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Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für eine Frontklappe eines Kraftfahrzeugs, die zum Bewegen der Klappe zwischen einer eingefahrenen Stellung und wenigstens einer ausgefahrenen Stellung ausgebildet ist.
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Es ist bereits bekannt, Frontklappen für Kraftfahrzeuge mit einer Verstelleinrichtung zu versehen, 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 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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Eine erhöhte Position der Klappe wird auch als Fußgängerschutzstellung bezeichnet, gegebenenfalls kann auch eine sogenannte Typschadenposition (Typschadenstellung) vorgesehen sein, in der die Klappe in eine im Vergleich zur Fußgängerschutzstellung weiter erhöhte und weiter nach hinten versetzte Stellung gebracht ist.
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In der
DE 10 2005 054 039 A1 wird eine Verstelleinrichtung für eine Fronthaube vorgeschlagen. Die Verstelleinrichtung umfasst eine vorgespannte Antriebsfeder, die in einem Gefahrenfall sensorgesteuert ausgelöst wird, woraufhin die Fronthaube aufgestellt wird.
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Eine Vorrichtung zum Bewegen einer Motorhaube ist aus der
DE 20 2012 009 477 U1 bekannt. Zum Schutz von Fußgängern kann bei einem detektierten Aufprall eine Verstelleinrichtung durch einen pyrotechnischen Aktor ausgelöst werden, wodurch die vertikale Position der Drehachse der Motorhaube verändert werden kann.
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In der
DE 100 19 738 C1 wird ein antreibbares Klappenscharnier beschrieben, mit dem eine Klappe eines Kraftfahrzeugs zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position motorisch bewegbar ist.
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Eine Frontklappe mit einem Scharnier ist aus der
DE 10 2007 056 277 A1 bekannt. Das Scharnier weist eine Fußgängerschutzfunktion auf. Nach dem Auslösen des Scharniers durch einen Aktuator wird die Frontklappe aufgestellt, wodurch ein Verformungsraum unterhalb der Frontklappe gebildet wird.
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In der
DE 102 53 441 B3 wird eine Verstellvorrichtung für eine Haube eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, die zwei parallele Antriebsvorrichtungen aufweist. Hierbei dient die eine Antriebsvorrichtung zum Anheben und die andere zum Absenken der Frontklappe. Beide Antriebsvorrichtungen sind am hinteren Ende der Fronthaube angeordnet, um bei einer Kollision die Haube reversibel anzuheben. Für die Anhebeeinrichtung werden verschiedene Ausführungen vorgeschlagen, beispielsweise ein Spindeltrieb oder eine Scherenhubeinrichtung.
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In der
JP 2009-90908 A wird eine Verstellvorrichtung für eine Frontklappe offenbart, die einen Antrieb aufweist, welcher zwei mehrfach gekoppelte Scharnierarme zum Öffnen der Frontklappe betätigt.
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Derartige herkömmliche Verstelleinrichtungen für eine Klappe des Kraftfahrzeugs zeichnen sich zumeist dadurch aus, dass die Verstellbewegung entlang eines festgelegten Verstellwegs erfolgt, wodurch Änderungen der Verstellbewegung erschwert oder sogar verhindert werden. Durch die Kopplung der Scharnierarme wird die Bewegungsfreiheit der Frontklappe stark eingeschränkt ist. Ferner besteht die Gefahr, dass bei einem Stromausfall die Frontklappe sich wieder zurück in die Ausgangsposition bewegt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die erweiterte Verstellmöglichkeiten bietet und die bei Stromausfall eine ungewollte Zurückbewegung der Frontklappe verhindert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Verstelleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass sie als zweiachsiger Aktuator mit Selbsthemmung ausgebildet ist und eine Bewegung der Klappe entlang einer ersten Achse und entlang einer dazu senkrechten zweiten Achse ermöglicht, wobei jede Achse einen eigenen Antrieb aufweist.
