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Die Erfindung betrifft ein Scharnier für eine Fronthaube eines Kraftwagens, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Serienbau von Personenkraftwagen ist bekannt, Scharniere für Fronthauben der Personenkraftwagen einzusetzen, welche jeweils ein erstes, mit der entsprechenden Fronthaube zu verbindendes Scharnierteil sowie ein zweites Scharnierteil umfassen. Die Scharnierteile sind gelenkig miteinander verbunden und zwischen einer Normalstellung und einer Schutzstellung relativ zueinander bewegbar. Die beiden Scharnierteile sind in der Normalstellung mittels einer Halteeinrichtung gehalten und beispielsweise mittels eines Stellglieds von der Normalstellung in die Schutzstellung bewegbar.
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Aus der
DE 10 2006 051 238 A1 geht ein gattungsgemäßes Scharnier für eine Fronthaube eines Kraftwagens hervor.
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Es hat sich gezeigt, dass es bei der Bewegung der Scharnierteile von der Normalstellung in die Schutzstellung zu unerwünschten Bewegungen der Fronthaube kommen kann, woraus Verformungen und gegebenenfalls Beschädigungen der Fronthaube resultieren, falls keine anderweitigen Vorkehrungen getroffen sind.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Scharnier für eine Fronthaube eines Kraftwagens bereitzustellen, welches ein verbessertes Bewegungsverhalten der Fronthaube ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Scharnier mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein solches Scharnier für eine Fronthaube eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, umfasst ein erstes, mit der Fronthaube zu verbindendes Scharnierteil sowie zumindest ein zweites Scharnierteil, wobei die Scharnierteile gelenkig miteinander verbunden und zwischen einer Normalstellung und einer Schutzstellung relativ zueinander bewegbar sind. Ferner umfasst das Scharnier eine Halteeinrichtung, mittels welcher die Scharnierteile in der Normalstellung gehalten sind.
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Erfindungsgemäß ist zumindest eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher Schwingungen des ersten Scharnierteils und damit der Fronthaube bei einer Bewegung der Scharnierteile in die Schutzstellung abzudämpfen sind. Die Dämpfungseinrichtung reduziert oder vermeidet ein unerwünschtes Schwingen des ersten Scharnierteils und damit der Fronthaube während sich die Scharnierteile relativ zueinander in die Schutzstellung bewegen sowie bei erreichter Schutzstellung. Dadurch weist die Fronthaube ein sehr gutes Bewegungsverhalten auf. Die Dämpfung der Schwingungen vermeidet eine unerwünschte Verformung und Beschädigung der Fronthaube. Des Weiteren kommt die Dämpfung auch einer sehr guten Positionierung der Fronthaube in der Schutzstellung zu Gute.
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In dieser Schutzstellung, welche auch als Fußgängerschutzstellung bezeichnet wird, ist die Fronthaube vorteilhafterweise in Fahrzeuglängsrichtung in einem sich an eine Windschutzscheibe des Kraftwagens anschließenden Randbereich gegenüber der Normalstellung in Richtung der Front des Kraftwagens aufgestellt, so dass die Fronthaube beispielsweise bei einem Unfall mit einem Fußgänger diesen abfangen und somit einen Aufprall des Fußgängers, insbesondere dessen Kopfes, auf in Fahrzeughochrichtung unterhalb der Fronthaube angeordnete Komponenten, wie beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, vermeiden oder zumindest abdämpfen kann. Dabei wird die Fronthaube in Fahrzeughochrichtung nach oben und gegebenenfalls in Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftwagens etwas nach vorne oder hinten verschwenkt, um eine ausreichenden Abstand zwischen der Fronthaube und in Fahrzeughochrichtung darunter angeordneten Komponenten zu schaffen. Dies vermeidet oder reduziert zumindest die Wahrscheinlichkeit von schwerwiegenden Verletzungen des Fußgängers. Da durch die Dämpfungseinrichtung ein unerwünschtes und unkontrolliertes Schwingen des ersten Scharnierteils und damit der Fronthaube durch die plötzliche Bewegung in die Schutzstellung reduziert oder gar vermieden ist, kann der Fußgänger noch besser abgefangen werden, was somit der durch das Scharnier bereitgestellten Sicherheitsfunktion des Kraftwagens zugute kommt.
