DE102005034557B4

DE102005034557B4 - Vorrichtung zum Aufstellen der Fronthaube eines Kraftfahrzeuges im Haubenscharnierbereich bei einem drohenden Personenaufprall

Info

Publication number: DE102005034557B4
Application number: DE200510034557
Authority: DE
Inventors: Frank Mika; Jozsef Lang
Original assignee: Automotive Group ISE Innomotive Systems Europe GmbH
Current assignee: Metalsa Automotive GmbH
Priority date: 2005-07-23
Filing date: 2005-07-23
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2025-07-24
Also published as: DE102005034557B9; DE102005034557A1

Abstract

Vorrichtung zum Schutz von Personen bei einem Frontalaufprall auf ein Kraftfahrzeug durch aktives Aufstellen dessen Fronthaube im Haubenscharnierbereich, bestehend aus einem Aufstellelement (1) mit einem karosseriefesten Gehäuse (2) und einem darin linear geführten, mit dem Haubenscharnier verbundenen Hubelement (3), das im Grundzustand durch eine auslösbare Haltevorrichtung in seiner Lage fixiert und sensorgesteuert um einen vorgegebenen Hub unter Aufstellung der Fronthaube ausfahrbar ist, wobei zum Auslösen der Haltevorrichtung und zum Aufstellen des Hubelementes ein gemeinsamer pyrotechnischer Gasgenerator (9) vorgesehen ist, wobei
– das Hubelement (3) aus zumindest zwei ineinander verschachtelten Teleskop-Teilen besteht, einem im Gehäuse (2) abgedichtet und hubbegrenzt geführten, bodenseitig geschlossenen Außenteleskop-Teil (4) und einem im Außenteleskop-Teil (4) abgedichtet und hubbegrenzt geführten, bodenseitig einen offenen Druckraum (5a) für die Treibgase des Gasgenerators (9) aufweisenden, hohlkolbenartigen Innenteleskop-Teil (5), das kopfseitig mit dem zugehörigen Haubenscharnier verbunden ist,
– das Außenteleskop-Teil (4) unmittelbar oberhalb seines Bodens (4d) mindestens eine Gasaustritts-Öffnung...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schutz von Personen bei einem Frontalaufprall auf ein Kraftfahrzeug durch aktives Aufstellen dessen Fronthaube im Haubenscharnierbereich, bestehend aus einem Aufstellelement mit einem karosseriefesten Gehäuse und einem darin linear geführten, mit dem Haubenscharnier verbundenen Hubelement, das im Grundzustand durch eine auslösbare Haltevorrichtung in seiner Lage fixiert und sensorgesteuert um einen vorgegebenen Hub unter Aufstellung der Fronthaube ausfahrbar ist, wobei zum Auslösen der Haltevorrichtung und zum Aufstellen des Hubelementes ein gemeinsamer pyrotechnischer Gasgenerator vorgesehen ist.
Jährlich ereignen sich zahlreiche Unfälle, bei denen Fußgänger, seien es Kinder oder Erwachsene, bzw. Zweiradfahrer oder Skater, von einem Kraftfahrzeug angefahren, auf dessen Front- oder Motorhaube sowie gegen die Windschutzscheibe geschleudert werden, und dabei zumindest schwere Verletzungen erfahren. Dabei ist insbesondere der Kopf sowie der Oberkörper eines erwachsenen Fußgängers bzw. Zweirad-Fahrers gefährdet, da dieser bei einem Zusammenprall mit einem Kraftfahrzeug – wie Crash-Versuche und auch die Erfahrungen gezeigt haben –, etwa im hinteren, relativ harten Bereich an der Fronthaube am Übergang zur Windschutzscheibe aufschlägt und dabei erheblich verletzt wird. Aufgrund von entsprechenden Forderungen arbeitet die Fahrzeugindustrie intensiv an dem Problem, den Personenschutz insoweit zu verbessern.
Es ist eine Reihe von Möglichkeiten zur Lösung dieses Problems bekannt geworden. Ein Lösungsprinzip besteht darin, den vorgenannten harten Übergangsbereich zur Windschutzscheibe zu entschärfen, d. h. nachgiebiger zu gestalten, z. B. durch einen sensorgesteuert aufblasbaren Luftsack oder gemäß DE 28 14 107 A in Verbindung mit der DE 28 41 315 durch eine mittels eines Aufprall-Sensors betätigte Vorrichtung zur Verstellung der Fronthaube aus einer Ruheposition in eine demgegenüber angehobene, nachgiebige Aufprallposition, d. h. eine sogenannte „aktive Fronthaube". Dadurch, dass die Fronthaube bei der von dem Aufprall-Sensor erfassten Kollision mit einem Fußgänger in eine gegenüber ihrer Ruhe- d. h. Normalfallstellung angehobene Aufprallstellung nachgiebig verstellt wird, wird ein beim Brust- oder Kopfaufprall des Fußgängers im Sinne eines günstigeren Energieabbaues zur Wirkung kommender Deformationsweg der Fahrzeugkarosserie geschaffen, der für verringerte Kopf- und Brustverzögerungen und damit für geringere Verletzungsrisiken sorgt.
Die DE 197 12 961 A1 zeigt ebenfalls einen Aufprallschutz nach dem Prinzip der aktiven Fronthaube, deren windschutzscheibenseitige Scharnieranordnung über einen schwenkbar oder verschiebbar gelagerten Scharnierträger so an der Karosserie des Vorderwagens befestigt ist, dass im Falle einer Kollision des Fahrzeuges mit einer Person die Fronthaube samt der Scharnieranordnung mittels einer an dem Scharnierträger angreifenden energiespeichernder Einrichtung, z. B. einem Feder-Kraftspeicher, nach oben verschwenkt bzw. verschoben, d. h. angehoben werden kann.
