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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen und Lösen einer mechanischen Verbindung zwischen einer Motorhaube eines Fahrzeugs und einer Karosserie des Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit einer ebensolchen Vorrichtung, sowie ein Verfahren zum Erzeugen und Lösen einer mechanischen Verbindung zwischen einer Motorhaube eines Fahrzeugs und einer Karosserie des Fahrzeugs durch eine Vorrichtung.
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Die
DE 10 2014 110 389 A1 betrifft eine Abdeckungsanordnung für einen Motorraum eines Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs, mit einem Abdeckungsblech zur oberen Begrenzung eines Motorraums und einer Domstrebe zur versteifenden Verbindung eines rechten Federbeindoms zur bewegbaren Aufnahme eines rechten Stoßdämpfers mit einem linken Federbeindom zur bewegbaren Aufnahme eines linken Stoßdämpfers, wobei die Domstrebe durch einen von dem Abdeckungsblech ausgebildeten Aufnahmekanal verläuft.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Fahrdynamik eines Fahrzeugs bei mindestens gleichbleibenden Sicherheitsreserven der Fahrzeugkarosserie bei einer Kollision zu verbessern.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen und Lösen einer mechanischen Verbindung zwischen einer Motorhaube eines Fahrzeugs und einer Karosserie des Fahrzeugs, wobei die Motorhaube ein Abdeckblech zum Abdecken des Motors und zumindest eine an dem Abdeckblech angeordnete Versteifungsstrebe aufweist. Die Vorrichtung weist hierbei zumindest ein Verriegelungselement, eine Aktuatoreinheit zum Ansteuern des jeweiligen Verriegelungselements, und eine Steuereinheit zum Ansteuern der Aktuatoreinheit auf. Das jeweilige Verriegelungselement ist weiterhin derart beweglich gegenüber der Karosserie des Fahrzeugs gelagert, dass das jeweilige Verriegelungselement in einer ersten Stellung zum Ausbilden einer steifen mechanischen Verbindung zwischen der zumindest einen Versteifungsstrebe und der Karosserie die Versteifungsstrebe unbeweglich gegenüber der Karosserie verriegelt, und in einer zweiten Stellung zum Entkoppeln der zumindest einen Versteifungsstrebe und der Karosserie die Versteifungsstrebe und die Karosserie durch Entriegeln voneinander trennt.
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Das Fahrzeug ist bevorzugt ein PKW, insbesondere ein Sportwagen. Die Karosserie bezeichnet den kompletten Aufbau des Fahrzeugs, der insbesondere von einem Fahrgestell des Fahrzeugs getragen wird. Da Fahrgestell und Karosserie jedoch die gleiche Funktion eines tragenden und lastaufnehmenden Rahmen aufweisen, insbesondere wenn es sich bei der Karosserie um eine selbsttragende Karosserie handelt, wird im Folgenden nicht zwischen Fahrgestell und Karosserie unterschieden, sondern vielmehr beides einheitlich als Karosserie bezeichnet.
