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Die
Erfindung betrifft ein Scharnier gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Ein
aus der
DE 101 59
865 A1 bekanntes Scharnier dieser Art enthält neben
einer Schwenkmechanik, die im Servicefall ein höhenmäßiges Verschwenken des vorderen
Bereiches der Motorhaube eines Kraftfahrzeuges gestattet, eine zusätzlich Hubmechanik,
die unter Sicherheitsaspekten, insbesondere im Falle eines durch
einen Sensor gemeldeten oder vorhergesehenen Fahrzeugaufpralls,
ein Anheben des rückwärtigen Bereiches
der Motorhaube um einen gewissen Betrag ermöglicht. Durch das Anheben der
Motorhaube ergibt sich ein größerer Zwischenraum
zu den darunter befindlichen unnachgiebigen Motorkomponenten und
somit ein Mehr an Verformungsfreiraum im Falle eines Personenaufpralls. Für die Aktivierung
der Hubmechanik ist ein Pneumatikantrieb vorgesehen, der zwischen
der Motorhaube und der Fahrzeugkarosserie wirksam ist und der mit Druckluft
aus einem im Fahrzeug befindlichen Druckspeicher versorgt wird.
Von Nachteil ist bei der bekannten Bauform die umständliche und
aufwendige Installation und der nicht geringe Platzbedarf der einzelnen
Komponenten. Das Scharnier mit seiner Hubmechanik, der Pneumatikantrieb
und der Druckspeicher sind gesonderte Komponenten, wobei der Druckspeicher
entfernt vom Scharnier angeordnet ist und zur gleichzeitigen Versorgung
mehrerer Scharniere dient.
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Die
AT 405 631 B beschreibt
eine Betätigungsanordnung
für bewegliche
Teile an Fahrzeugen, unter anderem die Motorhaube. Eine Hydraulikpumpe
liefert unmittelbar und ohne Zwischenschaltung eines Druckspreichers
den benötigten
hydraulischen Druck.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, die
eine einfachere und platzsparendere Installation der zum rückseitigen
Anheben einer Motorhaube erforderlichen Komponenten gestatten.
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Die
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Während also
beim Stand der Technik das Scharnier, der Pneumatikantrieb und der
Speicher gesondert und unabhängig
von einander im Kraftfahrzeug installiert werden, sind diese Komponenten nunmehr
zu einer Baugruppe zusammengefasst, die eine einfache Installation
auf engstem Raum im Kraftfahrzeug ermöglicht. Die fahrzeugseitigen
Befestigungspunkte beschränken
sich auf solche zur Befestigung des Scharniers, das unmittelbar
mit dem Pneumatikantrieb und dem Druckspeicher ausgestattet ist,
welche letzteren somit keiner gesonderten karosserieseitigen Montage
bedürfen.
Bedingt durch die Konzentration der Komponenten unmittelbar an der
Stelle, an der die Aktion der Hubmechanik gewünscht ist, ergeben sich auch
kurze Luftleitungen und daraus resultierend ein rasches Ansprechverhalten
im Kollisionsfalle.
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Das
Scharnier enthält
einen Scharnierträger, über den
die karosserieseitige Befestigung stattfindet und der eine hierzu
geeignete Schnittstelle aufweist. An diesem Scharnierträger ist
nicht nur die Hubmechanik für
die Motorhaube angeordnet, sondern auch der Druckspeicher. Letzterer
kann beispielsweise als separate Komponente an den Scharnierträger angebaut
sein. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Integration des Druckspeichers
in den Scharnierträger, wobei
die einen Druckluft-Speicherraum
begrenzende Wand des Druckspeichers wenigstens teilweise einstückig mit
dem Scharnierträger
ausgebildet ist.
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Zur
Definition des Druckluft-Speicherraumes kann der Scharnierträger partiell
doppelwandig profiliert sein. Beispielsweise kann bei einem Längserstreckung
aufweisenden Druckspeicher zumindest der umfangsseitige Wandabschnitt
ein einstückiger Bestandteil
des Scharnierträgers
sein.
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Der
Pneumatikantrieb wirkt zwischen der Hubmechanik und dem Scharnierträger. Dabei
ist es von Vorteil, wenn die scharnierträgerseitige Fixierung an einem
Wandabschnitt des Druckspeichers vorgenommen wird. Hier kann dann
durch den entsprechenden Wandabschnitt hindurch eine sehr kurze Fluidverbindung
zwischen dem Pneumatikantrieb und dem Druckluft-Speicherraum hergestellt werden.
