DE10163820B4 - Sicherheitseinrichtung - Google Patents

Abstract

Sicherheitseinrichtung zum Schutz von Fußgängern und Zweiradfahrern beim Aufprall auf eine Fronthaube (9) eines Personenkraftwagens, wobei die Fronthaube (9) von Hubvorrichtungen (5, 6, 14) von einer Ruheposition in eine Aufprallposition verlagerbar ist, dadurch ge kennzeichnet, dass die Fronthaube (9) von einer zumindest mittelbar zwischen der Fronthaube (9) und der Karosserie (12) des Pkw wirkenden Magnetkraft (F) in die Aufprallposition verlagerbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung zum Schutz von Fußgängern und Zweiradfahrern beim Aufprall auf eine Fronthaube eines Personenkraftwagens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
• Kritisch für die gesamte Verletzungsschwere beim Aufprall eines Fußgängers oder Zweiradfahrers auf eine Fronthaube eines Personenkraftwagens ist der Kopfaufschlag. Daher muss in den dafür in Frage kommenden Zonen der Fronthaube ein ausreichender Verformundungsweg, d.h. Freiraum unterhalb der Fronthaube, zur Verfügung stehen, um die Kopfbeschleunigung beim Aufprall zu reduzieren. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Fronthaube bei einem Aufprall von einer Ruheposition in eine Aufprallposition mittels einer von einer Auslösevorrichtung aktivierten Hubvorrichtung verlagerbar ist. Als Hubvorrichtungen eignen sich sowohl Zylinder-Kolbeneinheiten ( JP2000033 850 ), aber auch mit einem Treibmittel aufblasbare Gassackvorrichtungen, die unterhalb der Fronthaube angeordnet sind ( DE 28 14 107 A1) .
• Bei Gassackvorrichtungen ist nachteilig, dass diese grundsätzlich nur ein einziges Mal aktiviert werden können und danach komplett ausgetauscht werden müssen. Insbesondere wenn mehrere Gassackvorrichtungen vorgesehen sind, ist der Austausch derartiger Hubvorrichtungen aufwendig und kostspielig. Das gleiche gilt auch für Kolben-Zylinder-Einheiten, bei denen die Treibladung nach einer Auslösung ebenfalls ausgewechselt werden muss.
• Die zuvor beschriebenen Lösungen sind insgesamt relativ kompliziert und damit auch anfällig für Störungen.
• Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung zum Schutz von Fußgängern und Zweiradfahrern beim Aufprall auf eine Fronthaube eines Personenkraftwagens zu schaffen, welcher bei kompakter Baugröße ein funktionssicheres Verlagern der Fronthaube von einer Ruheposition in eine Aufprallposition gewährleistet.
• Die Erfindung löst die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.
• Im Unterschied zum Stand der Technik wird die Fronthaube hierbei nicht mechanisch von der Ruheposition in die Aufprallposition verlagert, sondern durch einen zumindest mittelbar zwischen der Fronthaube und der Karosserie des PKW wirkende Magnetkraft. Die Hubrichtung der Fronthaube und die Richtung der Magnetkraft können dabei gleich gerichtet sein. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, dass Hubrichtung und der Kraftvektor der Magnetkraft voneinander abweichen, beispielsweise senkrecht zueinander stehen. In diesem Fall können geeignete Getriebeglieder zwischen der Fronthaube und der Karoserie vorgesehen sein, über die eine aus der Magnetkraft resultierende Bewegung auf die Fronthaube übertragbar ist.
• In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist nach den Merkmalen des Patentanspruchs 2 vorgesehen, dass die Hubvorrichtungen einen feststehenden Magnetteil und einen gegenüber dem feststehenden Magnetteil beweglich angeordneten Magnetteil umfassen, wobei wenigstens ein Magnetteil elektromagnetisch erregbar ist. Elektromagnetisch erregte Magnetteile, nachfolgend Elektromagnete genannt, können mit Gleichstrom oder bei geeigneter Ausführung eines Eisenkerns auch mit Wechselstrom betrieben werden. Es sind verschiedene Bauformen der Elektromagnete für diesen Verwendungszweck denkbar, wie beispielsweise Kernmagnete, Tauchankermagnete, Topfankermagnete oder Ringspulenmagnete.
• Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 3 ist vorgesehen, dass bei Auslösung der Hubvorrichtung ein elektromagnetisch erregter Magnetteil an eine Spannungsquelle des PKW schaltbar ist. Als Spannungsquelle kommt hierbei insbesondere ein Energiespeicher in Form eines Akkumulators in Frage, insbesondere eine Kraftfahrzeugbatterie. Spannungsquelle kann auch ein mit der Antriebseinheit des PKW gekoppelter Generator, wie beispielsweise eine Lichtmaschine sein.
