbar. Die Richtung der Verlagerung ist vorzugsweise eine Hauptkollisionsrichtung des Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann die Richtung eine Fahrzeuglängsrichtung sein, die auch x-Richtung im Fahrzeugkoordinatensystem bezeichnet wird.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Vorspanneinrichtung eine Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder.
Der Umfeldsensor kann ein Radarsensor oder ein Lidarsensor sein. Der Umfeldsensor kann auch ein Ultraschallsensor, ein Lasersensor oder ein Bildsensor sein.
Der Umfeldsensor kann Bestandteil einer Sensorik für teilautonomes oder vollautonomes Fahren des Kraftfahrzeugs bzw. Teil eines Fahrerassistenzsystems sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist bei einer auf den Sensorhalter bzw. den Umfeldsensor wirkenden Kraft der Sensorhalter verschiebbar und bei Wegfall der wirkenden Kraft vollständig in seine Ursprungslage durch die Vorspannkraft zurückverlagerbar.
Somit ist sichergestellt, dass der Umfeldsensor immer in seine ursprüngliche Position bzw. Ursprungslage zurückgestellt wird und somit Messungenauigkeiten vermieden werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Sensorhalter über eine Gleitlagerung an der Führungseinrichtung gelagert. Alternativ oder zusätzlich ist die Führungseinrichtung durch eine Mehrgelenk-Kinematik ausgebildet.
Die Gleitlagerung kann durch entsprechende Vorsprünge, die in Nuten eingreifen, und die sich in die Verlagerungsrichtung erstrecken, ausgebildet sein.
Eine derartige Gleitlagerung ist kostengünstig und kann beispielweise aus Kunststoffspritzguss hergestellt sein.
Vorteilhaft ist der Sensorhalter über eine Strecke von zumindest 20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm oder 100 mm reversibel verlagerbar.
Das sind Größenbereiche, die bei einer Kollision mit geringer Geschwindigkeit sinnvoll sein können. Es kann sein, dass ein Kollisionsgegner über diese genannten Strecken in das Kraftfahrzeug eindringt, ohne dass eine Struktur des Kraftfahrzeugs davon betroffen ist.
Ferner kann an dem Sensorhalter eine Sensorblende mit glatter Oberfläche befestigt sein, die den Umfeldsensor vollständig überdeckt.
Darüber hinaus kann an der Führungseinrichtung ein Anschlag ausgebildet sein, gegen den die Federeinrichtung den Sensorhalter vorspannt.
Ferner kann eine Seitenwand des Sensorhalters gegenüber dem Umfeldsensor bzw. seiner vordersten, äußeren Oberfläche vorspringen.
Ferner kann der Umfeldsensor vorteilhaft über eine Rastverbindung an dem Sensorhalter befestigt sein. Dies vereinfacht eine Montage des Umfeldsensors.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugendbaugruppe, insbesondere eine Kraftfahrzeugfrontendbaugruppe, mit einer Sensorbefestigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Führungseinrichtung an einem strukturfesten Bauteil, beispielsweise einer Vorderwand oder einem Trägersystem, starr befestigt ist.
Das strukturfeste Bauteil kann ein Montageteil oder ein Teil einer Montagebaugruppe sein, das/die an der Fahrzeugkarosserie montiert ist. Eine derartige Montagebaugruppe ist beispielsweise die Vorderwand, die bevorzugt an einem linken oberen Stützträger und einem rechten oberen Stützträger der Fahrzeugkarosserie montiert ist. Die Vorderwand kann im Bereich eines Kühllufteinlasses, d.h. im Bereich hinter einem Kühlergrill, einen in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Träger aufweisen, an dem die Führungseinrichtung montiert sein kann. Das strukturfeste Bauteil kann auch Bestandteil des Trägersystems sein, d.h. zum Beispiel der Stoßfängerquerträger oder ein Querträger eines zweiten Lastpfads, der unterhalb des Stoßfängerquerträgers verläuft.
Bevorzugt weist die Kraftfahrzeugfrontendbaugruppe einen Stoßfängerquerträger, einen Kühllufteinlass bzw. eine Luftführung, eine Stoßfängerverkleidung, und eine Kühlereinheit usw. auf.
Die Führungseinrichtung ist demnach nicht beweglich oder dergleichen sondern starr gelagert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Kraftfahrzeugendbaugruppe ist der Umfeldsensor in einer Betriebsposition, die auch als Ursprungsposition oder Referenzposition bezeichnet werden kann, nahe bzw. mit sehr geringem Abstand, beispielsweise bis zu 5 mm, 10 mm, 15 mm oder 20 mm, zu einer Fahrzeugaußenkontur angeordnet.
Bevorzugt ist die Fahrzeugaußenkontur eine Fahrzeugaußenhaut, insbesondere eine Stoßfängerverkleidung. Die Fahrzeugaußenkontur kann auch ein Bereich eines Kühllufteinlasses, beispielswiese eines Kühlergrills, sein.
