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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge und eine Scharnieranordnung,
die insbesondere, aber nicht ausschließlich, zur schwenkbaren Befestigung
einer Motorhaube an einer Fahrzeugkarosserie bestimmt ist. Die Motorhaube
wird auch als Kühlerhaube
oder Motorabdeckung bezeichnet. Der Einheitlichkeit halber soll
jedoch der Begriff Motorhaube verwendet werden.
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Ein
Kraftfahrzeugkonstrukteur muss insofern erhöhten Anforderungen entsprechen,
als er Fußgängersicherheit
berücksichtigen
und soweit- wie möglich
Fahrzeuge derart entwerfen soll, dass bei einer Kollision zwischen
einem Fußgänger und
einem Fahrzeug für
den Fußgänger eine
vernünftige
Chance besteht, dass er sich nicht ernsthaft verletzt oder zu Tode
kommt. Bei einer Frontalkollision zwischen einem sich bewegenden
Fahrzeug und einem Fußgänger wird
der Fußgänger in
der Regel auf die Motorhaube des Fahrzeugs geschleudert. Wenn unterhalb
der Motorhaube ein leerer Raum besteht kann die verformbare Beschaffenheit
der Motorhaube selbst einen gewissen Schutz bieten, da ein Teil
der Energie der Kollision durch die Verformung der Motorhaube absorbiert
wird. Moderne Kraftfahrzeugdesigns erfordern jedoch auch, im Motorraum
keinen Platz zu verschwenden, und somit besteht in der Regel nur
ein sehr begrenztes Ausmaß an
möglicher Verformung
der Motorhaube, bevor der Aufprall auf unnachgiebige Motorbauteile übertragen
wird.
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Um
dieses Problem zu vermeiden, ist zum Beispiel aus der US-A-5697467
bekannt, einen Mechanismus bereitzustellen, der die Hinterkante
der Motorhaube bei einer Kollision anhebt, so dass die Energie des
auf das Fahrzeug fallenden Fußgängers durch
Verformung der Motorhaube absorbiert werden kann. Solch ein Mechanismus
ist jedoch zur Verwendung mit einer über ein hinteres Scharnier
angelenkten Motorhaube nicht geeignet. Die DE-A-19712961, die dem
Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht, offenbart einen Gelenkviereck-Scharniermechanismus für ein Kraftfahrzeug
mit einer über
ein hinteres Scharnier angelenkten Motorhaube. Der Scharniermechanismus
weist ein unteres Blatt auf, das bei einer Fahrzeugkollision durch
ein Stellglied angehoben wird. Der Scharniermechanismus trägt jedoch
nicht selbst zum Anheben der Motorhaube bei.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Kraftfahrzeugs
und einer Scharnieranordnung dafür,
die ein schnelles Anheben der Hinterkante einer über ein hinteres Scharnier
angelenkten Motorhaube bei einer Kollision mit einem Fußgänger gestattet
und bei der der Scharniermechanismus selbst zum Anheben der Motorhaube
beitragen kann.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine Scharnieranordnung für ein Kraftfahrzeug mit
einer Karosseriestruktur, einer durch eine oder mehrere der Scharnieranordnungen
zu einer Hinterkante der Motorhaube hin schwenkbar mit der Karosseriestruktur
verbundenen Motorhaube und mindestens einer Stellgliedanordnung,
die gezielt so bedienbar ist, dass sie bewirkt, dass der hintere
Teil der Motorhaube aus seiner Normalstellung in eine angehobene
Stellung bewegt wird, wenn die Stellgliedanordnung betätigt wird,
bereitgestellt, wobei die oder jede Scharnieranordnung einen Scharniermechanismus, der
ein Gelenkviereck mit einem unteren Scharnierblatt zur Verbindung
mit einem Teil der Fahrzeugkarosseriestruktur, einem oberen Scharnierblatt
zur Verbindung mit einem Teil der Motorhaube, einem unteren Verbindungsglied,
das an einem ersten Ende davon schwenkbar mit dem unteren Scharnierblatt und
an einem zweiten Ende davon mit dem oberen Scharnierblatt verbunden
ist, und einem oberen Verbindungsglied, von dem ein erstes Ende
schwenkbar mit dem unteren Scharnierblatt und ein zweites Ende schwenkbar
mit dem oberen Scharnierblatt verbunden ist, wobei der Scharniermechanismus
in einer ersten, normalen Funktionsweise bedienbar ist, um die Motorhaube
schwenkbar mit der Karosseriestruktur zu verbinden und so ein normales Öffnen und Schließen der
Motorhaube zu erleichtern, und ein Verriegelungsmittel zum Halten
des Scharniermechanismus in der normalen Funktionsweise umfasst, wobei
das Verriegelungsmittel freigebbar ist, um eine zweite Funktionsweise
des Scharniermechanismus zu gestatten, in der die Stellgliedanordnung
die Hinterkante der Motorhaube anheben kann, dadurch gekennzeichnet,
dass der Scharniermechanismus weiterhin ein Zwischenverbindungsglied
umfasst, das das obere Verbindungsglied und das untere Scharnierblatt
bei Freigabe des Verriegelungsmittels zur Bildung eines fünfgliedrigen
Gelenks verbindet, und dass das untere Verbindungsglied mittels
eines ersten Schwenkmittels, das durch das untere Scharnierblatt
verschiebbar gestützt
wird, an seinem ersten Ende schwenkbar mit dem unteren Scharnierblatt verbunden
ist.
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Zweckmäßigerweise
ist das Zwischenverbindungsglied an einem ersten Ende davon mit
dem ersten Schwenkmittel und an einem zweiten Ende davon mittels
des dritten Schwenkmittels mit dem ersten Ende des oberen Verbindungsglieds
schwenkbar verbunden. Das dritte Schwenkmittel kann im Gebrauch
mit der Stellgliedanordnung verbunden sein. Das dritte Schwenkmittel
kann durch das Verriegelungsmittel so an dem unteren Scharnierblatt
befestigt ist, dass es freigebbar ist, wenn eine Kraft über einer
vorbestimmten Höhe
durch die Stellgliedanordnung an das dritte Schwenkmittel angelegt
wird. Zweckmäßigerweise
ist die Scharnieranordnung so angeordnet, dass bei Freigabe des
Verriegelungsmittels das erste Schwenkmittel durch die Wirkung der Stellgliedanordnung auf
das dritte Schwenkmittel aus einer vorderen Stellung nach hinten
verschiebbar ist.
