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Die Erfindung betrifft einen Aufpralldämpfer mit den Merkmalen von Anspruch 1 zum Schutz einer Person beim Aufprall auf ein Kraftfahrzeug vor Verletzung.
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Stand der Technik
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Um Verletzungen einer Person, die mit einem Kraftfahrzeug kollidiert, gering zu halten, sind insbesondere im Frontbereich aktueller Kraftfahrzeuge unterschiedliche Systeme bekannt, um die Person zu schützen. Dabei wird insbesondere von einem erwachsenen Fußgänger bzw. Fahrradfahrer oder einem Kind ausgegangen, das mit dem Kraftfahrzeug kollidiert.
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Gängige Schutzsysteme sind im Bereich einer vorderen Motorhaube des Kraftfahrzeugs angeordnet und können aktiver oder passiver Natur sein. Passive Systeme umfassen eine Anzahl Flächen, die beim Aufprall der Person in vorbestimmter Weise deformiert werden können und dadurch Aufprallenergie abbauen. Aktive Systeme verändern vor oder während des Aufpralls eine Fahrzeuggeometrie und/oder bringen vorbestimmte Aufprallflächen in Stellung, welche durch Deformation die Aufprallenergie absorbieren können.
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Bei genormten Tests zum Fußgängeraufprallschutz, beispielsweise nach Euro-NCAP, wird, um eine Vergleichbarkeit von Belastungsmessungen zwischen unterschiedlichen Kraftfahrzeugen sicherzustellen, eine Scheibenwischeinrichtung des Kraftfahrzeugs vor einer solchen Messung entfernt. Je nach geometrischer Ausbildung des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Ausdehnung der Motorhaube, befindet sich die Scheibenwischeinrichtung zwischen dem oberen Ende der Motorhaube und dem unteren Ende der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs möglicherweise nicht in einem akuten Gefahrenbereich, jedoch kann bei einem tatsächlichen Aufprall eines Fußgängers auf das Kraftfahrzeug auch dieser Bereich in Kontakt mit der Person kommen, wobei Verletzungen durch einen Aufprall insbesondere des Kopfes der Person auf Elemente der Scheibenwischeinrichtung, nicht ausgeschlossen werden können. Sicherheitsmechanismen, die im Bereich der Scheibenwischeinrichtung verbaut sind, weisen eine Auslöseschwelle auf, unterhalb derer keine Verformung der Scheibenwischeinrichtung erfolgt, um in einem Normalbetrieb eine störungsfreie Funktion der Scheibenwischeinrichtung sicher zu stellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels derer eine verbleibende kinetische und/oder potentielle Restenergie einer auf ein Kraftfahrzeug aufprallenden Person im Bereich der Scheibenwischeinrichtung kontrolliert abgebaut werden kann.
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Die Erfindung löst das Problem durch einen Aufpralldämpfer mit den Merkmalen von Anspruch 1. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen an.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein erfindungsgemäßer Aufpralldämpfer zum Schutz einer Person beim Aufprall auf ein Kraftfahrzeug vor Verletzung umfasst einen Befestigungsbereich zur Befestigung des Aufpralldämpfers an einer Wischerwelle einer Scheibenwischeinrichtung des Kraftfahrzeugs, einen Aufprallbereich, welcher der Person zugewandt ist und einen verformbaren Absorptionsbereich, der den Aufprallbereich mit dem Befestigungsbereich verbindet.