Zum aktiven Aufstellen der Fronthaube dienen Aufstellelemente, auch Aktoren genannt, die typischerweise ein karosseriefest angebrachtes, gehäuseförmiges Unterteil und ein darin aufstellbar geführtes Hubelement in Verbindung mit einem Energiespeicher besitzen, der durch einen sensorgesteuerten Aktuator im Fall eines drohenden Unfalles auslösbar ist, und dabei das Hubelement mit der Fronthaube um einen vorgegebenen Arbeitshub aufstellt. Der vorveröffentlichte Stand der Technik und Gegenstände von zahlreichen, noch nicht veröffentlichten älteren Anmeldungen der Patentanmelderin, zeigen eine Reihe von Konstruktionen für diese Aufstellelemente, die typischerweise als Energiespeicher einen Federspeicher in Form einer vorspannbaren Schraubenfeder-Anordnung besitzen.
Stellvertretend hierzu wird auf die DE 102 43 497 B4 verwiesen. Dabei ist es auch bekannt, das Hubelement durch zwei teleskopartig miteinander verschachtelte Teile auszubilden, wie es in der DE 103 14 433 A1 beschrieben ist.
Diese Aufstellelemente haben sich in einschlägigen Tests voll bewährt. Sie benötigen jedoch funktionsbedingt eine mit hoher Sicherheit auslösbare Haltevorrichtung zum Niederhalten des durch die Schraubenfeder-Anordnung vorgespannten Hubelementes in der Grundstellung und eine zusätzliche Reversiereinrichtung zum Reversieren des ungewollt aufgestellten Hubelementes, da die starken Federkräfte des Federspeichers nicht ohne weiteres manuell überwunden werden können. Beide Maßnahmen bedingen einen gewissen Aufwand, der dem generellen Kostendruck in der Automobilindustrie ausgesetzt ist. Es besteht daher ein Bedürfnis, diesen Aufwand zu reduzieren.
Es ist aus der eingangs zitierten DE 28 41 315 A1 und der DE 103 43 106 A1 sowie der DE 101 08 882 A1 bekannt, als Energiespeicher kein Federpaket, sondern eine sensorgesteuert zündbare pyrotechnische Treibladung als Aktuator zum Aufstellen des Hubelementes vorzusehen. Dadurch ist es u. a. möglich, auf eine gesonderte Reversiereinrichtung zu verzichten, d. h. insoweit den Aufwand zu verringern, weil nach dem Abbau des freigesetzten Gasdruckes die Fronthaube ohne weiteres manuell zurückgesetzt werden kann.
Da die Treibladung die Treibgase explosionsartig freisetzt, wird das Hubelement sehr stark beschleunigt und schlägt mit relativ hoher Kraft an dem den Arbeitshub begrenzenden karosseriefesten Anschlag im Unterteil, dem Gehäuse des Aufstellelementes, an. Abgesehen von dem dabei zusätzlich entstehenden starken Knall werden die Komponenten des Aufstellelementes auch stark mechanisch beansprucht. Ferner kann es zu einem Rückschlag kommen, was die Funktionssicherheit des Aufstellelementes beeinträchtigt.
Es ist auch bekannt ( DE 101 08 882 A1 a. a. O; WO 02/09 983 A2 und DE 102 49 272 A1 ) bei Aufstellelementen mit einem Federspeicher die Auslösung anstelle durch einen sogenannten Auslöse- oder Crashmagneten durch ein pyrotechnisches Auslöseglied zu bewirken.
Die DE 103 56 310 A1 zeigt schließlich ein Aufstellelement, dessen Hubelement in dem Gehäuse im Ruhezustand durch eine Haltevorrichtung fixiert ist, mit einem einzigen pyrotechnischen Treibsatz, d. h. einem Gasgenerator, der nach seiner sensorgesteuerten Auslösung zunächst die Haltevorrichtung auslöst und danach das Hubelement aufstellt.
Von einem derartigen Aufstellelement mit nur einem Gasgenerator als Auslöseglied und zugleich als Energiespeicher zum Aufstellen für das Hubelement, geht die Erfindung aus.
Im bekannten Fall sind verschiedene Ausführungsformen dieses Prinzips dargestellt. Bei einer ersten Ausführungsform ist ein schaftförmiges, in einer Hülse aufgenommenes Halteglied mit einer Soll-Trennstelle vorgesehen, das kopfseitig mit dem Haubenscharnier verbunden ist. Im Kollisionsfall sprengt der Gasgenerator das Halteglied radial in zwei Teile auf, wobei der obere Teil, auf dem das Haubenscharnier befestigt ist, aus der Hülse schussartig herausgetrieben wird.
Ein aufbiegbares, vorgefaltetes Blechteil begrenzt dabei den Aufstellhub. Da außer über dieses gefaltete Blechteil keine starre mechanische führende Verbindung zwischen Haubenscharnier und Karosserie besteht, ist die Aufstellbewegung sehr undefiniert. Ferner ist der Aufwand, nach einer Auslösung den betriebsbereiten Zustand herzustellen, sehr hoch, da nicht nur der Gasgenerator sondern auch das Halteglied und der faltbare Hubbegrenzer ersetzt werden müssen, also es muss praktisch ein komplettes neues Aufstellelement eingebaut werden. Bei einer Variante dieser Ausführungsform wird der Hubbegrenzer durch ein Teleskoprohr gebildet, der auch die Schuss-Hülse ersetzt. Beim Zünden des Gasgenerators wird ebenfalls der obere Teil des Haltegliedes, der mit dem obersten Teleskop-Teil verbunden ist, abgesprengt, wobei das Treibgas das Auseinanderziehen des Teleskoprohres unterstützt. Auch bei dieser Variante ist der Aufwand zur Herstellung des betriebsbereiten Zustandes sehr hoch, da neben dem Gasgenerator auch das zerstörte Halteglied mit erheblichem Montageaufwand ersetzt werden muss, d. h. es liegt auch hier keine reversierbare Haltevorrichtung vor. Zudem fehlt jeder Hinweis, wie das aufgestellte System für eine vorgegebene Zeit im aufgestellten Zustand gehalten werden soll.
