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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anstellvorrichtung für ein Anstellen einer Motorhaube eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren für die Variation einer Aktuatorkraft bei einer solchen Anstellvorrichtung.
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Es ist bekannt, dass Anstellvorrichtungen in Fahrzeugen eingesetzt werden, um bei diesen einen aktiven Schutz bei Unfällen mit Fußgängern zur Verfügung zu stellen. Hierfür wird bei niedrigen Geschwindigkeiten über Sensoren erkannt, ob ein Fußgänger im Bereich der Motorhaube in eine Crashsituation verwickelt ist. Unter diesen oder weiteren Parametern kann ein aktiver Schutzmechanismus eingeleitet werden. Bekannte Lösungen sehen dabei unter anderem vor, die Motorhaube aktiv anzuheben, um mit angehobener Motorhaube eine größere Knautschzone für das Auftreffen eines Körperteils des Fußgängers zur Verfügung stellen zu können. Insbesondere kann dabei die Schwere der Verletzung beim Auftreffen des Körperteils des Fußgängers auf der Motorhaube deutlich reduziert werden.
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Nachteilhaft bei bekannten Lösungen ist es, dass bei einem sehr schnellen Anstellen der Motorhaube in dieser Motorhaube Schwingungen erzeugt werden können. Diese Schwingungen sind wiederum negativ für das Auftreffverhalten des Körperteils des Fußgängers auf der Motorhaube. Um jedoch sicherzustellen, dass die Motorhaube bei jeder Fahrsituation rechtzeitig in die angestellte Position gebracht worden ist, muss hinsichtlich der Berücksichtigung der Temperatur die langsamste Auslösegeschwindigkeit berücksichtigt werden. Da üblicherweise pyrotechnische Lösungen bevorzugt werden, um ein möglichst schnelles und sicheres Anstellen der Motorhaube zu gewährleisten, ist dementsprechend die Auslegung der Anstellgeschwindigkeit an die langsamste Temperatursituation von solchen pyrotechnischen Auslösern anzupassen. Dies führt dazu, dass die Auslegung für kalte, insbesondere im Bereich von -20 °C ausgebildete Außentemperaturen erfolgt. Wird nun eine solche Anstellvorrichtung bei deutlich höheren Temperaturen, zum Beispiel im Bereich von ca. +20 °C aktiviert, so führt dies zu einer deutlich schnelleren Auslösung als bei -20 °C. Diese unnötig hohe Geschwindigkeit resultiert aus der notwendigen Auslegung der Anstellvorrichtung über den gesamten Temperaturbereich, in welchem das Fahrzeug eingesetzt werden soll. Jedoch führt dies in höheren Temperaturbereichen dazu, dass ein unerwünscht großes Schwingungsverhalten der Motorhaube bei der Anstellbewegung in Kauf genommen werden muss.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise Schwingungen temperaturunabhängig für die Anstellbewegung der Motorhaube zu reduzieren.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Anstellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anstellvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß ist eine Anstellvorrichtung für ein Anstellen einer Motorhaube eines Fahrzeugs ausgebildet. Hierfür weist die Anstellvorrichtung eine Hebelmechanik mit wenigstens einem Karosserieanschluss zur drehbaren Lagerung an der Karosserie des Fahrzeugs auf. Darüber hinaus ist die Hebelmechanik mit wenigstens einem Motorhaubenanschluss zur Lagerung an der Motorhaube des Fahrzeugs ausgestattet. Darüber hinaus weist die Anstellvorrichtung einen Aktuator zur Einbringung einer Aktuatorkraft über einen Einwirkungs-Hebelarm in die Hebelmechanik zur Anstellung der Motorhaube auf. Der Aktuator ist wiederum mit einem Variationsabschnitt ausgestattet für eine Variation der Länge des Einwirkungs-Hebelarms.
