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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 so genannte „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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Von
diesem Konstruktionsprinzip geht auch die Erfindung aus.
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Im
bekannten Fall sind drei Ausführungsformen
dargestellt.
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Bei
der ersten Ausführungsform
ist der Scharnierträger,
der quasi die Grundplatte für
die Scharnieranordnung bildet, an seinem vorderen Endabschnitt über eine
Drehachse an einer Anschraubplatte mit dem Stützträger für den vorderen Kotflügel gelenkig
verbunden. An seinem hinteren Endabschnitt ist der Scharnierträger über eine
sensorgesteuerte Verriegelungseinrichtung mit einem exzentrisch
gelagerten Riegel arretiert. In einem vorgegebenen Abstand zur Drehachse
greift eine energiespeichernde Einrichtung, vorzugsweise eine vorgespannte
Schenkelfeder, an dem Scharnierträger gelenkig an. Im Kollisionsfall
wird die Verriegelungseinrichtung gelöst und der Scharnierträger freigegeben. Dieser
schwenkt infolge der vorgespannten Schenkelfeder um die Drehachse
schnell nach oben und hebt die Fronthaube samt der Scharnieranordnung um
einen vorgegebenen Winkel an. Daneben sind auch zwei Ausführungsformen
dargestellt, bei denen der Scharnierträger im Kollisionsfall ohne
Drehlager durch Kulissenführungen
um einen begrenzten Hub nach oben aufgestellt wird. Bei der einen
Ausführungsform
sitzt der Scharnierträger
auf zwei bogenförmig
gekrümmten
Führungsarmen.
Bei der anderen Ausführung
ist eine schräg
angeordnete Kolben-Zylindereinheit
vorgesehen, die über
ein kräfteumlenkendes
Zwischenelement mit dem Scharnierträger verbunden ist.
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Sowohl
im Fall der Aufstellung des Scharnierträgers mit einem Führungsarm
als auch im Fall mit zwei Führungsarmen
sind bei der Aufstellung Kraftumlenkungen notwendig. Dadurch entstehen neben
Reibungsverlusten Kräfteverluste
durch Komponentenzerlegung, was sich gerade beim Einsatz von Federspeichen
zur Aufstellung nachteilig bemerkbar macht, da diese entsprechend
größer dimensioniert
werden müssen
und damit erheblichen Raum beanspruchen, der am Ort, wo die Aufstellvorrichtung
angebracht werden muss, nicht immer zur Verfügung steht. Ferner sind bei
der manuellen Rückstellung
des Scharnierträgers,
dem Reversieren, erhöhte
Kräfte
notwendig. Darüber
hinaus ist im Fall der Führung
des Scharnierträgers
mit zwei Führungsarmen
eine gekrümmte
Bahn notwendig, was zusätzlich
zu dem beschriebenen Nachteil eine gebogene Bahn für die Feder
des Federspeichers notwendig macht, die nur sehr aufwendig zu realisieren ist,
damit sie auch sicher den Scharnierträger aufstellt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Vorrichtung
zum Schutz von Personen bei einem Frontalaufprall auf ein Kraftfahrzeug
so auszubilden, dass keine Kraftumlenkung beim Aufstellen der Vorderhaube
durch einen Federspeicher notwendig ist, sowie ferner ein sehr kompakter
und dabei relativ einfacher Aufbau der Schutz-Vorrichtung erzielbar
ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt bei einer Vorrichtung zum Schutz von Personen
bei einem Frontalaufprall auf ein Kraftfahrzeug, welches eine den
Vorderwagen abdeckende Fronthaube aufweist, die windschutzscheibenseitig
an beiden Fahrzeugseiten jeweils über eine Scharnieranordnung
drehbeweglich an der Karosse des Vorderwagen angelenkt ist, mit
jeweils einem Scharnierträger
auf dem die Scharnierordnung karosserieseitig angelenkt ist und der
aufstellbar an der Karosse des Vorderwagens angebracht ist, mit
einer Federspeicher-Anordnung zum Aufstellen des Scharnierträgers sowie
mit einer Auslöse-
und Haltevorrichtung mit einem sensorgesteuerten Aktuator, die so
ausgebildet ist, dass im Grundzustand der Scharnierträger niedergehalten
ist und im Kollisionsfall sensoraktiviert für eine begrenzte Aufstellbewegung
(Arbeitshub) unter Anhebung der Fronthaube im Scharnierbereich freigebbar
ist, erfindungsgemäß dadurch,
dass die Vorrichtung ein fahrzeugfest anbringbares längliches
Gehäuse
aufweist, das ein linear aufstellbar geführtes Oberteil besitzt, an
dem entweder der Scharnierträger
angebracht ist oder das unmittelbar den Scharnierträger bildet,
dass zwei Schwenkhebel vorgesehen sind, die an einem Ende auf gehäusefesten,
parallel zueinander verlaufenden Lagerbolzen drehbar angelenkt sind
und am anderen Ende Führungsbolzen
besitzen, die in Laufkulissen gleitend aufgenommen sind, die ihrerseits
in Fortsätzen,
die mit dem Gehäuse-Oberteil in Verbindung
stehen, ausgebildet sind und dass den Schwenkhebeln jeweils mindestens eine
Aufstellfeder zum Vorspannen der Schwenkhebel in Aufstellrichtung
zugeordnet ist.