Vorstehend genannte Weiterbildungen der Erfindungen können soweit möglich und sinnvoll beliebig miteinander kombiniert werden.
Es folgt eine Kurzbeschreibung der Figuren.

1 ist eine schematische, perspektivische Explosionsansicht der Sensorbefestigungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische, geschnittene Perspektivansicht der Sensorbefestigungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei sich ein Umfeldsensor in einer Referenzposition befindet.
3 ist eine schematische, geschnittene Perspektivansicht der Sensorbefestigungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei sich der Umfeldsensor in einer elastisch reversibel verschobenen Position befindet.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
Wie 1 und 2 gezeigt ist, hat eine Sensorbefestigungsvorrichtung 1 für ein Personenkraftfahrzeug gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Sensorhalter 3, der einen Umfeldsensor 5 in Form eines Radarsensors oder eines Lidarsensors hält. Eine Sensorfläche des Umfeldsensors 5 ist im Wesentlichen rechteckig bzw. quadratisch. Der Umfeldsensor 5 ist in einer Aufnahme des Sensorhalters 3 mittels einer Clipsverbindung gehalten bzw. verrastet, wobei entsprechende federelastische Rastarme integral in dem Sensorhalter 3 ausgebildet sind. Der Sensorhalter 3 ist aus Kunststoff, bevorzugt Kunststoffspritzguss, hergestellt. Der Sensorhalter 3 ist in einer Führungseinrichtung 7 in Längsrichtung linear verschiebbar gelagert. Die Führungseinrichtung 7 dient als Führung für den Sensorhalter 3. Ferner ist eine Schraubenfeder 9 vorgesehen, die den Sensorhalter 3 in eine Referenzposition oder Messposition, d.h. der eigentlichen Betriebsposition des Umfeldsensors 5, gegen einen Anschlag zwischen dem Sensorhalter 3 und der Führungseinrichtung 7 drängt. Wenn eine Kraft in Längsrichtung der Sensorbefestigungsvorrichtung 1 wirkt, kann der Sensorhalter 3 zusammen mit dem Umfeldsensor 5 in Längsrichtung der Sensorbefestigungsvorrichtung 1 gegen die Federvorspannung der Schraubenfeder 9 verlagert werden. Fällt die Kraft weg, wird der Sensorhalter 3 zusammen mit dem Umfeldsensor 5 wieder in die Referenzposition zurückgedrängt. Die Strecke über die der Sensorhalter 3 zusammen mit dem Umfeldsensor 5 verlagerbar ist beträgt bis zu 100 mm.
Die Führungseinrichtung 7 dient zur Befestigung der Sensorbefestigungsvorrichtung 1 an einem strukturfesten Bauteil der Fahrzeugkarosserie. Hierfür sind Laschen für Schrauben, Nieten oder Clipse vorgesehen. Insbesondere ist die Führungseinrichtung 7 an einem Teil der Fahrzeugkarosserie befestigt bzw. montiert, das bei einer Frontalkollision des Kraftfahrzeugs bei einer geringen Geschwindigkeit von beispielsweise bis zu 4 km/h oder 5 km/h oder dergleichen nicht beeinträchtigt ist bzw. nicht verformt wird. Die Führungseinrichtung 7 ist beispielsweise an einer sogenannten Vorderwand der Fahrzeugkarosserie befestigt. Die Vorderwand ist wiederum an Motorträgern und seitlichen, oberen Stützträgern, die mit Federdomen verbunden sind, und gegebenenfalls einem Stoßfängerquerträger montiert. Die Vorderwand ist ein Teil einer Frontendstruktur, die ferner ein Trägersystem mit einem oberen Lastpfad und einen unteren Lastpfad umfassen kann. Der obere Lastpfad ist durch einen Stoßfängerquerträger gebildet, der über Crashboxen mit den Motorträgern verbunden ist. Der untere Lastpfad ist durch einen weiteren Querträger gebildet. Die Vorderwand kann einen oberen Querträger aufweisen, der die Stützträger miteinander verbindet. Von diesem oberen Querträger kann sich mittig im Bereich hinter einem Kühlergrill ein Träger nach unten erstrecken, an dem die Führungseinrichtung 7 befestigt ist. Der Umfeldsensor 5 kann also im Bereich eines Kühlergrills angeordnet sein, wobei die Führungseinrichtung 7 strukturfest an der beschriebenen Vorderwand befestigt ist. Eine Sensorfläche des Umfeldsensors 5 ist dann im Wesentlichen bündig mit einer Fahrzeugaußenhaut, die in diesem Fall durch den Kühlergrill ausgebildet ist, angeordnet.
Ebenso könnte die Führungseinrichtung 7 an dem Stoßfängerquerträger oder dem Querträger des zweiten Lastpfads befestigt sein.
