DE102020108386A1

DE102020108386A1 - Scharniereinrichtung für eine Frontklappe eines Kraftfahrzeuges sowie Schutzsystem zum Schutz einer außerhalb eines Kraftfahrzeuges befindlichen Person

Info

Publication number: DE102020108386A1
Application number: DE102020108386.6A
Authority: DE
Inventors: Marcus Knechtel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2021-09-30
Also published as: US20240208455A1; WO2021190992A1; CN115335264A; CN115335264B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scharniereinrichtung für eine Frontklappe eines Kraftfahrzeuges, wobei die Frontklappe mittels der Scharniereinrichtung öffenbar und schließbar ist, und wobei die Frontklappe in einem Kollisionsfall von einer Normallage in eine Schutzlage verstellbar ist. Hierbei umfasst die Scharniereinrichtung einen einzigen Frontklappenlenker und ein Krafteinleitungselement, die drehbar zueinander verbunden sind. Ferner sind der Frontklappenlenker und das Krafteinleitungselement in der Schutzlage so zueinander angeordnet, dass eine erste Verbindungslinie von dem ersten zum zweiten Drehpunkt und eine zweite Verbindungslinie vom ersten zum dritten Drehpunkt einen Winkel zwischen 150 Grad und 180 Grad einschließen, um Schwingungen der Frontklappe, hervorgerufen durch die Bewegung von der Normallage in die Schutzlage, zu minimieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scharniereinrichtung für eine Frontklappe eines Kraftfahrzeuges, welche mittels der Scharniereinrichtung öffenbar und schließbar ist, wobei die Frontklappe in einem Kollisionsfall von einer Normallage in eine Schutzlage verstellbar ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Schutzsystem zum Schutz einer außerhalb eines Kraftfahrzeuges befindlichen Person.
Aus der DE 10 2015 109 128 B3 ist ein Frontklappenscharnier mit drehbeweglichem Entriegelungsmechanismus bekannt, bei welchem ein Aktuator das Frontklappenscharnier so bewegt, dass dieses eine Frontklappe anhebt.
Bei genanntem System übernimmt der Aktuator die Anhubfunktion und beschleunigt die Frontklappe auf eine solche Weise, dass die Frontklappe höher angehoben wird als notwendig.
Dies initiiert eine Schwingung der Frontklappe zwischen einem Maximalhub der Frontklappe und einem Minimalhub, der in der Regel unter einer Mindestanhubhöhe liegt, bei welcher Verletzungen einer auf die Frontklappe auftreffenden Person bestmöglich vermeidbar sind.
Dieses Schwingungsverhalten ist bei der Ausgestaltung des Frontklappenscharniers der DE 10 2015 109 128 B3 konstruktionsbedingt, da das Frontklappenscharnier Kräfte von der Frontklappe hin zum Aktor leitet. Die Bauteile der DE 10 2015 109 128 B3 versuchen stets in Strecklage zu kommen, in der sie Zugkräfte bestmöglich aufnehmen und kompensieren können. Jedoch ist dabei die Führung der Kolbenstange des Aktors in der Zylinderführung des Kolbens schwer auf die exakte Belastung auslegbar.
Aus der DE 10 2011 006 133 A1 ist ein Scharnier bekannt, bei welchem die Frontklappe passgenau zur Karosserie einstellbar ist. Dies geschieht im Regelfall beim Karosserierohbau (also vor der Fahrzeuglackierung), wobei zu diesem Zeitpunkt der zum Scharnier zugehörige Aktor noch nicht verbaut ist. In der DE 10 2011 006 133 A1 wird das Scharnier daher zunächst geschlossen (das Klappenteil liegt auf einem Anschlag auf) und sowohl an der Karosserie als auch an der Frontklappe verschraubt. Nach dem Lackierprozess wird der Aktor verbaut bzw. eingebaut, wobei dieser an seiner vorgegebenen Position befestigt wird. Der Aktor darf bei seiner Montage nicht mit dem Klappenteil des Scharniers in Berührung kommen. Denn Beschädigungen bei einer Berührung führen zu einer Beschädigung des Aktors und dieser könnte seine Funktion nicht mehr erfüllen. Somit ist zwischen dem Aktor und der Entriegelungsmechanik des Scharniers der DE 10 2011 006 133 A1 ein Freiraum, welcher von Fahrzeug zu Fahrzeug (gleichen Typs) unterschiedlich ist. Um nun die Funktion des Scharniers und des Aktors sicherzustellen, wird der Hub des Aktors so abgestimmt, das in jedem Fall dessen Funktion sichergestellt ist (Hub und Zeit). Der Aktor-Stößel der Kolbenstange liegt während der Anhubbewegung, also im Kollisionsfall mit z. B. einem Fußgänger, nicht kontinuierlich am Scharnierklappenteil an (Impulssatz) bzw. ist dieser nicht mit dem Klappenteil bzw. der Frontklappe fest verbunden. Dadurch wird die Kolbenstange bei jeder Klappenbewegung ein- und wieder ausgefahren, wodurch der Aktor nicht für die Hubbegrenzung der Klappe genutzt werden kann.
