DE10152621B4

DE10152621B4 - Anordnung einer Frontklappe an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE10152621B4
Application number: DE10152621.0A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Maier; Ullrich Juling; Jürgen Steinle; Hans-Jürgen Penzkofer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: DE10152621A1

Abstract

Anordnung einer Frontklappe (1) an einem Fahrzeug, mit mindestens einer - in Fahrtrichtung betrachtet - hinten liegenden Scharniereinrichtung, die einerseits an der Frontklappe (1) und andererseits an der Karosserie (5) angebracht ist, und um die die Frontklappe (1) zum normalen Öffnen verschwenkbar ist, und die bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Fußgänger die Frontklappe (1) im hinteren Bereich fremdkraftbetätigt durch vorgespannte mechanische Federn oder pneumatische, hydraulische oder pyrotechnische Zylinder anhebt, wobei die Frontklappe (1) im vorderen Bereich durch das Anheben des hinteren Bereichs durch eine mechanische Kopplung zwangsweise ebenfalls angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Fremdkraftbetätigung beim Anheben des hinteren Bereichs der Frontklappe (1) auch ein nach hinten gerichteter Bewegungsanteil entsteht, wobei im vorderen Bereich der Frontklappe (1) zumindest eine Kulissenführung (7, 8) vorgesehen ist, die den nach hinten gerichteten Bewegungsanteil nutzt, um den vorderen Bereich anzuheben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Frontklappe an einem Fahrzeug, mit einer - in Fahrtrichtung betrachtet - hinten liegenden Scharniereinrichtung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 197 12 961 A1 ist eine Anordnung einer Frontklappe an einem Fahrzeug mit mindestens einer - in Fahrtrichtung betrachtet - hinten liegenden Scharniereinrichtung bekannt, um die Frontklappe zum normalen Öffnen verschwenkbar ist. Bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Fußgänger hebt die Scharniereinrichtung die Frontklappe in ihrem hinteren Bereich an. Dazu kann die Scharniereinrichtung über eine Kulissenführung gegenüber der Karosserie des Fahrzeugs verlagerbar sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Anordnung einer Frontklappe an ein Fahrzeug mit einem integrierten Fußgängerschutz weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Kerngedanke der Erfindung ist es, dass bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Fußgänger nicht nur der hintere Bereich, sondern zusätzlich auch der vordere Bereich der Frontklappe angehoben wird. Dadurch wird unter der gesamten Frontklappe ein vergrößerter Abstand zu den darunterliegenden Aggregaten geschaffen. Dieser Abstand steht als zusätzlicher Verformungsweg zum Abfangen der Wucht des Aufpralls eines Fußgängers zur Verfügung. Besonders wichtig ist es dabei, den Kopf des Fußgängers möglichst gut abzufangen. Dazu reicht es bei ausgewachsenen Menschen aus, die Frontklappe hinten anzuheben. Wenn der Fußgänger allerdings ein Kind und Jugendlicher ist, oder der Fußgänger nicht direkt frontal mit dem Fahrzeug kollidiert, kann der Kopf auch im vorderen Bereich der Frontklappe auftreffen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Frontklappe steht nun auch im vorderen Bereich ein ausreichender Deformationsweg zur Verfügung, sodass das Risiko schwerer Verletzungen deutlich reduziert wird. Die Auftreffenergie des Fußgängers wird auf ein biomechanisch verträgliches Verzögerungsniveau abgebaut.
Gemäß Patentanspruch 1 wird durch eine mechanische Kopplung die Frontklappe im vorderen Bereich durch das fremdkraftbetätigte Anheben des hinteren Bereichs durch vorgespannte Federn oder pneumatische, hydraulische oder pyrotechnische Zylinder zwangsweise ebenfalls angehoben. Eine mechanische Kopplung ist eine einfache und robuste Möglichkeit ohne komplizierte störanfällige elektronische Schaltungen sowohl den vorderen als auch den hinteren Bereich der Frontklappe bei einer Kollision mit einem Fußgänger anzuheben.