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Vorteilhafterweise lässt sich der Aufpralldämpfer in Kombination mit einer aktiven oder passiven Aufprallschutzvorrichtung im Bereich der Scheibenwischeinrichtung oder in einem angrenzenden Bereich kombinieren. Da der Aufpralldämpfer keine für die Funktion oder den Betrieb des Kraftfahrzeugs erforderliche strukturelle Festigkeit aufweisen muss, kann die Dämpfungswirkung des Aufpralldämpfers schwellenlos bereits bei kleinen Aufprallkräften eingesetzt werden. Durch Verzicht auf aktive Betätigungs- bzw. Verformungselemente des Aufpralldämpfers kann der Aufpralldämpfer besonders kostengünstig herstellbar sein und eine hohe Betriebssicherheit aufweisen. Außerdem kann die Aufprallschutzvorrichtung eine Abdichtfunktion etwa gegen Feuchtigkeit im Bereich der Wischerwelle erfüllen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufpralldämpfer einstückig aus einem Kunststoff gefertigt. Die Eigenschaften bzw. der Aufbau des Kunststoffs können vorteilhafter Weise in weiten Grenzen an eine vorbestimmte Dämpfungsfähigkeit des Aufpralldämpfers angepasst werden. Dadurch kann auf ökonomische Weise ein effizienter Aufpralldämpfer herstellbar sein.
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Der Absorptionsbereich des Aufpralldämpfers kann eine Federabschnitt mit einer Sollbruchstelle umfassen, wobei die Sollbruchstelle eine vorbestimmte Bruchfestigkeit aufweist. Durch elastische Eigenschaften des Federabschnitts kann bereits eine kleine Aufprallenergie elastisch abgebaut werden. Bei einer größeren Aufprallenergie, welche die Bruchfestigkeit der Sollbruchstelle im Federabschnitt übersteigt, bricht der Federabschnitt auf eine vorbestimmte Weise, wobei weitere Aufprallenergie abgebaut werden kann. Durch Wahl eines zähen Materials für den Aufpralldämpfer kann die beim Bruch abgebaute Aufprallenergie vergrößert sein.
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Der Absorptionsbereich kann mehrere in Serie angeordnete Federabschnitte mit Sollbruchstellen in unterschiedlichen vorbestimmten Bruchfestigkeiten umfassen. Dadurch kann eine kaskadierte Funktion des Aufpralldämpfers implementiert sein, indem je nach Betrag der Aufprallenergie lediglich eine Verformung, eine Verformung und ein Bruch einer der Sollbruchstellen oder eine Verformung und ein Bruch mehrerer der Sollbruchstellen eintritt. So können kleine und mittlere Aufprallenergien auf angepasste Weisen kontrolliert abgebaut werden.
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Einer der Federabschnitte mit Sollbruchstelle kann durch eine Reduktion einer Materialstärke des Absorptionsbereich gebildet sein. Dadurch kann der Aufpralldämpfer mit Federabschnitt und Sollbruchstelle in kostengünstiger Weise und guter Wiederholbarkeit in Serie fertigbar sein. Gegebenenfalls kann die Reduktion der Materialstärke derart erfolgen, dass Aufprallenergien aus unterschiedlichen Richtungen in unterschiedlicher Weise bzw. Stärke abgebaut werden.
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Der Befestigungsbereich des Aufpralldämpfers kann eine Aufnahme für eine an der Wischerwelle angeordnete Befestigungsmutter aufweisen. Bei vielen Kraftfahrzeugen ist eine derartige Mutter im Bereich eines der Person zugewandten Endes der Wischerwelle angebracht, um einen Wischerarm an der Wischerwelle zu befestigen. Durch die entsprechende Aufnahme für die Befestigungsmutter kann der Aufpralldämpfer an unterschiedlichen Kraftfahrzeugen befestigbar sein, so dass er leicht nachrüstbar bzw. austauschbar sein kann.
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Eine alternative oder zusätzliche Befestigungsart sieht vor, am Aufpralldämpfer ein Befestigungselement zur Befestigung des Aufpralldämpfers an dem an der Wischerwelle angebrachten Wischerarm auszubilden. Hierdurch kann bei Wischeinrichtungen, die keine Befestigungsmutter im Bereich eines Endes der Wischerwelle vorsehen, eine Befestigungsmöglichkeit gegeben sein.
