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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zum Anheben eines Bauteils der Außenhaut des zugehörigen Fahrzeugs mittels eines Aktors bei einem Personenaufprall mit einem Scharnierteil, welches beim Anheben des Bauteils mit angehoben wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung.
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Bei der konstruktiven Gestaltung und Auslegung von modernen Fahrzeugen, wie insbesondere Automobilen, wird großer Wert darauf gelegt, dass bei einem Unfall eine auf die Außenhaut des Fahrzeugs auftreffende Person möglichst unverletzt bleibt. Eine besondere Gefahr stellt bei einem solchen Unfall das Aufprallen der Person mit ihrem Kopf auf der Außenhaut des am Unfall beteiligten Fahrzeugs dar. Diese Gefahr besteht beispielsweise, wenn ein Fußgänger, ein Radfahrer oder ein Motorradfahrer von einem Fahrzeug erfasst wird und der Kopf des Unfallteilnehmers gegen die Motorhaube des Unfallfahrzeugs geschleudert wird.
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Bei modernen Fahrzeugen gibt es gerade unter der Motorhaube bis zu einem darunter liegenden Antriebsaggregat, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, nicht ausreichend viel Freiraum für eine genügend große Deformation der Motorhaube. Es besteht vielmehr das Risiko, dass ein aufprallender Kopf auf das Antriebsaggregat „durchschlägt” und dadurch eine hohe biomechanische Belastung erfährt.
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Als Möglichkeit eines verbesserten Personenschutzes ist es bekannt, die Motorhaube bzw. Frontklappe eines Fahrzeugs um mehrere Zentimeter anzuheben, sobald ein Unfall mit einem möglichen Personenaufprall detektiert wird. Durch das Anheben der Motorhaube wird der Abstand zu einem darunter liegenden Antriebsaggregat vergrößert und ferner durch die zusätzliche Bewegung der Motorhaube und die damit verbundenen Federkräfte und Massenträgheiten ein Energieabbau über einen vergleichsweise großen Weg erzeugt. Das damit erzielte Verzögerungsniveau für einen aufschlagenden Kopf einer Person sinkt damit auf einen biomechanisch verträglicheren Wert und ein „Durchschlagen” auf ein unter der Motorhaube angeordnetes, hoch steifes Antriebsaggregat im Vorderbau des Fahrzeugs wird verhindert.
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Im Fall, dass das bewegliche Bauteil der Außenhaut eine Motorhaube ist, ist diese bei bekannten Fahrzeugen mit einem Scharnier am Fahrzeug gelenkig gelagert. Das Scharnier ist als Viergelenk gestaltet, bei dem an einem Scharnierunterteil zwei verschieden lange Lenker schwenkbar angeordnet sind, welche ein Scharnieroberteil tragen. An dem Scharnieroberteil ist die Frontklappe bzw. Motorhaube befestigt, so dass sie zum Öffnen auf geschwenkt werden kann. Das Scharnieroberteil ist ferner zweiteilig gestaltet, wobei ein unteres Scharnieroberteil an den Lenkern angelenkt ist und ein oberes Scharnieroberteil mit der Frontklappe verbunden ist. Das obere Scharnieroberteil kann seinerseits an dem unteren Scharnieroberteil geschwenkt werden, wobei diese Schwenkbewegung nur ausgeführt wird, wenn die Frontklappe von dem Aktor angehoben wird. Im normalen Betrieb des Fahrzeugs ist das obere Scharnieroberteil mittels eines Abscherniets an dem unteren Scharnieroberteil gehalten. Der Abscherniet wird in jenem Moment abgeschert, wenn der Aktor die Motorhaube ausstellt und dabei das obere Scharnieroberteil hochklappt.