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Wenn
das dritte Schwenkmittel im Gebrauch mit der Stellgliedanordnung
verbunden ist, kann die Scharnieranordnung weiterhin ein Übertragungsglied umfassen,
durch das die Stellgliedanordnung im Gebrauch mit dem dritten Schwenkmittel
verbunden ist. Zweckmäßigerweise
weist das Übertragungsglied eine
obere Anlagefläche
zur Anlage an einen unteren Rand des oberen Verbindungsglieds auf,
und das Anlegen einer Kraft an das Übertragungsglied von der Stellgliedanordnung
erzeugt ein Drehmoment, das die Anlagefläche gegen den unteren Rand
des oberen Verbindungsglieds drängt,
um eine Drehung des oberen Verbindungsglieds bezüglich des Zwischenverbindungsglieds
zu bewirken, so dass das zweite Ende des oberen Verbindungsglieds
nach oben bewegt wird.
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Das
erste Schwenkmittel kann verschiebbar in einem Schlitz im unteren
Scharnierblatt gestützt werden,
wobei dann die Länge
des Schlitzes derart ist, dass im Gebrauch, wenn die Stellgliedanordnung ihre
maximal ausgefahrene Stellung erreicht hat, das erste Schwenkmittel
sich um eine geringere Strecke nach hinten bewegt hat, als durch
den Schlitz gestattet wird. Dadurch werden die von der Stellgliedanordnung
auf die Scharnieranordnung übertragenen
Kräfte
reduziert.
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Die
Scharnieranordnung kann weiterhin ein Rastverriegelungsmittel zum
gezielten Halten des ersten Schwenkmittels in einer vorderen Stellung nach
Freigabe des Verriegelungsmittels umfassen, um ein normales Öffnen der
Motorhaube zu erleichtern.
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Vorzugsweise
umfasst das Verriegelungsmittel einen Scherstift, der im Gebrauch
durch eine durch die Stellgliedanordnung erzeugte Kraft abgeschert
wird, wobei dann der Scherstift in der normalen Funktionsweise des
Scharniermechanismus zur Verriegelung des Zwischenverbindungsglieds
mit dem unteren Scharnierblatt angeordnet werden kann. Wenn die
Scharnieranordnung ein Übertragungsglied
umfasst, durch das die Stellgliedanordnung im Gebrauch mit dem dritten
Schwenkmittel verbunden ist, kann der Scherstift in der normalen Funktionsweise
des Scharniermechanismus das Übertragungsglied
mit dem unteren Scharnierblatt verriegeln.
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Des
Weiteren stellt die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt davon
ein Kraftfahrzeug mit einer Karosseriestruktur, einer durch eine
oder mehrere der Scharnieranordnungen zu einer Hinterkante der Motorhaube
hin schwenkbar mit der Karosseriestruktur verbundenen Motorhaube
und mindestens einer Stellgliedanordnung, die gezielt so bedienbar ist,
dass sie bewirkt, dass der hintere Teil der Motorhaube aus seiner
Normalstellung in eine angehobene Stellung bewegt wird, wenn die
Stellgliedanordnung betätigt
wird, bereit, wobei die oder jede Scharnieranordnung dem ersten
Aspekt entspricht.
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Im
Folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
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1 eine
Seitenansicht des Vorderteils eines Kraftfahrzeugs gemäß der Erfindung,
die die Bewegung einer Motorhaube in einer ersten oder normalen
Funktionsweise zeigt;
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2 eine
Seitenansicht des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs,
die jedoch die Bewegung der Motorhaube in einer zweiten oder Kollisionsfunktionsweise
zeigt;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines rechten unteren Scharnierblatts, das
einen Teil der in 1 gezeigten Scharnieranordnung
bildet;
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4 eine
Draufsicht der unteren Seite eines rechten oberen Scharnierblatts,
das einen Teil der in 1 gezeigten Scharnieranordnung
bildet;
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5 eine
Endansicht des in 4 gezeigten oberen Scharnierblatts;
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6 eine
Seitenansicht des in 4 gezeigten oberen Scharnierblatts;
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7 eine
Gegenwinkelansicht des in 4 gezeigten
oberen Scharnierblatts;
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8 eine
perspektivische Ansicht eines Scharniermechanismus, der einen Teil
der in 1 gezeigten Scharnieranordnung bildet;
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8A und 8B perspektivische
Ansichten eines Übertragungsglieds,
das einen Teil der in 1 gezeigten Scharnieranordnung
bildet;
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9 eine
Draufsicht einer Stellgliedanordnung, die einen Teil der in 1 gezeigten
Scharnieranordnung bildet;
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10 eine
perspektivische Ansicht der in 9 gezeigten
Stellgliedanordnung;
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11 eine
Seitenansicht der in 9 gezeigten Stellgliedanordnung;
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12 eine
Seitenansicht des in 8 gezeigten Scharniermechanismus
mit Blickrichtung von Pfeil A in 13;
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13 eine
Draufsicht der unteren Seite des in 8 gezeigten
Scharniermechanismus;
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13A eine Seitenansicht eines Rastverriegelungsmittels,
das einen Teil des in 8 gezeigten Scharniermechanismus
bildet;
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14 eine
weggeschnittene Seitenansicht des in 1 gezeigten
Kraftfahrzeugs, die die Scharnieranordnung in näherer Einzelheit zeigt;
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15 eine
perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten
Scharnieranordnung, wobei der Scharniermechanismus in einer normalen
Betätigungsstellung
gezeigt wird;
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16 bis 21 perspektivische
Ansichten auf Grundlage von 15, die
den Scharniermechanismus zeigt, wie er sich allmählich aus der normalen Betätigungsstellung
gemäß der Darstellung von 15 in
eine angehobene Stellung gemäß der Darstellung
in 21 bewegt.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf die 1 und 2 wird
ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Karosseriestruktur 2 und
einer über
ein hinteres Scharnier angelenkten Motorhaube 3 gezeigt.
