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Die
Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Fronthaubenanordnung,
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum
Ansteuern der Position und Lage einer Fronthaube eines Fahrzeuges
nach dem Patentanspruch 11.
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Aus
der
DE 199 22 459
C1 ist eine Fronthaubenanordnung bekannt, bei der das Scharnier
der Fronthaube Mittel zum Verlagern eines Gelenks in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges in eine obere oder eine untere
Position, unabhängig
von einem Fußgängeraufprall,
aufweist. Dazu wird die Fronthaube in denjenigen Geschwindigkeitsbereichen
angehoben, in denen der Aufprall eines Fußgängers besonders gefährlich ist.
Dagegen ist die Haube während
des Stillstandes des Fahrzeuges, bei langsamen Geschwindigkeiten
wie beim Einparken, bei denen die Sicht besonders wichtig ist und bei
hohen Geschwindigkeiten, bei denen die Aerodynamik der Fronthaube
eine große
Rolle spielt, in einer abgesenkten Position, weil in diesen Fällen der Aufprall
eines Fußgängers nicht
zum Aufschlagen seines Kopfes auf der Fronthaube führen würde.
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Die
Anforderungen hinsichtlich Position und Lage einer Fronthaube werden
aber von weiteren und sehr verschiedenen Betriebssituationen beeinflusst.
Das führt
teilweise zu sich widersprechenden Anforderungen. Als Beispiele
hierfür
seien einerseits die Anforderungen an eine aerodynamisch gute Form
und Position, an ein geringes Gewicht sowie geringe Kosten, und
andererseits die Anforderungen hinsichtlich Personenschutz genannt.
Um allen Anforderungen hinreichend gerecht zu werden sind in der
Regel Kompromisse notwendig. Dabei haben Anforderungen, welche die
Sicherheit betreffen eine hohe Priorität, während Anforderungen wie Fahrkomfort,
Kraftstoffverbrauch oder besondere Kundenwünsche eher zurückstehen
müssen.
Lösungen,
die aus einem solchen Kompromiss entstehen erfüllen oftmals die Einzelanforderungen
nur schlecht.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kraftfahrzeugkarosserie
mit einer Fronthaubenanordnung bereitzustellen, bei der die bevorzugten Positionen
und Lagen der Motorhaube weiterer Fahrsituationen in ganzheitlicher
Betrachtung unterschiedlicher und zum Teil gegensätzlicher
Anforderungen berücksichtigt
sind.
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Die
Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 sind die Stellmittel zum Andern der Lage
der Fronthaube in eine Schnellfahrstellung mit einer gegenüber der
Grundstellung veränderten Lage
mit erhöhter
Aerodynamik ausgebildet.
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Dabei
ist ein Ändern
der Position und der Lage der Fronthaube aus einer Grundstellung
heraus in Abhängigkeit
der Geschwindigkeit des Fahrzeuges möglich. Als Änderung der Position der Fronthaube wird
eine translatorische Verschiebung der Fronthaube im Raum verstanden.
Als Änderung
der Lage der Fronthaube wird die Rotation der Fronthaube um eine
der Raumachsen verstanden. Position und Lage beschreiben folglich
die Pose der Fronthaube im Raum vollständig.
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Für einen
Personenschutz ist allein die translatorische Anhebung der Fronthaube
gegenüber
einem Motor des Fahrzeuges maßgeblich.
Hingegen ist für
eine aerodynamische Gestaltung die Lage der Fronthaube, also deren
Winkellage zur Bewegungsrichtung maßgeblich.
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Erfindungsgemäß lässt sich
die Fronthaube sowohl anheben und senken als auch in der Neigung, also
in der Winkellage verstellen. Die Fronthaube kann je nach Bedarf
durch vorne und hinten an der Fronthaube angeordnete Stellmittel
angehoben, abgesenkt oder winkelmäßig angestellt werden, um die jeweiligen
situativen Anforderungen möglichst
optimal zu erfüllen.