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Der Aufprallbereich kann aerodynamisch geformt sein, um der Entstehung von Luftwirbeln entgegen zu wirken. Da der Aufprallbereich üblicherweise sichtbar ist, können außer der aerodynamischen Formgebung noch weitere designerische Aspekte am Aufprallbereich umgesetzt werden, beispielsweise eine Farbgebung. Durch die aerodynamische Formgebung kann ein Luftwiderstandsbeiwert des Kraftfahrzeugs gesenkt sein. Ferner können bei Fahrtwind auftretende Geräusche durch die aerodynamische Form minimiert werden.
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In einer Ausführungsform ist der Aufpralldämpfer einstückig mit dem Wischerarm ausgeführt.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Scheibenwischeinrichtung an einem Kraftfahrzeug;
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2 eine Seitenansicht eines Aufpralldämpfers nach 1; und
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3 eine Untenansicht eines Aufpralldämpfers nach 1 darstellt.
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Genaue Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Scheibenwischeinrichtung 100 an einem Kraftfahrzeug 105.
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Das dargestellte Kraftfahrzeug 105 hat eine Hauptbewegungsrichtung von rechts nach links, d. h., ein vorderes Ende des Kraftfahrzeugs 105 befindet sich in der Darstellung von 1 links und ein hinteres Ende des Kraftfahrzeugs 105 befindet sich rechts. Das Kraftfahrzeug 105 umfasst eine Motorhaube 110, ein unterhalb der Motorhaube 110 liegendes Karosserieelement 115, eine Windschutzscheibe 120 und einen Holm 125, der die Windschutzscheibe 120 trägt.
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Die Scheibenwischeinrichtung 100 umfasst einen ersten Wischerarm 130, der ein erstes Wischerblatt 135 mit einer ersten Wischerwelle 140 verbindet. Im Bereich eines oberen Endes der Wischerwelle 140 ist ein Aufpralldämpfer 145 angeordnet. Der erste Wischerarm 130 liegt im Wesentlichen oberhalb einer Oberkante der Motorhaube 110. Der Aufpralldämpfer 145 liegt nur teilweise oberhalb der Oberkante der Motorhaube 110.
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Die Scheibenwischeinrichtung 100 umfasst ferner einen zweiten Wischerarm 150, der ein zweites Wischerblatt 155 mit einer zweiten Wischerwelle 160 verbindet. In der in 1 gezeigten Ausführungsform liegen ein oberes Ende der zweiten Wischerwelle 160 sowie ein unterer Abschnitt des zweiten Wischerarms 150 unterhalb der Oberkante der Motorhaube 110. Das obere Ende der zweiten Wischerwelle 160 wird nach oben durch die Motorhaube 110 abgedeckt, so dass ein Aufprall einer Person unmittelbar auf die zweite Wischerwelle 160 nicht zu befürchten ist. Ein Aufpralldämpfer wie der Aufpralldämpfer 145 an der ersten Wischerwelle 140 ist an der zweiten Wischerwelle 160 daher nicht vorgesehen. In einer anderen Ausführungsform der Scheibenwischeinrichtung 100 kann auch ein zweiter Aufpralldämpfer 145 im Bereich des oberen Endes der zweiten Wischerwelle 160 vorgesehen sein.
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Des Weiteren umfasst die Scheibenwischeinrichtung 100 eine Antriebseinrichtung 165, die einen Elektromotor, ein Untersetzungsgetriebe, einen Kurbeltrieb und ein Koppelgetriebe umfasst. Die genannten Elemente sind im vorliegenden Zusammenhang nicht weiter von Belag und werden daher hier nicht näher erläutert.
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In 1 ist zusätzlich eine Person 170 dargestellt, die einen Fußgänger oder Radfahrer repräsentiert, der einen Aufprall mit dem Kraftfahrzeug 105 erleidet. In Abhängigkeit einer Aufprallgeschwindigkeit und Größen- bzw. Längenverhältnissen der Person 170 und Elementen des Kraftfahrzeugs 105 im Bereich der Person 170 besteht die Gefahr, dass die Person 170, insbesondere mit ihrem Kopf, mit der Scheibenwischeinrichtung 100 im Bereich der ersten Wischerwelle 140 kollidiert. Der Aufpralldämpfer 145 ist dazu eingerichtet, eine in diesem Fall frei werdende Aufprallenergie kontrolliert abzubauen, um den Aufprall der Person 170 auf die Scheibenwischeinrichtung 100 zu dämpfen.
