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Die
Erfindung betrifft eine Hubvorrichtung, deren Verwendung sowie ein
Kraftfahrzeug mit einer Fußgängerschutz-Vorrichtung.
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Bei
bekannten Kraftfahrzeugen erfolgt das Anheben der Motorhaube in
aller Regel manuell. Im Zusammenhang mit der Entwicklung aktiver
Systeme für
den Fußgängerschutz
von Kraftfahrzeugen ist eine Hubvorrichtung zum Anheben der Motorhaube eines
Kraftfahrzeuges vorgestellt worden, bei der die Motorhaube mittels
pyrotechnischer Zylinder unter der Motorhaube, die beim Aufprall
eines Fußgängers gezündet werden,
angehoben wird. Hierdurch entsteht eine Knautschzone unter der Motorhaube,
die zum Abfangen des Fußgängers benutzt
werden kann. Das Risiko tödlicher
Fußgängerverletzungen wird
hierdurch vermindert. Die bekannte Hubvorrichtung ist allerdings
nur zum einmaligen Einsatz bestimmt.
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Aus
der
DE 195 00 613
A1 ist eine Hubvorrichtung zum Anheben eines astronomischen
Teleskopspiegels mit einem auslösbaren
gasdruckbetätigten
Hubelement bekannt. Eine derartige Hubvorrichtung ist schon aufgrund
ihrer Baugröße, aber
auch aufgrund der dort vorliegenden sehr aufwendigen Konstruktion
nicht zum Einsatz in einer Fußgängerschutz-Vorrichtung
geeignet.
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Aus
dem Buch von R. Haug, „Pneumatik", Teubner Studienskripten,
Stuttgart, B. G. Teubner Stuttgart, 1980, Seiten 265 bis 269, ist
der Einsatz eines Druckreduzierventils bei einer Drucklufterzeugungsanlage
bekannt.
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In
der
DE 199 46 408
A1 ist ein Pre-Crashsensor zur Erzeugung eines Betätigungssignals
zur Auslösung
einer Hubvorrichtung für
eine Motorhaube eines Kraftfahrzeuges zum Fußgängerschutz beschrieben.
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Es
ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hubvorrichtung,
die mehrfach betätigt
werden kann, so weiterzubilden, dass sie zum Anheben der Motorhaube
eines Kraftfahrzeuges geeignet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Hubvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.
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Gegenüber der
bekannten Fußgängerschutz-Hubvorrichtung
mit den pyrotechnisch betätigten
Zylindern als Hubelement kann die erfindungsgemäße Hubvorrichtung abhängig von
der Auslegung der Druckgas-Quelle und der Auslöseeinrichtung mehrfach betätigt werden.
Die Hubvorrichtung kann daher nicht nur zum einmaligen Fahrzeugschutz
eingesetzt werden, sondern es ist z.B. möglich, ein Fahrzeugschutzsystem
zum mehrfachen Einsatz auszulegen. Darüber hinaus kann bei der Anwendung
der Hubvorrichtung zum Anheben der Motorhaube eines Kraftfahrzeuges
diese so ausgelegt werden, dass sie bei manueller Betätigung,
z.B. über einen
Betätigungsschalter
im Fahrzeugcockpit, die Motorhaube zu Inspektionszwecken anhebt.
Eine erfindungsgemäße Druckgas-Quelle
mit zwei Druckbehältern und
einem zwischengeschalteten Druckminderer ermöglicht eine Vielzahl von Betätigungen
der Hubvorrichtung.
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Ein
elektromagnetisch betätigtes
Ventil als Teil der Auslöseeinrichtung
lässt sich
einfach ansteuern.
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Über ein
ansteuerbares Ablassventil, mit dem der Gasdruck im Hubelement reduziert
werden kann, kann in einfacher Weise eine Hubverringerung realisiert
werden.
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Mit
einem Sensor zur Erzeugung des Betätigungssignals lassen sich
Betriebssituationen erfassen und somit diejenigen Betriebssituationen
auswählen,
bei denen, gesteuert durch das Betätigungssignal, ein Anheben
der Hubvorrichtung erfolgen soll.