Die Motorhaube 3 ist durch zwei Scharnieranordnungen 10,
die jeweils zur rechten bzw. zur linken Seite der Motorhaube 3 angeordnet
sind, zur Hinterkante der Motorhaube schwenkbar mit der Karosseriestruktur 2 verbunden.
Jede Scharnieranordnung 10 umfasst einen Scharniermechanismus 4 und
eine Stellgliedanordnung 30, die im Folgenden näher beschrieben werden.
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Während einer
ersten oder normalen Funktionsweise sind die Scharnieranordnung 10 und
insbesondere der Scharniermechanismus 4 zur Erleichterung
eines normalen Öffnens
und Schließens
der Motorhaube 3 angeordnet. In einer normalerweise geschlossenen
Stellung befindet sich die Motorhaube 3 in einer im Wesentlichen
horizontalen Stellung und verdeckt die Sicht des Inhalts eines Motorraums des
Kraftfahrzeugs 1.
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Zum Öffnen der
Motorhaube 3 wird zunächst ein
Motorhaubenrastverriegelungsglied 7 freigegeben, und die
Motorhaube kann dann von einer Vorderkante davon in eine geöffnete Stellung
angehoben werden, wie durch die Bezugszahl 3A in 1 gezeigt.
Zwischen dem Motorhaubenrastverriegelungsglied 7 und dem
Scharniermechanismus 4 ist ein mechanisches Gestänge in Form
eines Bowdenzugs 8 vorgesehen.
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Das
Fahrzeug 1 weist eine elektronische Steuereinheit 5 und
ein in einer vorderen Position am Fahrzeug, zum Beispiel an einem
vorderen Stoßfänger, angebrachtes
Sensormittel 6 zur Erfassung der Kollision des Fahrzeugs
mit einem anderen Objekt auf. Es versteht sich, dass mehrere Sensoren
an verschiedenen Stellen quer über
den Vorderteil des Kraftfahrzeugs 1 angebracht sein können, um
das Sensormittel zu bilden, oder dass das Sensormittel durch eine
Vorwärtssichtvorrichtung,
wie zum Beispiel Radar, gebildet sein könnte.
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Da
Sensormittel 6 ist mittels eines elektrischen Kabels 9 mit
der elektronischen Steuereinheit 5 wirkverbunden und ist
dazu angeordnet, der elektronischen Steuereinheit 5 ein
eine Kollision anzeigendes Signal zuzuführen. Das bedeutet, das Signal könnte in Abhängigkeit
von der verwendeten Sensorart anzeigen, dass eine Kollision tatsächlich erfolgt
oder dass eine Kollision bevorsteht. Die elektronische Steuereinheit 5 ist
durch einen Draht 35A mit einem pyrotechnischen Stellglied 35 wirkverbunden, das
einen Teil der Stellgliedanordnung 30 bildet und zur Erregung
oder Zündung
des pyrotechnischen Stellglieds 35 bei Empfang eines eine
Kollision anzeigenden Signals von dem Sensormittel 6 angeordnet ist.
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Das
pyrotechnische Stellglied 35 enthält eine (nicht gezeigte) pyrotechnische
Ladung, die gezündet
wird, wenn ein eine Kollision anzeigendes Signal von der elektronischen
Steuereinheit 5 empfangen wird. Es versteht sich, dass
das Signal von der elektronischen Steuereinheit 5 ein Niederleistungssteuersignal
sein kann, das zur Erregung einer Hochleistungs-Sekundäreinheit zur Zündung der
Ladung verwendet wird, oder dass die elektronische Steuereinheit
Hochleistungsausgangsbauelemente enthalten könnte, damit sie die pyrotechnische
Ladung direkt zünden
kann. Wenn die pyrotechnische Ladung gezündet wird, ist die Stellgliedanordnung
dahingehend betätigbar,
dass sie den Scharniermechanismus in einer zweiten Funktionsweise
bewegt, so dass die Hinterkante der Motorhaube angehoben wird, wie
in 2 gezeigt. Weiterhin versteht sich, dass auch
anderen Formen eines Stellglieds verwendet werden könnten, wie
zum Beispiel eine Hochdruckgas- oder -flüssigkeitsquelle, und dass das
Stellglied ein Ventil enthalten kann, das durch die elektronische
Steuereinheit dahingehend gesteuert wird, das Hochdruckgas oder
die Hochdruckflüssigkeit
einzulassen.
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Um
das Anheben der Hinterkante der Motorhaube 3 zu unterstützen, wird
das Motorhaubenrastverriegelungsglied 7 bei Erregung der
Stellgliedanordnung 30 freigegeben. Dadurch kann sich die
Vorderkante der Motorhaube 3 bezüglich der Fahrzeugkarosseriestruktur 2 leichter bewegen.
Die Freigabe des Motorhaubenrastverriegelungsglieds 7 wird durch
Verwendung des mechanischen Gestänges 8 erreicht,
das an einem Ende mit dem Motorhaubenrastverriegelungsglied 7 und
an einem gegenüberliegenden
Ende mit einem Teil des Scharniermechanismus 4 verbunden
ist, der durch die Erregung der Stellgliedanordnung 30 bewegt
wird. Wenn zwei Scharnieranordnungen und nur ein Motorhaubenrastverriegelungsglied
vorliegen, dann würde
das Motorhaubenrastverriegelungsglied nur mit einer der Scharnieranordnungen
mechanisch verbunden sein, wenn jedoch zwei Motorhaubenrastverriegelungsglieder
und zwei Scharnieranordnungen vorliegen, dann ist jedes der Motorhaubenrastverriegelungsglieder
mit einer der Scharnieranordnungen verbunden.
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Weiterhin
versteht sich, dass statt einer mechanischen Verbindung mit jedem
Motorhaubenrastverriegelungsglied, das Motorhaubenrastverriegelungsglied
auch ein elektronisch betätigbares
Rastverriegelungsglied sein könnte,
das durch ein elektrisches Kabel oder einen elektrischen Draht direkt
mit der elektronischen Steuereinheit wirkverbunden ist. Bei solch
einer Anordnung könnte
jedes elektronisch betätigbare
Rastverriegelungsglied so angeordnet sein, dass es durch die elektronische
Steuereinheit direkt freigegeben wird, wenn ein Erregungssignal zur
Stellgliedanordnung gesendet wird.