Die Stellmittel können
bekannte Aktoren sein. Die Änderung
der Position und der Lage der Fronthaube erfolgt präventiv und
damit quasi statisch, d. h. es sind keine besonderen Sensoren notwenig,
die spezielle Fahrsituationen zu erkennen vermögen. Vielmehr kann sich die
Fronthaubenpose allein aufgrund der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeuges
einstellen.
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Bezogen
auf die Geschwindigkeit des Fahrzeuges können die folgenden Fronthaubenstellungen
unterschieden werden.
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In
einer Grundstellung, in der das Fahrzeug steht und die Geschwindigkeit
folglich Null ist, sind die Anforderungen an das Design des Fahrzeuges maßgeblich.
Anforderungen an den Fußgängerschutz
und die Aerodynamik können
vernachlässigt werden.
Im Allgemeinen wird als ansprechendes Design eine abgesenkte Fronthaube
angesehen, also eine lange, flache Fronthaube.
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In
einer Sicherheitsfahrstellung ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision
mit einem Fußgänger hoch,
so dass als Anforderung ein ausreichend großer Freigang d. h. Zwischenraum
zwischen der Fronthaube und einem dahinter angeordneten Motor sichergestellt
sein muss, um die Folgen einer Kollision mit einem Fußgänger zu
mildern. Ist ein ausreichender Zwischenraum zwischen der Fronthaube und
einem dahinter angeordneten Motor und weiteren harten Teilen vorhanden,
so hat im Falle einer Kollision die Fronthaube ausreichend Platz
um sich verformen zu können
und die Aufprallenergie zu absorbieren, so dass die Verletzungen
des Fußgängers gering
bleiben. In der Sicherheitsfahrstellung der Fronthaube, die bspw.
bei Fahrten mit geringer Geschwindigkeit unter 60 km/h bzw. bei
Stadtfahrten gegeben ist, wird die Fronthaube in eine erhöhte Position
gebracht, in der die Fronthaube einen erhöhten Freigang gegenüber dem
Motor und weiteren harten Teilen verfügt. In der Stadt ist das Risiko
für Kollisionen
mit einem Fußgänger besonders
hoch. Die Aerodynamik spielt bei diesen geringen Geschwindigkeiten
nur eine untergeordnete Rolle und hat nur wenig Auswirkungen auf
den Kraftstoffverbrauch.
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In
einer Schnellfahrstellung bei hohen Geschwindigkeiten ab 60 km/h,
wie sie bspw. auf Landstraßen
und Autobahnen gefahren werden, spielt der Fußgängerschutz auf Grund der zu
erwartenden Schwere der Verletzungen und der geringen Unfallwahrscheinlichkeit
eine untergeordnete Rolle. Andererseits ist die Aerodynamik bei
hohen Geschwindigkeiten entscheidend hinsichtlich Strömungsverlusten und
damit dem Kraftstoffverbrauch, sowie der erreichbaren Höchstgeschwindigkeit
des Fahrzeugs.
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Die
Fronthaube kann in der Schnellfahrstellung eine gegenüber der
Grundstellung vermehrt nach vorne abfallende Neigung aufweisen.
Eine vorne abgesenkte und abfallende Fronthaube weist einen geringeren
Strömungswiderstandsbeiwert
auf, so dass eine gute Aerodynamik erzielt wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Fronthaube in der Schnellfahrstellung
eine gegenüber
der Grundstellung erniedrigte Position auf. Durch ein Absenken der
Position der Fronthaube, insbesondere neben einer zusätzlichen
Neigung, erhält
das Fahrzeug eine aerodynamisch günstigere Form, so dass der
Strömungswiderstand
des Fahrzeuges verringert ist folglich der Kraftstoffverbrauch gegenüber einer
nicht abgesenkten Position der Fronthaube reduziert ist.
