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Die Erfindung betrifft eine Klappe für ein Kraftfahrzeug, die an einer Seite an einem Lagerelement schwenkbar gelagert ist und an ihrer gegenüberliegenden Seite ein Verriegelungselement zum Verriegeln der Klappe im geschlossenen Zustand aufweist und die mittels eines Antriebs verstellbar ist.
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Der in dieser Anmeldung verwendete Begriff „Klappe” umfasst sowohl Frontklappen bzw. Motorhauben als auch Heckklappen.
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Es ist bereits bekannt, bei derartigen Klappen einen Antrieb vorzusehen, um die Klappe in bestimmten Situationen verstellen zu können. Zum Schutz von Fußgängern kann eine Klappe nach der Detektion eines Aufpralls aktiv angehoben werden, damit ein Teil der Aufprallenergie durch Deformation der Klappe aufgenommen werden kann. Derartige aktive Klappen werden zumeist einerseits vertikal nach oben und zusätzlich horizontal nach hinten verschoben. Wenn die Klappe hingegen nicht angehoben wird, steht wegen der steifen Unterstruktur des Fahrzeugs zumeist kein ausreichender Verformungsweg zur Verfügung.
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Aus der
DE 10 2008 057 880 A1 ist eine Vorrichtung zur Verstellung einer Klappe für ein Kraftfahrzeug bekannt, die einen Antrieb aufweist, der eine Linearbewegung zum Verstellen der Klappe durchführt. Bei der Verstellung wird die Klappe in einer Kulissenführung geführt.
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In der
DE 10 2004 044 736 A1 wird eine Klappe vorgeschlagen, die über ein Scharnier mit der Karosserie verbunden ist. Bei einem Aufprall kann sich ein Teil des Scharniers vertikal bewegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klappe anzugeben, die erweiterte Verstellmöglichkeiten bietet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Klappe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Antrieb als zweidimensionaler Aktuator ausgebildet ist, der innerhalb eines Verstellbereichs eine stufenlose Verstellung der Klappe entlang einer ersten Achse und einer dazu senkrechten zweiten Achse ermöglicht.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene stufenlose Verstellung der Klappe kann diese innerhalb des Verstellbereichs praktisch beliebig zweiachsig verschoben werden. Eine derartige flexible Verstellmöglichkeit kann in unterschiedlichen Betriebszuständen genutzt werden.
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Eine Möglichkeit besteht darin, die Klappe nach einer erkannten Kollision mit einem Fußgänger in eine erhöhte und nach hinten verschobene Stellung zu bewegen, so dass unterhalb der Klappe ein Deformationsweg gebildet wird, der die Folgen eines Aufpralls für einen Fußgänger verringert.
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Neben dem Verfahren in diese sogenannte Fußgängerstellung ist es auch möglich, die Klappe in eine zweite Stellung zu verfahren, bei der die Klappe weiter in Längsrichtung des Fahrzeugs nach hinten verschoben wird. Durch das Verfahren in diese sogenannte „Typschadenstellung” soll eine Beschädigung des vorderen Bereichs der Klappe vermieden werden, wodurch sich die Reparaturkosten verringern.
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Durch die Möglichkeit, die Klappe jederzeit beliebig verschieben zu können, kann die Klappe z. B. nach dem Erfassen einer drohenden Gefahr, z. B. nach dem Erfassen eines Fußgängers, der mit dem Fahrzeug kollidieren könnte, vorausschauend in eine Schutzstellung gefahren werden, die grundsätzlich der Fußgängerstellung entspricht, in der die Klappe sowohl nach oben als auch nach hinten verfahren ist. Durch die Anbindung an andere Sicherheitssysteme, z. B. an ein System zur Umfelderkennung kann diese Sicherheitsstellung z. B. auch beim Befahren eines potentiell gefährlichen Fahrbahnabschnitts, z. B. einer Tempo-30-Zone angefahren werden. Die Steuerung der Verstellung kann durch eine entsprechende Steuerungseinrichtung erfolgen.
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Eine weitere mögliche Anwendung kann vorsehen, dass bei der Montage des Fahrzeugs Spalten oder Fugen zwischen der Klappe und der Karosserie einfach justiert werden können, indem die Klappe mittels des Antriebs passend verstellt wird.