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Fahrzeug-Sicherheitseinrichtungen der oben genannten Art haben den Nachteil, dass das Bauteil der Außenhaut beim Anheben bzw. Ausstellen schwingt und es insbesondere in seiner ausgestellten Endlage zu einem Überschwingen des Bauteils kommt. Aufgrund dieser Schwingung kann insbesondere eine Unfallperson gerade in jenem Moment an dem Bauteil auftreffen, da sich dieses zusätzlich zu der Unfallperson hinbewegt oder gerade von dieser wegschwingt. Beide Situationen sind grundsätzlich unerwünscht, da sie zu einer zusätzlichen biomechanischen Belastung der Unfallperson führen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zu schaffen, bei der die oben genannten Nachteile überwunden sind und insbesondere auf kostengünstige Weise ein Überschwingen des beteiligten Bauteils an seiner ausgestellten Endlage vermieden ist.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung gemäß Anspruch 1 und einem Fahrzeug gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß der Erfindung ist eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zum Anheben eines Bauteils der Außenhaut des zugehörigen Fahrzeugs mittels eines Aktors bei einem Personenaufprall geschaffen, mit einem Scharnierteil, welches beim Anheben des Bauteils mit angehoben wird, und bei der eine Zugverbindung vorgesehen ist, mittels der das Scharnierteil bei betätigtem Aktor an dem Fahrzeug zurückgehalten ist.
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Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Zugverbindung wird verhindert, dass sich beim Anheben des Bauteils dieses weiter vom restlichen Fahrzeug weg entfernen kann, als angestrebt und gewünscht ist. Bei bekannten Fahrzeugen ist eine solche Bewegung unter anderem deswegen möglich, weil das zugehörige Scharnier Spiel aufweist und seine Lenker bzw. Hebel sowie die zugehörigen Drehpunkte einer gewissen Nachgiebigkeit unterworfen sind. Dadurch ergibt sich an bekannten Scharnieren eine Gesamtverformung, die unter anderem das oben genannte Überschwingen des Bauteils bedingt. Die erfindungsgemäße Zugverbindung unterbindet jegliche derartige Verformung. Die Zugverbindung ist eine Verbindung, die den von dem Scharnierteil zurücklegbaren Weg begrenzt, indem sie auf Zug beansprucht wird. Die Zugverbindung ist dazu bevorzugt z. B. ein hinterhakte Kopplung. Die Verbindung muss nicht auf Druck beanspruchbar sein, kann aber durchaus auch als Zug-/Druckverbindung gestaltet sein, z. B. indem sie mit einem Hebel bzw. Stab gebildet ist.
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Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist das Scharnierteil mit der Zugverbindung an dem Aktor zurückgehalten.
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Dem Aktor werden bei dieser Weiterbildung zwei Funktionen zugewiesen, nämlich dass er zum einen das Bauteil anhebt bzw. ausstellt und zugleich diese Ausstellbewegung dann im Hinblick auf ihre Weglänge begrenzt. Diese Funktionen können besonders vorteilhaft mit einem Aktor erzeugt werden, weil dieser in der Regel ein bewegliches Aktorteil aufweist, dessen Bewegung dann als Wegbegrenzung genutzt werden kann. So fährt z. B. bei bekannten Aktoren ein Stempel bis zu einer bestimmten Weglänge aus. Dieser Stempel kann erfindungsgemäß vorteilhaft mit dem Scharnierteil gekoppelt und auf diese Weise die genannte Zugverbindung hergestellt werden.
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Bei einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist die Zugverbindung nicht hergestellt bzw. offen, während der Aktor sich in Ruhelage befindet.
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Damit im normalen Betrieb des erfindungsgemäß gesicherten Fahrzeugs das Bauteil der Außenhaut mit dem zugehörigen Scharnier in üblicher Weise geöffnet werden kann, ist es vorteilhaft die Zugverbindung nur in jenen Momenten herzustellen, während der Aktor der Fahrzeug-Sicherungseinrichtung Wirkung entfaltet. Im Ruhezustand bzw. der Ruhelage des Aktors ist die Zugverbindung hingegen offen bzw. gelöst und das Scharnierteil kann im Rahmen seiner gelenkigen Kopplung am Fahrzeug wie bisher üblich geschwenkt werden. Die gelenkige Kopplung ist dabei, wie eingangs bereist erwähnt, in der Regel mittels zweier Lenker gestaltet. Alternativ kann die erfindungsgemäße Zugverbindung auch permanent vorgesehen und nur zum Öffnen des Bauteils lösbar sein.
