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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für den Personenaufprallschutz
an einem Kraftfahrzeug, wobei Maßnahmen zur Erhöhung der Nachgiebigkeit
einer äußeren Fahrzeugkomponente, beispielsweise
der Motorhaube oder eines Kotflügels,
vorgesehen sind.
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Eine
große
Gefahrenquelle bei Kraftfahrzeugunfällen mit Fußgängerbeteiligung sind steife
Fahrzeugkomponenten am Außenbereich
des Kraftfahrzeuges. Es wurden daher schon mehrere Vorschläge unterbreitet,
um die Verletzungsrisiken zu minimieren.
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Eine
aus der
DE 100 64
345 A1 bekannte Sicherheitsvorrichtung der Eingangs genannten
Art sieht in Verbindung mit der Motorhaube eines Kraftfahrzeuges
passive Maßnahmen
zur Erhöhung
der Nachgiebigkeit vor. Durch eine besondere Strukturierung der
das Oberblech der Motorhaube tragenden Abstützstruktur soll in einem besonders
aufprallgefährdeten
Bereich eine Reduzierung der Steifigkeit und dadurch eine Aufpralldämpfung im
Falle einer Kollision mit einem Fußgänger erzielt werden. Problematisch
an einer solchen Auslegung der Motorhaube ist allerdings die Gewährleistung
einer für
den normalen Fahrzeugbetrieb ausreichenden Stabilität, die auch
bei hohen Geschwindigkeiten und damit verbundenen hohen Windlasten
weiterhin sichere Fahreigenschaften gewährleistet.
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Andere
Ansätze
zur Erhöhung
der Fahrzeugsicherheit sehen daher im Kollisionsfall einen aktiven Eingriff
in die Fahrzeugkarosserie vor. Der aktive Eingriff besteht in einem
Anheben der Motorhaube zum Abrücken
von den starren Einbauten des Motorraumes und einer damit verbundenen
Vergrößerung des der
Fahrzeugkomponente zur Verfügung
gestellten Deformationsweges. Sicherheitsvorrichtungen dieser Art
gehen beispielsweise aus der
DE 100 25 784 C1 , der
DE 101 02 760 A1 und der
DE 102 52 560 A1 hervor.
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Die
eine aktive Verlagerung kollisionsgefährdeter Fahrzeugkomponenten
ermöglichenden
Bauformen erfordern jedoch in der Regel sehr gravierende Eingriffe
in die Fahrzeugkonstruktion. Bedingt durch die notwendige hohe Verstellgeschwindigkeit können überdies,
vor allem bei großen
Karosserieflächen, bleibende
Karosserieschäden
auch dann entstehen, wenn eine Auslösung ohne nachfolgenden Personenaufprall
erfolgt.
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In
der
DE 101 41 628
A1 wurde bereits eine Sicherheitsvorrichtung vorgeschlagen,
bei der Maßnahmen
vorgesehen sind, durch die sich die Nachgiebigkeit einer beispielsweise
vom Schlossgehäuse der
Motorhaube gebildeten äußeren Fahrzeugkomponente
vergrößern lässt. Im
Normalfall ist das Schlossgehäuse
durch mehrere Strukturkomponenten an der Karosserie abgestützt, bei
denen es sich zum einen um Dämpfungselemente
und zum anderen um ein verschwenkbares Blockierglied handelt. Das
Blockierglied fungiert als Soll-Schwächungskomponente und kann durch
Betätigung
eines Aktors weggeschwenkt werden, so dass ihr Stützkraftanteil wegfällt. Dadurch
kann die Motorhaube bei einem Unfall leichter ausweichen.
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Nach
dem gleichen Funktionsprinzip arbeitende Sicherheitsvorrichtungen
gehen auch aus der
DE
103 09 958 A1 und der
DE 102 57 125 A1 hervor. Im Falle der
DE 103 09 958 A1 ist
eine Sperrvorrichtung vorgesehen, die unter Überbrückung eines Deformationselementes
in der Lage ist, die Fronthaube oder ein sonstiges Karosserieteil
abzustützen.
Bei Detektion einer Fahrzeugkollision findet eine Entriegelung statt,
so dass nurmehr das Deformationselement als Abstützglied fungiert.
