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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Jährlich ereignen
sich zahlreiche Unfälle,
bei denen Fußgänger, Skater
oder Zweiradfahrer, von einem Kraftfahrzeug angefahren, auf die
Front- oder Motorhaube
sowie gegen die Windschutzscheibe geschleudert werden, und dabei
zumindest schwere Verletzungen erfahren. Dabei ist insbesondere
der Kopf sowie der Oberkörper
einer erwachsenen Unfallperson gefährdet, da dieser bei einem
Zusammenprall mit dem Kraftfahrzeug – wie Crash-Versuche und auch
die praktischen Erfahrungen gezeigt haben –, etwa im hinteren, relativ
hartem Bereich an der Fronthaube am Übergang zur Windschutzscheibe
aufschlägt
und dabei erheblich verletzt wird.
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Aufgrund
von entsprechenden Forderungen arbeitet die Fahrzeugindustrie intensiv
an dem Problem, den Personenschutz insoweit zu verbessern.
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Es
sind eine Reihe von Möglichkeiten
zur Lösung
dieses Problems bekannt geworden, wie ein vor der Windschutzscheibe
liegendes netzartiges Auffangelement oder ein im Aufprallfall sensorgesteuert aufblasbarer
Luftsack im Übergangsbereich
zwischen Windschutzscheibe und Frontscheibe.
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Die
DE 28 14 107 A in
Verbindung mit der
DE 28 41 315 zeigt
ein anderes Lösungsprinzip
zur Verringerung der Verletzungsgefahr beim Aufprall von Personen
auf die Fronthaube, das auf der Überlegung
beruht, das im fahrtrichtungsabgewandten hinteren Bereich der Fronthaube
liegende, relativ harte und unnachgiebige Aufschlaggebiet wesentlich
zu entschärfen.
Dies wird durch eine mittels eines Aufprall-Sensors betätigte Vorrichtung
zur Verstellung der Fronthaube aus einer Ruheposition in eine demgegenüber angehobene,
nachgiebige Aufprallposition, d.h. durch eine sogenannte „aktive
Fronthaube" bewirkt.
Dadurch, dass die Fronthaube bei der von dem Aufprall-Sensor erfassten
Kollision mit einer Person in eine gegenüber ihrer Ruhe – d.h. Normalfallstellung
angehobene Aufprallstellung nachgiebig verstellt wird, wird ein
Abstand der Fronthaube zur steifen Unterstruktur des Fahrzeuges
(Motor etc.), d.h. ein beim Brust- oder Kopfaufprall der Person
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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Für das „aktive" Aufstellen der Fronthaube sind
eine Reihe von konstruktiven Möglichkeiten
mit unterschiedlichen Antriebsarten bekannt geworden.
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So
zeigt die
DE 197 12
961 A1 einen Aufprallschutz durch eine „aktive Fronthaube", die windschutzscheibenseitig über eine
Scharnieranordnung drehbar angeschlagen ist. Diese Scharnieranordnung
ist mittelbar über
einen schwenkbar oder verschiebbar gelagerten Scharnierträger so an
der Karosserie des Vorderwagens befestigt, dass im Kollisionsfall
die Fronthaube mittels einer an dem Scharnierträger angreifenden energiespeichernden
Einrichtung, vorzugsweise einem Feder-Kraftspeicher, nach oben verschwenkt
bzw. verschoben, d.h. angehoben werden kann.
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Dieser
bekannten Konstruktion liegt der Gedanke zugrunde, die Scharnieranordnung
selbst mit dem angelenkten Scharnierträger gegenüber der Karosserie anzuheben,
so dass es nicht notwendig ist, eine komplexe Entkoppeleinrichtung
zwischen Scharnieranordnung und Fronthaube im Falle eines Aufpralles
vorzusehen.
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Die
Lösungen
nach dem Stand der Technik zur aktiven Fronthaube mit windschutzscheibenseitiger
Anhebung der Fronthaube über
den Scharnierdrehanschlag sehen vor, dass das vordere Haubenschloß im geschlossenen
Zustand verbleibt. Dadurch ist der Frontbereich der Fronthaube relativ
steif und hart, was für
den direkten ersten Kontakt zwischen dem Fahrzeug und der Unfallperson
zu direkten Verletzungen führen
kann, insbesondere im unteren Rumpfbereich der Unfallperson (Oberschenkel
und Bauchbereich).