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Bei einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung weist der Aktor ein bewegliches Aktorteil auf und die Zugverbindung ist zwischen dem Scharnierteil und dem beweglichen Aktorteil hergestellt.
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Mit dieser Weiterbildung wird, wie oben bereits erwähnt, die Beweglichkeit mindestens eines Teils des Aktors zugleich für die erfindungsgemäß wahlweise hergestellte Zugverbindung genutzt.
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Bei einer vierten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist die Zugverbindung mit einem ersten Hakenelement gestalt, welches ortsfest an dem beweglichen Aktorteil angebracht ist.
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Als Hakenelement werden dabei alle jene Elemente bzw. Bauteile verstanden, hinter denen ein zugehöriges zweites Element oder Bauteil einhaken kann, um auf diese Weise eine Zugkraft von dem einen Element auf das andere Element zu übertragen. Die genannte hinterhakte Kopplung kann einerseits hohe Zugkräfte übertragen, sie kann aber anderseits auch besonders leicht geschlossen und wieder gelöst werden. Dabei kann zum Schließen und Lösen sehr vorteilhaft eine sich bei bekannten Scharnieren ohnehin ergebende Relativbewegung des Bauteils während dessen Ausstellbewegung am Fahrzeug genutzt werden. Insbesondere bewegt sich das Bauteil nämlich beim Ausstellen auch geringfügig quer zur eigentlichen Hebebewegung, wobei diese Querbewegung dann das Hinterhaken bewirkten kann.
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Bei einer fünften vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist das bewegliche Aktorteil gedämpft.
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Mit einem beweglichen Aktorteil, welches als Dämpfer gestaltet ist, kann in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Zugverbindung nicht nur die Bewegung des Bauteils im Hinblick auf dessen Gesamtweglänge begrenzt werden. Es kann ferner auch die Bewegung des Bauteils insbesondere kurz vor Erreichen von dessen Endlage gedämpft werden. Die Dämpfung trägt dazu bei, dass das Bauteil nicht oder nur sehr wenig überschwingt. Die Dämpfung kann mit einem Dämpfungselement erzeugt werden, welches speziell an der erfindungsgemäßen Zugverbindung vorgesehen wird. Besonders vorteilhaft ist es aber, den Aktor selbst mit seinem ausfahrbaren Stempel als dämpfendes Element zu gestalten. Dazu kann besonders vorteilhaft der Stempel gegen ein zu komprimierendes Gasvolumen oder gegen ein Federelement bewegt werden.
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Bei einer sechsten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist die Zugverbindung mit einem zweiten Hakenelement gebildet, welches an dem Scharnierteil ortsfest angebracht und dazu eingerichtet ist, beim Bewegen des beweglichen Aktorteils an dem ersten Hakenelement zu hinterhaken.
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Die erfindungsgemäß vorteilhaft mittels Hakenelementen hergestellte Kopplung kann im Falle einer Auslösung des Aktors und des Hochschnellens des beweglichen Aktorteils betriebssicher die erfindungsgemäß vorgesehene Zugverbindung schaffen. Dadurch wirkt erstens das bewegliche Aktorteil als Dämpfer und zweitens ist das angehobene Bauteil derart zurückgehalten, dass sich Verformungen und Nachgiebigkeiten innerhalb des Scharniers nicht negativ auf das Schwingungsverhalten des ausgestellten Bauteils auswirken können. Insbesondere können sich keine neagtiven Verformungen an den Gelenken des Scharniers ergeben, weil das Zugelement das mit dem Bauteil mit angehobene Scharnierteil sicher zurückhält und ein unerwünscht weites Ausschwenken dieses Scharnierteils verhindert.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist in vorteilhafter Weise mit einer derartigen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ausgestattet.