• Es ist aber auch möglich, dass die Magnetkraft von Permanentmagneten ausgeht (Patentanspruch 4). Hierbei können herkömmliche Ferritmagnete zum Einsatz kommen, aber auch seltene Erden-Magnete, wie Neodym-Eisen-Bor-Magnete, die bei gleicher Magnetkraft einen erheblichen Gewichtsvorteil mit sich bringen. Das Verhältnis der Magnetkraft von Neodym-Eisen-Bor-Magneten gegenüber herkömmlichen Ferritmagneten liegt bei etwa 30:1, bei gleicher Magnetkraft liegt der Gewichtsvorteil bei einem Faktor von etwa 20:1. Selbstverständlich kommen auch andere permanentmagnetische Werkstoffe in Frage, wie beispielsweise Samarium-Kobalt (SmCoS) oder AINiCo.
• Nach Patentanspruch 5 ist vorgesehen, dass die Magnetteile von der magnetischen Kraft angezogen werden. Bei dieser Konfiguration ist der feststehende Magnetteil an der Karosserie des PKW befestigt, während der be weglich angeordnete Magnetteil insbesondere senkrecht zur Fahrbahn von unten nach oben gegen den feststehenden Magnetteil gezogen wird.
• Die Ausführungsform des Patentanspruchs 6 sieht vor, dass sich die Magnetteile voneinander abstoßen, d.h gegensinnig gepolt sind. Die einfachste Konfiguration hierbei ist, den feststehenden Magnetteil an einer Kotflügelbank zu befestigen und den beweglich angeordneten Magnetteil mit der Unterseite der Fronthaube zu verbinden. Bei dieser Konfiguration stoßen sich die beiden Magnetteile voneinander ab und wirken beim Aufprall eines Fußgängers oder Zweiradfahrers wie ein Dämpfer mit progressiver Federkennlinie.
• Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung ist zum einen, dass bei einem Aufprall die Fronthaube deformiert wird, so dass hierdurch Anprallenergie abgebaut werden kann. Gleichzeitig bewegt sich die Fronthaube entgegen der Magnetkraft nach unten, wodurch der Aufprall zum anderen zusätzlich gedämpft wird. Die Dämpfungsenergie der Magnetteile und die Verformungsenergie durch Deformation der Fronthaube addieren sich, so dass insgesamt eine Energieabsorption erreicht werden kann, mit welchen die Beschleunigungen eines anprallenden Körpers in dem gesetzlich vorgegebenen Rahmen gehalten werden können.
• In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist nach Patentanspruch 7 vorgesehen, dass zwischen der Fronthaube und der Karosserie Führungen vorgesehen sind, an welchen die Fronthaube beim Verlagern zwischen der Ruheposition und der Aufprallposition lageorientiert ist. Da insbesondere bei sich voneinander abstoßenden Magnetteilen keine unmittelbare Führung der Fronthaube gegenüber der Karosserie im Sinne einer mechanischen Kopplung gegeben ist, können vorteilhaft im Bereich der hinteren Kante der Fronthaube angeordnete Führungen für eine definierte Verlagerung der Fronthaube von der Ruheposition in die Aufprallposition vorgesehen sein. Die Führungen können gleichzeitig einen Endanschlag beinhalten, damit die Fronthaube nicht über eine gewünschte Aufprallposition hinaus anhebbar ist.
• Die Hubvorrichtungen können ausschließlich im hinteren Bereich der Fronthaube angeordnet sein, um ihre hintere Kante um etwa 80 mm anzuheben. Wenn lediglich die hintere Kante der Fronthaube angehoben wird, ist es möglich, den aufprallenden Körper derart zu beschleunigen, dass ein Sekundäraufprall auf die Fahrbahn nicht im Kopfbereich stattfindet. Hierbei ist der vordere Bereich der Fronthaube schwenkbeweglich an der Karosserie gelagert.
• Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Fronthaube insgesamt, d.h. sowohl im Bereich ihrer vorderen Kante als auch im Bereich ihrer hinteren Kante anzuheben.
• Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung kann mit weiteren Sicherheitskomponenten kombiniert werden, wie beispielsweise einer Stoßfängeranordnung, die bei einem Aufprall in Fahrtrichtung verlagerbar ist. Dabei kann die Stoßfängeranordnung zweigeteilt sein mit einem oberen Querträger und einem unteren Querholm. Hierbei ist es möglich, dass der untere Querholm in Fahrtrichtung verlagerbar ausgestaltet ist, um bei einem Aufprall auf den Unterschenkelbereich eines ungeschützten Verkehrsteilnehmers wirkende Beschleunigung zu reduzieren und den Aufprallwinkel eines Verkehrsteilnehmers bei einem Frontalaufprall zu verändern.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung und
• 2 den Frontbereich eines PKW in der Seitenansicht.
