DE19706878A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Einbeziehung der Motorhaube als Schutzschild bei Frontalaufprall für Passagiere und Fahrgastzelle - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine überfällige Sicherheits­ einrichtung zum Schutz der Insassen eines PKW bei Frontalkollisionen.

Im Zuge der Automobil-Fortentwicklung wurden neben technischen und Design-relevanten Verbesserungen kongruent dazu teilweise die Insassen-Risiken ver­ größert, die mit Geschwindigkeitszunahme, leichterer Bauweise und Cw-Wert-Maximierung und den damit verbun­ denen Konstruktionseigenschaften einhergehen. Konkret heißt das:
Die üblichen, großflächigen Windschutzscheiben, be­ deuten insbesondere bei Frontalkollisionen entsprechend vergrößerte Verletzungs-und Tötungs-Risiken.

Bei der erwünschten Cw-Wert-Maximierung werden die Anstell­ winkel der Windschutzscheiben und der sie einfassenden Seitenholme immer flacher und z. T. auch schwächer aus­ gebildet und halten dem, bei Frontalkollisionen entste­ henden, massiven Aufprall-Druck entsprechend weniger stand.

Die Dachkonstruktion, bzw. Dachfläche ist entsprechend weiter nach hinten gezogen/gelagert und bieten wie nach unfällen zu beobachten ist, kaum noch Schutz. Türen verklemmen sich leichter, und mitunter wird der ganze vordere Bereich der Fahrgastzelle regelrecht abrasiert, wie man es besonders auch beim Unterfahren von Hindernissen (LKW) sehen kann.

Die zunehmend flachere, schräg nach unten verlaufende Motorhaube bildet im Gegensatz zu früheren Konstruk­ tionen eine Quasi-Rampe, über die kollidierende Gegen­ stände und oder Flüssigkeiten regelrecht in die Wind­ schutzscheibe bzw. den Fahrgastraum befördert werden. Oder die Motorhaube wird bei Frontalkollisionen zusam­ mengedrückt/gestaucht und gerät mit ihrer hinteren Kante die mit Drehbügeln fest verbunden ist, in die Windschutz­ scheibe und kann sich, wenn diese Verbindung bricht, in ein Guillotine-ähnliches Instrument verwandeln. Natürlich entstehen auch schon durch die dadurch zer­ splitternde Windschutzscheibe schwere Verletzungen des Gesichtes und der Augen.

Dieser Effekt kann bereits bei Tests mit Geschwindig­ keiten von lediglich 35 mph = 56 kmh beobachtet werden. Die Automobilindustrie ist nach den neuesten Unfall­ analysen verstärkt bestrebt, von einer starren, rigiden zu einer weichen, flexiblen Reaktion der Fahrzeuge bei Unfällen zu gelangen, die in ihrem Unfallverhalten dem Prinzip des "Rolling with the punch" entspricht.

Es stellt sich also folgende erfindungsgemäße Aufgabe

• A) Schaffung einer technischen Vorrichtung, durch welche die Windschutzscheibe, der vordere Dachbereich des Automobils, Türen und Türrahmen und damit die Automobil-Insassen wirk­ sam geschützt werden, wenn das Automobil frontal auf ein anderes Fahrzeug oder Hindernis prallt.
• B) Maximierung eines solchen Effektes ohne wesentliche Veränderung bestehender, üblicher Konstruktionsmerkmale und Einrichtungen.
• C) Größtmögliche Einbeziehung naturgegebener, physikalischer Einwirkungen und Kräfte.
• D) Umwandlung der Motorhaube eines Automobils unter Unfall­ relevanten Erwägungen von einer nutzlosen und zugleich Leib und Leben gefährdenden in eine Sicherheit optimierende Einrichtung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst.

Die allgemein üblichen Halterungen einer Motorhaube, nach Gattung des Hauptanspruches werden abgewandelt, ersetzt, bzw. ergänzt.

Die Motorhauben-Frontverriegelung (Bolzen in Druckfeder lagernd) wird durch einen Bolzen ersetzt, der so beschaf­ fen ist, daß er bei - zu berechnendem - Druck von vorn bricht und somit diese Befestigung löst.

Die beiden hinteren Befestigungen, gebildet durch zwei U-förmige drehbare Bügel werden durch ebensolche ersetzt, die aber nicht mehr fest mit der Motorhauben-Unterseite verbunden sind, sondern an dieser Stelle hülsenförmig aus­ gebildet sind und einen, statt dessen mit der Motorhaube fest­ verbundenen Bolzen aufnehmen.

