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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schutz von Personen
bei einem fronthaubenseitigen Aufprall auf ein Kraftfahrzeug nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere auf die Fronthaube
eines Personenkraftwagens.
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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 A1 in
Verbindung mit der
DE
28 41 351 A1 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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Neben
diesen Aufstell-Vorrichtungen, im folgenden Aktoren genannt, die
im Schanierbereich angebracht sind, gehören auch Aktoren zum Stand
der Technik, die die Fronthaube im Haubenschlossbereich aufstellen.
Beide Aktoren-Typen können
beim Schutzsystem „Aktive
Motorhaube" auch
gemeinsam vorgesehen sein.
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Eine
weitere Hubvorrichtung zum Anheben der Motorhaube eines Kraftfahrzeuges
ist bekannt geworden aus der
DE 103 01 401 A1 . Aus dieser nachveröffentlichten
Druckschrift ist eine Hubvorrichtung bekannt, die eine Druckgasquelle,
ein gasdruckbetätigtes
Hubelement sowie eine Auslöseeinrichtung
aufweist. Sie weist ein elektromagnetisch betätigbares Ablassventil sowie
ein Auslöseventil
auf. Mit dem Auslöseventilelement
und des Ablassventilelement kann der Gasdruck in einem Arbeitsraum
eingestellt werden. Die Hubvorrichtung soll mehrfach betätigt werden
können.
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Die
Aktoren besitzen generell energiespeichernde Einrichtungen, typischerweise
vorgespannte Federspeicher oder Gasgeneratoren, die im Gefahrenfall
sensorgesteuert durch sogenannte Aktuatoren aktiviert werden. Auch
im Fall der Federspeicher werden zu deren Auslösung im Gefahrenfall typischerweise
Gasgeneratoren, sogenannte pyrotechnische Zündkapseln, als Aktuator verwendet.
Neben den pneumatisch durch Gasgeneratoren aufstellbaren bzw. auslösbaren Aktoren
sind grundsätzlich auch
hydraulisch aufstellbare bzw. auslösbare Aktoren verwendbar.
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Bislang
sind die Unfallschutzvorrichtungen nach dem Prinzip der aktiven
Motorhaube so ausgebildet, dass jedem Aktor ein eigener, aktivierbarer Gas-
oder Hydraulikgenerator als Aufstellantrieb oder Auslöser (Aktuator)
zugeordnet ist.
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Diese
Konstruktion ist relativ teuer, ferner zeitaufwändig beim Auswechseln der ausgelösten Generatoren
und sie erfordert zudem besondere Maßnahmen, um eine gleichzeitige,
d. h. synchrone Auslösung
aller Aktoren zu erzielen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Vorrichtung
zum Schutz von Personen bei einem fronthaubenseitigen Aufprall auf
ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei Aktoren zum sensorgesteuerten
Aufstellen der Fronthaube um einen vorgegebenen Arbeitshub mittels
eines Aufstellgliedes hinsichtlich ihrer Betätigung durch ein Druckmittel
so auszubilden, dass der Aufwand dafür, einschließlich des
Services, gering gehalten werden, und eine synchrone Auslösung aller
Aktoren erzielt werden kann.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung
dadurch, dass zum indirekten Aufstellen durch das Druckmittel zumindest
einer der Aktoren durch einen Federspeicher vorgespannte Aufstellglieder
und eine mechanische Halte- und Auslösestufe für das Niederhalten des vorgespannten
Aufstellgliedes, die durch das freigesetzte Druckmittel am zugehörigen Druckmitteleingang
lösbar
ist, besitzt, und dass der Aktor einen zusätzlichen Druckmittel-Eingang
für seine
Reversierung aufweist, der über
eine zusätzliche
Reversier-Leitung an die Verteilerstufe angeschlossen ist.
