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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Patentanmeldung bezieht sich auf eine Fußgängersicherheitsvorrichtung
und insbesondere auf eine Fußgängersicherheitsvorrichtung für Kraftfahrzeuge
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Hintergrund der Erfindung
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Kraftfahrzeug-Hersteller
entwerfen aus Gründen
der Sichtverhältnisse,
der Aerodynamik und der Formgebung gewöhnlich neue Kraftfahrzeuge, bei
denen die Haubenlinie so niedrig wie möglich gehalten wird. Im Ergebnis
gibt es im Allgemeinen einen sehr kleinen Abstand zwischen der verformbaren
und dadurch energieabsorbierenden Haube und den gewöhnlich massiveren
Motorrauminhalten der Kraftfahrzeuge, wie etwa dem Motor. Mehrere
Vorschläge wurden
gemacht, um die Dämpfungswirkung
der Haube zu vergrößern, wenn
auf diese während
eines Unfalls ein Fußgänger aufprallt,
indem der Abstand zwischen der Haube und den darunter liegenden
Motorrauminhalten vergrößert wird.
Eine derartige Vorrichtung, die so ausgelegt ist, dass sie die Vorderkante
der Haube absenkt und die Hinterkante der Haube anhebt, wenn auf
diese ein Fußgänger aufprallt,
ist bisher von
EP 1 078 826 bekannt.
Eine weitere ähnliche
Vorrichtung ist in
JP-A-58
22 1773 offenbart.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Fußgängersicherheitsvorrichtung
und insbesondere eine verbesserte Fußgängersicherheitsvorrichtung
für Kraftfahrzeuge
zu schaffen, die sowohl erwachsene als auch kindliche Fußgänger berücksichtigen
kann, mit denen ein Zusammenstoß erfolgt.
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Diese
Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden
Teil von Anspruch 1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
aufgeführt.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlicher
beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Veranschaulichung einer Fußgängersicherheitsvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung, wie sie bei einem Fahrzeug angewendet wird, vor einem
Aufprall eines Fußgängers ist,
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2 eine
schematische Veranschaulichung der Fußgängersicherheitsvorrichtung
gemäß 1 in
einer eingesetzten Position beim Aufprall eines Fußgängers ist,
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3a bis 3c schematisch
ein vorderes Sicherheitsmodul vor und während eines Aufpralls eines
Fußgängers veranschaulichen,
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4 in
einer vereinfachten perspektivischen Ansicht eine mögliche Konfiguration
eines Aktorelements der Sicherheitsvorrichtung veranschaulicht,
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5 eine
schematische Veranschaulichung eines Sicherheitsmerkmals des vorderen
Sicherheitsmoduls gemäß 3a, 3b und 3c ist,
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6a und 6b schematisch
ein hinteres Sicherheitsmodul vor und nach einem Aufprall eines Fußgängers veranschaulichen,
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7 eine
schematische Veranschaulichung eines Sicherheitsmerkmals des hinteren
Sicherheitsmoduls gemäß 6a und 6b ist,
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8 eine
schematische Veranschaulichung einer Kühlergehäuse-Drehung ist, die durch die
Fußgängersicherheitsvorrichtung
beim Aufprall eines erwachsenen Fußgängers bewirkt wird.
