DE102005048328B3

DE102005048328B3 - Schutzvorrichtung in Kraftfahrzeugen zum Personenschutz

Info

Publication number: DE102005048328B3
Application number: DE200510048328
Authority: DE
Inventors: Frank Mika; Martin Rex
Original assignee: ISE Innomotive Systems Europe GmbH
Current assignee: Metalsa Automotive GmbH
Priority date: 2005-10-08
Filing date: 2005-10-08
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2025-10-09

Abstract

Derartige Schutzvorrichtungen weisen typischerweise ein in einem karosseriefesten Gehäuse (6a) geführtes aufstellbares Element (6b) auf, das im Grundzustand durch eine auslösbare Haltevorrichtung in seiner Lage fixiert ist und sensorgesteuert mittels eines Energiespeichers mit hoher Beschleunigung um einen vorgegebenen Hub gegen einen Anschlag unter Aktivierung des Schutzes ausfahrbar ist. DOLLAR A Um einen Rückprall beim Ausfahren des aufstellbaren Elementes (6b) zu vermeiden, sieht die Erfindung vor, dass am aufstellbaren Element (6b) oder an einem mit ihm verbundenen Körper (2), die jeweils eine zu beschleunigende träge Masse bilden, ein Dämpfungsglied (7), bestehend aus einer Kammer (7a), die partiell mit Schüttgut (7b) befüllt ist, befestigt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung in Kraftfahrzeugen zum Personenschutz, welches ein in einem karosseriefesten Gehäuse geführtes aufstellbares Element aufweist, das im Grundzustand durch eine auslösbare Haltevorrichtung in seiner Lage fixiert ist und sensorgesteuert mittels eines Energiespeichers mit hoher Beschleunigung um einen vorgegebenen Hub gegen einen Anschlag unter Aktivierung des Schutzes ausfahrbar ist.

In Kraftfahrzeugen werden verstärkt Schutzvorrichtungen zum Personenschutz integriert, die zwei zueinander bewegbare Teile aufweisen, welche im Grundzustand, wenn keine Gefährdung zu erwarten ist, durch eine Haltevorrichtung in ihrer gegenseitigen Lage fixiert werden müssen, und die im Gefahrenfall unter Auslösen der Haltevorrichtung mit hoher Beschleunigung relativ zueinander bewegt werden müssen.

Typische Beispiele sind die bekannten Überrollschutzvorrichtungen für Cabriolets zum Schutz der Fahrzeuginsassen mit einem ausfahrbaren Überrollbügel, der im Grundzustand durch die Haltevorrichtung in einer abgesenkten Ruhelage in einem Gehäuse fixiert ist, und der im Überschlagfall sensorgesteuert mittels eines dann aktivierten Energiespeichers aus der abgesenkten Ruhelage in eine Stützlage ausfährt. Stellvertretend für viele Druckschriften wird hierzu auf die DE 100 40 642 C2 verwiesen.

Ein weiteres typisches Beispiel sind die bekannten Vorrichtungen zum Schutz von Personen bei einem Frontalaufprall auf die Fronthaube des Kraftfahrzeuges durch aktives Aufstellen der Fronthaube, insbesondere im Bereich des Haubenscharnieres, durch ein Aufstellelement, auch Aktor genannt, das aus einem karosseriefesten Gehäuse und einem darin mittels eines Energiespeichers aufstellbar gehalterten, mit der Fronthaube verbundenen Hubelement besteht. Im Grundzustand wird das Hubelement durch die Haltevorrichtung in der abgesenkten Ruhelage gehalten; im Gefahrenfall wird es sensorgesteuert unter Auslösen der Haltevorrichtung um einen vorgegebenen Hub aufgestellt.

Letztere Vorrichtungen für einen Aufprallschutz nach dem Prinzip der aktiven Fronthaube, für welche die Erfindung im besonderen Maße in Betracht kommt, sollen Fußgänger, seien es Kinder oder Erwachsene, bzw. Zweiradfahrer oder Skater, die von einem Kraftfahrzeug angefahren, und auf dessen Front- oder Motorhaube sowie gegen die Windschutzscheibe geschleudert werden, gegen besonders schwere Verletzungen schützen. 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 an der Fronthaube am Übergang zur Windschutzscheibe aufschlägt und dabei erheblich verletzt wird. Vorgenannte Schutzvorrichtungen, 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 nachgiebiger gestalten.

