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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Scharniereinrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Scharniereinrichtung
nach Anspruch 14, ein Verfahren nach Anspruch 15 sowie ein Kraftfahrzeug
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 16.
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Zur
Verminderung des Verletzungsrisikos von mit Kraftfahrzeugen kollidierenden
Fußgängern ist
es bekannt, im Kollisionsfall die Frontklappe des Fahrzeugs aus
ihrer geschlossenen Ausgangslage in eine angehobene Position zu
bringen. Die angehobene Frontklappe stellt einen zusätzlichen
Deformationsweg zur Verfügung,
mit dem die bei einer Fußgängerkollision
entstehenden Kräfte
teilweise aufgenommen werden können.
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Eine
solche Sicherheitseinrichtung für
ein Kraftfahrzeug ist aus der
DE
100 14 832 bekannt, die eine Scharniereinrichtung aufweist,
die im Fußgängerkollisionsfall
die Frontklappe aus ihrer geschlossenen Ausgangslage in eine angehobene
Position verlagert. Die Scharniereinrichtung weist eine Energie
speichernde Einrichtung, eine Verriegelungsvorrichtung sowie ein
mit der Fronthaube verbundenes und ein mit der Fahrzeugkarosserie
verbundenes Scharnierteil auf.
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Ein
gattungsgemäßes Kraftfahrzeug
weist eine Scharniereinrichtung zum Schwenkbetätigen einer, eine frontseitige
Fahrzeugöffnung
abdeckenden Fronthaube auf. Die Scharniereinrichtung ist außerhalb
der Fahrzeugöffnung
sowie überdeckt
von einem angrenzenden Karosserieteile, insbesondere einem Kotflügel oder
der A-Säule
angeordnet.
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Die
im gattungsgemäßen Kraftfahrzeug
angegebene Lage der Scharniereinrichtung außerhalb der Fahrzeugöffnung sowie überdeckt
von dem angrenzenden Karosserieteil ist konstruktiv vorgegeben.
Eine solche Lage ist insbesondere bei Eingelenkscharnieren erforderlich,
damit Fronthauben-Außenkanten
bei der Schwenkbetätigung
nicht an angrenzende Karosserieteile stoßen. In diesem Fall ragt lediglich
das mit der Fronthaube verbundene Scharnierteil in die Fahrzeugöffnung und
liegt die Drehachse des Scharniers unterhalb des Karosserieteils,
um eine benutzerseitige Schwenkbetätigung der Fronthaube zu ermöglichen.
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Aufgrund
des, das Scharnier überdeckenden Karosserieteils
ist jedoch ein bei einer Fußgängerkollision
notwendiger Verlagerungsweg der Drehachse in Fahrzeughochrichtung
durch das Karosserieteil begrenzt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kraftfahrzeug
mit einer Scharniereinrichtung bzw. ein Verfahren zur Verlagerung
der Fronthaube in die Fußgängerschutzstellung
bereitzustellen, bei der sich die Scharniereinrichtung im Fußgängerkollisionsfall
unabhängig
von baulichen Gegebenheiten im wesentlichen frei verlagern kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist durch die Merkmale eines der Patentansprüche 1, 14,
15 oder 16 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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In
einem ersten Aspekt der Erfindung weist gemäß dem kennzeichnenden Teil
des Patentanspruches 1 das die Scharniereinrichtung überdeckende
Karosserieteil eine Durchtrittsöffnung
auf, durch die sich die Scharniereinrichtung bei einer Fußgängerkollision
in seine Fußgängerschutzstellung verlagern
kann. Dadurch können
kostengünstige
Eingelenkscharniere verwendet werden, deren Drehachse konstruktiv
bedingt von einem angrenzenden Karosserieteil, etwa einem Kotflügel oder
der A-Säule überdeckt
ist. Gleichzeitig kann die Scharniereinrichtung mit ihrer Drehachse
in eine angehobene Position frei verlagert werden, um die Fronthaube
in eine Fußgängerschutzstellung
zu bringen.
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Fertigungstechnisch
einfach ist es, wenn die Durchtrittsöffnung im Karosserieteil als
eine zur Fahrzeugöffnung
offene Aussparung – und
nicht getrennt von der Fahrzeugöffnung – in dem
Karosserieteil ausgeführt
ist. Dadurch wird ein freier Durchtrittsraum für die Scharniereinrichtung
erweitert. Die Drehachse der Scharniereinrichtung kann daher zusammen
mit dem an der Fronthaube befestigten Scharnierteil, das von der
Drehachse in die Fahrzeugöffnung
ragt, behinderungsfrei in die Fußgängerschutzstellung verlagert
werden.
