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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schutz von Personen
bei einem Frontalaufprall auf die Fronthaube eines Kraftfahrzeuges,
welche im hinteren windschutzseitigen Bereich über Haubenscharniere am Vorderwagen
angeschlagen ist, wobei jedes Haubenscharnier ein Scharnieroberteil,
an dem die Fronthaube befestigt ist und ein mit ihm über Scharniergelenke
verbundenes Scharnierunterteil, das mit der Karosse des Vorderwagens
verbunden ist, aufweist.
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Jährlich ereignen
sich zahlreiche Unfälle,
bei denen Fußgänger, seien
es Kinder oder Erwachsene bzw. Zweiradfahrer oder Skater, von einem
Kraftfahrzeug angefahren und auf dessen Front- oder Motorhaube sowie
gegen die Windschutzscheibe geschleudert werden. 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 auf der Fronthaube am Übergang zur Windschutzscheibe
aufschlägt
und dabei erheblich verletzt wird.
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Die
Automobilindustrie arbeitet intensiv an diesem Problem und entwickelt
Schutzvorrichtungen, die einen gewissen Aufprallschutz gewährleisten
und die verunfallten Personen gegen besonders schwere Verletzungen
schützen.
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Es
sind in der Patentliteratur eine Reihe von konstruktiven Lösungen für derartige
Schutzvorrichtungen bekannt geworden. Ein typisches Beispiel sind
die Schutzvorrichtungen, die nach dem Prinzip des aktiven Aufstellens
der Fronthaube, insbesondere im Bereich des Haubenscharnieres arbeiten.
Diese Schutzvorrichtungen weisen ein Aufstellelement, auch Aktor
genannt, auf, welches aus einem karosseriefesten Gehäuse und
einem darin mittels eines Energiespeichers aufstellbar gehalterten,
mit der Fronthaube verbundenen Hubelement besteht. Im Grundzustand
wird das Hubelement durch eine Haltevorrichtung in der abgesenkten
Ruhelage gehalten; im Gefahrenfall wird es gesteuert durch eine
Sensorik unter Auslösen
der Haltevorrichtung mittels eines Aktuators um einen vorgegebenen
Hub aufgestellt. Als Energiespeicher dienen dabei insbesondere vorgespannte
Druckfedern. Der Aktuator arbeitet typischerweise mit einem pyrotechnischen
Treibsatz.
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Vorgenannte
Schutzvorrichtungen nach dem Prinzip der aktiven Fronthaube, wie
sie z.B. stellvertretend für
viele Schriften durch die
DE
197 12 961 A1 bekannt geworden sind, entschärfen den
vorgenannten harten Übergangsbereich
zur Windschutzscheibe, indem sie ihn nachgebender gestalten. Dadurch,
dass nämlich
die Fronthaube bei der von einem Aufprall-Sensor erfassten Kollsion
mit einem Fußgänger in
eine gegenüber
ihrer Ruhe- d.h. Normalfallstellung angehobene Aufprallstellung
nachgebend 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.
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Bei
allen aktiven Systemen mit Aufstellen der Fronthaube besteht das
Problem in der Abstimmung zwischen Sensorik und dem Aktuator. Ist die
Sensorik zu fein eingestellt, kann es zu Fehlauslösungen kommen,
die Fronthaube schnellt nach oben, der Fahrer erschreckt sich bzw.
ist irritiert, was die Gefahr eines Unfalls infolge einer Fehlauslösung erhöht. Zudem
verfügen
die meisten Systeme über
keine Reversierungsmöglichkeit,
so dass die Sicht bis zum Erreichen einer Fachwerkstatt, die den
aktiven Fußgängerschutz
reversieren kann, deutlich eingeschränkt ist, bzw. es gar nicht
möglich
ist mit dem Fahrzeug weiter zu fahren, so dass der Wagen abgeschleppt werden
muss. Ist die Sensorik zu grob eingestellt und löst das System bei einer Fußgängerkollsion
nicht aus, kann es zu nicht unerheblichen Schadenersatzforderungen
seitens des Fußgängers kommen.