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Eine weitere Anwendung sieht vor, dass die Klappe als Spoiler genutzt werden kann, durch eine Verstellung der Klappe mittels des Antriebs können somit bestimmte aerodynamische oder akustische Effekte erzielt werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Klappe kann es vorgesehen sein, dass die erste Achse eine zumindest näherungsweise horizontale Achse ist, die vorzugsweise der Fahrzeuglängsrichtung entspricht, und dass die zweite Achse eine zumindest näherungsweise vertikale Achse ist, vorzugsweise die z-Achse des Fahrzeugs. Auf diese Weise kann die Verschiebung der Klappe durch eine kombinierte Bewegung, bestehend aus einer horizontalen Bewegung und einer vertikalen, nach oben gerichteten Bewegung realisiert werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass dem Verriegelungselement ein zweiter zweidimensionaler Aktuator zugeordnet ist und die Klappe durch eine koordinierte Bewegung beider Aktuatoren verstellbar ist. Bei dieser Variante sind somit zwei Aktuatoren vorgesehen, von denen einer an einer Seite der Klappe an einem Lagerelement und der andere Aktuator an der gegenüberliegenden Seite der Klappe an dem Verriegelungselement angeordnet ist. Der zweite Aktuator an dem Verriegelungselement wird benötigt, um bei einer Verstellung der Klappe in horizontaler und/oder vertikaler Richtung auch das Verriegelungselement bzw. einen Teil des Verriegelungselements zu verstellen.
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Im Hinblick auf die Aktuatoren wird es bevorzugt, dass ein Aktuator zwei senkrecht zueinander verstellbare Linearantriebe aufweist. Wichtig ist dabei, dass mittels des Aktuators jede beliebige Position innerhalb eines zweidimensionalen Verstellbereichs angefahren werden kann.
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Alternativ kann ein Aktuator einen Antrieb mit einem Doppelexzenter aufweisen. Ein Doppelexzenter umfasst einen ersten drehbaren Exzenter, der mit einem zweiten drehbaren Exzenter gekoppelt ist. Durch eine entsprechende Steuerung und Verstellung der beiden Exzenter kann eine beliebige Position innerhalb eines zweidimensionalen Verstellbereichs angefahren werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es bei der erfindungsgemäßen Klappe vorgesehen sein, dass ein Aktuator zwei Linearantriebe, vorzugsweise Spindeltriebe, aufweist, deren eine Enden an einem gemeinsamen Befestigungspunkt oder an zwei voneinander beabstandeten Befestigungspunkten des Lagerelements angeordnet sind und deren entgegengesetzte Enden an einer Fahrzeugkarosserie befestigbar sind.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Klappe, die an einer Seite an einem Lagerelement schwenkbar gelagert ist und an ihrer gegenüberliegenden Seite ein Verriegelungselement zum Verriegeln der Klappe im geschlossenen Zustand aufweist und die mittels eines Antriebs verstellbar ist.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass der Antrieb als zweidimensionaler Aktuator gebildet ist, der innerhalb eines Verstellbereichs eine stufenlose Verstellung der Klappe entlang einer ersten Achse und einer dazu senkrechten Achse ermöglicht.
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Vorzugsweise kann dem Verriegelungselement des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ein zweiter zweidimensionaler Aktuator zugeordnet sein, wobei die Klappe durch eine koordinierte Betätigung beider Aktuatoren verstellbar ist.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine Steuerungseinrichtung aufweist, die an eine Umfelderkennungseinheit angeschlossen und dazu ausgebildet ist, bei einer erkannten gefährlichen Situation oder einer drohenden Gefahr die Klappe in eine bezogen auf eine Normalposition höhere und nach hinten versetzte Position zu bewegen. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug dazu ausgebildet, die Klappe nach der Beendigung einer gefährlichen Situation automatisch reversibel in die Normalposition zurückzubewegen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Klappe, die aus einer Nullstellung in eine verschobene Stellung bewegbar ist;
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2 ein Detail einer Klappe mit einem Aktuator;
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Klappe im Bereich eines Aktuators;
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4 einen zweidimensionalen Aktuator in einer perspektivischen Ansicht;
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5 und 6 einen zweidimensionalen Aktuator mit einem Doppelexzenter;
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7 einen zweidimensionalen Aktuator, der als Linearantrieb ausgebildet ist;
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8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines als Linearantrieb ausgebildeten zweidimensionalen Aktuators; und
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9 und 10 einen zweidimensionalen Aktuator, der einem Verriegelungselement der Klappe zugeordnet ist.