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung zu
schaffen, durch welche die Gefahr von schweren Verletzungen bei
dem ersten direkten Kontakt zwischen dem Fahrzeug und der Unfallperson
durch Aufstellen des Haubenschlosses vermindert werden kann, und
welche dabei eine kompakte Bausweise aufweist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt mit einer Vorrichtung zum Schutz von Personen
bei einem Frontalaufprall auf ein Kraftfahrzeug, welches eine den
Vorderwagen abdeckende, bis zur vorderen Windschutzscheibe führende Fronthaube
aufweist, die windschutzscheibenseitig an beiden Fahrzeugseiten
jeweils über
eine Scharnieranordnung drehbeweglich an der Karosse des Vorderwagens
angelenkt ist und frontseitig in einem Haubenschloss lösbar befestigt
ist, wobei die Vorrichtung ein Aufstellelement für die Fronthaube aufweist,
das in einem fahrzeugfesten Gehäuse
mittels eines Federspeichers linear aufstellbar gehaltert ist, derart,
dass im Normalzustand das Aufstellelement niedergehalten ist und
im Kollisionsfall sensorbetätigt
durch einen Aktuator für eine
begrenzte Aufstellbewegung freigebbar ist, wobei der Federspeicher
mit dem Aufstellelement und der Auslösemagnet achsenparallel im
Gehäuse
angebracht sind.
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Dadurch,
dass die Fronthaube im aufgestellten Zustand eine Art Deformationszone
bildet, da nunmehr der Frontbereich weniger hart bzw. steif ist, kann
die Gefahr von schweren Verletzungen signifikant verringert werden.
Die achsenparallele Anordnung von Federspeicher und Aktuator ermöglicht dabei
eine kleine, kompakte Baueinheit.
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Ausgestaltungen
der Erfindung sind in Unteransprüchen
gekennzeichnet und ergeben sich zudem aus der Figurenbeschreibung.
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Anhand
eines in den Zeichnungen in verschiedenen Ansichten und Zuständen dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 in einer Längsschnitt-Darstellung
ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung
zur aktiven Aufstellung des Schlossträgers einer PKW-Fronthaube mittels
eines sensorgesteuert auslösbaren
Federspeichers im Ruhe-, d.h. Normalzustand,
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2 in einer isometrischen
Darstellung die Schutzvorrichtung nach 1 in rückwärtiger Ansicht,
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3 eine Draufsicht auf die
Schutzvorrichtung nach 1,
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4 in einer isometrischen
Einzelteildarstellung eine Komponente des aufstellbaren zylindrischen
Schlossträgers,
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5 in einer Längsschnittdarstellung
den aufgestellten Zustand des Schlossträgers der Schutzvorrichtung
nach 1,
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6 in einer schematischen
Teilansicht den Vorderwagen eines PKW mit aufgestellter Fronthaube
im Haubenschlossbereich durch die Vorrichtung nach 1 bzw. 3.
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7 eine Darstellung der Schutzvorrichtung
nach 1 mit einem sensorgesteuerten
Magneten zum Auslösen
des Federspeichers, und
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8 eine Darstellung der aufgestellten Schutzvorrichtung
nach 7.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Schutz
von Personen bei einem Frontaufprall auf die Fronthaube eines Kraftfahrzeuges
weist zunächst
ein Gehäuse 2 auf,
das einen umlaufenden Gehäusemantel 2a mit
einem Querschnitt entsprechend 3 besitzt.
Der Gehäusemantel
ist mittels einer Schraubverbindung 3 an einem Lagerboden 2b befestigt
und ist kopfseitig bis auf eine kreisrunde Öffnung 2c verschlossen.
Eine Zwischenwand 2d trennt das Gehäuse in einen Raum 4 zur
Aufnahme eines sensorgesteuerten Auslösegliedes, wie es beispielsweise
aus der Übervollbügel-Technik
bekannt ist und in einen Raum 5 im Bereich der Öffnung 2c zur
Aufnahme eines Federspeichers in Form einer Druckfeder 6,
in Verbindung mit einem aufstellbaren, zylindrischen Schlossträger 7 (5), auf dem das vordere Haubenschloss 8 der
Fronthaube 9 angebracht ist (6).