Hinzu kommt, dass durch die Notwendigkeit, eine aufwändige Sensorik
in Verbindung mit einem Aktuator sowie eine Reversiereinrichtung
für das
aufgestellte Schutzsystem vorsehen zu müssen, das aktive Aufprallschutzsystem
relativ teuer ist.
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Aufgrund
des erhöhten
Kostendrucks in der Automobilindustrie wird daher immer stärker nach Schutz-Systemen
gesucht, die eine kostengünstige Alternative
zu den aktiven Schutzsystemen darstellen.
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Es
sind daher auch sogenannte passive Systeme bekannt geworden, die
bereits durch ihre Ausbildung ohne aktive Maßnahmen im Crashfall eine Schutzfunktion
sicherstellen. So zeigt die
DE 103 42 717 A1 eine Aufprall-Schutzvorrichtung
im Scharnierbereich der Fronthaube, bei welcher zwischen dem Haubenscharnier
und dessen Anbringung an der Karosserie ein plastisch verformbares
Energie-Absorberelement angeordnet ist. Ein derartiges Absorberelement
weist eine „harte", weil steile Kraft/Weg-Kennlinie
auf, die einen kontinuierlichen Abbau der Aufprallenergie, d.h.
eine entsprechende Verzögerung
des Körpers
der aufprallenden Unfallperson, nicht leisten kann.
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Es
ist durch die
DE 103
51 044 A1 eine weitere passive Schutzvorrichtung bekannt
geworden, bei welcher das karosserieseitige Schließelement des
Haubenschlosses über
ein Deformationselement mit der Karosserie verbunden ist. Das Deformationselement
kann dabei sowohl elastisch verformbar sein, wie z.B. durch Federn,
als auch plastisch verformbar sein. Um betriebliche Lageveränderungen des
Deformationselementes zu vermeiden, ist im bekannten Fall eine Sperreinrichtung
vorgesehen, die bei Geschwindigkeiten unterhalb einer definierten Mindestgeschwindigkeit
und/oder oberhalb einer definierten Maximalgeschwindigkeit das Deformationselement
verriegelt. Es ist zwar ferner in der vorgenannten Schrift angegeben,
dass dieses Prinzip des geschwindigkeitsabhängigen Verriegelns des Deformationselementes
auch bei Scharnieren angewendet werden kann, jedoch fehlen insoweit
jedwelche Hinweise auf die konkrete Ausbildung der Scharniere.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Vorrichtung
für einen
Aufprallschutz im Bereich der hinteren Fronthaube so auszubilden,
dass ein absolut zuverlässiger,
jederzeit einsatzbereiter Fußgängerschutz
gewährleistet
ist, der keine Sensorik und keinen Aktuator und der keine geschwindigkeitsabhängig wirksame
Sperr- bzw. Verriegelungseinrichtung
benötigt
und damit kostengünstig
herzustellen ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt bei einer Vorrichtung zum Schutz von Personen
bei einem Frontalaufprall auf die Fronthaube eines Kraftfahrzeuges,
welche im hinteren windschutzseitigen Bereich über Haubenscharniere am Vorderwagen
angeschlagen ist, wobei jedes Haubenscharnier ein Scharnieroberteil,
an dem die Fronthaube befestigt ist und ein mit ihm über Scharniergelenke
verbundenes Scharnierunterteil, das mit der Karosse des Vorderwagens
verbunden ist, aufweist gemäß der Erfindung
dadurch, dass dem Scharnierunterteil eine gegenüber der Karosse des Vorderwagens
einseitig nach unten elastisch nachgebende Lagerung zugeordnet ist,
welche mittels eines karosseriefesten Anschlages die Fronthaube
ständig
höhenbegrenzt unter
permanenter Vorspannung hält
und durch welche bei einem Aufprall einer Person die Fronthaube
mit dem Haubenscharnier selbsttätig
unter Absorption von Aufprallenergie in Richtung des Raumes unterhalb
der Fronthaube bewegbar ist.