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Obgleich
eine Freigabe des Motorhaubenrastverriegelungsglieds wünschenswert
ist, braucht dies nicht bei allen Konstruktionen und Anordnungen der
Motorhaube, in Abhängigkeit
von der Art des verwendeten Motorhaubenrastverriegelungsglieds und des
Zwischenraums zwischen der Vorderkante der Motorhaube und der die
Motorhaube umgebenden Karosseriestruktur, erforderlich zu sein.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf die 9 bis 11 wird
eine Stellgliedanordnung 30, die einen Teil der Scharnieranordnung 10 bildet,
näher gezeigt.
Die Stellgliedanordnung umfasst ein erstes Glied in Form eines Körpers 31,
der einen geschlossenen Zylinder definiert, in dem ein zweites Glied
in Form eines Kolbens 32 mit einer länglichen Kolbenstange 33,
die in einem Auge 34 endet, das zum Zusammenwirken mit
einem fünften
Schwenkmittel 20 ausgeführt,
das zur schwenkbaren Verbindung des Kolbens 32 mit einem Übertragungsglied 60 verwendet
wird, verschiebbar angebracht ist. Am unteren Ende des Körpers 31 ist
ein Auge 36 zum Zusammenwirken mit einem sechsten Schwenkmittel 21 ausgebildet,
das zur schwenkbaren Verbindung des Körpers 31 mit einer
einen Teil der Fahrzeugskarosseriestruktur 2 bildenden
Halterung 37 verwendet wird. Das pyrotechnische Stellglied 35 ist
zum unteren Ende des Körpers 31 angeordnet
und ist mit einem pyrotechnischen Material oder einer pyrotechnischen
Ladung (nicht gezeigt) gefüllt,
das bzw. die über
einen (nicht gezeigten) Durchgang mit dem unteren Ende des durch
den Körper 31 definierten
Zylinders in Verbindung steht.
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Die
Stellgliedanordnung 30 ist so angeordnet, dass sich die
Kolbenstange 33 zur schwenkbaren Verbindung mittels des
Auges 34 über
das Übertragungsglied 60 mit
dem dritten Schwenkmittel 18 vom Körper 31 nach oben
und nach hinten erstreckt. Des Weiteren erstreckt sich der Körper 31 von
seiner Befestigungsstelle an der Karosseriestruktur 2 nach oben
und nach hinten.
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Wenn
die pyrotechnische Ladung gezündet worden
ist, wird schnell ein großes
Gasvolumen erzeugt, und dies bewirkt, dass der Kolben 32 schnell entlang
dem Zylinder bewegt wird, wodurch die Kolbenstange 33 ausfährt. Ein
(nicht gezeigter) Kolbendämpfer
befindet sich im oberen Ende des Zylinders, um den Kolben 32 am
Ende seines Hubs zu verlangsamen.
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Es
versteht sich, dass die spezielle beschriebene Stellgliedanordnung
auch durch alternative Anordnungen ersetzt werden könnte. Zum
Beispiel könnte
es sich bei dem ersten Glied um einen Kolben handeln, der an der
Karosseriestruktur befestigt ist, und der Kolben der beschriebenen
Ausführungsform könnte durch
einen Zylinder ersetzt werden, der am Übertragungsglied befestigt
ist.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf die 3 bis 8 und 12 bis 13A wird der Scharniermechanismus 4,
der einen Teil der Scharnieranordnung 10 bildet, näher gezeigt.
In 3 wird ein unteres Scharnierblatt 11 gezeigt,
dass einen allgemeine umgekehrte U-Form aufweist und einen ersten
Flansch 40 zur Verbindung mit einem Teil der Karosseriestruktur 2 des
Kraftfahrzeugs 1, einen zweiten Flansch 41 zur
Verbindung mit einem Teil der Karosseriestruktur 2 des
Kraftfahrzeugs 1, eine erste Seitenwand 42, eine
zweite Seitenwand 43 und eine Oberwand 44, die
die erste und die zweite Seitenwand 42, 43 miteinander
verbindet, enthält.
Der erste Flansch 40 weist zwei Öffnungen 45 auf, die
zur Aufnahme von (nicht gezeigten) Gewindebefestigungselementen
verwendet werden, die den ersten Flansch 40 mit einem Teil
der Fahrzeugskarosseriestruktur 2 verbinden, wobei der
zweite Flansch 41 zwei Öffnungen 46 für den gleichen
Zweck aufweist. Die Oberwand 44 weist zwei Öffnungen 47 zur
Aufnahme von (nicht gezeigten) Befestigungselementen auf, die zur Befestigung
eines (später
beschriebenen) Rastverriegelungsmittels an dem unteren Scharnierblatt 11 verwendet
werden. Die zweite Seitenwand 43 weist einen sich in Längsrichtung
erstreckenden Schlitz 48 und ein Loch 49 zum Zusammenwirken
mit einem Scherstift 39 auf, der einen Teil des Verriegelungsmittels
bildet, wobei der Schlitz 48 an einem hinteren Ende davon
einen vergrößerten Endteil
aufweist, um das Einführen
eines (später
beschriebenen) Schiebers 27 zu gestatten.
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Die
Begriffe hinter(e/r) und vorder(e/r) sowie nach hinten (rückwärts) und
nach vorne (vorwärts) betreffen
sich auf das Kraftfahrzeug beziehende Richtungen, und wenn sie in
Verbindung mit der Scharnieranordnung verwendet werden, beziehen sie
sich auf solche Richtungen, wenn die Anordnung in einer normalen
Stellung am Kraftfahrzeug befestigt ist. Zum Beispiel bedeutet eine
Bewegung eines Bauteils in einer nach hinten verlaufenden Richtung,
dass sich das Bauteil zum hinteren Ende des Fahrzeugs bewegt. Ebenso
beziehen sich nach oben und nach unten auf Aufwärts- und Abwärtsbewegungen,
wenn sich die Bauteile in ihrer normalen, am Fahrzeug 1 befestigten
Gebrauchsstellung befinden.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf die 4 bis 7 wird
ein oberes Scharnierblatt 12 näher gezeigt, das einen Teil
des Scharniermechanismus 4 bildet. Das obere Scharnierblatt 12 ist
im Wesentlichen U-förmig
und weist einen oberen Flansch 50, eine Seitenwand 51 und
einen ersten und einen zweiten nach unten hängenden Schenkel 52, 53 auf. Der
obere Flansch 50 weist mehrere Öffnungen 54 zur Aufnahme
von Befestigungselementen, wie zum Beispiel Schrauben oder Nieten,
auf, die zur Befestigung des oberen Scharnierblatts 12 an
der Motorhaube 3 verwendet werden. Die Seitenwand 51 weist eine Öffnung 55 auf,
die einen Teil eines zweiten Schwenkmittels 17 bildet,
und der erste Schenkel 52 weist eine Öffnung 56 auf, die
einen Teil eines vierten Schwenkmittels 19 bildet. Die Öffnung 55 in
der Seitenwand 51 ist vor der Öffnung 56 im ersten
Schenkel 52 ausgebildet, um die korrekte Positionierung
für das
zweite und das vierte Schwenkmittel 17 und 19 zu
erreichen.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf 8 und die 12 bis 13A wird der montierte Scharniermechanismus 4 näher gezeigt.
