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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scharnieranordnung zum Anstellen eines Frontdeckels eines Kraftfahrzeugs bei einem Anprall eines Verkehrsteilnehmers, umfassend ein Viergelenk, das an den Frontdeckel angeschlossen ist und das kinematisch so ausgebildet ist, dass es den Frontdeckel aus einer Ruheposition in eine Anstellposition, in der der Frontdeckel gegenüber der Ruheposition angehoben ist, überführen kann, eine Anschlusseinrichtung zum Anschluss des Viergelenks an den Frontdeckel, einen Aktuator, der an das Viergelenk angeschlossen ist und mittels dessen das Viergelenk aus einer Ruhestellung in eine aktivierte Stellung überführbar ist, sowie eine Verriegelungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das Viergelenk in dessen Ruhestellung zu verriegeln.
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Neben einer Verbesserung der Sicherheit von Fahrzeuginsassen spielen bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen auch konstruktive Maßnahmen zum Schutz von Verkehrsteilnehmern, die ihrerseits nicht von einer sie umgebenden Karosserie geschützt sind, bei einem Anprall auf die Karosserie des Kraftfahrzeugs eine wichtige Rolle. Diese Maßnahmen haben das Ziel, die Folgen eines Anpralls für diese Verkehrsteilnehmer, insbesondere für Fußgänger oder Zweiradfahrer, zu begrenzen. In diesem Zusammenhang hat es sich gezeigt, dass die Frontpartie des Kraftfahrzeugs zusammen mit dem Frontdeckel besonders kritische Bereiche sind. So ist der Frontdeckel aufgrund seiner relativ großen Fläche relativ steif ausgeführt. Darüber hinaus überdeckt der Frontdeckel in seiner geschlossenen Stellung mechanisch eher unnachgiebige Komponenten des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel den Motor, so dass der Deformationsraum des Frontdeckels eingeschränkt ist. Im Ergebnis stellt dieser eingeschränkte Deformationsraum ein größeres Verletzungsrisiko als der Frontdeckel selbst dar.
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Um die Verletzungsgefahr von Fußgängern oder Zweiradfahrern bei einem Anprall an die Karosserie eines Kraftfahrzeugs zu verringern, sind aus dem Stand der Technik so genannte aktive Frontdeckel bekannt. Dem Konzept der aktiven Frontdeckel liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Fußgänger bei einer frontalen Kollision mit dem Kraftfahrzeug zunächst mit seinem Oberkörper auf den Frontdeckel auftrifft und mit gewisser zeitlicher Verzögerung auch mit seinem Kopf. Diese aktiven Frontdeckel zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei einem Anprall des Verkehrsteilnehmers mittels einer aktiven Scharnieranordnung der eingangs genannten Art, die von einem Aktuator aktiviert wird, in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs angehoben und dadurch angestellt wird. In dieser Anstellposition steht ein vergrößerter Deformationsraum für den Frontdeckel zur Verfügung, so dass mehr Energie absorbiert werden kann und die Verletzungsgefahr des Verkehrsteilnehmers deutlich reduziert werden kann.
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Aus der
DE 10 2006 002 338 A1 ist ein Beschlag für eine Fahrzeughaube bekannt, der einen Kraftspeicher mit einem stark vorgespannten Kraftspeicherelement sowie mit einem schwächer vorgespannten Kraftspeicherelement aufweist.
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Die
DE 103 55 444 B4 offenbart ein Element zum Anheben einer Motorhaube, welches einen ersten Federtrieb und einen zweiten Federtrieb aufweist.
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Aus der
EP 2 634 048 A1 ist Scharnier für eine Fronthaube eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei eine hakenförmige Ausbuchtung im Bereich eines Verriegelungselements eine sichere Verriegelung der Fronthaube realisiert.