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Ein
Hubelement mit einer Mehrzahl von mittels Gasdruck teleskopisch
gegeneinander verlagerbaren Gehäuseabschnitten
benötigt
nur einen geringen Bauraum.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verwendung
der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung
anzugeben.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
eine Verwendung der Hubvorrichtung gemäß Anspruch 6.
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Die
Vorteile einer derartigen Verwendung ergeben sich aus den Vorteilen,
die oben hinsichtlich dieser Verwendung im Zusammenhang mit der
Hubvorrichtung angesprochen wurden. Insbesondere lässt sich
ein schnelles Anheben der Motorhaube auch bei der erfindungsgemäß gasdruckbetätigten Hubvorrichtung
realisieren.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug
mit einer Fußgängerschutz-Vorrichtung
derart weiterzubilden, dass die Fußgängerschutz-Vorrichtung gleichzeitig
zum Anheben einer Motorhaube des Kraftfahrzeugs im Rahmen eines
normalen Inspektionsvorgangs eingesetzt werden kann.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
ein Kraftfahrzeug mit einer Fußgängerschutz-Vorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
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Die
Vorteile eines derartigen Kraftfahrzeugs mit einer Fußgängerschutz-Vorrichtung ergeben
sich aus den Vorteilen, die oben im Zusammenhang mit der Hubvorrichtung
sowie mit der Verwendung von dieser angesprochen wurden. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug
kann so ausgelegt wer den, dass es einen erhöhten Komfort hinsichtlich des
Anhebens der Motorhaube aufweist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 eine
Seitenansicht des Frontbereichs eines Kraftfahrzeugs
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2 eine
zur 1 ähnliche
Ansicht, bei der eine Motorhaube des Kraftfahrzeugs angehoben ist;
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3 eine
Hubvorrichtung zum Anheben der Motorhaube des Kraftfahrzeugs;
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4 und 5 Momentaufnahmen
eines alternativen Hubelements, welches bei der Ausgestaltung der
Hubvorrichtung nach 3 einsetzbar ist.
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Die 1 und 2 zeigen
verschiedene Positionen einer Motorhaube 1 eines Kraftfahrzeugs 2,
z.B. eines PKW. In der Ansicht der 1 liegt
die Motorhaube 1 in geschlossener Position vor. 2 zeigt
die Motorhaube 1 in teilgeöffneter Position. In dieser
Position ist eine z.B. an die Unterseite der Motorhaube 1 angeschweißte Halterung 3 sichtbar.
Diese verbindet einen der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs 2 benachbarten
Abschnitt der Motorhaube 1 mit einem gasdruckbetätigten Hubelement 4 einer Hubvorrichtung 5.
Diese dient dazu, den frontscheibenseitigen Endabschnitt der Motorhau be 1,
die um einen kühlerseitigen
Endabschnitt um ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Gelenk
drehbar ist, anzuheben.
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Das
Hubelement 4 ist mit der Halterung 3 über einen
drehbaren Anlenk-Einsatz 6 verbunden, der
in einem Anlenk-Kopf 7 des Hubelements 4 aufgenommen
ist. Letzterer ist mit einer Kolbenstange 8 verbunden,
die in einem hohlzylindrischen einseitig verschlossenen Kolbengehäuse 9 läuft. An
dem Endabschnitt des Kolbengehäuses 9,
welcher dem Anlenk-Kopf 7 benachbart ist, ist im Kolbengehäuse 9 ein
Gleitlager 10 für
die Kolbenstange 8 aufgenommen. Eine Umfangsnut 11 im
Kolbengehäuse 9 dient dazu,
das Gleitlager 10 gegen ein axiales Verrutschen im Kolbengehäuse 9 zu
sichern. Zusätzlich
sichert die Umfangsnut 11 die letzte Windung einer die Kolbenstange 8 benachbart
zum Gleitlager 10 umgebenden Endlagenfeder 12 gegen
ein axiales Verrutschen im Kolbengehäuse 9. Am vom Anlenk-Kopf 7 abgewandten
Ende weist die Kolbenstange 8 einen Hubkolben 13 auf.