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Weitere
Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden
ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung hervor. Selbstverständlich dient
die Zeichnung jedoch lediglich zur Veranschaulichung und nicht als
Definition der Einschränkungen
der Erfindung, für
die auf die beigefügten
Ansprüche
verwiesen wird. Selbstverständlich
ist die Zeichnung ferner nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und sie dient, soweit
es nicht anders angegeben ist, lediglich dazu, die hier beschriebenen
Strukturen und Abläufe
konzeptuell zu veranschaulichen.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Eine
vereinfachte Seitenansicht der bei einem Kraftfahrzeug angewendeten
Fußgängersicherheitsvorrichtung
ist in 1 gezeigt. Die Sicherheitsvorrichtung wird bei
dem Kraftfahrzeug 1 angebacht, wobei sie eine zu öffnende
und wieder verschließbare
Haube 2, die einen Motorraum abdeckt, umfasst, wobei die
Haube 2 eine Vorderkante 2a und eine Hinterkante 2b besitzt,
wobei die Haube 2 zum Öffnen und
Schließen
an der Fahrzeugkarosserie angelenkt und mittels eines Verriegelungsmechanismus
an der Fahrzeugkarosserie lösbar
verriegelt ist. In dem beschriebenen Beispiel wird angenommen, dass
der (nicht gezeigte) Verriegelungsmechanismus bei der Vorderkante 2a der
Haube angeordnet ist, und dass die (nicht gezeigte) Scharnieranordnung
bei der Hinterkante 2b der Haube angeordnet ist, obwohl
es auch möglich
ist, die Erfindung anzuwenden, wenn die Scharnieranordnung bei der
Vorderkante 2a der Haube angeordnet ist.
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Die
Sicherheitsvorrichtung umfasst ein Paar vorderer Sicherheitsmodule 3,
die unter der Vorderkante 2a der Haube angeordnet und an
der Karosseriestruktur des Fahrzeugs 1 an der linken Seite
und der rechten Seite der Haube 2 befestigt sind, wobei die
vorderen Sicherheitsmodule 3 den herkömmlichen Verriegelungsmechanismus
unter normalen Betriebsbedingungen nicht stören. Die Scharnieranordnung
verhält
sich unter normalen Betriebsbedingungen ebenfalls normal. Ein Paar
hinterer Sicherheitsmodule 4 ist unter der Hinterkante 2b der
Haube angeordnet und an der Karosseriestruktur des Fahrzeugs 1 an
der linken Seite und der rechten Seite der Haube 2 befestigt.
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Das
Kraftfahrzeug 1 ist vorzugsweise mit einem verformbaren
vorderen Abschnitt 5, z. B. einer so genannten weichen
Nase versehen, die in die Vorwärtsrichtung
des Fahrzeugs 1 weiter vorsteht als die Vorderkante 2a der
Haube 2, wobei sie die Haubenlinie des Fahrzeugs 1 verlängert, wodurch
ein Aktorelement 6 innerhalb des oberen vorderen Bereichs des
Fahrzeugs 1 quer angeordnet sein kann und bei einem Aufprall
eines Fußgängers getroffen
wird, bevor der Fußgänger mit
der eigentlichen Haube 2 in Kontakt kommt. In dem Fall,
dass das Fahrzeug 1 nicht mit einem zuvor beschriebenen
verformbaren vorderen Abschnitt 5 versehen ist, kann jedoch
die Vorderkante 2a der Haube 2 so beschaffen sein, dass
sie bei einem Aufprall eine ausreichende Verformung erlaubt, wodurch
das Aktorelement 6 unter der Vorderkante 2a der
Haube 2 angeordnet sein kann. Der Aufbau des Aktorelements
kann in eine Grillöffnungs-Verstärkungsanordnung
des Fahrzeugs 1 eingebaut sein.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung wird vorgeschlagen, die Vorderkante des Fahrzeugs,
vorzugsweise wie sie durch den vorderen Abschnitt 5 bereitgestellt
wird, als einen physikalischen Auslöser zu verwenden. Dies hat
jedoch den Nachteil, dass es nicht möglich ist, aufprallende Objekte
voneinander zu unterscheiden. Um die Anzahl von falschen Aufprallen
zu minimieren, wird vorgeschlagen, eine (nicht gezeigte) geschwindigkeitsabhängige Verriegelung
zu verwenden. Dadurch wird das System für jedes Objekt, das so viel
wie ein Mensch oder mehr wiegt, das auf das Kraftfahrzeug 1 bei
der Fahrzeugvorderkante in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich
auftrifft, z. B. 15–50
km/h, eingesetzt, da unter 15 km/h der Aufprall ziemlich sanft sein
wird und folglich kein Bedarf besteht, die Haube 2 anzuheben, und
da es über
50 km/h wahrscheinlich ist, dass ein Fußgänger, der getroffen wird, über die
Haube 2 fliegt und auf die Windschutzscheibe 7 des
Fahrzeugs 1 auftrifft.
