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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Heckspoiler, der in einer Normalstellung starr an einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs angebracht ist.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 28 51 639 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem verstellbaren Luftleitelement bekannt, das in einer eingefahrenen Stellung nicht über eine angrenzende Kraftfahrzeugkarosserie hinausragt und dadurch die Verletzungsgefahr reduziert ist. Die koreanische Patentzusammenfassung
KR 20020040365 A offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer Fußgängerschutzvorrichtung. Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 23 40 308 A offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem starren Heckspoiler, der nachgiebig ausgeführt ist und dadurch die Verletzungsgefahr für einen Motorradfahrer bei einem Auffahrunfall reduziert ist. Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2013 223 973 A1 offenbart ein Steuergerät für ein Fahrzeug, wobei in dem Fahrzeug ein ausfahrbarer Spoiler vorhanden ist, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, eine drohende Gefahrensituation bei dem Betrieb des Fahrzeugs zu erkennen und den Spoiler derart anzusteuern, dass dieser ausgefahren wird. Die deutsche Patentschrift
DE 10 2021 127 330 B3 offenbart einen Heckspoiler für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Aufhängung und einen Spoilerkörper, wobei der Spoilerkörper in der Einbausituation in einem Kraftfahrzeug in der Aufhängung in Fahrzeuglängsrichtung bewegbar gelagert ist, wobei in der Aufhängung zumindest ein Energiespeicherelement umfasst ist, welches bei einer Bewegung des Spoilerkörpers in Fahrzeuglängsrichtung gestaucht wird. Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2006 011 784 A1 offenbart eine Kraftfahrzeug, insbesondere einen Geländewagen oder Pickup, mit einer vorderen, einen Stoßfänger umfassenden Stoßfängeranordnung und mit einer einen zwischen einer oberen Schutzposition und einer unteren Schutzposition bewegbaren Rammschutz umfassenden Rammschutzanordnung, wobei die Rammschutzanordnung ein Strukturelement umfasst, das an der Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht und gemeinsam mit dem Rammschutz zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Stellung bewegbar ist. Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2006 011 785 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Geländewagen oder Pickup, mit einer Unterschutzeinrichtung, die ein Prallelement umfasst, das an der Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht ist, wobei das Prallelement zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Stellung bewegbar an der Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht ist, wobei eine Zentriereinrichtung zur Ausrichtung des in eingefahrener Stellung angeordneten, als Prallplatte ausgebildeten Prallelements in Längsrichtung und Querrichtung des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem Heckspoiler, der in einer Normalstellung starr an einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs angebracht ist, funktionell zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug mit einem Heckspoiler, der in einer Normalstellung starr an einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs angebracht ist, dadurch gelöst, dass der in seiner Normalstellung starr an der Tragstruktur angebrachte Heckspoiler verschiebbar so an der Tragstruktur angebracht ist, dass der Heckspoiler bei einem durch eine Sensoreinrichtung erkannten bevorstehenden Auffahrunfall durch eine Translationsvorrichtung in eine Sicherheitsstellung verlagert wird. Im Unterschied zu dem aus der eingangs gewürdigten deutschen Offenlegungsschrift
DE 28 51 639 A1 bekannten verstellbaren Luftleitelement ist der Heckspoiler bei dem beanspruchten Kraftfahrzeug starr an der Tragstruktur angebracht und nicht verstellbar ausgeführt. Im Unterschied zu dem ebenfalls in der eingangs gewürdigten deutschen Offenlegungsschrift