Die vorgenannte Schrift zeigt ferner in einer sehr schematisierten Darstellung eine Ausführungsform mit einem Hubkolben, an dem die Fronthaube angelenkt ist, und der in einem karosseriefesten Hubzylinder geführt ist und durch ein als Pass-Stift ausgebildetes Halteglied formschlüssig in seiner axialen Lage fixiert ist. Beim Zünden des Gasgenerators wird der Pass-Stift in eine Freigabestellung verschoben sowie werden die Treibgase in den Hubzylinder geleitet, so dass der Hubkolben aufgestellt werden kann. Bei dieser Ausführungsform wird zwar das Halteglied nicht zerstört, jedoch fehlen insoweit jede konkreten Hinweise, wie das System im aufgestellten Zustand gehalten werden soll und wie eine Reversierung durch den Fahrzeugführer des Systems erfolgen soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Vorrichtung hinsichtlich des Aufstellelementes mit nur einem Gasgenerator so auszubilden, dass dessen Hubelement definiert aufstellbar ist und in der aufgestellten Lage gehalten werden kann sowie das nach einer Aufstellung auf einfache Weise durch den Fahrzeugführer werkzeugfrei in den Grundzustand reversierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Vorrichtung zum Schutz von Personen bei einem Frontalaufprall auf ein Kraftfahrzeug durch aktives Aufstellen dessen Fronthaube im Haubenscharnierbereich, bestehend aus einem Aufstellelement mit einem karosseriefesten Gehäuse und einem darin linear geführten, mit dem Haubenscharnier verbundenen Hubelement, das im Grundzustand durch eine auslösbare Haltevorrichtung in seiner Lage fixiert und sensorgesteuert um einen vorgegebenen Hub unter Aufstellung der Fronthaube ausfahrbar ist, wobei zum Auslösen der Haltevorrichtung und zum Aufstellen des Hubelementes ein gemeinsamer pyrotechnischer Gasgenerator vorgesehen ist, wobei

– das Hubelement aus zumindest zwei ineinander verschachtelten Teleskop-Teilen besteht, einem im Gehäuse abgedichtet und hubbegrenzt geführten, bodenseitig geschlossenen Außenteleskop-Teil und einem im Außenteleskop-Teil abgedichtet und hubbegrenzt geführten, bodenseitig einen offenen Druckraum für die Treibgase des Gasgenerators aufweisenden, hohlkolbenartigen Innenteleskop-Teil, das kopfseitig mit dem zugehörigen Haubenscharnier verbunden ist,
– das Außenteleskop-Teil oberhalb seines Bodens mindestens eine Gasaustritts-Öffnung zum Entlüften des Druckraumes aufweist, die selbsttätig abhängig von der Lage der Teleskop-Teile zur Umgebung hin verschließbar und freigebbar ist,
– zwischen Außenteleskop-Teil und Gehäuse mindestens eine, im aufgestellten Zustand des Außenteleskop-Teiles wirksame, dessen aufgestellten Zustand haltende Abstützfeder angeordnet ist, und
– wobei die Haltevorrichtung so ausgebildet ist, dass sie beim Reversieren des Hubelementes selbsttätig in den auslösbaren Grundzustand reversierbar ist.

Durch die definierten und hubbegrenzten Führungen der Teleskop-Teile ist das Hubelement definiert linear und um einen vorgegebenen Hub aufstellbar. Beide Teleskop-Teile bilden im aufgestellten Zustand infolge ihrer gegenseitigen Abdichtung durch den Treibgasdruck in dem von ihnen umschlossenen Druckraum quasi eine starre Einheit, die gasdruckfrei unbelastet im Gehäuse vertikal bewegbar ist, wobei das Innenteleskop-Teil gegenüber dem Außenteleskop-Teil durch den ausstehenden Gasdruck im Druckraum und das Außenteleskop-Teil gegenüber dem Gehäuse durch die Abstützfedern im aufgestellten Zustand gehalten wird.
Beim manuellen Reversieren der Fronthaube wird daher zunächst das Außenteleskop-Teil gasdruckfrei und nur gegen die verhältnismäßig geringe, definierte Kraft der Abstützfedern, in den Grundzustand gedrückt, unter Feigabe der Gasaustritts-Öffnung und damit Entlüftung des Druckraumes, so dass auch das Innenteleskop-Teil anschließend in Verbindung mit der Haltevorrichtung in den Grundzustand gedrückt werden kann. Es kann dabei jede Seite der Fronthaube für sich durch den Fahrzeugführer reversiert werden, ohne dass die Fronthaube geöffnet werden müsste. Anschließend steht das Fahrzeug voll fahrbereit zur Verfügung, sofern es zu keinem Aufprall gekommen ist. Beim nächsten Werkstattbesuch muss lediglich der Gasgenerator, die Pyrokapsel, ausgetauscht werden. Ein Austausch von anderen Teilen des Aufstellelementes entfällt.
Einzelne Merkmale der Erfindung sind durch den Stand der Technik an sich bekannt. So zeigen zahlreiche Schriften, z. B. neben anderen die DE 103 15 827 A1 , DE 103 14 433 A1 , WO 2004/048159 A1 , US 2005/0035608 A1 , Aktuatoren, die jeweils ein Hubelement aufweisen, das aus zwei ineinander verschachtelten Teleskop-Teilen besteht.