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Die
vorderen und die hinteren Sicherheitsmodule 3, 4 sind
miteinander verbunden, derart, dass die hinteren Sicherheitsmodule 4 aktiviert
werden, wenn die vorderen Sicherheitsmodule 3 aktiviert
werden. Sowohl der Verriegelungsmechanismus als auch der Scharniermechanismus,
durch den die Haube 2 an dem Fahrzeug 1 befestigt
ist, sind so ausgelegt, dass die gesamte Haube 2 längs ihrer
vollen Länge
angehoben wird, wenn das Aktorelement 6 während eines
Unfalls von einem Fußgänger getroffen
wird.
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2 zeigt
die Fußgängersicherheitsvorrichtung
in ihrem eingesetzten Zustand. Während
eines Stoßes
zwischen einer beliebigen Position an dem Aktorelement 6 und
der Hüfte
bzw. dem Oberschenkel eines Fußgängers 8 wird
die Stoßenergie verwendet,
um die vorderen Sicherheitsmodule 3 mechanisch zu aktivieren,
die wiederum die Vorderkante 2a der Haube 2 anheben
und die hinteren Sicherheitsmodule 4 aktiviert, um zu bewirken,
dass die Hinterkante 2b der Haube ebenfalls angehoben wird.
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Das
Aktorelement 6 kann vorzugsweise so ausgelegt sein, dass
es zusätzliche
Funktionen des Fahrzeugs 1 ausführt, wie etwa das Tragen der Scheinwerfer 9,
wobei die Scheinwerfer 9 in einer derartigen Anordnung
als ein integrierter Teil des Sicherheitssystems wirken würden, wenn
sie bei einem Zusammenstoß getroffen
werden.
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Eine
Analyse der Energiehöhen
von einem Unfall mit einem Kind erbrachte, dass die kinetische Energie
des Körpers
nicht ausreichend ist, um die gesamte Haube 2 um die erforderliche
Strecke innerhalb der erforderlichen Zeit anzuheben. Folglich ist das
System dahingehend optimiert, das vordere Ende der Haube 2a (Kinderkopf-Bereich)
rasch anzuheben, bevor jegliche Energie für andere Zwecke umgelenkt wurde.
Das hintere Ende der Haube 2b (Erwachsenenkopf-Bereich)
muss folglich durch andere Mittel als durch die Energie aus dem
Aufprall angehoben werden. In Übereinstimmung
mit der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das hintere Ende 2a der
Haube 2 von einem System angehoben wird, das nicht auf
die Energie aus dem Aufprall angewiesen ist, wie etwa von einer
vorgespannten Federvorrichtung, die später ausführlicher beschrieben wird,
die zum Beispiel durch ein Seil 10 (als Strichlinie veranschaulicht),
das mit den vorderen Sicherheitsmodulen 3 verbunden ist,
freigegeben wird.
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Das
Aktorelement 6 kann außerdem
so ausgelegt sein, dass es einen (nicht gezeigten) Rahmen trägt, der
so ausgelegt ist, dass er das Kühlersystem des
Fahrzeugs 1 trägt,
wie etwa den Motorkühler
und die Kondensatoreinheit des Klimaanlagensystems und zugeordnete
Komponenten. Dieser Rahmen kann ferner so ausgelegt sein, dass er
bei einem Aufprall eines erwachsenen Fußgängers, wie es nachfolgend ausführlicher
beschrieben wird, eine Drehung des Kühlersystems durch den Rahmen
ausführt,
der an der Fahrzeugkarosserie in seinem unteren Bereich angelenkt
ist und an dem Aktorelement 6 in seinem oberen Bereich
angelenkt ist.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, löst der getroffene Fußgänger 8 das
System durch das Aktorelement 6 oder die daran befestigten
Scheinwerfer 9 aus. Während
der anfänglichen
Verformung, z. B. während
der ersten 60 Millimeter, wird die gesamte Energie aus dem Aufprall
umgewandelt, um das vordere Ende der Haube 2a anzuheben.