Dadurch, dass nämlich die Fronthaube bei der von einem Aufprall-Sensor erfassten Kollision mit einem Fußgänger in eine gegenüber ihrer Ruhe – d.h. Normalfallstellung angehobene Aufprallstellung nachgiebig 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.

Bei beiden Schutzvorrichtungs-Typen sind Anschläge vorgesehen, welche die Aufstell- bzw. Hubhöhe auf einen vorgegebenen Wert begrenzen, d.h. die Endlage der Überrollbügel bzw. der Hubelemente vorgeben. Dabei kann es zu einem sehr harten Aufprall auf die jeweiligen Anschläge kommen, wenn als Energiespeicher kein Federpaket, sondern eine sensorgesteuert zündbare pyrotechnische Treibladung zum Aufstellen des Überrollbügels bzw. Hubelementes vorgesehen ist, wie es z.B. aus der DE 28 41 315 A1 , der DE 103 43 106 A1 sowie der DE 101 08 882 A1 bekannt ist.

Da die Treibladung die Treibgase explosionsartig freisetzt, wird der Überrollbügel bzw. das Hubelement sehr stark beschleunigt und schlägt mit relativ hoher Kraft an dem den Arbeitshub begrenzenden karosseriefesten Anschlag an. Abgesehen von dem dabei zusätzlich entstehenden starken Knall werden die Komponenten des Aufstellsystems auch stark mechanisch beansprucht. Ferner kommt es zu einem Rückpralleffekt, wodurch die zuvor erreichte max. Ausfahrhöhe deutlich unterschritten wird, was die Sicherheit beeinträchtigt.

So wird beispielsweise bei einer Auslösung eines aktiven Hubsystems beim Aufstellen einer Fronhaube eine Masse von ca. 5–7 kg beschleunigt. Die nach dem Erreichen der max. Ausfahrhöhe überschüssige Energie, mit Kraftvektor in Richtung nach oben, versucht sich nun abzubauen, indem sie freie Wege im System sucht. Da diese nicht zur Verfügung stehen, dreht sich der Kraftvektor um und wirkt nun umgekehrt in Richtung nach unten. Dadurch wird die max. Ausfahrhöhe unterschritten. Diese nach unten gerichtete Kraft gilt es zu dämpfen bzw. zu neutralisieren, d.h. den Rückpralleffekt aufzuheben, zumindest deutlich zu reduzieren.

Um dies zu erreichen, hat man beispielsweise bei Aufstellelementen schon daran gedacht, innerhalb des Aufstellelementes Dämpfungsmittel vorzusehen, die so ausgebildet und angeordnet sind, dass das Hubelement bei seiner Aufstellung seine Endlage abgebremst weich erreicht, wobei zur Abstützung des Hubelementes in seiner ausgefahrenen Position sowie zum Halten in dieser Position mindestens eine parallel geschaltete Stütz-Feder vorgesehen ist. Durch das gedämpfte Erreichen der Endlage des Hubelementes wird ein relativ weicher Anschlag ohne Rückschlag und ohne mechanische Beeinträchtigung des Aufstellelementes erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs bezeichneten Schutzvorrichtung ein einfaches Dämpfungselement vorzusehen, welches auf einfache, wartungsfreie Weise ermöglicht, die Energie abzubauen, die als überschüssige Energie vorhanden ist, sobald das System seine theoretische Endlage mit Erreichen der max. Ausfahrhöhe erreicht hat. Dabei soll das System die max. Ausfahrhöhe beibehalten, um z.B. einen größtmöglichen Deformationsweg zwischen weicher Fronthaube und harten Motoraggregaten zu gewährleisten.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einer Schutzvorrichtung in Kraftfahrzeugen zum Personenschutz, welches ein in einem karosseriefesten Gehäuse geführtes aufstellbares Element aufweist, das im Grundzustand durch eine auslösbare Haltevorrichtung in seiner Lage fixiert ist und sensorgesteuert mittels eines Energiespeichers mit hoher Beschleunigung um einen vorgegebenen Hub gegen einen Anschlag unter Aktivierung des Schutzes ausfahrbar ist, gemäß der Erfindung dadurch, dass am aufstellbaren Element oder an einem mit ihm verbundenen Körper, die jeweils eine zu beschleunigende träge Masse bilden, ein Dämpfungsglied, bestehend aus einer Kammer, die partiell mit Schüttgut befüllt ist, befestigt ist.