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Vorzugsweise
sind die Stellmittel zum Ändern
der Lage und/oder Position der Fronthaube in die Schnellfahrstellung
ab einer Geschwindigkeit von 60 bis 100 km/h, insbesondere 80 km/h ausgebildet. Dabei
kann sich oberhalb dieser unteren Grenzgeschwindigkeit eine fest
vorgegeben Position und/oder Lage der Fronthaube einstellen. Alternativ kann
sich oberhalb dieser unteren Grenzgeschwindigkeit die Position und/oder
Lage der Fronthaube stufenweise oder kontinuierlich in Abhängigkeit
einer Geschwindigkeitszunahme zunehmend ändern.
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Zusätzlich können die
Stellmittel zum Ändern der
Lage der Fronthaube nach Schnellfahrten und bei erhöhter Motortemperatur
mit einer gegenüber
der Grundstellung vergrößerten Kühllufteintrittsfläche ausgebildet
sein.
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Nach
Schnellfahrten, insbesondere über
einen längeren
Zeitraum, kann der Motor derart erhitzt sein, dass bei Langsamfahrt
keine ausreichende Kühlung
mehr gewährleistet
ist. In solchen Situationen kann es erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass sich das vordere Ende der Fronthaube gegenüber der
Schnellfahrstellung bzw. der Grundstellung anhebt, so dass ein vergrößerter Durchtrittsquerschnitt
im Bereich des Kühlergrills
geschaffen wird. Über
einen vergrößerten Durchtrittsquerschnitt
kann eine größere Luftmenge
von außen
als Kühlluftstrom an
den innen gelegenen Kühler
heranströmen.
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Die
Fronthaube kann in einer Kühlstellung nach
Schnellfahrten und bei erhöhter
Motortemperatur eine gegenüber
der Grundstellung geringer nach vorne abfallende oder nach vorne
ansteigende Neigung aufweisen. Ein Anheben des hinteren oder der seitlichen
Enden der Fronthaube gewährleisten
einen verbesserten Abtransport von Wärme aus dem Motorraum durch
verbesserte Konvektion.
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In
einer Variante der Erfindung können
die Stellmittel zum Ändern
der Lage der Fronthaube in eine Sicherheitsfahrstellung mit einer
gegenüber
der Grundstellung erhöhten
Position der Fronthaube mit vergrößertem Personenaufprallschutz
ausgebildet sein. Dabei können
die Stellmittel zum Ändern
der Lage und/oder Position der Fronthaube in die Sicherheitsfahrstellung
unter einer Geschwindigkeit von 40 bis 60 km/h, vorzugsweise 50
km/h ausgebildet sein.
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Die
Fronthaube kann in vorteilhafter Weise in der Sicherheitsfahrstellung
einen gegenüber
der Grundstellung vergrößerten Freigang
zwischen Fronthaube und Motor des Fahrzeuges aufweisen.
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Die
Fronthaube kann sich im Stillstand des Fahrzeuges in der Grundstellung
befinden. In dieser Grundstellung können auch außergewöhnliche
Anforderungen an das Frontend-Design erfüllt werden, ohne dass Rücksicht
auf betriebsmäßige Funktionen wie
beispielsweise dem Vorhandensein eines ausreichenden Kühllufteintritts
oder von Scheinwerfern oder Scheibenwischern genommen werden müsste. In
dieser Grundstellung kann aus Designgründen bspw. der Kühlergrill
und/oder die Scheinwerfer teilweise oder vollständig überdeckt sein, was im Betrieb des
Fahrzeuges nicht zulässig
wäre.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Ansteuern der Position und Lage einer Fronthaube eines Fahrzeuges
sieht vor, dass die Fronthaube zwischen einer Grundstellung im Stillstand,
einer Sicherheitsfahrstellung und einer Schnellfahrstellung in Abhängigkeit
der Geschwindigkeit automatisch verstellbar ist. Dies hat den Vorteil,
dass die unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Fahrsituationen in
optimaler Weise erfüllt
werden können.