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Das Verriegelungselement ist bevorzugt ein Zapfen, der bevorzugt in der Versteifungsstrebe oder in der Karosserie des Fahrzeugs gelagert ist. Befindet sich der Zapfen an der Versteifungsstrebe, befindet sich vorteilhaft in der Karosserie des Fahrzeugs eine Aufnahmeeinheit mit einer Aussparung zum Aufnehmen des Zapfens. Befindet sich der Zapfen dagegen an der Karosserie des Fahrzeugs, so weist vorteilhaft die Versteifungsstrebe die Aufnahmeeinheit mit einer Aussparung zum Aufnehmen des Zapfens auf. Weiterhin bevorzugt ist das Verriegelungselement ein verdrehbarer Haken, wobei je nach Anordnung des Hakens an einem der Elemente aus Versteifungsstrebe oder Karosserie an dem jeweiligen gegenüberliegenden Element (Versteifungsstrebe oder Karosserie) ein Einrastelement zum Aufnehmen des Hakens angeordnet ist. Allgemein formuliert ist das Verriegelungselement entweder an der Versteifungsstrebe der Motorhaube oder an der Karosserie des Fahrzeugs gelagert, wobei im jeweils anderen Element aus Versteifungsstrebe oder Karosserie, an dem das Verriegelungselement nicht angeordnet ist, eine jeweilige Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen das Verriegelungselements angeordnet ist. Die jeweilige Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen des Verriegelungselements ist insbesondere nicht zwangsläufig primär zu diesem Zweck konstruiert, sodass das Verriegelungselement auch an einem im Fahrzeug bereits bestehenden Bauteil verriegelt werden kann, das heißt insbesondere an einem Federbeindom oder an einer anderer Karosseriestruktur, sofern diese zum Aufnehmen des Verriegelungselements geeignet ist. Bevorzugt ist jedoch in allen Fällen das jeweilige Verriegelungselement beweglich gegenüber der Karosserie des Fahrzeugs gelagert. Dies rührt daher, dass der Ausdruck „beweglich gegenüber der Karosserie gelagert” keine Anordnung eines Lagers beschreibt, sondern vielmehr auf die kinematische Tatsache hinweist, dass durch die bewegliche Lagerung des jeweiligen Verriegelungselements eine Verschiebung und/oder eine Verdrehung des jeweiligen Verriegelungselements gegenüber einem körperfest an der Karosserie angeordneten Koordinatensystem stattfinden kann, unabhängig davon, ob das jeweilige Verriegelungselement an der Karosserie oder an der Versteifungsstrebe angeordnet ist.
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Die Aktuatoreinheit wird insbesondere von einer Energiequelle des Fahrzeugs mit Energie versorgt. Dabei ist die Aktuatoreinheit bevorzugt eine pneumatische Einheit, oder eine hydraulische Einheit, oder eine elektromechanische Einheit, das heißt ein elektrisch betriebener Servomotor. Ist das jeweilige Verriegelungselement ein drehbarer Haken, so ist die Aktuatoreinheit dazu ausgeführt, das jeweilige Verriegelungselement von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung zu verdrehen. Ist dagegen das jeweilige Verriegelungselement ein Zapfen, so verschiebt die Aktuatoreinheit den jeweiligen Zapfen von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung. Grundsätzlich weisen alle Ausführungsformen der Verriegelungselemente die Gemeinsamkeit auf, dass sie in einer ersten Stellung eine steife mechanische Verbindung zwischen der zumindest einen Versteifungsstrebe und der Karosserie herstellen und in einer zweiten Stellung diese Verbindung aufheben.
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Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass insbesondere die Torsionssteifigkeit und unter anderem auch eine Biegesteifigkeit des Fahrzeugs in Abwägung mit der Nachgiebigkeit der Motorhaube je nach Bedarf eingestellt werden kann. Wird das jeweilige Verriegelungselement von der zweiten in die erste Stellung überführt, so bewirkt dies insbesondere eine steife mechanische Verbindung zwischen der mindestens ersten Versteifungsstrebe und der Karosserie des Fahrzeugs. Dadurch wird zumindest abschnittsweise am Fahrzeug eine geschlossene Struktur geschaffen, die vor allem die Torsionssteifigkeit um eine Längsachse des Fahrzeugs erheblich erhöht. Die steife Struktur wirkt sich positiv auf die Fahrdynamik des Fahrzeugs aus. Somit ist das Fahrzeug in der Lage, eine verbesserte Fahrleistung zu erbringen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind jeweils zwei Verriegelungselemente jeweils auf einer linken und einer rechten Seite des Fahrzeugs symmetrisch um eine Längsachse des Fahrzeugs angeordnet.