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Für die gattungsgemäßen Scharnieranordnungen aktiver Frontdeckel von Kraftfahrzeugen steht häufig nur ein relativ eingeschränkter Bauraum zur Verfügung. Daraus resultiert, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Aktuatorhub und dem Ausfahrweg des Frontdeckels relativ groß ist und typischerweise bei etwa 1:2 liegt. Insbesondere zu Beginn der Anstellbewegung des Frontdeckels ist dieses Verhältnis unter kinematischen Aspekten noch ungünstiger, da es typischerweise etwa 1:5 beträgt. Dieses hat zur Folge, dass für das Anstellen des Frontdeckels sehr viel Kraft und Zeit benötigt wird, um die Scharnieranordnung mit dem daran angeschlossenen Frontdeckel aus ihrer Ruhelage zu bewegen.
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Die vorliegende Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Scharnieranordnung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die ein schnelleres Anstellen des Frontdeckels des Kraftfahrzeugs und einen weiter verbesserten Schutz eines Verkehrsteilnehmers im Falle eines Anpralls ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine gattungsgemäße Scharnieranordnung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Scharnieranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Verriegelungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie das Viergelenk während einer Entriegelung in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs anheben kann. Bei herkömmlichen Scharnieranordnungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird das Viergelenk - ohne dass es dabei angehoben wird - zunächst entriegelt und anschließend mittels des Aktuators in seine aktivierte Stellung überführt, in der es den Frontdeckel anstellt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, das Viergelenk bereits während des Entriegelns in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs anzuheben, so dass dadurch bereits frühzeitig die Anstellbewegung des Frontdeckels eingeleitet wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass sich die Anstellzeit des Frontdeckels im Falle eines Anpralls eines Verkehrsteilnehmers im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen verkürzt. Versuche haben gezeigt, dass durch den frühzeitigen Beginn des Anstellprozesses des Frontdeckels die für das vollständige Anstellen benötigte Zeit um etwa 30 % reduziert werden kann. Ferner wird die Kraft, die der Aktuator benötigt, um das Viergelenk in dessen aktivierte Stellung zu überführen, ebenfalls verringert. Neben dem weiter verbesserten Schutz eines Verkehrsteilnehmers im Falle eines Anpralls durch die kürzere Anstellzeit besteht ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Scharnieranordnung darin, dass durch die geringere Aktuatorkraft eine geringere Schwingungsneigung des Frontdeckels erreicht werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungseinrichtung einen Verriegelungshaken umfasst, der aus einer Verriegelungsstellung, in der er das Viergelenk verriegelt, in eine Entriegelungsstellung, in der er das Viergelenk entriegelt, überführbar ist. Ein derartiger Verriegelungshaken ermöglicht auf einfache Weise eine sichere Verriegelung des Viergelenks in dessen Ruhestellung während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass der Verriegelungshaken ein Gelenklager umfasst, das an einem Karosserieteil des Kraftfahrzeugs angebracht ist, so dass der Verriegelungshaken aus der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung schwenkbar ist. Die Entriegelung der Verriegelungseinrichtung kann somit sehr einfach durch eine Schwenkbewegung des karosserieseitig gelagerten Verriegelungshakens erfolgen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Aktuator an den Verriegelungshaken angeschlossen ist. Der Aktuator bewirkt somit bei dessen Aktivierung im Kollisionsfall eine Entriegelung des Verriegelungshakens. Der Aktuator kann in ganz unterschiedlicher Weise ausgeführt sein und beispielsweise mechanisch, magnetisch oder pneumatisch arbeiten. Besonders bevorzugt ist eine pyrotechnische Ausführung des Aktuators.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Verriegelungshaken einen Eingriffsabschnitt umfasst, der so geformt ist, dass ein erstes Gelenk des Viergelenks in dessen Ruhestellung in den Eingriffsabschnitt eingreift. Dadurch wird erreicht, dass die Verriegelungseinrichtung in der Verriegelungsstellung unmittelbar mit einem der Gelenke des Viergelenks zusammenwirkt. Das Anheben des Viergelenks während des Entriegelns der Verriegelungseinrichtung wirkt somit unmittelbar auf das erste Gelenk des Viergelenks.