Die Fronthaube ist dabei kein Kompromiss verschiedener Anforderungen.
Auch ist eine besondere Verstellung z. B. manuell durch den Fahrer
nicht notwendig, da die unterschiedlichen Fronthaubenposen durch
die Stellmittel automatisch in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit
eingestellt werden.
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Bei
diesem Verfahren kann die Fronthaube zusätzlich in Abhängigkeit
der Motortemperatur in eine Kühlstellung
automatisch verstellbar sein. Neben der Geschwindigkeitsabhängigkeit
der unterschiedlichen Fronthaubenposen können diese ersatzweise oder
zusätzlich
auch von der Temperatur im Motorraum bzw. von der Motortemperatur
abhängig
sein. Die Motortemperatur kann beispielsweise von bereits vorhandenen
Temperaturfühlen
für die Kühlwasser-
oder Motoröltemperatur
abgeleitet werden.
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In
allen Ausgestaltungen der Erfindung können sich die Position und
die Lage der Fronthaube auch auf die mit ihr verbundenen Teile eines
Frontendes, wie beispielsweise einem Kühlergrill erstrecken.
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Nachfolgend
sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der beigefügten
Figuren gezeigt.
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Es
zeigen:
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1 in
einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie mit einer
Fronthaube in der Grundstellung;
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2 in
einer Seitenansicht die Fahrzeugkarosserie mit der Fronthaube in
der Sicherheitsfahrstellung;
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3 in
einer Seitenansicht die Fahrzeugkarosserie mit der Fronthaube in
der Schnellfahrstellung;
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4 in
einer perspektivischen Ansicht ein Frontende des Aufbaus eines Fahrzeuges
in der Sicherheitsfahrstellung;
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5 in
einer perspektivischen Ansicht das Frontende des Aufbaus in der
Schnellfahrstellung;
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6 in
einer perspektivischen Ansicht das Frontende des Aufbaus in der
Kühlstellung.
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In
der 1 ist eine Fahrzeugkarosserie 1 mit einer
Fronthaube 3 in der Grundstellung dargestellt. Die Fahrzeugkarosserie 1 ist
beispielhaft schematisch dargestellt und kann jegliche erdenkliche Grundform
aufweisen. Die Fronthaube 3 weist ein vorderes Ende 5 und
ein hinteres Ende 7 auf. Wahlweise kann die Fronthaube 3 an
ihrem vorderen Ende 5 oder hinteren Ende 7 an
die Fahrzeugkarosserie 1 anscharniert sein. Nicht dargestellte
Haubenverriegelungen sind vorzugsweise an einem gegenüberliegenden
Ende der Fronthaube 3 angeordnet; sie können jedoch auch an anderer
geeigneter Stelle, wie beispielsweise seitlich der Fronthaube 3 vorgesehen
sein. Ein vorderes Stellmittel 9 ist an dem vorderen Ende 5 und
ein hinteres Stellmittel 11 an dem hinteren Ende 7 der
Fronthaube 3 vorgesehen. Das hintere Stellmittel 1 kann
auch in der unteren Position sein, so dass die Frontklappe die Scheibenwischer verdeckt
und so vor Dreck (Laub) und Vereisung schützt. In der in 1 gezeigten
Grundstellung ist das vordere Stellmittel 9 zurückgefahren,
so dass sich das vordere Ende 5 der Fronthaube 3 in
einer niedrigen und damit dynamisch aussehenden Stellung befindet.
Das hintere Stellmittel 11 befindet sich in einer Normalposition,
in der sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3 in
einer mittleren Stellung befindet.
