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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zum Ausstellen eines Bauteils der Außenhaut des zugehörigen Fahrzeugs mittels eines Aktors bei einem Personenaufprall. 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 mittels eines Aktors 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.
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Fahrzeug-Sicherheitseinrichtungen der oben genannten Art haben den Nachteil, dass das Bauteil der Außenhaut beim Anheben bzw. Ausstellen aufgrund seiner Masse und Geschwindigkeit 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 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß der Erfindung ist eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zum Ausstellen eines Bauteils der Außenhaut des zugehörigen Fahrzeugs mittels eines Aktors bei einem Personenaufprall geschaffen, bei der mindestens ein Schwingungsdämpfungsbolzen vorgesehen ist, mittels dem die Bewegung des Bauteils der Außenhaut beim Ausstellen gedämpft ist.
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Der mindestens eine erfindungsgemäße Schwingungsdämpfungsbolzen ist ein bolzen- bzw. zylinderförmiges Element, welches im Falle einer Krafteinwirkung eine diese Kraft dämpfende Wirkung erzeugt. Wenn die Kraft alternierend oder schwingend auf den Schwingungsdämpfungsbolzen einwirkt, kann dieser nur in einer Krafteinwirkungsrichtung dämpfend wirken, oder vorteilhaft in beide Richtungen. Mit der dämpfenden Wirkung wird die von der Kraft auf den Schwingungsdämpfungsbolzen übertragene kinetische Energie in Reibung gewandelt und damit abgebaut. Mit diesem Abbau der kinetischen Energie wird erfindungsgemäß erreicht, dass das ausgestellte Bauteil der Außenhaut des Fahrzeugs nicht überschwingt. Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfungsbolzen dämpft die Schwingung des Bauteils und verringert somit die Gefahr, dass in dem Moment des Aufpralls eines Kopfes eine zu große biomechanische Kraft wirken könnte. Darüber hinaus wird mit der erfindungsgemäßen Lösung auch unterbunden, dass gerade eine Frontklappe als auszustellendes Bauteil während der Auslösung flattert. Derartiges Flattern führt bei bekannten Frontklappen, wie unten noch näher erläutert wird, zu einem insgesamt störenden Verhalten der Frontklappe.
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Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist ein Scharnier zum schwenkbaren Befestigen des Bauteils der Außenhaut am restlichen Fahrzeug vorgesehen und der mindestens eine Schwingungsdämpfungsbolzen ist zwischen dem Scharnier und dem Bauteil wirkend angeordnet.
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Mit der derartig wirkenden Anordnung mindestens eines Schwingungsdämpfungsbolzens ist eine Dämpfung wischen dem Bauteil und dessen Halterung mittels eines Scharniers geschaffen. Die Halterung selbst ist also noch starr mit dem zugehörigen Fahrzeug verbunden, während das Bauteil an der Halterung dämpfend gelagert ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Bauteil beim Ausstellen bei einem Unfall, aber auch während des Aufschwenkens im normalen Betrieb, mittels der Halterung präzise geführt ist. Eine solche präzise Führung ist von Vorteil, damit die bestehenden Spaltmaße zwischen dem Bauteil und der restlichen Außenhaut des Fahrzeugs dauerhaft erhalten bleiben. Ferner wird der Nutzer eines derartigen erfindungsgemäßen Fahrzeugs während des üblichen Betriebs keinen Unterschied zum Verhalten des Bauteils eines herkömmlichen Fahrzeugs feststellen können.
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Bei einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist der mindestens eine Schwingungsdämpfungsbolzen mit zwei aneinander reibend anliegenden Reibflächen versehen.
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Die aneinander reibend anliegenden Reibflächen werden erfindungsgemäß während der letzten Phase des Ausstellens des Bauteils relativ zu einander bewegt und auf diese Weise wird zwischen Ihnen Reibenergie abgebaut. Die Reibflächen können im normalen Betrieb des Fahrzeugs zugleich eine ausreichend lagegenaue und dauerhaft stabile örtliche Positionierung des Bauteils an seiner insbesondere schwenkbaren Halterung gewährleisten. Somit ist zum einen eine dauerhaft stabile und im Falle einer Auslösung zum anderen eine wirkungsvoll dämpfende Festlegung des Bauteils an der Außenhaut geschaffen.