Neben der eingangs zitierten Druckschrift DE 103 56 310 A1 zeigt auch die DE 103 08 752 A1 einen Aktuator, welcher ein teleskopartig ausgebildetes Hubelement und eine Haltevorrichtung aufweist, wobei zum Auslösen der Haltevorrichtung und zum Aufstellen des Hubelementes ein gemeinsamer pyrotechnischer Gasgenerator verwendet wird.
Weiterhin ist auch bekannt:

– aus der oben zitierten US 2005/0035608 A1 ein in einem Gehäuse abgedichtet und hubbegrenzt geführtes, bodenseitig geschlossenes Außenteleskop-Teil, wobei dieses unmittelbar oberhalb seines Bodens eine Austrittsöffnung aufweist und
– aus der oben zitierten DE 103 56 310 A1 ein in einem Außenteleskop-Teil abgedichtet und hubbegrenzt geführtes, bodenseitig einen offenen Druckraum für Treibgase eines Gasgenerators aufweisendes, hohlkolbenartiges Innenteleskop-Teil, das kopfseitig mit einem Haubenscharnier verbunden ist.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet sowie ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
Anhand eines in den Zeichnungen in verschiedenen Ansichten und Betriebszuständen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 in einer aufgebrochenen isometrischen Darstellung den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Aufstellelementes mit nur einem pyrotechnischen Treibsatz zum Auslösen und Aufstellen eines aus zwei Teleskopteilen bestehenden Hubelementes im Grundzustand,
2 das Aufstellelement nach 1 in einer Längsschnitt-Darstellung, ebenfalls im Grundzustand,
3 das Aufstellelement nach 2 unmittelbar nach der Zündung des Treibsatzes unter Auslösen der das Hubelement im Grundzustand fixierenden Haltevorrichtung,
4 eine Darstellung entsprechend 2 mit freigegebener Haltevorrichtung für das Aufstellen des Hubelementes,
5 in einer Längsschnitt-Darstellung das Aufstellelement nach 2 mit teilweise aufgestelltem Hubelement nach Lösen der Haltevorrichtung, wobei nur ein Teleskop-Teil ausgefahren ist,
6 in einer Längsschnitt-Darstellung entsprechend 5 mit vollständig aufgestelltem Hubelement, wobei beide Teleskop-Teile ausgefahren sind,
7 in einer isometrischen Darstellung das Aufstellelement nach 1 mit vollständig aufgestelltem Hubelement nach 6,
8 in einer Längsschnitt-Darstellung das Aufstellelement nach 6 mit teilweise eingefahrenem Hubelement am Beginn der Reversierbewegung,
9–12 jeweils in Längsschnitt-Darstellungen verschiedene Zwischenstufen des reversierten Hubelementes beim Einfahren in den Grundzustand und Verrasten in der Haltevorrichtung, und
13 in zwei Figurenteilen eine Ausschnitt-Darstellung aus 6 unter näherer Darstellung der Anschlagbegrenzung zwischen Gehäuse und Außenteleskop-Teil, im Grundzustand gemäß Figurenteil A und im aufgestellten Zustand gemäß Figurenteil B.
Die Zeichnungen zeigen ein erfindungsgemäß ausgebildetes Aufstellelement zum sensorgesteuerten Aufstellen der Fronthaube eines Personenkraftwagens im Haubenscharnierbereich bei einem drohenden Personenaufprall in verschiedenen Ansichten und Betriebszuständen.
Dieses Aufstellelement 1 besteht aus einem Unterteil, dem Gehäuse 2, und einem darin teleskopartig aufstellbar geführten Hubelement 3, das durch zwei zueinander gasdicht abgedichtete Teleskopteile gebildet ist, einem hohlzylindrischen Außenteleskop-Teil 4, das im Gehäuse 2 um einen vorgegebenen Hub von ca. 20 mm verschiebbar geführt ist, und einem hohlkolbenartigen Innenteleskop-Teil 5, das im Außenteleskop-Teil 4 um einen vorgegebenen Arbeits-Hub von ca. 60 mm verschiebbar geführt ist. Der besseren Übersicht halber sind dabei die Abdichtungen der Teleskop-Teile nicht dargestellt. Sie sind so ausgelegt, dass der Gasdruck im Innern des hohlkolbenartigen Innenteleskop-Teiles bzw. des Gehäuses nach einer Aufstellung für eine funktionell ausreichend lange Zeitdauer abgedichtet gehalten wird.
Das zylindrisch ausgebildete Gehäuse 2, das typischerweise eine axiale Länge von ca. 106 mm und einen Durchmesser von ca. 56 mm besitzt, ist jeweils über Befestigungslöcher 2a beidseitig an der Karosserie des Vorderwagens des PKW im Scharnierbereich befestigt. An dem Innenteleskop-Teil 5 ist kopfseitig ein scheibenförmiger Gehäuse-Deckel 6 zum Verschließen des Gehäuseinneren befestigt, der einen Lagerbock 7 zur drehbeweglichen Befestigung einer Wippe, auf welcher das Scharnier angebracht ist, aufweist. Diese Wippe gewährleistet in bekannter Weise einen horizontalen Wegausgleich der Fronthaube bei deren vertikaler Aufstellung durch das Hubelement.
Die 1 und 2 zeigen dabei das Aufstellelement im Grundzustand. Beide Teleskopteile 4, 5 des Hubelementes 3 sind ineinander im Gehäuse 2 verschachtelt und der Deckel 6 schließt das Gehäuseinnere staubdicht ab.