Im Folgenden ist eine Funktion der Sensorbefestigungsvorrichtung 1 erläutert. Im Normalbetrieb der Sensorbefestigungsvorrichtung 1 befindet sich der Umfeldsensor 5 in der Referenzposition, auf die der Umfeldsensor 5 zur Erzielung korrekter Messergebnisse ausgelegt ist. Korrekte Messergebnisse sind wiederum für alle Arten von Fahrerassistenzsystemen einschließlich Systeme zum teilautomatisierten und vollautomatisierten Fahren essentiell.
In dem Fall, in dem das Personenkraftfahrzeug bei geringer Geschwindigkeit, z.B. bis zu 4 km/h, frontal mit einem Kollisionsgegner, kollidiert, kann es vorkommen, dass eine Fahrzeugfrontendbaugruppe bzw. Teile der Fahrzeugfrontendbaugruppe (z.B. eine Stoßfängerverkleidung, ein Fußgängerschutzdeformationselement, ein Kühlergrill, eine Luftführung) gegenüber der Karosserie des Personenkraftfahrzeugs bleibend gegenüber ihrer ursprünglichen Position verschoben wird. Diese Geschwindigkeit ist beispielsweise durch einen Pendeltest US Part 581 vorgeben, kann jedoch auch etwas niedriger oder höher sein. Eine derartige Verschiebung der Fahrzeugfrontendbaugruppe ist gegebenenfalls kaum sichtbar und erfordert nicht zwingend eine Reparatur des Personenkraftfahrzeugs. Bei der Kollision wird auch der Umfeldsensor 5 zusammen mit dem Sensorhalter 3, deren vordere Fläche im Bereich einer Fahrzeugaußenhaut angeordnet ist, wie vorstehend beschrieben ist, verschoben bzw. verlagert. Durch die elastische Rückstellung des Sensorhalters 3 bei Wegfall der Kollisionskraft und durch die Montage der Sensorbefestigungsvorrichtung 1 an dem strukturfesten Bauteil, das durch eine derartige kleinere Kollision nicht betroffen ist, d.h. nicht verformt wird, befindet sich die Position des Umfeldsensors 5, insbesondere der vorderen Sensorfläche, nach einer derartigen Kollision wieder in der Referenzposition. Eine erneute Kalibrierung des Sensors ist daher nicht notwendig und die Messgenauigkeit des Umfeldsensors 5 ist nach der Kollision nicht beeinträchtigt.

Claims

Sensorbefestigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Personenkraftfahrzeug, einem Sensorhalter (3) zum Halten eines Umfeldsensors (5) und einer Führungseinrichtung (7), wobei der Sensorhalter (3) durch die Führungseinrichtung (7) gegen die Vorspannkraft einer Vorspanneinrichtung (9) zumindest in eine Richtung reversibel verlagerbar, insbesondere linear verschiebbar, gelagert ist.
Sensorbefestigungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei die Vorspanneinrichtung ein Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder (9), ist.
Sensorbefestigungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2 , wobei der Umfeldsensor (5) ein Radarsensor oder ein Lidarsensor ist.
Sensorbefestigungsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei im Falle einer auf den Sensorhalter (3) wirkenden Kraft der Sensorhalter (3) verschiebbar ist und der Sensorhalter (3) bei Wegfall der wirkenden Kraft vollständig in seine Ursprungslage durch die Vorspannkraft zurückverlagerbar ist.
Sensorbefestigungsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei der Sensorhalter (3) über eine Gleitlagerung an der Führungseinrichtung (7) gelagert ist, oder wobei die Führungseinrichtung (7) durch eine Mehrgelenk-Kinematik ausgebildet ist.
Sensorbefestigungsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei der Sensorhalter (3) über eine Strecke von zumindest 20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm oder 100 mm reversibel verlagerbar ist.
Kraftfahrzeugendbaugruppe, insbesondere Kraftfahrzeugfrontendbaugruppe mit einer Sensorbefestigungsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei die Führungseinrichtung (7) an einem strukturfesten Bauteil, beispielsweise einer Vorderwand, starr befestigt ist.
Kraftfahrzeugendmodul mit einer Sensorbefestigungsvorrichtung nach Patentanspruch 7, wobei der Umfeldsensor (5) in einer Referenzposition nahe bzw. mit geringem Abstand zu einer Fahrzeugaußenkontur angeordnet ist.
Kraftfahrzeugendmodul mit einer Sensorbefestigungsvorrichtung nach Patentanspruch 8, wobei die Fahrzeugaußenkontur eine Fahrzeugaußenhaut, insbesondere eine Stoßfängerverkleidung ist, oder wobei die Fahrzeugaußenkontur ein Bereich eines Kühllufteinlasses, insbesondere ein Kühlergrill, ist.