DE 23 40 308 A offenbarten starren Heckspoiler, der nachgiebig ausgeführt ist, kann der Heckspoiler bei dem beanspruchten Kraftfahrzeug auch aus einem starren Material gebildet sein, das nicht nachgiebig oder verformbar ist. Der starre Heckspoiler des beanspruchten Kraftfahrzeugs kann auch scharfe Kanten aufweisen, die aerodynamische Vorteile liefern, aber auch das Verletzungsrisiko bei einem Auffahrunfall vergrößern. Mit Hilfe der Translationsvorrichtung wird der Heckspoiler bei dem beanspruchten Kraftahrzeug vorteilhaft so in einen Heckbereich des Kraftfahrzeugs verlagert, dass keine Strukturen des Heckspoilers über den Heckbereich oder aus dem Heckbereich des Kraftfahrzeugs herausragen. Dadurch kann die Verletzungsgefahr für den Fahrer eines Fahrrads, eines Rollers oder eines Motorrads bei einem Auffahrunfall erheblich reduziert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Translationsvorrichtung mit einer Verriegelungseinrichtung kombiniert ist, durch die der Heckspoiler starr in seiner Normalstellung gehalten wird. So kann die aerodynamische Funktion des Heckspoilers im Betrieb des Kraftfahrzeugs, insbesondere mit einem relativ starren und scharfkantigen Heckspoiler, auch bei extremen Geschwindigkeiten und Belastungen aufrechterhalten werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Translationsvorrichtung einen Translationsschlitten umfasst, der mit der Verriegelungseinrichtung blockiert ist, um den Heckspoiler starr in seiner Normalstellung zu halten, und der translatorisch bewegbar ist, um bei einem durch die Sensoreinrichtung erkannten bevorstehenden Auffahrunfall eine Verlagerung des Heckspoilers in seine Sicherheitsstellung zu ermöglichen. Der Translationsschlitten ist vorzugsweise in einer z-Richtung des Kraftfahrzeugs verlagerbar. Als z-Richtung wird eine Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs bezeichnet. Analog wird eine Fahrzeuglängsrichtung auch als x-Richtung bezeichnet. Eine Fahrzeugquerrichtung wird auch als y-Richtung bezeichnet. Der Translationsschlitten ist in oder an der Tragstruktur in der gewünschten Bewegungsrichtung geführt. Über die Verriegelungseinrichtung kann der Translationsschlitten passiv freigegeben werden, um ein Einfahren des Heckspoilers zu ermöglichen. Der Translationsschlitten kann aber auch aktiv translatorisch verlagert werden, um ein gewünschtes Einfahren des Heckspoilers bei einem erkannten bevorstehenden Auffahrunfall zu initiieren. Mit dem Translationsschlitten wird auch der vermeintliche Nachteil eines zusätzlichen Bauteils in Kauf genommen. Das liefert aber unteranderem den Vorteil, dass der Heckspoiler nicht oder nur unwesentlich verändert werden muss. Der Heckspoiler kann direkt oder indirekt mit dem Translationsschlitten verbunden sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Translationsvorrichtung eine Expansionstreibladung umfasst, durch die der Heckspoiler aktiv antreibbar ist, um den Heckspoiler bei einem durch die Sensoreinrichtung erkannten bevorstehenden Auffahrunfall aus seiner starren Normalstellung in seine Sicherheitsstellung zu verlagern. Bei der Expansionstreibladung handelt es sich zum Beispiel um eine Expansionstreibladung, wie sie in Verbindung mit Airbags in einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Die Expansionstreibladung ist besonders vorteilhaft mit einer Steuerung verbunden, über die auch mindestens ein Airbag des mit dem Heckspoiler ausgestatteten Kraftfahrzeugs ausgelöst wird. So kann der Heckspoiler besonders vorteilhaft gleichzeitig mit einer Auslösung mindestens eines Airbags aktiv in seine Sicherheitsstellung verlagert werden, wenn der Heckspoiler durch die Translationsvorrichtung freigegeben ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Translationsvorrichtung ein mit dem Heckspoiler gekoppeltes Kopplungselement umfasst, das translatorisch relativ zu dem Translationsschlitten bewegbar ist, wenn der durch eine Translationsfeder vorgespannte Translationsschlitten durch die Verriegelungseinrichtung freigegeben wird. Auch hier wird der vermeintliche Nachteil eines zusätzlichen Kopplungselements in Kauf genommen, um vorteilhaft sicherzustellen, dass der Heckspoiler nicht ungewollt bei extremen Belastungen oder Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs in seine Sicherheitsstellung verlagert wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Translationsschlitten eine Verriegelungsausnehmung aufweist, in die ein mit einer Verriegelungsfeder