Im Lichte des obigen Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scharniereinrichtung für eine Frontklappe eines Kraftfahrzeuges sowie ein Schutzsystem zum Schutz einer außerhalb eines Kraftfahrzeuges befindlichen Person anzugeben, welche bzw. welches kostengünstig und materialsparend herstellbar ist sowie ein verbessertes Schwingungsverhalten dergestalt aufweist, dass beim Erreichen einer Schutzlage die Scharniereinrichtung in ihrer Position verbleibt und die erreichte Position bestenfalls nicht unterschreitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß umfasst der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Scharniereinrichtung für eine Frontklappe eines Kraftfahrzeuges, wobei die Frontklappe mittels der Scharniereinrichtung öffenbar und schließbar ist, und wobei die Frontklappe in einem Kollisionsfall von einer Normallage in eine Schutzlage verstellbar ist.
Hierbei umfasst die Scharniereinrichtung einen einzigen Frontklappenlenker und ein Krafteinleitungselement. Im Grunde genommen ist die Scharniereinrichtung ein sog. Eingelenkscharnier, welches von dem einzigen Frontklappenlenker gebildet werden kann.
Der Frontklappenlenker weist an seinem ersten Ende einen ersten Drehpunkt auf, mit welchem ein erstes Ende des Krafteinleitungselements drehbar verbunden ist.
Ferner umfasst der Frontklappenlenker an seinem zweiten Ende einen zweiten Drehpunkt, an welchem die Frontklappe drehbar befestigbar ist.
Zudem weist das Krafteinleitungselement an seinem zweiten Ende einen dritten Drehpunkt auf, an welchem eine Aktuatorvorrichtung drehbar befestigbar ist, die die Kraft zur Verstellung der Frontklappe von der Normallage in die Schutzlage aufbringt.
Des Weiteren sind der Frontklappenlenker und das Krafteinleitungselement in der Schutzlage so zueinander angeordnet sind, dass eine erste Verbindungslinie von dem ersten zum zweiten Drehpunkt und eine zweite Verbindungslinie vom ersten zum dritten Drehpunkt einen Winkel zwischen 150 Grad und 180 Grad einschließen, um Schwingungen der Frontklappe, hervorgerufen durch die Bewegung von der Normallage in die Schutzlage, zu minimieren.
Konkret ausgestaltet kann jeder Drehpunkt als Drehlagerung in Form eines Dorns ausgebildet sein, wobei pro drehendes Element eine Lagerbuchse verwendet werden kann.
Das Krafteinleitungselement kann als einarmige Klinke ausgebildet sein, die in der Normallage eine Bewegung des Frontklappenlenkers unterbindet.
Ferner kann in der Normallage ein Arm des Krafteinleitungselements ein erstes Anschlagelement eines Scharnierunterteils der Scharniereinrichtung teilweise umgreifen, um eine Bewegung des Frontklappenlenkers zu sperren.
Des Weiteren kann die Scharniereinrichtung ein Übertragungsglied aufweisen, welches beim Übergang von der Normallage zur Schutzlage die Bewegung des Krafteinleitungselements und des Frontklappenlenkers führt.
Das Übertragungsglied kann mit dem Krafteinleitungselement und dem Frontklappenlenker über den ersten Drehpunkt verbunden sein.
Auch kann das Übertragungsglied drehbar zu einem Scharnierunterteil ausgebildet sein.
Des Weiteren kann das Übertragungsglied ein einstellbares zweites Anschlagelement umfassen, welches in der Normallage gegen den Frontklappenlenker anliegt, um dessen Bewegungsfreiheit einzuschränken. Hierbei kann das einstellbare zweite Anschlagelement die Bewegung des Frontklappenlenkers entgegen der Schwerkraft blockieren.
Zudem kann das Übertragungsglied dreieckförmig ausgebildet sein und in Ecken des dreiecksförmigen Übertragungsglieds können der erste Drehpunkt, das zweite einstellbare Anschlagelement und eine Drehverbindung zum Scharnierunterteil in Form eines vierten Drehpunkts ausgebildet sein.