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Durch
den linear aufstellbar geführten
Scharnierträger
der erfindungsgemäßen Hebel-Aufstell-Vorrichtung
ist eine gleichförmige
und damit sichere Aufstellung des Scharnierträgers gewährleistet. Die einfache Konstruktion
des Hebelaufstellers ermöglicht
einen einfachen, preiswerten Aufbau der Vorrichtung.
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Durch
teleskopartig verschachtelbare Gehäuseteile gelingt es auch mit
Vorteil, ein kompaktes System zu schaffen, welches bei kleinster
Bauhöhe (die
geschlossene Bauhöhe
ist kleiner als der zu verfahrene Aufstell-Hub) und einer geringen
Breite, trotzdem im ausgefahrenen Zustand hohe Kräfte in Längsrichtung
aufnehmen kann.
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Ausgestaltungen
der Erfindung sind in Unteransprüchen
gekennzeichnet und ergeben sich zudem aus der Figurenbeschreibung.
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Anhand
von drei 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 isometrischen
Darstellung eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schwenkhebel-Aufstellvorrichtung
für einen
Scharnierträger
im eingefahrenen Grundzustand,
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2 in einer Längsschnitt-Darstellung
die Vorrichtung nach 1 im
eingefahrenen Grundzustand,
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3 in einer isometrischen
Darstellung die Aufstellvorrichtung nach 1 im ausgelösten, aufgestellten Zustand,
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4 in einer Längsschnitt-Darstellung
die Vorrichtung nach 3 ebenfalls
im ausgefahrenen Zustand
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5 einen Horizontalschnitt
durch die Vorrichtung nach 6,
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6 in einer schematischen
vertikalen Längsschnitt-Darstellung eine
zweite Ausführungsform
mit Synchronisierung der Aufstellbewegung der Schwenkhebel durch
Zahnräder,
mit symmetrischen Schwenkhebeln,
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7 einen Horizontalschnitt
durch die Vorrichtung nach 8,
und
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8 in einer schematischen
Längsschnittdarstellung
eine dritte Ausführungsform
mit synchronisierten Schwenkhebeln analog 6, jedoch mit asymmetrischen Schwenkhebeln.
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Die
erfindungsgemäße, in den
Zeichnungen dargestellte Vorrichtung zum Schutz von Personen bei
einem Frontaufprall auf ein Kraftfahrzeug, beruht auf dem Prinzip,
dass im Fall einer Kollision mit der Person die windschutzscheibenseitig über eine Scharnieranordnung
angeschlagene Fronthaube des Kraftfahrzeuges einschließlich ihrer
Scharnieranordnung im Anschlagbereich um einen vorgegebenen Hub
gegenüber
der Karosse des Vorderwagens aufgestellt wird.
