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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Anheben einer Motorhaube, wobei die Vorrichtung reversibel zwischen
einer Ausgangsstellung und einer gestreckten Stellung bewegbar ist.
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Solche Vorrichtungen sorgen für einen
verbesserten Schutz eines Fußgängers bei
einer Kollision mit einem Fahrzeug. Angesteuert von einer geeigneten
Sensorik wird die Motorhaube des Fahrzeugs angehoben, um zusätzlichen
Deformationsraum zur Verfügung
zu stellen. Es sind verschiedene Arten derartiger Vorrichtungen
bekannt, die sich insbesondere in den verwendeten Antriebseinrichtungen
unterscheiden. So gibt es mechanische Federsysteme, pyrotechnische
Systeme (analog den bekannten Gurtschloßstraffern), pneumatische Systeme
und elektromotorische Systeme. Da es nicht bei jeder Auslösung der
Vorrichtung zur Deformation der Motorhaube kommt, besteht der Bedarf
nach einer Vorrichtung, die auf einfache Weise wieder in ihre Ausgangsstellung
bewegbar und somit mehrfach wiederverwendbar ist.
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Gemäß der Erfindung ist bei einer
Vorrichtung der eingangs genannten An vorgesehen, daß die Vorrichtung
einen durch Zuführung
von Druckluft kontrahierbaren pneumatischen Muskel umfaßt, mittels
dem die Vorrichtung aus der gestreckten Stellung in die Ausgangsstellung
bewegbar ist. Pneumatische Muskeln sind aus der pneumatischen Antriebstechnik
als kompakte und effiziente Zugaktuatoren bekannt. Die komfortable
Steuerung der Muskelkontraktion durch Druckluft erspart ein umständliches manuelles Überführen der
Vorrichtung zurück
in ihre Ausgangsstellung nach einer Fehlauslösung. Die für die Kontraktion des pneumatischen
Muskels erforderliche Druckluft kann z.B. von einem fahrzeuginternen
Druckluftsystem (sofern vorhanden) oder von einem im Fahrzeug befindlichen
Kleinkompressor (beispielsweise für einen Reserveradersatz) bereitgestellt
werden.
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Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung einen Standarddruckluftanschluß, über den
dem pneumatischen Muskel Druckluft von einer externen Druckluftquelle
zugeführt
werden kann. Dadurch kann beispielsweise der Fahrer des Fahrzeugs
in die Lage versetzt werden, die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer Fehlauslösung selbst
wieder in die Ausgangsstellung zu bringen, da er z.B. eine an einer Tankstelle
zur Verfügung
stehende Druckluftvorrichtung zum Aufpumpen von Fahrzeugreifen benutzen kann,
um die Vorrichtung zu spannen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
die Vorrichtung einen durch den pneumatischen Muskel komprimierbaren
Druckspeicher, mittels dem die Vorrichtung aus der Ausgangsstellung
in die gestreckte Stellung bewegt werden kann. Eine solche Kombination
aus pneumatischem Muskel und Druckspeicher ergibt eine besonders
einfach zu handhabende reversible Antriebseinrichtung für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Als Druckspeicher kann eine kostengünstige Druckfeder
verwendet werden, die in der Ausgangsstellung der Vorrichtung mittels
einer Verriegelungseinrichtung in einem komprimierten Zustand gehalten wird.
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Um einem auf die Motorhaube auftreffenden Fußgänger optimalen
Schutz zu bieten, umfaßt
die Vorrichtung gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung eine Kraftbegrenzungseinrichtung zur
Begrenzung einer auf die in gestreckter Stellung befindliche Vorrichtung
wirkenden Kraft. Die Kraftbegrenzungseinrichtung umfaßt vorzugsweise
einen konisch geformten Kolben und zwischen dem Kolben und einem Führungsrohr
angeordnete Kugeln, die bei einer axialen Bewegung des Kolbens relativ
zu den Kugeln das Führungsrohr
deformieren. Ferner ist bei der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Kugeln
durch ein Halteelement in einer Ruheposition gehalten werden, wobei
die Kugeln durch Trennung vom Halteelement in eine Eingriffsposition
freigegeben werden, in der sie eine Deformation zur Kraftbegrenzung
bewirken. Vorzugsweise kann die Bewegung des Halteelements durch
Beaufschlagung mit Druckluft gesteuert werden. Gemäß einer
Fortführung
dieses Gedankens wird durch Zuführung
von Druckluft gleichzeitig der pneumatische Muskel kontrahiert und
das Halteelement bewegt. Dadurch wird eine automatische Bewegung
des Halteelements während
der Druckluftzuführung
in den Arbeitsraum des pneumatischen Muskels ermöglicht, so daß eine unerwünschte Aktivierung
der Kraftbegrenzungseinrichtung beim Spannen der Vorrichtung vermieden wird.