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Dieses
Gehäuse 2 ist
im Bereich des vorderen Haubenschlosses 8 der Fronthaube 9 fest
mit der Karosserie 10 des Fahrzeuges verbunden, wie in 6 schematisch dargestellt
ist und steht über
den Schlossträger 7 mit
dem Haubenschloss 8 in lösbarer Wirkverbindung.
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Anhand
der 1 bis 4 wird im Folgenden der Innenaufbau
der Vorrichtung 1 näher
beschrieben.
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In
dem Gehäuse 2 ist
neben der vertikalen Zwischenwand 2d ein horizontal sich
erstreckender Mittelboden 2e eingezogen, auf dem sich im
Raum 5 das untere Ende der Druckfeder 6 abstützt, und
auf dem im Raum 4 das Auslöseglied, der sogenannten Aktuator
ruht, von dem in den 1 bis 5 symbolisch ein sensorgesteuert
vertikal beweglicher Auslösestift 11 dargestellt
ist. Im Raum unterhalb des Mittelbodens 2e befinden sich
zwei, mittels einer Blatt-Feder vorgespannte zur Kraftunterstützung hintereinander geschaltete
Drehklinken, eine Auslöseklinke 12,
die um einen Bolzen 12a drehbar im Gehäuse gelagert ist, und eine
Halteklinke 13, die um einen Bolzen 13a drehbar
im Gehäuse
gelagert ist. Diese beiden Drehklinken 12 und 13 dienen
der lösbaren
Wirkverbindung zwischen Aktuator und Federspeicher, wie später noch
erläutert
werden wird.
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Im
Raum 5 des Gehäuses 1 ist
mittig auf dem Mittelboden 2e ein hülsenförmiger Köper 15 mit Einlaufschräge 15a,
im Folgenden als Fangrohr bezeichnet, befestigt, der einmal als
Federführungsbolzen
dient und der zum anderen ein Innengewinde für die Rückstellung (Reversierung) des
aufgestellten Schlossträgers 7 besitzt.
Der hülsenförmige Körper 15 weist
ferner gegenüberliegende
Einschnitte 15b für
die Bewegung eines Haltebolzens auf, der später noch beschrieben wird.
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Der
Schlossträger 7 besteht
aus zwei konzentrischen, radial beanstandeten zylindrischen Hülsen, einer äußeren Hülse 16 und
einer inneren Hülse 17,
die in 4 näher dargestellt
ist, wobei in dem Raum zwischen beiden Hülsen die Druckfeder 6 aufgenommen
ist. Die äußere Hülse besitzt
einen oberen durchmesserverengten Abschnitt 16a, der mittels einer
umlaufenden Dichtung 18 im Kopfteil am Rande der Öffnung 2c dichtend
geführt
ist und der eine obere Schulter 16b aufweist, sowie einen
unteren Abschnitt 16c, der in der Zwischenwand 2d und
dem Gehäusemantel 2a geführt ist.
Die innere Hülse 17 besitzt,
wie insbesondere die 4 zeigt,
einen durchmessergleichen zylindrischen Teil 17a und einen
oberen umlaufenden Flausch 17b, der im Wirkeingriff mit
der Schulter 16b der äußeren Hülse 16 steht.
Im unteren Teil der inneren Hülse 17 ist
in Fortsätzen 17c ein
Haltebolzen 19 montiert, der in Wirkeingriff mit der Halteklinke 13 bringbar
ist.
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Die
in den 1 bis 5 dargestellte Vorrichtung
arbeitet wie folgt: Die 1 und 2 zeigen die Vorrichtung
im Grundzustand. Der Haltebolzen 19 an der Innenhülse 17 des
Schlossträgers 7 ist
im Wirkeingriff mit der Haltedrehklinke 13, die ihrerseits
im formschlüssigen
Wirkeingriff mit der Auslösedrehklinke 12 steht.
Die Druckfeder 6 ist unter Bildung eines Federkraftspeichers
vorgespannt und wird durch den Wirkeingriff Haltebolzen 19 /
Drehklinke 13 niedergehalten.
