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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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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
Schraubenfeder, an dem Scharnierträger gelenkig an. Im Kollisionsfall
wird die Verriegelungseinrichtung gelöst und der Scharnierträger freigegeben.
Dieser schwenkt infolge der vorgespannten Schraubenfeder 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.
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Ferner
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
Aufbau der Schutz-Vorrichtung erzielbar ist, die hohe Kräfte im aufgestellten
Zustand aufzunehmen vermag.
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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, bestehend
jeweils aus einem Scharnierträger
für die
mittelbare karosserieseitige Anlenkung der Scharnieranordnung, 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
derart, dass im Normalzu-stand der Scharnierträger niedergehalten ist und
im Kollisionsfall sensorbetätigt
für eine
begrenzte Aufstellbewegung, freigebbar ist, erfindungsgemäß dadurch,
dass die Vorrichtung ein fahrzeugfest anbringbares, im wesentlichen
rechteckiges Gehäuse
aufweist, in welchem mindestens zwei teleskopartig miteinander verschachtelte
Aufstellstufen linear aufstellbar aufgenommen sind, von denen die
erste Aufstellstufe im Gehäuse
und die zweite Aufstellstufe zumindest in der ersten Aufstellstufe
linear geführt
gehaltert ist, und von denen mindestens die zweite Aufstellstufe mittels
mindestens einer im Gehäuse
aufgenommenen Druckfeder vorgespannt ist, und dass eine im wesentlichen
rechteckige Aufstellplatte an der zweiten Aufstellstufe angebracht
ist, die im Normalzustand die obere Abdeckplatte des Gehäuses bildet, und
an der entweder der Scharnierträger
angelenkt ist oder die unmittelbar den Scharnierträger bildet.
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Durch
die lineare, geführte
Aufstellung der Profilkörper
des erfindungsgemäßen Teleskop-Aufstellers
ist eine gleichförmige
und damit sichere Aufstellung des Scharnierträgers gewährleistet. Die Federkräfte der
Antriebsdruckfedern können
allein in Aufstellrichtung wirken.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung
der Schutz-Vorrichtung als Teleskop-Aufsteller gelingt es mit Vorteil,
ein 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 zwei in den Zeichnungen in verschiedenen Ansichten und Zuständen dargestellten Ausführungsbeispielen
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 Teleskop-Aufstellvorrichtung
für einen
Scharnierträger
im ausgelösten,
aufgestellten Zustand,
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2 in einer Längsschnitt-Darstellung
die Vorrichtung nach 1 ebenfalls
im ausgefahrenen Zustand,
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3 in einer Längsschnitt-Darstellung
die Vorrichtung nach 1 im
eingefahrenen Grundzustand,
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4 in einer Längsschnitt-Darstellung
eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Teleskop-Aufstellvorrichtung
im eingefahrenen Grundzustand,
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5 in drei Figurenteilen
A, B, C in einer Querschnitt-Ansicht den Aufbau des Telefskop-Aufstellsystems
nach der zweiten Ausführungsform,
bestehend aus einem Gehäuse
(Figurenteil A), einer darin geführten
ersten Stufe (Figurenteil B) und einer darin geführten zweiten, inneren Stufe
(Figurenteil C),
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6 in zwei Längsschnittdarstellungen
das Teleskop-System nach den 4 und 5 im aufgestellten Zustand,
mit ausgefahrener ersten Stufe im Figurenteil A und zugleich in
die Endstellung ausgefahrener zweiten Stufe im Figurenteil B,
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7 in zwei schematisierten
Seitenansichten (Figurenteile A, B) den Aufbau eines wippenartigen
Scharnierträgers
an der Aufstellvorrichtung und seine Funktion im aufgestellten Systemzustand,
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8 in einer Längsschnitt-Darstellung
entsprechend 4 sowie
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9 in einer isometrischen
Ausschnitt-Darstellung den Aufbau der Teleskop-Aufstellvorrichtung mit
steckbaren Anschlägen
für die
Hubbegrenzung, und
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10 in einer Längsschnitt-Darstellung
die erfindungsgemäße Teleskop-Aufstellvorrichtung
im aufgestellten Zustand unter Darstellung der Nutzung des Innenraumes
für weitere
Funktions-Komponenten.