Im Innern des zylindrischen hohlkolbenartigen Innenteleskop-Teiles 5 ist ein zylindrischer Hohlraum ausgebildet, der als Gas-Druckraum 5a beim Aufstellen des Hubelementes 3 dient. In diesem Druckraum ist zentrisch ein hohlzylindrischer Halter 8 für einen Gasgenerator 9 aufgenommen. Dieser Halter 8 ist fest mit dem Außenteleskop-Teil 4 unter Bildung eines Bodens 4d verbunden und weist einmal unmittelbar oberhalb des Gasgenerators 9 Gasaustritts-Öffnungen 8a für den Durchtritt von Treibgasen des gezündeten Gasgenerators 9 in den Druckraum 5a sowie kopfseitig ebenfalls Gasaustrittsöffnungen 8c zum Auslösen einer noch zu beschreibenden Haltevorrichtung auf. Der Gasgenerator 9 wird dabei in dem Halter 8 bodenseitig durch einen beispielsweise durch Verschraubung abnehmbaren unteren Deckel 10 gehalten, welcher einen leichten Austausch des verbrauchten Gasgenerators ermöglicht. Im Außenteleskop-Teil 4 sind ferner Gasaustritts-Öffnungen 4a ausgebildet, die jeweils in Verbindung mit einer Wandverjüngung 2b im Gehäuse zum Druckbau, d. h. zum Entlüften des Druckraumes 5a beim Reversieren nach einer Aufstellung dienen, wie später noch erläutert werden wird. Auch im Bereich dieser Gasaustrittsöffnungen 4a sind zur Wand des Gehäuses 2 hin Abdichtungen vorgesehen, um den Druck im aufgestellten Zustand zu halten.
Auf dem Halter 8 ist eine Verstellhülse 11 mit Gasaustrittsöffnungen 11a, vorspannbar mittels einer Feder 12, die sich mit ihrem anderen Ende an einer Schulter 8b am Halter 8 abstützt, axial verschiebbar aufgenommen.
Zur axialen Lage-Sicherung des Hubelementes im Grundzustand ist eine Haltevorrichtung vorgesehen, wie sie in der DE 103 15 827 beschrieben ist. Diese Haltevorrichtung besteht aus fingerartigen Rastdornen 13 (auch Rastbolzen genannt), die jeweils, vorgespannt durch eine Rastfeder 14, radial verschiebbar im Innenteleskop-Teil 5 aufgenommen sind. Die vorderen, konisch ausgebildeten Enden der Rastdorne 13 stehen in lösbarer Wirkverbindung mit Rastsitzen 2c im Gehäuse, wogegen die hinteren Enden jeweils im Wirkeingriff mit einem Sperrglied 15 stehen, das zentrisch axial verschiebbar unter Vorspannung einer Druckfeder 16 in dem Innenteleskop-Teil 5 aufgenommen ist und sich an der Verstellhülse 11 kopfseitig abstützt.
In der Ruhelage (1 und 2) liegen Fortsätze 15a des Sperrgliedes direkt an den hinteren Enden der Rastdornen 13 an und spreizen diese. Die Kraft der vorgespannten Rastfedern 14 drücken dabei die vorderen Enden der Rastdorne 13 in die Rastsitze 2c, und halten sie in der Sperrlage. Dadurch wird das Innenteleskop-Teil 5 – und somit das gesamte Hubelement – relativ zum Gehäuse 2 in der Ausgangslage gehalten. Zur Begrenzung des Arbeits-Hubes des Innenteleskop-Teiles 5 sind an diesem am unteren Ende sowie am oberen Ende des Außenteleskop-Teiles 4 jeweils ein umlaufender Bund 5b bzw. 4b angeformt. Da es insbesondere auf die gegenseitige gasdichte Abdichtung im aufgestellten Zustand des Innenteleskop-Teiles ankommt, kann die Dichtung vorzugsweise im Bereich der umlaufenden Bunde 4b bzw. 5b erfolgen, beispielsweise durch ein enges Spiel sowie mittels einer Gleitbeschichtung der Bunde.
Das Aufstellen des Hubelementes vollzieht sich wie folgt, wobei anhand der dabei angezogenen Figuren für das aufgestellte Hubelement weitere, in den 1 und 2 nicht sichtbare, Komponenten des Aufstellelementes erläutert werden.
Bei einem drohenden Aufprall-Unfall wird, ausgelöst durch eine bekannte Sensorik, der Gasgenerator 9 gezündet. Dabei treten die Treibgase einmal über die Gasaustrittsöffnungen 8a in den Druckraum 5a des Innenteleskop-Teiles 5 des Hubelementes, können dieses aber wegen der noch bestehenden Bolzenverrastung noch nicht aufstellen. Weiterhin treten die Treibgase kopfseitig aus den Gasaustritts-Öffnungen 8c aus und treiben das zentrische Sperrglied 15 gegen die Kraft der Feder 16 nach oben. Dabei geben die Fortsätze 15a des Sperrgliedes die Enden der Rastdorne 13 frei. Dieser Zustand ist in 3 dargestellt.
Die von dem Innendruck im Druckraum 5a entstehende Aufstellkraft bildet jeweils auf dem konischen vorderen Ende der Rastdorne 13 eine Kraftkomponente, welche die Rastdorne gegen die Kraft der Rastfedern 14 aus den Rastsitzen 2c nach innen drückt, da der Gasdruck eine Kraft entwickelt, die größer als die Vorspannkraft der Federn 14 ist. Damit ist die Verrastung aufgehoben, d. h. die Haltevorrichtung ausgelöst. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt.
Es sei bereits an dieser Stelle erwähnt, dass die dargestellte Verrastung nur ein Ausführungsbeispiel darstellt. Es können auch andere, z. T. aus der Überrollbügel-Technik bekannte Haltevorrichtungen, wie Rastklinken, Kugelschlösser, Keilschieber etc. Anwendung finden.