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Als weitere Details von Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung ist vorteilhaft das zurückgehaltene Scharnierteil das untere Scharnieroberteil. An dem oberen Scharnieroberteil ist vorteilhaft eine Führungskulisse zum Führen der Schwenkbewegung am unteren Scharnieroberteil ausgebildet. In der Führungskulisse ist vorteilhaft ein Führungsbolzen verschiebbar gelagert, der an dem unteren Scharnieroberteil ortsfest angebracht ist und zugleich eine Wegbegrenzung für die Schwenkbewegung der beiden Scharnierteile relativ zueinander bildet. Bei nicht angehobenem Bauteil der Außenhaut ist das obere Scharnieroberteil vorteilhaft mit dem unteren Scharnieroberteil über ein Abscherelement ortsfest verbunden, welches beim Anheben des Bauteils der Außenhaut abscherbar ist. Als Abscherelement ist besonders bevorzugt ein Abscherniet vorgesehen.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung im nicht angehobenen Zustand und
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2 die Ansicht gemäß 1 im angehobenen Zustand.
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In den 1 und 2 ist eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung 10 zum Anheben eines Bauteils 12 der Außenhaut eines zugehörigen und weiter nicht veranschaulichten Fahrzeugs veranschaulicht. Das anzuhebende Bauteil 12 ist eine Frontklappe bzw. Motorhaube des Fahrzeugs.
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Die Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung 10 ist mit einem Aktor 14 versehen, der bei Erkennung eines Personenunfalls an der Motorhaube und einem damit verbundenen, möglichen Aufprall einer Person auf die Motorhaube diese von der in 1 dargestellten Stellung in die in 2 dargestellte Stellung anheben kann. Der Aktor 14 beschleunigt dabei die Motorhaube mit großer kinetischer Energie, wobei ein Aktorstempel 16 aus einem Aktorgehäuse 18 herausgefahren wird.
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Der Aktor 14 befindet sich im Bereich eines das Bauteil 12 bzw. die Motorhaube am Fahrzeug gelenkig lagernden Scharniers 20. Dieses Scharnier 20 ist als Viergelenk mit einem am (weiter nicht veranschaulichten) Fahrzeugchassis ortsfest angebrachten Scharnierunterteil 22 gestaltet. An dem Scharnierunterteil 22 sind ein erster, kurzer Lenker 24 und ein zweiter, langer Lenker 26 schwenkbar angelenkt. Diese Lenker 24 und 26 tragen als Scharnierteil bzw. Teil des Scharniers ein Scharnieroberteil, welches aus einem unteren Scharnieroberteil 28 und einem oberen Scharnieroberteil 30 gebildet ist. Das obere Scharnieroberteil 30 ist an einem Lagerbolzen 32 mit einer zugehörigen Lagerbuchse 34 an dem unteren Scharnieroberteil 28 schwenkbar gelagert.
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An dem oberen Scharnieroberteil 30 ist eine Führungskulisse 36 vorgesehen, welche nach unten von dem oberen Scharnieroberteil 30 absteht und aus einer Platte mit einer darin ausgebildeten langlochartigen Führungsbahn 38 gestaltet ist. Die Führungsbahn 38 ist kreisförmig gebogen. In der Führungsbahn 38 gleitet ein Führungsbolzen 40 entlang, der an dem unteren Scharnieroberteil 28 ortsfest angebracht ist und durch die Führungsbahn 38 hindurch ragt.
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An dem unteren Scharnieroberteil 28 ist, in unmittelbarer Nähe der Führungskulisse 36 und teilweise verdeckt vom oberen Scharnieroberteil 30, ein oberes Hakenelement 42 ortsfest angebracht. Dem Hakenelement 42 liegt gemäß 1 ein, am oberen Ende des beweglichen Aktorteils 16 ortsfest angebrachtes, unteres Hakenelement 44 gegenüber. Diese beiden Hakenelemente 42 und 44 bilden zeitweise eine nachfolgend genauer erläuterte Zugverbindung 46.