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Durch den zweiachsigen Aktuator kann die Klappe mittels der Verstelleinrichtung in eine beliebige Position innerhalb des Verstellbereichs bewegt werden, wodurch eine wesentlich höhere Flexibilität im Vergleich zu herkömmlichen Verstelleinrichtungen gegeben ist. Durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators kann die Klappe in unterschiedliche Positionen verfahren werden, die den unterschiedlichen Betriebs- oder Fahrsituationen zugeordnet sind. Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung somit eine höchst flexible und anpassungsfähige Verstelleinrichtung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, weil der Aktuator zwei Antriebe mit Selbsthemmung aufweist, wobei ein Antrieb der ersten Achse und ein Antrieb der zweiten Achse zugeordnet ist. Die beiden separaten Antriebe ermöglichen eine separate Verstellung entlang der beiden Bewegungsachsen, wobei die Verstellung entweder nacheinander oder auch gleichzeitig erfolgen kann. Aus Sicherheitsgründen ist bei der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung, der Aktor derart ausgebildet, dass bei fehlender Spannungsversorgung für den zweiachsigen Aktor Selbsthemmung vorliegt. Bei einem Stromausfall wird die Klappe des Kraftfahrzeugs somit in ihrer momentanen Position gehalten. Die gewünschte Selbsthemmung kann z. B. durch ein entsprechend ausgelegtes Getriebe realisiert werden, das eine bestimmte Gewindesteigung aufweist, die die Selbsthemmung bewirkt. Ein derartiges Getriebe kann als Spindeltrieb oder als Schneckenantrieb ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die gewünschte Selbsthemmung auch über eine Bremse realisiert werden, die die Verstelleinrichtung im stromlosen Zustand blockiert.
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Eine noch höhere Flexibilität und Anpassbarkeit ergibt sich, sofern die Verstelleinrichtung zum stufenlosen Verstellen der Klappe ausgebildet ist. Die stufenlose Einstellung wird ermöglicht, indem jeder der beiden Antriebe des Aktuators stufenlos antreibbar ist.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Verstelleinrichtung ein mit der Klappe gekoppeltes Verstellelement aufweist, das sich vorzugsweise senkrecht zu einer von der ersten Achse und der zweiten Achse aufgespannten Ebene erstreckt. Dieses Verstellelement koppelt die Verstelleinrichtung mit der Klappe des Kraftfahrzeugs. Gegebenenfalls kann zwischen dem Verstellelement und der Klappe ein weiteres Übertragungselement angeordnet sein, beispielsweise eine Platte oder ein Träger, um die von dem Aktuator ausgeübte Antriebskraft auf eine größere Fläche zu verteilen. Im eingebauten Zustand weist das Verstellelement, das z. B. als Bolzen ausgebildet sein kann, von einer Ebene, die durch die beiden Achsen des Aktuators aufgespannt wird, senkrecht nach innen zu einer gedachten Mittellinie oder Längsachse des Kraftfahrzeugs.
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Bei der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung kann es vorgesehen sein, dass der erste Antrieb des Aktuators mit einer ersten Führung für das Verstellelement und der zweite Antrieb des Aktuators mit einer zweiten Führung für das Verstellelement gekoppelt ist. Die beiden als Langlöcher ausgebildeten Führungen dienen bei einer Verschiebung als Kulisse für das Verstellelement. Da die beiden Antriebe des Aktuators eine Bewegung entlang von zueinander senkrechten Achsen ermöglichen, ist die erste Führung senkrecht zu der zweiten Führung angeordnet. Somit wird das Verstellelement beim Einschalten des ersten Antriebs des Aktuators in die dem Aktuator zugeordnete Richtung bewegt, beim Einschalten des zweiten Antriebs des Aktuators wird die zweite Führung in die dem zweiten Antrieb zugeordnete Richtung bewegt. Die Kopplung der beiden Führungen erfolgt durch das Verstellelement, das mit beiden Führungen gekoppelt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ragt das Verstellelement durch beide Langlöcher der beiden Führungen. Wenn lediglich ein Antrieb des Aktuators betätigt wird, wird eine einachsige Bewegung des Verstellelements ausgelöst, da die mit dem angetriebenen Antrieb gekoppelte Führung verschoben wird, die mit dem momentan nicht angetriebenen Antrieb gekoppelte Führung jedoch nicht.
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Eine besonders stabile Funktion ergibt sich, wenn ein Endabschnitt oder beide Endabschnitte einer Führung mit einer ortsfesten Halterung gekoppelt ist bzw. sind, entlang der die Führung durch einen Antrieb des Aktuators linear bewegbar ist. Die Halterung kann beispielsweise zylinderförmig ausgebildet sein, um die ein mit der Führung gekoppelter Ring geführt ist. Vorzugsweise kann die Führung an beiden Endabschnitten einen derartigen Ring oder ein anderes Bauteil aufweisen, das eine Führung entlang der ortsfesten Halterung ermöglicht.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Verstelleinrichtung eine zum Steuern des zweiachsigen Aktuators ausgebildete Steuerungseinrichtung aufweist oder mit einer Steuerungseinrichtung verbunden ist. Die Steuerungseinrichtung kann sich an einer von der Verstelleinrichtung entfernten Stelle in einem Kraftfahrzeug befinden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahmen auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Verstelleinrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
- 2 die in 1 gezeigte Verstelleinrichtung nach dem Positionieren des Verstellelements;
- 3 eine Seitenansicht einer in einem Kraftfahrzeug eingebauten erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung;
- 4 eine ähnliche Ansicht wie 3, bei der die Frontklappe in eine andere Position verschoben ist; und
- 5 eine ähnliche Ansicht wie die 3 und 4, bei der die Frontklappe in eine andere Position bewegt worden ist.
