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Die Erfindung betrifft ein Scharnier für eine Frontklappe eines Kraftfahrzeugs, die von einem Verstellteil eines Aktors aus einer Schließlage in eine erhöhte Fußgängerschutzlage verstellbar ist, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
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Ein derartiges Scharnier weist in der
DE 10 2005 054 494 A1 an einem Scharnierteil ein schwenkbares Verriegelungselement auf, das sich bei geschlossener Frontklappe in einer Entriegelungsstellung befindet. Bei einem durch einen Aktor bewirkten schlagartigen Hochstellen der Frontklappe in die Fußgängerschutzlage wird das Verriegelungselement durch die Vorspannkraft eines Federelement gegen einen Anschlag in eine Sperrlage geschwenkt, in der das Verriegelungselement ein wesentliches Unterschwingen der Frontklappe unter die Fußgängerschutzlage verhindern soll. Damit das Sperrelement bei einem nachfolgenden Aufprall eines Fußgängers auf die Frontklappe eine Verlagerung der Frontklappe im Scharnierbereich nach unten nicht verhindert, ist vorgesehen, dass sich bei einem nachfolgenden Aufprall beispielsweise eines Fußgängers auf die Frontklappe das Verriegelungselement im Zusammenwirken mit einem karosseriefesten Wandbereich selbsttätig in eine Entriegelungsstellung verstellt. Diese Wirkungsweise erfordert eine genaue Abstimmung der Geometrie und der auftretenden Kräfte und Momente. Möglicherweise kann nicht bei allen Witterungsverhältnissen sicher gestellt werden, dass sich das Verriegelungselements in der gewünschten Weise verstellt. Das vermutlich unter nicht vorhersehbaren Reibungseinflüssen bewirkte Verschwenken des Verriegelungselements unter der Last eines Fußgängeraufpralls in die Entriegelungsstellung belastet den Fußgänger und ist bei der für den Fußgänger zugelassenen Gesamtbelastung zu berücksichtigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Scharnier mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, das mit wenigen und einfachen Bauteilen erreicht, dass bei einem vor einem Aufprall beispielsweise eines Fußgängers auf die Frontklappe von einem Aktor bewirkten Hochstellen der Frontklappe in die Fußgängerschutzlage die Frontklappe nicht oder nicht wesentlich unter die Fußgängerschutzlage zurück schwingt.
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Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Das erfindungsgemäße Scharnier für eine Frontklappe eines Kraftfahrzeugs, die von einem Verstellteil eines Aktors aus einer Schließlage in eine erhöhte Fußgängerschutzlage verstellbar ist, weist wenigstens ein Scharnierteil auf, das direkt oder über wenigstens ein weiteres Scharnierteil mit der Frontklappe verbunden und über wenigstens einen jeweils gelenkig an dem Scharnierteil und an einer Konsole der Karosserie angelenkten Lenker in eine Offenlage verstellbar ist. Die Hochstelllage des Verstellteiles des Aktors ist vor dem Erreichen der Fußgängerschutzlage der Frontklappe von einem Anschlag begrenzt. Zusätzlich ist an dem Scharnierteil oder an dem weiteren Scharnierteil oder an dem Lenker ein Stützelement angeordnet, das bei geschlossener Frontklappe außerhalb des Verstellbereiches des Verstellteiles des Aktors und bei in der Fußgängerschutzlage befindlicher Frontklappe mit einem geringen oder keinem Abstand über dem Verstellteil des Aktors angeordnet ist. Bei der Erfindung ist der Aktor vorzugsweise ein Druckspeicher oder pyrotechnischer Aktor, der einen Arbeitsraum aufweist, der unmittelbar nach einer durch den Aktor bewirkten Verlagerung der Frontklappe in die Fußgängerschutzlage noch zumindest für eine kurze Zeitdauer wenigstens einen Restdruck aufweist, der