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Der
mit dem Pneumatikantrieb verbundene Wandabschnitt des Druckspeichers
ist zweckmäßigerweise
einstückig
mit der Scharnierträger
ausgebildet.
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Die
Fluidverbindung zwischen dem Druckspeicher und dem Pneumatikantrieb
wird durch ein Steuerventil gesteuert, das zweckmäßigerweise ebenfalls
ein unmittelbarer Bestandteil des Scharniers ist. Abgesehen von
einer möglicherweise
vorhandenen Befüllleitung
zum Befüllen
des Druckspeichers und elektrischen Leitern zur Aktivierung des Steuerventils,
kann mithin die gesamte Scharnierbaugruppe als Einheit an einem
Kraftfahrzeug installiert werden.
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Es
besteht auch die Möglichkeit,
zwischen dem Druckspeicher und dem Scharnierträger eine lösbare Schnittstelle vorzusehen.
Bei Bedarf kann hier der Druckspeicher nachträglich mit dem Scharnier vereinigt
werden, nachdem dieses vorab im Kraftfahrzeug installiert und zusammen
mit der Fahrzeugkarosserie lackiert wurde. Auch Spaltmaße können schon
im Vorfeld eingestellt werden. Ein modularer Aufbau des Scharniers
ermöglicht
eine flexiblere Fertigung, da beispielsweise für unterschiedliche Fahrzeugtypen
dienende Scharniere individuell mit unterschiedlich großen Druckspeichern
ausgestattet werden können.
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Wird
als Scharnierträger
ein partiell doppelwandig ausgebildetes Profilteil verwendet, können ein
oder mehrere integrierte Hohlräume
als Druckluft-Speicherraum herangezogen werden.
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Der
Pneumatikantrieb ist zweckmäßigerweise
als Kontraktionsantrieb ausgeführt,
der über
einen Kontraktionsschlauch verfügt,
welcher bei Beaufschlagung seines Innenraumes mit Druckluft eine Längenkontraktion
erfährt.
Ein besonders zweckmäßiger Aufbau
für einen
solchen Kontraktionsantrieb wird in der
WO 00/61952 A1 erläutert.
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Anhand
der einzigen Figur (1) der beiliegenden Zeichnung
wird nunmehr ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scharniers
näher beschrieben.
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In
der Zeichnung ist mit Bezugsziffer 1 allgemein ein Scharnier
abgebildet, das zwischen die strichpunktiert schematisch angedeutete
Motorhaube 2 und die nur ausschnittsweise angedeutete Karosserie 3 eine
Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Pkws, zwischengeschaltet ist,
um eine gelenkige Verbindung zwischen diesen beiden Fahrzeugkomponenten
zu erhalten.
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In
der Zeichnung ist durch einen Pfeil die Fahrrichtung 4 des
Kraftfahrzeuges bei Vorwärtsfahrt angedeutet.
Im Normalbetrieb des Fahrzeuges ist die Motorhaube 2 geschlossen
und nimmt die aus 1 hervorgehende Grundstellung
ein, in der sie einen Motorraum abdeckt und mit ihrem nicht gezeigten vorderen
Bereich durch einen karosserieseitigen Schließmechanismus gehalten wird.
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Das
Scharnier 1 greift am entgegengesetzt zur Fahrrichtung 4 orientierten
rückwärtigen Bereich 7 der
Motorhaube 2 an, und zwar in der Regel unter Zwischenschaltung
eines Tragelementes 8, an dem die Motorhaube 2 fixiert
ist. Das Tragelement 8 kann bei Bedarf ein unmittelbarer
Bestandteil der Motorhaube 2 sein.
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Im
Regelfall kommt das Scharnier 1 bei einem Kraftfahrzeug
in paarweiser Anordnung zum Einsatz. Dabei ist beiden Längsseiten
der Fahrzeugkarosserie 3 je ein Scharnier 1 zugeordnet,
welches zweckmäßigerweise
seitlich, insbesondere an der Innenfläche eines den Motorraum begrenzenden
Karosseriebleches, montiert ist.