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Erkennt
die Sensorik des Fahrzeuges eine Unfallsituation, löst sie den
Aktuator im Raum 4 aus, wobei der Stift 11 nach
unten ausgestoßen
wird. Dabei verschwenkt er die Auslösedrehklinke 12 im
Uhrzeigersinn, wodurch der formschlüssige Wirkeingriff mit der
Haltedrehklinke 13 aufgehoben wird. Dadurch kommt der vorgespannte,
in der inneren Hülse 17 aufgenommene
Haltebolzen 19 unter Drehung der Haltedrehklinke 13 in
Uhrzeigersinn frei und der Schlossträger 7 wird um einen
vorgegebenen Hub, bis die Schulter des unteren Abschnittes 16c der äußeren Hülse 16 an
der Schulter in der Öffnung 2c anschlägt, aufgestellt,
wobei die obere Schulter 16b der äußeren Hülse 16, an der die
Kraft der Druckfeder 6 angreift, den oberen Flausch 17b und
damit die innere Hülse 17 des
Schlossträgers 7 mitnimmt.
Diese aufgestellte Position ist in 5 dargestellt.
Der Arbeitshub beträgt
dabei z. B. 25 mm.
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Der
Schlossträger 7 kann
dann in der Kammer 4 federbetätigt auf- und elastisch nachgebend abwärts gleiten.
Diese elastische Nachgiebigkeit beim Aufprall mindert die Gefahr
von lebensgefährlichen
Verletzungen signifikant.
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Da
es vorkommen kann, dass die Vorrichtung 1 ausgelöst wird,
ohne dass es zu einem Aufprall kommt, und um dann nicht mit vorne,
wenn auch nur leicht aufgestellter und noch im Haubenschloss befindlicher
Fronthaube 9 weiterfahren zu müssen, ist vorgesehen, dass
der Fahrzeugführer
die Vorrichtung reversieren kann, d. h. den Schlossträger 7 gegen
die Kraft der Antriebsfedern 6 in die Position nach 1 drücken kann.
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Da
dies wegen der großen
Federkraft der Antriebsfedern rein manuell praktisch nicht möglich ist,
ist vorgesehen, dass im aufgestellten Zustand des Systems nach 5 in das Innengewinde der feststehenden
Hülse 15 ein
verengter Gewindeabschnitt eines Winkelhebels eingeschraubt wird,
der mit einer umlaufenden Schulter am Flansch 17b der Innenhülse 17 aufliegt,
sodass beim Hineinschrauben des Winkelhebels die Innenhülse 17 und
damit auch die Außenhülse 16,
d. h. der Schlossträger 7 unter
Vorspannen der Druckfeder 6 nach unten gedrückt wird,
bis der Haltebolzen 19 wieder in die Halteöffnung der
Halteklinke 13 einrastet und diese in Formschluss mit der
Auslöseklinke 12 geht.
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Das
System ist dann wieder in der Ausgangsposition nach 1, d. h. reversiert.
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In
den 1 bis 5 ist offen gelassen, welcher Aktuator
in den Raum 4 eingebaut ist. Derzeit sind typischerweise
zwei Aktuatortypen möglich,
nämlich der
pyrotechnische Aktuator, der im Fall einer drohenden Kollision sensorgesteuert
gezündet
wird und die Ausfahrbewegung auslöst, und der elektromagnetische
Aktuator, der so genannte Auslösemagnet. Beide
Typen sind hinlänglich
aus der Überrollbügeltechnik
bekannt.
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Die 7 bzw. 8 zeigen die Vorrichtung nach den 1 bzw. 5 mit einem Auslösemagneten 20 im Raum 4.
Da der Aufstellteil jeweils identisch ist, soll im Folgenden nur
der Auslöseteil
näher beschrieben werden.
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Der
Auslösemagnet 20 besteht
aus einem Spulensystem 21, das sensorgesteuert mit der
Bordspannung des Fahrzeuges aktivierbar ist. Im Innern des Spulensystems
befindet sich einmal ein Sockel 22, der auf dem Mittelboden 2e befestigt
ist und der zentrisch eine Bohrung mit drei durchmesserunterschiedlichen
Stufen besitzt. Des weiteren befindet sich im Innern ein Anker 23 mit
dem Auslösestift 11, der
die Bohrung im Sockel 22 und den Mittelboden 2e durchdringt.