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Dabei ist der Aufpralldämpfer 145 mit einem oder mehreren Aufprall-Schutzsystemen kombinierbar, die im Bereich des vorderen Endes des Kraftfahrzeugs 105 installiert sein können. Ein erstes Aufprallschutzsystem kann im Bereich der Motorhaube 110 eingerichtet sein und auf aktive oder passive Weise den Aufprall der Person 170 auf die Motorhaube 110 dämpfen. Ein zweites Aufprallschutzsystem kann im Bereich der Wischerwellen 140 und 160 vorgesehen sein und beispielsweise bei einer Aufprallenergie, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, ein Lösen einzelner Teile der Scheibenwischeinrichtung 100 von den anderen Teilen bzw. dem Karosserieelement 115 erlauben. Hierfür können beispielsweise Sollbruchstellen im Bereich der Wischerwellen 140 und 160 vorgesehen sein. Um einen Wischbetrieb der Scheibenwischeinrichtung 100 ohne die aufprallende Person 170 zu gewährleisten, sind Bruchfestigkeiten dieser Sollbruchstellen relativ groß gewählt. Bricht eine der Sollbruchstellen der beschriebenen Aufprallschutzeinrichtung, so ist eine Funktion der Scheibenwischeinrichtung 100 möglicherweise nicht mehr gewährleistet.
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2 zeigt eine Seitenansicht eines Aufpralldämpfers 145 nach 1. Der Aufpralldämpfer 145 weist eine zylindrische Grundform auf, die zu einer Längsachse 205 radialsymmetrisch ist. Entlang der Längsachse 205 von oben nach unten umfasst der Aufpralldämpfer 145 vier aneinander angrenzende Abschnitte 210 bis 225. Der erste Abschnitt 210 hat die Form einer Kugelscheibe, so dass eine ebene obere Abschlussfläche 230 des Aufpralldämpfers 145 ohne scharte Kanten in den zylindrischen zweiten Abschnitt 215 übergeht. Unterhalb des zylindrischen zweiten Abschnitts 215 grenzt der dritte Abschnitt 220 an, der eine erste Einschnürung 235 trägt. Der unterhalb des dritten Abschnitts 220 liegende vierte Abschnitt 225 ist ähnlich geformt und umfasst eine zweite Einschnürung 240.
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Im Bereich der Einschnürungen 235 und 240 ist ein Querschnitt des Aufpralldämpfers 145 verringert, so dass die Einschnürungen 235 und 240 eine axiale Komprimierbarkeit des Aufpralldämpfers 145 und gegebenenfalls ein Verbiegen des Aufpralldämpfers 145 entlang seiner Längsachse 205 begünstigt. Die Einschnürungen 235 und 240 können ein verbleibendes Material in den Querschnitten durch den Aufpralldämpfer 145 so weit reduzieren, dass bei einer vorbestimmten Deformierung des Aufpralldämpfers 145 bzw. bei Einwirken einer vorbestimmten Aufprallenergie der Aufpralldämpfer 145 im Bereich einer der Einschnürungen 235, 240 reißt und sich somit plastisch verformt.
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Der Aufpralldämpfer 145 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem porösen, reißfesten Kunststoff gefertigt. Eine Elastizität des Aufpralldämpfers 145 ist durch einen Porösität des verwendeten Kunststoffs beeinflussbar. Die Reißfestigkeit bzw. Zähheit des Kunststoffs beeinflusst das Rissverhalten im Bereich der Einschnürungen 235, 240, wenn diese, wie oben beschrieben, als Sollbruchstellen fungieren. Dabei bewirken unterschiedlich tiefe und/oder breite Einschnürungen 235, 240 unterschiedlich starke Federwirkungen bzw. Sollbruchstellen mit unterschiedlichen Bruchlasten.