Gleichzeitig wird der hintere Hebemechanismus 4 aktiviert,
d. h. die vorbelastete Federvorrichtung wird freigegeben und das hintere
Ende der Haube 2b wird angehoben, was dadurch erleichtert
wird, dass die hintere Scharnieranordnung so ausgelegt ist, dass
sie eine zuvor festgelegte Hubhöhe
zulässt.
Der Verriegelungsmechanismus wird teilweise gelöst, damit sich die Haube 2 um die
erforderliche Strecke nach oben bewegen kann. Falls das Fahrzeug
von einem Kind getroffen wird, werden durch das System keine weiteren
Aktionen bewirkt. Falls das Fahrzeug 1 jedoch mit einem
Erwachsenen zusammenstößt, wobei
eine höhere
Stoßenergie
erzeugt wird, wird der erwachsene Fußgänger 8 das Aktorelement 6 fortgesetzt
bewegen, wodurch das Kühlersystem,
wie es in 8 gezeigt ist, sich nach unten
und in den Motorraum zu drehen beginnt, wodurch ermöglicht wird,
dass die Hüfte
bzw. der Oberschenkel des Fußgängers 8 weitere
in das Fahrzeug 1 eindringt, ohne vollständig gestoppt
zu werden, was somit auch dazu dient, die Gefahr ernsthafter Hüft- bzw.
Oberschenkelverletzungen bei dem getroffenen Fußgänger 8 zu verringern.
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3a, 3b und 3c veranschaulichen,
wie ein vorderes Sicherheitsmodul ausgelegt sein kann, damit während eines
Aufpralls durch das Aktorelement 6 darauf eingewirkt werden
kann, um die Hebebewegung für
die Vorderkante 2a der Haube 2 nach oben zu erzeugen. 3a veranschaulicht das
vordere Sicherheitsmodul 3 vor dem Aufprall. Die Enden
des Aktorelements 6 sind jeweils in einer entsprechenden
Neigungsführungsschiene 12a,
die sich in dem Fahrzeug 1 nach hinten erstreckt und an
der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, gleitend angelenkt 11.
Wie es in 3a gezeigt ist, können die
Neigungsführungsschienen 12a in
einer Führungsplatte 13 angeordnet
sein, die an der Fahrzeugkarosserie befestigt oder alternativ dazu
(nicht gezeigt) einteilig mit der Fahrzeugkarosserie ausgebildet
sein kann. Die Scharniere 11 des Aktorelements 6 sind
ferner ausgelegt, um ein entsprechendes Hebeelement 14 zu
tragen, das für
ein vertikales Gleiten in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie angeordnet
ist. Wie es in 3a gezeigt ist, sind die Hebeelemente 14 für ein Gleiten
in einer vertikalen Führungsschiene 15 angeordnet,
die, wie es gezeigt ist, ebenfalls in der Führungsplatte 13 angeordnet
sein kann, die an der Fahrzeugkarosserie befestigt oder alternativ
dazu (nicht gezeigt) einteilig mit der Fahrzeugkarosserie ausgebildet
sein kann. Die Hebeelemente 14 sind unter der Haube 2 angeordnet,
derart, dass sie die Haube 2 im Bereich ihrer Vorderkante 2a anheben,
wenn die Scharniere 11 des Aktorelements 6, das
die Hebeelemente 14 trägt,
längs der
Neigungsführungsschienen 12a infolge
eines Frontalzusammenstoß-Aufpralls
auf das Aktorelement 6 translatorisch nach oben bewegt
werden, wodurch sie innerhalb des Fahrzeugs 1 nach hinten
verlagert werden. 3b veranschaulicht das vordere
Sicherheitsmodul 3 in einer eingesetzten Position nach
einem Aufprall bei einem Zusammenstoß mit einem kindlichen Fußgänger. Die
Scharniere 11 der Aktorelemente 6 wurden zu den
höchsten
Abschnitten der Neigungsführungsschienen 12a,
die die Hebeelemente 14 tragen, translatorisch bewegt und
veranlassen, dass diese die Vorderkante 2a der Haube 2 anheben. 3c veranschaulicht
das vordere Sicherheitsmodul 3 nach einer weiteren Verschiebung
der Scharniere 11 des Aktorelements 6 nach einem
Zusammenstoß mit
einem erwachsenen Fußgänger, wobei in
diesem Fall die Energie aus dem Zusammenstoß ausreichend gewesen ist,
um die Scharniere 11 des Aktorelements 6 weiter
längs im
Wesentlichen horizontaler Führungsschienen 12b translatorisch
zu bewegen, die die jeweiligen höchsten
Enden der Neigungsführungsschienen 12a innerhalb
des Fahrzeugs 1 weiter nach hinten verlängern.