• 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Sicherheitseinrichtung zum Schutz von Fußgängern und Zweiradfahrers beim Aufprall auf eine Fronthaube eines Personenkraftwagens. Zur Detektierung des Aufpralls ist eine Kontaksensorik 1 an eine Auslösevorrichtung 2 angeschlossen. Die Auslösevorrichtung 2 wertet die von der Kontaktsensorik 1 empfangenen Signale aus und steuert eine Stell- und Leistungselektronik 3 an. Die Steil- und Leistungselektronik ist mit einer nicht näher dargestellten elektrischen Spannungsquelle verbunden, wie beispielsweise einem Akkumulator oder einem mit der Antriebseinheit 4 gekoppelten Generator, wie beispielsweise einer Lichtmaschine.
• Die Stell- und Leistungselektronik 3 schaltet bei Auslösung eine Verbindung zwischen der elektrischen Spannungsquelle und unterhalb der Fronthaube angeordneten Hubvorrichtungen 5, 6 frei. Die Hubvorrichtungen 5, 6 sind in diesem Ausführungsbeispiel lediglich im hinteren Bereich einer Fronthaube angeordnet. Die Hubvorrichtungen 5, 6 umfassen Elektromagnete, wobei die Fronthaube von einer zwischen Magnetteilen des Elektromagneten wirkenden Magnetkraft von einer Ruheposition in eine Aufprallposition angehoben wird. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 wird lediglich der hintere Bereich der Fronthaube angehoben, während der vordere Bereich bei einem Aufprall eines Fußgängers oder Zweiradfahrers schwenkbeweglich an der Karosserie des PKW gelagert ist. Für Service- und Wartungsarbeiten ist die Fronthaube in ihrer Ruheposition an ihrer hinteren Kante über ein Gelenk an der Karosserie des PKW gelagert, wobei im vorderen Bereich der Fronthaube eine Verriegelung zwischen der Fronthaube und der Karosserie vorgesehen ist, die über einen Bowdenzug 8 entriegelbar ist.
• 2 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung. Hierbei ist eine Fronthaube 9 im Bereich ihrer vorderen Kante 10 über ein Gelenk 11 schwenkbeweglich an der Karosserie 12 des PKW gelagert. Im Bereich ihrer hinteren Kante 13 ist eine Hubvorrichtung 14 unterhalb der Fronthaube 9 angeordnet. Die Hubvorrichtung 14 um fasst eine an der Karosserie 12 des PKW fixierten feststehenden Magnetteil 15 und einen an der Unterseite 16 der Fronthaube 9 befestigten, beweglich angeordneten Magnetteil 17. Die Beweglichkeit des Magnetteils 17 rührt daher, dass dieser zusammen mit der Fronthaube 9 von einer Ruheposition in eine Aufprallposition verlagerbar ist. Die beiden Magnetteile 15, 17 sind so gepolt, dass sie sich gegenseitig abstoßen, wobei zwischen den Magnetteilen 15, 17 eine Magnetkraft F wirkt. Diese Magnetkraft F bewirkt eine Anhebung des beweglich angeordneten Magnetteils 17 und damit eine Verlagerung der Fronthaube 9 in die Aufprallposition.
• Die Magnetteile 15, 17 können jeweils sowohl Permanentmagnete als auch Elektromagnete sein oder eine Kombination aus Permanent- und Elektromagneten.
• Im Bereich der hinteren Kante 13 der Fronthaube 9 ist neben der Hubvorrichtung 14 eine Führung 18 zwischen der Unterseite 16 der Fronthaube und der Karosserie 12 angeordnet. Die Führung 18 umfasst einen sich in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht erstreckenden Führungsschlitz 19, in den ein an der Karosserie 12 gelagerter Bolzen 20 greift. An dem oberen Ende des Führungsschlitzes 19 befindet sich ein Scharnier 21, über das die Fronthaube 9 schwenkbeweglich an der Führung 18 und damit gegenüber der Karosserie 12 gelagert ist. Der Führungsschlitz 19 dient gleichzeitig als Anschlag, über den hinaus die Fronthaube 9 nicht anhebbar ist.
• Mit den erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtungen können weitere aktive oder passive Sicherheitsmaßnahmen an dem PKW vorgesehen sein. In dem Ausführungsbeispiel ist hierfür eine Stoßfängeranordnung 22 vorgesehen, die bei einem Aufprall begrenzt verschieblich in Fahrtrichtung und nach oben gemäß der eingezeichneten Pfeile PF verlagerbar ist. Die Stoßfängeranordnung ist hierbei in einem oberen, sich quer zur Fahrtrichtung des PKW erstreckenden Querträger 23 und einen unteren Querholm 24 gegliedert. Der Querholm 24 ist in seiner Ausgangsposition gegenüber dem Querträger 23 entgegen der Fahrtrichtung nach hinten versetzt angeordnet und kann bei einem Aufprall durch eine nicht näher dargestellte Mechanik in Fahrtrichtung verlagert werden. Durch die geänderte Geometrie der Stoßfängeranordnung bei einem Aufprall und durch die Verlagerung der Fronthaube von einer Ruheposition in eine Aufprallposition wird der Aufprallwinkel eines Körpers auf den Frontbereich eines PKW so verändert, dass der Sekundäraufprall mit der Fahrbahn nicht im Kopfbereich stattfindet.