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Die
Erfindung sieht daher eine zentrale Betätigung aller Aktoren durch
ein Druckmittel aus einem zentralen sensorgesteuert aktivierbaren
Gas- oder Hydraulikgenerator
vor, der über
einen Verteilerblock und Leitungen mit den einzelnen Aktoren verbunden ist.
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Durch
die zentrale Auslösung
mittels des einzigen Generators ist auf einfache Weise eine gleichzeitige
Auslösung
aller Aktoren gewährleistet
und es ist ferner ein einfaches Auswechseln des einzigen ausgelösten Generators
möglich.
Auch ist ein beachtlicher Preisvorteil gegeben, was gerade für Zulieferteile
im Automobilbau von großer
Bedeutung ist.
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Ausgestaltungen
der Erfindung sind in Unteransprüchen
gekennzeichnet und ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
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Anhand
eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung
näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 die
Darstellung des Vorderwagens eines PKW mit der erfindungsgemäßen zentralen Druckmittelbetätigung,
die zusätzliche
Reversierleitungen aufweist.
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2 eine
Draufsicht auf die Fronthaube des Vorderwagens nach 1 unter
Darstellung der Lage der Aktoren und des generellen Aufbaues der zentralen
Druckmittelbetätigung,
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3 im
Figurenteil A in einer isometrischen Black-Box-Darstellung die einzelnen
Komponenten der zentralen Druckmittel-Aktivierung der Aktoren nach 1 und
im Figurenteil B das zugehörige Druck-Blockschaltbild,
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4 in
einer Längsschnitt-Darstellung
eines Aktors mit indirekter Aufstellung des Aktors durch das Druckmittel
und Reversierung durch das Druckmittel über einen separaten Druckmittel-Eingang.
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In
den folgenden 1 bis 4 wird eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung
mit einer lösbaren
Haltevorrichtung in den Aktoren und einer aktiven Reversierung beschrieben,
bei der das Druckgas indirekt das Aufstellen bewirkt.
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Die 1 und 2 zeigen
das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schutz von
Personen bei einem Frontalaufprall auf einen Personenkraftwagen
(PKW), das auf dem Prinzip der eingangs beschriebenen „Aktiven
Motorhaube" basiert.
Bei diesem Prinzip wird die Fronthaube 1 des PKW, von dem
in 1 der Vorderwagen mit Rad 2, Stoßfänger 3 und
Leuchte 4 symbolisch dargestellt ist, sensorgesteuert um
einen vorgegebenen Hub „a" aufgestellt. Das
Aufstellen erfolgt durch sensorgesteuerte Aufstellelemente, im folgenden „Aktoren" genannt. In den
dargestellten Bespielen ist zunächst im
windschutzseitigen Bereich auf jeder Wagenseite (2)
ein Aktor 5, auf dessen Aufstellkomponente, dem Scharnierträger, jeweils
das Fronthauben-Scharnier angebracht ist, vorgesehen. Ferner sind
im vorderen Bereich, symmetrisch zur Wagenmitte beabstandet, zwei
weitere Aktoren 6 vorgesehen, deren Aufstellkomponente 6a jeweils
typischerweis als Schlossträger
für das
Haubenschloss ausgebildet ist.
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Die
dargestellte Schutzvorrichtung der „Aktiven Motorhaube" kann auch, je nach
PKW-Typ, nur einen, dann mittigen Aktor 6 für das Aufstellen
des Haubenschlosses aufweisen sowie kann, je nach der Forderung
aus der Automobilindustrie, auch nur die Aktoren 5 für das Aufstellen
der Fronthaube im Scharnierbereich aufweisen.
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Für die konstruktive
Gestaltung der Aktoren 5, 6 sind eine Reihe von
Ausführungsformen
bekannt geworden sowie in älteren
Anmeldungen vorgeschlagen worden.