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Durch
die Erfindung wird daher auf konstruktiv sehr einfache und damit
kostengünstige
Weise ein sogenanntes passives Schutzsystem ohne Sensorik und Aktuator
geschaffen, welches die Fronthaube nicht, wie im Stand der Technik,
bei einem drohenden Unfall über
die Brüstungslinie
des Vorderwagens aufstellt, sondern welches für eine elastisch nachgebende
Lagerung der Haubenscharniere sorgt, derart, dass bei einem Unfall
die Fronthaube durch das Gewicht der aufprallenden Person-selbsttätig elastisch nachgebend
in den Raum unterhalb der Fronthaube verlagerbar ist. Dadurch, dass
die Fronthaube ständig
unter permanenter Vorspannung gehalten wird, ist auch keine geschwindigkeitsabhängige Verriegelung
notwendig.
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Die
erfindungsgemäße passive
Schutzvorrichtung kann auch als zusätzliche Komponente zu anderen
passiven Systemen gesehen werden. So kann z.B. der positive Effekt
einer nachgebend konstruierten Fronthaube durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
noch verstärkt
werden.
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Die
Einsetzbarkeit der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung
setzt voraus, dass ein genügender Freiraum
unterhalb der Fronthaube zur Verfügung steht. Sicherheitsaspekte
haben dabei generell dazu geführt,
dass mittlerweile auch designtechnische Fragen in den Hintergrund
treten, und die Automobilfirmen bereit sind den Motorblock abzusenken,
so dass genügend
Knautschzone zwischen der Fronthaube und dem Motorblock entsteht,
und damit auch passive Systeme eingesetzt werden können.
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Weiterbildungen
und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
sowie ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
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Anhand
eines in den Zeichnungen in verschiedenen Ansichten dargestellten
Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 in
einer isometrischen Totalansicht das erfindungsgemäße Scharnier
mit integrierter passiver Schutzvorrichtung,
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2 das
Scharnier mit integrierter Schutzvorrichtung gemäß 1, jedoch
mit weggebrochener Vorderseite der Scharnieraufnahme zur Verdeutlichtung
der federnden Lagerung des Scharniers,
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3 das
Scharnier mit integrierter Schutzvorrichtung nach 1,
jedoch in einer schematisierten Seitenansicht, und
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4 das
Scharnier mit integrierter Schutzvorrichtung entsprechend 2,
jedoch in einer Längsschnitt-Darstellung.
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Die
Figuren zeigen ein konventionelles Haubenscharnier 1 für den windschutzseitigen
Anschlag der Fronthaube eines Kraftfahrzeuges am Vorderwagen mit
der erfindungsgemäß integrierten
Personen-Aufprallschutzvorrichtung.
Das Ausführungsbeispiel
zeigt dabei ein Viergelenkscharnier mit einem Scharnieroberteil 2 und
einem Scharnierunterteil 3, das über zwei Scharnierhebel 4 mit
dem Scharnieroberteil verbunden ist. Die Erfindung kann jedoch auch bei
einem Eingelenk-, Zweigelenk-, oder einem anderen Mehrgelenkscharnier
Anwendung finden.
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Das
Scharnieroberteil 2 ist über entsprechende Befestigungslöcher 2a mit
der nicht dargestellten Fronthaube verschraubt.