1

Kontaktsensorik

2

Auslösevorrichtung

3

Stell- und Leistungselektronik

4

Antriebseinheit

5

Hubvorrichtung

6

Hubvorrichtung

7

Verriegelung

8

Bowdenzug

9

Fronthaube

10

vordere Kante von 9

11

Gelenk

12

Karosserie

13

hintere Kante von 9

14

Hubvorrichtung

15

Magnetteil

16

Unterseite von 9

17

Magnetteil

18

Führung

19

Führungsschlitz

20

Bolzen

21

Scharnier

22

Stoßfängeranordnung

23

Querträger

24

Querholm

F

Magnetkraft

PF

Pfeil

Claims (7)

1. Sicherheitseinrichtung zum Schutz von Fußgängern und Zweiradfahrern beim Aufprall auf eine Fronthaube (9) eines Personenkraftwagens, wobei die Fronthaube (9) von Hubvorrichtungen (5, 6, 14) von einer Ruheposition in eine Aufprallposition verlagerbar ist, dadurch ge kennzeichnet, dass die Fronthaube (9) von einer zumindest mittelbar zwischen der Fronthaube (9) und der Karosserie (12) des Pkw wirkenden Magnetkraft (F) in die Aufprallposition verlagerbar ist.
2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubvorrichtungen (5, 6, 14) einen feststehenden Magnetteil (15) und einen gegenüber dem feststehenden Magnetteil (15) beweglich angeordneten Magnetteil (17) umfassen, wobei wenigestens ein Magnetteil (15, 17) elektromagnetisch erregbar ist.
3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auslösung der Hubvorrichtungen (5, 6, 14) ein elektromagnetisch erregter Magnetteil (15, 17) an eine Spannungsquelle des Pkw schaltbar ist.
4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Magnetteil (15, 17) ein Permanentmagnet ist.
5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetteile von der magnetischen Kraft angezogen werden.
6. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Magnetteile (15, 17) voneinander abstoßen.
7. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Fronthaube (9) und der Karosserie (12) Führungen (18) vorgesehen sind, an welchen die Fronthaube (9) beim Verlagern zwischen der Ruheposition und der Aufprallposition lageorientiert ist.