Ferner kann das einstellbare zweite Anschlagelement exzentrisch ausgebildet und auf dem Übertragungsglied angeordnet sein, sodass die exakte Position zum Anschlagen an dem Frontklappenlenker einstellbar ist, insbesondere spielfrei einstellbar ist. Hierbei kann die spielfreie Einstellung bereits vom Scharnierlieferant vorgenommen werden.
Des Weiteren kann das Übertragungsglied und das Krafteinleitungselement so ausgebildet und verbunden sein, dass beim Übergang von der Normallage zur Schutzlage das Krafteinleitungselement zusätzlich zur Verbindung über den ersten Drehpunkt an dem Übertragungsglied anliegt.
Auch kann die Scharniereinrichtung ein Scharnierunterteil umfassen, welches an einem Fahrzeug befestigbar ist.
Dabei kann das Scharnierunterteil den vierten Drehpunkt umfassen, um welchen das Übertragungsglied relativ zum Scharnierunterteil rotierbar ist.
Ferner kann das Scharnierunterteil das erste, ein drittes und ein viertes Anschlagelement umfassen, die die Positionen bzw. Schutz- und Normallage der Scharniereinrichtung festlegen.
Hierbei kann das erste Anschlagelement von dem Krafteinleitungselement in der Normallage umgriffen werden. Ferner kann das erste Anschlagelement von dem Krafteinleitungselement und dem Übertragungsglied so geklemmt werden, dass Krafteinleitungselement und Übertragungsglied die Scharniereinrichtung am ersten Anschlagelement zangenartig umgreifen.
Zudem kann das dritte und vierte Anschlagelement die Position des Frontklappenlenkers in der Schutzlage festlegen und als Führung dienen.
Des Weiteren kann der Frontklappenlenker eine Kulissenbahn auf seiner Außenseite aufweisen, mit welcher dieser an dem vierten Anschlagelement entlanggleitet, um von der Normallage in die Schutzlage zu gelangen und in der Normallage die Position zu halten.
Beim Übergang von der Normallage zur Schutzlage kann das Krafteinleitungselement im Uhrzeigersinn um den ersten Drehpunkt drehen, das Übertragungsglied entgegen dem Uhrzeigersinn um den vierten Drehpunkt drehen und der Frontklappenlenker von der Normallage in die Schutzlage verschoben werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Schutzsystem zum Schutz einer außerhalb eines Kraftfahrzeuges befindlichen Person und für das Kraftfahrzeug.
Die Merkmale der Scharniereinrichtung, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, können einzeln oder miteinander kombinierbar bei dem Schutzsystem Anwendung finden.
Das Schutzsystem zum Schutz einer außerhalb eines Kraftfahrzeuges befindlichen Person und für ein Kraftfahrzeug, wobei das Schutzsystem in einem Kollisionsfall von einer Normallage in eine Schutzlage verstellbar ist, umfasst eine Frontklappe eines Kraftfahrzeuges.
Ferner weist das Schutzsystem eine Aktuatorvorrichtung für die Frontklappe, die in einem Kollisionsfall die Frontklappe von einer Normallage in eine Schutzlage verstellt, und die Scharniereinrichtung nach dem ersten Aspekt auf.
Dabei ist die Aktuatorvorrichtung an dem Krafteinleitungselement der Scharniereinrichtung drehbar befestigt. Die Aktuatorvorrichtung kann an dem dritten Drehpunkt drehbar befestigt sein, welcher am gegenüberliegenden Ende des Krafteinleitungselements und somit am anderen Ende ausgebildet ist, als der erste Drehpunkt.
Mit diesem vorgestellten Schutzsystem bzw. mit dieser vorgestellten Scharniereinrichtung kann ein verbessertes Schwingungsverhalten dergestalt erreicht werden, dass beim Erreichen der Schutzlage die Scharniereinrichtung in ihrer Position verbleibt und nicht zwischen der Schutzlage und einer Position vor der Normallage pendelt. Durch die Integration der Aktuatorvorrichtung in das Gesamtsystem kann ein herkömmlich übliches Überschwingen (deutlich höheres Anheben der Frontklappe als benötigt und die damit verbundenen Toleranzen beim Ein- und Zusammenbau) reduziert werden.