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4 veranschaulicht
in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht eine mögliche Anordnung des
Aktorelements 6, das, wie es gezeigt ist, eine geeignete
Anordnung über
dem vorderen Ende des Fahrzeugs 1 abhängig von der Form des vorderen Endes
des Fahrzeugs 1 haben kann, wobei das vordere Ende des
Fahrzeugs 1 in 4 durch die Strichlinien veranschaulicht
wurde. Die jeweiligen Scharniere 11 des Aktorelements 6 sind
in den Führungsschienen 12 der
Führungsplatten 13 der
vorderen Sicherheitsmodule 3 gleitend angeordnet, wie es
zuvor beschrieben wurde.
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5 veranschaulicht
ein weiteres Sicherheitsmerkmal des vorderen Sicherheitsmoduls 3,
das in dem Fall, dass der Fußgänger 8 auf
die Haube 2 oberhalb des Hebeelements 14 des vorderen
Sicherheitsmoduls 3 auftrifft, sicherstellt, das das Hebeelement 14 dem
Fußgänger 8 keine
Verletzungen zufügt.
Dies wird durch die zusätzlichen
Führungsschienen 12b für die Scharniere 11 des
Aktorelements 6 in der eingesetzten Position gemäß 3c bewirkt,
die oberhalb von ausgeschnittenen Abschnitten 16 in den
Führungsplatten 13 angeordnet sind
oder alternativ so angeordnet sind, dass es darunter einen ausreichenden
freien Platz gibt, und dass die unteren Begrenzer 12c der
zusätzlichen
Führungsschienen 12b so
ausgelegt sind, um bei einem Stoß auf die Haube 2 oberhalb
der durch die Scharniere 11 getragenen Hebeelemente 14 abzubrechen, was
den Scharnieren 11 ermöglicht,
sich nach unten in die ausgeschnittenen Abschnitte 16 oder
den freien Raum zu bewegen und somit den durch die Scharniere 11 getragenen
Hebeelementen 14 zu ermöglichen,
sich als Folge des Aufpralls nach unten zu bewegen.
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Die
in 1 und 2 gezeigt Sicherheitsvorrichtung
umfasst ferner einen Satz von Aktivierungsseilen 10, wobei
jeweilige erste Enden hiervon ausgelegt sind, um bei einer Aktivierung
der vorderen Hebeelemente 14 translatorisch bewegt zu werden, und
jeweilige zweite Enden hiervon mit den jeweiligen hinteren Sicherheitsmodulen 4 verbunden
sind und ausgelegt sind, um die hinteren Sicherheitsmodule, z. B.
vorbelastete Federvorrichtungen 4 bei einer translatorischen
Bewegung der Seile 10 zu aktivieren.