Durch den im Druckraum 5a aufgebauten Gasdruck wird das nunmehr freigegebene Innenteleskop-Teil 5 des Hubelementes um den Hub um ca. 60 mm ausgefahren, bis sein unterer Bund 5b am oberen Bund 4b des Außenteleskop-Teiles 4 anschlägt. Die Rastbolzen 13 sind dabei aufgrund der vorgespannten Rastfedern 14 „ausgefahren". Dieser Zustand ist in 5 dargestellt.
Durch den weiterhin anstehenden Gasdruck nimmt der umlaufende Bund 5b des Innenteleskop-Teiles 5 das Außenteleskop-Teil 4 mit, d. h. dieses wird um einen Hub 2 von ca. 20 mm aus dem Gehäuse 2 herausgezogen, sodass die Kopfseite des Hubelementes, der Gehäuse-Deckel 6, um einen Arbeits-Hub von ca. 80 mm gegenüber der Gehäuseoberkante aufgestellt ist. Dabei wird der Halter 8 mit dem Gasgenerator 9 und dem unteren Deckel 10, die mit dem Außenteleskop-Teil verbunden sind, ebenfalls mit aufgestellt. In diesem aufgestellten Zustand, der in den 5 und 6 sowie in 7 dargestellt ist, sind zwei Abstützfedern 17 erkennbar, die sich jeweils mit einem Ende an der Unterseite eines Fortsatzes 4c des Außenteleskop-Teiles 4 und mit dem anderen Ende am Boden eines becherartigen Ansatzes 2d des Gehäuses 2, der die Stützfeder 17 in der Ausgangsstellung aufnimmt, abstützen. Jede der Stützfedern hat dabei eine Federkraft von ca. 100 N. Im Innern der Abstützfedern 17 ist jeweils ein Federführungsbolzen 17a aufgenommen, der kopfseitig am Fortsatz 4c des Außenteleskop-Teiles 4 befestigt ist und „fliegend" mit der jeweiligen Abstützfeder ausfährt.
Durch den weiterhin anstehenden Gasdruck – die Gasaustritts-Öffnungen 4a sind noch von der Gehäusewandung abgedeckt und die Teleskopteile sind untereinander abgedichtet – in Verbindung mit den ausgefahrenen Stützfedern 17 verharrt das Hubelement in der aufgestellten Position. Beide Teleskopteile sind quasi starr miteinander verbunden und könnten, weil unterhalb des Bodens 4d bzw. des Deckels 10 kein Treibgasdruck herrscht, ohne die Abstützfedern 17 als Einheit im Gehäuse 2 vertikal „driften", d. h. beliebig kraftlos hin und her geschoben werden.
Die Abstützfedern 17 bewirken einmal, dass das Hubelement nach Erreichen seiner Endlage ohne merklichen Rückschlag in dieser Endlage verharrt sowie zum anderen, dass das aufgestellte Hubelement im aufgestellten Zustand gehalten wird und bei einem Aufprall einer Person dämpfend wirken kann, d. h. durch die parallel geschalteten Abstützfedern ist ein zusätzlicher, wirksamer Abbau der Aufprallenergie durch ein nachgebendes Absorberelement möglich. Zusätzlich wirkt das Gaspolster im Innern des Innenteleskop-Teiles 5 als Dämpfer bei einer Relativ-Bewegung gegenüber dem Außenteleskop-Teil. Das Erreichen der Endlage kann, wie noch später anhand der 13 beschrieben werden wird, gedämpft erfolgen, um einen harten Anschlag zu vermeiden.
Das Reversieren eines aufgestellten Hubelementes – und damit auch der Fronthaube – kann mit Vorteil ohne zusätzliche mechanische Mittel, d. h. ohne gesonderte spezielle Bordwerkzeuge oder eingebaute Reversiereinrichtungen manuell erfolgen, weil die zu überwindenden Kräfte gegenüber Aufstellelementen mit Federspeicher relativ gering sind.
Durch manuelles Herunterdrücken der Fronthaube wird zunächst das Außenteleskop-Teil 4 gegen die Kraft der beiden Abstützfedern 17 (F ca. 200 N) in die Ausgangslage gebracht, weil durch den noch anstehenden Gasdruck beide Teleskop-Teile wie ein starres System wirken, d. h. beim Ausüben einer Reversierkraft auf das Innenteleskop-Teil über das Gaspolster im Innern des Hubelementes der Boden des Außenteleskop-Teiles nach unten gedrückt wird. Sobald das Außente leskop-Teil 4 mit seinen Auslassöffnungen 4a den Bereich der Gehäuseverjüngung 2b erreicht hat, kommt es über diese Gasauslass-Öffnungen 4a in Verbindung mit dem sich durch die Wandverjüngungen 2b ergebenden Spalt zu einem Druckabbau im Innern des Systems. Der Druckabbau bewirkt, dass zum einen das Innenteleskop-Teil 5 relativ zum Außenteleskop-Teil 4 eingeschoben werden kann und zum anderen die Druckfeder 16 das zentrische Sperrelement 15 in Richtung des Halters 8 des Gasgenerators 9 bewegen kann.
Dieser Zustand ist in 8 dargestellt.
Während des Druckabbaues wird es ermöglicht, die Fronthaube immer weiter herunter zu drücken. Gleichzeitig drückt die Druckfeder 16 das Sperrelement 15 in seine untere Position, in welcher das Sperrelement zur Anlage an die Verstellhülse 11 kommt. Die Rastbolzen 13 liegen mit ihren konischen Kopf-Flächen am inneren Gehäuserand an. Dieser Zustand ist in 9 dargestellt.
Die Rastdorne 13 werden bei weiter anstehender manueller Reversierkraft und durch die konische Formgebung der Köpfe der Rastdorne gegen die Kraft ihrer Rastfedern 14 beim Eindringen in das Gehäuse nach innen gedrückt. Dabei stützt sich das Sperrelement 15 an der Verstellhülse 11 ab und weil die Druckfeder 16 eine geringere Federkraft als die Stützfeder 12 der Verstellhülse 11 hat, wird dabei das Sperrelement 15 nach oben gedrückt, bis zunächst dessen stark gefaste Fortsätze 15a unten an den Rastdornen anliegen. Dieser Zustand ist in 10 dargestellt.
