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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zum Anheben eines Bauteils der Außenhaut des zugehörigen Fahrzeugs mittels eines Aktors bei einem Personenaufprall mit einem ersten Scharnierteil und einem an diesem ersten Scharnierteil schwenkbar gelagerten zweiten Scharnierteil. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung.
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Bei der konstruktiven Gestaltung und Auslegung von modernen Fahrzeugen, wie insbesondere Automobilen, wird großer Wert darauf gelegt, dass bei einem Unfall eine auf die Außenhaut des Fahrzeugs auftreffende Person möglichst unverletzt bleibt. Eine besondere Gefahr stellt bei einem solchen Unfall das Aufprallen der Person mit ihrem Kopf auf der Außenhaut des am Unfall beteiligten Fahrzeugs dar. Diese Gefahr besteht beispielsweise, wenn ein Fußgänger, ein Radfahrer oder ein Motorradfahrer von einem Fahrzeug erfasst wird und der Kopf des Unfallteilnehmers gegen die Motorhaube des Unfallfahrzeugs geschleudert wird.
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Bei modernen Fahrzeugen gibt es gerade unter der Motorhaube bis zu einem darunter liegenden Antriebsaggregat, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, nicht ausreichend viel Freiraum für eine genügend große Deformation der Motorhaube. Es besteht vielmehr das Risiko, dass ein aufprallender Kopf auf das Antriebsaggregat „durchschlägt“ und dadurch eine hohe biomechanische Belastung erfährt.
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Als Möglichkeit eines verbesserten Personenschutzes ist es bekannt, die Motorhaube bzw. Frontklappe eines Fahrzeugs um mehrere Zentimeter anzuheben, sobald ein Unfall mit einem möglichen Personenaufprall detektiert wird. Durch das Anheben der Motorhaube wird der Abstand zu einem darunter liegenden Antriebsaggregat vergrößert und ferner durch die zusätzliche Bewegung der Motorhaube und die damit verbundenen Federkräfte und Massenträgheiten ein Energieabbau über einen vergleichsweise großen Weg erzeugt. Das damit erzielte Verzögerungsniveau für einen aufschlagenden Kopf einer Person sinkt damit auf einen biomechanisch verträglicheren Wert und ein „Durchschlagen“ auf ein unter der Motorhaube angeordnetes hochsteifes Antriebsaggregat im Vorderbau des Fahrzeugs wird verhindert.
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Im Fall, dass das bewegliche Bauteil der Außenhaut eine Motorhaube bzw. Frontklappe ist, ist diese bei bekannten Fahrzeugen mit einem Scharnier am restlichen Fahrzeug befestigt. Das Scharnier ist in der Regel als Viergelenk mit einem Scharnierunterteil und einem Scharnieroberteil gestaltet, zwischen denen zwei Lenker, ein kurzer Lenker und ein langer Lenker angelenkt sind. Bei einem Anheben bzw. Ausstellen der Motorhaube durch den oben genannten Aktor wird das Scharnieroberteil leicht angehoben. Zusätzlich sind bekannte Scharnieroberteile selbst zweiteilig gestaltet, nämlich mit einem unteren Scharnieroberteil und einem oberen Scharnieroberteil. Das obere Scharnieroberteil ist dabei am unteren Scharnieroberteil schwenkbar angelenkt und kann beim Anheben der Motorhaube ebenfalls vom Aktor angehoben werden. Auf diese Weise kann die Motorhaube an ihrem zur zugehörigen Windschutzscheibe gewandten Ende um mehrere Zentimeter angehoben werden.
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Dieses Anheben einer Motorhaube bei einem Unfall birgt jedoch das Problem, dass beim Hochschießen der Motorhaube diese ausschwingt. Das Ausschwingen ist insbesondere dadurch bedingt, dass die Motorhaube nach dem Beschleunigen durch den Aktor aufgrund ihrer Massenträgheit einfach weiterfliegen möchte. Ein Schwingen der Motorhaube kann aber dann zu Schwierigkeiten führen, wenn der Kopfaufprall einer Unfallperson gerade in dem Moment des Überschwingens stattfindet. Es würde in diesem Fall der zulässige HIC-Wert, mit dem die biomechanische Belastung auf die Unfallperson klassifiziert werden kann, überschritten.