genutzt wird, um eine Abstützung des in der Fußgängerschutzlage über dem Verstellteil des Aktors befindlichen Stützelements an dem Verstellteil des Aktors zu ermöglichen, wodurch zumindest für eine kurze Zeitdauer vor einem Aufprall eines Fußgängers auf die Frontklappe ein Unterschwingen der Frontklappe unter die Fußgängerschutzlage verhindert oder wesentlich herab gesetzt ist. Die kurze Zeitdauer, in der sich in dem Arbeitsraum des Aktors ein hierfür ausreichender Restdruck befindet, kann konstruktiv vorgegeben und optimiert werden. Nach dieser Zeitdauer oder einer daran anschließenden kurzen Zeitdauer kann der Aktor im Wesentlichen drucklos sein und/oder bei einem Aufprall beispielsweise eines Fußgängers auf die Frontklappe als Dämpfer oder zusätzlicher Dämpfer sofort oder verzögert wirken. Hierzu kann der Aktor beispielsweise in einem Zylinder zwei von einem Kolben getrennte Arbeitsräume aufweisen, die über wenigstens eine Drosselöffnung verbunden sind. Nachdem sich das Stützelement vor der Aktivierung des Aktors beispielsweise durch eine Sensoreinrichtung, die einen Fußgängeraufprall erfasst, außerhalb des Verstellbereiches des Verstellteiles des Aktors befindet, wird ein beispielsweise schlagartiges Hochstellen der Frontklappe von dem Stützelement nicht behindert. Die Bauteile des Scharniers sind einfach und können kostengünstig gefertigt werden. Das Stützelement kann ortsfest oder verstellbar, beispielsweise schwenkbar angeordnet sein. Ein verstellbares Stützelement kann von einem vorgespannten Federelement in eine von einer Stützschulter begrenzte Stützlage belastet sein. Ein federbelastetes, verstellbares Stützelement kann beispielsweise über einen Verstellbereich des Verstellteiles des Aktors seitlich an dem Verstellteil oder an einem anderen Teil des Scharniers anliegen. Beispielsweise in diesem oder einem anderen Fall kann das verstellbare Stützelement – ähnlich wie ein fest angeordnetes Stützelement – erst in einer letzten Bewegungsphase der Frontklappe in die Fußgängerschutzlage über das Verstellteil des Aktors in eine Anlage an der Stützschulter gelangen, in der sich das Stützelement in einer Stützlage befindet, in der es mit dem Verstellteil des Aktors zusammen wirken und ein wesentliches Unterschwingen der Frontklappe unter die Fußgängerschutzlage verhindern kann.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Scharniers in einer vereinfachten Seitenansicht bei geschlossener Frontklappe,
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2 eine 1 entsprechende Ansicht bei kurz zuvor von dem Aktor schlagartig in die Fußgängerschutzlage hochgestellter Frontklappe, in der bei einer eventuellen Rückschlagbewegung der Frontklappe nach unten das an dem Verstellteil des pyrotechnischen Aktors zur Anlage gekommene Stützelement ein Unterschwingen der Frontklappe unter die Fußgängerschutzlage verhindert oder wesentlich herab setzt,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer vereinfachten Seitenansicht auf ein schwenkbares Stützelement, das bei geschlossener Frontklappe fixiert ist,
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4 eine 3 entsprechende Ansicht, in der die Frontklappe von dem aktivierten Aktor teilweise in Richtung einer erhöhten Fußgängerschutzlage verstellt ist und
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5 eine 3 entsprechende Ansicht, in der sich unmittelbar nach dem Hochstellen der Frontklappe in die Fußgängerschutzlage oder etwas darüber hinaus die durch elastische Rückprallkräfte nach unten belastete Frontklappe vor einem Aufprall beispielsweise eines Fußgängers auf die Frontklappe über das durch Federkraft selbsttätig vor den Aktor verstellte Stützelement an dem Aktor abstützt.