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Der Verschleiß der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann dadurch minimiert werden, daß die für die Bewegung der Vorrichtung
in die gestreckte Stellung erforderlichen Teile innerhalb des pneumatischen
Muskels angeordnet sind. Da der pneumatische Muskel prinzipbedingt
luftdicht ausgeführt
sein muß,
können
keine Schmutz- und Staubpartikel in das Innere des pneumatischen
Muskels gelangen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
und aus den beigefügten
Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Ausgangsstellung;
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2 die
Vorrichtung aus 1 in
gestreckter Stellung;
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3 die
Vorrichtung aus 1 im
belasteten Zustand; und
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4 die
Vorrichtung aus 1 während des
Spannens.
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Ein wesentlicher Bestandteil der
in 1 dargestellten Vorrichtung
zum Anheben einer Motorhaube eines Fahrzeugs ist ein durch Zuführung von Druckluft
komprimierbarer pneumatischer Muskel 10 mit einem faserverstärkten Schlauch 12 und
zwei stirnseitig an den Schlauchenden befestigten ringförmigen Anbindungsstücken 14 und 16,
wobei der Innendurchmesser des (gemäß der Darstellung in den Figuren
und gemäß der Einbaulage
im Fahrzeug) oberen Anbindungsstücks 14 kleiner
als der des unteren Anbindungsstücks 16 ist.
Die zur Kompression des pneumatischen Muskels erforderliche Druckluft kann über eine
im unteren Anbindungsstück
gebildete Druckluftleitung 18 in den Arbeitsraum 20 des pneumatischen
Muskels 10 geleitet werden. Die Druckluftleitung 18 steht
in Verbindung mit einem symbolisch dargestellten Standarddruckluftanschluß 22.
In der in 1 gezeigten
Ausgangsstellung der Vorrichtung ist der pneumatische Muskel 20 jedoch drucklos.
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Das untere Anbindungsstück 16 ist
ortsfest am Fahrzeugaufbau (nicht gezeigt) befestigt. Am oberen
Anbindungsstück 14 ist
ein Verbindungsteil 24 mit einem Anlenkpunkt 26 für die Motorhaube
des Fahrzeugs oder für
einen an die Motorhaube gekoppelten Gelenkhebel gebildet. Am Innenumfang
des oberen Anbindungsstücks 14 ist
ein in den Arbeitsraum 20 des pneumatischen Muskels 10 ragendes inneres
Führungsrohr 28 befestigt.
Ein äußeres, am unteren
Anbindungsstück 16 befestigtes
Führungsrohr 30 ist
konzentrisch zum inneren Führungsrohr 28 angeordnet.
Die beiden Führungsrohre 28, 30 sind
zusammen mit den Anbindungsstücken 14, 16 in Längsrichtung
des pneumatischen Muskels 10 relativ zueinander verschiebbar.
Zwischen dem äußeren Führungsrohr 30 und
dem Schlauch 12 des pneumatischen Muskels 10 ist
eine Druckfeder 32 angeordnet, die sich mit ihren Enden
am oberen bzw. am unteren Anbindungsstück 14, 16 abstützt. Eine
Verriegelungseinrichtung 34, die in Ausnehmungen 36 im äußeren Führungsrohr 30 eingreift,
hält die
Vorrichtung in dem in 1 gezeigten
gespannten Zustand, in dem die Druckfeder 32 so weit komprimiert
ist, daß das äußere Führungsrohr 30 fast
bis an das obere Anbindungsstück 14 heranreicht.
Zwischen äußerem Führungsrohr 30 und
oberem Anbindungsstück 14 verbleibt
jedoch ein Spalt 38.
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Die Vorrichtung umfaßt ferner
eine Kraftbegrenzungseinrichtung mit einem konischen Kolben 40,
der am unteren Ende des inneren Führungsrohrs 28 befestigt
ist. Der Durchmesser des konischen Kolbens 40 entspricht
an seinem oberen Ende dem Außendurchmesser
des inneren Führungsrohrs 28 und verjüngt sich
nach unten. Nach unten ist die Kraftbegrenzungseinrichtung durch
eine an der unteren Stirnseite des konischen Kolbens 40 befestigte
Bodenplatte 42 abgeschlossen, deren Durchmesser dem Innendurchmesser
des äußeren Führungsrohrs 30 entspricht.