Dieser Bolzen ist von einer Druckfeder umlagert (ähnlich der Frontverriegelung) die an den Motorhauben-Unterkanten und den beiden Drehbügel-Oberkanten (Hülse) aufliegt und den Bolzen unter Druck im Drehbügel-Inneren in Position hält.

Eine, im hülsenförmig ausgebildeten Drehbügel-Inneren ausgeformte Auskerbung greift in die entsprechende Einkerbung des insertierten Bolzens. Der nach hinten (Windschutzschei­ benrichtung) zeigende Teil des Drehbügels ist an dieser Stelle offen und wird durch einen Verschlußschuh, der mittels einer Zugfeder seitlich mit dem Drehbügel ver­ bunden ist, verschlossen.

Diese Zugfeder hält den Bolzen in der Hülse (Drehbügel) fest und ermöglicht u. a. das öffnen der Motorhaube zu Service-und Reparaturzwecken, ohne daß die Verbindung Motorhaube/Drehbügel sich löst.

Trifft nun ein Automobil frontal auf ein anderes, bzw. Hindernis, so bricht durch den Aufprall der Front­ verriegelungsbolzen und löst diese feste Verbindung zwischen Motorhauben-Ende und Drehbügel.

Die zunächst an den beiden hinteren Drehbügel/Bolzen gehaltene Motorhaube wird zwangsweise nach hinten (Wind­ schutzscheiben-Richtung) bewegt/geschoben, wodurch die, in den Drehbügeln lagernden Haltebolzen gegen den federn­ den Verschlußschuh gedrückt und so aus ihrer Arretierung gelöst werden.

Die sich dadurch, gleichzeitig entladende, zwischen Bolzen und Drehbügel aufliegende Druckfeder, drückt so automatisch das Motorhauben-Ende leicht nach oben. Ein drehbar an der Unterseite der Motorhaubenmitte lagernder Drehbügel, der mittels Drehgelenken an der rechten und linken Motorraum-Innenseite (Kotflügeln) angelenkt ist hält nicht nur die Motorhaube zentriert feste son­ dern bewirkt durch die wirkenden Fliehkräfte, daß er sich mit der Motorhaube bewegt und so einen Halbkreis beschreibt und gleichzeitig die Motorhaube anhebt und ebenfalls nach hinten befördert. Die zentrierte Halterung dieses Drehbügels an der Unterseite der Motorhaube trägt in ihrem Inneren vor diesem Drehbügel eine feste aber gleichzeitig flexible Masse, die dem Bügel vorge­ lagert ist, um beim Zusammenprall eine Stauchung des Bü­ gels zu verhindern und die Lösung der beiden hinteren Drehbügel zu erlauben.

Der sich darauf hebende und einen Halbkreis beschreibende Drehbügel weist unterhalb der Halterung eine Querstrebe auf, an deren Mitte eine expandierte Zugfeder angebracht ist, die mit ihrem anderen Ende mit dem vorderen Teil der Motorhauben-Unterseite verbunden ist.

Sie bewirkt, daß die Motorhaube zusätzlich nach hinten ge­ zogen und gleichzeitig vorn nach unten und hinten nach oben bewegt wird.

Je nach Berechnung wird so die Motorhaube vor der Wind­ schutzscheibe und auf bzw. über den Dachrand des Automobils ragen, bzw. lagern.

Eine zusätzliche Ausrüstung der Unterseite der Motorhaube mit stoßdämpfendem Material (ähnlich einem Airbag etc.) oder elektronischer Zündung o.ä ist denkbar. Die be­ schriebene Lösung erhebt nicht den Anspruch der Voll­ ständigkeit.

Vorteile der Erfindung

1.) Völlige und großflächige Abschottung des extrem gefährdeten Fahrer/Beifahrer-Bereiches, dadurch Ver­ hinderung des Eindringens der eigenen Motorhaube, Hin­ dernis-Teilen, Flüssigkeiten etc. durch die Windschutz­ scheibe mit entsprechenden Folgen wie Augen- oder Ge­ sichtsverletzungen oder tödlichen Verletzungen. Gleichzeitig Abdeckung von Seitenholmen und Tür- Oberkanten. Schildkrötenprinzip.

2.) Maximale Ausnützung zwangsweise auftretender Flieh­ kräfte unter gleichzeitiger, erwünschter weicher, statt starrer Reaktion. Prinzip: Rolling with the punch.