Durch die Reduktion von Schwingungen kann eine statische Zertifizierung der HIC (Head Injury Criterion) erfolgen. Dies kann durch einen Auslöseversuch nachgewiesen werden, wobei für die HIC-Werte der Freiraum unter der Motorhaube bzw. unter der Frontklappe ausreichend ist. Dabei wird Höhe des Freiraums sicher erreicht wird und es findet auch kein Unterschwingen statt. Im Falle einer dynamischen Zertifizierung der Frontklappe ist der Zeitpunkt des Aufpralls auf die Frontklappe zu errechnen, was zu einem deutlichen Anstieg des Zeitaufwands für die Zertifizierung führt und somit ein höheres Maß an Kosten verursacht. Somit können mit dem Schutzsystem auch Zertifizierungskosten gespart werden.
Die Aktuatorvorrichtung kann so an dem Krafteinleitungselement angeordnet sein, dass beim Auslösen der Aktuatorvorrichtung das Krafteinleitungselement von dem ersten Anschlagelement durch eine Drehung lösbar ist.
Ferner kann die Aktuatorvorrichtung, das Krafteinleitungselement und der Frontklappenlenker so angeordnet sein, dass ein Winkel zwischen der zweiten Verbindungslinie und einer Kolbenstange der Aktuatorvorrichtung zwischen 150 Grad und 180 Grad beträgt.
Zudem kann die Aktuatorvorrichtung so angeordnet sein, dass deren erzeugte Kraft größtenteils entgegen der Fahrtrichtung orientiert ist.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug.
Die Merkmale des Schutzsystems, wie sie unter dem zweiten Aspekt erwähnt werden, können einzeln oder miteinander kombinierbar bei dem Fahrzeug Anwendung finden.
Die Aktuatorvorrichtung kann immer mit der Scharniereinrichtung verbunden bleiben und die Scharniereinrichtung in eine annähernde Strecklage bringen, wodurch eine dämpfende Wirkung und eine hubbegrenzende Funktion für die Frontklappe erzielbar ist. Somit können Schwingungen, insbesondere ein Überschwingen der Frontklappe, reduziert werden.
Nachfolgend wird das oben Dargestellte ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.
Vereinfacht dargestellt soll ein System bereitgestellt werden, mit dem eine Mindestanhubhöhe für eine Frontklappe in einer geforderten Zeit zu erreichen ist und diese Höhe gehalten werden kann. Eine Scharniereinrichtung, die die Mechanik zum Anheben der Frontklappe zur Verfügung stellt, soll Schwingungen der Frontklappe beim Zurückfedern nach Erreichen der maximalen Anhubhöhe reduzieren.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass - vereinfacht dargestellt - die Lenkeranordnung der Scharniereinrichtung bzw. deren Glieder, die die Frontklappe mit einem Scharnierunterteil verbinden, das an einem Fahrzeugrahmen befestigbar ist, in einer Schutzlage derart gestreckt sind, dass eine relative Bewegung der Glieder zueinander unterbindbar ist.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform beschrieben. Hierbei zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuges auf eine erfindungsgemäße Scharniereinrichtung in einer Normallage;
2 eine schematische Seitenansicht auf die Scharniereinrichtung aus 1 im Übergang von der Normallage hin zu einer Schutzlage;
3 eine schematische Seitenansicht auf die Scharniereinrichtung aus 2 im Fortgang von der verlassenen Normallage hin zur Schutzlage; und
4 eine schematische Seitenansicht auf die Scharniereinrichtung aus 3 in der Schutzlage.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuges auf eine erfindungsgemäße Scharniereinrichtung in einer Normallage.
Konkreter dargestellt, zeigt 1 ein Schutzsystem 40 zum Schutz einer außerhalb eines Kraftfahrzeuges befindlichen Person und für ein Kraftfahrzeug, wobei das Schutzsystem 40 in einem Kollisionsfall von einer Normallage in eine Schutzlage verstellbar ist.
Das Schutzsystem 40 hat eine Frontklappe 30 eines Kraftfahrzeuges, eine Aktuatorvorrichtung 31 für die Frontklappe 30, die in einem Kollisionsfall die Frontklappe 30 von einer Normallage in eine Schutzlage verstellt, und eine Scharniereinrichtung 1.
Wie aus 1 zu erkennen, ist die Aktuatorvorrichtung 31 an einem Krafteinleitungselement 3 der Scharniereinrichtung 1 drehbar befestigt.
Des Weiteren geht aus 1 hervor, dass die Scharniereinrichtung 1 für die Frontklappe 30, die mittels der Scharniereinrichtung 1 öffenbar und schließbar ist und die die Frontklappe 30 in einem Kollisionsfall von einer Normallage in eine Schutzlage verstellt, einen einzigen Frontklappenlenker 2 und ein Krafteinleitungselement 3 aufweist.