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Die
DE 10 2007 052 379 A1 zeigt ein Fronthaubenscharnier zur gelenkigen Anordnung an einem Fahrzeug mit einem mit einem Karosseriebauteil verbindbaren unteren Scharnierflügel und einem mit einer Fahrzeughaube verbindbaren oberen Scharnierflügel, wobei die Scharnierflügel über zwei Lenker miteinander verbunden sind. Ferner ist ein Überlastlenker vorgesehen.
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Weiterhin betrifft die
DE 10 2008 011 722 A1 eine Scharnieranordnung für eine Motorhaube mit Fußgängerschutz mit zwei Scharnierschenkeln.
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Ferner zeigt die
DE 10 2006 034 726 A1 eine Vorrichtung zum Aufstellen der Fronthaube eines Kraftfahrzeugs bei einem drohenden Personenaufprall mit einer 4-Gelenk-Scharnieranordnung und einem Aktor zum Anheben der Fronthaube.
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Die
US 6 415 882 B2 zeigt weiterhin eine Vorrichtung zum Anheben einer Fronthaube eines Kraftfahrzeugs mit hierfür ausgebildeten Scharnieren und einem Aktor.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zu schaffen, bei der die oben genannten Nachteile überwunden sind und insbesondere eine Überbelastung einer Unfallperson bedingt durch ein Überschwingen der angehobenen Motorhaube vermieden ist.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner ist die Aufgabe mit einem Fahrzeug gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß der Erfindung ist eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zum Anheben eines Bauteils der Außenhaut des zugehörigen Fahrzeugs mittels eines Aktors bei einem Personenaufprall mit einem ersten Scharnieroberteil und einem an diesem ersten Scharnieroberteil schwenkbar gelagerten zweiten Scharnieroberteil geschaffen, bei dem an einem der Scharnieroberteile eine Führungskulisse vorgesehen ist, an der ein Führungsbolzen des anderen Scharnieroberteils verschiebbar angeordnet ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Führungskulisse ist eine Führung des von der Motorhaube beim Anheben zurückgelegten Weges geschaffen. Zugleich ist mit der Führungskulisse der maximale Weg, der von der Motorhaube zurückgelegt werden kann, begrenzt. Darüber hinaus kann mit der Führung vorteilhaft das Bewegungsverhalten der Motorhaube während ihrer Anhebebewegung beeinflusst und auf diese Weise ein Überschwingen der Motorhaube weitestgehend vermieden werden.
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Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist die Führungskulisse mit einem zumindest abschnittsweise verformbaren Element gestaltet ist.
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Das zumindest abschnittsweise verformbare Element wandelt bei seiner Verformung kinetische Energie in potentielle Energie und baut dadurch jene Energie ab, welche sonst zum Überschwingen der Motorhaube führen würde. Die Verformung ist insbesondere eine Zwangsverformung des Elements aufgrund der genannten Führung des Führungsbolzens an der Führungskulisse. Der Führungsbolzen wirkt dabei bevorzugt selbst als Stößel zum Verformen des verformbaren Elements.
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Bei einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist das verformbare Element elastisch verformbar.
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Mit der elastischen Verformung ist es möglich, das Element wieder in seinen Ausgangszustand zurückzuversetzen. Die Verformung ist also reversibel. Daher ist mit dieser Weiterbildung auch kein Austausch des verformbaren Elements nach einem Personenaufprall oder einer Fehlauslösung notwendig.
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Bei einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist das verformbare Element plastisch verformbar.
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Das verformbare Element dieser Weiterbildung muss zwar in der Regel nach einem Personenaufprall oder einer Fehlauslösung ausgetauscht werden, es kann mit ihm aber besonders viel kinetische Energie abgebaut werden. Es ist mit ihm auch vermieden, dass das verformbare Element irgendwelche unerwünschten Rückstellkräfte erzeugen könnte. Ferner wird durch einen zwingend erforderlichen Austausch des verformbaren Elements zugleich sichergestellt, dass auch das restliche System überprüft und wieder in ordnungsgemäßen Zustand versetzt wird.