3.) Geringfügige Modifizierung bereits bestehender Ausrüstung, ohne störanfällige oder Design-abträgliche Konstruktionsveränderungen.

4.) Einfache und unaufwendige, weitergehende Opti­ mierung z. B. durch Electronic, sowie Erhöhung des Dämpfungseffektes z. B. durch zusätzlichen Airbag an der Motorhauben-Unterseite/Kante.

Erläuterungen durch Zeichnungen

Fig. 1 zeigt in schematischer Wiedergabe den erfin­ dungsgemäßen Motorhauben-Frontverriegelungs­ haken.

Fig. 2 zeigt in schematischer Wiedergabe den erfin­ dungsgemäßen U-förmigen Drehbügel am hinteren Ende der Motorhaube mit Arretierung S.

Fig. 3 zeigt in schematischer Wiedergabe den erfin­ dungsgemäßen Motorhauben-Befestigungs-Bolzen des Drehbügels.

Fig. 4 zeigt in schematischer Wiedergabe die Innen­ seite des Drehbügels mit Bolzen-Aufnahme-Aus­ kerbung.

Fig. 5 zeigt in schematischer Wiedergabe den erfin­ dungsgemäßen Verschlußschuh des Drehbügels.

Fig. 6 zeigt in schematischer Wiedergabe den erfin­ dungsgemäßen Drehbügel mit eingefügtem Verschluß­ schuh.

Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung den erfin­ dungsgemäßen Drehbügel (2) mit dem erfindungsgemä­ ßen Verschlußschuh (5) und dem insertierten, er­ findungsgemäßen Motorhauben-Befestigungs-Bol­ zen (3).

Fig. 8 zeigt in schematischer Wiedergabe den erfindungs­ gemäßen Drehbügel (2) den insertierten Befestigungs­ bolzen (3) den mittels Zugfederverbindung (Z) arre­ tierten Verschlußschuh (5) sowie einer fixierten zwischen Motorhauben-Bolzenbefestigung und Dreh­ bügel (2) angelenkten Druckfeder D.

Fig. 9 zeigt in schematischer Wiedergabe den er­ findungsgemäßen Drehbügel (2) nach simuliertem Frontalaufprall.
Der an der Motorhaube fest installierte Befesti­ gungs-Bolzen (3) drückt gegen den Verschluß­ schuh (5). Der aus der Auskerbung des Dreh­ bügels geschobene Befestigungs-Bolzen (3) wird durch die sich gleichzeitig dadurch entladende Druckfeder nach oben gezwungen. Die nun entriegelte Motorhaube hebt sich dadurch hinten an.

Fig. 10 zeigt in schematischer Darstellung die erfin­ dungsgemäße Zug- und Dreh-Einrichtung für die Motorhaube.
Der Drehbügel 12 ist mittels Drehgelenken 13 an der Karosserie-Innenseite (Kotflügel) angelenkt. In der Mitte lagert der Drehbügel beweglich/drehbar in einer, an der Motorhauben- Unterseite angebrachten Halterung 11 deren nach vorn zeigender Innenraum zur Hälfte mit einer festen aber flexiblen Masse, vor dem dahinter lagernden Schwenk/Drehbügel gefüllt ist.
Der Schwenk/Drehbügel 12 ist mit einer Querstrebe 14 verstärkt. An ihrer Mitte ist eine Zug­ feder 15 angebracht, die mittig im vorderen Bereich der Motorhaube(n)-(Unterseite) expan­ diert befestigt ist.

Der beim Aufprall deaktivierte/zerbrochene Fronthauben- Verriegelungsbolzen 1 gestattet der Motorhaube, sich durch die entstehenden Flieh/Schubkräfte, nach hinten zu bewegen.
Die in der Schwenk/Drehbügel-Halterung 11 eingelagerte flexible, federnde Masse verhindert eine Stauchung des Dreh/Schwenkbügels 12 und ermöglicht eine fließende Weiterleitung der Flieh/Schubkräfte 11A & 11B, um die Lösung der rückwärtigen Befestigungsbolzen 3 aus der Verankerung in den U-förmigen hinteren Drehbügeln 2 zu bewirken. Im gleichen Moment wird durch die sich entladende Druckfeder D der Bolzen 3 aus dem Drehbügel 2 herausgedrückt und der hintere Teil der Motorhaube leicht angehoben.
Dadurch kann sich der Dreh/Schwenkbügel 12 drehen, so wird die Motorhaube automatisch hinten weiter angehoben und über die Windschutzscheibe geleitet, um sich über diese und den vorderen Dachbereich zu legen und diesen völlig abzudecken.
Diese Bewegung wird gleichzeitig durch die, an der Dreh/ Schwenkbügel-Querstrebe 14 angebrachte, gespannte Zug­ feder 15 forciert, weil diese Feder die Motorhaube vorn nach unten und gleichzeitig nach hinten heran und nach oben zieht und die entstandenen Flieh/Schub­ kräfte unterstützt und steigert.