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Vorteilhaft wird hierdurch die jeweilige Versteifungsfunktion symmetrisch zu einer Längsachse des Fahrzeugs erreicht. Dies erhöht vorteilhaft insbesondere die Torsionssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verriegelt das Verriegelungselement beim Verriegeln die Versteifungsstrebe unbeweglich gegenüber einem Federbeindom der Karosserie.
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Der Federbeindom eines Fahrzeugs ist insbesondere diejenige Anordnung, in der eine Feder und ein Dämpfer für ein jeweiliges Rad des Fahrzeugs angeordnet ist. Sowohl Feder als auch Dämpfer benötigen einen gewissen länglichen Bauraum, um ihre Funktion erfüllen zu können. Dies betrifft insbesondere den Dämpfer des Fahrzeugs, der durch eine Relativbewegung an seinen Elementen Energie absorbiert und eine der Geschwindigkeit der Bewegung entgegen wirkende Kraft erzeugt. Der jeweilige Federbeindom erstreckt sich damit vom Fahrwerk des Fahrzeugs zur Karosserie des Fahrzeugs und bildet insbesondere aufgrund seiner Funktion insbesondere ein tragendes Bauteil der Karosserie des Fahrzeugs bzw. des Fahrwerks aus. Der Federbeindom ist somit insbesondere unmittelbar an einem Radkasten oder an einem Radhaus des Fahrzeugs angeordnet. Der Federbeindom erstreckt sich weiterhin insbesondere von einer Achse oder Aufhängung des jeweiligen Rades insbesondere vom Rad weg nach oben hin zur Karosserie. Durch das Verriegeln des Verriegelungselements und dem dadurch sich ausbildenden unbeweglichen Verbinden der Versteifungsstrebe gegenüber einem Federbeindom der Karosserie wird eine besonders steife gesamte Karosserie einschließlich der Motorhaube des Fahrzeugs geschaffen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verriegelt das Verriegelungselement beim Verriegeln die Versteifungsstrebe unbeweglich gegenüber einem Frontend der Karosserie.
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Das Frontend der Karosserie ist insbesondere eine aus einer oder mehreren Querbalken bestehende Struktur an der Fahrzeugvorderseite. Das Frontend schließt insbesondere die Karosserie zur Vorderseite des Fahrzeugs hin ab und nimmt somit insbesondere Biegebelastungen und Torsionsmomente der Fahrzeugkarosserie auf.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verriegelt das Verriegelungselement beim Verriegeln die Versteifungsstrebe unbeweglich gegenüber dem Frontend und einem linken und einem rechten Federbeindom der Karosserie.
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Hierdurch wird vorteilhaft eine besonders hohe Steifigkeit, insbesondere Torsionssteifigkeit, der Fahrzeugkarosserie erreicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verriegelt das Verriegelungselement beim Verriegeln eine erste Versteifungsstrebe unbeweglich gegenüber dem Frontend und eine zweite Versteifungsstrebe unbeweglich gegenüber einem linken und einem rechten Federbeindom der Karosserie. Hierdurch wird vorteilhaft eine besonders hohe Steifigkeit, insbesondere Torsionssteifigkeit, der Fahrzeugkarosserie erreicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform steuert die Steuereinheit die Aktuatoreinheit derart an, dass das jeweilige Verriegelungselement die erste Stellung einnimmt, wenn zumindest eine der folgenden Bedingung erfüllt ist:
- – das Fahrzeug wird in einen Sportmodus geschaltet,
- – an die Steuereinheit wird ein manuell eingegebenes erstes Kommando übermittelt, oder
- – die Geschwindigkeit des Fahrzeugs überschreitet einen vordefinierten ersten Grenzwert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform steuert die Steuereinheit die Aktuatoreinheit derart an, dass das jeweilige Verriegelungselement die zweite Stellung einnimmt, wenn zumindest eine der folgenden Bedingung erfüllt ist:
- – das Fahrzeug wird in einen Komfortmodus geschaltet,
- – an die Steuereinheit wird ein manuell eingegebenes zweites Kommando übermittelt,
- – die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterschreitet einen vordefinierten zweiten Grenzwert, oder
- – an die Steuereinheit wird ein Detektionssignal über einen erfassten Unfall des Fahrzeugs übermittelt.