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1 ist eine Seitenansicht und zeigt eine erfindungsgemäße Klappe 1, die aus einer Nullstellung in einer verschobene Stellung bewegbar ist. Die verschobene Stellung ist in 1 gestrichelt dargestellt. Die in 1 gezeigte Klappe 1 ist an ihrem hinteren Ende an einem schematisch dargestellten Lagerelement 2 schwenkbar gelagert. Am gegenüberliegenden, vorderen Ende der Klappe 1 ist ein Verriegelungselement 3 vorgesehen, durch das die Klappe im geschlossenen Zustand verriegelt wird. Dem Lagerelement 2 ist ein zweidimensionaler Aktuator 4 zugeordnet, um die Klappe 1 sowohl horizontal als auch vertikal zu verschieben. Ein weiterer Aktuator 5 ist dem Verriegelungselement 3 zugeordnet, um das vordere Ende der Klappe 1 zu verschieben. Mittels des Aktuators 4 kann die Klappe 1 aus der mit durchgezogener Linie gezeichneten Normalstellung oder Nullstellung in eine andere Position bewegt werden, indem die Klappe 1 durch die Aktuatoren 4, 5 vertikal nach oben und zumindest näherungsweise horizontal zum hinteren Ende des Fahrzeugs verschoben wird. Die Endposition der Klappe ist in 1 gestrichelt dargestellt.
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Der Aktuator 5 befindet sich am vorderen Ende der Klappe 1 im Bereich des Verriegelungselements 3. Die Aktuatoren 4, 5 können entweder separat und unabhängig von dem Lagerelement 2 und dem Verriegelungselement 3 ausgebildet sein, bei anderen Ausführungen kann ein Lagerelement jedoch auch einen Aktuator umfassen bzw. ein Verriegelungselement kann einen zweidimensionalen Aktuator umfassen.
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Das Bewegen der Klappe 1 aus der Normalstellung in eine nach oben und hinten verschobene Stellung kann in verschiedenen Betriebszuständen vorgenommen werden.
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Nach der Detektion eines Aufpralls eines Fußgängers wird die Klappe 1 innerhalb kürzester Zeit (< 1 s) von der Nullstellung oder Normalstellung in die in 1 gestrichelte dargestellte Fußgängerstellung bewegt.
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Um bei Unfällen oder Kollisionen eine Beschädigung des vorderen Bereichs der Klappe 1 zu vermeiden, kann die Klappe 1 alternativ auch in eine andere Position bewegt werden, indem sie ebenfalls vertikal und zusätzlich noch weiter horizontal verschoben wird. In dieser Position ist die Gefahr einer Beschädigung des vorderen Endes der als Motorhaube ausgebildeten Klappe 1 beträchtlich verringert.
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Da das vordere Ende der Klappe 1 einen Schlossbügel aufweist, der im geschlossenen Zustand von dem Verriegelungselement 3 gehalten wird, ist es erforderlich, bei einer Verschiebung des hinteren Endes der Klappe 1 auch das vordere Ende mittels des Aktuators 5 koordiniert zu verstellen.
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2 ist eine Seitenansicht und zeigt schematisch ein Detail der Klappe 1 im Bereich des Aktuators 4.
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In 2 erkennt man, dass das als Scharnierhebel ausgebildete Lagerelement 2 an der Unterseite der Klappe 1 angeordnet ist. Das Scharnierelement ist wiederum mit dem zweidimensionalen Aktuator 4 verbunden, über den es an der Karosserie 6 eines Kraftfahrzeugs gelagert ist. In diesem Ausführungsbeispiel bilden das als Scharnierhebel ausgebildete Lagerelement 2 und der zweidimensionale Aktuator 4 ein Bauteil, mit dem einerseits ein Verschwenken der Klappe 1 zum Öffnen oder Schließen und andererseits eine Verstellung der Position der Klappe 1 erfolgen kann.