Zwischen dem äußerem Führungsrohr 30 und
dem konischen Kolben 40 sind eine umlaufende Dichtung 44 und
Kugeln 46 vorgesehen. Die Dichtung 44 weist an
ihrem unteren Ende eine Aussparung 44a auf, in der die
Kugeln 46 axial zwischen Dichtung 44 und Bodenplatte 42 sowie
radial zwischen Dichtung 44 und Kolben 40 in der
in 1 gezeigten Ruheposition
gehalten werden. Die Dichtung 44 dient somit als Halteelement
für die
Kugeln 46.
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Auf ein Sensorsignal, das einen Unfall
mit einem Fußgänger anzeigt,
gibt die Verriegelungseinrichtung 34 die Druckfeder 32 frei,
so daß das
obere Anbindungsstück 14 mit
dem daran befestigten inneren Führungsrohr 28 und
dem Verbindungsteil 24 nach oben schnellt und die Vorrichtung
die in 2 gezeigte gestreckte
Stellung einnimmt. Somit läßt sich
eine an den Anlenkpunkt 26 gekoppelte Motorhaube innerhalb
kürzester
Zeit um eine vorbestimmte Strecke anheben. Die Endphase der Bewegung
kann durch eine (nicht gezeigte) Brems- oder Dämpfungseinrichtung beeinflußt werden.
Bei der Streckbewegung wird die gesamte Kraftbegrenzungseinrichtung einschließlich der
Dichtung 44 und der Kugeln 46 mit nach oben genommen,
wobei die Dichtung 44 an der Innenseite des äußeren Führungsrohrs 30 entlanggleitet.
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Wird anschließend beim Auftreffen des Fußgängers Druck
auf die Motorhaube ausgeübt,
so wird über
den Anlenkpunkt 26 eine nach unten gerichtete Kraft in
die Vorrichtung geleitet. Dadurch werden, wie in 3 gezeigt, das obere Anbindungsstück 14 und das
innere Führungsrohr 28 zusammen
mit dem konischen Kolben 40 und der Bodenplatte 42 gegen den
Widerstand der Druckfeder 32 nach unten bewegt. Nur die
Dichtung 44 verharrt in ihrer oberen Position. Die Kugeln 46 rollen
an der konischen Mantelfläche
des Kolbens 40 ab und deformieren dabei das äußere Führungsrohr 30.
Die durch die Deformation erreichte Energieabsorption sorgt somit
für eine Kraftbegrenzung
bei der nach unten gerichteten Bewegung.
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Aus 4 ist
ersichtlich, wie die Vorrichtung – zum Beispiel nach einer Fehlauslösung – wieder gespannt
werden kann. Über
den Standarddruckluftanschluß 22 und
die Druckluftleitung 18 wird Druckluft von einer Druckluftquelle
in den Arbeitsraum 20 des pneumatischen Muskels 10 eingeleitet.
Die Beaufschlagung mit Druckluft führt zur Kontraktion des pneumatischen
Muskels 10, so daß das
obere Anbindungsstück 14 und
das innere Führungsrohr 28 unter Belastung
der Druckfeder 32 nach unten bewegt werden. Der Spannvorgang
ist beendet, sobald die Verriegelungseinrichtung 34 in
die dafür
vorgesehenen Ausnehmungen 36 im äußeren Führungsrohr 30 einrastet,
wodurch die Vorrichtung mit komprimierter Druckfeder 32 im
gespannten Zustand gehalten wird. Nach der Trennung von der Druckluftquelle
wird das System wieder drucklos. Es ist an dieser Stelle besonders
hervorzuheben, daß bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Druckluft zur Betätigung
des pneumatischen Muskels 10 nur im Falle einer Fehlauslösung zum
erneuten Spannen der Vorrichtung benötigt wird.
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Eine weitere Besonderheit der Konstruktion der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, daß die
Kraftbegrenzungseinrichtung beim Spannen nicht aktiviert wird. Die
in den Arbeitsraum 20 des pneumatischen Muskels 10 eingeleitete
Druckluft dringt über
den Spalt 38 in den Zwischenraum zwischen den beiden Führungsrohren 28, 30 ein,
so daß die
Dichtung 44 von oben mit Druck beaufschlagt wird. Somit
nimmt die Dichtung 44 an der nach unten gerichteten Bewegung
teil und hält
die Kugeln 46 außer
Eingriff mit dem äußeren Führungsrohr 30.