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Bei
der Sicherheitsvorrichtung der
DE 102 57 125 A1 ist die Fronthaube ebenfalls über nachgiebig gestaltete
Befestigungspunkte aufgehängt.
Normalerweise erfolgt mittels eines Riegels eine starre Fixierung
bezüglich
der Karosserie. Erfolgt eine Entriegelung, stützt sich die Fronthaube nurmehr
in nachgiebiger Weise auf einer Schraubenfeder ab.
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Die
Verwirklichung der bekannten Schwächungsmaßnahmen ist nicht unter allen
Umständen möglich.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine dem Personenaufprallschutz
dienende Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, die mit alternativen
Maßnahmen
ohne Beeinträchtigung
der Fahrsicherheit des Kraftfahrzeuges eine wirksame Aufpralldämpfung bei
einer Personenkollision gewährleistet.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Sicherheitsvorrichtung für den Personenaufprallschutz
an einem Kraftfahrzeug, wobei Maßnahmen zur Erhöhung der
Nachgiebigkeit einer äußeren Fahrzeugkomponente,
beispielsweise der Motorhaube oder eines Kotflügels, vorgesehen sind, mit
mindestens einen Aktor enthaltenden Schwächungsmitteln zur situationsbedingten
aktiven Verringerung der Stützkraft
einer zur Abstützung
der Fahrzeugkomponente dienenden Abstützstruktur ohne Lageveränderung der
Fahrzeugkomponente selbst, wobei die Abstützstruktur über mehrere sich kräftemäßig addierende Strukturkomponenten
ver fügt,
die teilweise als Soll-Schwächungskomponenten
ausgebildet sind, deren Stützkraftanteil
durch Einwirkung der Schwächungsmittel
reduzierbar ist und wobei mindestens eine Soll-Schwächungskomponente
als kniehebelartige Stützstrebe
ausgebildet ist.
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Die
Aufgabe wird außerdem
gelöst
durch eine Sicherheitsvorrichtung für den Personenaufprallschutz
an einem Kraftfahrzeug, wobei Maßnahmen zur Erhöhung der
Nachgiebigkeit einer äußeren Fahrzeugkomponente,
beispielsweise der Motorhaube oder eines Kotflügels, vorgesehen sind, mit
mindestens einen Aktor enthaltenden Schwächungsmitteln zur situationsbedingten
aktiven Verringerung der Stützkraft
einer zur Abstützung
der Fahrzeugkomponente dienenden Abstützstruktur ohne Lageveränderung
der Fahrzeugkomponente selbst, wobei die Abstützstruktur über mehrere sich kräftemäßig addierende
Strukturkomponenten verfügt,
die teilweise als Soll-Schwächungskomponenten
ausgebildet sind, deren Stützkraftanteil
durch Einwirkung der Schwächungsmittel
reduzierbar ist, und wobei mindestens eine Soll-Schwächungskomponente
als Stützfeder ausgebildet
ist.
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Derartige
Sicherheitsvorrichtungen können insbesondere
dann eingesetzt werden, wenn für
die gegebenenfalls einem Aufprall ausgesetzte Fahrzeugkomponente
grundsätzlich
ausreichend Verformungsfreiraum zur Verfügung steht, auf Grund der Steifigkeit
der betreffenden Fahrzeugkomponente jedoch bei einem Personenaufprall üblicherweise
nicht das benötigte
Verformungsvermögen
zur Verfügung steht.
Dies gilt beispielsweise für
die Anlenk- und Abstützbereiche
einer Motorhaube oder für
Karosseriekanten beispielsweise im Kotflügelbereich und dort insbesondere
im Bereich des Wasserlaufes. Durch die Abstützstruktur wird eine die notwendige
Fahrsicherheit gewährleistende
und entsprechend steif ausgelegte Abstützung bzw. Fixierung der betreffenden
Fahrzeugkomponente gewährleistet.