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Vorteilhaft wird durch die beiden vorhergehenden Ausführungsformen eine vorteilhafte Variabilität zwischen Verriegelung und Trennung geschaffen. So wird bei einem Unfall und in niedrigen Geschwindigkeiten die Flexibilität der Motorhaube ausgenutzt, um beispielsweise Verletzungen eines mit dem Fahrzeug kollidierenden Fußgängers durch eine über einen bestimmten Verformungsbereich elastische Deformation der Motorhaube zu vermindern oder ganz zu verhindern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung weiterhin eine Beleuchtungseinheit an der Außenseite der Motorhaube auf, wobei die Steuereinheit mit der Beleuchtungseinheit verbunden ist und dazu ausgeführt ist, bei einem Wechsel des Verriegelungselements von der zweiten Stellung in die erste Stellung und/oder während der zweiten Stellung die Beleuchtungseinheit zum Ausgeben eines Lichtsignals anzusteuern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Aktuatoreinheit zumindest einen Aktuator je Verriegelungselement auf.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen und Lösen einer mechanischen Verbindung zwischen einer Motorhaube eines Fahrzeugs und einer Karosserie des Fahrzeugs durch eine Vorrichtung, wobei die Motorhaube ein Abdeckblech zum Abdecken des Motors und zumindest eine an dem Abdeckblech angeordnete Versteifungsstrebe aufweist, wobei die Vorrichtung aufweist:
- – zumindest ein Verriegelungselement,
- – eine Aktuatoreinheit zum Ansteuern des jeweiligen Verriegelungselements, und
- – eine Steuereinheit zum Ansteuern der Aktuatoreinheit,
wobei das jeweilige Verriegelungselement beweglich gegenüber der Karosserie des Fahrzeugs gelagert ist. Dabei überführt die Steuereinheit das jeweilige Verriegelungselement in eine erste Stellung zum Ausbilden einer steifen mechanischen Verbindung zwischen der zumindest einen Versteifungsstrebe und der Karosserie und verriegelt dabei die Versteifungsstrebe unbeweglich gegenüber der Karosserie, oder überführt das jeweilige Verriegelungselement in eine zweiten Stellung zum Entkoppeln der zumindest einen Versteifungsstrebe und der Karosserie und trennt dabei die Versteifungsstrebe und die Karosserie durch Entriegeln voneinander.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Vorrichtung vorstehend gemachten Ausführungen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 eine Vorrichtung zum Erzeugen und Lösen einer mechanischen Verbindung zwischen einer Motorhaube und einer Karosserie an der Motorhaube gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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2 ein Fahrzeug mit der Vorrichtung der 1.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Erzeugen und Lösen einer mechanischen Verbindung zwischen einer Motorhaube 10 eines Fahrzeugs 100 und einer Karosserie 20 des Fahrzeugs 100. Die mechanische Verbindung ist dabei insbesondere eine biegesteife und sowohl zug- als auch druckfeste mechanische Verbindung zum Aufnehmen von Lastfällen in vordefinierten Stärken. Die Motorhaube 10 weist dabei ein Abdeckblech 12 zum insbesondere aerodynamischen Abdecken des Motors und eine vordere und eine hintere jeweils an dem Abdeckblech 12 angeordnete Versteifungsstrebe 14 auf. Die Versteifungsstreben 14 dienen jeweils zum Versteifen des Abdeckblechs 12, das ohne die Versteifungsstreben 14 nur sehr geringe Lasten aufnehmen könnte und außerdem für Instabilitäten wie Knicken oder Beulen anfällig wäre. Die Vorrichtung 1 weist zumindest vier Verriegelungselemente 2, dazu jeweils eine Aktuatoreinheit 4 zum Ansteuern des jeweiligen Verriegelungselements 