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Das in 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellte Scharnier für eine nicht dargestellte Frontklappe eines Kraftfahrzeugs, die von einem Verstellteil 1 eines pyrotechnischen Aktors 2 aus einer Schließlage in eine erhöhte Fußgängerschutzlage verstellbar ist, weist ein Scharnierteil 3 auf, das über ein weiteres, direkt mit der Frontklappe verbundenes Scharnierteil 4 mittelbar mit der Frontklappe verbunden ist. Das Scharnierteil 3 und des weitere Scharnierteil 4 sind um eine gemeinsame Schwenkachse 5 schwenkbar verbunden und normal von einer Fixiereinrichtung 6 zueinander fixiert.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Fixiereinrichtung 6 einen in Höhenrichtung von dem Verstellteil 1 des Aktors 2 verstellbares Keilelement 7 auf, das von dem aktivierten Aktor 2 nach oben verstellt einen Sperrbolzen 8 aus einer Bolzenaufnahme im Scharnierteil 3 verlagert hat, wodurch die Scharnierteile 3 und 4 gegeneinander um die Schwenkachse 5 in eine der Fußgängerschutzlage der Frontklappe entsprechende Winkellage schwenkbar sind.
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Die Fixiereinrichtung wird nur dann von dem Aktor 2 gelöst, wenn eine nicht dargestellte Sensoreinrichtung einen eingetretenen oder bevorstehenden Aufprall eines Fußgängers auf das Kraftfahrzeug erfasst hat.
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Bei einem durch den Aktor 2 bewirkten Hochstellen der Frontklappe in die erhöhte Fußgängerschutzlage, die sich bei dem Ausführungsbeispiel etwa in der 2 entsprechenden Lage oder etwas darüber befindet, wirkt das Verstellteil 1 des Aktors mit der Unterseite 9 des Keilelements 7 zusammen.
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Bei über die Fixiereinrichtung in einer 1 entsprechenden Winkellage miteinander verbundenen Scharnierteilen 3, 4 kann die Frontklappe aus der 1 entsprechenden Schließlage in eine nicht dargestellte Offenlage verstellt bzw. um eine virtuelle, ortsveränderliche Fahrzeugquerachse geschwenkt werden. Die virtuelle, ortsveränderliche Fahrzeugquerachse ist durch den ideellen Schnittpunkt jeweils der Verbindungsgeraden durch die Achsen 10, 11 bzw. 12, 13 von zwei ein Viergelenk bildenden Lenkern 14, 15 gebildet, die jeweils um eine Achse 10, 11 bzw. 12, 13 schwenkbar einerseits an dem Scharnierteil 3 und andererseits an einer an der Karosserie 18 des Kraftfahrzeugs befestigten Konsole 16 angelenkt sind.
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Die Hochstelllage des Verstellteiles 1 ist in der 2 entsprechenden Lage vor oder beim Erreichen der Fußgängerschutzlage des Frontteiles von einem nicht dargestellten Anschlag im Aktor 2 begrenzt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist an dem Scharnierteil 3 ein Stützelement 17 ortsfest angeordnet, das bei geschlossener Frontklappe – wie in 1 dargestellt – außerhalb des Verstellbereiches des Verstellteiles 1 des Aktors 2 und bei in der Fußgängerschutzlage befindlicher Frontklappe – etwa wie in 2 dargestellt – mit einem geringen oder keinem Abstand über dem Verstellteil 1 des Aktors 2 angeordnet ist.
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Der in den Figuren nicht dargestellte Arbeitsraum in einem Zylinder des pyrotechnischen Aktors 2 ist unmittelbar nach dem Hochstellen der Frontklappe in die Fußgängerschutzlage zumindest noch für eine kurze Zeitdauer zumindest mit einem Restdruck druckbelastet.