Diese Steifigkeit kann durch die mit der Abstützstruktur zusammenwirkenden
Schwächungsmittel,
beispielsweise wenn durch geeignete Sensormittel ein Personenaufprall
detektiert wird, aktiv herabgesetzt werden, um eine erhöhte Aufpralldämpfung zu
erreichen. Diese aktive Verringerung der Stützkraft wirkt sich lediglich auf
die Stabilität
der abgestützten
Fahrzeugkomponente aus, nicht jedoch auf deren Lage bzw. Position am
Fahrzeug. Dadurch kann in vielen Fällen eine im Vergleich zum
aktiven Verlagern äußerer Fahrzeugkomponenten
kürzere
Ansprechzeit realisiert werden, wobei auch die Problematik der Massenträgheit eine
eher untergeordnete Rolle spielt. Die Sicherheitsvorrichtung kann
bei Bedarf relativ einfach reversibel ausgelegt werden, wobei sich
eine unbeabsichtigte oder unerwünschte
Auslösung
der Abschwächungsfunktion
nicht auf das äußere Erscheinungsbild
des Kraftfahrzeuges auswirkt.
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Die
Abstützstruktur
setzt sich aus mehreren Strukturkomponenten zusammen, die sich kräftemäßig addieren
und die teilweise als Soll-Schwächungskomponenten
ausgebildet sind, deren Stützkraftanteil
an der gesamten Stützkraft
durch Aktivierung der Schwächungsmittel
reduziert werden kann. Die Soll-Schwächungskomponenten – mindestens
eine solche Soll-Schwächungskomponente
ist vorhanden – sind
zweckmäßigerweise
den anderen, eine konstante Stützkraftkomponente
liefernden Strukturkomponenten kräftemäßig parallel geschaltet.
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Durch
die gewollte Schwächung
der Stützkraft über eine
Reduzierung des durch die Soll-Schwächungskomponenten gelieferten
Stützkraftanteils
wird einem Personenaufprall lediglich noch derjenige Stützkraftanteil
entgegengesetzt, der aus den anderen Strukturkomponenten resultiert. Deren
Steifigkeit ist so ausgelegt, dass ein hohes Verformungsvermögen gewährleistet
ist, gleichzeitig aber solange kein Aufprall geschieht, eine ausreichende
Strukturfestigkeit gewährleistet
ist, um die Fahrzeugfunktionen aufrechtzuerhalten. Zur besseren
Unterscheidung seinen im Folgenden die eine konstante Stützkraftkomponente
liefernden Strukturkomponenten als Deformationskomponenten bezeichnet.
Sie nehmen praktisch maßgeblich
die Aufprallenergie auf.
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Bei
einer der erfindungsgemäßen Bauformen
ist die mindestens eine Soll-Schwächungskomponente als kniehebelartige
Stützstrebe
ausgebildet. Sie ist durch die Schwächungsmittel derart aktivierbar,
dass ihre Abstützfunktion
ganz oder teilwei se aufgehoben wird, wobei zur Schwächung der
Stützkraft
eine Gestaltänderung
aus einer abstützenden Strecklage
in eine nicht mehr abstützende
ausgeknickte Schwächungslage
bewirkt werden kann.
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Die
andere der beiden erfindungsgemäßen Bauformen
sieht eine Realisierung der mindestens einen Soll-Schwächungskomponente
als Stützfeder vor,
deren Stützkraftkomponente
aus einer Federkraft besteht, die bei gegebener Situation durch
Einwirkung der Schwächungsmittel
ganz oder teilweise aufgehoben werden kann.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Der
mindestens eine Aktor der Schwächungsmittel – bei Bedarf
können
mehrere Aktoren gleichzeitig vorgesehen sein – kann zwar von elektrisch
betriebener Bauart sein. Als zweckmäßig wird allerdings eine Ausgestaltung
als Fluidaktor angesehen, dessen Aktivierung durch Beaufschlagung
mittels eines fluidischen Druckmediums hervorgerufen wird. Auf Grund
der variablen Unterbringungsmöglichkeiten
und vor allem wegen den trotz kompakter Abmessungen realisierbaren
hohen Aktorkräften, empfiehlt
sich der Einsatz eines Kontraktionsantriebes, der einen sich zwischen
zwei Kopfstücken
erstreckenden Kontrakti onsschlauch enthält und bei Fluidbeaufschlagung
des Schlauchinnenraumes eine Längenkontraktion
erfährt.
