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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1, welches insbesondere ein Karosserieelement sowie ein im Bereich einer
Vorderachse des Kraftfahrzeuges angeordnetes Hauptantriebsaggregat,
das über
wenigstens ein Lager an einem Karosserieträger, angeordnet ist.
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Bei
derartigen Kraftfahrzeugen ist die Position des Hauptantriebsaggregates,
das insbesondere meist als Hubkolben-Verbrennungsmotor gestaltet ist,
eng an die Position eines Getriebes und anderer Peripherie-Systeme
(Ölversorgung,
Kühlung,
Klimaanlagenaggregat etc.) gekoppelt. Zugleich herrscht in demjenigen
Bereich der Kraftfahrzeugkarosserie, die für das Hauptantriebsaggregat
vorgesehen ist (Motorraum), üblicherweise
ein erheblicher Platzmangel. Entsprechend ist insbesondere die Position des
Hauptantriebsaggregates weitgehend festgelegt und es können nur
geringe Abstände
des Hauptantriebsaggregates zur darüber liegenden Motorhaube vorgesehen
werden. Bei derzeit gängigen
Personenkraftwagen beträgt
dieser Abstand kaum mehr als fünfund zwanzig
Millimeter. Dadurch ergeben sich im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeuges
mit einer menschlichen Person nur sehr geringe Deformationsspielräume für die Motorhaube
und ein entsprechend hohes Gefährdungspotential
für die
menschliche Person.
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Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber, mit
möglichst
einfachen Mitteln ein Kraftfahrzeug mit einem erhöhten Sicherheitspotential
für den
Fall einer Kollision, insbesondere mit einer menschlichen Person
(Fußgänger) bereitzustellen,
zugleich aber eine übliche,
raumsparende Positionierung des Hauptantriebsaggregates innerhalb
der Karosserie sicherzustellen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei
umfasst das Lager ein Oberteil und ein Unterteil, die gegeneinander
verstellbar sind, und dem Lager ist eine Betätigungsvorrichtung zugeordnet,
die bei einer Kollision des Kraftfahrzeuges das Lager verstellt.
Im Normalbetrieb des Kraftfahrzeuges nimmt das Lager dabei seine
Normalposition ein, so dass auch das Hauptantriebsaggregat in einer „normalen" Arbeitsposition
angeordnet ist. Im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeuges mit
einer menschlichen Person löst
die Betätigungsvorrichtung eine
Verstellung des Lagers aus, wobei vorzugsweise das Oberteil des
Lagers in vertikaler Richtung abgesenkt wird. Entsprechend wird
das Hauptantriebsaggregat, welches am Oberteil des Lagers festgelegt ist,
ebenfalls abgesenkt und/oder aus seiner Arbeitsposition herausgeschwenkt
bzw. gekippt. Es können eines
oder mehrere derartige Lager vorgesehen sein. Ferner können eine
Abkopplung des Hauptantriebs aggregates vom übrigen Antriebsstrang (z.B.
Getriebe) oder eine neigungstolerante Kupplung zwischen Hauptantriebsaggregat
und Getriebe vorgesehen sein. Durch ein Absenken des Hauptantriebsaggregates
vergrößert sich
erfindungsgemäß ein Abstand zu
einem darüberliegenden
Karosserieteil, welches infolge dessen eine vergrößerte Deformationszone erhält.
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In
Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Betätigungsvorrichtung einen hydraulischen
oder pneumatischen Aktor. Dieser wiederum umfasst vorzugsweise einen
Druckspeicher zur Aufrechterhaltung der Normalposition des Lagers,
wobei im Kollisionsfall rasch über
eine Druckabsenkung eine Absenkung des Oberteils gegenüber dem
Unterteil des Lagers erfolgen kann. Alternativ kann eine Verstellung der
Lagerteile gegeneinander auch durch einen hydraulisch oder pneumatisch
erzeugten Druckaufbau erzielt werden. Dem Aktor zugeordnet ist vorzugsweise
ein Sensor zum Detektieren einer Kollision, beispielsweise ein Aufprallsensor
an einem oberhalb des Hauptantriebsaggregates angeordneten Karosserieteil
(z.B. Motorhaube). Pneumatische und/oder hydraulische Systeme haben
den Vorteil, dass die Verstellung des Lagers reversibel ausführbar sein kann
(Wiederherstellung des Ausgangszustandes). Ferner können sie
im Normalbetrieb des Kraftfahrzeuges Feder-/Dämpferfunktionen übernehmen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Betätigungsvorrichtung
einen elektrischen und/oder pyrotechnischen Aktor. Derartige Lösungen sind
besonders einfach herstellbar. Das Lager weist dabei vorzugsweise
ein zerstörbares
Zwischenelement zwischen Oberteil und Unterteil des Lagers auf. Aufgrund
der Schwerkrafteinflüsse
fällt das
Oberteil des Lagers nach unten, wenn das Zwischenteil zerstört ist,
das am Oberteil befestigte Hauptantriebsaggregat wird entsprechend
abgesenkt. Alternativ kann eine Verstellung der Lagerteile gegeneinander
auch durch einen elektrisch oder pyrotechnisch erzeugten Druckaufbau
erzielt werden. Auch hier ist dem Aktor vorzugsweise ein Sensor
zum Detektieren einer Kollision, beispielsweise ein Aufprallsensor
an einem oberhalb des Hauptantriebsaggregates angeordneten Karosserieteil
zugeordnet.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Lager in etwa parallel
zur Hochachse des Kraftfahrzeuges verstellbar. Dadurch ergibt sich
ein besonders großer
Verstellweg in vertikaler Richtung, so dass sichergestellt ist,
dass das Hauptantriebsaggregat möglichst
tief abgesenkt werden kann. Bei einer (üblichen) weitgehend horizontalen
Position des Kraftfahrzeuges ergibt sich eine maximale Ausnutzung
der Schwerkraft (maximale Beschleunigung) zur Absenkung des Hauptantriebsaggregates.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer Kollision des
Kraftfahrzeuges das Hauptantriebsaggregat über eine Verstellung des Lagers
in Richtung der Hochachse des Kraftfahrzeuges nach unten verschoben.