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Dies hat den Vorteil, dass bei einer eventuellen Rückschwingbewegung oder Belastung der unmittelbar zuvor in die Fußgängerschutzlage hochgestellten Frontklappe nach unten sich das Stützelement 17 sofort oder nach einer unwesentlichen Bewegung der Frontklappe nach unten an dem Verstellteil 1 des pyrotechnischen Aktors 2 abstützen und dadurch zumindest für die Zeitdauer ein Unterschwingen der Frontklappe unter die Fußgängerschutzlage verhindern oder wesentlich herab setzen kann.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 3 bis 5 dargestellt, das im Wesentlichen mit dem ersten Ausführungbeispiel überein stimmende Bauteile aufweist, jedoch an Stelle eines ortsfest an einem Scharnierteil angeordneten Stützelements ein an einem Scharnierteil, bei dem Ausführungsbeispiel an dem Scharnierteil 3 um eine Schwenkachse 19 schwenkbares Stützelement 17' aufweist. Das Stützelement 17' ist von einem nicht dargestellten vorgespannten Federelement in den 3 bis 5 im Gegenuhrzeigersinn um die Schwenkachse 19 federbelastet.
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In der 3 entsprechenden Schließlage der nicht dargestellten Frontklappe ist das Stützelement 17' von einer Fixiereinrichtung gegenüber dem Scharnierteil 3 festgehalten. Hierzu ist an einem dem weiteren Scharnierteil 4 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechenden weiteren Scharnierteil 4 ein Stützkörper 23 beispielsweise ortsfest angeordnet. Der Stützkörper 23 wirkt mit einem Schenkel 22 des Stützelements 17' derart zusammen, dass der zum Stützkörper 23 federbelastete Schenkel 22 des Stützelements 17 in einer schlitzförmigen Ausnehmung 24 in einem Stützteil 20 verbleibt, wodurch das Stützelement 17' in seiner Winkellage fixiert ist. Das Stützteil 20 ist mit dem Scharnierteil 3 verbunden oder an dem Scharnierteil 3 ausgebildet.
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Bei einem durch den aktivierten Aktor 2 bewirkten Hochstellen der Frontklappe durch ein Ausfahren des beispielsweise mit einer unteren Stützfläche 25 des Stützteiles 20 zusammen wirkenden Verstellteiles 1 des Aktors 2 nach oben wird die Frontklappe – wie in 4 dargestellt – in Richtung ihrer Fußgängerschutzlage verstellt. Dabei wird der am weiteren Scharnierteil 4 befestigte Stützkörper 23 von dem Schenkel 22 des Stützelements 17' weg verstellt, wodurch sich das von einem Federelement vorgespannte Stützelement 17' in den 3 bis 5 im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 19 zumindest etwas verdrehen kann, bis ein weiterer Schenkel 21 des Stützelement 17' – wie in 4 dargestellt – seitlich an dem Verstellteil 1 des Aktors 2 anliegt. Hat das Verstellteil 1 seine maximale Ausfahrstellung und damit seine Hochstelllage erreicht, kann beim weiteren, durch ihre erreichte Geschwindigkeit selbsttätigen Hochstellen der Frontklappe in die Fußgängerschutzlage oder kurzzeitig etwas darüber hinaus der Schenkel 21 des Stützelements 17' an dem Kopfteil des Verstellteiles 1 vorbei verstellt werden, wodurch das federbelastete Stützelement 17' in eine 5 entsprechende Stützlage schwenken kann, in der das Stützelement 17' beispielsweise im Bereich des Schenkels 21 an einer Stützschulter 26 anliegt, die bei dem Ausführungsbeispiel durch das Stützteil 20 gebildet ist.