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Die
erfindungsgemäße, in den
Zeichnungen dargestellte Vorrichtung 100 zum Schutz von Personen
bei einem Frontalaufprall 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 100 weist zunächst ein Gehäuse 1 auf,
das die sensorgesteuerten Komponenten für das aktive Aufstellen der
Fronthaube enthält, und
das 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 Gehäuse 1 ist
eine Aufstellplatte 2 geführt aufgenommen, wie später noch
näher erläutert werden
wird. An dieser Aufstellplatte ist ein Scharnierträger befestigt,
beispielsweise außermittig nach
Art einer Wippe angelenkt (nicht dargestellt). Auf dem Scharnierträger ist
die zugehörige
Scharnieranordnung für
die Fronthaube karosserieseitig in bekannter Weise befestigt.
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Die
Aufstellplatte kann aber auch direkt als die das Scharnier tragende
Wippe ausgebildet sein (6 und 7).
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Wird
die Aufstellplatte aus dem Gehäuse 1, wie
beispielsweise in 1 dargestellt,
ausgefahren, wird der Scharnierträger in gleicher Weise und ebenso
die Scharnieranordnung mit dem hinteren Teil der Fronthaube aufgestellt.
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Im
eingefahrenen Zustand (siehe 3)
bildet die Aufstellplatte einen Deckel zum kopfseitigen Abschluß des Gehäuses.
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Die
Konstruktion zum Ausfahren der Aufstellplatte 2 weist zwei
teleskopartige, durch Profilkörper gebildete
Aufstell-Elemente auf, die im Gehäuse 1, welches im
Fall des ersten Ausführungsbeispieles nach
den 1 bis 3 als Kastenprofil-Körper mit
einer Bodenplatte 1c ausgebildet ist, aufstellbar geführt sind.
Das erste, äußere Aufstellelement
besteht beim ersten Ausführungsbeispiel
aus zwei Profilkörpern 3, 4 mit
Rechteck-Querschnitt, die jeweils an den beiden schmalseitigen Enden
des Gehäuses
geführt
aufgenommen sind ( 1,
Nr. 6). Äußere Schultern 3a, 4a an
diesen Profilkörpern 3, 4 in
Verbindung mit Anschlägen 1a, 1b am
Gehäuse 1 begrenzen
den Aufstellhub des ersten Aufstellelementes.
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Zwischen
den beiden Profilkörpern 3,4 des ersten, äußeren Aufstellelementes
ist ein innerer Rechteck-Profilkörper 5,
an dem die Aufstellplatte 2 befestigt ist, aufstellbar
geführt
aufgenommen. Dieser innere Profilkörper 5 bildet das
zweite, innere Aufstellelement. Er kann prinzipiell auch zusätzlich im Gehäuse 1 geführt sein.
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Innere
Schultern 3b, 4b an den äußeren Profilkörpern 3, 4 in
Verbindung mit äußeren Schultern 5a, 5b am
inneren Profilkörper
begrenzen den Aufstellhub des zweiten Aufstellelementes.
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Durch
die Anordnung der Profilkörper 3, 4 und 5 entsteht
eine teleskopartige Verschachtelung, die es ermöglicht, ein Hubweg zu verfahren,
der größer ist
als die Bauhöhe
im zusammengeschobenen Zustand.
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Um
die hohen Längskräfte im ausgefahrenen
Zustand der Aufstellplatte 2 aufzunehmen, sind an allen
Profilen sowie am Gehäuse 1 entsprechende Profilierungen
vorgesehen, die eine Kraftübertragung zwischen
den verschiedenen Bauteilen ermöglichen und
letztendlich die Krafteinleitung ins Gehäuse 1 und damit in
die Fahrzeugstruktur bewirken.
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So
ist bei der ersten Ausführungsform
nach den 1 – 3 am Gehäuse 1 beispielsweise
eine Art Stollenführung 6 für die Profilkörper 3, 4 des äußeren Aufstellelementes
vorgesehen. Zur Führung
des inneren Profilkörpers 5 in
den Profilkörpern 3, 4 ist
beispielsweise eine Schwalbenschwanz-Führung 7 ausgebildet.