Durch die Reversierkraft, die höher ist als die Kraft der Druckfeder 12 der Verstellhülse 11, wird das Innenteleskop-Teil 5 in seine Ausgangslage gebracht, d. h. die Rastdorne 13 stehen auf der Höhe der Rastsitze 2c. Die Druckfeder 12 wurde dabei durch die gleichzeitige Mitnahme des zentrischen Sperrelementes 15 vorgespannt. Diesen Zustand zeigt die 11.
Anschließend werden die Rastdorne 13 durch ihre vorgespannten Rastfedern in die Rastsitze 2c gedrückt (12). Dadurch kann die vorgespannte Druckfeder 12 die Verstellhülse 11 und das zentrische Sperrelement 15 nach oben bewegen, bis deren Fortsätze 15a wieder auf Höhe der Rastdorne 13 sind und diese in der gespreizten Stellung sperren. Dadurch ist die gehaltene Grundstellung nach 2 wieder erreicht.
Die 13 zeigt eine vorteilhafte Variante für die Anordnung der Abstützfeder 17 mit ihrem Federführungsbolzen 17a in dem becherförmigen Ansatz 2d, die zugleich eine gedämpfte Hubbegrenzung für die Aufstellung des Außenteleskop-Teiles 4 relativ zum Gehäuse 2 bildet.
Der in dem Fortsatz 4c des Außenteleskop-Teiles befestigte, die Abstützfeder 17 aufnehmende Federführungsbolzen 17a ist mit seinem Schaft in einer Zwischenwand 2e des Ansatzes 2d aufgenommen und besitzt einen unteren Bund 17b für einen hubbegrenzenden Anschlag an der unteren Fläche der Zwischenwand, an der ein Anschlagpuffer in Form eines stoßabsorbierenden Dämpfungselementes 18 angebracht ist. Das Dämpfungselement besteht dabei vorteilhafterweise aus einem elastomeren Kunststoffmaterial. Der Fortsatz 2d kann, wie in 13 dargestellt, unten offen sein oder es kann nach erfolgter Montage des Federführungsbolzens ein Deckel aufgeclipt oder aufgeschraubt werden.
Im Grundzustand (Figurenteil A) liegt der Bund 17b des Federführungsbolzens im Bodenbereich des becherförmigen Ansatzes 2d und die Abstützfeder 17 ist im oberen Teil des Ansatzes komprimiert, d. h. vorgespannt aufgenommen. Bei der Aufstellung des Außenteleskop-Teiles 4 (Figurenteil B) schlägt der Bund 17b hubbegrenzend am Dämpfungselement 18 an und die Abstützfeder 17 ist aufgestellt. Sie hält dabei das Außenteleskop-Teil 4 in der aufgestellten Position und kann bei einem Aufprall einer verunfallten Person zusätzlich als Absorberelement durch Abbau von Aufprallenergie dämpfend wirken, da der Federführungsbolzen 17a nach unten ausweichen kann.
Durch das stoßgedämpfte Erreichen der Endlage des Außenteleskop-Teiles – und damit des Hubelemetes – wird ein relativ weicher Anschlag ohne die Gefahr eines Rückschlages erzielt.
Anstelle der beiden symmetrisch angeordneten Stützfedern können auch mehr als zwei Stützfedern vorgesehen sein. Es kann aber auch zwischen dem Gehäuse und dem Außenteleskop-Teil eine einzige abstützende Druckfeder zentrisch angebracht sein. Dabei ist die Vorrichtung hinsichtlich der Hubbegrenzung zweckmäßig so, dass das Außenteleskop-Teil bodenseitig einen äußeren umlaufenden Anschlagbund und das Gehäuse einen inneren umlaufenden Anschlagbund aufweist.

1: Aufstellelement
2: Gehäuse
2a: Befestigungslöcher
2b: Wandverjüngung
2c: Rastsitze
2d: Ansatz
2e: Zwischenwand
3: Hubelement
4: Außenteleskop-Teil
4a: Gasaustritts-Öffnungen
4b: umlaufender Bund
4c: Fortsätze
4d: Boden
5: Innenteleskop-Teil
5a: Druckraum
5b: umlaufender Bund
6: Gehäuse-Deckel
7: Lagerbock
8: Halter Gasgenerator
8a: Gasaustritts-Öffnungen
8b: Schulter
8c: kopfseitige Gasaustritts-Öffnungen
9: Gasgenerator
10: unterer Deckel
11: Verstellhülse
11a: Gasaustritts-Öffnungen
12: Feder
13: Rastdorn
14: Rastfeder
15: Zentrisches Sperrglied
15a: Fortsätze
16: Druckfeder
17: Abstützfedern
17a: Federführungsbolzen
17b: unterer Bund
18: Dämpfungselement

Claims

Vorrichtung zum Schutz von Personen bei einem Frontalaufprall auf ein Kraftfahrzeug durch aktives Aufstellen dessen Fronthaube im Haubenscharnierbereich, bestehend aus einem Aufstellelement (1) mit einem karosseriefesten Gehäuse (2) und einem darin linear geführten, mit dem Haubenscharnier verbundenen Hubelement (3), das im Grundzustand durch eine auslösbare Haltevorrichtung in seiner Lage fixiert und sensorgesteuert um einen vorgegebenen Hub unter Aufstellung der Fronthaube ausfahrbar ist, wobei zum Auslösen der Haltevorrichtung und zum Aufstellen des Hubelementes ein gemeinsamer pyrotechnischer Gasgenerator (9) vorgesehen ist, wobei – das Hubelement (3) aus zumindest zwei ineinander verschachtelten Teleskop-Teilen besteht, einem im Gehäuse (2) abgedichtet und hubbegrenzt geführten, bodenseitig geschlossenen Außenteleskop-Teil (4) und einem im Außenteleskop-Teil (4) abgedichtet und hubbegrenzt geführten, bodenseitig einen offenen Druckraum (5a) für die Treibgase des Gasgenerators (9) aufweisenden, hohlkolbenartigen Innenteleskop-Teil (5), das kopfseitig mit dem zugehörigen Haubenscharnier verbunden ist, – das Außenteleskop-Teil (4) unmittelbar oberhalb seines Bodens (4d) mindestens eine