Der Hubkolben 13 ist über
einen als O-Ring ausgeführten
Kolbenring 14 dicht gegen die Innenwand des Kolbengehäuses 9 abgedichtet. Zwischen
dem Hubkolben 13 und einer Bodenwand 15 des Kolbengehäuses 9 ist
eine zweite, als Schraubenfeder ausgeführte Endlagenfeder 16 für den Hubkolben 13 angeordnet.
Die Bodenwand 15 ist an einem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen
des Kraftfahrzeugs 2 festgelegt.
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In
der zylindrischen Seitenwand des Kolbengehäuses 9 ist nahe der
Bodenwand 15 eine Speiseöffnung 17 ausgeführt, über die
eine Gas-Speiseleitung 18 in
einen bodenseitigen Arbeitsraum 19 im Kolbengehäuse 9 mündet. Ein
erster Speiseleitungsabschnitt der Gas-Speiseleitung 18 verbindet
das Kolbengehäuse 9 mit
einer Auslöseeinrichtung 20. Diese
weist ein elektromagnetisch betätigbares
Auslöseventil 21 mit
einem Auslöse-Ventilelement 21a sowie
ein ebenfalls elektromagnetisch betätigbares Ab lass-Ventil 22 mit
einem Ablass-Ventilelement 22a und einer Ablassleitung 22b auf.
Mit dem Auslöse-Ventilelement 21a und
dem Ablass-Ventilelement 22a kann
der Gasdruck im Arbeitsraum 19 eingestellt werden. Hierzu
dient eine Steuereinheit 23, welche ebenfalls Teil der
Auslöseeinrichtung 20 ist,
und mittels der das Auslöse-Ventilelement 21a und
das Ablass-Ventilelement 22a gesteuert geöffnet und
geschlossen werden können. Über eine
Signalleitung 24 steht die Steuereinheit 23 der
Auslöseeinrichtung 20 mit
einem Betätigungselement 25 in
Verbindung. Hierbei kann es sich um einen Sensor, z.B. einen Beschleunigungssensor,
und/oder um einen Betätigungsschalter
handeln.
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Über einen
weiteren Abschnitt der Gas-Speiseleitung 18 steht die Auslöseeinrichtung 20 mit
einem ersten Druckbehälter 26 in
Verbindung, der einen Vorratsbehälter
für Gas
mit einem typischen Vorratsdruck von 50 bar darstellt. Der erste
Druckbehälter 26 steht über einen
weiteren Abschnitt der Gas-Speiseleitung 18, in dem ein
Druckminderer 27 angeordnet ist, mit einem zweiten Druckbehälter 28 in
Verbindung. Dieser stellt einen Vorratsbehälter für Gas dar, in dem dieses mit
einem maximalen Vorratsdruck von 300 bar vorliegt. Als Druckminderer 27 kann
z.B. ein für
Luftpistolen oder Luftgewehre bekanntes Druckminderungssystem eingesetzt
werden.
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Die
Hubvorrichtung 5 arbeitet folgendermaßen:
Ausgehend von einer eingezogenen Position
des Hubelements 4, die in 3 mit durchgezogenen
Linien wiedergegeben ist und in der das Hubelement 4 in 1 vorliegt,
kann das Hubelement 4 über
das Betätigungselement 25 betätigt werden.
Die Betätigung wird
von der Steuereinheit 23 der Auslöseeinrichtung 20 erfasst,
die das Auslöseventil 21 öffnet.
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Bei
geöffnetem
Auslöseventil 21 strömt Gas aus
dem ersten Druckbehälter 26 in
den Arbeitsraum 19, wodurch der Kolben 13 und
die mit diesem verbundene Kolbenstange 8 angehoben werden.