vorgespanntes und magnetisch aktivierbares Verriegelungselement eingreift, das in einem fest mit der Tragstruktur verbundenen Sperrkörper gegen die Vorspannkraft der Verriegelungsfeder bewegbar ist, wobei der Sperrkörper eine Sperrfläche aufweist, an der das Kopplungselement mit einer Endfläche anliegt, solange der Translationsschlitten nicht durch die Verriegelungseinrichtung freigegeben ist. So wird auf einfache Art und Weise verhindert, dass extreme Belastungen des Heckspoilers zu einem unbeabsichtigten und unnötigen Einfahren des Heckspoilers führen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Translationsschlitten eine erste Abgleitfläche aufweist, die mit einer zweiten Abgleitfläche zusammenwirkt, die an dem Kopplungselement vorgesehen ist, wobei das Kopplungselement eine dritte Abgleitfläche aufweist, die mit einer vierten Abgleitfläche zusammenwirkt, die an dem Sperrkörper vorgesehen ist. Dadurch wird eine besonders stabile Anbindung des Heckspoilers an die Tragstruktur ermöglicht, wobei gleichzeitig die gewünschte Sicherheitsfunktion bei einem erkannten bevorstehenden Auffahrunfall ermöglicht wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung eine dem Translationsschlitten zugeordnete Kniehebelkinematik mit zwei Kniehebeln umfasst, durch die der Heckspoiler starr in seiner Normalstellung gehalten wird. Mit der Kniehebelkinematik kann der Heckspoiler extrem stabil in seiner Normalstellung gehalten werden. Dadurch wird eine gewünschte Funktion des Heckspoilers im Betrieb des Kraftfahrzeugs, auch bei extremen Belastungen und Geschwindigkeiten, sichergestellt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kniehebelkinematik über eine elektromotorisch angetriebene Hubspindelwelle aktivierbar ist, um den Heckspoiler bei einem durch die Sensoreinrichtung erkannten bevorstehenden Auffahrunfall aus seiner starren Normalstellung in seine Sicherheitsstellung zu verlagern. Über die elektromotorisch angetriebene Hubspindelwelle kann der Heckspoiler schnell und sicher in seine Sicherheitsstellung verlagert werden. Unbeabsichtigte Bewegungen der Hubspindelwelle relativ zu dem elektromotorischen Antrieb können zum Beispiel dadurch verhindert werden, dass die Hubspindelwelle mit einem selbsthemmenden Gewinde ausgestattet wird.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Translationsvorrichtung, insbesondere einen Translationsschlitten und/oder eine Translationsfeder, eine Verriegelungseinrichtung, insbesondere ein Verriegelungselement und/oder eine Verriegelungsfeder, ein Kopplungselement, einen Sperrkörper, eine Kniehebelkinematik, insbesondere einen Kniehebel und/oder eine Hubspindelwelle, für ein vorab beschriebenes Kraftfahrzeug. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Kraftfahrzeugs, wobei der Heckspoiler bei einem durch eine Sensoreinrichtung erkannten bevorstehenden Auffahrunfall durch die Translationsvorrichtung aktiv in seine Sicherheitsstellung verlagert wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Translationsvorrichtung mit einem Translationsschlitten, einem Kopplungselement und einer Verriegelungseinrichtung, die verriegelt ist, um einen Heckspoiler eines Kraftfahrzeugs starr in einer Normalstellung zu halten, im Schnitt;
- 2 die gleiche Schnittdarstellung wie in 1 mit geöffneter Verriegelungseinrichtung, um ein Einfahren des Heckspoilers in eine Sicherheitsstellung zu ermöglichen;
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Translationsvorrichtung mit einer Kniehebelkinematik in einer verriegelten Stellung, im Schnitt;
- 4 die Translationsvorrichtung aus 3 beim Einfahren des Translationsschlittens über die Kniehebelkinematik;
- 5 eine stark vereinfachte Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem starren Heckspoiler und einem sich dem Kraftfahrzeug von hinten nähernden Zweiradfahrer; und
- 6 das Kraftfahrzeug aus 5, wobei der Heckspoiler vollständig in das Heck eingefahren ist.
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In den 5 und 6 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Heckspoiler 2 schematisch dargestellt. Der Heckspoiler 2 ist, wie man in 5 sieht, starr an einem Heck 5 des Kraftfahrzeugs 1 angebracht. Hinter dem Kraftfahrzeug 1 nähert sich ein Zweiradfahrer 3 dem Heck 5 des Kraftfahrzeugs 1.