Hierbei hat das Krafteinleitungselement 3 an seinem ersten Ende einen ersten Drehpunkt 4, mit welchem ein erstes Ende des Krafteinleitungselements 3 drehbar verbunden ist.
Der Frontklappenlenker 2 hat an seinem zweiten Ende einen zweiten Drehpunkt 5, an welchem die Frontklappe 30 drehbar befestigbar ist.
Das Krafteinleitungselement 3 umfasst an seinem zweiten Ende einen dritten Drehpunkt 6, an welchem die Aktuatorvorrichtung 31 drehbar befestigt ist, die die Kraft zur Verstellung der Frontklappe 30 von der Normallage in die Schutzlage aufbringt.
Das Krafteinleitungselement 3 ist als einarmige Klinke ausgebildet, die in der Normallage, wie in 1 gezeigt, eine Bewegung des Frontklappenlenkers 2 unterbindet.
Dabei umgreift in der Normallage ein Arm 8 des Krafteinleitungselements 3 ein erstes Anschlagelement 9 eines Scharnierunterteils 7 der Scharniereinrichtung 1 teilweise, um eine Bewegung des Frontklappenlenkers 2 zu sperren.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Scharnierunterteil 7 nicht konkret als Bauteil mit Umrissen dargestellt ist. Theoretisch ist es auch möglich, dass das Scharnierunterteil 7 einteilig mit einem Fahrzeugrahmen ausgebildet ist. Das Scharnierunterteil 7 nimmt alle oben beschriebenen Bauteile auf und wird im Karosserierohbau positioniert und an der Karosserie verschraubt. Danach wird die Frontklappe 30 an der Scharniereinrichtung 1 verschraubt, wobei auch die umgekehrte Reihenfolge möglich ist. Danach muss die Position der Scharniereinrichtung 1 nicht mehr verändert oder angepasst werden, was Montage- und Einstellungskosten reduziert.
Wie 1 zeigt, ist die Aktuatorvorrichtung 31 so an dem Krafteinleitungselement 3 angeordnet, dass beim Auslösen der Aktuatorvorrichtung 31 das Krafteinleitungselement 3 von dem ersten Anschlagelement 9 durch eine Drehung lösbar ist.
Wie erwähnt, ist die Aktuatorvorrichtung 1 an dem Krafteinleitungselement 3 der Scharniereinrichtung 1 bzw. an dem dritten Drehpunkt 6 drehbar befestigt.
Dabei ist der dritte Drehpunkt 6 am gegenüberliegenden Ende des Krafteinleitungselements 3 und somit am anderen Ende ausgebildet ist, als der erste Drehpunkt 4.
Auch ist die Aktuatorvorrichtung 31 stets in Kontakt mit der Scharniereinrichtung 1 bzw. mit deren Krafteinleitungselement 3, sodass kein Spalt vorhanden ist und auch keine Kontaktveränderung möglich ist.
Des Weiteren hat die Scharniereinrichtung 1 ein Übertragungsglied 10, welches beim Übergang von der Normallage zur Schutzlage die Bewegung des Krafteinleitungselements 3 und des Frontklappenlenkers 2 führt.
Das Übertragungsglied 10 ist mit dem Krafteinleitungselement 3 und dem Frontklappenlenker 2 über den ersten Drehpunkt 4 verbunden.
Zudem ist das Übertragungsglied 10 drehbar zu dem Scharnierunterteil 7 ausgebildet.
Das Übertragungsglied 10 hat ein einstellbares zweites Anschlagelement 11, welches in der Normallage gegen den Frontklappenlenker 2 anliegt, um dessen Bewegungsfreiheit entgegen der Schwerkraftrichtung einzuschränken.
Wie 1 zeigt, ist das Übertragungsglied 10 dreieckförmig ausgebildet und in den Ecken sind der erste Drehpunkt 4, das zweite einstellbare Anschlagelement 11 und eine Drehverbindung zum Scharnierunterteil 7 in Form eines vierten Drehpunkts 12 ausgebildet.
Ferner zeigt 1, dass das einstellbare zweite Anschlagelement 11 exzentrisch ausgebildet und auf dem Übertragungsglied 10 angeordnet ist, sodass die exakte Position zum Anschlagen an dem Frontklappenlenker 2 einstellbar ist, insbesondere vom Zulieferer spielfrei einstellbar ist.
Auch ist 1 zu entnehmen, dass - wie bereits erwähnt - die Scharniereinrichtung 1 ein Scharnierunterteil 7 umfasst, welches an einem Fahrzeug oder einem Fahrzeugrahmen befestigbar ist.
