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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 ist, ist diese bei bekannten Fahrzeugen mit einem Scharnier am Fahrzeug gelenkig gelagert. Das Scharnier ist insbesondere als Viergelenk gestaltet, bei dem an einem Scharnierunterteil zwei verschieden lange Lenker schwenkbar angeordnet sind, welche ein Scharnieroberteil tragen. An dem Scharnieroberteil ist die Frontklappe bzw. Motorhaube befestigt, so dass sie zum Öffnen aufgeschwenkt werden kann. Das Scharnieroberteil ist ferner zweiteilig gestaltet, wobei ein unteres Scharnieroberteil an den Lenkern angelenkt ist und ein oberes Scharnieroberteil mit der Frontklappe verbunden ist. Das obere Scharnieroberteil kann seinerseits an dem unteren Scharnieroberteil geschwenkt werden, wobei diese Schwenkbewegung nur ausgeführt wird, wenn die Frontklappe von dem Aktor angehoben wird. Im normalen Betrieb des Fahrzeugs ist das obere Scharnieroberteil mittels eines Schwerniets an dem unteren Scharnieroberteil gehalten. Der Scherniet wird in jenem Moment abgeschert, wenn der Aktor die Motorhaube ausstellt und dabei das obere Scharnieroberteil hochklappt. Nach einer derartigen Auslösung, welche gegebenenfalls auch eine Fehlauslösung sein könnte, wird die Sicht des Fahrers aufgrund der hochgestellten Motorhaube beeinträchtigt.
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Fahrzeug-Sicherheitseinrichtungen der oben genannten Art haben den Nachteil, dass das Bauteil der Außenhaut beim Anheben bzw. Ausstellen schwingt und es insbesondere in seiner ausgestellten Endlage zu einem Überschwingen des Bauteils kommt. Aufgrund dieser Schwingung kann insbesondere eine Unfallperson gerade in jenem Moment an dem Bauteil auftreffen, da sich dieses zusätzlich zu der Unfallperson bewegt oder gerade von dieser wegschwingt. Beide Situationen sind grundsätzlich unerwünscht, da sie zu einer zusätzlichen biomechanischen Belastung der Unfallperson führen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zu schaffen, bei der die oben genannte Nachteile überwunden sind und insbesondere auf kostengünstige Weise ein Überschwingen des beteiligten Bauteils an seiner ausgestellten Endlage vermieden ist.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung gemäß Anspruch 1 und einem Fahrzeug gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung 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 geschaffen, mit einem ersten Scharnierteil und einem an diesem ersten Scharnierteil schwenkbar gelagerten zweiten Scharnierteil, bei der an dem ersten Scharnierteil ein verformbares Element und an dem zweiten Scharnierteil ein Stößel vorgesehen ist, zum Verformen des verformbaren Elements während eines Wegschwenkens der Scharnierteile voneinander.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht eine Zwangsverformung eines verformbaren Elements während der Anhebe- bzw. Ausstellbewegung des beteiligten Bauteils vor. Die Zwangsverformung führt zu einer Wandlung von kinetischer Energie in potentielle Energie und damit zu einem Abbau jener Energieanteile, die zu einem Überschwingen des Bauteils führen würden. Die Zwangsverformung wird gemäß der Erfindung auf kostengünstige, einfache und zugleich betriebssichere Weise mit einem Stößel erzielt, der ohnehin an der Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung vorgesehen ist. Dabei ist es im Hinblick auf die bauliche Gesamtsituation von Vorteil, wenn das erste Scharnierteil das untere Scharnieroberteil und das zweite Scharnierteil das obere Scharnieroberteil ist.
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Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist an dem ersten Scharnierteil ein Führungsbolzen vorgesehen, der an einer an dem zweiten Scharnierteil vorgesehenen Führungskulisse geführt ist.