Beim Anheben des hinteren Bereichs der Frontklappe entsteht dazu neben dem nach oben gerichteten Bewegungsanteil auch ein nach hinten gerichteter Bewegungsanteil. Dieser nach hinten gerichtete Bewegungsanteil wird dazu genutzt, den vorderen Bereich über zumindest eine Kulissenführung anzuheben. Durch die dabei entstehende Bewegung der Frontklappe nach hinten wird der vordere Bereich in der Kulissenführung ebenfalls nach hinten und dabei auch nach oben verlagert. Außerdem erhöht der nach hinten gerichtete Bewegungsanteil der Frontklappe die Schutzwirkung, da sich die Relativgeschwindigkeit zwischen dem auftreffenden Fußgänger und der Frontklappe verringert.
Zur Realisierung einer Kulissenführung ist vorteilhafterweise am vorderen Bereich der Frontklappe ein Gleiter befestigt, der in einer karosseriefesten Kulissenbahn geführt ist. Der Gleiter ist im Vergleich zur Kulissenbahn das deutlich kleinere Bauteil. Um das Verletzungsrisiko bei Reparaturen an der normal geöffneten Frontklappe so gering wie möglich zu halten, ist es von Vorteil, wenn an der Frontklappe nur ein möglichst kleines, von der Frontklappe abstehendes Bauteil angebracht ist. Unter rein funktionalen Gesichtspunkten wäre es natürlich auch möglich, die Kulissenbahn an der Frontklappe anzubringen, und den Gleiter an der Karosserie zu befestigen.
Die bei einer derartigen Anordnung bei einem Aufprall eines Fußgängers kritischste Stelle befindet sich unmittelbar an der Kulissenführung, da dies der einzige Bereich der Fronthaube ist, der bei einem Aufprall kaum nachgeben kann. Um auch diese Schwachstelle zu beseitigen, kommt idealerweise im angehobenen Zustand die Frontklappe im vorderen Bereich mit dem Gleiter auf einer Stelle in der Kulissenbahn zum Liegen, die aus einem nachgiebigen Material mit Dämpfungs-eigenschaften besteht.
Damit trotz der Kulissenführung die Frontklappe zum normalen Öffnen um die hinten liegende Scharniereinrichtung verschwenkt werden kann, kann in einer günstigen Ausführung der Gleiter die Kulissenbahn durch eine Aussparung verlassen, wenn der vordere Bereich angehoben ist. Umgekehrt ist damit aber auch verbunden, dass der Gleiter die Kulissenbahn nicht verlassen kann, wenn die Frontklappe vorne nicht angehoben ist. Die Frontklappe kann in dieser Stellung also nicht um den hinten liegenden Scharniermechanismus nach oben verschwenkt werden. Deshalb ist kein Schlossmechanismus zur Frontklappenverriegelung erforderlich. Wenn die Frontklappe zu Servicezwecken normal geöffnet werden soll, muss zunächst die Frontklappe in die angehobene Stellung gebracht werden. Dazu ist es von großem Vorteil, wenn die Frontklappe aus der angehobenen Stellung auch leicht wieder in die nicht angehobene Stellung zurückverlagert werden kann. Die Verlagerung in die angehobene Stellung ist dabei auch nicht zeitkritisch und kann daher den Mechanismus schonend deutlich langsamer als bei einer Kollision mit einem Fußgänger erfolgen.