Der Scharniermechanismus 4 umfasst das untere Scharnierblatt 11,
das zur Befestigung des Scharniermechanismus 4 an einem
Teil der Fahrzeugskarosseriestruktur 2 verwendet wird,
und das obere Scharnierblatt 12, das zur Befestigung des
Scharniermechanismus 4 an einem Teil der Motorhaube 3 verwendet wird.
Ein unteres Verbindungsglied 13 ist an einem ersten Ende 22A durch
ein erstes Schwenkmittel 16 mit dem unteren Scharnierblatt 11 und
am zweiten Ende 22B durch das zweite Schwenkmittel 17 mit dem
oberen Scharnierblatt 12 schwenkbar verbunden. Ein Zwischenverbindungsglied 14 ist
am ersten Ende 23A mit dem ersten Schwenkmittel 16 und
am zweiten Ende 23B mittels eines dritten Schwenkmittels 18 mit
einem ersten Ende 24A eines oberen Verbindungsglieds 15 schwenkbar
verbunden, wobei das obere Verbindungsglied 15 ein zweites
Ende 24B aufweist, das durch das vierte Schwenkmittel 19 schwenkbar
mit dem oberen Scharnierblatt 12 verbunden ist. Das erste
Schwenkmittel 16 wird in dem in der zweiten Seitenwand 43 des
unteren Scharnierblatts 11 ausgebildeten Schlitz 48 durch
den Schieber 27 verschiebbar gestützt, und das dritte Schwenkmittel 18 ist
durch das Verriegelungsmittel am unteren Scharnierblatt 11 befestigt.
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Das
Verriegelungsmittel kann freigegeben werden, wenn eine Kraft über einer
vorbestimmten Höhe
an das dritte Schwenkmittel 18 angelegt wird, und nach
seiner Freigabe kann sich das erste Schwenkmittel 16 aus
seiner normalen vorderen Stellung im Schlitz 48 in eine
rückwärtigere
Stellung nach hinten bewegen, und das dritte Schwenkmittel 18 ist
nicht mehr an dem unteren Scharnierblatt 11 befestigt.
In einem bevorzugten Beispiel beträgt die zur Freigabe des Verriegelungsmittels
für jede
Scharnieranordnung erforderliche Kraft ca. 3000 N, und die von der Stellgliedanordnung
bereitgestellt Kraft beträgt
ca. 6000 N.
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Die
Länge des
Schlitzes 48 im unteren Scharnierblatt 11 ist
derart, dass, wenn der Kolben 32 seine maximal ausgefahrene
Stellung erreicht hat, sich das erste Schwenkmittel 16 und
insbesondere der Schieber 27 um eine Strecke nach hinten
bewegt haben, die geringer ist als die Gesamtlänge des Schlitzes 48.
Dies ist wichtig, weil, wenn der Schieber 27 an das Ende
des Schlitzes 48 anstößt, bevor
der Kolben 32 seine Bewegung beendet hat, dann eine große Aufprallkraft
an das dritte Schwenkmittel 18 und an die Kolbenstange 33 angelegt
wird. Solch eine Aufprallkraft kann diese Bauteile und auch die Motorhaube 3 beschädigen. Der
freie Hub am Ende des Schlitzes 48 gestattet es der Motorhaube 3 und den
befestigten Verbindungsgliedern 13, 14, 15,
sich unter der Wirkung der Trägheitskraft
im System weiter zu bewegen und dann wieder leicht an den ganz ausgefahrenen
Kolben 32 zur Anlage zu kommen. Dies kann bezüglich einer
auf eine auf die Motorhaube 3 fallende Person übertragenen
Aufpralllast vorteilhafte Auswirkungen haben, weil die Motorhaube 3 dann
in der Lage ist, sich mit der Person mitschwingend zu bewegen, um
einen Teil des Aufpralls zu absorbieren. Umgekehrt ist der Aufprall,
wenn die Motorhaube durch einen ganz ausgefahrenen Kolben 32 starr
hochgehalten werden würde,
wahrscheinlich weniger mitschwingend. Idealerweise ist die Stellgliedanordnung
so angeordnet, dass sie die Motorhaube so bewegt, dass der Kolben 32 ganz
ausgefahren ist, bevor die Person auf die Motorhaube 3 aufprallt.
In einem bevorzugten Beispiel hat der Kolben 32 das Ende
seines Hubs nach ca. 40 ms erreicht, während der Kopf eines Fußgängers bekanntermaßen erst 100
ms nach dem Aufprall die Motorhaube berührt.
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Die
Anordnung gestattet es dem Scharniermechanismus 4, während einer
normalen Funktionsweise als ein normaler Gelenkviereck-Mechanismus zu
wirken, um das normale Öffnen
und Schließen
der Motorhaube 3 zu erleichtern. In dieser Funktionsweise
bilden das untere und das obere Verbindungsglied 13 und 15 in
Kombination mit dem unteren und dem oberen Scharnierblatt 11 und 12 das
Gelenkviereck. Wenn das Verriegelungsmittel freigegeben wird, ist jedoch
eine zweite Funktionsweise möglich,
in der die Hinterkante der Motorhaube 3 bezüglich der
umgebenden Karosseriestruktur 2 angehoben wird. In dieser
Funktionsweise bilden das untere, das Zwischen- und das obere Verbindungsglied 13, 14 und 15 in
Kombination mit dem unteren und oberen Scharnierblatt 11 und 12 ein
fünfgliedriges
Gestänge.