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Eine insbesondere unter kinematischen Gesichtspunkten besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Anschlusseinrichtung einen Scharnierarm umfasst, der an das erste Gelenk des Viergelenks angeschlossen ist. Das Anheben des ersten Gelenks des Viergelenks während der Entriegelung der Verriegelungseinrichtung wirkt somit unverzüglich über den Scharnierarm der Anschlusseinrichtung auf den daran angeschlossenen Frontdeckel des Kraftfahrzeugs.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Verriegelungshaken im Bereich des Eingriffsabschnitts einen Hubabschnitt umfassen, der so geformt ist, dass er bei der Entriegelung der Verriegelungseinrichtung mit dem Viergelenk zusammenwirkt und dieses in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs anhebt. Vorzugsweise kann der Hubabschnitt so ausgebildet sein, dass er bei der Entriegelung mit dem ersten Gelenk des Viergelenks zusammenwirkt. Der in diesen Ausführungsformen vorgesehene Hubabschnitt kann sich bei der Entriegelung der Verriegelungseinrichtung vorzugsweise schräg zur Hochrichtung des Kraftfahrzeugs erstrecken und insbesondere rampenartig gestaltet sein. Der Hubabschnitt bildet dadurch eine Anschubrampe für das Viergelenk, insbesondere für das erste Gelenk des Viergelenks, welches bei der Entriegelung entlang dieser Anschubrampe geführt werden kann, um dadurch ein Anheben des Viergelenks in Fahrzeughochrichtung zu bewirken.
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Um insbesondere die Herstellung zu vereinfachen, wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass der Hubabschnitt integral mit dem Eingriffsabschnitt ausgebildet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen
- 1 eine Seitenansicht einer Scharnieranordnung zum Anstellen eines Frontdeckels eines Kraftfahrzeugs bei einem Anprall eines Verkehrsteilnehmers, wobei sich ein Viergelenk der Scharnieranordnung in einer Ruhestellung befindet, in der das Viergelenk verriegelt ist,
- 2 eine Seitenansicht der Scharnieranordnung gemäß 1 unmittelbar nach einer Entriegelung des Viergelenks,
- 3 eine Seitenansicht der Scharnieranordnung gemäß 1 in einer vollständig aktivierten Position des Viergelenks.
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 ist dort eine Scharnieranordnung 1 gezeigt, die Teil einer Schutzeinrichtung ist, mittels derer Verkehrsteilnehmer im Falle eines Anpralls an ein Kraftfahrzeug vor Verletzungen geschützt werden können. Die Scharnieranordnung 1 ist zum Anstellen eines Frontdeckels eines Kraftfahrzeugs bei einem Anprall eines Verkehrsteilnehmers, insbesondere eines Fußgängers oder eines Zweiradfahrers, der nicht durch eine ihn umgebende Karosserie geschützt ist, vorgesehen. Die Scharnieranordnung 1 umfasst ein Viergelenk 2 und eine Anschlusseinrichtung 3, die über einen Scharnierarm 30 verfügt, mittels dessen die Anschlusseinrichtung 3 mechanisch mit dem Viergelenk 2 gekoppelt ist. Die Anschlusseinrichtung 3 ist so ausgeführt, dass der hier nicht explizit zeichnerisch dargestellte Frontdeckel des Kraftfahrzeugs an die Anschlusseinrichtung 3 anschließbar ist. Das Viergelenk 2 ist ferner an einem Karosserieteil 6 eines ansonsten hier nicht explizit gezeigten Kraftfahrzeugs angebracht.
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Die Scharnieranordnung 1 ist so ausgeführt, dass sie im Falle eines Anpralls beziehungsweise eines drohenden Anpralls eines Verkehrsteilnehmers, der mittels einer entsprechend ausgeführten Sensorik der Schutzeinrichtung erfasst werden kann, aktiviert wird und den Frontdeckel des Kraftfahrzeugs anstellen kann. Das Viergelenk 2 ist kinematisch so ausgeführt, dass es aus der in 1 dargestellten Ruhestellung in die in 3 gezeigte aktivierte Stellung überführt werden kann, in der sich der an die Anschlusseinrichtung 3 der Scharnieranordnung 1 angeschlossene Frontdeckel in einer vollständig angestellten Position befindet.