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Der Führungsbolzen stellt zusammen mit der Führungskulisse vorteilhaft zum einen eine vordefinierte Bewegungsbahn der beteiligten Bauteile her und begrenzt darüber hinaus vorteilhaft zugleich diese Bewegung mittels einer Wegbegrenzung. Besonders bevorzugt ist der Stößel selbst an der Führungskulisse geführt. Die Führungskulisse dient darüber hinaus bevorzugt selbst als Halter für das verformbare Element. Es kann dann der Führungsbolzen bei seiner Bewegung entlang der Führungskulisse zugleich als Stößel das verformbare Element verformen.
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Bei einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist das verformbare Element elastisch verformbar.
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Eine elastische Verformung des verformbaren Elements ermöglicht eine mehrmalige und reversible Nutzung von ein und demselben Element. Das Element muss daher auch nach einer Auslösung wegen eines Personenaufpralls oder einer Fehlauslösung nicht notwendigerweise ausgetauscht werden.
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Bei einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist das verformbare Element plastisch verformbar.
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Mit einer derartigen Gestaltung muss das verformbare Element zwar nach einer Auslösung wegen eines Personenaufpralls oder auch einer Fehlauslösung ausgetauscht werden, mit einem derartigen verformbaren Element kann aber auf engem Bauraum besonders viel kinetische Energie abgebaut werden. Mit einem Austausch des verformbaren Elements kann ferner auch gleich sichergestellt werden, dass das restliche System überprüft und wieder in ordnungsgemäßen Zustand versetzt wird. Ein gezielter Austausch ist daher durchaus vorteilhaft.
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Bei einer vierten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist das verformbare Element U-förmig mit einem ersten und einem zweiten Schenkel gestaltet.
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Mittels einer Bewegung des Stößels entlang der genannten U-Form kann der gewünschte Energieabbau gezielt an die vorliegenden Randbedingungen angepasst werden. Insbesondere kann es vorteilhaft genutzt werden, dass die Schenkel schwenken können. Dieses Schwenken führt zu einer sehr fein zu dosierenden Verformung und einem entsprechend gut zu beeinflussenden Energieabbau. Darüber hinaus kann ein gleichzeitiges Schwenken beider Schenkel in vorteilhafter Weise erzeugt werden, indem mit dem Stößel gegen einen Bodenabschnitt zwischen den beiden Schenkeln gedrückt wird.
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Bei einer fünften vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist an dem Scharnierteil mit dem Stößel ferner eine Raste ausgebildet, mindestens einer der Schenkel des verformbaren Elements ist plastisch verformbar und an ihm ist derart eine Rastnase ausgebildet, dass diese an der Raste bei einem Zurückschwenken der Scharnierteile zueinander einrastet.
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Neben dem oben erläuterten Abbau von Energie durch eine Verformung, insbesondere eine plastische Verformung beim Wegschwenken, wird bei der letztgenannten Weiterbildung zugleich eine Rastnase ausgelenkt. Diese Rastnase gelangt bei einem Zurückschwenken des beteiligten Scharnierteils gegen eine Raste, an der sie aufgrund einer gewissen Elastizität dann einrastet. Aufgrund dieser Verrastung können die Scharnierteile dann nicht wieder voneinander weg geschwenkt werden. Dadurch ist eine erneute Kopplung der Scharnierteile nach einer Auslösung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung und einem Zurückbewegen des zuvor ausgestellten Bauteils geschaffen.
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Bei einer sechsten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist an dem verformbaren Element ein Endanschlag für den Stößel ausgebildet.
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Der Endanschlag begrenzt die Schwenkbewegung und verstärkt, wie oben bereits erwähnt wurde, die Dämpfung am Ende der Schwenkbewegung. Damit ist insbesondere das letzte Stück der Bewegung des Bauteils der Außenhaut bei dessen Anhebebewegung besonders gedämpft.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist in vorteilhafter Weise mit einer derartigen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ausgestattet.