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Bei einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung sind die Reibflächen mittels eines Federelements gegeneinander gedrängt.
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Die derart angeordneten Reibflächen sind mittels des Federelements gegeneinander vorgespannt. Zum Verändern der relativen Lage der Reibflächen muss daher nicht allein die Reibkraft zwischen den Reibflächen sondern ferner auch die Federkraft überwunden werden. Die Federkraft nimmt mit zunehmend veränderter Lage der Reibflächen ebenfalls zu. Dadurch wird die Dämpfungswirkung vorteilhaft während dieser Bewegung am Schwingungsdämpfungsbolzen stetig gesteigert. Darüber hinaus ist mit dem Federelement eine zusätzliche Lagefixierung des Bauteils an dessen Halterung während des normalen Betriebs geschaffen.
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Bei einer vierten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung sind die Reibflächen konisch gestaltet.
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Die konischen Reibflächen bedingen eine Aufweitung der einen Reibfläche oder Verengung der anderen Reibflächen, damit diese relativ zueinander versetzt werden können. Sowohl Aufweitung als auch Verengung erfordern eine zusätzliche Verformung, die erfindungsgemäß vorteilhaft zum Abbau von kinetischer Energie genutzt wird. Ferner bilden die konischen Reibflächen in ihrer Ruhelage einen lagegenauen Verbund, der für die Positionierung des Bauteils innerhalb der restlichen Außenhaut sehr vorteilhaft ist.
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Bei einer fünften vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist eine in Bezug auf eine erste Reibfläche innen liegende zweite Reibfläche hohlzylindrisch gestaltet und im Inneren der Reibfläche ein Befestigungselement für den Schwingungsdämpfungsbolzen angeordnet.
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Die derartige Anordnung eines Befestigungselements im Inneren von hohlzylindrischen Reibflächen ist im Hinblick auf den geringen, zur Verfügung stehenden Bauraum besonders von Vorteil. Darüber hinaus kann mit dieser Weiterbildung eine hohe Reib- und damit Dämpfungswirkung bei kleinem Bauraum und geringem Gewicht geschaffen werden.
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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 an dem oberen Scharnieroberteil 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,
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2 die Ansicht gemäß 1 im angehobenen Zustand,
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3 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungsbolzens im nicht angehobenen Zustand,
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4 die Ansicht gemäß 3 im anfänglichen angehobenen Zustand,
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5 die Ansicht gemäß 3 im abgeschlossenen angehobenen Zustand,
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6 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungsbolzens im nicht angehobenen Zustand,
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7 die Ansicht gemäß 6 im angehobenen Zustand,
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8 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungsbolzens im nicht angehobenen Zustand und
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9 die Ansicht gemäß 8 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 mit einem Lager 24 ein erster, kurzer Lenker 24 und mit einem Lager 28 ein zweiter, langer Lenker 30 schwenkbar angelenkt. Diese Lenker 26 und 30 tragen mittels eines Lagers 32 bzw. 34 ein Scharnieroberteil 36, welches aus einem unteren Scharnieroberteil 36a und einem oberen Scharnieroberteil 36b gebildet ist. Das obere Scharnieroberteil 36b ist an einem Lager 38 an dem unteren Scharnieroberteil 36a schwenkbar gelagert.
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An dem oberen Scharnieroberteil 36b ist eine Führungskulisse 40 vorgesehen, welche nach unten von dem oberen Scharnieroberteil 36b absteht und aus einer Platte mit einer darin ausgebildeten langlochartigen Führungsbahn gestaltet ist. Die Führungsbahn ist kreisförmig gebogen. In der Führungsbahn gleitet ein Führungsbolzen 42 entlang, der an dem unteren Scharnieroberteil 36a ortsfest angebracht ist und durch die Führungsbahn hindurch ragt.