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Erfindungsgemäß ist also eine Anstellvorrichtung wieder zum Anstellen der Motorhaube in Crashsituationen mit Fußgängerbeteiligung vorgesehen. Auch hierfür ist es wieder notwendig, in sehr kurzen Zeitspannen, insbesondere im Bereich von wenigen Mikrosekunden, die Anstellbewegung der Motorhaube durchzuführen. Dabei kann der Aktuator die Aktuatorkraft in bekannter Weise, zum Beispiel durch einen pyrotechnisch ausgestalteten Aktuator zur Verfügung stellen. Die Aktuatorkraft wird dabei nicht direkt in die Motorhaube eingebracht, sondern vielmehr über eine Hebelmechanik, welche sich an der einen Seite über den Karosserieanschluss an der Karosserie abstützt und auf der anderen Seite über den Motorhaubenanschluss die eingebrachte Aktuatorkraft für das Anstellen der Motorhaube an dieselbe weitergeben kann.
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Dabei ist im Sinne der vorliegenden Erfindung unerheblich, in welcher Weise die Hebelmechanik, der Karosserieanschluss und/oder der Motorhaubenanschluss tatsächlich ausgebildet sind. So können eingelenkige, zweigelenkige, dreigelenkige, viergelenkige, aber auch mehrgelenkige Systeme für die Hebelmechanik mit einer entsprechend beliebigen Anzahl von einzelnen Hebelarmen eingesetzt werden. Entscheidend ist, dass die Aktuatorkraft des Aktuators an geeigneter Stelle in die Hebelmechanik eingebracht wird, um über diese Hebelmechanik die Motorhaube aus der Normalposition in eine Anstellposition zu bewegen.
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Erfindungsgemäßer Kerngedanke ist es nun, dass die Einbringung der Aktuatorkraft über einen Einwirkungs-Hebelarm erfolgt. Dieser Einwirkungs-Hebelarm kann als expliziter realer Hebelarm, aber auch als Kombination von entsprechenden Bauteilen des Aktuators und/oder der Hebelmechanik zur Verfügung gestellt sein. Der Einwirkungs-Hebelarm bezieht sich dabei auf den Punkt, an welchem der Aktuator die Aktuatorkraft in die Hebelmechanik einbringt mit Bezug auf die entsprechende Weitergabe dieser Kraft an die Motorhaube. Dadurch entsteht ein physikalischer bzw. mechanisch wirksamer Hebelarm, dessen Variation einen Einfluss erlaubt, mit welcher tatsächlichen Kraftwirkung an der Motorhaube zu rechnen ist. Je größer der Hebelarm ausgebildet ist, umso größer wird auch die eingebrachte Kraft in die Motorhaube sein. Je kleiner der Hebelarm ausgebildet ist, umso geringer ist der ankommende Teil der Hebelkraft aus der Aktuatorkraft an der Motorhaube.
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Erfindungsgemäß ist es nun möglich, den Einwirkungs-Hebelarm hinsichtlich seiner Länge zu variieren. Dies erlaubt es damit in indirekter Weise auch die ankommende Anstellkraft an der Motorhaube zu variieren, ohne dass die Aktuatorkraft variiert werden muss. Somit ist es weiterhin möglich, einfache und kostengünstige Aktuatoren, insbesondere pyrotechnische Aktuatoren, einzusetzen. Da die Aktuatorkraft hier immer gleich ausgebildet ist, kann die Variation über die Länge des Einwirkungs-Hebelarms erfolgen. So kann in der bekannten Weise der Aktuator eine maximale Aktuatorkraft zur Verfügung stellen, welche bei maximierter Wirkung auf die Motorhaube auch bei sehr tiefen Temperaturen die gewünschte Anstellgeschwindigkeit der Motorhaube zur Verfügung stellt. Jedoch kann bei deutlich höheren Temperaturen diese konstante Aktuatorkraft sozusagen physikalisch bzw. mechanisch reduziert und auf diese Weise angepasst werden, indem die Länge des Einwirkungs-Hebelarms entsprechend variiert wird. Somit wird es möglich, durch eine geometrische Anpassung der Länge des Einwirkungs-Hebelarms eine physikalische Wirkungsvariation beim Anstellen der Motorhaube zu erzielen.