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Die Scharnieranordnung 1 umfasst ferner einen Aktuator 4, welcher dazu ausgebildet ist, nach seiner Aktivierung im Falle eines Anpralls beziehungsweise zumindest eines drohenden Anpralls eines Verkehrsteilnehmers das Viergelenk 2 aus der in 1 gezeigten Position in die in 3 gezeigte Position zu überführen. Der Aktuator 4 kann in ganz unterschiedlicher Weise ausgeführt sein und beispielsweise mechanisch, magnetisch oder pneumatisch arbeiten. Besonders bevorzugt ist eine pyrotechnische Ausführung des Aktuators 4.
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Darüber hinaus verfügt die Scharnieranordnung 1 über eine Verriegelungseinrichtung 5, welche so ausgebildet ist, dass sie das Viergelenk 2 während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs in seiner Ruhestellung gemäß 1 verriegeln kann. Die Verriegelungseinrichtung 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Verriegelungshaken 50 sowie ein Gelenklager 51 auf, mittels dessen der Verriegelungshaken 50 an dem Karosseriebauteil 6 angelenkt ist. Somit kann der Verriegelungshaken 50 aus der in 1 gezeigten Verriegelungsstellung, in der er am Viergelenk 2 angreift und dieses verriegelt, in die in 2 gezeigte Entriegelungsstellung überführt werden kann, in der das Viergelenk 2 entriegelt ist.
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Wie in den Figuren zu erkennen, weist der Aktuator 4 ein erstes Ende 40 auf, das mit dem Verriegelungshaken 50 verbunden ist. Ferner weist der Aktuator 4 ein zweites Ende 41 auf, welches dem ersten Ende 40 gegenüberliegt und mit einem Kopplungslenker 7 des Viergelenks 2 gelenkig verbunden ist. Mittels des Kopplungslenkers 7 wird das Viergelenk 2 nach dem Entriegeln, welches mittels des Aktuators 4 erfolgt, mit Hilfe des Aktuators 4 weiter in die in 3 gezeigte aktivierte Position überführt, in der der Frontdeckel des Kraftfahrzeugs angestellt ist.
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Das Viergelenk 2 umfasst einen oberen Lenker 21 sowie einen unteren Lenker 22. Der obere Lenker 21 ist mittels eines ersten Gelenks 20 gelenkig mit dem Scharnierarm 30 der Anschlusseinrichtung 3 gekoppelt. Wie in 1 zu erkennen, ist der Scharnierarm 30 in der Ruhestellung gegenüber dem oberen Lenker 21 des Viergelenks 2 gebeugt. In der aktivierten Stellung des Viergelenks 2, in der der Frontdeckel des Kraftfahrzeugs angehoben und dadurch angestellt ist, ist der Scharnierarm 30 gegenüber dem oberen Lenker 20 des Viergelenks 2 gestreckt.