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In geschlossenem Zustand des Bauteils 12 und in Ruhelage des Aktors 14 ist das untere Scharnieroberteil 36a inklusive des oberen Scharnieroberteils 36b in der in 1 dargestellten Lage und kann im Rahmen seiner gelenkigen Kopplung mittels des Scharniers 20 am Scharnierunterteil 22 geschwenkt werden.
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Im Falle einer Auslösung des Aktors 14 schnellt der bewegliche Aktorstempel 16 hoch und hebt das Bauteil 12 an. Das Scharnier 22 schwenkt mit den beiden Lenkern 26 und 30 etwas nach oben. Zudem schwenkt das obere Scharnieroberteil 36b am unteren Scharnieroberteil 36a, soweit es der Führungsbolzen 42 in der Führungskulisse 40 zulässt (2). Die Führungskulisse 40 begrenzt also den maximalen Bewegungsweg des Bauteils 12.
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Außer der oben beschriebenen Begrenzung der Gesamtweglänge der Bewegung des Bauteils 12 ist es möglich, diese Bewegung des Bauteils 12 kurz vor Erreichen von dessen Endlage zu dämpfen. Dazu sind im Bereich zwischen dem oberen Scharnieroberteil 36b und dem Bauteil 12 zwei Schwingungsdämpfungsbolzen 44 angeordnet, deren verschiedene Ausführungsformen in den 3 bis 9 dargestellt sind und nachfolgend erläutert werden.
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Bei der in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform eines Schwingungsdämpfungsbolzens 44 ist dieser aus einem Bolzenteil 46 und einem Dämpferteil 48 gebildet, mittels denen zwei Blechabschnitte 12a und 36c zusammengehalten sind. Der Blechabschnitt 12a gehört zum Bauteil 12, während der Blechabschnitt 36c ein Teil des oberen Scharnieroberteils 36b ist. Der Bolzenteil 46 durchsetzt dabei deckungsgleich angeordnete Öffnungen 12b und 36d, welche in dem Blechabschnitt 12a bzw. dem Blechabschnitt 36c ausgebildet sind, und liegt mit einem Kopfabschnitt 46a am Blechabschnitt 12a an, so dass er dort zurückgehalten ist und auf Zug belastet werden kann.
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Auf den Bolzenteil 46 ist der Dämpferteil 48 aufgeschoben und am dem Kopfabschnitt 46a gegenüberliegenden Ende des Bolzenteils 46 mittels einer Mutter 46b an diesem gehalten. Der Dämpferteil 48 umfasst zwei ineinander greifende, becherförmige Hülsen 48a und 48b, in deren Inneren sich eine vorgespannte Schraubenfeder 48c befindet. Die Hülse 48a liegt an dem Blechabschnitt 36c an. An der Hülse 48b liegt eine Unterlegscheibe 48d an, auf die in Längsrichtung des Bolzenteils 48 zwei ebenfalls ineinander greifende, konische Ringe 48e und 48f folgen.
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In 3 ist die Ruhelage des Schwingungsdämpfungsbolzens 44 dargestellt, in der die beiden konischen Ringe 48e und 48f nur ein geringes Stück ineinander greifen. Im Falle eines Ausstellens des Bauteils 12 wird dieses vom Aktor 14 mit großer Wucht nach oben befördert. Das Bauteil 12 versucht zusammen mit dem Blechabschnitt 12a aufzusteigen, während das Scharnier 20 und auch der Blechabschnitt 36c des oberen Scharnieroberteils 36b grundsätzlich am zugehörigen Fahrzeug zurückgehalten sind. Durch die derartige Zugkraft des Bauteils 12 werden die konischen Ringe 48e und 48f weiter ineinander gedrängt und die dortige Reibung dämpft die Bewegung des Bauteils 12. Dessen kinetische Energie wird abgebaut.
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Es entsteht im Grunde die in 4 dargestellte Situation, in der sich der Blechabschnitt 12a geringfügig vom Blechabschnitt 36c entfernt und dazwischen ein Abstand 50 bzw. ”Luft” entsteht. Diese ”Luft” wird aber sofort durch die Kraft der Schraubenfeder 48c und das damit verbundene Auseinanderdrängen der Hülsen 48a und 48b ausgeglichen, bis die Situation gemäß 5 entstanden ist.