Das Scharnierunterteil 7 weist den vierten Drehpunkt 12 auf, um welchen das Übertragungsglied 10 relativ zum Scharnierunterteil 7 rotierbar ist.
Ferner weist das Scharnierunterteil 7 das erste 9, ein drittes 13 und ein viertes Anschlagelement 14 auf, die die Positionen der bewegbaren Bestandteile der Scharniereinrichtung 1 festlegen, wobei das erste Anschlagelement 9 von dem Krafteinleitungselement 3 in der Normallage umgriffen wird.
Zudem wird das erste Anschlagelement 9 von dem Krafteinleitungselement 3 und dem Übertragungsglied 10 so geklemmt, dass das Krafteinleitungselement 3 und das Übertragungsglied 10 die Scharniereinrichtung 1 am ersten Anschlagelement 9 zangenartig umgreifen.
Der Frontklappenlenker 2 weist eine Kulissenbahn 15 auf seiner Außenseite auf, mit welcher dieser an dem vierten Anschlagelement 14 entlanggleitet, um von der Normallage in die Schutzlage zu gelangen und in der Normallage die Position zu halten.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht auf die Scharniereinrichtung 1 aus 1 im Übergang von der Normallage hin zu einer Schutzlage.
Hierbei geht aus 2 hervor, dass das Übertragungsglied 10 und das Krafteinleitungselement 3 so ausgebildet und verbunden sind, dass beim Übergang von der Normallage zur Schutzlage das Krafteinleitungselement 3 zusätzlich zur Verbindung über den ersten Drehpunkt 4 an dem Übertragungsglied 10 anliegt.
Genau genommen liegt das Krafteinleitungselement 3 mit dem Ende an dem Übertragungsglied 10 an, an welchem der Arm 8 des Krafteinleitungselements 3 ausgebildet ist, das erste Anschlagelement 9 zu umgreifen, um eine Bewegung des Frontklappenlenkers 2 zu sperren.
3 zeigt eine schematische Seitenansicht auf die Scharniereinrichtung 1 aus 2 im Fortgang von der verlassenen Normallage hin zur Schutzlage.
Dabei wird insbesondere bei der Zusammenschau der 1 bis 3 klar, dass beim Übergang von der Normallage zur Schutzlage das Krafteinleitungselement 3 im Uhrzeigersinn um den ersten Drehpunkt 4 dreht, das Übertragungsglied 10 entgegen dem Uhrzeigersinn um den vierten Drehpunkt 12 dreht und der Frontklappenlenker 2 von der Normallage in die Schutzlage verschoben wird.
Das Verschieben des Frontklappenlenkers 2 von der Normallage in die Schutzlage ist in 2 und 3 durch zwei Pfeile angedeutet, die eine Verschiebung nach oben und nach rechts, bezogen auf die Blattebene, zeigen.
4, zeigt eine schematische Seitenansicht auf die Scharniereinrichtung 1 aus 3 in der Schutzlage.
In der Schutzlage sind der Frontklappenlenker 2 und das Krafteinleitungselement 3 so zueinander angeordnet, dass eine erste Verbindungslinie L1 von dem ersten zum zweiten Drehpunkt 4, 5 und eine zweite Verbindungslinie L2 vom ersten zum dritten Drehpunkt 4, 6 einen Winkel W zwischen 150 Grad und 180 Grad einschließen, um Schwingungen der Frontklappe 30, hervorgerufen durch die Bewegung von der Normallage in die Schutzlage, zu minimieren.
Ferner geht aus 4 hervor, dass das dritte und vierte Anschlagelement 13, 14 die Position des Frontklappenlenkers 2 in der Schutzlage festlegen und als Führung dienen.
Auch geht aus 4 hervor, dass der Frontklappenlenker 2 die Kulissenbahn 15 auf seiner Außenseite aufweist, mit welcher dieser an dem vierten Anschlagelement 14 entlanggeglitten ist, um von der Normallage in die Schutzlage zu gelangen. Durch diese Führung wird die Anhebebahn bzw. die Bewegung der Frontklappe 30 gesteuert. Ein Ausgleich der Lageveränderung der Frontklappe 30 kann in bzw. von einem Frontklappenschloss aufgenommen bzw. kompensiert werden.
Zudem ist 4 entnehmbar, dass die Aktuatorvorrichtung 31, das Krafteinleitungselement 3 und der Frontklappenlenker 2 so angeordnet sind, dass ein Winkel M zwischen der zweiten Verbindungslinie L2 und einer Kolbenstange 32 der Aktuatorvorrichtung 1 zwischen 150 Grad und 180 Grad beträgt.