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Die
Vorrichtung weist zunächst
ein im Wesentlichen rechteckiges Gehäuse 1 auf, das die
sensorgesteuerten Komponenten für
das aktive Aufstellen der Fronthaube enthält, und das in konventioneller
Weise an der Karosse des Vorderwagens im Bereich der Scharnieranordnungen,
vorzugsweise am Stützträger des
Kotflügels,
befestigt ist. Dabei ist an beiden Seiten des Vorderwagens jeweils
eine derartige Vorrichtung angebracht.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach
den 1 bis 4 besteht das Gehäuse aus
drei, teleskopartig ineinander verschachtelten Gehäuseteilen,
einem den Gehäuseboden
mit Seitenwänden bildenden
Unterteil 1a, das karosserieseitig fest angebracht ist,
einem verschiebbaren Mittelteil 1b zur Verlängerung
der Seitenwände
und einem den Gehäusedeckel
mit Seitenwänden
bildenden, ebenfalls verschiebbaren Oberteil 1c. Die einzelnen
Gehäuseteile
besitzen typischerweise an den Stirnseiten entsprechende Führungen,
um ein sicheres, verkantungsfreies Aufstellen des Mittel- und Oberteiles
zu gewährleisten.
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Das
Oberteil 1c besitzt kopfseitig eine im Wesentlichen rechteckige
Platte 2, im Folgenden als Aufstellplatte bezeichnet. An
dieser Aufstellplatte ist typischerweise der Scharnierträger befestigt,
der auch außermittig
nach Art einer Wippe angelenkt sein kann. Auf dem Scharnierträger ist
die zugehörige
Scharnieranordnung für
die Fronthaube, z. B. ein 4-Gelenk-Scharnier, karosserieseitig in
bekannter Weise befestigt. Zur Befestigung der Fronthaube ist ein Scharnierflansch
vorgesehen, an dem die beiden oberen Gelenke der Scharnierstangen
angelenkt sind.
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Die
Aufstellplatte kann aber auch direkt als Scharnierträger ausgebildet
sein.
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Wird
die Aufstellplatte, wie beispielsweise in den 3 und 4 dargestellt,
ausgefahren, wird der Scharnierträger in gleicher Weise und ebenso
die Scharnieranordnung mit dem hinteren Teil der Fronthaube aufgestellt.
Der Scharnierträger
mit der zugehörigen
Scharnieranordnung sowie die Fronthaube des PKW sind dabei der Einfachheit
halber nicht dargestellt.
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Am
karosseriefest angebrachten Gehäuse-Unterteil 1a sind
an den Längsseitenwänden im Bereich
der Stirnseiten zwei Lagerbolzen 3, 4 parallel zueinander
fest angebracht. Auf diesen Lagerbolzen ist jeweils ein Schwenkhebel 5, 6 drehbar
gelagert. Ferner ist auf diesen Lagerbolzen jeweils eine Aufstell-Schenkelfeder 7, 8 mit
hoher Federkraft aufgebracht, von der jeweils ein Schenkel gehäusefest
eingespannt ist und der anderen Schenkel jeweils den zugehörigen Schwenkhebel,
diesen im aufstellenden Sinne verspannend, umgreift.
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Das
freie Ende der gleichlangen, sich kreuzenden Schwenkhebel 5, 6 ist
jeweils mit einem Führungsbolzen 9, 10 versehen,
der in Laufkulissen 11, 12 geführt aufgenommen ist. Diese
Laufkulissen sind in unteren Fortsätzen 13a, 13b einer
Trägerplatte 13, die
ihrerseits auf der Unterseite der Aufstellplatte 2 angebracht
ist, ausgebildet. Diese Trägerplatte
kann entfallen, wenn die Aufstellplatte entsprechend stärker dimensioniert
ist.
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Am
Gehäuse-Unterteil 1a ist
ferner ein sensorgesteuerter pyrotechnischer Aktuator 14 mit
einem im aktivierten Zustand ausgestoßenen Stift 14a fest
angebracht, sowie eine zweiarmige Halteklinke 15, die mittels
einer Halte-Schenkelfeder 16 im haltenden Sinne vorgespannt
ist, drehbar angelenkt. Der obere Arm, der Haltearm, der Halteklinke 15 steht
im lösbaren
Wirkeingriff mit einer Halteklaue 17, am Fortsatz 13a,
während
der untere Arm, der Steuerarm, im Wirkkontakt mit dem Stift 14a des
Aktuators 14 steht.