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Das
Scharnier 1 enthält
eine sich aus mehreren Hebeln zusammensetzende Schwenkmechanik 12,
die es ermöglicht,
die Motor haube 2 bei geöffnetem
Schließmechanismus
an ihrem vorderen Bereich vertikal zu verschwenken, um sie bei Bedarf
aus der in 1 gezeigten abgesenkten Schließstellung
in die strichpunktiert angedeutete, vorne hoch geschwenkte Offenstellung 6 zu
verlagern. Entsprechend kann die Motorhaube 2 bei entgegengesetzter Schwenkbewegung
wieder geschlossen werden. In der Offenstellung der Motorhaube 2 ist
der während der
Schließstellung
abgedeckte Motorraum zu Servicezwecken von oben her zugänglich.
Die mögliche Schwenkbewegung
der Motorhaube 2 ist bei 13 durch einen Doppelpfeil
angedeutet.
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Die
Schwenkmechanik 12 enthält
beim Ausführungsbeispiel
unter anderem zwei Schwenkhebel 14a, 14b, die
einenends mit je einem ersten Schwenkgelenk 15a, 15b am
Tragelement 8 der Motorhaube 2 und andernends, über ein
zweites Schwenkgelenk 16a, 16b, an einem Zwischenträger 17 des
Scharniers 1 angelenkt sind. Allerdings ist auch eine andere
Schwenkkinematik möglich.
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Der
Zwischenträger 17 ist
Bestandteil einer Hubmechanik 18, die es ermöglicht,
die geschlossene Motorhaube 2 aus der beim Normalbetrieb
des Kraftfahrzeuges eingenommenen Grundstellung in eine rückseitig
angehobene Sicherheitsstellung zu verlagern, die in der Zeichnung
bei 2a angedeutet ist.
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Derart
in eine Sicherheitsstellung hochgefahren ergibt sich ein größerer vertikaler
Abstand zwischen der Motorhaube 2 und den darunter im Motorraum
befindlichen Einbauten, so dass bei einem Personenaufprall ein vergrößerter Deformationsweg
für die
Motorhaube 2 zur Verfügung
steht.
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Der
Hubmechanismus 18 enthält
beim Ausführungsbeispiel
zusätzlich
zu dem Zwischenträger 17 wenigstens
zwei Hublenker 22a, 22b, die jeweils über ein
erstes Schwenkgelenk 23a bzw. 23b am Zwischenträger 17 und über ein
zweites Schwenkgelenk 24a, 24b direkt oder indirekt
an einem Scharnierträger 25 angelenkt
sind. Der Scharnierträger 25 repräsentiert
einen Grundkörper
des Scharniers 1 und ist an der in 1 nicht
sichtbaren Rückseite
mit einer Schnittstelle 26 versehen, über die er an der Fahrzeugkarosserie 3 befestigt
ist. Beim Ausführungsbeispiel
liegt eine Schraubbefestigung vor, wobei hierzu dienende, den Scharnierträger 25 durchsetzende
Befestigungsschrauben bei 27 angedeutet sind.
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In
der Grundstellung der Motorhaube 2 nimmt der Zwischenträger 17 die
aus der Zeichnung ersichtliche abgesenkte Stellung ein. Um die Sicherheitsstellung 2a zu
erhalten, wird beim Ausführungsbeispiel
in den einen Hublenker 22a ein Drehmoment eingeleitet,
so dass dieser gemäß Pfeil 28 bezogen auf
die Fahrrichtung 4 nach oben und hinten verschwenkt wird.
Diese Schwenkbewegung wird vom zweiten Hublenker 22b mitgemacht,
so dass der Zwischenträger 17 insgesamt
hochfährt
und dabei die Schwenkmechanik 12 einschließlich des
Tragelementes 8 mitnimmt. Somit wird das Tragelement 8 gemäß Pfeilen 31 angeho ben,
und gemeinsam mit diesem der rückwärtige Bereich
der Motorhaube 2.
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Hervorgerufen
wird die Bewegung der Hubmechanik 18 durch einen Pneumatikantrieb 32,
der wirkungsmäßig zwischen
den Scharnierträger 25 und den
angetriebenen ersten Hublenker 22a zwischengeschaltet ist.
An dem ersten Hublenker 22a greift der Pneumatikantrieb 32 direkt
oder unter Zwischenschaltung eines weiteren Schwenkhebels 33 an,
der in drehfester Verbindung mit dem ersten Hublenker 22a steht.
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Der
Pneumatikantrieb 32 ist ebenso ein unmittelbarer Bestandteil
des Scharniers 1 wie ein Druckspeicher 34, der
in komprimierter Form Druckluft beinhaltet, die für den Betrieb
des Pneumatikantriebes 32 erforderlich ist. Druckluft als
Antriebsgas wird bevorzugt, wobei allerdings auch ein anderes Gas
einsetzbar wäre.
