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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsicherheitssystem, insbesondere einen Motorhauben-Aufsteller für einen Personenkraftwagen.
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Mit Motorhauben-Aufstellern lässt sich der Schutz von Passanten, beispielsweise Fußgänger oder Radfahrer, bei Unfallsituationen verbessern, indem die Motorhaube angehoben/angestellt wird, sodass der Abstand der Haube zum darunter befindlichen Motorblock und damit der maximale Verformungsweg der Motorhaube vergrößert werden kann. Das Anheben erfolgt über Aktuatoren, die die Motorhaube durch ein Ausfahren des Kolbens leicht anstellen, wobei die Aktuatoren meist im Bereich von Scharnieren der Motorhaube angeordnet sind.
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Beim Ausfahren des Kolbens ändert sich der Anstellwinkel der Motorhaube mit der Kobenbewegung. Hierbei können Querkräfte auftreten, die auf den Kolben wirken. Die Veränderung der Hebelverhältnisse beim Ausfahren des Kolbens beeinflusst auch die maximal mögliche Axialkraft, die der Kolben auf die Motorhaube übertragen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Kraftübertragung zwischen Kolben und dem Bauteil, auf das der Kolben einwirkt, auf einfache Weise zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung wird dies in einem Fahrzeugsicherheitssystem mit einem einen in Längsrichtung verschiebbaren Kolben aufweisenden, an einem ersten Bauteil zu befestigenden Aktuator und einem an einem zweiten Bauteil zu befestigenden Angriffselement, auf das durch den Kolben während der Verschiebebewegung Kraft ausübbar ist, erreicht, indem am Angriffselement ein Zentriermittel vorgesehen ist, das mit einem zugeordneten freien Kolbenende in Eingriff bringbar ist und durch welches der Kolben bei dessen Verschiebebewegung zum Zentriermittel ausgerichtet haltbar ist. Durch das Zentriermittel wird die Aufnahme von Querkräften in das zweite Bauteil verbessert. Außerdem wird am freien Kolbenende eine Rückstellkraft erzeugt, die den Kolben auf dessen Längsachse zentriert und somit ein zu starkes Einwirken von Querkräften auf den Kolben verhindert. Durch Vorsehen des Zentriermittels lässt sich die Dicke des zweiten Bauteils, das ein Scharnier bzw. Teil eines Scharniers der Motorhaube sein kann, reduzieren, was sich positiv auf Gewicht und Kosten auswirkt. Auch die Verbindung zwischen Aktuator und dem ersten Bauteil, das die Fahrzeugkarosserie bzw. ein Teil davon sein kann, kann vereinfacht werden. Außerdem ist das Ausfahren des Kolbens und Bewegen des ersten oder zweiten Bauteils aufgrund der gezielten Kräfteeinleitung besser reproduzierbar. Auf weitere Führungen und Fixierungen außer der Befestigung des Aktuators am ersten Bauteil und des Angriffselements am zweiten Bauteil kann bevorzugt verzichtet werden.
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Vorzugsweise ist das Zentriermittel an einem durch den Kolben zu bewegenden Bauteil vorgesehen. Es ist aber auch möglich, das Zentriermittel an einem feststehenden Bauteil zu befestigen und das erste Bauteil, an dem der Aktuator befestigt ist, durch die Kraft des ausfahrenden Kolbens zu bewegen.
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In einem Zustand vor der Aktivierung des Aktuators ist das freie Kolbenende vorzugsweise vom Angriffselement beabstandet. Beide Bauteile können auch, beispielsweise zum normalen Öffnen einer Motorhaube, unabhängig voneinander bewegt werden. Erst bei der Aktivierung wird der Kolben relativ zu einem Zylinder, in dem er beweglich gelagert ist, verschoben, so dass er im Laufe der Bewegung in Kontakt mit dem Zentriermittel kommt.
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Das freie Kolbenende kann abgerundet sein, insbesondere eine abgerundeten Spitze aufweisen. Dies erleichtert eine Zentrierung des Kolbens auf seine Längsachse.