Hierbei ist die Aktuatorvorrichtung 31 so angeordnet, dass deren erzeugte Kraft größtenteils entgegen der Fahrtrichtung F orientiert ist.
Im Ergebnis hebt die Aktuatorvorrichtung 31 nicht nur die Frontklappe 30 an, sondern hilft auch in der Scharniereinrichtung 1 ein Schwingen der Frontklappe zu eliminieren.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der oben beschriebenen konstruktiven Ausgestaltungen erläutert.
Im Falle einer Aktivierung der Aktuatorvorrichtung 31 wird das Krafteinleitungselement 3 im Uhrzeigersinn um den ersten Drehpunkt 4 bewegt.
Durch die Drehung des Krafteinleitungselements 3 löst sich dieses von dem ersten Anschlagelement 9 und dreht solange bis es an dem Übertragungsglied 10 anschlägt.
Daraufhin wird das Übertragungsglied 10 zusammen mit dem Krafteinleitungselement 3 entgegen dem Uhrzeigersinn um den vierten Drehpunkt 12 gedreht.
Dadurch ist es nun der Aktuatorvorrichtung 31 möglich, welche weiterhin gegen das Krafteinleitungselement 3 drückt, den Frontklappenlenker 2 zu verschieben, und zwar von der Normallage in die Schutzlage.
Dieses Verschieben, das durch eine Drehung des Übertragungsglieds 10 bedingt wird, wird solange von der Aktuatorvorrichtung 31 unternommen bis der Frontklappenlenker 2 zwischen dem dritten und vierten Anschlagelement 13, 14 eine weitere Bewegung sperrt.
Im Ergebnis gelangt die Scharniereinrichtung 1 von der Normallage (vgl. 1) in die Schutzlage (vgl. 4), in welcher - vereinfacht dargestellt - der Frontklappenlenker 2 und das Krafteinleitungselement 3 einen Winkel von ca. 170 Grad (bzw. zwischen 150 Grad und 180 Grad) einschließen.
Mit diesem vorgestellten Schutzsystem 40 bzw. mit dieser vorgestellten Scharniereinrichtung 1 wird ein verbessertes Schwingungsverhalten dergestalt erreicht, dass beim Erreichen der Schutzlage die Scharniereinrichtung 1 in ihrer Position verbleibt und nicht zwischen der Schutzlage und einer Position vor der Normallage pendelt. Durch die Integration der Aktuatorvorrichtung in das Schutzsystem 40 kann ein herkömmlich übliches Überschwingen (deutlich höheres Anheben der Frontklappe 30 als benötigt und die damit verbundenen Toleranzen beim Ein- und Zusammenbau) reduziert werden.
Durch die Reduktion von Schwingungen kann eine statische Zertifizierung der HIC (Head Injury Criterion) erfolgen. Dies kann durch einen Auslöseversuch nachgewiesen werden, wobei für die HIC-Werte der Freiraum unter der Motorhaube bzw. unter der Frontklappe ausreichend ist. Dabei wird Höhe des Freiraums sicher erreicht wird und es findet auch kein Unterschwingen statt. Im Falle einer dynamischen Zertifizierung der Frontklappe ist der Zeitpunkt des Aufpralls auf die Frontklappe zu errechnen, was zu einem deutlichen Anstieg des Zeitaufwands für die Zertifizierung führt und somit ein höheres Maß an Kosten verursacht. Somit können mit dem Schutzsystem auch Zertifizierungskosten gespart werden.
Abschließend sei noch erwähnt, dass jeder Drehpunkt als Drehlagerung in Form eines Dorns ausgebildet ist, wobei pro drehendes Element eine Lagerbuchse verwendet wird.