Eine bevorzugte Bauart eines solchen Kontraktionsantriebes geht
aus der
WO 00/61952
A1 hervor.
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Die
Kraftübertragung
zwischen dem mindestens einen Aktor und den Soll-Schwächungskomponenten
erfolgt zweckmäßigerweise über einen
biegeflexiblen Zugstrang. Dies begünstigt die variable Unterbringung
in Toträumen
innerhalb der Fahrzeugkarosserie.
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Die
Sicherheitsvorrichtung ist zweckmäßigerweise mit Steuermitteln
ausgestattet, die eine gesteuerte Aktivierung des mindestens einen
Aktors im Falle einer Gefahrensituation be wirken. Zum Ermitteln
einer Gefahrensituation können
die Steuermittel über
geeignete Sensormittel verfügen,
beispielsweise eine Berührsensorik.
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Nachfolgend
wir die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines mit einer bevorzugten
Bauform der Sicherheitsvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeuges,
wobei die Sicherheitsvorrichtung vorgesehen ist, um eine bedarfsgemäße Erhöhung der
Nachgiebigkeit der Motorhaube zu bewirken und wobei der normale
Betriebszustand des Kraftfahrzeuges bei geschlossener Motorhaube
im deaktivierten Zustand der Schwächungsmittel gezeigt ist,
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2 die
Anordnung aus 1 im aktivierten Zustand der
Schwächungsmittel
mit daraus resultierender herabgesetzter Steifigkeit der Abstützstruktur,
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3 einen
aus dem Zustand der 2 hervorgegangenen Zustand nach
einem Personenaufprall auf der Motorhaube,
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4 wiederum
den normalen Betriebszustand des Kraftfahrzeuges bei deaktivierten
Schwächungsmitteln, nun
aber bei zu Servicezwecken geöffneter,
hochgeschwenkter Motorhaube, und
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5 einen
schematisch dargestellten Ausschnitt eines mit einer weiteren Bauform
der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung
ausgestalteten Kraftfahrzeuges, wobei in durchgezogenen Linien der
deaktivierte Zustand und in strichpunktierten Linien der aktivierte
Zustand der Schwächungsmittel angedeutet
ist.
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In
der Zeichnung ist mit Bezugsziffer 1 ein Ausschnitt eines
Kraftfahrzeuges, insbesondere eines PKW's, angedeutet. Zu erkennen ist eine Tragstruktur 2 des
Kraftfahrzeuges 1, die beispielsweise von der Fahrzeugkarosserie
oder dem Fahrzeugrahmen gebildet ist. Zu erkennen ist ferner eine äußere Fahrzeugkomponente 3,
bei der es sich im Falle der 1 bis 4 um
die Motorhaube 3a und im Falle der 5 um ein
anderes Karosserieblech der Fahrzeug-Außenhaut, beispielsweise einen
Bestandteil eines Kotflügels 3b handelt.
Exemplarisch ist in 5 derjenige Bestandteil eines
Kotflügels 3b illustriert,
der den sogenannten Wasserlauf definiert, einen Bereich, der auf
Grund seiner Materialkantungen eine besondere Gefährdung für eine aufprallende
Person darstellt.
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Das
Kraftfahrzeug 1 ist mit einer Sicherheitsvorrichtung 4 ausgestattet,
deren Zweck darin besteht, die Nachgiebigkeit der oben erwähnten äußeren Fahrzeugkomponente 3 in
bestimmten Situationen zu erhöhen,
oder, mit anderen Worten, deren Steifigkeit herabzusetzen. Zur besseren
Unterscheidung sei daher im Folgenden die äußere Fahrzeugkomponente 3 auch
als variabel abstützbare
Fahrzeugkomponente bezeichnet.
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Diese
besagte Fahrzeugkomponente 3 ist über eine Abstützstruktur 5 gegenüber der
Tragstruktur 2 mit einer gewissen Stützkraft abgestützt und
ortfest fixiert. Die Abstützstruktur 5 ist
also praktisch das Bindeglied zwischen der Tragstruktur 2 des
Kraftfahrzeuges 1 und der variabel abstützbaren Fahrzeugkomponente 3.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 1 bis 4 trägt die Abstützstruktur 5 die Scharniere 6 der Motorhaube 3a,
wobei in der Zeichnung nur eines der Scharniere schematisch angedeutet
ist. Die Scharniere 6 befinden sich in der Regel von der
Motorhaube 3a verdeckt im Motorraum im Bereich der Frontscheibe.