Das erfindungsgemäße Dämpfungselement ist beliebig oft einsetzbar, es steht einer Reversierung der aufgestellten Komponente nicht im Weg, ist absolut wartungsfrei, äußerst kostengünstig, für alle Fahrzeugtypen einsetzbar und sogar nachrüstbar.

Der Begriff „Kammer" im Sinne der Erfindung ist im weitesten Sinne als ein allseits umschlossener Hohlkörper unabhängig von seiner geometrischen Konfiguration zu verstehen, der also auch Kapseln, rohrförmige Gebilde oder dergleichen umfasst.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet sowie ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.

Anhand von zwei in den Zeichnungen auf der Basis eines Aufstellelementes für die Fronthaube eines Kraftfahrzeuges im Scharnierbereich dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

1 in einer schematischen Gesamtübersichts-Darstellung die Anordnung der mit dem erfindungsgemäßen Dämpfungsglied versehenen Schutzvorrichtung zur aktiven Motorhaube im Vorderwagen eines Personenkraftfahrzeuges,

2 in einer vergrößerten Ausschnitt-Darstellung aus 1 den näheren Aufbau einer ersten Ausführungsform der Befestigung des erfindungsgemäßen Dämpfungsgliedes

3 in einer vergrößerten Darstellung analog 2 eine zweite Ausführungsform der Befestigung des erfindungsgemäßen Dämpfungsgliedes, und

4 in drei Figurenteilen A, B, C die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Dämpfungselementes.

Die 1 zeigt in einer Gesamtübersicht den Vorderwagen eines Personenkraftfahrzeuges mit einer den Motorraum 1 abdeckenden Fronthaube 2, einem Frontscheinwerfer 3 und einem Vorderrad 4. Im Bereich des symbolisch dargestellten Haubenscharnieres 5, mit welchem die Fronthaube 2 an der Karosse des Vorderwagens angelenkt ist, ist im Motorraum 1 ein Aufstellelement 6 zum aktiven Aufstellen der Fronthaube vorgesehen, das mit seinem Gehäuse 6a karosseriefest angebracht ist und dessen aufstellbares Hubelement 6b mit dem Haubenscharnier 5 verbunden ist.
Dieses Aufstellelement 6, das an beiden Seiten des Vorderwagens angebracht ist, ist in der 1 und auch in den anderen Figuren als „black box" dargestellt. Es ist entsprechend den bekannten Konstruktionen ausgebildet.
Das Haubenscharnier besitzt typischerweise ein Scharnier-Oberteil 5a, das mit der Fronthaube 2 verbunden ist, und ein Scharnier-Unterteil 5b, das typischerweise mit dem Hubelement oder einem daran ggf. in Form einer Wippe angebrachten Scharnierträger verbunden ist. Wie die 1 zeigt, ist die Fronthaube 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung jedoch nicht direkt am Scharnier-Oberteil befestigt, sondern es ist ein Dämpfungsglied 7, bestehend aus einer Kammer 7a, die partiell mit Schüttgut 7b befüllt ist, zwischen dem Scharnier-Oberteil 5a und der Fronthaube 2 angebracht.
In 2 ist in einer Ausschnittdarstellung aus 1 das Aufstellelement 6, der Aktor, zusammen mit dem Dämpfungsglied näher dargestellt.
Das Schüttgut 7b füllt vorzugsweise 1/3 bis 2/3 des Volumens der Kammer 7a des Dämpfungsgliedes 7 aus, damit der für die Dämpfung notwendige Bewegungsraum des Schüttgutes innerhalb der Kammer 7a gegeben ist.
Vorzugsweise wird das Schüttgut 7b durch ein feinkörniges, gut rieselfähiges Schüttgut mit hoher Dichte, z.B. aus Sand, Stahl-, oder Bleikörnchen, gebildet.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Dämpfungselementes stellt sich in Verbindung mit 4 wie folgt dar:
Das feinkörnige Schüttgut 7b befindet sich in der Ausgangslage des Aufstellelementes 6 und zugleich der Fronthaube 2 am Boden der Kammer 7a. Wird das Hubelement 6b ausgelöst, bleibt das Schüttgut 7b zunächst am Boden der Kammer (Figurenteil 4A).
Bei Erreichen der max. Hubhöhe, also bei Erreichen des den Hub begrenzenden (nicht dargestellten) Anschlags, wird das feinkörnige Schüttgut 7b nach oben beschleunigt (Figurenteil 4B) und trifft zeitversetzt auf den oberen Gehäuseboden auf. Die überschüssige Energie der beschleunigten äußeren Massen (Fronthaube 2 und Scharnier 5), die auch nach Erreichen der max. Ausfahrhöhe vorhanden ist, kehrt sich mit dem Anschlag um und der Kraftvektor zeigt nach unten. In diesem Moment tritt das zeitversetzt auftretende Schüttgut 7b als neutraliserende Kraft auf den nach unten gerichteten Kraftvektor der äußeren beschleunigten Massen auf (Kräftegleichgewicht nach Figurenteil 4C). Die Energie wird nun abgebaut und es kommt nicht zu dem typischen Rückstelleffekt des Systems.
Das Schüttgut 7b versammelt sich danach wieder auf dem Boden der Kammer 7a, das Aufstellelement 6 kann reversiert werden und das Dämpfungsglied 7 ist wieder im Grundzustand nach Figurenteil 4A, d.h. voll einsatzbereit.
Die 3 zeigt eine Variante der bisher beschriebenen Befestigung des Dämpfungsgliedes 7. Danach ist das Dämpfungsglied 7 unterhalb des Scharnier-Oberteiles 7a an diesem und die Fronthaube 2 selbst direkt am Scharnier-Oberteil befestigt.
Diese Variante kann bei bestimmten Scharnierkonstruktionen günstiger sein.
Prinzipiell ist auch eine Ausgestaltung denkbar, bei der das Dämpfungsglied zwischen dem Hubelement und dem Haubenscharnier-Unterteil befestigt ist.
Die Wandung der Kammer 7a kann ein Blech- oder Kunststoffteil sein.
Die Befestigung des Dämpfungsgliedes erfolgt mit bekannten Maßnahmen.