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Durch eine Sensoreinrichtung 4 wird der sich dem Kraftfahrzeug 1 von hinten nähernde Zweiradfahrer 3 erfasst. Wenn die Sensoreinrichtung 4 einen bevorstehenden Auffahrunfall erkennt, dann wird der Heckspoiler 2 automatisch aus seiner in 5 dargestellten Normalstellung in seine in 6 veranschaulichte Sicherheitsstellung verlagert.
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In 6 ist der Heckspoiler vollständig in das Heck 5 des Kraftfahrzeugs 1 eingefahren. So wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass Verletzungen des Zweiradfahrers 3 durch den Heckspoiler bei einem Auffahrunfall vermieden werden.
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In den 1, 2 und 3, 4 sind zwei Ausführungsbeispiele einer Translationsvorrichtung 10; 30 jeweils im Schnitt dargestellt. Die Translationsvorrichtung 10; 30 ist mit einer Verriegelungseinrichtung 20; 40 kombiniert, durch die der Heckspoiler im normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs in seiner Normalstellung gehalten wird.
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Die Translationsvorrichtung 10; 30 umfasst einen Translationsschlitten 15; 35, der translatorisch vorzugsweise in einer Fahrzeughöhenrichtung, die auch als z-Richtung bezeichnet wird, bewegbar ist, um bei einem durch die Sensoreinrichtung erkannten bevorstehenden Auffahrunfall eine Verlagerung des Heckspoilers in seine Sicherheitsstellung zu ermöglichen.
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Die in den 1 und 2 im Schnitt dargestellte Translationsvorrichtung 10 umfasst zusätzlich zu dem Translationsschlitten 15 ein Kopplungselement 12. Das Kopplungselement 12 liegt, wie man in 1 sieht, mit einer Endfläche 13 an einer Sperrfläche 19 eines Sperrkörpers 18 an. Der Sperrkörper 18 ist fest mit einer Tragstruktur 17 des Kraftfahrzeugs verbunden. Der durch eine Translationsfeder 16 in 1 nach unten vorgespannte Translationsschlitten 15 ist durch die Verriegelungseinrichtung 20 blockiert.
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Die Verriegelungseinrichtung 20 umfasst ein als Kugel ausgeführtes Verriegelungselement 21, das in 1 von rechts nach links durch eine Verriegelungsfeder 22 vorgespannt ist. Das Verriegelungselement 21 ist in einem Ringkörper 23 in 1 in horizontaler Richtung verlagerbar.
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Der Ringkörper 23 ist in den Sperrkörper 18 integriert. Durch die Vorspannkraft der Verriegelungsfeder 22 wird das Verriegelungselement 21 in einer Verriegelungsausnehmung 14 gehalten, die in dem Translationsschlitten 15 vorgesehen ist. Dadurch wird eine Bewegung des Translationsschlittens 15 verhindert.
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In dem in 1 dargestellten Ruhezustand wird der Translationsschlitten 15 durch das Verriegelungselement 21 in seiner dargestellten Lage gesperrt. Durch Aktivierung eines magnetischen Feldes wird das Verriegelungselement 21 in 1 nach rechts translatorisch zurückgezogen, wodurch der Translationsschlitten 15 freigegeben wird, wie man in 2 sieht. In 2 ist die Verriegelung gelöst, um ein Nachuntenfahren des Heckspoilers zu ermöglichen, wie in 2 durch Pfeile 28 und 29 angedeutet ist.
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Der Translationsschlitten 15 weist eine erste Abgleitfläche 24 auf, an der in 1 eine zweite Abgleitfläche 25 anliegt, die an dem Kopplungselement 12 ausgebildet ist. An dem Kopplungselement 12 ist darüber hinaus eine dritte Abgleitfläche 26 ausgebildet, mit der ein freies Ende des Kopplungselements 12, wie man in 2 sieht, an dem Sperrkörper 18 abgleitet, der eine vierte Abgleitfläche 27 aufweist.
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Wenn der Translationsschlitten 15 durch das Verriegelungselement 21 freigegeben wird, dann bewegt sich der Translationsschlitten 15 aufgrund der Vorspannkraft der relativ stark ausgeführten Translationsfeder 16 nach unten. Die translatorische Bewegung des Translationsschlittens 15 in den 1 und 2 nach unten sorgt durch das Zusammenspiel der Abgleitflächen 24 bis 27 dafür, dass das freie Ende des Kopplungselements 12, wie man in 2 sieht, seitlich auskragt. So kann sich das Kopplungselement 12 mit dem Heckspoiler nach unten bewegen, wie durch die Pfeile 28 und 29 in 2 angedeutet ist. Durch das Einfahren des Spoilers sinkt das Verletzungsrisiko.