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Die in 1 gezeigte Verstelleinrichtung 1 ist für eine Klappe des Kraftfahrzeugs vorgesehen, die aus einer Normalstellung in eine erhöhte Stellung bewegbar ist, wenn ein Aufprall eines anderen Verkehrsteilnehmers, insbesondere eines Fußgängers, bevorsteht oder detektiert worden ist. Die Frontklappe wird dazu an ihrem hinteren Ende angehoben und gleichzeitig zum Fahrzeugheck hin bewegt. In einem Kraftfahrzeug sind dazu zwei Verstelleinrichtungen an gegenüberliegenden Seiten der Frontklappe angeordnet.
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Die Verstelleinrichtung 1 ist als zweiachsiger Aktuator ausgebildet, der einen ersten Antrieb 2 sowie einen zweiten, in der perspektivischen Ansicht von 1 verdeckten Antrieb aufweist. Der erste Antrieb 2 ist als Elektromotor ausgebildet und weist einen mit der Motorwelle verbundenes Ritzel 3 auf, das einen Riementrieb 4 antreibt. Wenn der erste Antrieb 2 eingeschaltet wird, werden zwei Zahnräder 5, 6 bewegt, die jeweils mit Spindeln 7, 8 verbunden sind. Die beiden Spindeln 7, 8 sind parallel angeordnet und an zwei Stellen in Lagerstellen der Verstelleinrichtung 1 drehbar gelagert. Die Spindeln 7, 8 tragen eine Führung 9, die eine im Wesentlichen rechteckige Grundform besitzt. Die Führung 9 ist als Rahmen ausgebildet, der eine Ausnehmung 10 aufweist. Die gegenüberliegenden Endabschnitte der Führung 9 weisen jeweils eine Hülse 11 auf, die mit der zugehörigen Spindel 7, 8 kämmt.
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Wenn der erste Antrieb 2 eingeschaltet ist, werden die Zahnräder 5, 6 über den Riementrieb 4 in Drehung versetzt. Die mit den Zahnrädern 5, 6 gekoppelten Spindeln 7, 8 bewegen sich synchron, das heißt mit gleicher Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit, so dass die Führung 9 entlang der durch den Doppelpfeil 12 gekennzeichneten Richtung einachsig verschoben wird.
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Durch Umkehren der Drehrichtung des ersten Antriebs 2 kann die Bewegungsrichtung der Führung 9 umgekehrt werden.
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Der in 1 verdeckte zweite Antrieb ist grundsätzlich identisch aufgebaut und um 90° versetzt eingebaut. Der zweite Antrieb treibt zwei Zahnräder 13, 14 an, die mit Spindeln 15, 16 verbunden sind. Auf diesen Spindeln 15, 16 läuft eine weitere Führung 17, die wie die Führung 9 eine Ausnehmung 18 aufweist. Der zweite Antrieb und dessen Bestandteile entsprechen somit weitestgehend den ersten Antrieb 2, die beiden Antriebe sind lediglich um 90° zueinander gedreht angeordnet. Wenn der zweite Antrieb eingeschaltet wird, werden die Zahnräder 13, 14 und die damit verbundenen Spindeln 15, 16 in Drehung versetzt, wobei die Drehung gleichsinnig und mit gleicher Geschwindigkeit erfolgt. Die drehenden Spindeln 15, 16 bewirken eine einachsige Bewegung der Führung 17 in Richtung des Doppelpfeils 19, das heißt vertikal nach oben oder unten, in Abhängigkeit von der Drehrichtung des zweiten Antriebs.
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In 1 erkennt man, dass die Verstelleinrichtung ein als Bolzen ausgebildetes Verstellelement 20 aufweist, das sich senkrecht zu einer (gedachten) Ebene erstreckt, die von den Bewegungsrichtungen der Führungen 9, 17 bzw. den beiden in 1 gezeigten Doppelpfeilen 12, 19 aufgespannt wird. Das Verstellelement 20 weist von dieser Ebene aus gesehen senkrecht nach innen, zur Mittellinie (Längsachse) des Kraftfahrzeugs, wobei die Verstelleinrichtung 1 an einer Seite der Fahrzeugkarosserie angebracht ist. Ein Kraftfahrzeug umfasst dementsprechend zwei Verstelleinrichtungen 1, die an gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind, so dass die Verstellelemente 20 einander gegenüberliegen.