Die Aussparung birgt allerdings die Gefahr in sich, dass bei einer Kollision mit einem Fußgänger die Frontklappe unerwünschterweise vorne aus der Kulissenbahn springt und aufklappt. Deshalb weist die Kulissenbahn vorteilhafterweise am hinteren oberen Ende eine Nase auf, die verhindert, dass der Gleiter in der hintersten Stellung in der Kulissenbahn diese durch die Aussparung verlassen kann. Alternativ dazu kann auch vorne zwischen der Frontklappe und der darunterliegenden karosseriefesten Kühlerbrücke ein konventioneller Fanghaken angeordnet sein. Erst nachdem dieser Fanghaken beispielsweise manuell entriegelt wurde, ist es möglich, dass der Gleiter die Kulissenbahn verlassen kann. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, dass bei einer Kollision mit einem Fußgänger der nach hinten gerichtete Bewegungsanteil kleiner ist, als beim normalen Öffnen. Dadurch verlagert sich der Gleiter in der Kulissenbahn bei einer Kollision mit einem Fußgänger nicht so weit nach hinten, dass der Gleiter über die Aussparung die Kulissenbahn verlassen kann.
Die hinten liegende Scharniereinrichtung ist in einer besonders einfachen Ausgestaltung ein Zweigelenk. Bei einem Zweigelenk entsteht beim nach oben Verlagern des hinteren Bereichs der Frontklappe bei einer entsprechenden Anordnung automatisch der gewünschte nach hinten gerichteter Bewegungsanteil der Frontklappe. Die Fremdkraftbetätigung greift am Zweigelenk idealerweise am mittleren Bereich. Als Aktuatoren zur Fremdkraftbetätigung sind beispielsweise vorgespannte mechanische Federn, pneumatische, hydraulische oder pyrotechnische Zylinder oder auch elektrische Stellantriebe geeignet. Nach einer Fehlauslösung der Aktuatoren können diese durch einen Elektromotor oder durch Muskelkraft wieder in ihre Ausgangslage gebracht werden. So ist das ganze System leicht reversierbar.
Gemäß weiterführender Ausgestaltungen wird die Frontklappe im vorderen Bereich durch zumindest einen zusätzlichen Aktuator bei einer Kollision angehoben. Alternativ zu einer mechanischen Kopplung kann so durch eine zumindest im Wesentlichen zeitgleiche Bewegung des zusätzlichen Aktuators mit der Fremdkraftbetätigung die Frontklappe ebenfalls im vorderen und hinteren Bereich angehoben werden. Beispielsweise kann die Frontklappe vorne und hinten parallel elektromotorisch angehoben werden.
Um die Sicherheit für Fußgänger noch weiter zu erhöhen, können in einer Weiterführung der Erfindung mit dem Anheben der Frontklappe mechanisch gekoppelt ein oder mehrere Elemente vor die A-Säulen geklappt werden. Analog zur Wirkung der angehobenen Frontklappe soll das Element in Beabstandung zur eigentlichen tragenden A-Säule durch ein Verformen die Energie eines aufprallenden Fußgängers abbauen. Das Element kann dazu beispielsweise ein Verkleidungselement der A-Säule sein, das mit seiner Unterseite an der Hinterkante der Frontklappe angelenkt ist, und beim Anheben der Frontklappe mitgenommen wird und dabei aufklappt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellungsweise:

1 eine vordere Seitenansicht eines Personenkraftwagens mit einer erfindungsgemäßen Anordnung einer Frontklappe in der angehobenen Position und
2 eine Detailansicht der Kulissenführung im vorderen Bereich der in 1 dargestellten Frontklappe.