Dadurch ergibt sich ein möglichst großer Abstand
zu einem darüberliegenden
Karosserieteil im Kollisionsfall.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Karosserieelement als
frontseitige Motorhaube ausgestaltet, wobei zwischen der Motorhaube
und dem Hauptantriebsaggregat in vertikaler Richtung im wesentlichen
ein Abstand von unter 35 mm, sowie ein Verstellweg des Lagers von
mehr als 5 mm, insbesondere ein Verstellweg von mehr als 10 mm,
vorgesehen ist. Damit ist ein raumsparender Einbau des Hauptantriebsaggregates
in den Motorraum und zugleich eine sicherheitstechnisch ausreichende
Deformationszone für
das über
dem Hauptantriebsaggregat angeordnete Karosserieelement (Motorhaube)
im Falle eines Aufpralls eines Fußgängers auf das Karosserieelement
sichergestellt.
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Weitere
Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
sowie aus der Zeichnung.
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Hierzu
zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung der Anordnung
eines Hubkolben-Verbrennungsmotors in Kfz-Querrichtung (horizontal)
gesehen.
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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug in Form eines PKW mit einem
frontseitig in der Karosserie des Kraftfahrzeuges eingebauten Hauptantriebsaggregat
in Form eines Hubkolben-Verbrennungsmotors 1. Das Hauptantriebsaggregat 1 ist
ferner beispielhaft als in Kfz-Querrichtung im Bereich einer Vorderachse
des Kraftfahrzeugs eingebauter Reihen-6-Zylinder-Motor ausgestaltet.
Selbstverständlich
ist die erfindungsgemäße Anordnung
auch für längs eingebaute
Motoren vorsehbar.
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In
Richtung der Kfz-Hochachse oberhalb des Hubkolbenmotors 1 ist
ein Karosserieelement in Form einer so genannten Motorhaube 2 angeordnet, die
einen Motorraum 3 nach oben abdeckt. Zusätzlich können zwischen
dem Motor 1 und der Motorhaube 2 weitere Kapseln
und/oder Abdeckungen vorgesehen sein (nicht dargestellt). Zwischen
dem Motor 1 und der Motorhaube 2 ist ein gewisser
Abstand A vorhanden, der einerseits als Raum für Relativbewegungen zwischen
Motor und Karosserieteil und andererseits als eine Zone zur Aufnahme
von Deformationen der Motorhaube im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeuges
(insbesondere der Motorhaube) mit einem kleineren beweglichen Gegenstand
oder einer menschlichen Person vorgesehen ist. Ein üblicher Abstand
A beträgt
um 25 mm bzw. unter 35 mm.
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Der
Motor 1 überträgt seine
Abtriebsenergie in nicht dargestellter Weise auf ein Drehmomentwandleraggregat,
welches wiederum auf die angetriebenen Achsen des Kraftfahrzeuges
wirkt. Das Drehmomentwandleraggregat ist als vollautomatisches Übersetzungs-/Untersetzungsgetriebe
ausgeführt
und über
eine Kupplung mit dem Hubkolbenmotor 1 verbunden. Alternativ
ist auch eine manuelle oder halbautomatische Schaltbarkeit des Getriebes vorsehbar.
Eine Kupplung zwischen Motor und Getriebe weist vorzugsweise ein
Sollbruchelement und/oder ein Winkelverstellglied auf.