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Sie
besitzen generell energiespeichernde Einrichtungen, typischerweise
vorgespannte Federspeicher oder Gasgeneratoren, die im Gefahrenfall sensorgesteuert
durch so genannte Aktuatoren aktiviert werden. Auch im Fall der
Federspeicher werden zu deren Auslösung im Gefahrenfall typischerweise Gasgeneratoren,
sogenannte pyrotechnische Zündkapseln,
als Aktuator verwendet. Neben den pneumatisch durch Gasgeneratoren
aufstellbaren Aktoren sind grundsätzlich auch hydraulisch aufstellbare
Aktoren verwendbar.
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Bislang
ist die dargestellte Unfallschutzvorrichtung nach dem Prinzip der
aktiven Motorhaube so ausgebildet, dass jedem Aktor 5, 6 ein
eigener, aktivierbarer Gas- oder Hydraulikgenerator als Aufstellantrieb
oder Auslöser
(Aktuator) zugeordnet ist.
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Diese
Konstruktion ist relativ teuer, ferner zeitaufwändig beim Auswechseln der ausgelösten Generatoren
und sie erfordert zudem besondere Maßnahmen, um eine gleichzeitige,
d. h. synchrone Auslösung
aller Aktoren zu erzielen.
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Die
Erfindung sieht eine zentrale Auslösung aller Aktoren 5, 6 durch
einen zentralen sensorgesteuert aktivierbaren Gas- oder Hydraulik-Generator 7 vor,
der über
einen Verteilerblock 8 und Leitungen 9, 10 mit
den Aktoren 5, 6 verbunden ist.
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Durch
die zentrale Auslösung
mittels des einzigen Generators 7 ist auf einfache Weise
eine gleichzeitige Auslösung
aller Aktoren 5, 6 gewährleistet und es ist ferner
ein einfaches Auswechseln des einzigen ausgelösten Generators 7 möglich. Auch
ist ein beachtlicher Preisvorteil gegeben, was gerade für Zulieferteile
im Automobilbau von großer Bedeutung
ist.
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In
den 3 und 4 sind Einzelheiten der erfindungsgemäßen, in 1 bzw. 2 dargestellten,
zentralen Auslösevorrichtung
dargestellt, in Verbindung mit einer beispielhaften einheitlichen
Ausführungsform
der Aktoren 5, 6.
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Die 3 zeigt
im Figurenteil A in einer isometrischen „Black Box"-Darstellung
die einzelnen Komponenten der zentralen Druckmittel-Aktivierung mit den
Aktoren 5, 6 entsprechend 1 bzw. 2. Der
Figurenteil B zeigt das zugehörige
Druck-Blockschaltbild. Wie bereits prinzipiell beschrieben, ist
als zentrale Versorgungskomponente der Kaltgasgenerator 7,
wie er aus vielen Unfallschutzsystemen bekannt ist, und der sensorgesteuert
aktivierbar ist, über
die Druckleitung 7a mit dem Eingang des Verteilerblockes 8,
der ein Wechselventil 8a und einen Schalter 8d aufweist,
verbunden. Dieser Verteilerblock besitzt vier Ausgänge, an
welche die Druckleitungen 9 bzw. 10 zu den Aktoren 6 bzw. 5 angeschlossen
sind. Es sind zusätzliche
Reversierleitungen 9a bzw. 10a zwischen dem Verteilerblock 8 und den
Aktoren 5 bzw. 5 (siehe auch 3A)
angebracht. Ferner weist die Vorrichtung gemäß 3B durch
Gasdruck aktivierbare Aktoren 5, 6 auf, von denen
einer in 4 näher dargestellt ist.
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Ein
prinzipieller Aufbau der Aktoren 5, 6 ist in 4 angedeutet.
Im nachstehenden wird der Einfachheit halber davon ausgegangen,
dass sowohl für die
hinteren Scharnier-Aufsteller 5 als auch für die vorderen
Haubenschloss-Aufsteller 6 die gleichen Prinzipsysteme
verwendet werden, obwohl in der Praxis insbesondere aus Gründen, die
durch die Scharniere und das Haubenschloss bestimmt werden, die
Aufstellsystem im Detail unterschiedlich sind.