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Das
untere Verbindungsglied liegt in Form eines länglichen unteren Arms 13 aus
Stahl vor und weist in seinem ersten Ende 22A eine Öffnung auf, die
mit einem Drehzapfen 16A in Eingriff steht, der auch mit
einer Öffnung
im ersten Ende 23A des Zwischenverbindungsglieds 14 in
Eingriff steht. Das Zwischenverbindungsglied liegt in Form eines
länglichen Schieberarms 14 aus
Stahl vor und weist in einem zweiten Ende 23B eine weitere Öffnung auf
zum Zusammenwirken mit einem Drehzapfen 18A, der einen Teil
des dritten Schwenkmittels 18 bildet. Der Drehzapfen 16A steht
an einem Ende mit einer im Schieber 27 ausgebildeten Öffnung in
Eingriff, wobei der Schieber durch den Schlitz 48 verschiebbar
gestützt wird.
Der Schieber 27 ist dazu vorgesehen, ein Gleiten des ersten
Schwenkmittels 16 entlang dem Schlitz 48 während des Übergangs
in die zweite Funktionsweise zu verbessern. Der Drehzapfen 16A bildet
somit in Kombination mit dem Schieber 27 und dem Schlitz 48 das
erste Schwenkmittel 16, das zur schwenkbaren Verbindung
des unteren und des Schieberarms 13 und 14 an
ihren jeweiligen ersten Enden 22A, 23A mit dem
unteren Scharnierblatt 11 verwendet wird.
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Eine
Rolle 26 ist am Drehzapfen 16A zum Zusammenwirken
mit einem C-förmigen
Rastverriegelungsglied 25 drehbar angebracht, die zusammen das
Rastverriegelungsmittel bilden, das zum gezielten Halten des ersten
Schwenkmittels 16 in einer vorderen Position im Schlitz 48 verwendet
wird. Bei normalem Gebrauch ist dies nicht erforderlich, weil das erste
Schwenkmittel durch den Schieberarm 14 in einer vorderen
Position gehalten wird, der durch das Verriegelungsmittel mit dem
unteren Scharnierblatt 11 verriegelt ist. In dieser Position
kann der untere Arm 13 sich nur bezüglich des unteren Scharnierblatts 11 drehen
und nicht im Schlitz 48 gleiten.
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Nach
Freigabe des Verriegelungsmittels kann das erste Schwenkmittel in
Längsrichtung
entlang dem Schlitz 48 frei gleiten. Wenn die Hinterkante der
Motorhaube 3 fest nach unten gedrückt wird, kann das Rastverriegelungsmittel
jedoch zum vorübergehenden
Halten der Motorhaube in einer normalen geschlossenen Stellung verwendet
werden, wodurch ein Fahren des Fahrzeugs gestattet wird. Dieses
Merkmal ist besonders nützlich,
wenn das Verriegelungsmittel unabsichtlich freigegeben worden und die
Hinterkante der Motorhaube 3 angehoben ist, jedoch keine
Beschädigung
des Fahrzeugs erfolgte. Unter solchen Umständen ist es nützlich,
wenn die Motorhaube zurückgestellt
werden kann, um das Fahrzeug nach Hause oder zu einer Werkstatt
zu fahren, damit die pyrotechnischen Ladungen ersetzt werden können.
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Der
Drehzapfen 18A steht nicht nur mit der Öffnung im zweiten Ende 23B des
Schieberarms 14 im Eingriff, sondern auch mit entsprechenden Öffnungen
im oberen Verbindungsglied 15 und Übertragungsglied 60.
Das obere Verbindungsglied 15 wird durch zwei identische
längliche
obere Arme 15A und 15B aus Stahl gebildet, die
jeweils in einem ersten Ende 24A davon eine Öffnung zum
Zusammenwirken mit dem Drehzapfen 18A und eine Öffnung im
einem zweiten Ende davon zum Zusammenwirken mit einem Drehzapfen 19A,
der einen Teil des vierten Schwenkmittels 19 bildet, aufweisen.
Das zweite Schwenkmittel 17 ist vor der Befestigungsstelle
des vierten Schwenkmittels 19 am oberen Scharnierblatt 12 mit
dem oberen Scharnierblatt 12 verbunden, und das erste Schwenkmittel 16 befindet
sich im Schlitz 48 des unteren Scharnierblatts 11 vor
der Position des dritten Schwenkmittels 18.
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Der
untere Arm 13 ist länger
als der obere Arm 15 und bildet in Kombination mit der
relativen Positionierung des ersten und dritten und zweiten und
vierten Schwenkmittels 16 und 18 und 17 und 19 ein
herkömmliches
Gelenkviereck, bei dem sich die Motorhaube 3 bei ihrem Öffnen nach
oben und leicht nach vorne bewegt. Wenn das lösbare Verriegelungsmittel freigegeben
wird, wird jedoch eine andere kinematische Situation erzeugt und
der unteren Arm 13 ist dann kürzer als die kombinierte Länge des
Zwischen- und des oberen Arms 14 und 15. Weil
sich der untere Arm 13 in dem Schlitz 48 zurück in eine
Position bewegt, in der er fast vertikal unter dem zweiten Schwenkmittel
liegt, nimmt die vertikale Verschiebung der Motorhaube sehr zu.
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Das Übertragungsglied 60 ist
U-förmig
und weist zwei Seitenwände 61A, 61B auf,
die durch einen Flansch 62 miteinander verbunden sind.
Der Flansch 62 weist eine daran befestigte Platte 64 auf, die
eine Oberseite aufweist, die eine obere Anlagefläche 63 zum Zusammenwirken
mit einem unteren Rand 15C, 15D jedes der oberen
Arme 15A, 15B bildet. Jede Seitenwand 61A, 61B des Übertragungsglieds 60 weist
eine erste Öffnung 65 in
einer ersten Position zum Zusammenwirken mit dem Drehzapfen 18A und
eine zweite Öffnung 66 in
einer zweiten Position zum Zusammenwirken mit einem Drehzapfen 20A auf,
der einen Teil eines fünften
Schwenkmittels 20 bildet, das zur schwenkbaren Verbindung
des Übertragungsglieds 60 mit
der Stellgliedanordnung 30 verwendet wird. Des Weiteren
weist jede Seitenwand 61A, 61B eine dritte Öffnung 67 zum
Zusammenwirken mit dem Scherstift 39 auf. Das Verriegelungsmittel
wird deshalb durch den Scherstift 39 in Kombination mit Öffnungen 67 im Übertragungsglied 60 und
der Öffnung 49 im
unteren Scharnierblatt 11 gebildet.