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Das
Scharnierunterteil 3 ist in einer Aufnahme 5 gehaltert,
welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die Form eines brillenartigen Topfes hat. Diese Aufnahme des Scharnierunterteils
wird über
an beiden Enden angebrachte Langlöcher 5a mit der Karosse
des Vorderwagens fest verbunden, typischerweise verschraubt. In
dieser fahrzeugfest angebrachten Aufnahme 5 ist das Scharnierunterteil 3 für eine vorgegebene
Strecke vertikal beweglich gehaltert. Je nach Ausbildung des Scharnierunterteiles,
der gewählten
Federtypen und der Gegebenheiten im Raum unterhalb der Fronthaube
besitzt die Aufnahme 5 eine andere, angepasste Konfiguration.
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In
den beiden brillenartigen Ausformungen des Topfes ist jeweils eine
Druckschraubenfeder 6 aufgenommen, die sich mit einem Ende
am Boden 5b der Aufnahme 5 und sich mit ihrem
anderen Ende in einer Ausnehmung 3a des Scharnierunterteils 3 abstützt, wobei
die Ausnehmung zugleich der Führung
der Druck-Schraubenfeder dient.
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An
der Aufnahme 5 ist ferner ein Anschlagbolzen 7 angebracht,
der in Wirkverbindung mit zwei an dem Scharnierunterteil angebrachten
bzw. angeformten Scharnieranschlägen
steht, einem oberen Scharnieranschlag 8 für die Begrenzung
der Vertikalbewegung des Scharnierunterteiles (und damit des gesamten
Scharnieres) nach oben und einem unteren Scharnieranschlag 9 für die Begrenzung
der Vertikalbewegung des Scharnierunterteils nach unten. Es versteht
sich, dass diese Anschläge 8, 9 in
Verbindung mit dem Anschlagbolzen auch auf andere Weise konstruktiv
gestaltet werden können.
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Das
erfindungsgemäße Scharnier 1 mit
integrierter Schutzvorrichtung steht daher unter permanenter Vorspannung
der Druckfedern 6. Das Scharnier kann infolge des oberen
Scharnieranschlages 8 in Verbindung mit dem karosseriefest
angebrachten, im Gegensatz zu einem aktiven System nicht auslösbaren Anschlagbolzen 7 nach
oben nicht auszuweichen, wobei die vertikale Position dieses Anschlages 8 so
gewählt
und auf den Anschlagbolzen 7 abgestimmt ist, dass die Fronthaube
ihre Normallage bündig
mit der Brüstungslinie
des Vorderwagens einnimmt.
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Die
Federkraft der beiden Druckfedern ist dabei so groß gewählt, dass
die Fronthaube bei normalem Fahrbetrieb nicht nach unten schwingen
kann. Nur in dem Fall, wenn eine Person bei einem Aufprall in Kontakt
mit der Fronthaube kommt, kann die Federkraft überwunden werden. Kommt es
daher zu einem Aufprall einer Person auf die hinteren Bereiche der
Fronthaube, kann diese aufgrund der nachgebenden Lagerung des Scharniers
in Richtung des Raumes unterhalb der Fronthaube, typischerweise des
Motorraums abtauchen. Dabei werden die Druckfedern 6 komprimiert,
das Scharnierunterteil 3 verliert den Kontakt zum oberen
Scharnieranschlag 8 und wird aufgrund der Kollisionskraft
nach unten gedrückt,
wobei eine Begrenzung der Eintauchtiefe des Scharnierunterteils
durch den unteren Scharnieranschlag 9 gegeben ist. Der
untere Scharnieranschlag kann dabei grundsätzlich auch durch den Boden 5b der
Aufnahme 5 ersetzt werden, an dem der mittlere Steg zwischen
den beiden Ausnehmungen 3a im Scharnierunterteil 3 bei
Belastung anschlägt.
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Ist
die Aufschlagsituation vorbei, wird durch die vorgespannten Druckfedern 6 das
Scharnier 1 wieder in seine Ausgangslage gebracht, wobei
der Anschlagbolzen 7 dann wieder in Kontakt mit dem oberen
Scharnieranschlag 8 tritt.