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Mit anderen Worten ist also ein temperaturabhängiges Variieren der Anstellkraft der Motorhaube bei konstanter Aktuatorkraft des Aktuators möglich. Dies erlaubt es, nicht nur für moderne und neue Fahrzeuge diese Systematik zur Verfügung zu stellen, sondern insbesondere auch bestehende Aktuatorlösungen mit der entsprechenden Variationsmöglichkeit des Variationsabschnitts nachzurüsten.
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Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anstellvorrichtung der Variationsabschnitt des Aktuators einen motorischen Antrieb, insbesondere in Form eines Stellmotors aufweist. Diese Ausführungsform ist insbesondere mit einem Temperatursensor kombiniert, welcher direkt oder indirekt eine Information über die Temperatur des Aktuators, die Temperatur einzelner Bauteile des Fahrzeugs und/oder der Außentemperatur zur Verfügung stellt. In Abhängigkeit von einem oder mehreren solcher Temperatursignale kann nun ein motorischer Antrieb eine Variation des Einwirkungs-Hebelarms zur Verfügung stellen. Dabei kann der Stellmotor insbesondere als Schrittmotor zur Verfügung gestellt sein, um ein schrittweises Verstellen um vordefinierte Winkelgrade zur Verfügung zu stellen. Dies kann sowohl in gesteuerter, aber auch in geregelter Weise ausgebildet sein.
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Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anstellvorrichtung der Variationsabschnitt des Aktuators ein temperatursensibles Material, insbesondere ein bimetallisches Material, aufweist für eine automatische oder teilautomatische temperaturabhängige Variation der Länge des Einwirkungs-Hebelarms. Unter einem temperatursensiblen Material ist ein Material zu verstehen, welches eine mechanische Reaktion auf Temperaturdifferenzen aufweist. Insbesondere handelt es sich bei dieser mechanischen Reaktion um eine Veränderung einer geometrischen Abmessung. Bei der Verwendung von bimetallischen Materialien kann dies sehr einfach und kostengünstig zur Verfügung gestellt werden. Dies erlaubt es, in Korrelation mit dem Variationsabschnitt sozusagen eine automatische Wirkung für die Variation der Länge des Einwirkungs-Hebelarms zur Verfügung zu stellen. Dies kann als alleinige Ausgestaltung zur Verfügung gestellt sein, aber auch in Kombination mit dem voranstehend beschriebenen motorischen Antrieb einsetzbar sein.
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Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anstellvorrichtung der Variationsabschnitt wenigstens abschnittsweise spiralförmig ausgebildet ist, insbesondere um eine Variationsachse. Dies beruht insbesondere auf einer Ausgestaltung mit einem temperatursensitiven bzw. bimetallischen Material, kann aber auch Federelementabschnitte aufweisen. Auch hier ist eine Kombination mit einem entsprechenden Antriebsmotor denkbar. Die spiralförmige Anordnung um eine Variationsachse ist dabei insbesondere um eine exzentrische Variationsachse gemäß dem nachfolgenden Absatz zur Verfügung gestellt.
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Ebenfalls vorteilhaft kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anstellvorrichtung der Variationsabschnitt und/oder der Aktuator eine exzentrische Lagerung aufweist für eine Variation des Einwirkungs-Hebelarms durch eine Rotation des Variationsabschnitts und/oder des Aktuators um eine exzentrische Variationsachse. Eine Rotationslösung für den Aktuator und/oder den Variationsabschnitt bietet eine besonders einfache, kompakte und kostengünstige Lösung für die Variation der Länge des Einwirkungs-Hebelarms. Dies ist sowohl mit einer bimetallischen Lösung als auch mit einer Antriebsmotorik denkbar sowie eine Kombination derselben. Dabei kann die Anbindung der Variationsachse ebenfalls an der Karosserie und/oder an der Motorhaube vorgesehen sein. Durch eine einfache und vor allem kleine Stellbewegung entlang der exzentrischen Variationsachse wird es also möglich, eine einfache und vordefinierte Änderung der ankommenden Anstellkraft an der Motorhaube bei konstanter oder im Wesentlichen konstanter Aktuatorkraft zur Verfügung zu stellen.