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Zur Bewegung der Scharnierteile in die Schutzstellung umfasst das Scharnier beispielsweise ein Stellglied, insbesondere einen pyrotechnischen Aktor, mittels welchem die Scharnierteile innerhalb sehr kurzer Zeit in die Schutzstellung bewegbar sind, um somit eine höchstmögliche Sicherheit für Fußgänger bereitzustellen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Dämpfungseinrichtung zum Abdämpfen der Schwingungen zumindest ein Deformationselement als Dämpfungselement, welches unter Energieverzehrung verformbar ist und bei der Bewegung der Scharnierteile in die Schutzstellung verformt wird. Durch die Energieverzehrung des Deformationselements wird Energie umgewandelt, wodurch die Schwingungen gedämpft werden.
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Dabei ist das Dämpfungselement beispielsweise einerseits an der ersten und andererseits an dem zweiten Scharnierteil oder einerseits an dem ersten Scharnierteil und andererseits an dem Stellglied abgestützt. Mit anderen Worten werden dadurch die Schwingungen zwischen den Scharnierteilen, beispielsweise zwischen zwei Scharnieranschlägen, oder zwischen dem Stellglied und dem ersten Scharnierteil gedämpft. Dies bewirkt eine effiziente Dämpfung der Schwingungen und hält den Bauraumbedarf des Scharniers gering, was insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum zur Lösung oder Vermeidung von Package-Problemen beiträgt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Scharnier beispielsweise bei einer als Motorhaube ausgebildeten Fronthaube eingesetzt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Halteeinrichtung zumindest ein Trennelement, mittels welchem die Scharnierteile in der Normalstellung gehalten sind und welches zum Bewegen der Scharnierteile teilbar ist. Dabei weist das Trennelement einen Dämpfungsbereich als Dämpfungselement der Dämpfungseinrichtung auf, mittels welchem die Schwingungen des ersten Scharnierteils bei der Bewegung der Scharnierteile in die Schutzstellung abzudämpfen sind. Bei dem Trennelement handelt es sich beispielsweise um ein Scherblech, welches bei einer Relativbewegung der Scharnierteile in die Schutzstellung durch einen sich relativ zum Scherblech bewegenden Scherbolzen an einer Soll-Scherstelle abgeschert bzw. zerteilt wird.
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Das Trennelement steht zum Beispiel über dessen Dämpfungsbereich mit einem Bereich zumindest eines der Scharnierteile in Reibkontakt, wodurch bei der Bewegung der Scharnierteile in die Schutzstellung infolge der Reibung die Schwingungen gedämpft werden. Dies stellt eine effiziente und gleichzeitig kostengünstige Möglichkeit dar, die Schwingungen zu dämpfen, um somit ein sehr gutes Bewegungsverhalten der Fronthaube zu realisieren. Unerwünschte Verformungen und Beschädigungen der Fronthaube sind dadurch vermieden.
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Bei dem zweiten Scharnierteil des Scharniers handelt es sich beispielsweise um ein Scharnierteil, welches mit der Karosserie des Kraftwagens zu verbinden ist, um somit das Scharnier an der Karosserie festzulegen. Bei dem zweiten Scharnierteil kann es sich auch um ein Zwischenscharnierteil handeln, welches über zumindest eine Lenkerelement bzw. Hebelelement gelenkig mit einem dritten Scharnierteil des Scharniers verbunden ist. Das dritte Scharnierteil ist dabei beispielsweise fest mit der Karosserie des Kraftwagens zu verbinden, um somit das Scharnier mit der Karosserie zu verbinden. In jeglicher Hinsicht vermeidet oder reduziert die Dämpfungseinrichtung die Schwingungen des ersten Scharnierteils und somit der Fronthaube bei der Bewegung in die Schutzstellung, woraus ein sehr gutes Bewegungsverhalten der Fronthaube resultiert.