Zwischen der unteren Stirnseite des Ankers, die einen konzentrischen
durchmesserverjüngten
Abschnitt 23a besitzt, und der unteren Schulter an der
mittleren Sockelbohrungsstufe ist eine den Anker axial nach oben
vorspannende Druckfeder 24 eingespannt, derart, dass, wie 7 zeigt, die beiden Ringflächen der
unteren Stirnseite des Ankers 23 im nicht aktivierten Zustand
einen vorgegebenen Abstand zu den entsprechenden Anschlagflächen an den
Sockelbohrungsstufen haben.
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Wird
im Fall eines drohenden Unfalles das Spulensystem mit Strom beaufschlagt,
wird der Anker 23 mit Auslösestift nach unten gezogen,
bis, wie in 8 dargestellt,
die Ringflächen
der unteren Ankerstirnseite an den Sockelanschlägen anliegen. Der Auslösestift 11 löst dabei,
wie bereits beschrieben, das Klinkensystem 12 und 13 und
damit die Druckfeder 6 unter Aufstellen des Schlossträgers 7 aus.
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Die 6 zeigt die Ausführung eines
Kraftfahrzeuges mit aktiv aufstellbarer Fronthaube 9, bei der
nur das Haubenschloss 8 sensorgesteuert aufstellbar ist.
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Es
ist jedoch auch eine Ausführung
möglich, bei
der zusätzlich
die in 6 nicht dargestellten Scharniere
der Fronthaube aufstellbar sind, z.B. durch eine Vorrichtung nach
der eingangs zitierten älteren
deutschen Patentanmeldung 102 43 497.2, bestehend aus einem Scharnierträger für die mittelbare karosserieseitige
Anlenkung, der aufstellbar an der Karosse des Vorderwagens angebracht
ist, und aus einer an dem Scharnierträger angreifenden energiespeichernden
Einrichtung in Form einer Federspeicher-Anordnung sowie aus einer
sensorgesteuerten Haltevorrichtung für einen Wirkeingriff mit dem Scharnierträger.
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Zusammengefasst
lassen sich die wesentlichen Merkmale der beschriebenen Ausführung der Erfindung
wie folgt darstellen: Beschrieben wird ein Fußgängerschutz, hier speziell durch
Anhebung der Motorhaube im vorderen Bereich (aktuatorische Crashaufstellung).
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Die
achsenparallele Anordnung von Federspeicher und Aktuator ermöglicht eine
kleine, kompakte Bauweise.
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Über einen
Federspeicher wird der erforderliche Aufstellweg unter Berücksichtigung
der Aufstellzeit erzielt. Der Federspeicher lässt dabei große axiale
Kräfte
zu.
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Die
Ausführung
des ausgefahrenen Schlossträgers 7 lässt auch
relativ hohe radiale Kräfte
zu.
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Mit
dem integrierten Fangrohr 15 mit Innengewinde, ist eine
einfache Rückstellung
des aufgestellten Schlossträgers
in die Ausgangsposition möglich.
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Das
System fährt
den Schlossträger
hoch und hebt gleichzeitig die Fronthaube um den erforderlichen
Aufstellweg an.
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Die
Reversierung (Rückstellung)
des Systems erfolgt beispielsweise durch einen Winkelhebel, der
am Ende mit einem Gewinde versehen ist. Dieser wird durch das Haubenschloss
in die Aktorik eingeführt
und durch Eindrehen des Winkelhebels wird die Aktorik reversiert
(rückgestellt).
Diese Aktivität
kann durch den Fahrzeugführer
selbständig
ausgeführt werden.
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Zu
den Zeichnungen ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der das Aufstellelement
als Schlossträger 7 für das Haubenschloss 8 ausgebildet
ist.
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Falls
bei einem PKW-Typ die räumliche
Anbringung des Schlossträgers
auf dem Aufstellelement Platzprobleme bedingt, kann die Vorrichtung auch
so ausgebildet sein, dass sie mit ihrem Aufstellelement im Abstand
neben dem Haubenschloss 8 mit einem direkten Wirkkontakt
des Aufstellelementes mit der Fronthaube angeordnet ist. In diesem
Fall muss dann das Schloss gleichzeitig mit dem Aufstellen des Aufstellelementes
gelöst
werden.