Der Begriff "Druckluft" sei stellvertretende
für jedes
beliebige geeignete Antriebsgas verwendet, wobei dementsprechend
unter dem Begriff "Pneumatikantrieb" ein mit einem beliebigen Gas
betreibbarer Antrieb zu verstehen ist.
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Der
Pneumatikantrieb 32 besitzt zwei mit Abstand zueinander
angeordnete erste und zweite Endstücke 35a, 35b,
von denen das eine (35a) am Scharnierträger 25 und das andere
(35b) an dem Schwenkhebel 33 und mithin an dem
ersten Hublenker 22a angreift. In der aus der Zeichnung
hervorgehenden Ausgangs stellung, wenn die Motorhaube 2 die
abgesenkte Grundstellung einnimmt, sind die beiden Endstücke 35a, 35b größtmöglich zueinander beabstandet.
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Bei
Aktivierung des Pneumatikantriebes 32 werden die beiden
Endstücke 35a, 35b unter
Verringerung ihres Abstandes zueinandergezogen. Die hierbei auf
den Schwenkhebel 33 ausgeübte Zugkraft ruft die durch
einen Pfeil angedeutete Schwenkbewegung 36 des Schwenkhebels 33 hervor,
aus der die Schwenkbewegung 28 des ersten Hublenkers 22a resultiert.
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Prinzipiell
könnte
der Pneumatikantrieb 32 als konventioneller Pneumatikzylinder
ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft hat sich allerdings
die aus der Zeichnung ersichtliche Realisierung als Kontraktionsantrieb
erwiesen, bei dem die Relativbewegung der beiden Endstücke 35a, 35b auf
der axialen Kontraktion eines bei Fluidbeaufschlagung seines Innenraumes
in Längsrichtung
kontrahierenden Kontraktionsschlauches 37 hervorgerufen
wird.
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Der
Kontraktionsschlauch 37 ist stirnseitig unter Abdichtung
und in einer Zugkraft übertragenden
Weise an den beiden Endstücken 35a, 35b befestigt.
Er enthält
insbesondere einen aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper 38 und
eine koaxial zu diesem angeordnete Strangstruktur 39, die
vorzugsweise in den Schlauchkörper 38 eingebettet
bzw. integriert ist.
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Die
Strangstruktur verfügt
zweckmäßigerweise über eine
Vielzahl von in Überkreuzkonfiguration
verlaufenden Zugsträngen,
die biegeflexibel und zugleich sehr zugfest sind. Wird der Innenraum
des Kontraktionsschlauches 37 mit Druckluft beaufschlagt,
erfährt
der Kontraktionsschlauch 37 eine Durchmesservergrößerung,
wie dies in der Zeichnung bei 37a angedeutet ist. Dies
bewirkt eine Verzerrung der gitterähnlichen Strangstruktur und
daraus resultierend eine axiale Verkürzung bzw. Kontraktion des
Kontraktionsschlauches 37. Dies wiederum hat zur Folge,
dass die beiden Endstücke 35a, 35b axial
zueinandergezogen werden.
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Der
zur Speisung des Pneumatikantriebes 32 dienende Druckspeicher 34 sitzt
zweckmäßigerweise
unmittelbar an dem Scharnierträger 25.
Beim Ausführungsbeispiel
sind diese beiden Komponenten integral miteinander ausgeführt.
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Um
dies zu realisieren, ist die einen Druckluft-Speicherraum 43 begrenzende
Wand 42 des Druckspeichers 34 wenigstens teilweise
als einstückiger
Bestandteil des Scharnierträgers 25 ausgeführt. Dies
lässt sich
beispielsweise durch eine partiell doppelwandige Ausbildung des
Scharnierträgers 25 erreichen.
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Beim
Ausführungsbeispiel
ist am Scharnierträger 25 ein
beispielsweise rohrförmig
profiliertes Gehäuse 44 angeformt,
das innen den Druckluft-Speicherraum 43 begrenzt und stirnseitig durch Deckel 45 gasdicht
abgeschlossen ist. An einem der Deckel 45 oder an anderer
Stelle der Wand 42 ist ein Einspeiseanschluss 46 vorgesehen,
an den eine Druckluftleitung 47 anschließbar ist,
um den Druckluft-Speicherraum 43 mit unter dem gewünschten Überdruck
stehender Druckluft zu befüllen.
