Vorrichtung zum Schutz von Personen bei einem Frontaiaufprali auf ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Jährlich ereignen sich zahlreiche Unfälle, bei denen Fußgänger, Skater oder Zweiradfahrer, von einem Kraftfahrzeug angefahren, auf die Frontoder 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.
Aufgrund von entsprechenden Forderungen arbeitet die Fahrzeugindustrie intensiv an dem Problem, den Personenschutz insoweit zu verbessern.
Es sind eine Pieihe von Möglichkeiten zur Lösung dieses Problems bekannt geworden, wie ein vor der Windschutzscheibe liegendes netzartiges Auffangelement oder ein im Aufprallfall sensorgesteuert aufblasbarer Luftsack im Ubergangsbereich zwischen Windschutzscheibe und Frontscheibe.
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.
Für das „aktive" Aufstellen der Fronthaube sind eine Reihe von konstruktiven Möglichkeiten mit unterschiedlichen Antriebsarten bekannt geworden.
So zeigt die DE 197 12961 A1 einen Aufprallschutz durch eine „aktive Fronthaube", die windschutzscheibenseitig über eine Scharnieranordnung drehbar angeschlagen ist. Diese Scharnieranordnung ist mittelbar über einen schwenkbar oder verschiebbar^Jage_rte_n 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.
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.
Von diesem Konstruktionsprinzip geht auch die Erfindung aus.
im bekannten Fall sind drei Ausführungsformen dargestellt.
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 äer Scharnierträger auf zwei bogenförmig gekrümmten Führungsarmen. Bei r uiwαil- u αιn iH-iovlr voni I ff Δku.-βwefiV-w'i-'hl lπi fc ιjηi in-W) i itewtc- α -viini IαV e --'V 'hi ιri αä. --π-
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Zylindereinheit vorgesehen, die über ein kräfteumlenkendes Zwischenelement mit dem Scharnierträger verbunden ist.
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 Schamierträgers, 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.
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.
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 angeienkt ist, mit jeweils einem Sehamieriräger auf dem die Scharnierordnung karosserieseitig angelenkt ist und der aufstellbar an der Karosse des Vorderwagens angebracht ist, mit einer Federspeicher-Anordnung zum Aufstellen des Schamierträgers 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 Vorspannender Schwenkhebel in Aufstellrichtung zugeordnet ist.
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.
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.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet und ergeben sich zudem aus der Figurenbeschreibung.
Anhand von drei in den Zeichnungen in verschiedenen Ansichten und Zuständen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 in einer isometrischen Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwenkhebel- Aufstellvorrichtung für einen Scharnierträger im eingefahrenen Grundzustand,
Fig. 2 in einer Längsschnitt-Darstellung die Vorrichtung nach Fig. 1 im eingefahrenen Grundzustand,
Fig. 3 in einer isometrischen Darstellung die Aufstellvorrichtung nach Fig. 1 im ausgelösten, aufgestellten Zustand,
Fig. 4 in einer Längsschnitt-Darstellung die Vorrichtung nach Fig. 3 ebenfalls im ausgefahrenen Zustand
Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 6,
Fig. 6 in einer schematischen vertikalen Längsschnitt- Darstellung eine zweite Ausführungsform mit Synchronisierung der Aufstellbewegung der Schwenkhebel durch Zahnräder, mit symmetrischen Schwenkhebeln,
Fig. 7 einen Horizontalschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 8,
Fig. 8 jn einer schemajfeche Lä gsschnittdarstellung eine dritte Ausführungsform mit synchronisierten Schwenkhebeln analog Fig. 6, jedoch mit asymmetrischen Schwenkhebeln.
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.
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.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 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.
Das Oberteil 1 c besitzt kopfseitig eine im Wesentlichen rechteckige Platte 2, im Folgenden als Aufstellplatte bezeichnet. An dieser
außermittig nach Art einer Wippe angelenkt sein kann. Auf dem Scharnierträger ist die zugehörige Scharnieranordnung für die Fronthaube, z. B. ein 4-Gelenk-Schamier, karosserieseitig in bekannter Weise befestigt. Zur Befestigung der Fronthaube ist ein
Scharnierflansch vorgesehen, an dem die beiden oberen Gelenke der Scharnierstangen angelenkt sind.