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Bei einer vierten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist das Element als ein die Führungskulisse abschnittsweise überdeckendes Schwenkelement gestaltet.
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Der die Führungskulisse überdeckende Bereich des Elements ist in der Regel jener Abschnitt, der von dem als Stößel zum Verformen wirkenden Führungsbolzen verformt wird. Indem dieser Bereich als Schenkelement gestaltet ist, schwenkt er während der Verformungsbewegung aus, wodurch ein gezielter und sehr gleichmäßiger Abbau von kinetischer Energie möglich ist. Das Schwenken mit einer entsprechenden Längsbewegung des Führungsbolzens an dem zu schwenkenden Element ist eine besonders gut reproduzierbare Bewegung und führt zu einer entsprechend gut reproduzierbaren Verformung.
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Bei einer fünften vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist an dem Element eine Einführschräge zum Heranführen des Führungsbolzens entlang dem Element ausgebildet.
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Mit der Einführschräge können selbst größere Maßtoleranzen am verformbaren Element kompensiert werden. Ferner führt das Überwinden der Einführschräge zu einer erheblichen Reibung oder Verformung, wodurch ein bereichsweise besonders starker Energieabbau erzielt werden kann.
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Bei einer sechsten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist an dem Element eine vom Führungsbolzen beim Entlanggleiten zu überwindende Erhöhung ausgebildet.
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Auch die genannte Erhöhung erfordert eine punktuell bzw. bereichsweise größere Verformungsarbeit am verformbaren Element und bringt dadurch einen zeitlich und räumlich begrenzt größerer Abbau von kinetischer Energie mit sich.
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Bei einer siebten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist an dem Element ein verformbarer Boden ausgebildet, der einen Endanschlag für den an der Führungskulisse verschiebbaren Führungsbolzen bildet.
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Der verformbare Boden dient zum Abfangen bzw. Auffangen des zugehörigen Führungsbolzens und führt damit zu einem besonders starken Dämpfen des letzten Stücks der Bewegung der Frontklappe bzw. des Bauteils der Außenhaut bei dessen Anhebebewegung.
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Bei einer achten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung schließen an den Boden zwei Schenkel an, welche durch ein Durchbiegen des Bodens an ihren freien Enden zueinander bewegbar sind.
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Die Verformung der Schenkel ergibt sich also aufgrund des Durchbiegens bzw. des Durchbeulens des Bodens, wobei die Schenkel wie zwei zusammenklatschende Hände aufeinander zu bewegt werden. Die Verformung des Bodens kann dabei plastisch und/oder elastisch sein. In beiden Fällen wird der Führungsbolzen vom Boden und den angrenzenden Schenkeln umschlossen und auf diese Weise an seiner Endlage aufgefangen. Dadurch ergibt sich ein impulsartiger, besonders vorteilhafter Abbau von kinetischer Energie.
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Bei einer neunten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist die Anordnung von Führungskulisse und Führungsbolzen derart gestaltet, dass der Führungsbolzen beim Bewegen an der Führungskulisse zumindest an einem Abschnitt von dieser einer verstärkten Reibung unterworfen ist.
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Der erfindungsgemäß gewünschte und erzeugte Abbau von kinetischer Energie durch eine Bewegung eines Führungsbolzens an einer Führungskulisse kann nicht nur durch eine Verformung eines Elements sondern auch durch gezieltes Erzeugen von Reibung erzielt werden. Die Reibung ist dabei besonders vorteilhaft über die Länge der Führungskulisse hinweg verschieden stark. So können insbesondere durch ein verstärktes Klemmen des Führungsbolzens oder durch entsprechend aufgeraute Oberflächen bereichsweise höhere Gleitreibwerte erzeugt sein.