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Das Angriffselement lässt sich als ein Blechbauteil ausbilden, das am zweiten Bauteil befestigt oder befestigbar ist. Es ist möglich, als Angriffselement ein im Wesentlichen flaches Verstärkungsblech mit entsprechenden Befestigungsabschnitten zur Befestigung am zweiten Bauteil vorzusehen.
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In einem ausgefahrenen Zustand des Kolbens bilden das Kolbenende und das Zentriermittel zumindest abschnittsweise vorteilhaft eine Formschlussverbindung, sodass eine direkte Kraftübertragung von Querkräften und eine Zentrierung des Kolbens einfach möglich ist.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Zentriermittel eine Öffnung im Angriffselement auf, die derart ausgebildet ist, dass das Kolbenende in dem ausgefahrenen Zustand des Kolbens in diese eindringt, wobei insbesondere der Rand des Kolbenendes den Rand der Öffnung zumindest abschnittsweise kontaktiert.
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Der Durchmesser der Öffnung ist vorzugsweise etwas kleiner als der Kolbendurchmesser, sodass nur ein Abschnitt des Kolbenendes durch die Öffnung ragt. Durch diese Gestaltung ergibt sich eine automatische Zentrierung des Kolbenendes in der Öffnung, sobald der Kolben beginnt, in die Öffnung einzudringen.
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Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Zentriermittel eine Vertiefung im Angriffselement auf, die insbesondere eine zum Kolbenende komplementäre Form hat. Die Vertiefung besitzt vorzugsweise in etwa die Abmessung der Kolbenspitze, vor allem bezüglich Durchmesser und Krümmung, sodass auch hier eine automatische Zentrierung bei Kontakt zwischen Angriffselement und Kolbenende erfolgt.
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Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Zentriermittel eine oder mehrere Sicken im Angriffselement auf, die das Kolbenende im ausgefahrenen Zustand des Kolbens seitlich, insbesondere radial zu der Längsachse des Kolbens (106), fixieren. Die Sicken können über den gesamten Umfang oder entlang eines Teils des Umfangs um die Anlagefläche vorgesehen sein und sind bevorzugt so vom Anlagepunkt des Kolbenendes entfernt angeordnet, dass das Kolbenende in Kontakt mit den Sicken kommt. Somit ist hier eine automatische Zentrierung gegeben.
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Es ist auch möglich, dass des Zentriermittel eine umlaufende Sicke aufweist, die eine Fläche umschließt, die im Wesentlichen dem Durchmesser des Kolbenendes entspricht. Der Durchmesser der umlaufenden Sicke ist derart gewählt, dass das Kolbenende möglichst wenig Spiel hat. Insbesondere ist der Durchmesser der umlaufenden Sicke geringfügig kleiner als der Kolbendurchmesser, bei einem Kolben, dessen freies Kolbenende abgerundet ist.
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Die genannten Ausbildungen des Zentriermittels können auch nach Belieben miteinander kombiniert werden, um eine optimale Zentrierung des Kolbenendes und eine optimale Aufnahme der Querkräfte zu erreichen.
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Der Aktuator weist vorzugsweise einen pyrotechnischen Treibsatz auf, der bei Aktivierung des Aktuators ein Gas erzeugt, welches den Kolben antreibt.
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Der Aktuator kann an seinem anderen, dem freien Kolbenende gegenüber liegenden, Ende eine elektrische Verbindungseinrichtung, insbesondere einen Steckkontakt oder eine Anschlussleitung, aufweisen. Auch kann der Aktuator im Bereich seiner Mantelfläche eine Dichtmanschette, insbesondere einen Gummibalg, aufweisen.
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Das Fahrzeugsicherheitssystem kann das erste Bauteil, welches insbesondere eine Aktuatorhalterung zur Anbringung an eine Fahrzeugkarosserie ist und/oder das zweite Bauteil, welches eine Motorhaube, insbesondere ein Scharnier einer Motorhaube ist, umfassen Die Erfindung betrifft ebenso eine Fahrzeugsicherheitseinrichtung, insbesondere zum Schutz eines Passanten, mit zumindest einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Fahrzeugsicherheitssystems und einer elektronischen Steuereinheit, mittels der das Fahrzeugsicherheitssystem bei Vorliegen einer Auslösesituation aktivierbar ist.