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Wie
aus der Figur entnehmbar ist, ist der Motor 1 über ein
Lager 5 an einem karosserieseitigen Träger 4 festgelegt.
Das Lager 5 umfasst dabei ein Oberteil 5a sowie
ein Unterteil 5b, die um einen Verschiebeweg V gegeneinander
verstellbar sind. Dem Lager 5 sind ein hydraulischer und/oder
elektrischer Aktor 6 sowie ein nicht dargestellter Sensor
zugeordnet.
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Der
Aktor 6 ermöglicht
eine aktive, d.h. vorzugsweise über
eine zusätzliche
Energiezufuhr gesteuerte Verstellbewegung des Lager-Oberteils 5a, das
vorzugsweise unter Ausnutzung von Schwerkrafteffekten nach unten
gegen das Unterteil 5b verschoben werden kann. Zusammen
mit dem Lager-Oberteil 5a wird auch der Motor 1 nach
unten verschoben und/oder verschwenkt. Eine Verstellung ist erfindungsgemäß dann vorgesehen,
wenn (beispielsweise vom Sensor detektiert) eine Kollision des Kraftfahrzeuges
mit einer menschlichen Person, einem Kraftrad oder einem sonstigen
Gegenstand erfolgt. Die Hydraulik des Aktors 6 kann allerdings
auch im normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges zur adaptiven Regelung
des Lagers 5 mitverwendet werden (z.B. zur Schwingungsdämpfung).
Ferner ist vorgesehen, mittels der Hydraulik des Aktors 6 den
Ausgangszustand des Lagers 5 wiederherzustellen, wenn der
Motor 1 wieder in seiner normalen Arbeitsposition benötigt wird.
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In
bevorzugter Weise sind sämtliche
Lager des Motors 1 gleich dem Lager 5 ausgeführt und
vorzugsweise über
einen gemeinsamen Aktor ansteuerbar. In diesem Fall ergibt sich
im Falle einer Verstellung der Lager eine lineare, translatorische
Absenkung des Motors aus einer „normalen" Arbeitsposition heraus um den Verschiebeweg
V, der sich zu dem bereits bestehenden Abstand A zum Karosserieelement 2 hinzuaddiert.
Somit ergibt sich ein vergrößerter Abstand
A', wenn der Motor 1 in
seine „abgesenkte" Position bewegt
wurde (gestrichelte Linie 1').
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Der
Verschiebeweg V ist vorzugsweise derart gestaltet, dass der Motor 1 in
Richtung der Fahrzeughochachse um einen bestimmten Längenbetrag abgesenkt
werden kann. Der Verschiebeweg beträgt je nach Konstruktion des
Kraftfahrzeuges und nach Konfiguration des Motorraumes 5 mm bis
50 mm, insbesondere 10 mm bis 35 mm. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel
lässt sich
der Motor über
eine asymmetrische Lageranordnung auch kippen.
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In
einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel ist dem Lager
ein zerstörbares
Zwischenelement zwischen Oberteil und Unterteil des Lagers zugeordnet.
Aufgrund von Schwerkrafteinflüssen
fällt das
Oberteil des Lagers nach unten, wenn das Zwischenteil zerstört ist,
der am Oberteil befestigte Motor wird entsprechend abgesenkt. Alternativ
kann eine Verstellung der Lagerteile gegeneinander auch durch einen
elektrisch oder pyrotechnisch erzeugten Druckaufbau erzielt werden.
Auch hier ist dem Aktor vorzugsweise ein Sensor zum Detektieren
einer Kollision, beispielsweise ein Aufprallsensor an der oberhalb
des Motors angeordneten Motorhaube zugeordnet.
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Der
Verschiebeweg V stellt einen zusätzlichen
Freiheitsgrad bei der Wahl der Position des Motors innerhalb der
Kraftfahrzeugkarosserie dar. Der Abstand A kann kleiner gewählt werden
als bei Kraftfahrzeugen ohne erfindungsgemäßes Lager. Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann
der Abstand zwischen Motor und darüberliegender Motorhaube im Kollisionsfall
grundsätzlich
um den Verschiebeweg V aktiv vergrößert werden. Entsprechend kann
einerseits der Schwerpunkt des Motors im „normalen" Betrieb vertikal höher angeordnet sein, d.h. der
Abstand A kann gegenüber
Kraftfahrzeugen nach dem Stand der Technik vermindert sein, und
andererseits kann eine größere Deformationszone
für die
Motorhaube zur Verfügung
gestellt werden.
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Durch
die Erfindungsgemäße Lösung wird eine
aktive Verstellung seitens des Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, die – im Gegensatz
zu sich aktiv öffnenden
Motorhauben – sich
von einer mit dem Kraftfahrzeug kollidierenden menschlichen Person
entfernende Bauteile beinhaltet.