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Als weitere Details von Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung ist vorteilhaft gerade das erste Scharnierteil jenes Scharnierteil, an dem das anzuhebende Bauteil ortsfest angebracht ist. Die Führungskulisse ist vorteilhaft mit einer Kreisbahn gestaltet. Mit der Führungskulisse und dem darin verschiebbar angeordneten Führungsbolzen ist eine Wegbegrenzung für die Schwenkbewegung der beiden Scharnierteile relativ zueinander gestaltet. Bei nicht angehobenem Bauteil der Außenhaut ist das erste Scharnierteil mit dem zweiten Scharnierteil bevorzugt über ein Abscherelement ortsfest verbunden, welches beim Anheben des Bauteils der Außenhaut abscherbar ist. Als Abscherelement ist besonders bevorzugt ein Scherniet vorgesehen.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung im nicht angehobenen Zustand,
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2 die Ansicht gemäß 1 im angehobenen Zustand,
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3 eine Seitenansicht des Scharnieroberteils der Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung gemäß den 1 und 2 im nicht angehobenen Zustand des oberen Scharnieroberteils,
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4 die Ansicht gemäß 3 im leicht angehobenen Zustand des oberen Scharnieroberteils,
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5 die Ansicht gemäß 3 im vollständig angehobenen Zustand des oberen Scharnieroberteils,
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6 die Ansicht gemäß 3 im leicht wieder abgesenkten Zustand des oberen Scharnieroberteils,
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7 die Ansicht gemäß 3 im fast vollständig wieder abgesenkten Zustand des oberen Scharnieroberteils,
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8 die Ansicht gemäß 3 im vollständig wieder abgesenkten Zustand des oberen Scharnieroberteils,
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9 eine Seitenansicht des verformbaren Element der Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung gemäß den 1 bis 8 im Zustand gemäß 3 und
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10 die Ansicht gemäß 9 im Zustand gemäß 8.
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In den 1 bis 10 ist eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung 10 zum Anheben eines Bauteils 12 der Außenhaut eines zugehörigen und weiter nicht veranschaulichten Fahrzeugs veranschaulicht. Das anzuhebende Bauteil 12 ist eine 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 dargestellten Stellung in die in 2 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 das Bauteil 12 bzw. die Motorhaube 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 einer zugehörigen Lagerbuchse 34 an dem unteren Scharnieroberteil 32 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 aus einer Platte mit einer darin ausgebildeten langlochartigen Führungsbahn 38 gestaltet ist. Die Führungsbahn 38 ist kreisförmig gebogen. In der Führungsbahn 38 gleitet ein Führungsbolzen 40 entlang, der an dem unteren Scharnieroberteil 28 ortsfest angebracht ist und durch die Führungsbahn 38 hindurchragt.
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Auf den Führungsbolzen 40 ist ein verformbares Element 42 in Gestalt einer Platte mit im Wesentlichen U-förmigem Umriss aufgepresst bzw. schwenkbar gelagert. Das verformbare Element 42 ist mittels einer Öffnung 44 an dem Führungsbolzen 40 gehalten, welche in einem Scheitelbereich 46 der Platte ausgebildet ist. Der Scheitelbereich 46 verbindet zwei Schenkel bzw. Schenkelbereiche 48 und 50, welche an den beiden Seiten des Scheitelbereichs 46 abstehen und sich bezogen auf die Fig. nach unten erstrecken. Die Schenkelbereiche 48 und 50 sind dabei zunächst (siehe 3 bzw. 9) im Wesentlichen parallel zu der Führungsbahn 38 der Führungskulisse 36 gerichtet.