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Weiter von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anstellvorrichtung der Aktuator als Teil der Hebelmechanik ausgebildet ist, insbesondere als Teil des Karosserieanschlusses. Die Integration des Aktuators in die Hebelmechanik führt zu einer sehr kompakten und bauraumsparenden Bauweise. Auch wird es auf diese Weise möglich, eine bisher eingesetzte Hebelmechanik durch eine neue Hebelmechanik mit integriertem Aktuator und entsprechendem Variationsabschnitt auszutauschen, sodass eine entsprechende Nachrüstfunktionalität gegeben ist. Bei dieser Variante bewegt sich also der Aktuator wie auch der Variationsabschnitt mit zumindest einem Teil der Hebelmechanik während der Anstellbewegung mit.
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Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anstellvorrichtung eine Sensorvorrichtung vorgesehen ist für die Bestimmung der Temperatur zur Anpassung des Aktuators und/oder des Variationsabschnitts. Eine solche Sensorvorrichtung weist insbesondere einen oder mehrere Temperatursensoren auf, um zum Beispiel mit einem entsprechenden motorischen Antrieb zusammenzuarbeiten. Auch eine zumindest teilweise Anpassung der Aktuatorkraft ist dabei zum Beispiel zusätzlich zur Variation der Länge des Einwirkungs-Hebelarms denkbar. Nicht zuletzt sind bei der Verwendung von pyrotechnischen Aktuatoren zusätzlich auch die Anpassung von Auslösezeitpunkten oder weiteren Parametern der pyrotechnischen Auslösung denkbar.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für eine Variation einer Aktuatorkraft bei einer Anstellvorrichtung für die Anstellung einer Motorhaube eines Fahrzeugs, aufweisend die folgenden Schritte:
- - Bestimmen der aktuellen Temperatur,
- - Vorgeben einer temperaturspezifischen Länge für einen Einwirkungs-Hebelarm der Anstellvorrichtung auf Basis der bestimmten Temperatur,
- - Variation der Länge des Einwirkungs-Hebelarms auf die vorgegebene temperaturspezifische Länge.
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Insbesondere ist die Anstellvorrichtung dabei gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anstellvorrichtung erläutert worden sind. Als Bestimmung der aktuellen Temperatur kommen dabei insbesondere die Außentemperatur, eine Materialtemperatur eines Bauteils des Fahrzeugs und/oder die Motorhaubentemperatur und/oder die Aktuatortemperatur infrage. Selbstverständlich können auch verschiedene Temperaturen gemessen und miteinander gemeinsam korreliert den Ausgangspunkt für ein erfindungsgemäßes Verfahren bilden.
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Weiter von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Variation der Länge des Einwirkungs-Hebelarms durch ein angetriebenes Variieren des Variationsabschnitts durchgeführt wird. Dabei handelt es sich also um die aktive Variation, zum Beispiel mithilfe eines motorischen Antriebs, zum Beispiel in Form eines Stellmotors. Dies ist insbesondere kombiniert mit der Verwendung eines entsprechenden Temperatursensors, wie er bereits erläutert worden ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
- 1 eine Ausführungsform einer Anstellsystematik für eine Motorhaube,
- 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anstellvorrichtung und
- 3 eine Teildarstellung eines entsprechenden Aktuators.