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Die Erfindung ist aber auch in anderen Bereichen einsetzbar.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeugsicherheitssystem gemäß einer ersten Ausführungsform in einer schematischen perspektivischen Darstellung;
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2 ein erfindungsgemäßes Fahrzeugsicherheitssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer schematischen perspektivischen Darstellung; und
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3 ein erfindungsgemäßes Fahrzeugsicherheitssystem gemäß einer dritten Ausführungsform in einer schematischen perspektivischen Darstellung.
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1 zeigt ein Fahrzeugsicherheitssystem 100 mit einem pyrotechnisch betriebenen Aktuator 102, dessen Treibladung elektrisch gezündet wird (siehe angedeutete elektrische Anschlussleitung in 1, nahe des Richtungspfeiles für die Längsrichtung L) und der einen in einem Zylinder 104 geführten Kolben 106 aufweist.
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Der Aktuator 102 ist über den Zylinder 104 an einem ersten Bauteil 108 befestigt. Das erste Bauteil 108 kann ein Halteblech sein, das z. B. mit einer Fahrzeugkarosserie fest verbunden ist (hier über zwei Bolzen), aber auch die Karosserie selbst oder ein anderes geeignetes Bauteil.
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Bei Aktivierung des Aktuators 102 wirkt der Kolben 106 beim Ausfahren in Längsrichtung L, die der Längsachse des Kolbens 106 entspricht, auf ein zweites Bauteil 110 ein. Das zweite Bauteil 110 umfasst ein Angriffselement 112, mit dem der Kolben 106 bei seiner Bewegung in Kontakt kommt und auf das er Kraft überträgt. Das zweite Bauteil 110 kann Teil einer Motorhaube sein, insbesondere ein Scharnier einer Motorhaube oder ein mit dieser verbundenes Bauteil. Bei einem anderen Einsatzzweck als für einen Haubenaufsteller können das erste und das zweite Bauteil 108, 110 beliebige, relativ zueinander zu bewegende Bauteile sein.
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Vor Aktivierung des Aktuators 102 hat das freie Kolbenende 116 keinen Kontakt zum Angriffselement 112 und ist von diesem so weit beabstandet, dass, zum Beispiel im Fall eines Haubenaufstellers, die Motorhaube, die mit dem zweiten Bauteil 110 verbunden ist, ohne Behinderung durch den Kolben 106 bewegt werden kann.
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Das Angriffselement 112 ist hier ein Blechbauteil, das am zweiten Bauteil 110 auf geeignete Weise befestigt ist, beispielsweise durch Schrauben, Nieten, Schweißen oder Kleben oder das einstückig mit diesem ausgebildet ist.
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Das Angriffselement 112 weist ein Zentriermittel 114 zur Zentrierung des Kolbens 106 auf dessen Längsachse auf, das bei der in 1 gezeigten Ausführungsform als runde Öffnung ausgebildet ist.
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Das Zentriermittel 114 ist so angeordnet, dass es bei Bewegung des Kolbens 106 mit diesem in Berührung kommt. Im gezeigten Beispiel liegt das Zentriermittel 114 mittig im Verschiebeweg des Kolbens 106 und zentriert zu dessen Kolbenende 116, das als abgerundete Spitze ausgeführt ist.
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In den Figuren ist das eigentliche Kolbenende 116 durch eine Kunststoffkappe 118 verdeckt, die bei der Aktivierung des Aktuators 102 durch den Gasdruck oder die Bewegung des Kolbens 106 entfernt wird und die das Innere des Kolbens 106 vor Verschmutzung und Beschädigung schützt.
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Bei der Bewegung des Kolbens 106 aus dem Zylinder 104 heraus kommt das Kolbenende 116 in Kontakt mit dem Zentriermittel 114, sodass ein seitlicher Abschnitt des Kolbenendes 116 in Berührung mit einem Abschnitt des Randes der Öffnung gelangt.