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Die Aufgabe ist ferner auch mit einem Fahrzeug gelöst, in das eine derartige erfindungsgemäße Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung verbaut ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist das genannte obere Scharnieroberteil besonders vorteilhaft am anzuhebenden Bauteil der Außenhaut ortsfest angebracht. Es ist auf diese Weise eine steife und zugleich ausreichend leicht anzuhebende Scharnierstruktur geschaffen.
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Um die Schwenkbewegung des oberen Scharnieroberteils relativ zum unteren Scharnieroberteil zu gewährleisten ist besonders bevorzugt ein Lagerbolzen als Schwenklager vorgesehen. Die genannte Führungskulisse ist dabei besonders vorteilhaft mit einer Kreisbahn gestaltet, welche als Mittelpunkt den Mittelpunkt des Lagerbolzens hat.
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Bei nicht angehobenem Bauteil der Außenhaut ist das erste Scharnieroberteil bzw. obere Scharnieroberteil mit dem zweiten Scharnieroberteil bzw. unteren Scharnieroberteil über ein Abscherelement ortsfest verbunden. Im nicht angehobenen Zustand ist also eine ortfeste Verbindung der beiden Scharnierteile geschaffen, welche eine wunschgerechte Lage insbesondere der Motorhaube zwischen den benachbarten Bauteilen der Außenhaut gewährleistet. Das Abscherelement wird dann beim Anhebevorgang abgeschert und gibt damit die Bewegung des ersten Scharnierteils relativ zum zweiten Scharnierteil frei. Das Abscherelement ist im Hinblick auf die Fertigungskosten und die Montierbarkeit besonders vorteilhaft ein Abscherniet.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt.
- 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung im nicht angehobenen Zustand,
- 2 das Detail II in 1,
- 3 eine Seitenansicht gemäß 1 im angehobenen Zustand,
- 4 das Detail IV in 3 und
- 5 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Führungskulisse mit zugeordnetem verformbaren Element in vergrößertem Maßstab.
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In den 1 bis 4 ist eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung 10 zum Anheben eines nur in 1 gestrichelt dargestellten Bauteils 12 der Außenhaut eines zugehörigen und weiter nicht veranschaulichten Fahrzeugs dargestellt. Das anzuhebende Bauteil 12 ist dabei die Frontklappe bzw. Motorhaube des Fahrzeugs.
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Die Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung 10 ist mit einem Aktor 14 versehen, der bei Erkennung eines Personenunfalls an der Motorhaube und einem damit verbundenen, möglichen Aufprall einer Person auf die Motorhaube diese von der in 1 und 2 dargestellten Stellung in die in 3 und 4 dargestellte Stellung anheben kann. Der Aktor 14 beschleunigt dabei die Motorhaube mit großer kinetischer Energie, wobei ein Aktorstempel 16 aus einem Aktorgehäuse 18 herausgefahren wird.
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Der Aktor 14 befindet sich im Bereich eines die Motorhaube bzw. das Bauteil 12 am Fahrzeug gelenkig lagernden Scharniers 20. Dieses Scharnier 20 ist als Viergelenk mit einem am (weiter nicht veranschaulichten) Fahrzeugchassis ortsfest angebrachten Scharnierunterteil 22 gestaltet. An dem Scharnierunterteil 22 sind ein erster, kurzer Lenker 24 und ein zweiter, langer Lenker 26 schwenkbar angelenkt. Diese Lenker 24 und 26 tragen ein Scharnieroberteil, welches aus einem unteren Scharnieroberteil 28 und einem oberen Scharnieroberteil 30 gebildet ist. Das obere Scharnieroberteil 30 ist an einem Lagerbolzen 32 mit zugehöriger Lagerbuchse 34 an dem unteren Scharnieroberteil 28 schwenkbar gelagert.