Die Aufstellplatte kann aber auch direkt als Scharnierträger ausgebildet sein.
Wird die Aufstellplatte, wie beispielsweise in den Fig. 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 Schamieranordnung sowie die Fronthaube des PKW sind dabei der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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.
Das freie Ende der gleichlangen, sich kreuzenden Schwenkhebel 5, 6 ist jeweils mit einem Führungsbol∑en 9, 10 versehen, der in Laufkulissen 11, 12-geführt aufgenomme- ist DLes-e LaufkuLissen sind in unteren Fortsätzen 13a, 13b einer Trägerplatte 13, die ihrerseits auf der Unterseite der ufstelipiatte 2 angebracht ist, ausgebildet. Diese Trägerplatte kann entfallen, wenn die Aufstellplatte entsprechend stärker dimensioniert ist.
Am Gehäuse-Unterteil 1 a 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.
Ferner ist auf dem Gehäuseboden über einer entsprechenden Öffnung eine Gewindehülse 18 für das noch zu erläuternde Reversieren des aufgestellten Systems fest angebracht.
Im Grundzustand nach den Figuren 1 und 2 sind die Gehäuseteile 1 bis 1 c zusammengeschoben und die Schwenkhebel 5, 6 befinden sich zusammengefaltet in einer waagrechten Lage. Die Aufsteil- 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.
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 Aufsteil-Schenkelfedern 7, 8 drehen sich die Schwenkhebel 5, 6 au-fste-liejid .---Dabei -gleiten die Führungsbolzen 9, 10 an den Schwenkhebel-Enden in den Lauf kulissen 11 , 12 der Trägerplatte und damit des Gehäuse-Oberteiis 1 c. Durch das paraiiei geführte Oberteil 1 c und den sich drehenden Schwenkhebel-Armen erfolgt die Aufstellbewegung, wobei der sich aus der Kreisbewegung der Schenkhebel ergebene waagrechte Relativhub durch die mittels Langlöcher gebildeten Lauf-Kulissen 11 ,12 kompensiert wird. Der aufgestellte Zustand ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt.
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.
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.
In den Fig. 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 Fig. 1 bis 4 funktionsgleich sind, wurden sie mit denselben
Bezugszeichen versehen.
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.
Die Schwenkhebel 5, 6 sind jeweils mit einer doppelten Aufsteil- Schenkelfeder 7, 8, zwischen denen sich jeweils der zugeordnete Schwenkhebel befindet, im Grundzustand des Systems vorgespannt.
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.
Wie im Fall der Fig. 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.
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 Führunpjsbojzen 9, 10 und die Fortsätze 13a, 13b der Trägerplatte, das Gehäuse-Oberteil 1 c mitgenommen wird.
Der aufgestellte Zustand ist in Fig. 6 strichliert dargestellt.
Im Übrigen gilt das zur ersten Ausführungsform Gesagte entsprechend.
Wird für das Aufstellsystem keine parallele Verstellung sondern eine gewollte Winkelstellung des Gehäuse-Oberteiles 1 c gewünscht, um z. B. Lageverschiebungen beim Aufstellen der Fronthaube auszugleichen, kann dies in einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform nach den Figuren 5, 6 durch eine asymmetrische Ausführung der Hebellängen der Schwenkhebel 5, 6 mit entsprechender Anpassung der Laufkulisse erreicht werden.
Es versteht sich, dass die dargestellten Ausführungsbeispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen sind, dass jedoch die Erfindung darauf nicht beschränkt ist.
Das Gehäuse 1 kann nicht nur dreiteilig wie im Fall der Figuren 1 bis 4 bzw. nicht nur zweiteilig wie im Fall der Ausführung nach den Figuren 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.
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.
Bezugszeichenliste
Gehäusea Gehäuse-Unterteilb Gehäuse-Mittelteilc Gehäuse-Oberteil Aufstellplattea Öffnung, 4 Lagerbolzen, 6 Schwenkhebel, 8 Aufstell-Schenkelfeder, 10 Führungsbolzen1 , 12 Laufkulissen3 Trägerplatte a,b Fortsätze (der Trägerplatte) Aktuator a ausstoßbarer Stift Halte-Klinke Halte-Schenkelfeder Halteklaue Gewindehülse , 20 Verzahnungen