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Ferner
ist auf dem Gehäuseboden über einer entsprechenden Öffnung eine
Gewindehülse 18 für das noch
zu erläuternde
Reversieren des aufgestellten Systems fest angebracht.
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Im
Grundzustand nach den 1 und 2 sind die Gehäuseteile 1 bis 1c zusammengeschoben
und die Schwenkhebel 5, 6 befinden sich zusammengefaltet
in einer waagrechten Lage. Die Aufstell-Schenkelfedern 7, 8 sind
vorgespannt. Der hakenförmige Haltearm
der Halteklinke 15 steht im Wirkeingriff mit der Halteklaue 17 und
hält die
Trägerplatte 13 mit Aufstellplatte 2 (Scharnierträger) gegen
die Vorspannkraft der Aufstellfedern nieder.
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Wird
der Aktuator 14 ausgelöst,
stößt dieser den
Stift 14a aus, der die Halteklinke 15 gegen die Federkraft
der Halte-Schenkelfeder 16 öffnend dreht. Dadurch wird
der Wirkeingriff zwischen der Halteklinke 15 und der Halteklaue 17 aufgehoben.
Unter der großen
Vorspannung der starken Aufstell-Schenkelfedern 7, 8 drehen
sich die Schwenkhebel 5, 6 aufstellend. Dabei
gleiten die Führungsbolzen 9, 10 an den
Schwenkhebel-Enden in den Laufkulissen 11, 12 der
Trägerplatte
und damit des Gehäuse-Oberteils 1c.
Durch das parallel geführte
Oberteil 1c und den sich drehenden Schwenkhebel-Armen erfolgt
die Aufstellbewegung, wobei der sich aus der Kreisbewegung der Schenkhebet
ergebene waagrechte Relativhub durch die mittels Langlöcher gebildeten Lauf-Kulissen 11, 12 kompensiert
wird. Der aufgestellte Zustand ist in den 3 und 4 dargestellt.
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Im
Fall einer ungewollten Auslösung,
oder einer Auslösung
ohne bzw. einer kleinen Kollision ohne Personenbeteiligung, z. B.
beim Ein-/Ausparken, oder bei einer Auslösung zu Testzwecken, ist es
notwendig, das aufgestellte System zu reversieren, was am einfachsten
und kostengünstigsten
manuell geschieht. Da die Kraft der Aufstellfedern 7, 8 sehr
hoch ist und die an beiden Seiten des Vorderwagens aufgestellten
Systeme möglichst
gleichförmig
reversiert werden müssen,
um Verwölbungen
der großflächigen Fronthaube
zu vermeiden, ist ein Hilfswerkzeug notwendig.
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Die
Reversierung erfolgt unter Verwendung eines Reversierstabes mit
einem Gewindeabschnitt, der durch die Öffnung 2a in der Aufstellplatte 2 hindurch
in die Gewindehülse 18 montiert
und dabei mit einer Ringschulter an der Aufstellplatte anliegt.
Er wird soweit eingedreht, bis der haltende Wirkeingriff zwischen
Halteklinke 15 und Halteklaue 17 wieder hergestellt
ist. Danach wird der Reversierstab entfernt. Dieses Reversieren
wird in Schritten abwechselnd an den beiden Aufstell-Vorrichtungen durchgeführt.
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In
den 5, 6 ist eine zweite Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, bei der zur Verbesserung des gleichmäßigen Aufstellens
beider Schwenkhebel eine Synchronisierung der Bewegung beider Schwenkhebel
vorgesehen ist. Soweit die Komponenten mit denen in den 1 bis 4 funktionsgleich sind, wurden sie mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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Anders
als im ersten Ausführungsbeispiel sind
die beiden Schwenkhebel 5, 6 in der Gehäusemitte
auf zwei parallel im Unterteil 1a angeordneten Lagerbolzen 3, 4 fluchtend
miteinander drehbar gelagert. Im Lagerbereich besitzen diese Schwenk-Hebel Verzahnungen 19, 20,
die im montierten Zustand miteinander kämmen und damit eine synchrone
Drehbewegung gewährleisten.