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1 zeigt schematisch, wie ein aktiver Fußgängerschutz umgesetzt werden kann. Hier ist in Seitendarstellung der Frontbereich eines Fahrzeugs dargestellt. Mit zwei großen Pfeilen ist die Einbringung einer Aktuatorkraft AK, welche hier der Anstellkraft entspricht, dargestellt, welche in der Lage ist, eine Anstellbewegung der Motorhaube 100 durchzuführen. Während die Motorhaube 100 im normalen Fahrbetrieb bündig mit der Außenhaut des Fahrzeugs angeordnet ist, wird durch die Anstellbewegung die Motorhaube 100 vom Rest der Karosserie 200 abgehoben. Dadurch vergrößert sich der Abstand der Motorhaube 100 zu dem dahinterliegenden Motorraum, und es entsteht ein, insbesondere durch Anstellbauteile gefedertes, Knautschzonenvolumen, welches in der Lage ist, die Verletzungsschwere beim Auftreffen eines Körperteils eines Fußgängers zu reduzieren. Die Aktuatorkraft AK kann dabei zum Beispiel durch pyrotechnische Aktuatoren 30 zur Verfügung gestellt werden.
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2 zeigt schematisch eine Ausgestaltung einer solchen Anstellvorrichtung 10. Diese ist insbesondere auf beiden Seiten der Motorhaube 100, also sowohl auf der linken Seite als auch auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet. Die Anstellvorrichtung 10 weist für die Hauptaufgabe des Anstellens eine Hebelmechanik 20 auf. Diese Hebelmechanik 20 ist zum einen über den Karosserieanschluss 22 an der Karosserie 200 angebunden und insbesondere dort drehbar gelagert. Um eine entsprechende Anstellbewegung durchzuführen, ist dieselbe Hebelmechanik 20 über den Motorhaubenanschluss 24 an der Motorhaube 100 gelagert. Hier handelt es sich bei der 2 um eine Ausgestaltung als Viergelenksystem für die Hebelmechanik 20.
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Um die Anstellbewegung in geführter Weise möglichst schnell, und insbesondere vorbereitend für die Crashsituation umsetzen zu können, ist ein Aktuator 30 vorgesehen. Dieser ist insbesondere als pyrotechnischer Aktuator 30ausgebildet und kann die Aktuatorkraft AK in die Hebelmechanik 22 einbringen. Das Einbringen erfolgt über einen Einwirkungs-Hebelarm 32. In Abhängigkeit der Länge des Einwirkungs-Hebelarms 32 und der nachfolgend ausgestatteten einzelnen Hebelkinematik der Hebelmechanik 20 stellt sich entsprechend der physikalischen bzw. mechanischen Eigenschaften eine Anstellkraft an der Motorhaube 100 ein.
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Um nun bei konstanter Aktuatorkraft AK des Aktuators 30 eine Variation der sich einstellenden Anstellkraft an der Motorhaube 100 zu gewährleisten, ist der Aktuator 30 mit einem Variationsabschnitt 34 vorgesehen. Dieser Variationsabschnitt 34 ist hier in der Lage, eine Rotationsbewegung um eine Variationsachse VA durchzuführen, welche exzentrisch am Aktuator 30 angeordnet ist. Auf diese Weise kann durch Rotation um diese exzentrische Variationsachse VA eine Veränderung des Einwirkungs-Hebelarms 32 zur Verfügung gestellt werden. Verändert sich die Länge des Einwirkungs-Hebelarms 32, führt dies bei konstanter Aktuatorkraft AK zu einer variierten resultierenden Anstellkraft an der Motorhaube 100.
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Während grundsätzlich die Variation, insbesondere die Rotation um die Variationsachse VA, durch einen motorischen Antrieb zur Verfügung stellbar ist, können auch automatisierte oder teilautomatisierte Lösungen vorgesehen sein. So zeigt die 3 zum Beispiel eine Möglichkeit, mit einer Ausbildung mit einem bimetallischen Material den Variationsabschnitt 34 zur Verfügung zu stellen. Eine spiralförmige Anordnung um die Variationsachse VA führt nun dazu, dass eine Veränderung der Temperatur die spiralförmige Ausgestaltung des Variationsabschnitts 34 temperaturspezifisch beeinflusst. Im Ergebnis ist eine exzentrische Rotation des Aktuators 30 um die Variationsachse VA gegeben, sodass eine mechanische Änderung der Länge des Einwirkungs-Hebelarms 32 die Folge ist.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