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Die beiden Pfeile 7, 8 geben an, dass mittels des Aktuators 4 sowohl eine horizontale als auch eine vertikale Verstellung der Klappe 1 über den mit ihr verbundenen Scharnierhebel möglich ist. Der Verstellbereich des Aktuators 4 umfasst näherungsweise dessen gesamte Fläche, d. h. ein Lagerpunkt 9 des als Scharnierhebel ausgebildeten Lagerelements 2 kann auf der gesamten in 2 gezeigten Fläche des Aktuators 4 bewegt werden. Eine Bewegung des ortsfest mit der Karosserie 6 verbundenen Aktuators 4 bewirkt somit eine Verstellung der Klappe 1 in Richtung der Pfeile 7, 8. Durch eine koordinierte Bewegung können somit sämtliche Positionen auf der in 2 gezeigten Fläche des Aktuators 4 angefahren werden.
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An dem gegenüberliegenden Ende der Klappe 1, im Bereich des Verriegelungselements 3, ist der zweite Aktuator 5 angeordnet, so dass das vordere Ende der Klappe 1 bei einer Verstellbewegung koordiniert verschoben werden kann. Eine Verschiebung ist auch dann möglich, wenn ein Schließbügel der Klappe 1 durch das Verriegelungselement verriegelt wird.
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3 ist eine ähnliche Ansicht wie 2 und zeigt ein Detail eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Klappe.
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Der an der Karosserie 6 ortsfest angeordnete Aktuator 4 ist über einen Lagerpunkt 9 mit einem Scharnierhebel 10 gekoppelt, der die Funktion eines Lagerelements hat. Ein Hebelende 11 des Scharnierhebels 10 ist an einem Scharnierschenkel 12 gelagert, der wiederum fest mit der Klappe 1 verbunden ist. Der Scharnierschenkel 12 ist an der Unterseite der Klappe 1 befestigt. An dem Scharnierhebel 10 ist ein Linearaktuator 13 vorgesehen, dessen eines Ende an dem Scharnierhebel 10 und dessen anderes Ende an dem Scharnierschenkel 12 drehbar gelagert ist. Der Linearaktuator 13 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Spindeltrieb ausgebildet. Beim Ausfahren des Spindeltriebs wird die Klappe 1 um ihren Drehpunkt am Hebelende 11 geschwenkt und geöffnet.
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Mittels des Aktuators 4, der die durch die Pfeile 7, 8 angedeutete Verstellmöglichkeit in horizontaler und vertikaler Richtung aufweist, kann die Klappe 1 unabhängig von der mittels des Linearaktuators 13 realisierten Öffnungs- und Schließbewegung stufenlos justiert werden. Dementsprechend kann die Klappe 1 mittels des Aktuators z. B. vertikal nach oben und nach hinten verschoben werden, um die sogenannte Fußgängerstellung einzunehmen, um die Gefahr von Verletzungen anderer Verkehrsteilnehmer zu minimieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verstellvorrichtungen ergibt sich durch den Aktuator 4 innerhalb des Verstellbereichs eine freie, unbegrenzte Verstellmöglichkeit, so dass eine beliebige Position innerhalb des Verstellbereichs angefahren werden kann.
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In der perspektivischen Ansicht von 4 ist der Aktuator 4 schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist lediglich als Beispiel und nicht als Beschränkung zu verstehen. Der Aktuator 4 umfasst ein vertikales Verstellelement 14, das sich von einer Seite des Aktuators 4 bis zur gegenüberliegenden Seite erstreckt und das mittels eines nicht näher dargestellten Antriebs einachsig (vertikal) verstellbar ist. Das Verstellelement 14 weist eine rechteckige Öffnung 15 auf, die von einem Zapfen 16 durchsetzt wird. Der Zapfen 16 ist in dem Verstellelement 14 bewegbar geführt, bei einer vertikalen Verstellung des Verstellelements 14 wird der Zapfen 16 dementsprechend mitgenommen und vertikal verschoben.