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Der
jeweilige Aktor 5, 6 weist ein zylindrisches Gehäuse 11 mit
einem Gaseinlass 9, 10 zum Aufstellen des Aktors
und einem Gaseinlass 9a, 10a zum Reversieren des
aufgestellten Aktors auf. In dem Gehäuse 11 ist ein Arbeitskolben 12 mit
Kolbenstange 12a verschiebbar aufgenommen. Der Arbeitskolben 12 braucht
dabei drucktechnisch nicht abgedichtet zu sein. Unterhalb des Arbeitskolbens 12 ist eine
Aufstell-Druckfeder 14 angeordnet, die im dargestellten
Grundzustand vorgespannt niedergehalten ist. Zum Niederhalten des
Arbeitskolbens dient ein Haltebolzen 15, der mit dem Arbeitskolben 12 in Verbindung
steht, und eine zweiarmige Halteklinke 16, die um den Punkt 16a drehbar
am Gehäuse 11 angelenkt
ist. Der obere Haltearm der Halteklinke 16 steht dabei
in lösbarer
Wirkverbindung mit dem Haltebolzen 15, währenddessen
der untere Steuerarm der Halteklinke einerseits mit einem, vom Gasdruck in
der Zuführleitung 9, 10 betätigbaren
Steuerkolben 17, der im Steuerzylinder 18 gleitend
aufgenommen ist, und andererseits mit einer Druckfeder 19,
im gegenseitigen Wirkeingriff steht. Die Druckfeder 19 spannt
dabei die Halteklinke 16 im sperrenden Sinne vor.
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Ein
Distanzstück 20 am
Arbeitskolben gewährleistet,
dass im aufgestellten Zustand des Arbeitskolbens ein Druckraum,
in den die Reversierleitung 9a, 10a einmündet, erhalten
bleibt.
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Das
Aufstellen des Aktors 5, 6 nach 4 erfolgt
wie nachstehend beschrieben.
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Nach
Zündung
des Gasgenerators 7 gelangt das Gas über den Verteilerblock 8 in
die Zuführleitungen 9, 10.
Dadurch wird der Steuerkolben 17 mit Druck beaufschlagt,
er fährt
einen kurzen Steuerhub von ca. 3–5 mm und verschwenkt dabei
die Halteklinke 16 im Uhrzeigersinn. Der Haltearm der Halteklinke gibt
dadurch den Haltebolzen 15 frei, und die vorgespannte Antriebsdruckfeder 14 stellt
den Arbeitskolben 12 mit der Kolbenstange 12a,
und damit die Fronthaube, um den Arbeitshub „a" auf. Unter der Vorspannung der Steuer-Druckfeder 19 wird
die Halteklinke 16 in die Ausgangslage zurückgeschwenkt. Das
System ist damit bereit für
die Reversierung.
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Das
Aufstellelement 5a, 6a ist auch in der aufgestellten
Position noch durch die Antriebs-Druckfeder 14 etwas vorgespannt,
um beim Aufprall eines Körpers
diesen unter Inanspruchnahme eines bestimmten Weges elastisch aufzufangen.
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Erfolgt
kein Aufprall, kann nach einer Zeit von z. B. 5 Sekunden das System
reversiert werden. Durch Betätigen
des Schalters 8d wird ein Wechselventil im Verteilerblock
so geschaltet, dass der verbleibende Restdruck über die Reversierleitungen 9a, 10a in
den freien Raum oberhalb des Arbeitskolbens 12 gelangt
und diesen, dabei die Druckfeder 14 vorspannend, nach unten
drückt,
bis der Haltebolzen 15 wieder in den Haltearm der Halteklinke 16 einklinkt. Das
System ist dann reversiert.