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Andere
Führungen
wie T-Führungen
oder Rundprofilführungen
(„offenes
Schlüsselloch") sind möglich, ebenso
können
andere Elemente für
die Begrenzung der Ausfahrbewegung der beiden Teleskop-Aufstellelemente
vorgesehen werden.
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Für die Aufstellung
der Aufstellplatte 2 im Kollisionsfall sind im inneren
Profil drei Druckfedern 8 eingebracht, welche sich zwischen
der Gehäuse-Bodenplatte 1c und
der Aufstellplatte 2 erstrecken und in Säulen 9,
die an der Bodenplatte 1c angebracht sind, geführt werden.
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Es
versteht sich, dass die dargestellte Variante mit drei Druckfedern
nur ein Ausführungsbeispiel
ist. Je nach Ausbildung des Profils und der Druckfedern 8 kann
die Anzahl höher
aber auch niedriger sein.
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Zusätzlich können, wie
in 10 dargestellt, die äußeren Profile 3, 4 auch
eine Druckfederunterstützung
erhalten, um z.B. die Startantriebskraft zu erhöhen oder um Geräusche zu
vermeiden. Denn ohne Druckfedern sind die äußeren Profile im eingefahrenen
Zustand ohne Belastung (in Z-Richtung), und können somit bei einem vorhandenem
Spiel in Z-Richtung Geräusche
verursachen. Eine solche äußere Druckfeder
ist in den 1 – 3 jedoch nicht dargestellt.
Ohne eigenständige
Druckfederunterstützung
werden die äußeren Profile 3, 4 durch
das innere Profil 5 beim Aufstellen sozusagen „mitgeschleppt".
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Die
verwendeten Profile werden vorzugsweise als Strangpressprofile ausgeführt, was
eine einfache Herstellung der Vorrichtung erlaubt.
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Im
Normal-Zustand der Aufstellvorrichtung wird die Aufstellplatte 2 durch
eine nicht dargestellte Halteanordnung gegen die Kraft der dann
vorgespannten Druckfedern 8 niedergehalten. Die Halteanordnung
kann sensorgesteuert (und auch manuell zu Test- bzw. Inspektions-Zwecken) ausgelöst werden.
Die beschriebene Aufstell-Vorrichtung lässt sich mit einer Vielzahl
unterschiedlicher Auslöseverfahren kombinieren,
z.B. elektromagnetisch oder pyrotechnisch mittels entsprechender
Aktuatoren, oder mechanisch mit Hebel oder Bowden-Zug. Entsprechend sind
für die
Halteanordnung verschiedene Ausbildungen möglich, wobei es auch auf die
anwendungsspezifischen Anforderungen ankommt. So können prinzipiell
die aus der Überrollbügel-Technik
bekannten Haltevorrichtungen wie Rastklinken, Kugelverrastungen,
Keilschieber etc. Anwendung finden.
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In
den 4 bis 10 ist eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen zweistufigen
Teleskop-Aufstellers dargestellt.
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Das
Gehäuse 1 (5 A) ist in den äußeren Konturen
ebenfalls kastenförmig
ausgebildet, besitzt jedoch einen einstöckig angeformten Boden 1a.
Es ist über
Bohrungen 1d (7)
fahrzeugfest montierbar. Es besitzt jedoch im Vergleich zur ersten
Ausführungsform
keine eckigen, sondern halbrunde bzw. schalenförmige innere Führungskonturen 1e, 1f für die mit
komplementären
Rundungen versehenen Profile 3' bzw. 4' der ersten Teleskop-Aufstellstufe (5 B). Diese Führungskonturen
mindern die Gefahr eines eventuellen Verkantens bzw. Klemmens der
Profile 3' bzw. 4'.
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Die
zweite Teleskop-Aufstellstufe besteht wiederum aus einem kastenförmigen Profil 5', das an den
Längsseiten
von der Wandung des Gehäuses umschlossen
ist und über
eine T-Nut-Verbindung 10 in den Profilen 3', 4' der ersten.