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Ist das Dämpfungselement der Dämpfungseinrichtung beispielsweise reversibel lösbar mit zumindest einem der Scharnierteile verbunden, so hat dies den Vorteil, dass nach der Bewegung der Scharnierteile in die Schutzstellung zum Schutze des Fußgängers das Dämpfungselement kostengünstig ausgetauscht werden kann, um bei einem gegebenenfalls weiteren Bewegen der Scharnierteile in die Schutzstellung die unerwünschten Schwingungen wieder effizient und effektiv abdämpfen zu können. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement zum Abdämpfen der Schwingungen zerstört wird, wie es beispielsweise bei dem geschilderten Scherblech der Fall ist. Die reversibel lösbare Verbindung vermeidet einen Austausch bzw. eine Erneuerung des gesamten Scharniers. Vielmehr kann lediglich das zerteilte Scherblech durch ein neues, unzerteiltes Scherblech ersetzt werden, welches dann bei einer weiteren Bewegung in die Schutzstellung die Schwingungen abdämpfen kann.
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Als besonders geeignetes Material für das Dämpfungselement hat sich Metall, insbesondere Stahl, herausgestellt. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Dämpfungselement in Hybridbauweise auszuführen, also aus mehreren Materialien auszubilden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Dabei zeigt:
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1A eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Scharniers für eine Fronthaube eines Personenkraftwagens, welches zwei gelenkig miteinander verbundene und zwischen einer Normalstellung und einer Schutzstellung relativ zueinander bewegbar Scharnierteile umfasst, wobei eine Dämpfungseinrichtung mit einem Dämpfungselement vorgesehen ist, mittels welchem Schwingungen einer mit dem Scharnier zu verbindenden Motorhaube bei der Bewegung in eine Schutzstellung der Scharnierteile abzudämpfen sind, und wobei sich die Scharnierteile in der Normalstellung befinden;
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1B eine schematische Perspektivansicht des Scharniers gemäß 1A, wobei sich die Scharnierteile in der Schutzstellung befinden;
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2A eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Scharniers gemäß den vorhergehenden Figuren, wobei sich die Scharnierteile in der Normalstellung befinden;
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2B eine schematische Perspektivansicht des Scharniers gemäß 2A, wobei sich die Scharnierteile in der Schutzstellung befinden;
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3A eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Scharniers gemäß den vorhergehenden Figuren, wobei sich die Scharnierteile in der Normalstellung befinden;
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3B eine schematische Seitenansicht des Scharniers gemäß 3A, wobei sich die Scharnierteile in der Schutzstellung befinden;
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4A eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Scharniers gemäß den vorhergehenden Figuren, wobei sich die Scharnierteile in der Normalstellung befinden; und
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4B eine schematische Perspektivansicht des Scharniers gemäß 4A, wobei sich die Scharnierteile in der Schutzstellung befinden.
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Die 1A bis 4B zeigen ein Scharnier 10 für eine als Motorhaube ausgebildete Fronthaube eines Personenkraftwagens. Das Scharnier 10 umfasst ein erstes, mit der Fronthaube zu verbindendes Scharnierteil 12 sowie ein zweites Scharnierteil 14. Die Scharnierteile 12 und 14 sind gelenkig miteinander verbunden und um eine Schwenkachse 16 relativ zueinander verschwenkbar und dadurch zwischen einer Normalstellung und einer Fußgängerschutzstellung relativ zueinander bewegbar. Dabei zeigen die 1A, 2A, 3A und 4A das entsprechende Scharnier 10 in der Normalstellung bei geschlossener Fronthaube, wobei die Fronthaube einen in Fahrzeughochrichtung gemäß einem Richtungspfeil 18 unterhalb der Fronthaube angeordneten Motorraum nach oben hin abdeckt.
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Das Scharnier 10 umfasst ferner ein weiteres Scharnierteil 20, welches gelenkig mit zwei Hebelelementen 22 und 24 verbunden ist. Das Hebelelement 22 ist um eine Schwenkachse 26 relativ zu dem Scharnierteil 20 verschwenkbar, während das Hebelelement 24 um eine Schwenkachse 28 relativ zu dem Scharnierteil 20 verschwenkbar ist. Die Hebelelemente 22 und 24 sind auch gelenkig mit dem Scharnierteil 14 verbunden, wobei das Hebelelement 22 um eine Schwenkachse 30 relativ zu dem Scharnierteil 14 verschwenkbar ist, und wobei das Hebelelement 24 um eine Schwenkachse 32 relativ zu dem Scharnierteil 14 verschwenkbar ist.