2, und eine Steuereinheit 6 zum Ansteuern der Aktuatoreinheiten 4 auf. Das jeweilige Verriegelungselement 2 ist derart beweglich gegenüber der Karosserie 20 des Fahrzeugs 100 gelagert, dass das jeweilige Verriegelungselement 2 zwischen zwei Stellungen hin und her bewegt werden kann. Die beiden Stellungen unterscheiden sich dabei dadurch, dass das jeweilige Verriegelungselement 2 in einer ersten Stellung zum Ausbilden einer steifen mechanischen Verbindung zwischen einer jeweiligen Versteifungsstrebe 14 und der Karosserie 20 die Versteifungsstrebe 14 unbeweglich gegenüber der Karosserie 20 verriegelt, und in einer zweiten Stellung zum Entkoppeln der jeweiligen Versteifungsstrebe 14 und der Karosserie 20 die Versteifungsstrebe 14 und die Karosserie 20 durch Entriegeln voneinander trennt. Hierbei sind insgesamt vier Verriegelungselemente 2 vorhanden, zwei davon jeweils auf einer linken und einer rechten Seite des Fahrzeugs 100 symmetrisch um eine Längsachse des Fahrzeugs 100, wobei das hintere Paar aus dem linkem und dem rechtem Verriegelungselement 2 beim Verriegeln eine erste Versteifungsstrebe 14 unbeweglich gegenüber einem linken und rechen Federbeindom 22 der Karosserie 20 verriegelt und das vordere Paar aus linkem und rechtem Verriegelungselement 2 beim Verriegeln die Versteifungsstrebe 14 unbeweglich gegenüber einem Frontend 24 der Karosserie 20 verriegelt.
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In welcher Stellung sich das jeweilige Verriegelungselement 2 befindet, wird durch die Steuereinheit 6 bestimmt, die die Aktuatoreinheit 4 derart ansteuert, dass das jeweilige Verriegelungselement 2 die erste Stellung einnimmt, wenn zumindest eine der folgenden Bedingung erfüllt ist:
- – das Fahrzeug 100 wird in einen Sportmodus geschaltet,
- – an die Steuereinheit 6 wird ein manuell eingegebenes erstes Kommando übermittelt, oder
- – die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 überschreitet einen vordefinierten ersten Grenzwert.
Außerdem steuert die Steuereinheit 6 die Aktuatoreinheit 4 derart an, dass das jeweilige Verriegelungselement 2 die zweite Stellung einnimmt, wenn zumindest eine der folgenden Bedingung erfüllt ist: - – das Fahrzeug 100 wird in einen Komfortmodus geschaltet,
- – an die Steuereinheit 6 wird ein manuell eingegebenes zweites Kommando übermittelt,
- – die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 unterschreitet einen vordefinierten zweiten Grenzwert, oder
- – an die Steuereinheit 6 wird ein Detektionssignal über einen erfassten Unfall des Fahrzeugs 100 übermittelt.
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Die Aktuatoreinheit 4 weist hierbei einen Aktuator je vorderen und hinteren Paares der Verriegelungselemente 2 auf, wobei der jeweilige der insgesamt zwei Aktuatoren mittels eines Gestänges das jeweils linke und rechte Verriegelungselement 2 des vorderen und hinteren Paares gleichzeitig bewegt.
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Eine Beleuchtungseinheit 8 der Vorrichtung 1 ist ferner an der Außenseite der Motorhaube 10 angeordnet und mit der Steuereinheit 6 verbunden. Wechselt das jeweilige Verriegelungselement 2 von der zweiten Stellung in die erste Stellung und/oder befindet sich das jeweilige Verriegelungselement 2 in der zweiten Stellung, steuert die Steuereinheit 6 die Beleuchtungseinheit 8 zum Ausgeben eines Lichtsignals an.
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2 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einer Vorrichtung 1 wie in der 1 beschrieben.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014110389 A1 [0002]