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Der Antrieb des Heckspoilers erfolgt zum Beispiel durch eine Expansionstreibladung, die nicht dargestellt ist. Die Expansionstreibladung sorgt für die Bewegung des Kopplungselements 12 mit dem Heckspoiler nach unten.
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Es ist auch denkbar, durch eine Kinematik eine Drehbewegung des Spoilers beim Einfahren zu realisieren. Durch eine solche Drehung des Spoilers kann ein hartes Auftreffen eines Unfallgegners in ein Abgleiten umgewandelt werden, womit der Energieeintrag in den Unfallgegner vorteilhaft reduziert wird.
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Bei dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verriegelungseinrichtung 40 für den Translationsschlitten 35 der Translationsvorrichtung 30 mit einer Kniehebelkinematik 44 ausgeführt. Die Kniehebelkinematik 44 umfasst einen Kniehebel 41, der mit einem Ende an den Translationsschlitten 35 angelenkt ist. Ein zweites Ende des Kniehebels 41 ist an ein erstes Ende eines Kniehebels 42 in einem Gelenk 43 angelenkt. Ein zweites Ende des Kniehebels 42 ist an eine Tragstruktur 37 des Kraftfahrzeugs angelenkt.
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Der Translationsschlitten ist, wie in 3 durch einen Pfeil 39 angedeutet ist, in der Tragstruktur 37 translatorisch nach unten bewegbar geführt. In 3 wird eine Bewegung des Translationsschlittens 35 in Richtung des Pfeils 39 durch die Kniehebelkinematik 44 verhindert.
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An dem Gelenk 43, das die beiden Kniehebel 41 und 42 miteinander verbindet, greift eine horizontal angeordnete Hubspindelwelle 46 an. Die Hubspindelwelle 46 ist durch einen elektromotorischen Antrieb 45 über nicht näher dargestellte ineinandergreifende Gewinde in 3 nach rechts verlagerbar, wie in 3 durch einen Pfeil 48 angedeutet ist. Die Bewegung der Hubspindelwelle 46 wird durch ein Verdrehen der Hubspindelwelle 46 initiiert, das in 3 durch einen Pfeil 47 angedeutet ist. Die Drehung 47 wiederum wird durch den elektromotorischen Antrieb 45 initiiert.
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In 4 ist durch einen Pfeil 49 angedeutet, dass der Translationsschlitten 35 mit Hilfe der Kniehebelkinematik 44 nach unten verlagert wird, wenn die Hubspindelwelle 46 durch den elektromotorischen Antrieb 45 in 4 nach rechts verlagert wird.
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Das Einfahren des Heckspoilers kann auch hier zum Beispiel durch eine Expansionstreibladung bewirkt werden.
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Bezugszeichen
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Heckspoiler
- 3
- Zweiradfahrer
- 4
- Sensoreinrichtung
- 5
- Heck
- 10
- Translationsvorrichtung
- 12
- Kopplungselement
- 13
- Endfläche
- 14
- Verriegelungsausnehmung
- 15
- Translationsschlitten
- 16
- Translationsfeder
- 17
- Tragstruktur
- 18
- Sperrkörper
- 19
- Sperrfläche
- 20
- Verriegelungseinrichtung
- 21
- Verriegelungselement
- 22
- Verriegelungsfeder
- 23
- Ringkörper
- 24
- erste Abgleitfläche
- 25
- zweite Abgleitfläche
- 26
- dritte Abgleitfläche
- 27
- vierte Abgleitfläche
- 28
- Pfeil
- 29
- Pfeil
- 30
- Translationsvorrichtung
- 35
- Translationsschlitten
- 37
- Tragstruktur
- 39
- Pfeil
- 40
- Verriegelungseinrichtung
- 41
- Kniehebel
- 42
- Kniehebel
- 43
- Gelenk
- 44
- Kniehebelkinematik
- 45
- Antrieb
- 46
- Hubspindelwelle
- 47
- Pfeil
- 48
- Pfeil
- 49
- Pfeil