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An dem oberen Scharnieroberteil 30 ist eine Führungskulisse 36 vorgesehen, welche nach unten von dem oberen Scharnieroberteil 30 absteht und als Platte mit einer darin ausgebildeten langlochartigen Führungsbahn 38 gestaltet ist. Die Führungsbahn 38 ist kreisförmig gebogen, wobei der Mittelpunkt der Kreisform der Mittelpunkt des Lagerbolzens 32 ist. In der Führungsbahn 38 gleitet ein Führungsbolzen 40 entlang, der an dem unteren Scharnieroberteil 28 ortsfest angebracht ist. Der Führungsbolzen 40 weist in seiner Axialrichtung zwei Verdickungen bzw. Absätze auf, zwischen denen er an der Führungsbahn 38 und damit an der Führungskulisse 36 zwar verschiebbar, aber ansonsten axial gehalten ist.
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An der Führungskulisse 36 befindet sich ferner ein Element 42, welches im Wesentlichen U-förmig gestaltet ist und im unteren Bereich der Führungskulisse 36 an seinem unteren Bereich mittels zweier Nieten 44 ortsfest angebracht ist. Das Element 42 ist aus einem elastischen Material bzw. Elastomer hergestellt und im Hinblick auf seine U-Form mit einem Boden 46 und zwei davon nach oben abstehenden Schenkein 48 gebildet. Der Boden 46 ist an seiner den Schenkeln 48 gegenüberliegenden, unteren Seite seitlich an zwei dünnen Stegen 50 an jenen unteren Bereich angekoppelt, an dem die Nieten 44 das Element 42 halten.
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Die beiden Schenkel 48 überdecken dabei teilweise die Führungsbahn 38 und weisen an ihren oberen Enden jeweils eine Einführschräge 52 auf. Unter diesen Einführschrägen 52 befindet sich an den Schenkeln 48 jeweils eine besonders weit in die Führungsbahn 38 hineinragende Erhöhung 54.
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Die 5 zeigt die Führungskulisse 36 mit dem zugehörigen verformbaren Element 42 nochmals im Detail.
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Beim Anheben des Bauteils 12 wird das obere Scharnieroberteil 30 mittels des Aktors 14 vom unteren Scharnieroberteil 28 weggedrückt und schenkt dabei um den Lagerbolzen 32. Bei dieser Schwenkbewegung gleitet der Führungsbolzen 40 in der Führungsbahn 38 der Führungskulisse 36 entlang. Um die Bewegung in der Führungskulisse 36 ausführen zu können, muss der Führungsbolzen 40 die Schenkel 48 mit ihren Erhöhungen 54 zur Seite drängen. Dabei wird die dem oberen Scharnieroberteil 28 mitgegebene kinetische Energie in Verformungsarbeit umgesetzt und dadurch abgebaut.
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Mit dem weiteren Anheben bewegt sich der Führungsbolzen 40 auf den Boden 46 zu und wird nach dessen Berührung an diesem aufgehalten. Dabei wird der Boden 46 durchgebogen, da er ja an den Stegen 50 seitlich gestützt ist. Aufgrund der Abstützung werden zugleich die Schenkel 48 an ihren freien Enden zusammengedrängt. Die Schenkel 48 fangen zusammen mit dem Boden 46 den Führungsbolzen 40 also sozusagen auf. Auch bei diesem Auffangen wird kinetische Energie abgebaut.
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Der derartige Abbau kinetischer Energie gerade am Ende der Bewegung des Bauteils 12 führt dazu, dass ein Überschwingen von diesem in der eingangs genannten Art mit den damit verbunden negativen Auswirkungen der erhöhten biomechanischen Belastung einer Unfallperson vermieden werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung
- 12
- Bauteil
- 14
- Aktor
- 16
- Aktorstempel
- 18
- Aktorgehäuse
- 20
- Scharnier
- 22
- Scharnierunterteil
- 24
- kurzer Lenker
- 26
- langer Lenker
- 28
- unteres Scharnieroberteil
- 30
- oberes Scharnieroberteil
- 32
- Lagerbolzen
- 34
- Lagerbuchse
- 36
- Führungskulisse
- 38
- Führungsbahn
- 40
- Führungsbolzen
- 42
- Element
- 44
- Niet
- 46
- Boden
- 48
- Schenkel
- 50
- Steg
- 52
- Einführschräge
- 54
- Erhöhung