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Die
Schwenkhebel 5, 6 sind jeweils mit einer doppelten
Aufstell-Schenkelfeder 7, 8,
zwischen denen sich jeweils der zugeordnete Schwenkhebel befindet,
im Grundzustand des Systems vorgespannt.
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Beide
Schwenkhebel besitzen am oberen Arm jeweils einen festmontierten
Führungsbolzen 9, 10,
wobei sich diese Führungsbolzen,
wie im Fall des ersten Ausführungsbeispieles,
in Langlochkulissen 11, 12, welche in Fortsätzen 13a, 13b des
aufstellbaren Gehäuse-Oberteiles 1c ausgebildet
sind, gleitend bewegen.
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Wie
im Fall der 1 bis 4 ist an dem Fortsatz 13a eine
Halteklaue 17 angeformt, in die im gespannten Zustand des
Systems eine federvorgespannte Halteklinke 15, die gehäusefest
im Unterteil 1a drehbar angelenkt ist, verklinkend eingreift.
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Wird
der Aktuator 14 ausgelöst,
stößt er einen
Stift aus, der die Halteklinke 15 gegen die Kraft der Halte-Schenkelfeder 16 verschwenkt
und dadurch die Halteklaue 17 freigibt. Dadurch können die beiden
Doppel-Aufstellschenkelfedern 7, 8 die Schwenkhebel 5, 6 in
synchroner Bewegung aufstellend verschwenken, wobei über die
Führungsbolzen 9, 10 und
die Fortsätze 13a, 13b der
Trägerplatte, das
Gehäuse-Oberteil 1c mitgenommen
wird.
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Der
aufgestellte Zustand ist in 6 strichliert
dargestellt.
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Im Übrigen gilt
das zur ersten Ausführungsform
Gesagte entsprechend.
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Wird
für das
Aufstellsystem keine parallele Verstellung sondern eine gewollte
Winkelstellung des Gehäuse-Oberteiles 1c gewünscht, um
z. B. Lageverschiebungen beim Aufstellen der Fronthaube auszugleichen,
kann dies in einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform nach den 5, 6 durch eine asymmetrische Ausführung der
Hebellängen
der Schwenkhebel 5, 6 mit entsprechender Anpassung der
Laufkulisse erreicht werden.
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Es
versteht sich, dass die dargestellten Ausführungsbeispiele zwar bevorzugte
Ausführungsformen
sind, dass jedoch die Erfindung darauf nicht beschränkt ist.
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Das
Gehäuse 1 kann
nicht nur dreiteilig wie im Fall der 1 bis 4 bzw. nicht nur zweiteilig
wie im Fall der Ausführung
nach den 5 bis 8 sondern auch einteilig
ausgeführt
sind, mit einer den Deckel des Gehäuses bildenden Aufstellplatte,
die zusätzliche
Führungen
aufweist, und an der die Fortsätze 13a,b angebracht
sind.
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Auch
kann das Halte-/Auslösesystem 14 bis 17 anders
ausgebildet sein, z. B. kann es anstelle der Halteklaue 17 einen
Haltebolzen, der von einer Drehklinke umfasst wird, aufweisen. Auch
kann anstelle des pyrotechnischen Aktuators ein vom Bordnetz aktivierbarer
Auslösemagnet
vorgesehen sein und auch das Reversieren kann auf andere Weise erfolgen.
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- 1
- Gehäuse
- 1a
- Gehäuse-Unterteil
- 1b
- Gehäuse-Mittelteil
- 1c
- Gehäuse-Oberteil
- 2
- Aufstellplatte
- 2a
- Öffnung
- 3,
4
- Lagerbolzen
- 5,
6
- Schwenkhebel
- 7,
8
- Aufstell-Schenkelfeder
- 9,
10
- Führungsbolzen
- 11,
12
- Laufkulissen
- 13
- Trägerplatte
- 13a,b
- Fortsätze (der
Trägerplatte)
- 14
- Aktuator
- 14a
- ausstoßbarer Stift
- 15
- Halte-Klinke
- 16
- Halte-Schenkelfeder
- 17
- Halteklaue
- 18
- Gewindehülse
- 19,
20
- Verzahnungen