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In
der 2 ist die Fronthaube 3 in der Sicherheitsfahrstellung
dargestellt. Das vordere Stellmittel 9 ist herausgefahren,
so dass sich das vordere Ende 5 der Fronthaube 3 in
einer erhöhten
Stellung befindet, in der die Fronthaube 3 in einem vergrößerten Abstand
von einem Motor angeordnet ist, so dass sich zwischen Fronthaube 3 und
Motor ein erhöhter Freigang
einstellt. Das hintere Stellmittel 11 ist ebenfalls herausgefahren,
so dass sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3 auch
in einer erhöhten
Stellung befindet, in der die Fronthaube 3 in einem vergrößerten Abstand
von einem Motor angeordnet ist, so dass sich zwischen Fronthaube 3 und
Motor ein erhöhter Freigang
einstellt. In dem sowohl das vordere Stellmittel 9 als
auch das hintere Stellmittel 11 herausgefahren sind, wird
die Fronthaube 3 vorne und hinten angehoben, so dass sich
ein vergrößerter Freigang sowohl
an dem vorderen Ende 5 der Fronthaube 3 als auch
an dem hinteren Ende 7 der Fronthaube 3 einstellt
und ein verbesserter Personenschutz über die gesamte Ausdehnung
der Fronthaube 3 gewährleistet
ist. Ggf. können
die Stellmotoren auch unter ca. 45° angebracht sein, so dass sich
die Lücke
(der Abstand) zwischen Frontklappenhinterkante und Frontscheibe
nicht merklich vergrößert. Andernfalls könnte bei
einer ungünstigen
Anordnung die Gefahr bestehen, dass der Fußgänger mit Kopf oder Armen dort
hängen
bleibt, was zu schweren Verletzungen führen könnte.
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In
der 3 ist Fronthaube 3 in der Schnellfahrstellung
dargestellt. Das vordere Stellmittel 9 befindet sich in
einer Normalposition, in der sich das vordere Ende 5 der
Fronthaube 3 in einer mittleren Stellung befindet. Vorzugsweise
befindet sich das vordere Ende in der unteren Stellung. Dadurch
ist ein größerer Anstellwinkel
möglich.
Das vordere Ende befindet sich aus aerodynamischen Gründen zwischen
der unteren und der Normalposition. Die genaue Lage des vorderen
Endes hängt
dabei ab vom jeweiligen Fahrzeug-Design.
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Das
hintere Stellmittel 11 ist indes herausgefahren, so dass
sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3 in einer
erhöhten
Stellung befindet, in der sich eine hoch dynamische und damit aerodynamische
Form einstellt. Dies wird dadurch erzielt, dass aufgrund der vergrößerten nach
vorne abfallenden Neigung der Fronthaube 3 eine günstigere
Anströmung
in einem Übergangsbereich
von hinterem Ende 7 der Fronthaube 3 zur Windschutzscheibe 13 ergibt.
Dabei wird eine Anströmung
von Luft unter einem geringeren Winkel von der Fronthaube 3 zur Windschutzscheibe 13 umgelenkt.
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In
der 4 ist ein Frontend des Aufbaus des Fahrzeuges
in der Sicherheitsfahrstellung dargestellt. Diese Anordnung entspricht
der Position und der Lage der Fronthaube 3 nach 2.
Das vordere Stellmittel 9 ist herausgefahren, so dass sich
das vordere Ende 5 der Fronthaube 3, wie durch
die Pfeile angedeutet, in einer erhöhten Stellung befindet, in der
die Fronthaube 3 in einem vergrößerten Abstand von einem Motor
angeordnet ist, so dass sich zwischen Fronthaube 3 und
Motor ein erhöhter
Freigang einstellt. Das hintere Stellmittel 11 ist ebenfalls
herausgefahren, so dass sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3,
wie durch die Pfeile angedeutet, auch in einer erhöhten Stellung
befindet, in der die Fronthaube 3 in einem vergrößerten Abstand
von einem Motor angeordnet ist, so dass sich zwischen Fronthaube 3 und
Motor ein erhöhter
Freigang einstellt. In dem sowohl das vordere Stellmittel 9 als
auch das hintere Stellmittel 11 herausgefahren sind, wird
die Fronthaube 3 vorne und hinten angehoben, so dass sich
ein vergrößerter Freigang
sowohl an dem vorderen Ende 5 der Fronthaube 3 als
auch an dem hinteren Ende 7 der Fronthaube 3 einstellt
und ein verbesserter Personenschutz über die gesamte Ausdehnung
der Fronthaube 3 gewährleistet
ist. In dieser Ausgestaltung nach
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4 ist
ein Kühlergrill 15 mit
der Fronthaube 3 verbunden, so dass mit dem Anheben der
Fronthaube 3 auch der Kühlergrill 15 mit
angehoben wird. Es ist aber auch möglich, den Kühlergrill
fest in das Frontend einzubinden und ihn im oberen Bereich teilweise
von der Frontklappe überdecken
zu lassen.