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Die
Durchtrittsöffnung
kann aus optischen Gründen
im normalen Fahrbetrieb mittels eines Abdeckelements verschlossen
sein. Dabei ist es von Vorteil, wenn das Abdeckelement bündig mit
der angrenzenden Karosserie-Oberfläche abschließt. So ist verhindert,
dass das Abdeckelement über
die angrenzende Karosserie-Oberfläche ragt. Vielmehr fügt sich
das Abdeckelement optisch in die äußere Struktur der Karosserie
ein.
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Bevorzugt
ist das Abdeckelement ein Kunststoffteil, das beispielsweise mit
der Fahrzeugfarbe lackiert ist. Das Abdeckelement kann somit durch
die sich verlagernde Scharniereinrichtung weggedrückt werden,
ohne das umgebende Karosserieblech zu beschädigen.
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Wie
bereits angedeutet, kann die Scharniereinrichtung die Fronthaube
bei der Fußgängerkollision
von ihrer Ausgangslage in eine angehobene Position verlagern, in
der zumindest Teile der Scharniereinrichtung durch die Durchtrittsöffnung des
angrenzenden Karosserieteils ragen. Eine solche bezüglich Fußgängerschutz
aktive Scharniereinrichtung kann eine Energie speichernde Einrichtung,
ein Riegelelement sowie ein mit der Fronthaube und ein mit der Karosserie
verbundenes Scharnierteil aufweisen. Dabei kann das Fronthauben-Scharnierteil über ein zusätzliches
Zwischenteil gelenkig mit dem Karosserie-Scharnierteil verbunden
sein. In diesem Fall kann in der Ausgangslage das Riegelelement
das Zwischenteil ortsfest verriegeln. Auf diese Weise stellt das
Zwischenteil eine lagefeste Drehachse bereit, um die die Fronthaube
auf- und zugeschwenkt werden kann.
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Aus
Kostengründen
ist es bevorzugt, wenn die Scharniereinrichtung ein Eingelenkscharnier
aufweist. In diesem Fall kann die Scharniereinrichtung mit ihrer
Einzel-Gelenkdrehachse von dem Karosserieteil überdeckt sein. Im Falle einer
Fußgängerkollision
kann die Scharniereinrichtung mit ihrer Drehachse und ihrem Fronthauben-Scharnierteil
durch die Durchtrittsöffnung
des Karosserieteils verlagert werden.
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Das
oben erwähnte
Riegelelement ist mit einem Aufprallsensor in Signalverbindung.
Sobald der Aufprallsensor ein entsprechendes Signal erzeugt, löst das Riegelelement
das Zwischenteil. Auf diese Weise kann das Zwischenteil mittels
der Energie speichernden Einrichtung gegenüber dem Karosserie-Scharnierteil
verstellt werden, in Abhängigkeit
davon sich auch die Gelenkdrehachse der Fronthaube durch die Durchtrittsöffnung des
Karosserieteils verstellen kann.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform ist
das Fronthauben-Scharnierteil lösbar
verriegelbar mit der Scharniereinrichtung verbunden. Die Verbindungsstelle
zwischen dem Fronthauben-Scharnierteil und der Scharniereinrichtung
befindet sich dabei überdeckungsfrei
vom angrenzenden Karosserieteil innerhalb der Fahrzeugöffnung.
Bei einer Fußgängerkollision
kann die Verbindung zwischen dem Fronthauben-Scharnierteil und der
Scharniereinrichtung entriegelt werden. Auf diese Weise kann das Fronthauben-Scharnierteil
in die Fußgängerschutzstellung
angehoben werden.
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Der
außerhalb
der Fahrzeugöffnung
sowie überdeckt
von einem angrenzenden Karosserieteil angeordnete Teil der Scharniereinrichtung
verbleibt dabei entkoppelt vom Fronthauben-Scharnierteil ortsfest in seiner Lage.
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Für ein betriebssicheres
Anheben des Fronthauben-Scharnierteils sowie einer nachfolgenden Rückstellung
in die Ausgangslage kann das Fronthauben-Scharnierteil schwenkbar
mit einem Zwischenteil der Scharniereinrichtung gekoppelt sein. Das
Zwischenteil kann wiederum über
eine Drehachse schwenkbar mit einem karosserieseitigen, ortsfesten
Scharnierteil verbunden sein. Im Normalzustand, d. h. bei verriegeltem
Fronthauben-Scharnierteil, kann die Fronthaube durch Schwenkbetätigung um diese
Drehachse vom Benutzer geöffnet
oder geschlossen werden.