Ausgehend von dort ragt die Motorhaube 3a im geschlossenen
Zustand in der Vorwärts-Fahrtrichtung 7 des
Kraftfahrzeuges 1 nach vorne, wo sie sich an weiteren Auflagepunkten
abstützt
und mit einem Schließmechanismus
gesichert ist.
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Die
Stabilität
der Abstützstruktur 5 ist
so ausgelegt, dass die Motorhaube 3 bei allen üblichen
Betriebszuständen
des Kraftfahrzeuges 1 sicher an Ort und Stelle gehalten
ist.
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Letzteres
gilt auch für
den Kotflügel 3b beim Ausführungsbeispiel
der 5, der über
die Abstützstruktur 5 ebenfalls
ortsfest gehalten ist.
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Die 4 zeigt
die Motorhaube 3a im zu Servicezwecken vorne hochgeschwenkten,
geöffneten
Zustand. Der Schwenkbereich wird durch die Scharniere 6 definiert.
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Die
Abstützstruktur 5 ist
in zwei Arten unterschiedlichen Zwecken dienender Strukturkomponenten 8, 9 unterteilt.
Diese bringen gemeinsam die erforderliche Stützkraft auf, indem sie sich
kräftemäßig addieren.
Dabei liegt zweckmäßigerweise
eine Parallelschaltung der Strukturkomponenten 8, 9 vor,
wobei jede Komponente einen zwischen der Tragstruktur 2 und
der variabel abstützbaren
Fahrzeugkomponente 3 übertragenen
Stützkraftanteil
aufbringt. Die eine, erste Strukturkomponente 8, die im
Folgenden auch als Deformationskomponente bezeichnet wird, ist hinsichtlich
ihres Stützkraftanteils
so ausgelegt, dass sie die variabel abstützbare Fahrzeugkomponente 3 auch
ohne Mithilfe der anderen zweiten Strukturkomponente 9 an
Ort und Stelle halten kann. Allerdings genügt ihr Stützkraftanteil nicht den Erfordernissen eines
dauerhaften Normalbetriebes des Kraftfahrzeuges. Dessen Anforderungen
wird die Abstützstruktur 5 nur
gerecht, wenn auch die zweite Strukturkomponente 9 wirksam
ist.
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Allerdings
ist die bei Wegfall der Stützfunktion
der zweiten Strukturkomponente 9 verbleibende Abstützwirkung
der ersten Strukturkomponente 8 erheblich geschwächt. Daraus
resultiert eine wesentlich verbesserte Nachgiebigkeit der variabel
abstützbaren
Fahrzeugkomponente 3, die mithin in der Lage ist, bei einem
durch Pfeil 12 angedeuteten Personenaufprall nachzugeben
und unter Aufnahme von Energie ihre Lage relativ zur Tragstruktur 2 zu
verändern.
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Bei
diesem Vorgang erfährt
die Deformationskomponente 8 eine irreversible Deformation,
wie sie in 3 sowie – strichpunktiert – in 5 angedeutet
ist.
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Im
Normalfall sind beide Strukturkomponenten 8, 9 wirksam.
Nun ist die Sicherheitsvorrichtung 4 jedoch mit einer als
Schwächungsmittel 13 bezeichneten
Einrichtung ausgestattet, die situationsbedingt in der Lage ist,
aktiv ein Herabsetzen der Stützkraft der
Abstützstruktur 5 hervorzurufen,
indem sie den von der zweiten Strukturkomponente 9 aufgebrachten
Stützkraftanteil
ganz oder teilweise von der Fahrzeugkomponente 3 entfernt.
Da mithin durch die zweite Strukturkomponente 9 eine gewollte
vorbestimmte Schwächung
der Abstützung
erreicht wird, sei diese Komponente im Folgenden auch als Soll-Schwächungskomponente 9 bezeichnet.