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Die
Befestigung des ersten Endstückes 35a des
Pneumatikantriebes 32 am Scharnierträger 25 erfolgt beim
Ausführungsbeispiel
an einem Wandabschnitt 48 des Druckspeichers 34.
Dieser Wandabschnitt 48 ist zweckmäßigerweise einstückig mit
dem Scharnierträger 25 verbunden.
Durch diesen Wandabschnitt 48 hindurch ist unmittelbar
die Fluidverbindung zwischen dem Druckluft-Speicherraum 43 und
dem Innenraum des Kontraktionsschlauches 37 herstellbar.
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Die
mechanische Verbindung zwischen dem ersten Endstück 35a und dem Wandabschnitt 48 des Druckspeichers 34 geschieht
unter Zwischenschaltung einer Kupplungseinrichtung 52,
in die ein Steuerventil 53 integriert ist. Dieses Steuerventil 53 sperrt normalerweise
die Fluidverbindung zwischen dem Druckluft-Speicherraum 43 und
dem Innenraum des Kontraktionsschlauches 37 dicht ab. Soll
die Motorhaube 2 aus der Grundstellung in die Sicherheitsstellung 2a angehoben
werden, wird durch das Steuerventil 53 ein Kanal zwischen
dem Druckluft-Speicherraum 43 und
dem Innenraum des Kontraktionsschlauches 37 freigeschaltet,
so dass Druckluft schlagartig aus dem Druckspeicher 34 in
den Kontraktionsschlauch 37 einströmen und dessen Kontraktion
veranlassen kann.
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Das
Steuerventil 53 kann, wie dies in 1 angedeutet
ist, wenigstens zum Teil innerhalb des Druckluft-Speicherraums 43 untergebracht
sein oder in diesen hineinragen.
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Die
Druckluftverbindung zwischen Druckluftspeicher 34 und Kontraktionsschlauch 37 unmittelbar über die
Kupplungseinrichtung 52 hat den Vorteil, dass auf externe
Fluidleitungen verzichtet werden kann. Die Platzierung des Steuerventils 53 im
Bereich der Kupplungseinrichtung 52 hat unter anderem den
Vorteil, dass die Druckluft unmittelbar vor dem Pneumatikantrieb 32 ansteht
und nach dem Öffnen des
Steuerventils 53 einen nur kurzem Strömungsweg zum Befüllen des
Kontraktionsschlauches 37 zurücklegen muss. Somit ergibt
sich ein äußerst rasches
Ansprechverhalten.
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Das
Steuerventil 53 wird zweckmäßigerweise durch elektrische
Signale aktiviert, die drahtlos oder, wie abgebildet über elektrische
Leiter 54 zugeführt
werden. Hervorgerufen werden die Signale insbesondere im Zusammenhang
mit einem Unfall, in den das Kraftfahrzeug verwickelt ist. Geeignete
Sensormittel 55, beispielsweise mindestens ein sogenannter
Pre-Crash-Sensor
oder auch ein auf Berührung
ansprechender Sensor, detektieren eine unmittelbar bevorstehende
oder bereits stattgefundene Kollision mit beispielsweise einem Fußgänger oder einem
Zweirad, wobei die Detektionssignale an eine Steuereinrichtung 56 geliefert
werden, die daraus die für
die Betätigung
des Steuerventils 53 erforderlichen Steuersignale generiert.
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Indem
das Scharnier 1 mit dem Druckspeicher 34, dem
Pneumatikantrieb 32 und vorzugsweise auch dem Steuerventil 53 zu
einer Baugruppe zusammengefasst ist, lässt sich die Gesamtheit an Komponenten
durch einen einzigen Montagevorgang, nämlich den Anbau des Scharniers 1 an
der Fahrzeugkarosserie 3, sehr zeitsparend installieren. Gleichzeitig
ergibt sich eine sehr kompakte Anordnung der Komponenten, wobei
insbesondere die Integration des Druckspeichers 34 in das
Scharnier 1 hervorzuheben ist. Dieser findet sich unmittelbar dort,
wo die pneumatische Energie benötigt
wird, so dass auf die Verlegung langer Leitungswege verzichtet werden
kann. Als Bindeglied zwischen Scharnier 1 und Fahrzeugkarosserie 3 dient
der Scharnierträger 25 des
Scharniers 1, der letztlich alle anderen Komponenten des
Scharniers 1 trägt.