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Befindet sich das Stützelement 17' in seiner 5 entsprechenden Stützlage kann sich die von dem aktivierten Aktor 2 bzw. seinem Verstellteil 1 in die Fußgängerschutzlage oder etwas darüber hinaus verstellte Frontklappe oder ein damit fest oder verstellbar verbundenes Bauteil bei einem durch elastische Rückstellkräfte nach unten bewirkten Rückprall der Frontklappe noch vor einem Aufprall beispielsweise eines Fußgängers auf die Frontklappe über das durch Federkraft selbsttätig vor den Aktor verstellte Stützelement 17' an dem Verstellteil 1 des Aktors 2 abstützen. Der zu diesem Zeitpunkt noch unter einem Gasdruck oder Restgasdruck stehende Aktor kann dann wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Unterschwingen oder zumindest ein wesentliches Unterschwingen der Frontklappe unter die Fußgängerschutzlage kurzzeitig verhindern. Ein nachfolgender Aufprall einer unfallbedingt auf die Frontklappe fallenden Person kann dann etwa in der optimalen Fußgängerschutzlage der Frontklappe von der Frontklappe und einer darunter befindlichen Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung und/oder mit dem Aktor abgefangen werden, wenn der Aktor noch unter einem Restgasdruck stehen sollte. Dies kann konstruktiv vorgesehen sein, wofür lediglich beispielsweise wenigstens eine Drosselöffnung in einem Kolben des Aktors 2 oder in einer zwei Arbeitsräume des Aktors 2 verbindenden Leitung mit einer entsprechenden Querschnitt vorzusehen ist.
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Die Erfindung kann selbstverständlich von dem einzigen Ausführungsbeispiel abweichend ausgeführt werden. Das Scharnier ist für eine Frontklappe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, die von einem Verstellteil eines Aktors aus einer Schließlage in eine erhöhte Fußgängerschutzlage verstellbar ist. Das Scharnier weist wenigstens ein Scharnierteil auf, das direkt oder über wenigstens ein weiteres Scharnierteil mit der Frontklappe verbunden und über wenigstens einen jeweils gelenkig an dem Scharnierteil und an einer Konsole der Karosserie angelenkten Lenker in eine Offenlage verstellbar ist. Die Hochstelllage des Verstellteiles ist vor dem Erreichen der Fußgängerschutzlage von einem Anschlag begrenzt. An dem Scharnierteil oder an dem weiteren Scharnierteil oder an dem Lenker ist ein Stützelement angeordnet, das bei geschlossener Frontklappe außerhalb des Verstellbereiches des Verstellteiles des Aktors und bei in der Fußgängerschutzlage befindlicher Frontklappe mit einem geringen oder keinem Abstand über dem Verstellteil des Aktors angeordnet ist. Das Stützelement kann beispielsweise fest oder bis zur Anlage an einer Stützschulter verstellbar an dem Scharnierteil oder an dem weiteren Scharnierteil oder an dem Lenker angeordnet sein. Das Stützelement kann bis zur Anlage an einer Stützschulter schwenkbar an dem Scharnierteil oder an dem weiteren Scharnierteil oder an dem Lenker angeordnet sein. Ein Federelement kann das Stützelement zur Stützschulter belasten. Der Aktor kann beispielsweise ein Druckspeicher oder ein pyrotechnischer Aktor sein. Andere Aktoren sind ebenfalls verwendbar. Der Arbeitsraum des Druckspeichers oder pyrotechnischen Aktors kann unmittelbar nach dem Hochstellen der Frontklappe in die Fußgängerschutzlage zumindest noch für eine kurze Zeitdauer zumindest mit einem Restdruck druckbelastet sein, wodurch sich bei einer eventuellen Verstellbewegung oder Belastung der unmittelbar zuvor in die Fußgängerschutzlage hochgestellten Frontklappe nach unten das Stützelement an dem Verstellteil des Druckspeichers oder pyrotechnischen Aktors abstützen und dadurch zumindest für die Zeitdauer ein Unterschwingen der Frontklappe unter die Fußgängerschutzlage verhindern oder wesentlich herab setzen kann. Das Scharnierteil und das weitere Scharnierteil können um eine gemeinsame Scharnierachse schwenkbar verbunden und normal über eine Fixiereinrichtung verbunden sein, die beispielsweise zumindest mittelbar von dem Aktor lösbar ist. Das Scharnierteil kann über zwei ein Viergelenk bildende Lenker verstellbar sein, die jeweils um eine Achse schwenkbar einerseits mit dem Scharnierteil und andererseits mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs oder einer daran befestigten Konsole verbunden sind. Das Scharnierteil kann aber auch kinematisch anders verstellbar sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005054494 A1 [0002]