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Wesentlich
beim Zusammenwirken zwischen den Schwächungsmitteln 13 und
der Soll-Schwächungskomponente 9 ist
der Umstand, dass durch das Entfernen des aus der Soll-Schwächungskomponente 9 resultierenden
Stützkraftanteils
unmittelbar keine Lageveränderung
der abgestützten
Fahrzeugkomponente 3 hervorgerufen wird. Eine solche Lagerveränderung
wird lediglich für
den Fall begünstigt,
dass nach der Schwächung
der Abstützstruktur 5 ein
Personenaufprall 12 stattfindet, dem dann im Rahmen der
Deformationskomponente 8 ein nurmehr verringerter Stützkraftanteil
entgegenwirkt, der wesentlich leichter zu überwinden ist.
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Es
bestehen verschiedene Möglichkeiten, um
den erfindungsgemäßen Grundgedanken
zu realisieren. Eine bevorzugte Bauform geht aus 1 bis 4 hervor.
Dort hat die Deformationskomponente 8 eine brückenähnliche
Gestalt mit zwei schräg
verlaufenden Schenkeln 14, die sich jeweils einenends an
einer Abstützstelle 15 an
der Tragstruktur 2 abstützen
und die andernends über
ein Verbindungselement 16 miteinander verbunden sind, welches
ein Scharnier 6 trägt.
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Die
Soll-Schwächungskomponente 9 ist
als Stützstrebe 17 ausgebildet,
die sich – wirkungsmäßig parallel
zu den beiden Schenkeln 14 – zwischen dem Verbindungselement 16 und
einer weiteren Abstützstelle 18 der
Tragstruktur 6 erstreckt.
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Die
Schwächungsmittel 13 enthalten
einen durch Energiezufuhr aktivierbaren Aktor 22, der zwischen
der Tragstruktur 2 und der Stützstrebe 17 wirksam
ist. Solange der Aktor 22 deakti viert ist, nimmt die Stützstrebe 17 die
aus 1 und 4 ersichtliche Abstützstellung
ein, in der ihr Stützkraftanteil
in Bezug auf die variabel abstützbare
Fahrzeugkomponente 3 voll zum Tragen kommt.
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Durch
Aktivierung des Aktors 22 kann die Stützstrebe 17 gemäß 2 entfernt
werden. Auf diese Weise entfällt
deren Stützkraftanteil
und die Motorhaube 3a wird nurmehr durch die Deformationskomponente 8 stabilisiert.
Findet nun ein Personenaufprall gemäß 3 statt,
ist die Deformationskomponente 8 in der Lage, sich zu verformen,
um dadurch einen Verformungsweg für die Motorhaube 3a zur
Verfügung
zu stellen.
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Bevorzugt
ist die Stützstrebe 17 kniehebelartig
ausgebildet. Hierbei verfügt
sie über
zwei Hebelarme 23, 24, deren einer (23)
sich einenends an der Tragstruktur 2 abstützt und
deren anderer (24) sich einenends an dem Verbindungselement 16 oder
unmittelbar an dem Scharnier 6 abstützt. In der Abstützstellung
ist das zwischen den beiden Hebelarmen 23, 24 wirksame
Kniegelenk 25 bis zu einem gegenseitigen Anschlagen der
beiden Hebelarme 23, 24 in einer Richtung leicht
durchgedrückt,
so dass die Stützstrebe 17 die
aus 1 ersichtliche abstützende Strecklage einnimmt.
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Der
Aktor 22 greift im Bereich des Kniegelenkes an der Stutzstrebe 17 an
und kann selbige aus der Strecklage in eine aus 2 ersichtliche
ausgeknickte Schwächungslage
verbringen, so dass ihre Abstützfunktion
aufgehoben ist.
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Durch
nachgiebige Rückstellmittel 26,
bevorzugt in Form von mechanischen Federmitteln, wird die Stützstrebe 17 in
Richtung der Strecklage ständig beaufschlagt.
Wurde daher der Aktor 22 aktiviert, ohne dass es nachfolgend
zu einem Personenaufprall gekommen wäre, kann durch anschließendes deaktivieren
des Aktors 22 eine selbsttätige Rückstellung der Stützstrebe 17 in
die abstützende
Stellung hervorgerufen werden. Auf diese Weise lässt sich relativ einfach ein
reversibles System realisieren.