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Es
versteht sich, dass das Verriegelungsmittel als Alternative auch
durch Verwendung eines mit jeweiligen Öffnungen im unteren Scharnierblatt
und im Zwischenverbindungsglied in Eingriff stehenden Scherstifts
gebildet werden könnte.
Diese Anordnung würde
das untere Scharnierblatt mit dem Schieberarm verriegeln, wäre aber
normalerweise nicht die bevorzugte Option, da das Übertragungsglied
direkt auf den Scherstift wirkt und somit besonders effizient beim
Abscheren des Scherstifts ist.
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Es
versteht sich, dass auch andere Mittel verwendet werden könnten, um
das Verriegelungsmittel bereitzustellen, und es ist möglich, ein
Verriegelungsmittel bereitzustellen, das nach der Aktivierung der
pyrotechnischen Ladung zurückgestellt
werden kann. In solch einem Fall ist das zuvor beschriebene Rastverriegelungsmittel
möglicherweise
nicht erforderlich, da nach Wiederbefestigung des dritten Schwenkmittels 18 am
unteren Scharnierblatt 1, das erste Scharniermittel durch
den Schieberarm 14 in seiner vorderen Position gehalten
werden würde.
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Die
erste Öffnung 65 ist über der
zweiten Öffnung 66 angeordnet
und ist bezüglich
der zweiten Öffnung 66 und
der oberen Anlagefläche 63 versetzt. Die
relativen Orte der ersten und zweiten Position sind derart, dass
das Anlegen einer Kraft an das Übertragungsglied 60 von
einem Kolben 32, der einen Teil der Stellgliedanordnung 30 bildet,
ein Drehmoment erzeugt, das die obere Anlagefläche 63 gegen die unteren
Ränder 15C, 15D der
oberen Arme 15A, 15B drückt. Die Wirkung der oberen
Anlagefläche 63 gegen
die oberen Arme 15A, 15B ist sehr vorteilhaft,
da sie bewirkt, dass die oberen Arme 15A, 15B bezüglich des
Schieberarms 14 so gedreht werden, dass die zweiten Enden 24B der
oberen Arme 15A, 15B nach oben bewegt werden.
Insbesondere wird durch Drehung der oberen Arme 15A, 15B bezüglich des
Schieberarms 14 der zwischen jeweiligen oberen Rändern der
Zwischen- und oberen Arme 14 und 15A, 15B eingeschlossene
Winkel verkleinert. Die Faltwirkung ist wichtig, weil, falls die
Arme 14, 15A, 15B so gefaltet werden,
dass der eingeschlossene Winkel vergrößert wird, die Wirksamkeit
des Scharniermechanismus 4 beim Anheben der Hinterkante
der Motorhaube 3 dann stark reduziert ist. Das Übertragungsglied 60 ist
deshalb für
die Betätigung des
Scharniermechanismus 4 vorteilhaft und auch für die gesamte
Scharnieranordnung günstig,
weil es nicht nur die obige Funktion erfüllt, sondern auch den Kolben 32 mit
dem dritten Schwenkmittel 18 verbindet und einen Teil des
Verriegelungsmittels bildet.
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Obgleich
der Kolben direkt mit dem dritten Schwenkmittel 18 verbunden
sein könnte,
weist dies gewisse Nachteile auf. Ein Hauptnachteil besteht darin,
dass die Bewegung des Kolbens, wenn er direkt mit dem dritten Schwenkmittel
verbunden ist, zu einem Biegen der Kolbenstange 33, wenn
sie vom Körper 31 ausgefahren
ist, führen
würde.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich der Körper nahe der
Verbindungsstelle mit dem dritten Schwenkmittel 18 befindet.
Wenn sich der Körper
in einem Abstand vom dritten Schwenkmittel 18 befindet
und eine sehr lange Kolbenstange 33 verwendet wird, dann
wird das Problem minimiert, jedoch ist es dann sehr schwierig, die
Stellgliedanordnung in dem Radkastenbereich der Kraftfahrzeugkarosserie
unterzubringen. Wenn der Kolben 32 direkt mit dem dritten Schwenkmittel 18 verbunden
ist, ist darüber
hinaus der Winkel des Kolbens kritisch, um ein ordnungsgemäßes Falten
des Scharniermechanismus zu gewährleisten.
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Die
Funktionsweise der Scharnieranordnung wird unter Bezugnahme auf
die 1, 2, 14 und 15 bis 21 verständlich.
Wenn sich die Scharnieranordnung in ihrer ersten Funktionsweise befindet,
wird das erste Schwenkmittel 16 am vorderen Ende des Schlitzes 48 gehalten,
und das dritte Schwenkmittel 18 wird am unteren Scharnierblatt 11 gehalten,
so dass der Mechanismus als ein herkömmliches Gelenkviereck funktioniert.
Wenn es jedoch zu einem Aufprall am Vorderende des Fahrzeugs 1 kommt,
wird das pyrotechnische Stellglied 35 durch die elektronische
Steuereinheit 5 gezündet und
die Kolbenstange 33 wird durch das im Körper 31 eingeschlossene,
schnell expandierende Gas nach oben gedrückt. Diese Bewegung und besonders
die erzeugte Kraft wird von dem Kolben 32 in das Übertragungsglied 60 übertragen.
Weil die durch die Stellgliedanordnung 30 erzeugte Kraft
viel größer ist
als die normalerweise im Scharniermechanismus 4 vorhandene,
führt sie
zu einem Abscheren des Scherstifts 39. Der Scherstift 39 ist
so ausgeführt,
dass er versagt, wenn eine Kraft, die größer ist als eine vorbestimmte
Größe, daran
angelegt wird. Die vorbestimmte Größe ist wesentlich größer als
die normalerweise bei Betätigung
des Scharniermechanismus in der ersten Funktionsweise auf den Scherstift
ausgeübte
Kraft.