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Zusätzlich weist der Aktuator 4 ein horizontales Verstellelement 17 auf, das analog mittels eines nicht näher dargestellten Antriebs horizontal verschoben werden kann. Das horizontale Verstellelement 17 ist senkrecht zu dem vertikalen Verstellelement 14 angeordnet und weist eine rechteckige Öffnung 18 auf, die von dem Zapfen 16 durchsetzt wird. Bei einer horizontalen Verstellbewegung des Verstellelements 17 wird der Zapfen 16 somit horizontal verschoben. Durch eine koordinierte Steuerung der beiden unabhängig voneinander betätigbaren Verstellelemente 14, 17 kann der Zapfen 16 an eine beliebige Position des rechteckigen Verstellbereichs des Aktuators 4 verschoben werden.
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Die 5 und 6 zeigen einen Aktuator 19, der einen ersten Exzenter 20 aufweist, der an einem Gehäuse 21 drehbar gelagert ist. Der erste Exzenter 20 ist wiederum mit einem zweiten, inneren Exzenter 22 verbunden, der bezüglich des ersten Exzenters 20 drehbar gelagert ist. Ein Zapfen 23 ist mit dem zweiten Exzenter 22 fest verbunden. Durch eine koordinierte Bewegung bzw. Drehung der beiden Exzenter 20, 22 kann der Zapfen 23 an eine beliebige Position innerhalb seines kreisförmigen Verstellbereichs bewegt werden. Dementsprechend kann mittels des Aktuators 19 eine Klappe stufenlos zweiachsig bewegt werden. In den 5 und 6 ist der Aktuator 19 in zwei verschiedenen Positionen gezeigt.
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7 ist eine Seitenansicht und zeigt einen Aktuator 24, der zwei Linearantriebe 25, 26 aufweist. Die Linearantriebe 25, 26 sind als Spindeltriebe ausgebildet. An einem gemeinsamen Befestigungspunkt 27 ist je ein Ende der beiden Linearantriebe 25, 26 an einem Scharnierschenkel 28 befestigt, der wiederum an der Unterseite der Klappe 1 angebracht ist. Die beiden anderen, gegenüberliegenden Enden der Linearantriebe 25, 26 sind an zwei voneinander beabstandeten Befestigungspunkten 29, 30 an der Karosserie 6 drehbar befestigt. Bei einer Verstellung der Linearantriebe 25, 26 wird die Klappe 1 gegenüber der ortsfesten Karosserie 6 bewegt, auf diese Weise ist auch ein Öffnen und Schließen der Klappe 1 möglich. Durch die beiden Linearantriebe 25, 26 kann die Klappe 1 stufenlos innerhalb ihres Verstellbereichs verstellt werden. Zur Steuerung der Klappe 1 ist eine Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen.
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8 zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie 7, bei dem der Aktuator die beiden Linearantriebe 25, 26 aufweist. Karosserieseitig sind die beiden Linearantriebe 25, 26 an zwei voneinander beabstandeten Befestigungspunkten 29, 30 drehbar angebracht. Das jeweils gegenüberliegende Ende der Linearantriebe 25, 26 ist an einem Befestigungspunkt 31 bzw. 32 drehbar an dem Scharnierschenkel 28 gelagert, wobei die beiden Befestigungspunkte 31, 32 voneinander beabstandet sind.
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Die 9 und 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Aktuators 33, der einem Verriegelungselement der Klappe zugeordnet ist. Der Aktuator 33 umfasst einen Linearantrieb 34, der eine vertikale Verstellung mittels einer Spindel ermöglicht. Zusätzlich ist eine durch den Doppelpfeil 35 angedeutete horizontale Verstellung relativ zu der Karosserie 6 möglich. Mittels des Aktuators 33 wird ein Verriegelungselement, d. h. ein Teil eines Schlosses 36 verschoben, wenn die Klappe an dem gegenüberliegenden Ende, im Bereich ihres Lagerelements durch den dort angeordneten Aktuator verschoben wird. Durch die beiden an entgegengesetzten Seiten der Klappe 1 angeordneten Aktuatoren kann somit eine koordinierte Verstellung der Klappe erfolgen. Wesentlich ist dabei, dass der dem Verriegelungselement zugeordnete Aktuator als zweidimensionaler Aktuator ausgebildet ist, der innerhalb seines Verstellbereichs eine stufenlose Verstellung der Klappe bzw. des Verriegelungselements ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008057880 A1 [0004]
- DE 102004044736 A1 [0005]