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Der Durchmesser der Öffnung des Zentriermittels 114 ist kleiner gewählt als der Durchmesser des Kolbens 106, sodass aufgrund der Krümmung des Kolbenendes 116 eine Zentrierung des Kolbens 106 in der Öffnung erfolgt, wenn das Kolbenende 116 in Anlage an den Rand der Öffnung gelangt.
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Die Zentrierung des Kolbenendes 116 in der Öffnung wird auch beibehalten, wenn der Kolben 106 beginnt, das zweite Bauteil 110, mit dem das Zentriermittel 114 fest verbunden ist, sowie das Angriffselement 112 zu bewegen.
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Wird das Fahrzeugsicherheitssystem 100 z. B. als Haubenaufsteller zum Anheben einer Motorhaube eingesetzt, so ändern sich die Hebelverhältnisse aufgrund des Verschwenkens der Motorhaube während der Ausfahrbewegung des Kolbens 106 ständig.
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Aufgrund des Eingriffs des Kolbenendes 116 in die Öffnung des Zentriermittels 114 und dem so, zumindest abschnittsweise, entstehenden Formschluss bleibt jedoch der Kolben 106 durch das Zentriermittel 114 fixiert, und die vom Aktuator 102 aufgebrachte Kraft fließt im Wesentlichen in eine Bewegung des zweiten Bauteils 110 und somit in ein Anheben der Motorhaube mit ein.
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In den gezeigten Fällen ist vorgesehen, das erste Bauteil 108 an einer Fahrzeugkarosserie zu fixieren und das zweite Bauteil 110 als Teil eines Scharniers einer Motorhaube auszubilden, das zusammen mit der Motorhaube angehoben wird, wenn der Kolben 106 ausgefahren wird.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Fahrzeugsicherheitssystems 200, bei der das Zentriermittel 214 in Form einer umlaufenden, in Richtung des Kolbens 106 gerichteten Sicke im ansonsten geschlossen ausgeführten Angriffselement 112 ausgebildet ist.
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Der Durchmesser der durch die Sicke gebildeten Erhöhung im Angriffselement 112 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser des Kolbenendes 116 gewählt, sodass auch hier eine automatische Zentrierung des Kolbens auf dessen Längsachse erfolgt, sobald das Kolbenende 116 in Kontakt mit der durch die Sicke gebildeten Erhöhung im Blech des Angriffselements 112 kommt. Sobald ein Formschluss zwischen Kolben 106 und Zentriermittel 214 hergestellt ist, Lassen sich auch die Querkräfte, die durch das Bewegen des zweiten Bauteils 110 entstehen, über die Sicke des Zentriermittels 214 in das zweite Bauteil 110 ableiten. Hierdurch kann nahezu die gesamte Bewegungsenergie des Kolbens 106 in eine Bewegung des zweiten Bauteils 110 umgesetzt werden.
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Es ist möglich, anstelle einer einzigen umlaufenden Sicke eine oder mehrere Sicken nur an bestimmten Bereichen des Umfangs vorzusehen.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Fahrzeugsicherheitssystems 300, bei der das Zentriermittel 314 in Form einer Vertiefung im Angriffselement 112 ausgebildet ist. Die Form der Vertiefung ist komplementär zur Form des abgerundeten Kolbenendes 116, sodass auch hier bei Kontakt zwischen Kolbenende 116 und Zentriermittel 314 eine automatische Zentrierung des Kolbenendes 116 in der Vertiefung des Zentriermittels 314 erfolgt und der Kolben 106 sich auch in der weiteren Bewegung in seiner ursprünglichen Längsrichtung weiterbewegt.
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Es ist möglich, die drei gezeigten Varianten zur Ausbildung des Zentriermittels 114, 214, 314 in geeigneter Weise zu kombinieren, beispielsweise, eine Vertiefung mit einer zentralen Öffnung zu versehen und einen Abschnitt des Randes der Vertiefung durch eine Sicke zu überhöhen.