Gasaustritts-Öffnung (4a) zum Entlüften des Druckraumes (5a) zur Umgebung hin aufweist, die selbsttätig abhängig von der Lage der Teleskop-Teile verschließbar und freigebbar ist, – zwischen Außenteleskop-Teil (4) und Gehäuse (2) mindestens eine, im aufgestellten Zustand des Außenteleskop-Teiles wirksame, dessen aufgestellten Zustand haltende Abstützfeder (17) angeordnet ist, und wobei – die Haltevorrichtung so ausgebildet ist, dass sie beim Reversieren des Hubelementes selbsttätig in den auslösbaren Grundzustand reversierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteleskop-Teil (5) bodenseitig einen äußeren umlaufenden Anschlagbund (5b) und das Außenteleskop-Teil (4) kopfseitig einen inneren umlaufenden Anschlagbund (4b) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anschlagfläche mindestens eines Anschlagbundes (4b oder 5b) mit einem Abdichtmaterial versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein langgestreckter, im Grundzustand in den Druckraum (5a) des Innenteleskop-Teiles (5) hineinragender rohrförmiger Halter (8) für den Gasgenerator (9) vorgesehen ist, welcher an einer Basisplatte, die den geschlossenen Boden (4d) des Außenteleskop-Teiles (4) bildet, angeformt ist, und welcher Gasdurchtritts-Öffnungen (8a, 8c) aufweist, und zusammen mit einer Ausnehmung in der Basisplatte den Gasgenerator (9) aufnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung in der Basisplatte durch einen abnehmbaren mit der Basisplatte konturengleichen Deckel (10) verschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass kopfseitig auf dem Innenteleskop-Teil (5) ein Gehäuse-Deckel (6) angebracht ist, der zugleich als Scharnierträger ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der entlüftenden Gasaustritts-Öffnung im Außenteleskop-Teil (4) so bestimmt ist, dass sie im Grundzustand durch den umlaufenden Bund (5b) des Innenteleskop-Teiles abgedeckt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der entlüftenden Gasaustritts-Öffnung (4a) des Außenteleskop-Teiles (4) in der benachbarten führenden Wandung des Gehäuses (2) eine Wandverjüngung (2b) unter Bildung eines sich axial nach unten zur Umgebung hin erstreckenden Spaltes ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der entlüftenden Gasaustritts-Öffnung (4a) im Außenteleskop-Teil (4) so bestimmt ist, dass sie nur im Grundzustand durch die Wandverjüngung (2b) zur Umgebung hin freigegeben und im aufgestellten Zustand durch die benachbarte, führende Wandung des Gehäuses (2) abgedeckt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der entlüftenden Gasaustritts-Öffnung (4a) des Außenteleskop-Teiles (4) zur benachbarten, führenden Wandung des Gehäuses (2) hin eine gasdichte Abdichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Außenteleskop-Teil (4) und Gehäuse (2) zwei Abstützfedern symmetrisch gegenüberliegend angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse kopfseitig jeweils ein sich vertikal nach unten erstreckender hohler Ansatz (2d) zur vorgespannten Aufnahme der zugehörigen Abstützfeder (17) im Grundzustand angeformt ist, und dass ein Federführungsbolzen (17a) vorgesehen ist, der im Innern der schraubenförmig ausgebildeten Abstützfeder (17) angeordnet und kopfseitig an einem sich radial erstreckenden Fortsatz (4c) des Außenteleskop-Teiles (4) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Ansatz (2d) einen von dem Federführungsbolzen (17a) durchdrungenen Zwischenboden (2e) aufweist und der Federführungsbolzen fußseitig einen umlaufenden Bund (17b) für einen hubbegrenzenden Anschlag am Zwischenboden (2e) besitzt und dass am Zwischenboden (2e) oder am Bund (17b) ein dämpfender Anschlagpuffer (18) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung mindestens zwei symmetrisch im Kopf des Innenteleskop-Teiles (5) angebrachte, federvorgespannte Rastdorne (13) und zwei entsprechende im Gehäuse ausgebildete Rastsitze (2c) aufweist, dass im Kopf des Innenteleskop-Teiles (5) ferner ein vertikal verschiebbares, zentrisches Sperrglied (15), vorgespannt durch eine Druckfeder (16), angebracht ist, das kopfseitig Fortsätze (15a) für einen sperrenden Wirkkontakt mit den freien Enden der Rastdorne (13) besitzt und das fußseitig im Grundzustand im Wirkkontakt mit einer Verstellhülse (11) steht, die, vorgespannt durch ein Feder (12), axial verschiebbar auf dem Halter (8) für den Gasgenerator (9) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (2) und dem Außenteleskop-Teil (4) eine einzige abstützende Druckfeder angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteleskop-Teil (4) bodenseitig einen äußeren umlaufenden Anschlagbund und das Gehäuse (2) einen inneren umlaufenden Anschlagbund aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Gehäuse-Deckel (6) ein Lagerbock (7) angebracht und so ausgebildet ist, dass der Scharnierträger wippenartig aufnehmbar ist.