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6a und 6b veranschaulichen
schematisch eine mögliche
Anordnung der hinteren Sicherheitsmodule 4 als vorbelastete
Federvorrichtungen. In 6a ist eine vorbelastete Feder 17 so
ausgelegt, dass sie ein hinteres Hebeelement 18 trägt. Ein
(nicht gezeigter) Freigabemechanismus ist mit einem Ende eines zuvor
beschriebenen Aktivierungsseils 10 verbunden, derart, dass
der Freigabemechanismus die vorbelastete Feder freigibt, damit diese sich
bei einer translatorischen Bewegung des Aktivierungsseils 10,
die durch die Aktivierung der vorderen Hebeelemente 14 bewirkt
wurde, ausdehnt. 6b veranschaulicht die vorbelastete
Federvorrichtung von 6a nach einer Aktivierung, d.
h. wenn es der vorbelasteten Feder 17 erlaubt wurde, sich
auszudehnen und zu bewirken, dass das hintere Hebeelement 18 die
Hinterkante 2b der Haube 2 anhebt.
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7 veranschaulicht
ein Sicherheitsmerkmal der hinteren Sicherheitsmodule 4 gemäß 6a und 6b.
Die hinteren Hebeelemente 18 der vorbelasteten Federvorrichtungen
sind so angeordnet, dass sie von einem Abbrechelement 19 getragen werden,
wobei das Abbrechelement 19 so ausgelegt ist, um bei einem
Aufprall auf die Haube 2 oberhalb der hinteren Hebeelemente 18 abzubrechen,
was den hinteren Hebeelementen 18 erlaubt, sich als Folge
eines solchen Aufpralls in Bezug auf die ausgedehnte Feder 17 abwärts zu bewegen,
wodurch die Gefahr von Kopfverletzungen bei Fußgängern verringert wird, die
durch das hintere Hebeelement 18 verursacht werden.
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In 8 ist
schematisch der Fall veranschaulicht, dass das Fahrzeug 1 mit
einem erwachsenen Fußgänger zusammenstößt. Der
erwachsene Fußgänger 8,
der mehr Stoßenergie
als ein kindlicher Fußgänger erzeugt,
bewegt das Aktorelement 6 fortgesetzt weiter, wodurch das
Kühlersystem 20 sich nach
unten und in den Motorraum des Fahrzeugs 1 zu drehen beginnt.
Das Kühlersystem 20 ist
in seiner Anfangsposition mit durchgezogenen Linien und mit Strichlinien
in der Position veranschaulicht, die infolge einer derartigen Drehung
eingenommen wird, wobei die Positionen des Kühlersystems 20 den
Positionen der Haube 2 entsprechen, die auf die gleiche Weise
veranschaulicht wurden. Durch diese Drehung des Kühlersystems 20 wird
zugelassen, dass die Hüfte
bzw. der Oberschenkel des Fußgängers 8 weiter
in das Fahrzeug 1 eindringt, ohne vollständig gestoppt zu
werden, was somit auch dazu dient, das Risiko von ernsthaften Hüft- bzw.
Oberschenkelverletzungen des aufprallenden Fußgängers 8 zu verringern. Die
zuvor beschriebene Drehung wird dadurch erleichtert, dass die Neigungsführungsschienen 12a an ihren
jeweiligen höchsten
Enden durch zusätzliche im
Wesentlichen horizontale Führungsschienen 12b verlängert sind,
die sich innerhalb des Fahrzeugs 1 weiter nach hinten erstrecken,
und dadurch, dass das Kühlergehäuse 20 an
der Fahrzeugkarosserie in seinem unteren Bereich angelenkt ist und
an dem Aktorelement 6 in seinem oberen Bereich angelenkt
ist, derart, dass das Kühlergehäuse 20 als
Folge eines Frontalzusammenstoß-Aufpralls
auf das Aktorelement 6 dazu veranlasst wird, sich vom vorderen
Ende des Fahrzeugs 1 weg und nach unten in den Motorraum
des Fahrzeugs 1 zu drehen, mit einer Größe, die bewirkt, dass die Scharniere 11 innerhalb
der zusätzlichen
Führungsschienen 12b nach
hinten verlagert werden, wie es in 3c veranschaulicht
ist.
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Die
Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen,
sondern lediglich durch den Umfang der folgenden Ansprüche beschränkt.