1: Motorraum
2: Fronthaube
3: Frontscheinwerfer
4: Vorderrad
5: Haubenscharnier
5a: Scharnier-Oberteil
5b: Scharnier-Unterteil
6: Aufstellelement
6a: Gehäuse
6b: Hubelement
7: Dämpfungsglied
7a: Kammer
7b: Schüttgut

Claims

Schutzvorrichtung in Kraftfahrzeugen zum Personenschutz, welches ein in einem karosseriefesten Gehäuse (6a) geführtes aufstellbares Element (6b) aufweist, das im Grundzustand durch eine auslösbare Haltevorrichtung in seiner Lage fixiert ist und sensorgesteuert mittels eines Energiespeichers mit hoher Beschleunigung um einen vorgegebenen Hub gegen einen Anschlag unter Aktivierung des Schutzes ausfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass am aufstellbaren Element (6b) oder an einem mit ihm verbundenen Körper (2), die jeweils eine zu beschleunigende träge Masse bilden, ein Dämpfungsglied (7), bestehend aus einer Kammer (7a), die partiell mit Schüttgut (7b) befüllt ist, befestigt ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut (7b) 1/3 bis 2/3 des Volumens der Kammer (7a) befüllt.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut (7b) durch ein feinkörniges, gut rieselfähiges Schüttgut mit hoher Dichte gebildet ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut (7b) aus Sand-, Stahl-, oder Bleikörnchen besteht.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ausgebildet zum aktiven Aufstellen der Fronthaube des Kraftfahrzeuges im Haubenscharnierbereich, bestehend aus einem Aufstellelement (6) mit einem karosseriefesten Gehäuse (6a) und einem darin linear geführten, mit dem Haubenscharnier verbundenen Hubelement (6b), dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied (7) zwischen der Fronthaube (2) und dem Haubenscharnier-Oberteil (5a) befestigt ist.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ausgebildet zum aktiven Aufstellen der Fronthaube des Kraftfahrzeuges im Haubenscharnierbereich, bestehend aus einem Aufstellelement (6) mit einem karosseriefesten Gehäuse (6a) und einem darin linear geführten, mit dem Haubenscharnier verbundenen Hubelement (6b), dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied (7) zwischen dem Hubelement und dem Haubenscharnier-Unterteil befestigt ist.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ausgebildet zum aktiven Aufstellen der Fronthaube des Kraftfahrzeuges im Haubenscharnierbereich, bestehend aus einem Aufstellelement (5) mit einem karosseriefesten Gehäuse (6a) und einem darin linear geführten, mit dem Haubenscharnier verbundenen Hubelement (6b), dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied (7) unterhalb des Scharnier-Oberteiles an diesem befestigt ist.