Je nach der in den Arbeitsraum 19 strömenden Gasmenge kann das Hubelement 3 stufenlos
in eine Mehrzahl von Hubpositionen gestellt werden. Derartige Hubpositionen
sind in 3 strichpunktiert und in 2 angedeutet.
Wenn die maximal angehobene Hubposition des Hubelements 4 erreicht
wird, wird die Axialbewegung des Hubkolbens 13 über die
Endlagenfeder 12 abgebremst. Das im Zuge der Betätigung des
Hubelements 4 aus dem ersten Druckbehälter 26 abfließende Gas
wird dem ersten Druckbehälter 26 über den
zweiten Druckbehälter 28,
geregelt durch den Druckminderer 27, wieder zugeführt.
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Aus
einer angehobenen Position kann das Hubelement 4 durch
Betätigen
des Ablassventils 22 wieder in eine weiter in das Kolbengehäuse 9 eingezogene
Position gebracht werden. Hierbei öffnet das Ablassventil 22,
gesteuert durch die Steuereinheit 23. Gas entweicht dann
aus dem Arbeitsraum 19 und wird über die Ablassleitung 22b in
die Umgebung abgelassen. In der Folge senkt sich der Hubkolben 9 ab.
In der am weitesten in das Kolbengehäuse 9 eingezogenen
Position wird der Hubkolben 13 durch eine zweite Endlagenfeder 16 abgebremst.
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Die
Hubvorrichtung 5 hat verschiedene Betätigungsmodi:
Ein erster
Betätigungsmodus
dient zum Anheben der Motorhaube 1 zu Inspektionszwecken
des Kraftfahrzeugs 2. Hierbei wird das Betätigungselement 25 über einen
Betätigungsschalter
manuell ausgelöst. Damit
eine Inspektion möglich
ist, wird das Hubelement 4 in die maximal ausgefahrene
Position gebracht, so dass der Motorraum des Kraftfahrzeugs 2 zugänglich ist.
Nach erfolgter Inspektion wird der Betätigungsschalter des Betäti gungselements 25 erneut
betätigt
und das Hubelement 4 wieder in die maximal eingezogene
Position gebracht.
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Ein
zweiter Betätigungsmodus
der Hubvorrichtung 5 dient dem aktiven Fußgängerschutz
beim Zusammenstoß des
Kraftfahrzeuges 2 mit einem Fußgänger. Wird z.B. durch den Beschleunigungssensor
des Betätigungselements 25 ein
derartiger Zusammenstoß detektiert,
wird das Hubelement 4, gesteuert über die Steuereinheit 23 der
Auslöseeinrichtung 20,
derart betätigt,
dass die Motorhaube in Sekundenbruchteilen in der in 2 dargestellten teilgeöffneten
Position vorliegt, Dies erfolgt derart schnell, dass der Körper und
insbesondere der Kopf des Fußgängers auf
die Motorhaube 1 erst dann aufschlägt, wenn diese in der in 2 dargestellten
teilgeöffneten
Position vorliegt. Da die Motorhaube 1 dann angehoben ist,
liegt unter ihr ein Luftpolster vor, welches zum Abbremsen des Körpers und
des Kopfes des Fußgängers und
damit zum Reduzieren der auf diesen wirkenden Maximalkräfte benutzt
werden kann. Die Gefahr schwerster Verletzungen des Fußgängers wird
reduziert. Zusätzlich
kann, ebenfalls gesteuert über
die Steuereinheit 23, ein gedämpftes Nachgeben der Motorhaube 1 beim
Aufprall des Fußgängers durch
gezieltes Ablassen von Gas durch das Ablassventil 22 realisiert
werden. Hierdurch wird der vom Fußgänger auf die Motorhaube 1 übertragene Kraftstoß gedämpft, was
zu einer weiteren Reduzierung der auf den Fußgänger übertragenen Maximalkraft führt.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Hubvorrichtung 5 ist ein Hubelement 4 zum
Anheben der Motorhaube 1 vorgesehen. Alternativ können auch mehrere
Hubelemente 4, z.B. zwei frontscheibenseitige Hubelemente 4 oder
ein front- und ein kühlerseitiges
Hubelement 4, gegebenenfalls mit den jeweiligen Motorhauben-Positionen
zugeordneten individuellen Maximal-Hüben vorgesehen sein. Diese
Hubelemente können
auch unabhängig
voneinander ansteuerbar sein.