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Im Bereich einer Unterseite des Aufpralldämpfers sind exemplarische Befestigungselemente 245 (Clips) angedeutet, mit deren Hilfe der Aufpralldämpfer 145 am Wischerarm 130, 150 befestigt werden kann. Die Befestigung erfolgt bevorzugterweise werkzeuglos durch Einrasten.
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3 zeigt eine Untenansicht des Aufpralldämpfers 145 aus 1, allerdings ohne die Befestigungselemente 245. In einer Ausführungsform ist die dargestellte Ausführungsform mit der in 2 dargestellten Ausführungsform identisch.
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Der gezeigte Aufpralldämpfer 145 ist innen im Wesentlichen zylinderförmig ausgehöhlt. Korrespondierend zur ersten Einschnürung 235 ist eine erste Ringnut 305 in den Aufpralldämpfer 145 eingebracht, so dass die Materialstärke des Aufpralldämpfers 145 in einem Querschnitt, der durch die Einschnürung 235 und die erste Ringnut 205 verläuft, reduziert ist. In entsprechender Weise liegt eine zweite Ringnut 310 der zweiten Einschnürung 240 gegenüber.
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In einer alternativen Ausführungsform liegt die erste Ringnut 305 zwischen den Einschnürungen 235 und 240 und die zweite Ringnut 310 unterhalb der zweiten Einschnürung 240, so dass sich im Bereich des dritten und vierten Abschnitts 220, 225 des Aufpralldämpfers 145 von 1 eine im Wesentlichen konstante Materialstärke ergibt. In einem Längsschnitt entlang der Längsachse 205 verläuft das Material das Aufpralldämpfers 145 im Bereich des dritten und vierten Abschnitts 220, 225 entlang einer Wellenlinie, so dass der Aufpralldämpfer 145 in axialer Richtung mit relativ geringer Kraft komprimiert werden kann.
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Eine der Sollbruchstellen 235, 240 des Aufpralldämpfers 145 kann nur durch eine Einschnürung 235, 240 auf der Außenseite gebildet sein, während auf der Innenseite keine Querschnittsveränderung vorgesehen ist. Eine Sollbruchstelle kann auch nur durch eine Ringnut 305, 310 auf der Innenseite des Aufpralldämpfers 145 gebildet sein. Unterschiedliche Aufbauten mehrerer Sollbruchstellen 235, 240 am gleichen Aufpralldämpfer 145 sind ebenfalls möglich.
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Oberhalb des dritten und vierten Abschnitts 220, 225 ist ein Aufnahmebereich 315 in den Aufpralldämpfer 145 eingebracht. Der Aufnahmebereich 315 umfasst eine Vielzahl zackenförmiger, sich in axialer Richtung erstreckender Flächen, die dazu eingerichtet sind, Ecken einer sechseckigen Schraubenmutter aufzunehmen. In der gezeigten Ausführungsform liegen die Zacken in gleichmäßigen Abständen auf einem Umfang um die Längsachse 205. Zur Aufnahme der sechs Ecken der Schraubenmutter sind insgesamt zwölf Zacken mit gleichen Winkelabständen vorgesehen.
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In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der Aufnahmebereich 315 oberhalb der Zacken noch weiter nach oben, um einen oberen Abschnitt einen Hutmutter aufnehmen zu können.
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Anders als dargestellt besteht eine bevorzugte Ausführungsform des Aufpralldämpfers 145 darin, dass der Aufnahmebereich 315 unterhalb wenigstens einer der Einschnürungen 235, 240 oder Ringnuten 305, 310 liegt, um die Federwirkung bzw. die Wirkung der Sollbruchstelle zwischen dem Aufnahmebereich 315 und den ersten beiden Abschnitten 210, 215 anzuordnen, auf die der Aufprall der Person 170 mit hoher Wahrscheinlichkeit erfolgt.