Aufstellstufe formschlüssig
geführt
ist, wodurch eine sichere und die erforderlichen Kräfte bei
einem Aufprall einer Unfallperson im aufgestellten Zustand aufnehmende
Führung
der inneren Teleskopstufe gewährleistet
ist.
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Wie
insbesondere die 7 zeigt,
ist die Aufstellplatte 2' durch
eine außermittige
Anwnkung um die Achse 11 am inneren Profil 5', das z. B. eine vordere Schräge 5'c aufweist,
als drehbare Wippe ausgebildet, die das Neigen der Fronthaube bei
der Aufstellbewegung begünstigt,
und somit ein Verklemmen der Profile untereinander vermeidet.
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Die
Wippe bildet gleichzeitig den Deckel des Aufstellsystems (4) und dient zur Aufnahme
des Scharniers.
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Die
erforderliche Aufstellkraft wird auch bei der zweiten Ausführungsform über vorgespannte
Federspeicher 8, die sich innerhalb der Profile befinden, erreicht.
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Idealerweise
werden dabei in allen Stufen Federspeicher eingesetzt. Dazu besitzt
das innere Profil 5' der
zweiten Teleskop-Aufstellstufe, wie insbesondere die 4, 6 und 7 zeigen,
zwei Aufnahmen für
die Aufnahme von zwei Druckfedern 8, die durch bodenseitig
1 c befestigte Federtührungsbolzen 9 geführt sind,
und ferner besitzen die beiden Profile 3', 4' der ersten Teleskop-Aufstellstufe
jeweils eine Aufnahme für
eine weitere Druckfeder 8, die ebenfalls durch einen bodenseitig
befestigten Federführungsbolzen 9 geführt ist.
Es stehen daher jeweils zwei Druckfedern 8 für jede Teleskop-Aufstellstufe zur
Verfügung.
Durch die Maßnahme,
dass beiden Aufstellstufen eine Federspeicher – Anordnung zugeordnet ist,
wird ein gleichzeitiges Ausfahren der Stufen erreicht und die Fronthaube
erfährt
eine maximale Beschleunigung zum Erreichen der geforderten Aufstellzeiten.
Der Vorteil dieser Anordnung liegt auch darin, dass das Ausfahrverhalten
sich zuerst einstufig verhält
(6A) und die dadurch
schon ausreichend beschleunigte Fronthaube das Aufstellen der zweiten
Stufe in die Endstellung (6B)
unterstützt.
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Zur
Begrenzung der Aufstellhübe
der beiden Teleskopstufen sind, wie im ersten Ausführungsbeispiel,
entsprechende Schultern/Anschläge
am Gehäuse 1 und
an den Profilen vorgesehen (1a mit 3'a und 1b mit 4' a für die erste
Aufstellstufe sowie 3' b mit 5'a und 4'b mit 5'b für die zweite
Aufstellstufe).
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Für eine gute Überdeckung
innerhalb der Stufen wird die gewünschte Aufstellhöhe zweckmäßig gleichmäßig auf
die Stufen untereinander verteilt. Hierzu werden, wie in den 8 und 9 dargestellt, steckbare Anschläge 1a, 1b; 5'a , 5'b eingesetzt,
um auf einfache Weise unter Beibehaltung der Bauteile, unterschiedliche
Aufstellwege zu realisieren.
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Auch
bei der zweiten Ausführungsform
können,
wie zum ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben, verschiedene Haltesysteme angewendet werden, um das
Teleskop-Aufstellsystem in der Grundstellung, d.h. in der eingefahrenen
Position gegen die Kraft der Druckfedern 8 niederzuhalten.
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Entsprechendes
gilt für
die Auslösesysteme zum
sensorgesteuerten Auslösen
der Halteanordnung. Beispielsweise gibt die zentrale Öffnung 12 des
Teleskop-Systems nach den 4–10 genügend Raum für die Unterbringung der Halte-
und Auslösesysteme.
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Auch
für das
Reversieren des aufgestellten Systems in seine Grundstellung können die
unterschiedlichsten Systeme verwendet werden.