In 1 ist eine Frontklappe 1 dargestellt, die im vorderen und hinteren Bereich gegenüber ihrer normalen geschlossenen Stellung angehoben ist. Die Frontklappe 1 ist - in Fahrtrichtung gesehen - hinten an den Seiten jeweils über ein klappenseitiges Gelenk 2 mit einem Endabschnitt eines Lenkers 3 eines Zweige-Ienks verbunden. Der andere Endabschnitt des Lenkers 3 ist mit einem karosserieseitigen Gelenk 4 mit der Karosserie 5 gelenkig verbunden. Im mittleren Bereich des Lenkers 3 greift ein Aktuator 6 gelenkig an. Der Aktuator 6 besteht aus einem pneumatischen Zylinder, der sich in der Länge verändern kann. Vorne an der Frontklappe 1 ist an den Seiten jeweils ein Gleiter 7 angebracht, der in einer an der Karosserie 5 befestigten Kulissenbahn 8 geführt ist, die nach hinten schräg ansteigt. Im hinteren oberen Bereich weist die Kulissenbahn 8 wie in 2 dargestellt eine Aussparung 9 auf, sodass der Gleiter 7 die Kulissenbahn 8 nach oben verlassen kann. Am hinteren oberen Ende befindet sich an der Kulissenbahn 8 eine Nase 11. Am hinteren unteren Ende ist die Kulissenbahn 8 ebenfalls ausgespart. In die Aussparung ist ein elastisches Dämpfungselement 10 so eingesetzt, dass die Kulissenbahn 8 bündig durchgeht.
Wenn die Frontklappe 1 normal geschlossen ist, befindet sich der Gleiter 7 in der vorderen unteren Stellung in der Kulissenbahn 8, wie in 2 dargestellt. Der pneumatische Aktuator 6 befindet sich in der eingefahrenen Stellung. Der Lenker 3 befindet sich dadurch in einer leicht schräg nach vorne gerichteten Position. Da der pneumatische Aktuator 6 eine feste Länge aufweist, solange er nicht pneumatisch betätigt wird, kann der Lenker 3 in dieser Stellung nicht um sein karosserieseitiges Gelenk 4 verschwenkt werden. Die Frontklappe 1 kann nicht um das klappenseitige Gelenk 2 nach oben verschwenkt werden, da der mit der Frontklappe 1 verbundene Gleiter 7 in der vorderen Stellung die Kulissenbahn 8 nicht verlassen kann. Damit ist in dieser Stellung die Frontklappe 1 festgehalten und zugleich gegen unerwünschtes Öffnen verriegelt. Es ist kein separates Schloss dafür erforderlich.
Soll die Frontklappe 1 beispielsweise für Reparaturen am unter der Frontklappe liegenden Motorraum normal geöffnet werden, muss zunächst der Aktuator 6 pneumatisch sich verlängern. Dabei verschwenkt der Lenker 3 um sein karosserieseitiges Gelenk 4 nach oben. Dadurch wird die Frontklappe 1 hinten nach oben und etwas nach hinten verlagert. Aufgrund des nach hinten gerichteten Bewegungsanteils der Frontklappe 1 wird vorne der Gleiter 7 in der Kulissenbahn 8 nach hinten verlagert. Da die Kulissenbahn 8 nach hinten schräg ansteigt, verlagert sich dabei die Frontklappe 1 auch vorne nach oben. In dieser Stellung kann nun die Frontklappe 1 um das hinten liegende klappenseitige Gelenk 2 nach oben verschwenkt werden, da der Gleiter 7 in dieser Stellung durch die obere Aussparung 9 die Kulissenbahn 8 verlassen kann. Zum Schließen der Frontklappe 1 erfolgt der obige Ablauf in umgekehrter Reihenfolge.