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Je
nach der bei den Betätigungen
des Hubelements 4 erforderlichen Volumenänderungen
des Arbeitsraum 19 und der Größenauslegung der Druckbehälter 26, 28 lassen
sich z.B. 70 bis 80 Betätigungen
der Hubvorrichtung 5 realisieren.
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Statt
eines aktiv ansteuerbaren Ablassventils 22 können zur
Dämpfung
eines Kraftstoßes,
der auf die Kolbenstange 8 in Richtung in das Kolbengehäuse 9 hinein
ausgeübt
wird, in der Gas-Speiseleitung 18 und/oder in der Auslöseeinrichtung 20 Ablassöffnungen
vorgesehen sein. Insbesondere beim Betätigungsmodus „Fahrzeugschutz" kann dadurch bei
einem Aufprall auf die Motorhaube 1 zusätzlich zur Dämpfung über die
elastische Verformung der Motorhaube 1 eine weitere Dämpfung realisiert
werden.
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Die 4 und 5 zeigen
eine weitere Ausgestaltung eines Hubelements für eine Hubvorrichtung. Komponenten,
die denjenigen entsprechen, die schon unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben
wurden, tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals
im Einzelnen erläutert.
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4 und 5 zeigen
eine Variante eines Hubelements 4, die bei der Hubvorrichtung 5 der 3 zum
Einsatz kommen kann. Ein Kolbengehäuse 30 des Hubelements 4 der 4 und 5 weist neben
einem ersten Gehäuseabschnitt 31,
in welchen die Gas-Speiseleitung 18 mündet, noch einen teleskopisch
in diesem abgedichtet geführten
zweiten Gehäuseabschnitt 32 auf.
Letzterer durchtritt eine obere Stirnwand des ersten Gehäuseabschnitts 31 durch
eine zum Außendurchmesser
des zweiten Gehäuseabschnitts 32 komplementär ausgeführe stirnseitige
Durchtrittsöffnung 33.
Im zweiten Gehäuseabschnitt 32 wiederum
ist der Hubkolben 13 mit der Kolbenstange 8 geführt.
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4 zeigt
das Hubelement 4 in einer praktisch vollständig teleskopisch
ausgefahrenen Position. 5 zeigt das Hubelement 4 in
einer praktisch vollständig
teleskopisch eingefahrenen Position. Der Hub zwischen diesen beiden
Positionen entspricht demjenigen zwischen der ausgefahrenen und
der eingefahrenen Position des Hubelements 4 nach 3.
Da die beiden Gehäuseabschnitt 31, 32 eine geringere
Bauhöhe
haben als das Kolbengehäuse 9 der
ersten Variante des Hubelements 4 und da die beiden Gehäuseabschnitte 31, 32 in
der eingezogenen Position größtenteils
ineinander eingefahren sind, weist das Hubelement 4 in
der in 5 gezeigten eingefahrenen Position eine wesentlich
geringere Bauhöhe
auf als das Hubelement 4 nach 3.
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Bei
einer Beaufschlagung des in der eingezogenen Position nach 5 vorliegenden
Hubelements 4 mit Gasdruck durch in den Arbeitsraum 19 einströmendes Gas
wird einerseits der zweite Gehäuseabschnitt 32 aus
dem ersten Gehäuseabschnitt 31 und
andererseits der Hubkolben 13 aus dem zweiten Gehäuseabschnitt 32 ausgefahren,
bis die Position des Hubelements 4 nach 4 erreicht ist.
Ansonsten entspricht die Funktion des Hubelements 4 der 4 und 5 derjenigen,
die unter Bezugnahme auf das Hubelement 4 nach den 1 bis 3 erläutert wurde.