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Erfindungsgemäß ist die
Verbindungsstelle zwischen dem Fronthauben-Scharnierteil und der Scharniereinrichtung über einen
vorgegebenen Abstand vom Fahrzeugöffnungsrand beabstandet innerhalb
der Fahrzeugöffnung
angeordnet. Ein Riegelelement der Scharniereinrichtung kann hierbei
in seiner Verriegelungsstellung das Fronthauben-Scharnierteil drehfest mit dem Zwischenteil
verriegeln. In seiner Entriegelungsstellung kann das Riegelelement
das Fronthauben-Scharnierteil vom Zwischenteil lösen. Das Riegelelement wird
im Fußgängerkollisionsfall
von einem Aufprallsensor oder einer Steuereinrichtung entsprechend
angesteuert.
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Zusätzlich kann
die Scharniereinrichtung eine Energie speichernde Einrichtung aufweisen. Diese
kann bei Aktivierung das Fronthauben-Scharnierteil oder das Zwischenteil
gegenüber
der restlichen Scharniereinrichtung anheben.
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Die
Energie speichernde Einrichtung ist bevorzugt nicht in fester Verbindung
mit dem Fronthauben-Scharnierteil oder dem Zwischenteil, sondern
lediglich in lösbarer
Druckanlage. D. h., dass bei einer normalen Schwenkbetätigung der
Fronthaube die Energie speichernde Einrichtung – außer Anlage mit dem Fronthauben-Scharnierteil – in ihrer
Ruhelage verbleiben kann und nicht der Schwenkbewegung folgen muss.
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Nachfolgend
sind zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren beschrieben.
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Es
zeigen.
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1 in
einer grob schematischen Teilansicht von oben eine im Kraftfahrzeug
eingebaute Scharniereinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 und 3 jeweils
in Alleinstellung die Scharniereinrichtung bei geschlossener Fronthaube und
in einer Fußgängerschutzstellung;
und
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4 und 5 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
eine im Kraftfahrzeug eingebaute Scharniereinrichtung in ihrer Ruhelage
sowie in ihrer Fußgängerschutzstellung.
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In
der 1 ist ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs gezeigt,
bei dem ein unterer Abschnitt der Windschutzscheibe 1 an
die seitlich verlaufende A-Säule 3 sowie
an eine Fronthaube 5 grenzt. Die A-Säule 3 geht seitlich
in einen Kotflügel 7 über, der in
Fahrzeugquerrichtung y eine Karosserieöffnung 4 zum Motorraum
begrenzt. Die Karosserieöffnung 4 ist
in der 1 von dem Kotflügel 7, der Windschutzscheibe 1 und
der A-Säule 3 begrenzt
und von der Fronthaube 5 abgedeckt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
ist die Windschutzscheibe 1 und die Fronthaube 5 lediglich
gestrichelt angedeutet.
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Innerhalb
des Motorraums ist auf einer Tragkonsole 9 eine Scharniereinrichtung 11 montiert,
die ein mit der Fronthaube 5 verbundenes Scharnierteil 13 sowie
ein auf der Tragkonsole 9 montiertes ortsfestes Scharnierteil 15 aufweist.
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Wie
aus den 1 und 2 hervorgeht,
ist das Fronthauben-Scharnierteil 13 über einen Gelenkzapfen 17 mit
einem Zwischenteil 19 gelenkig verbunden. Das Zwischenteil 19 ist
grob als ein Dreieckslenker ausgebildet, der an einem Hebelarm 21 mit
einer Energie speichernden Einrichtung 23, etwa einer Gasfeder
oder dergleichen, verbunden ist. Der weitere Hebelarm 25 des
Zwischenteils 19 ist über eine
weitere Drehachse 26 schwenkbar mit einem nur gestrichelt
gezeigten Gelenkarm 27 verbunden. Der Gelenkarm 27 ist
wiederum über
eine Drehachse 28 mit seinem gegenüberliegenden Ende am ortsfesten
Scharnierteil 15 angelenkt.
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Die
Scharnierteile 13, 15 sind mit dem Zwischenteil 19 und
dem Gelenkarm 27 nach Art eines Eingelenkscharniers verbunden.
Bei einem solchen Eingelenkscharnier erfolgt ein benutzerseitiges Schwenken
der Fronthaube 5 zum Öffnen
und Schließen
der Fahrzeugöffnung 4 zum
Motorraum über
eine einzige Drehachse 18, an der Fronthauben-Scharnierteil 13 zusammen
mit der Fronthaube 5 schwenkbar gelagert ist.