Wenn ein Aufprall eines Fußgängers detektiert wird, verlängert sich der pneumatische Aktuator 6 schlagartig. Dadurch verschwenkt wie beim normalen Öffnen der Lenker 3 um das karosserieseitige Gelenk 4 und der Gleiter 7 verlagert sich in der Kulissenbahn 8 nach hinten. Wie bereits oben beschrieben wird dabei die Frontklappe 1 vorne und hinten nach oben verlagert. Der dadurch geschaffene Abstand zwischen der Frontklappe 1 und den sich darunter befindlichen Aggregaten reicht aus, um durch die nun mögliche Verformung der Frontklappe 1 den Aufprall des Fußgängers relativ weich abzufangen. Für den unwahrscheinlichen Fall, dass der Fußgänger genau oberhalb des Gleiters 7 aufprallt, ist unter der Stelle, an der sich der Gleiter 7 dann befindet, ein Dämpfungselement 10 angeordnet, dass dort ebenfalls den Aufprall des Fußgängers auf biomechanisch verträgliche Weise abfängt. Zusätzlich vermindert der nach hinten gerichtete Bewegungsanteil der Frontklappe 1 die Relativgeschwindigkeit zum auftreffenden Fußgänger und reduziert so noch zusätzlich ein wenig die Verletzungsgefahr für den Fußgänger. Die Nase 11 verhindert, dass dabei der Gleiter 7 unerwünschterweise durch Fahrtwind oder durch den Aufprall die Kulissenbahn 8 verlässt und die Frontklappe 1 aufspringt, sodass die Schutzwirkung verloren gehen würde.
Diese Anordnung der Frontklappe 1 ist auch nach einem Aufprall eines Fußgängers leicht reversierbar.

Claims

Anordnung einer Frontklappe (1) an einem Fahrzeug, mit mindestens einer - in Fahrtrichtung betrachtet - hinten liegenden Scharniereinrichtung, die einerseits an der Frontklappe (1) und andererseits an der Karosserie (5) angebracht ist, und um die die Frontklappe (1) zum normalen Öffnen verschwenkbar ist, und die bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Fußgänger die Frontklappe (1) im hinteren Bereich fremdkraftbetätigt durch vorgespannte mechanische Federn oder pneumatische, hydraulische oder pyrotechnische Zylinder anhebt, wobei die Frontklappe (1) im vorderen Bereich durch das Anheben des hinteren Bereichs durch eine mechanische Kopplung zwangsweise ebenfalls angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Fremdkraftbetätigung beim Anheben des hinteren Bereichs der Frontklappe (1) auch ein nach hinten gerichteter Bewegungsanteil entsteht, wobei im vorderen Bereich der Frontklappe (1) zumindest eine Kulissenführung (7, 8) vorgesehen ist, die den nach hinten gerichteten Bewegungsanteil nutzt, um den vorderen Bereich anzuheben.
Anordnung einer Frontklappe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am vorderen Bereich der Frontklappe (1) ein Gleiter (7) befestigt ist, der in einer karosseriefesten Kulissenbahn (8) geführt ist.
Anordnung einer Frontklappe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im angehobenen Zustand die Frontklappe (1) im vorderen Bereich mit dem Gleiter (7) auf einer Stelle in der Kulissenbahn (8) zum Liegen kommt, die aus einem nachgiebigen Material mit Dämpfungseigenschaften besteht.
Anordnung einer Frontklappe (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleiter (7) die Kulissenbahn (8) durch eine Aussparung (9) verlassen kann, wenn der vordere Bereich der Frontklappe (1) angehoben ist.
Anordnung einer Frontklappe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am hinteren oberen Ende der Kulissenbahn (8) eine Nase (11) angeordnet ist, die verhindert, dass der Gleiter (7) in der hintersten Stellung in der Kulissenbahn (8) diese verlassen kann.
Anordnung einer Frontklappe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Frontklappe (1) und einer karosseriefesten Kühlerbrücke ein Fanghaken angeordnet ist.
Anordnung einer Frontklappe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kollision mit einem Fußgänger der nach hinten gerichtete Bewegungsanteil kleiner ist, als beim normalen Öffnen, sodass sich der Gleiter (7) nicht so weit nach hinten verlagert, dass der Gleiter (7) über die Aussparung (9) die Kulissenbahn (8) verlassen kann.
Anordnung einer Frontklappe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hinten liegende Scharniereinrichtung ein Zweigelenk (2, 3, 4) ist.
Anordnung einer Frontklappe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdkraftbetätigung am mittleren Bereich des Zweigelenks (2, 3, 4) angreift.