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Sobald
der Scherstift 39 zerbrochen ist, wird das dritte Schwenkmittel 18 von
dem unteren Scharniermittel 11 getrennt. Genauso wichtig
ist, dass sich das Übertragungsglied 60 dann
frei um das dritte Schwenkmittel 18 drehen kann, um ein
Anstoßen
der oberen Anlagefläche 63 an
die beiden oberen Arme 15A, 15B zu bewirken. Dadurch
werden die Arme 15A, 15B nach oben gefaltet, und
das erste Schwenkmittel 16 wird, aufgrund der Kraftübertragung über das
dritte Schwenkmittel 18 in den Schieberarm 14,
in dem Schlitz 48 nach hinten bewegt. Diese Rückwärtsbewegung
des ersten Schwenkmittels 16 gestattet nicht nur, dass
sich das erste Schwenkmittel 16 in eine Position bewegt,
in der es dichter an einer vertikal unter dem zweiten Schwenkmittel 17 liegenden
Position liegt, sondern gestattet auch ein Schwenken des Schieberarms 14 um
das erste Schwenkmittel 16, wodurch bewirkt wird, dass sich
das dritte Schwenkmittel 18 bezüglich des unteren Scharnierblatts 11 nach
oben bewegt. In Wirklichkeit wird das dritte Schwenkmittel entlang
einem Bogen bewegt, dessen Bahn durch eine mit der Rückwärtsverschiebung
des ersten Schwenkmittels 16, der Länge des Schieberarms 14 und
der Aufwärtsbewegung
des Kolbens 3 in Beziehung stehenden Funktion beschrieben
wird. Diese Kombination aus der Drehung der Zwischen- und oberen Arme 14 und 15A, 15B führt dazu,
dass das obere Scharnierblatt 12 und somit die befestigte
Motorhaube schnell nach oben bewegt werden, und zwar um ein Ausmaß, das größer ist
als die Länge
der oberen Arme 15A, 15B.
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Sobald
der Kolben 32 das Ende seines Hubs erreicht hat, bewirkt
die Trägheit
der Motorhaube 3, dass sich Letztere etwas weiter nach
oben bewegt, und zu diesem Zeitpunkt bewegen sich die oberen Arme 15A, 15B von
der oberen Anlagefläche 63 weg und
stehen nicht länger
damit in Kontakt. Sobald die Trägheitswirkungen
beendet sind, drehen sich die oberen Arme 15A, 15B etwas
zurück,
um wieder eine Anlage der oberen Anlagefläche 63 herzustellen.
Die Hinterkante der Motorhaube 3 wird dann durch den Restgasdruck
im Zylinder der Stellgliedanordnung 30 in dieser angehobenen
Position gehalten.
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Nach
ein Paar Minuten verringert sich der Druck im Zylinder auf so ein
Ausmaß,
dass das Anlegen eines festen Abwärtsdrucks auf die Motorhaube 3 dazu
ausreicht, den Kolben 32 in den Zylinder zurück zu schieben
und zu gestatten, dass sich die Motorhaube 3 nach unten
in eine normale geschlossene Stellung bewegt. Während dieses Vorgangs nimmt die
Rolle 26 das C-förmige
Rastverriegelungsglied 25 des Rastmittels in Eingriff,
um das erste Schwenkmittel 16 in seiner ursprünglichen
vorderen Position im Schlitz 48 zurück zu halten. Dies ermöglicht ein Fahren
des Fahrzeugs, wenn die Motorhaube 3 nicht ernsthaft beschädigt ist.
Dies kann der Fall sein, wenn das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit
auf ein anderes Fahrzeug aufgeprallt ist oder wenn der Stellgliedmechanismus
unabsichtlich gezündet
worden ist.
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Es
versteht sich, dass sich, wenn die Hinterkante der Motorhaube durch
die Scharnieranordnung zu ihrem höchsten Ausmaß angehoben
worden ist, zwischen der Motorhaube und jeglichen Motorbauteilen,
die sich im Motorraum befinden, ein großer Spielraum befindet. Wenn
die Motorhaube selbst durch eine darauf fallende Person nach innen
gebeult wird, dann kann sich deshalb die Motorhaube verformen, um
die Aufprallenergie über
eine große
Strecke zu absorbieren, bevor es zu einem Knotakt mit irgendeinem
starren Motorbauteil kommt. Dadurch wird ermöglicht, dass die Motorhaube
eine große
Energiemenge absorbiert und den Aufprall für die Person effektiv abschwächt. Wenn
der Zeitpunkt des Anhebens der Motorhaube ordnungsgemäß ausgelegt
ist, tritt der Moment des Aufpralls an oder kurz nach dem Moment
auf, wenn die Motorhaube ihre höchste
Stelle erreicht und beginnt, zu fallen. Dadurch kann der Aufprall
weiter abgeschwächt
werden, weil sich die Motorhaube und die Person dann in die gleiche
Richtung bewegen, und somit wird die relative Geschwindigkeit zwischen
ihnen im Vergleich zu der Situation des Kontaktes mit einer sich
anhebenden Motorhaube oder einer stationären Motorhaube reduziert.
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Obgleich
die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform
beschrieben worden ist, bei der die Stellgliedanordnung direkt gegen
den Scharniermechanismus reagiert und damit verbunden ist, versteht
sich, dass auch eine einzige Stellgliedanordnung am hinteren Ende
der Motorhaube von den Scharniermechanismen abgesetzt angeordnet
sein könnte
und dass eine Betätigung
der Stellgliedanordnung dann dazu führen würde, dass eine Kraft von der
Stellgliedanordnung auf die Scharniermechanismen übertragen
werden würde,
um das Verriegelungsmittel freizugeben. Als Alternative dazu könnten zwei
Stellgliedanordnungen vorhanden sein, von denen eine neben jedem
der beiden Scharniermechanismen angebracht ist. Solche Anordnungen werden
jedoch als nicht so zweckmäßig wie
die oben ausführlich
beschriebene Anordnung betrachtet, da die Ausklappkräfte durch
die Motorhaube übertragen werden.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung beispielhaft beschrieben worden
ist und dass alternative Ausführungsformen
hergestellt werden können,
ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.