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Dadurch, dass in Fahrzeuglängsrichtung und somit in Längsrichtung des Scharniers 10 gemäß einem Richtungspfeil 34 die Schwenkachsen 26 und 28 bzw. 30 und 32 voneinander beabstandet sind, ist das Scharnierteil 10 als Viergelenk ausgebildet. Durch die unterschiedlichen Längen der Hebelelemente 22 und 24 ist es geschaffen, dass bei einem Öffnen der Fronthaube diese zunächst in Fahrzeuglängsrichtung etwas nach vorne gemäß einem Richtungspfeil 36 sowie nach oben bewegt wird und schließlich in Richtung des Fahrzeughecks gemäß einem Richtungspfeil 38 aufgeschwenkt werden kann. Dies vermeidet eine unerwünschte Kollision eines einer Windschutzscheibe des Personenkraftwagens zugewandten Randbereichs der Fronthaube mit sich an diesen Randbereich anschließenden, anderweitigen Bereichen der Karosserie des Personenkraftwagens und der Windschutzscheibe selbst.
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Des Weiteren erlaubt die so dargestellte Kinematik des Scharniers 10 eine besonders vorteilhafte Bewegung der Fronthaube in eine Fußgängerschutzstellung, in welcher die Fronthaube gegenüber der in den 1A, 2A, 3A und 4A dargestellten Normalstellung in Fahrzeughochrichtung nach oben angehoben sowie der geschilderte Randbereich in Richtung der Front des Personenkraftwagens aufgestellt ist. Diese Fußgängerschutzstellung des entsprechenden Scharniers 10 ist in den 1B, 2B, 3B und 4B dargestellt. In der Normalstellung sind die Scharnierteile 12 und 14 mittels einer Halteeinrichtung gehalten, so dass die Scharnierteile 12 und 14 nicht relativ zueinander bewegbar sind. Zum Bewegen des Scharniers 10 bzw. der Scharnierteile 12 und 14 in die Fußgängerschutzstellung wirkt ein Stellglied, beispielsweise ein pyrotechnischer Aktor, auf eine entsprechende Anschlagsfläche eines der Scharnierteile 12 oder 14 und bewegt die Scharnierteile 12 und 14 relativ zueinander sowie relativ zu dem mit der Karosserie des Personenkraftwagens fest verbundenen Scharnierteil 20 in die in den 1B, 2B, 3B und 4B dargestellte Fußgängerschutzstellung des Scharniers 10.
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Da die Bewegung der Scharnierteile 12 und 14 in die Fußgängerschutzstellung in sehr kurzer Zeit erfolgt, um damit einen sehr guten Fußgängerschutz zu realisieren und einen auf die Fronthaube aufprallenden Fußgänger effizient und effektiv abfangen zu können, kann es zu unerwünschten Schwingungen, insbesondere des Scharnierteils 12 und damit der Fronthaube kommen, falls keine anderweitigen Vorkehrungen getroffen sind.
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Um ein solches Schwingen zu verhindern oder zumindest zu reduzieren umfasst das Scharnier 10 eine Dämpfungseinrichtung 40 mit einem Dämpfungselement 42, mittels welchem Schwingungen des Scharnierteils 12 und damit der Fronthaube abzudämpfen sind.
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Das Dämpfungselement 42 der Dämpfungseinrichtung 40 des Scharniers 10 gemäß den 1A und 1B ist als Deformationselement ausgebildet, welches bei der Bewegung von der in der 1A dargestellten Normalstellung in die in der 1B dargestellten Fußgängerschutzstellung unter Energieverzehrung deformiert wird. Bei dieser Energieverzehrung wird Energie, insbesondere den Schwingungen zur Verfügung stehende Energie, in Verformungsenergie des Dämpfungselements 42 umgewandelt und somit den Schwingungen entzogen, so dass die Schwingungen abgedämpft werden.
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Bei dem Dämpfungselement 42 handelt es sich beispielsweise um ein weiches, elastisches Element, welches beispielsweise aus einem Elastomer ausgebildet ist und die Schwingungen effizient dämpfen kann. Das Dämpfungselement 42 ist dabei einerseits an einem Anschlag 44 des Scharnierteils 14 und andererseits an einem Anschlag 46 des Scharnierteils 12 und somit zwischen den Scharnierteilen 12 und 14 abgestützt.