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Auf diese Weise wird das Gesamtsystem mittels der auseinander gedrängten Hülsen 48a und 48b wieder stabilisiert und ein Flattern des Bauteils 12 an dessen Halterung am Scharnier 20 verhindert. Darüber hinaus wird verhindert, dass das Bauteil 12 an dem oberen Scharnieroberteil 36b herumrutschen könnte.
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In den 6 und 7 ist eine Ausführungsform eines Schwingungsdämpfungsbolzens 44 veranschaulicht, der ebenfalls einen Bolzenteil 46 mit einem daran angeordneten Dämpferteil 48 aufweist. Der Bolzenteil 46 hält mit einem Kopfabschnitt 46a und einer Mutter 46b ebenfalls einen Blechabschnitt 36c eines oberen Scharnieroberteils 36b an einem Blechabschnitt 12a eines Bauteils 12. Dabei ist an dem Blechabschnitt 36c eine erste, hohlzylindrische Reibhülse 48g abgestützt, welche mit einer zweiten Reibhülse 48h reibschlüssig zusammenwirkt. Die Reibhülse 48h liegt radial innen von der Reibhülse 48g und ist mit einem Winkelabschnitt 48i vom Bolzenteil 46 gegen den Blechabschnitt 12a gespannt.
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Im Falle des vom Aktor 14 initiierten Ausstellens des Bauteils 12 verschiebt sich beim versuchten Nachschwingen des Bauteils 12 die Reibhülse 48h in der Reibhülse 48g, bis die in 7 dargestellte Situation entsteht. Die dabei erzeugte Änderung der kinetischen Energie des Bauteils 12 in Reibenergie zwischen den Reibhülsen 48g und 48h verhindert ein weiteres Schwingen des Bauteils 12.
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Die 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform eines Schwingungsdämpfungsbolzens 44, bei dem am Dämpferabschnitt 48 ebenfalls Reibhülsen 48g und 48h vorgesehen sind. Ein Unterschied zur Ausführungsform gemäß 6 und 7 liegt darin, dass die innenliegende Reibhülse 48h in axialer Richtung etwas länger gestaltet und an ihrem bezogen auf die Fig. unteren Endbereich mit einem außenliegenden Absatz 48j gestaltet ist. Dieser Absatz 48j trägt die eigentliche Reibfläche zur Reibhülse 48g und hinterhakt bei einem Verschieben der beiden Reibhülsen 48g und 48h relativ zueinander an dem Blechabschnitt 36c, so dass ein Auseinanderziehen der beiden Reibhülsen 48g und 48h im Falle des Ausstellens des Bauteils 12 insgesamt verhindert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung
- 12
- Bauteil
- 12a
- Blechabschnitt
- 12b
- Öffnung
- 14
- Aktor
- 16
- Aktorstempel
- 18
- Aktorgehäuse
- 20
- Scharnier
- 22
- Scharnierunterteil
- 24
- Lager
- 26
- kurzer Lenker
- 28
- Lager
- 30
- langer Lenker
- 32
- Lager
- 34
- Lager
- 36
- Scharnieroberteil
- 36a
- unteres Scharnieroberteil
- 36b
- oberes Scharnieroberteil
- 36c
- Blechabschnitt
- 38
- Lager
- 40
- Führungskulisse
- 42
- Führungsbolzen
- 44
- Schwingungsdämpfungsbolzen
- 46
- Bolzenteil
- 46a
- Kopfabschnitt
- 46b
- Mutter
- 48
- Dämpferteil
- 48a
- Hülse
- 48b
- Hülse
- 48c
- Schraubenfeder
- 48d
- Unterlegscheibe
- 48e
- konischer Ring
- 48f
- konischer Ring
- 48g
- Reibhülse
- 48h
- Reibhülse
- 48i
- Winkelabschnitt
- 48j
- Absatz
- 50
- Abstand