Bezugszeichenliste

1: Scharniereinrichtung
2: Frontklappenlenker
3: Krafteinleitungselement
4: ersten Drehpunkt
5: zweiten Drehpunkt
6: dritten Drehpunkt
7: Scharnierunterteil
8: Arm
9: erstes Anschlagelement
10: Übertragungsglied
11: zweites Anschlagelement
12: vierter Drehpunkt
13: drittes Anschlagelement
14: viertes Anschlagelement
15: Kulissenbahn
30: Frontklappe
31: Aktuatorvorrichtung
32: Kolbenstange
40: Schutzsystem
L1: erste Verbindungslinie
L2: zweite Verbindungslinie
W: Winkel
M: Winkel
F: Fahrtrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015109128 B3 [0003, 0006]
DE 102011006133 A1 [0007]

Claims

Scharniereinrichtung (1) für eine Frontklappe (30) eines Kraftfahrzeuges, - wobei die Frontklappe (30) mittels der Scharniereinrichtung (1) öffenbar und schließbar ist, und - wobei die Frontklappe (30) in einem Kollisionsfall von einer Normallage in eine Schutzlage verstellbar ist, - wobei die Scharniereinrichtung (1) einen einzigen Frontklappenlenker (2) und ein Krafteinleitungselement (3) umfasst, - wobei der Frontklappenlenker (2) an seinem ersten Ende einen ersten Drehpunkt (4) aufweist, mit welchem ein erstes Ende des Krafteinleitungselements (3) drehbar verbunden ist, - wobei der Frontklappenlenker (2) an seinem zweiten Ende einen zweiten Drehpunkt (5) aufweist, an welchem die Frontklappe (30) drehbar befestigbar ist, - wobei das Krafteinleitungselement (3) an seinem zweiten Ende einen dritten Drehpunkt (6) aufweist, an welchem eine Aktuatorvorrichtung (31) drehbar befestigbar ist, die ausgestaltet ist, die Kraft zur Verstellung der Frontklappe (30) von der Normallage in die Schutzlage aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass - der Frontklappenlenker (2) und das Krafteinleitungselement (3) in der Schutzlage so zueinander angeordnet sind, dass eine erste Verbindungslinie (L1) von dem ersten zum zweiten Drehpunkt (4, 5) und eine zweite Verbindungslinie (L2) vom ersten zum dritten Drehpunkt (4, 6) einen Winkel (W) zwischen 150 Grad und 180 Grad einschließen, um Schwingungen der Frontklappe (30), hervorgerufen durch die Bewegung von der Normallage in die Schutzlage, zu minimieren.
Scharniereinrichtung (1) nach Anspruch 1, - wobei das Krafteinleitungselement (3) als einarmige Klinke ausgebildet ist, die in der Normallage eine Bewegung des Frontklappenlenkers (2) unterbindet.
Scharniereinrichtung (1) nach Anspruch 2, - wobei die Scharniereinrichtung (1) ein Übertragungsglied (10) aufweist, welches beim Übergang von der Normallage zur Schutzlage die Bewegung des Krafteinleitungselements (3) und des Frontklappenlenkers (2) führt.
Scharniereinrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, - wobei die Scharniereinrichtung (1) ein Scharnierunterteil (7) umfasst, welches an einem Fahrzeug befestigbar ist.
Scharniereinrichtung (1) nach Anspruch 4, - wobei das Scharnierunterteil (7) ein erstes (9), ein drittes (13) und ein viertes Anschlagelement (14) umfasst, die die Schutz- und Normallage der Scharniereinrichtung (1) festlegen.
Scharniereinrichtung (1) nach Anspruch 5, - wobei der Frontklappenlenker (2) eine Kulissenbahn (15) auf seiner Außenseite aufweist, die so ausgestaltet ist, dass der Frontklappenlenker (2) an dem vierten Anschlagelement (14) entlanggleitet, um von der Normallage in die Schutzlage zu gelangen und in der Normallage die Position zu halten.
Scharniereinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 2, - wobei beim Übergang von der Normallage zur Schutzlage das Krafteinleitungselement (3) im Uhrzeigersinn um den ersten Drehpunkt (4) dreht, das Übertragungsglied (10) entgegen dem Uhrzeigersinn um den vierten Drehpunkt (12) dreht und der Frontklappenlenker (2) von der Normallage in die Schutzlage verschoben wird.
Schutzsystem (40) zum Schutz einer außerhalb eines Kraftfahrzeuges befindlichen Person und für das Kraftfahrzeug, wobei das Schutzsystem in einem Kollisionsfall von einer Normallage in eine Schutzlage verstellbar ist, aufweisend: - eine Frontklappe (30) des Kraftfahrzeuges, - eine Aktuatorvorrichtung (31) für die Frontklappe (30), die in einem Kollisionsfall die Frontklappe (30) von einer Normallage in eine Schutzlage verstellt, und - eine Scharniereinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die Aktuatorvorrichtung (1) an dem Krafteinleitungselement (3) der Scharniereinrichtung (1) drehbar befestigt ist.
Schutzsystem (40) nach Anspruch 8, - wobei die Aktuatorvorrichtung (31), das Krafteinleitungselement (3) und der Frontklappenlenker (2) so angeordnet sind, dass ein Winkel (M) zwischen der zweiten Verbindungslinie (L2) und einer Kolbenstange (32) der Aktuatorvorrichtung (1) zwischen 150 Grad und 180 Grad beträgt.
Fahrzeug mit einem Schutzsystem (40) nach Anspruch 8 oder 9.