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Die Verstelleinrichtung 1 ist mit einer Steuerungseinrichtung 21 über nicht dargestellte elektrische Leitungen verbunden. Die Steuerungseinrichtung 21 ist zum Steuern der Verstelleinrichtung 1, insbesondere zum Steuern der beiden Antriebe ausgebildet. Wie in 1 zu sehen ist, befindet sich das Verstellelement 20 innerhalb der Ausnehmung 10 der Führung 9, die den ersten Antrieb 2 zugeordnet ist. Gleichzeitig befindet sich das Verstellelement 20 in der Ausnehmung 18 der Führung 17, die dem zweiten Antrieb zugeordnet ist. Wenn einer der beiden Antriebe oder beide Antriebe eingeschaltet werden, wird das Verstellelement 20 somit durch eine Führung oder beide Führungen 9, 17 mitgenommen, wodurch eine bestimmte, gewünschte Position des Verstellelements 20 angefahren werden kann. Wesentlich ist dabei, dass das Verstellelement 20 stufenlos einstellbar ist, wobei jede gewünschte Position auf einer sich in Längsrichtung und in vertikaler Richtung erstreckenden Ebene angefahren werden kann.
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Die Steigung der Spindel 7, 8, 15, 16 ist so gewählt, dass sich im stromlosen Zustand Selbsthemmung einstellt. Es sind auch andere Ausführungen möglich, bei denen eine zusätzliche mechanische Bremse vorgesehen ist, beispielsweise in Form eines Keils oder mit einem Federelement. Zum Verschieben des Verstellelements 20 wird zunächst die Bremse gelöst, anschließend kann das Verstellelement 20 durch die Antriebe bewegt werden.
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2 ist eine ähnliche Ansicht wie 1 und zeigt die Verstelleinrichtung 1, nachdem das Verstellelement 20 durch beide Antriebe an eine andere Position verschoben worden ist. Die beiden in einem Kraftfahrzeug angeordneten, einander gegenüberliegenden Verstellelemente 20 sind mit der Frontklappe des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Durch eine Verstellbewegung kann diese Frontklappe an ihrem hinteren Ende verstellt werden.
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3 zeigt die Verstelleinrichtung 1, die ortsfest an der Seite einer Fahrzeugkarosserie 22 angeordnet ist. Das Verstellelement 20 ist mit einem Träger 23 gekoppelt, der wiederum mit einer Frontklappe 24 verbunden ist. 3 zeigt die Verstelleinrichtung in einem Ausgangszustand, bei dem die Frontklappe 24 sich in einer normalen, eingefahrenen Position befindet.
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Das Kraftfahrzeug weist Sensoren auf, um einen stattfindenden oder bevorstehenden Aufprall eines anderen Verkehrsteilnehmers, insbesondere eines Fußgängers zu detektieren. Nach dem Detektieren eines bevorstehenden Aufpralls veranlasst die Steuerungseinrichtung 21 ein Anheben der Frontklappe 24 aus der in 3 gezeigten eingefahrenen Stellung in die in 4 gezeigte Fußgängerschutzstellung. Dazu werden die beiden Antriebe der Verstelleinrichtung 1 so angesteuert, dass das Verstellelement 20 und der damit gekoppelte Träger 23 sowohl vertikal nach oben als auch horizontal nach hinten verschoben werden. Dementsprechend wird auch die Frontklappe 24 in eine erhöhte und nach hinten verschobene Position bewegt, wie in 4 gezeigt ist. In der ausgefahrenen Stellung erkennt man, dass der Träger 23 eine T-Form aufweist, ein näherungsweise horizontaler Trägerabschnitt ist an mehreren Punkten mit der Frontklappe 24 verbunden, dazwischen befindet sich ein sich vertikal erstreckender Trägerabschnitt, der mit dem Verstellelement 20 verbunden ist.
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5 zeigt die Anordnung von 4, nachdem die Frontklappe 24 durch die Verstelleinrichtung 1 in eine weiter erhöhte und weiter nach hinten verschobene Position bewegt worden ist. Diese Position wird auch als Typschadenstellung bezeichnet und dient dazu, Beschädigungen der Frontklappe 24 bei einem Frontalaufprall zu verringern oder zu vermeiden. Ausgehend von der in 4 gezeigten Fußgängerschutzstellung ist das Verstellelement 20 weiter nach hinten, in Richtung zum Fahrzeugheck und weiter nach oben bewegt worden. Diese Position entspricht dem maximal möglichen Verfahrweg des Verstellelements 20 in horizontaler und vertikaler Richtung.
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Zum „normalen“ Öffnen der Frontklappe 24 per Hand sind Gasfedern vorgesehen, ebenso wie ein zusätzliches Scharnier, das jedoch in den Zeichnungen nicht gezeigt ist.