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In geschlossenem Zustand des Bauteils 12 und in Ruhelage des Aktors 14 ist die Zugverbindung 46 offen bzw. gelöst und das untere Scharnieroberteil 28 inklusive des oberen Scharnieroberteils 30 kann im Rahmen seiner gelenkigen Kopplung am Scharnierunterteil 22 geschwenkt werden (1).
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Im Falle einer Auslösung des Aktors 14 schnellt das bewegliche Aktorteil 16 hoch und hebt das Bauteil 12 an. Das Bauteil 12 schwenkt aufgrund der unterschiedlichen Länge der beiden Lenker 24 und 26 in einer Schwenkbewegung, wobei sich der kurze Lenker 24 in Richtung des Pfeiles 48 dreht. Die Schwenkbewegung des Bauteils 12 setzt sich aus einer Hebebewegung in Richtung des Pfeiles 50 und einer Horizontalbewegung in Richtung des Pfeiles 52 zusammen. Bei der Hebebewegung gelangt das Hakenelement 44 von unten gegen das Hakenelement 42, welches für den Aktorstempel 16 die Kontaktfläche am unteren Scharnieroberteil 28 bildet.
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Die Horizontalbewegung bewirkt ein aufeinander zu Bewegen der beiden Hakenelemente 42 und 44 in horizontaler Richtung. Beide Hakenelemente 42 und 44 sind so angeordnet, dass sie dann ineinander Haken und eine hinterhakte Kopplung bilden können. Diese hinterhakte Kopplung wirkt als Zugverbindung 46. Durch die gebildete Zugverbindung 46 wird der vom unteren Scharnieroberteil 28 zurücklegbare Weg begrenzt. Zudem wird die Schwenkbewegung des oberen Scharnieroberteils 30 durch die Führungskulisse 36 begrenzt. Innerhalb der Führungskulisse 36 bewegt sich dazu der Führungsbolzen 40 entlang der Führungsbahn 38 und begrenzt beim Anschlagen am unteren Ende der Führungsbahn 38 den Schwenkweg der beiden Scharnieroberteile 28 und 30 relativ zueinander. Hierdurch wird ein Überschwingen des am oberen Scharnieroberteil 30 befestigten Bauteils 12 vermieden (2).
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Außer der oben beschriebenen Begrenzung der Gesamtweglänge der Bewegung des Bauteils 12 ist es möglich, diese Bewegung kurz vor Erreichen von dessen Endlage zu dämpfen. Dazu ist der Aktorstempel 16 gedämpft gestaltet. Hierdurch kann zusätzlich kinetische Energie abgebaut werden, welche sonst zu einem Überschwingen des Bauteils 12 führen könnte.
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Nach dem Anheben des Bauteils 12 kann dieses vom Fahrer des zugehörigen Fahrzeugs oder einer anderen Person wieder in seine ursprüngliche Lage zurückgedrückt werden. Dabei löst sich die Zugverbindung 46 durch eine horizontale Bewegung entgegengesetzt der Pfeilrichtung 52 und der Aktorstempel 16 wird zumindest teilweise wieder in das Aktorgehäuse 18 zurück gedrückt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung
- 12
- Bauteil
- 14
- Aktor
- 16
- Aktorstempel
- 18
- Aktorgehäuse
- 20
- Scharnier
- 22
- Scharnierunterteil
- 24
- kurzer Lenker
- 26
- langer Lenker
- 28
- unteres Scharnieroberteil
- 30
- oberes Scharnieroberteil
- 32
- Lagerbolzen
- 34
- Lagerbuchse
- 36
- Führungskulisse
- 38
- Führungsbahn
- 40
- Führungsbolzen
- 42
- oberes Hakenelement
- 44
- unteres Hakenelement
- 46
- Zugverbindung
- 48
- Pfeil Schwenkbewegung
- 50
- Pfeil Hebebewegung
- 52
- Pfeil Horizontalbewegung