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Zwischen dem bezogen auf die Fig. linken Schenkelbereich 48 und dem Scheitelbereich 46 (siehe 9 und 10) befindet sich ein Schlitz 52, welcher vom Inneren der U-Form ausgehend in das verformbare Element 42 hineinragt. An der Außenseite des Schenkelbereichs 48 ist etwa in dessen Mitte eine Rastnase 54 ausgebildet, welche nach außen absteht und eine nach unten gerichtete steile Flanke 56 aufweist. Am Scheitelbereich 46 ist eine nach unten in die U-Form hinein gerichtete ebene Fläche 57 ausgebildet.
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An der Führungskulisse 36 sind insgesamt zwei Stifte bzw. Stößel 58 und 60 sowie eine stiftförmige Raste 62 angeordnet, welche von der Ebene der Führungskulisse 36 in Richtung des verformbaren Elements 42 abstehen. Die beiden Stößel 58 und 60 befinden sich dabei im unteren Bereich der Führungskulisse 36, während die Raste 62 an der (bezogen auf die 3 bis 8) äußerst linken Seite etwa in der Mitte der Führungskulisse 36 angeordnet ist.
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Zum Auslösen der Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung 10 wird mittels des Aktors 14 das Bauteil 12 nach oben geschossen und dabei das obere Scharnieroberteil 30 vom unteren Scharnieroberteil 28 weggeschwenkt. Das obere Scharnieroberteil schwenkt dann bezogen auf die 1 bis 8 im Uhrzeigersinn um den Lagerbolzen 32. Mit der Schwenkbewegung wird der Führungsbolzen 40 in der Führungsbahn 38 entlang bewegt und mit ihm das verformbare Element 42 auf die Stößel 58 und 60 zu bewegt, welche an der Führungskulisse 36 ortsfest angeordnet sind.
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Die Relativbewegung zwischen verformbaren Element 42 und den Stößeln 58 sowie 60 führt dazu, dass die beiden Schenkelbereiche 48 und 50 nach außen gebogen bzw. geschwenkt werden. Dabei wird kinetische Energie des zugleich angehobenen Bauteils 12 abgebaut und es wird verhindert, dass dieses überschwingt.
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Wenn das Bauteil 12 seine maximal angehobene Stellung erreicht, schlägt zugleich der Stößel 60 an der Fläche 57 des elastischen Elements 42 an. Damit wird die Aufwärtsbewegung des Bauteils 12 begrenzt und weiter gedämpft.
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Nach dem derartigen Ausstellen des Bauteils 12 kann dieses von einer Person wieder in seine ursprüngliche Lage zurückbewegt werden, damit mit dem zugehörigen Fahrzeug weitergefahren werden kann. Bei der Rückstellbewegung wird das obere Scharnieroberteil 30 wieder nach unten zum unteren Scharnieroberteil 28 geschwenkt. Dabei wird die Führungskulisse 36 nach unten bewegt, während der Führungsbolzen 40 mit dem daran angeordneten verformbaren Element 42 stehen bleibt. Mit der Bewegung der Führungskulisse 36 relativ zum verformbaren Element 42 wird die Raste 62 entlang der Rastnase 54 nach unten bewegt (siehe 6 und 7) und gelangt schließlich aufgrund einer gewissen Restelastizität des ansonsten plastisch verformbaren Schenkelbereichs 48 hinter die Flanke 56 (siehe Stellung gemäß 8 und 10). Dieses Schwenken der Flanke 56 hinter die Raste 62 kann durch eine Zwangssteuerung mit dem Anliegen der Raste 62 am Schenkelbereich 48 erfolgen oder durch eine (nicht dargestellte) Rückstellfeder. In dieser Stellung hält die Raste 62 das obere Scharnieroberteil 30 formschlüssig am unteren Scharnieroberteil 28.
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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
- verformbares Element
- 44
- Öffnung
- 46
- Scheitelbereich
- 48
- Schenkelbereich
- 50
- Schenkelbereich
- 52
- Schlitz
- 54
- Rastnabe
- 56
- Flanke
- 57
- ebene Fläche
- 58
- Stößel
- 60
- Stößel
- 62
- Raste