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Im
Gegensatz dazu ist bei einem Mehrgelenkscharnier das Fronthauben-Scharnierteil
mit z. B. zwei Gelenkarmen in Verbindung, die die Schwenkbewegungskurve
des Fronthauben-Scharnierteils vorgeben.
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In
der 2 ist das Zwischenteil 19 mittels eines
Riegelelements 29 ortsfest verriegelt. Das Riegelelement 29 ist
schwenkbar an einer Seitenwange 30 des ortsfesten Scharnierteils 15 gelagert
und hintergreift mit seiner Klaue 31 einen Rastzahn 33,
der vom Zwischenteil 19 rechtwinklig abgewinkelt ist.
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In
der in der 2 gezeigten ortsfesten Verriegelung
ist die Drehachse 18 lagefest unterhalb der A-Säule 3 sowie
außerhalb
der Motorraumöffnung 4 angeordnet,
wie es aus der 1 hervorgeht. Beim benutzerseitigen Öffnen der
Fronthaube 5 wird das mit der Fronthaube 5 verbundene
obere Scharnierteil 13 über
einen Schwenkvorgang I um die Drehachse 18 aufgeschwenkt.
In der 1 ist beispielhaft zusätzlich eine sich ergebende
Bewegungskurve K für die
Fronthaubenkante 35 angedeutet, die geringfügig beabstandet
von den angrenzenden Karosserieteilen verläuft.
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In
der 3 ist die Fronthaube 5 mitsamt der Scharniereinrichtung 11 in
der Fußgängerschutzstellung
gezeigt. Die Fußgängerschutzstellung
ergibt sich, wenn ein nicht dargestellter Sensor eine Fußgängerkollision
erfasst und die Gasfeder 23 aktiviert sowie das Riegelelement 29 in
einer Richtung II in seine Freigabestellung schwenkt. In der Freigabestellung
ist der Rastzahn 21 des Zwischenteils 19 vom Riegelelement 29 gelöst. Die
aktivierte Gasfeder 23 kann sich daher teleskopartig verlängern, wodurch
das Zwischenteil 19 zusammen mit dem Fronthauben-Scharnierteil 13 in
einer in der 1 gezeigten Schwenkbewegung
III in Fahrzeughochachsenrichtung z nach oben gedrückt wird.
Der frei schwenkbar am Zwischenteil 19 und am ortsfesten Scharnierteil 15 angelenkte
Gelenkarm 27 folgt dabei der Schwenkbewegung III des Zwischenteils 19.
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Damit
sich bei einer Fußgängerkollision
das Zwischenteil 19 mit dem Fronthauben-Scharnierteil 13 behinderungsfrei
verlagern kann, ist gemäß der 1 in
der A-Säule 3 eine
Aussparung 37 vorgesehen, durch die hindurch sich die Drehachse 18 zusammen
mit dem oberen Scharnierteil 13 nach oben geschwenkt wird.
Im Normalzustand ist die Durchtrittsöffnung 37 mittels
eines Kunststoffdeckels 39 verschlossen. Der Kunststoffdeckel 39 kann
hierbei den Rand der Durchtrittsöffnung 37 mittels
Rastelemente hintergreifen.
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Der
Kunststoffdeckel 39 ist als Spritzgussteil hergestellt
und schließt
bündig
mit der Außenfläche der
A-Säule 3 ab.
Bei einer unfallbedingten Aktivierung des Riegelelements 29 sowie
der Gasfeder 23 wird der Kunststoffdeckel 37 durch
das sich nach oben verlagernde Scharnierteil 13 in der
Pfeilrichtung IV weggedrückt,
wie es in der 1 angedeutet ist. Dadurch kann
sich das Scharnierteil 13 zusammen mit der Drehachse 18 frei
in der Hochachsenrichtung z verlagern, ohne die A-Säule 3 zu
beschädigen.
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Bei
einer fehlerhaften Aktivierung der Scharniereinrichtung kann das
angehobene Scharnierteil 13 durch eine einfache Druckbetätigung wieder
in seineursprüngliche
Ausgangslage gebracht werden, in der das Zwischenteil 19 wieder
mit dem Riegelelement 29 ortsfest verrastet ist.
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In
dem zweiten Ausführungsbeispiel
der 4 und 5 sind die mit dem ersten Ausführungsbeispiel
funktionsgleichen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Demzufolge weist die Scharniereinrichtung 11, wie im ersten
Ausführungsbeispiel,
ein Fronthauben-Scharnierteil 13 auf, das mit der Fronthaube 5 verbunden
ist, sowie ein karosseriefestes Scharnierteil 15. Die beiden
Scharnierteile 13, 15 sind über ein bogenförmiges Zwischenteil 19 drehgelenkig über die
Drehachsen 18 und 41 drehgelenkig nach Art eines
Eingelenkscharniers miteinander verbunden. Das karosseriefeste Scharnierteil 15 ist
dabei außerhalb
der Fahrzeugöffnung 4 sowie überdeckt
von der A-Säule 3 angeordnet.