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Ebenso möglich ist, dass das Dämpfungselement 42 als Wabe und/oder aus einem Schaum oder dergleichen energieverzehrenden Profil bzw. Werkstoff ausgebildet ist.
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Auch das Dämpfungselement 42 der Dämpfungseinrichtung 40 des Scharniers 10 gemäß den 2A und 2B ist als Deformationselement ausgebildet und einerseits an dem Scharnierteil 12 und andererseits an dem Scharnierteil 14 abgestützt. Das Dämpfungselement 42 umfasst einen Dämpfungskörper 48 und eine Dämpfungsarm 50 mit einer Dämpfungsnase 52, wobei durch den Dämpfungsarm 50 ein Hebel der Dämpfungsnase 52 gegenüber dem Dämpfungskörper 48 bereitgestellt ist. Dadurch kann ein besonders hoher Betrag an Energie, insbesondere den Schwingungen zur Verfügung stehender Energie, in Verformungsenergie des Dämpfungselements 42 umgewandelt werden. Wie insbesondere der 2B zu entnehmen ist, kommt die Dämpfungsnase 52 bei der Bewegung in die Fußgängerschutzstellung in Anlage mit einem Anschlag des Scharnierteils 12.
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Das Dämpfungselement 42 der Dämpfungseinrichtung 40 des Scharniers 10 gemäß den 3A und 3B ist als Scherblech ausgebildet, welches bei der Bewegung in die Schutzstellung von einem mit dem Scharnierteil 14 fest verbundenen und relativ zu dem Scherblech bewegbaren Scherbolzen 54 an einer Soll-Scherstelle 56 zerteilbar ist. Das Dämpfungselement 42 weist einen Dämpfungsbereich 58 auf, welcher in Reibkontakt mit dem Scharnierteil 12 steht. Bei der Bewegung in die Schutzstellung bewegt sich der an dem Dämpfungselement 42 anliegende Scherbolzen 54 relativ zu dem Scharnierteil 12, wobei sich das Dämpfungselement 42 um eine Drehachse 60 dreht. Dieses Drehen relativ zu dem Scharnierteil 12 bewirkt infolge des Reibkontakts eine Umwandlung von Energie, insbesondere den Schwingungen zur Verfügung stehender Energie, in Reib- bzw. Wärmeenergie, so dass die Schwingungen abgedämpft werden.
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Das Dämpfungselement 42 der Dämpfungseinrichtung 40 des Scharniers 10 gemäß 4A und 4B ist als im Wesentlichen U-förmiges Deformationselement ausgebildet, wobei ein Schenkel der U-Form als Dämpfungsarm 50 ausgebildet ist.
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Bei der Bewegung in die Schutzstellung wird der Dämpfungsarm 50 von einem Bolzen 62 in Richtung eines Dämpfungskörpers 48 gedrückt, welcher einen weiteren Schenkel der U-Form des Dämpfungselements 42 bildet. Der Bolzen 62 ist dabei fest mit dem Scharnierteil 14 verbunden und bewegt sich relativ zu dem Dämpfungsarm 50 bzw. dem Dämpfungselement 42, welches an dem Scharnierteil 14 abgestützt und mit diesem verbunden ist.
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Das entsprechende Dämpfungselement 42 des entsprechenden Scharniers 10 ist dabei vorteilhafterweise reversibel lösbar mit zumindest einem der Scharnierteile 12 und/oder 14 verbunden. Dies ermöglicht einen einfachen und kostengünstigen Austausch des Dämpfungselements 42, so dass dieses bei einer etwaigen, weiteren Bewegung der Scharnierteile 12 und 14 in die Schutzstellung seine Dämpfungsfunktion effizient und effektiv bereitstellen kann.
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Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass mittels der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung die beim Aufstellen der Motorhaube mittels eines beispielsweise pyrotechnischen Aktuators auftretenden Schwingungen der Motorhaube, die bei bekannten Scharnieren teils inakzeptabel hoch werden und bis hin zu plastischen Verformungen an der Motorhaube führen können, deutlich reduziert sind, so dass gewährleistet werden kann, dass die Motorhaube den Aufstellvorgang schadensfrei übersteht.