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Auch
die Bauform gemäß 5 ermöglicht einen
reversiblen Einsatz. Hier ist die Soll-Schwächungskomponente 9 als
Stützfeder 27 ausgebildet, deren
auf die abzustützende
Fahrzeugkomponente 3 einwirkende Federkraft durch die Schwächungsmittel 13 ganz
oder teilweise aufgehoben werden kann.
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Beim
Ausführungsbeispiel
ist die Stützfeder 27 als
Druckfeder, insbesondere Schraubendruckfeder, ausgeführt, die
sich in der Abstützstellung
zwischen einem der Tragstruktur 2 zugeordneten Widerlager 28 und
einem lose an der abzustützenden
Fahrzeugkomponente 3 anliegenden, beispielsweise plattenartigen
Druckstück 32 abstützt.
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Wiederum
ist ein Aktor 22 vorgesehen, der sich an der Tragstruktur 2 abstützt und
der an dem Druckstück 32 angreift, welches
er bei Aktivierung von der Fahrzeugkomponente 3 abhebt,
unter gleichzeitiger Komprimierung der Stützfeder 27. Der abgehobene
Schwächungszustand
mit komprimierter Stützfeder 27 ist
in 5 strichpunktiert angedeutet.
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Es
wäre prinzipiell
möglich,
die Schwächungsmittel 36 so
auszubilden, dass die Soll-Schwächungskomponente 9 auch
bei aktiviertem Aktor 22 noch eine gewisse Rest-Abstützkraft auf
die Fahrzeugkomponente 3 ausübt, die jedoch gleichwohl gegenüber der
im deaktivierten Zustand des Aktors 22 vorhandenen Maximalkraft
reduziert ist.
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Bei
beiden Ausführungsbeispielen
greift der Aktor 22 nicht direkt, sondern über einen
zwischengeschalteten Zugstrang 33 an der Abstützstruktur 5 an.
Es handelt sich dabei insbesondere um ein Seil. Diese Flexibilität macht
Umlenkungen möglich,
die eine variable Plazierung des Aktors 22 an geeigneter Stelle
des Kraftfahrzeuges 1 zulassen.
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Der
bei den Ausführungsbeispielen
eingesetzte Aktor 22 ist ein Fluidaktor, der durch Fluidkraft betätigt wird.
Es ist eine Betätigung
mit sowohl hydraulischen als auch gasförmigen Medien möglich. Als
besonders vorteilhaft wird ein Einsatz von Druckluft als Betätigungsmedium
angesehen.
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Wenngleich
prinzipiell konventionelle Arbeitszylinder bzw. Linear- oder Drehantriebe
als Aktoren 22 denkbar sind, empfiehlt sich besonders eine Ausgestaltung
als Kontraktionsan trieb, wie dies bei den Ausführungsbeispielen angedeutet
ist. Der Kontraktionsantrieb verfügt über ein lineare Erstreckung aufweisendes,
schlauchähnlich
konfiguriertes Gebilde, das als Kontraktionsschlauch 34 bezeichnet
sei. Letzterer setzt sich zweckmäßigerweise
aus einem aus gummielastischen Material bestehenden Schlauchkörper 35 und
einer zu dem Schlauchkörper 35 koaxialen,
vorzugsweise in die Wandung des Schlauchkörpers 35 zumindest
partiell eingebetteten Zugfaseranordnung 36 zusammen. Letztere
ist in der Zeichnung nur schematisch angedeutet.
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Der
Kontraktionsschlauch 34 erstreckt sich zwischen zwei Kopfstücken 37, 38 und
ist mit seinen beiden Endabschnitten am jeweils zugeordneten Kopfstück 37, 38 unter
Abdichtung Zugkraft übertragend
befestigt.
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Gemeinsam
mit den beiden Kopfstücken 37, 38 begrenzt
der Kontraktionsschlauch 34 einen als Beaufschlagungsraum
fungierenden Innenraum 42, der über einen eines der Kopfstücke 37 durchsetzenden
Fluidkanal 43 mit einer Fluidleitung 44 verbunden
ist, die zu einer Druckquelle P führt.