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In
der 5 ist das Frontend des Aufbaus in der Schnellfahrstellung
dargestellt. Diese Anordnung entspricht der Position und der Lage
der Fronthaube 3 nach 3. Das vordere
Stellmittel 9 befindet sich in einer Normalposition bzw.
unteren Position, in der sich das vordere Ende 5 der Fronthaube 3,
wie durch die Pfeile angedeutet, in einer mittleren bzw. unteren Stellung
befindet. In der mittleren bzw. unteren Stellung weist das Frontend
der Fronthaube 3 eine aerodynamisch günstige Angriffsfläche auf.
Das hintere Stellmittel 11 ist indes herausgefahren, so
dass sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3,
wie durch die Pfeile angedeutet, in einer erhöhten Stellung befindet, in
der sich eine hoch dynamische und damit aerodynamische Form einstellt.
Dies wird dadurch erzielt, dass aufgrund der vergrößerten nach
vorne abfallenden Neigung der Fronthaube 3 eine günstigere Anströmung in
einem Übergangsbereich
von hinterem Ende 7 der Fronthaube 3 zur Windschutzscheibe 13 ergibt.
Dabei wird eine Anströmung
von Luft unter einem geringeren Winkel von der Fronthaube 3 zur Windschutzscheibe 13 umgelenkt.
Der Kühlergrill 15 befindet
sich dabei in einer Normalposition.
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In
der 6 ist das Frontende des Aufbaus in der Kühlstellung
dargestellt. In dieser Kühlstellung ist
das vordere Stellmittel 9 herausgefahren, so dass sich
das vordere Ende 5 der Fronthaube 3, wie durch die
Pfeile angedeutet, in einer erhöhten
Position befindet, in der die Fronthaube 3 zusammen mit
dem Kühlergrill 15 sich
in einer erhöhten
Position befindet. In dieser erhöhten
Position des Kühlergrills 15 ist
der Querschnitt eines Kühllufteinlasses 17 vergrößert, so dass
eine erhöhte
Kühlluftmenge über den
Kühllufteinlasses 17 zu
einem hinter der Fronthaube 3 angeordneten Kühler 19 gelangen
kann. In der gezeigten Kühlstellung
befindet sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3,
wie durch die Pfeile angedeutet, in einer mittleren Stellung, in
der die Scheibenwischer freigängig
bewegbar sind. Alternativ kann das hintere Ende 7 der Fronthaube 3 in
einer anderen Kühlstellung
aber auch angehoben sein, so dass in einem Bereich zwischen dem
hinteren Ende 7 der Fronthaube 3 und der Windschutzscheibe 13 vermehrt
Heißluft
aus dem Motorraum abgegeben werden kann.
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- 1
- Fahrzeugkarosserie
- 3
- Fronthaube
- 5
- vorderes
Ende
- 7
- hinteres
Ende
- 9
- vorderes
Stellmittel
- 11
- hinteres
Stellmittel
- 13
- Windschutzscheibe
- 15
- Kühlergrill
- 17
- Kühllufteinlass
- 19
- Kühler