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Die
Fronthaube sitzt nach der Kollision an der gleichen Stelle wie vor
der Kollision, so dass, je nach Unfallschwere, die Fachwerkstatt
ohne Hilfe zur Reparatur aufgesucht werden kann, und ohne dass eine
nach oben geschnellte Fronthaube die Sicht beeinträchtigen
würde.
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Kommt
das Scharnier 1 in Fahrzeugen zum Einsatz, die kein passives
Schutzsystem erhalten sollen, können
weitere Langlöcher 3b im
Scharnierunterteil 3 zur direkten Befestigung des Scharnieres an
der Fahrzeugkarosse genutzt werden; hierbei spielt es dann keine
Rolle, ob die Aufnahme 5 für das Scharnierunterteil 3 mit
verbaut wird oder nicht. Durch diese Ausbildung des Scharnierunterteils
als sog. Gleichteil wird die Logistik kostensparend vereinfacht.
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Für die Aufnahme 5 des
Scharnierunterteils 3 stehen die verschiedensten Materialien
zur Verfügung,
wie Stahl, Aluminium, Kunststoff oder auch eine Kombination der
verschiedenen Werkstoffe. So ist z.B. die Herstellung aus einem
Hybridwerkstoff (Kunstoff mit einem Stahleinleger) besonders wirtschaftlich
und kann bei geringem Gewicht die Festigkeitsanforderungen erfüllen.
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Das
Scharnier 1 kann als ein modular aufgebautes Fußgängerschutzsystem
ausgebildet sein. Findet das Scharnier auf verschiedenen Fahrzeugplattformen
Verwendung, so machen die unterschiedlichen Gewichte der Fronthauben
es notwendig, dass die Federn der Scharnierlagerung unterschiedlich
ausgelegt werden. So ist es auf einfachste Weise möglich, unter
Verwendung verschiedener Federstärken
und ohne weitere Bauteiländerungen
am Scharnieraufbau, verschiedenste Fahrzeugplattformen zu bedienen.
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Es
können
unterschiedlichste nachgiebige Lagerungen zum Einsatz kommen, wie
z.B. Druckfedern (wie dargestellt), Spiralfedern, Schenkelfedern oder
Gummifedern. Die Zahl der Federn bestimmt sich nach den jeweiligen
konstruktiven Gegebenheiten in der Aufnahme 5 und der notwendigen
Federkraft. Das Vorsehen von zwei Federn 6 in der dargestellten
Ausführungsform
ist daher nur als Beispiel zu verstehen. Ferner kann die Aufnahme
des Scharnierunterteils auch mit einem komprimierbaren Medium, wie
z.B. Gas, insbesondere Luft, gefüllt
sein.
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Auch
mit dieser Ausführungsform
kann das nachgebende Verhalten je nach Befüllungsgrad gesteuert werden, ähnlich wie
bei der Befüllung
der Gasdruckfedern bei einer Kraftfahrzeug-Hecklappe. Somit ergeben
sich auch bei dieser Version die oben beschriebenen Vorteile einer
modularen Ausführungsform.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Integration der Schutzvorrichtung in dem Haubenscharnier
in der Weise vollzogen worden, dass unterhalb des Scharnierunterteils 3 eine
elastisch nachgebende Lagerung in der Aufnahme 5 vorgesehen
ist. Grundsätzlich
kann die elastisch nachgebende Lagerung auch in dem Scharnierunterteil
selbst ausgebildet sein.
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- 1
- Haubenscharnier
- 2
- Scharnieroberteil
- 2a
- Befestigungslöcher
- 3
- Scharnierunterteil
- 3a
- Ausnehmungen
- 3b
- Langlöcher
- 4
- Scharnierhebel
- 5
- Aufnahme
(des Scharnierunterteils)
- 5a
- Langlöcher
- 5b
- Boden
- 6
- Druckfeder
- 7
- Anschlagbolzen
- 8
- Oberer
Scharnieranschlag
- 9
- Unterer
Scharnieranschlag