Die mit der Drehachse 41 bereitgestellte drehgelenkige
Verbindung zwischen dem Fronthauben-Scharnierteil 15 und dem Zwischenteil 19 ist demgegenüber über den
vorgegebenen Abstand a vom Fahrzeugöffnungsrand beabstandet innerhalb der
Fahrzeugöffnung 4 angeordnet.
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Gemäß den 4 und 5 ist
der Gelenkverbindung zwischen dem Fronthauben-Scharnierteil 13 und
dem Zwischenteil 19 ein Riegelelement 29 zugeordnet.
Das Riegelelement 29 ist schwenkbar am Fronthauben-Scharnierteil 13 gelagert
und in der 4 in seiner Verriegelungsstellung
gezeigt. In der Verriegelungsstellung umgreift das Riegelelement 29 mit
einer stirnseitigen Klaue 43 einen Rastzapfen 45 des
Zwischenteils 19. Auf diese Weise ist das Fronthauben-Scharnierteil 13 drehfest
gegenüber
dem Zwischenteil 19 verriegelt. Eine benutzerseitige Schwenkbetätigung der
Fronthaube 5 erfolgt daher um die Drehachse 18 des
karosseriefesten Scharnierteils 15.
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Wie
aus der Figur weiter hervorgeht, weist die Scharniereinrichtung 11 die
Energie speichernde Einrichtung 23 auf, die im Fußgängerkollisionsfall
die Fronthaube 5 anhebt. Die Einrichtung 23 ist
beispielhaft eine mittels einer nicht dargestellten Steuereinrichtung
aktivierbare Gasfeder.
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Die
Gasfeder 23 ist mit ihrem Kolbenstangenende lösbar in
Druckanlage mit einem Anschlag 47 des Fronthauben-Scharnierteils 13.
Aufgrund der nur lösbaren
Druckanlage kann eine benutzerseitige Schwenkbetätigung der Fronthaube 5 erfolgen
und gleichzeitig die nunmehr außer
Anlage mit dem Anschlag 47 befindliche Gasfeder 23 in
ihrer Ruhelage verbleiben.
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Bei
einer Fußgängerkollision
verstellt die Steuereinrichtung das Riegelelement 29 in
seine Entriegelungsposition, wie es in der 5 gezeigt
ist. Das Fronthauben-Scharnierteil 13 ist daher frei schwenkbar
gegenüber
dem Zwischenteil 19. Gleichzeitig aktiviert die Steuereinrichtung
die Gasfeder 23, die das nunmehr frei schwenkbare Fronthauben-Scharnierteil 13 zusammen
mit der Fronthaube 5 in die gezeigte Fußgängerschutzstellung anhebt.
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Bei
einem fehlerhaften Auslösesignal
der Steuereinrichtung an die Gasfeder 23 sowie das Riegelelement 29 kann
die Fronthaube 5 ohne weiteres – bei deaktivierter Gasfeder 23 – wieder
in ihre Ausgangslage zurückgedrückt werden,
in der das Fronthauben-Scharnierteil 13 wieder unlösbar mit
dem Zwischenteil 19 verbunden ist.
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- 1
- Windschutzscheibe
- 3
- A-Säule
- 4
- Fahrzeugöffnung
- 5
- Fronthaube
- 7
- Kotflügel
- 9
- Trägerkonsole
- 11
- Scharniereinrichtung
- 13
- Fronthauben-Scharnierteil
- 15
- karosseriefestes
Scharnierteil
- 17
- Drehzapfen
- 19
- Zwischenteil
- 21
- Hebelarm
- 23
- Energie
speichernde Einrichtung
- 25
- Hebelarm
- 26
- Drehachse
- 27
- Gelenkarm
- 28
- Drehachse
- 29
- Riegelelement
- 31
- Klaue
- 33
- Rastzapfen
- 34
- Rastzahn
- 35
- Fronthaubenkante
- 37
- Durchtrittsöffnung
- 39
- Abdeckelement
- 41
- Drehachse
- 43
- Riegelelement-Klaue
- 45
- Rastzapfen
- 47
- Druckanschlag
- a
- vorgegebener
Abstand
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung
- I
- Schwenkbewegungsrichtung
zum Öffnen
der Fronthaube 5
- II
- Schwenkbewegung
des Riegelelements 29
- III
- Schwenkbewegung
der Drehachse 18