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Während das
eine Kopfstück 37 an
der Tragstruktur 2 befestigt ist, steht das andere Kopfstück 38 direkt
oder über
den Zugstrang 33 antriebsmäßig mit der Soll-Schwächungskomponente 9 in Verbindung.
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Die
Steuermittel 45 beinhalten eine elektrisch ansteuerbare
Ventileinrichtung 46, die in den Verlauf der Fluidleitung 44 eingeschaltet
ist und über die
wahlweise eine Zufuhr oder Abfuhr von Fluid in den bzw. aus dem
Innenraum 42 hervorgerufen werden kann.
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Im
deaktivierten Zustand nimmt der Kontraktionsschlauch 44 eine
in 1 und 4 sowie – in durchgezogenen Linien – in 5 abgebildete Strecklage
ein. Zum Aktivieren wird Betätigungsfluid mit Überdruck
in den Innenraum 42 eingespeist, was ein radiales Aufweiten
sowie eine gleichzeitig damit verbundene Längenkontraktion des Kontraktionsschlauches 34 zur
Folge hat. Dadurch werden die beiden Kopfstücke 37, 38 zueinander
gezogen, mit der Folge, dass durch das bewegliche Kopfstück 38 eine
Zugkraft auf die Soll-Schwächungskomponente 9 ausgeübt wird,
die die letztere aus ihrer Abstützstellung
entfernt.
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Die
Längenkontraktion
des Kontraktionsschlauches
34 basiert maßgeblich
auf der Zugfaseranordnung
36, die sich beim Ausführungsbeispiel aus
einer Vielzahl hoch zugfester, gleichzeitig aber biegbarer Fasern
zusammensetzt, die eine Überkreuzkonfiguration
aufweisen, so dass sich, in radialer Richtung betrachtet, eine Art
Gitterstruktur ergibt. Bei der Innendruckbeaufschlagung des Schlauchkörpers
35 verändert sich
der Gitterwinkel und folglich die Neigung zwischen den einzelnen
Zugfasern, was letztlich die gewünschte
Längenkontrak tion
bewirkt. Der konkrete Aufbau des Kontraktionsantriebes kann insbesondere
demjenigen entsprechen, wie er in der
WO 00/61952 A1 beschrieben
ist.
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Der
Kontraktionsantrieb hat prinzipbedingt den Vorteil, dass er während der
anfänglichen
Hubphase kurzzeitig sehr hohe Zugkräfte erzeugen kann. Dadurch
kann die Stützkraft
im Falle einer Kollision in kürzester
Zeit auf das gewünschte
Maß reduziert werden.
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Bei
der Ausführungsform
der 5 kann auf separate Rückstellmittel zum Zurückstellen
der Soll-Schwächungskomponente 9 in
die Abstützstellung
verzichtet werden. Diese Funktion wird unmittelbar von der Stützfeder 27 übernommen.
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Ersichtlich
gewährleistet
die Sicherheitsvorrichtung 4 im normalen Betriebzustand
des Kraftfahrzeuges 1 eine optimale Karosseriesteifigkeit.
Nur bei einer Gefahrensituation wird die Steifigkeit lokal herabgesetzt,
um bei bestimmten Fahrzeugkomponenten das Verformungsvermögen zu verbessern.
Dieses Prinzip ist auf praktisch jede äußere Fahrzeugkomponente anwendbar,
deren strukturelle Schwächung
bei einer Kollision wünschenswert
ist.
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Zur
Detektion einer Kollision verfügen
die Steuermittel 45 zweckmäßigerweise über geeignete Sensormittel 47,
beispielsweise in den Stoßstangen installierte
Berührungssensoren
oder auch berührungslos
arbeitende Sensoren, beispielsweise auf Radar- oder Infrarotbasis.
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Da
bei der Sicherheitsvorrichtung 4 zum Erreichen der Betriebsbereitschaft
nur geringe Massen bewegt werden müssen, ergibt sich ein sehr
gutes Ansprechverhalten. Von Vorteil ist ferner, dass die in ihrer
Verformungsfähigkeit
verbesserten Fahrzeugkomponenten zum Erhalt der Betriebsbereitschaft nicht
verlagert werden müssen
und dadurch auch keine mechanische Belastung erfahren.