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Nachfolgend sollen weitere Einzelheiten der Verriegelungseinrichtung 5 näher erläutert werden. Der gegenüber dem Karosserieteil 6 verschwenkbare Verriegelungshaken 50 weist einen Eingriffsabschnitt 52 auf, der so geformt ist, dass das erste Gelenk 20 des Viergelenks 2, das mit dem Scharnierarm 30 der Anschlusseinrichtung 3 gekoppelt ist, in der Ruhestellung des Viergelenks 2 in den Eingriffsabschnitt 52 eingreift. Dadurch wird erreicht, dass die Verriegelungseinrichtung 5 in ihrer Verriegelungsstellung unmittelbar mit dem ersten Gelenk 20 des Viergelenks 2 zusammenwirkt und auf diese Weise das Viergelenk 2 verriegelt. Während des Entriegelns der Verriegelungseinrichtung 5 mittels des Aktuators 4 wird der Verriegelungshaken 50 - in der Darstellung gemäß 1 bis 3 gegen den Uhrzeigersinn - derart verschwenkt, dass das erste Gelenk 20 des Viergelenks 2 nach Abschluss des Entriegelungsprozesses nicht mehr in den Eingriffsabschnitt 52 des Verriegelungshakens 50 eingreift. Die Verriegelungseinrichtung 5 ist anders als die aus dem Stand der Technik bekannten Verriegelungseinrichtungen so ausgebildet, dass sie das Viergelenk 2 bereits während der Entriegelung, die durch die Aktivierung des Aktuators 4 erfolgt, in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs anheben kann. Im Stand der Technik wird das Viergelenk zunächst entriegelt ohne dieses anzuheben und anschließend mittels des Aktuators in seine aktivierte Stellung überführt, in der es den Frontdeckel des Kraftfahrzeugs anstellt.
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Wie insbesondere in 3 zu erkennen, weist der Verriegelungshaken 50 im Bereich des Eingriffsabschnitts 52 einen Hubabschnitt 53 auf, der vorliegend integral mit dem Eingriffsabschnitt 52 ausgebildet ist und so geformt ist, dass er während der Entriegelung der Verriegelungseinrichtung 5 mit dem ersten Gelenk 20 des Viergelenks 2 zusammenwirkt und dieses in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs anhebt. Dieses frühzeitige Anheben des Viergelenks 2 bereits während des Entriegelns der Verriegelungseinrichtung 5 mit Hilfe des Aktuators 4 wirkt vorliegend auf das erste Gelenk 20 des Viergelenks 2 und somit auch über den Scharnierarm 30 der Anschlusseinrichtung 3 auf den daran angeschlossenen Frontdeckel des Kraftfahrzeugs. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass sich die Anstellzeit des Frontdeckels im Falle eines Anpralls eines Verkehrsteilnehmers erheblich verkürzt. Durch das frühzeitige Anheben kann die gesamte Anstellzeit, die der Frontdeckel für das vollständige Anstellen benötigt, um etwa 30 % gegenüber herkömmlichen Scharnieranordnungen verringert werden. Darüber hinaus wird auch die Kraft, die der Aktuator 4 benötigt, um das Viergelenk 2 in dessen aktivierte Stellung zu überführen, deutlich verringert. Ferner hat es sich gezeigt, dass durch das schneller erfolgende Anstellen ein Aktuator mit geringerer Kraft verwendet werden kann, wodurch eine wesentlich geringere Schwingungsneigung des Frontdeckels erreicht werden kann.
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Der Hubabschnitt 53 erstreckt sich in der Verriegelungsstellung der Verriegelungseinrichtung 5 und auch während des Entriegelns schräg zur Hochrichtung des Kraftfahrzeugs und ist rampenartig ausgebildet. Der Hubabschnitt 53 bildet dadurch aus funktionaler Sicht eine Anschubrampe für das erste Gelenk 20 des Viergelenks 2, an der das erste Gelenk 20 bei der Entriegelung der Verriegelungseinrichtung 5 entlanggeführt werden kann, um dadurch das Viergelenk 2 und somit auch den über die Anschlusseinrichtung 3 mit dem Viergelenk 2 verbundenen Frontdeckel bereits bei der Entriegelung anzuheben.
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Im weiteren Verlauf wird dann der Frontdeckel mittels des vom Aktuator 4 angetriebenen Viergelenks 2 weiter in seine Anstellposition überführt. Durch das Anstellen kann der Deformationsraum des Frontdeckels bei einem Anprall eines Verkehrsteilnehmers wirksam vergrößert werden, so dass mehr Energie absorbiert werden kann und dadurch das Verletzungsrisiko des Verkehrsteilnehmers in vorteilhafter Weise verringert werden kann.