Fig. 11A zeigt in schematischer Darstellung eine Aufschnitts-Seiten Ansicht der Halterung 11 mit dem eingelagerten Dreh/Schwenkbügel 12 und der eingelagerten federnden/flexiblen Masse.

Fig. 11B zeigt in schematischer Darstellung die gleiche (11A) Ansicht, aber nach simu­ liertem Aufprall und somit Verschiebung der mit der Motorhauben-Unterseite fest verbundenen Halterung (Pfeilrichtung) (um die Entriegelung der hinteren Befesti­ gung ohne Stauchung des Dreh/Schwenkbügels zu bewirken).

Fotodokumentation

Zeigt die Motorhaube in den verschiedenen Situations/Verhaltungsphasen mit eingebauter Mechanik wie beschrieben.

Claims (19)

1. Schutzvorrichtung für Automobile bei Frontal­ aufprall unter Einbeziehung der Motorhaube als Schutzschild für Passagiere und Fahrgastraum.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,daß die Motorhaube beim Aufprall nicht starr mit der Karosserie verbunden bleibt.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Frontverriegelungshaken der Motor­ haube so beschaffen ist, daß er bei entsprechendem Druck zerbricht und sich die vordere Verriegelung löst.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die hinteren, U-förmigen Befestigungs- Drehbügel so ausgeformt sind, daß sie beide einen an der Motorhauben-Unterseite angelenkten Bolzen auf­ nehmen können.

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenseite des Befestigungs­ bügels eine Arretierungsnase ausgeformt ist.

6. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 4, 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ausgeformte, den Bolzen aufnehmende Bügel an der zur Windschutzscheibe zeigenden Seite offen ist.

7. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 4, 5, 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Teil des Bügels mit einem Verschlußschuh abgedeckt wird.

8. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 4, 5, 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußschuh am unteren Rand eine Ausbildung aufweist, die in die ausgeformte Bügelöff­ nung an deren unteren Rand hineinragt.

9. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 4, 5, 6, 7, 8, dadurch gekennzeichnet, daß Verschlußschuh und ausgeformter Befestigungsbügel durch eine an Verschlußschuh und Bügel angebrachte Zugfeder verbunden sind.

10. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bolzen fest mit der Motorhauben-Unter­ seite verbunden sind.

11. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 4, 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bolzen von einer Druckfeder um­ geben ist.

12. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 4, 10, 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder zwischen Bolzen-Hauben- Befestigung und Drehbügel diese unter Druck verbindet.

13. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 4, 5, 10, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Bolzen eine Aussparung aufweist, die in die ausgeformte Arretierung des Bügels paßt.

14. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß hinter der Drehbügel-Karosserie-Befestigung ein Bügel-Bewegungsstop angebracht ist.

15. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß an einer zu berechnenden Stelle ein trapezförmiger Bügel mit beiden Enden drehbar in Gelenken über den Motor­ raum reichend auf der linken und rechten Motorraum-Innen- Seite angebracht ist.

16. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bügelmitte beweglich/drehbar an der Motorhauben-Unterseiten-Mitte gelagert ist.

17. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 15, 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem gelagerten Bügelstück, im Lager, Richtung Motorhauben-Front, eine, über den gelagerten Bügel- Teil reichende flexible Masse gelagert ist, die so beschaf­ fen ist, daß sie eine Verschiebung der Motorhaube bis zur Lösung der rückwärtigen Drehbügel/Verschlußschuh-Verbindung gestattet bevor eine Stauchung des trapezförmigen Dreh- Bügels auftreten kann.

18. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 15, 16, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des im Lager liegenden trapezförmigen Drehbügelteils seine vom linken zum rechten Bügelarm verlaufende Querverstrebung verläuft.

19. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, 15, 16, 17, dadurch gekennzeichnet, daß an der Querverstrebungs-Mitte eine Zugfeder angebracht ist, deren anderes Ende im vorderen Teil mittig an der Motorhauben-Unterseite expandiert be­ festigt ist.