-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugfront für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, und ein entsprechendes Fahrzeug mit einer derartigen Fahrzeugfront. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz eines auf eine derartige Fahrzeugfront aufprallenden Objektes.
-
Um Personen bei einem Aufprall auf eine Fahrzeugfront besser zu schützen, wird im Zuge einer spezifischen Schutzprüfung des „Europäischen Neuwagen-Bewertungs-Programms“ (Euro NCAP) eine Bewertung vorgenommen, welche Verletzungsgefahr eine Fahrzeugfront für eine Person, insbesondere einen Fußgänger, darstellt. Zur Erfüllung geltender Euro NCAP Anforderungen zum Fußgängerschutz ist es erforderlich, die Fahrzeugfront eines Fahrzeuges so auszulegen, dass beim Aufprall auf den Fußgänger wirkende Kräfte wirksam reduziert werden.
-
Daher umfassen entsprechende Fahrzeugfronten je nach Fahrzeuggattung bzw. - auslegung weiche Bereiche bzw. vorbestimmte Deformationsbereiche, um derartige Kräfte beim Aufprall des Fußgängers aufzunehmen.
-
Neue Designanforderungen, wie beispielsweise die Verwendung zusammenhängender Baugruppen, welche sich großflächig über die Fahrzeugfront erstrecken, zeigen hier keine Möglichkeiten auf, ausreichend weiche bzw. deformierbare Bereiche an der Fahrzeugfront vorzusehen. Somit können die beim Aufprall auf den Fußgänger wirkenden Kräfte weniger wirksam reduziert werden.
-
Weiterhin weisen die zusammenhängenden Baugruppen, im Vergleich zu konventionellen mehrteilig ausgeführten Fahrzeugfronten, ein höheres Gewicht auf. Auch dieser Umstand führt dazu, dass die Kräfte, welche beim Aufprall auf den Fußgänger wirken, höher sind.
-
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeugfront, ein Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugfront, sowie ein Verfahren zum Schutz eines aufprallenden Objektes bereitzustellen, anhand derer ein effizienter Schutz eines aufprallenden Objektes bzw. Fußgängers bei gleichzeitig hoher Designfreiheit erreicht werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugfront gemäß Anspruch 1, ein Fahrzeug gemäß Anspruch 6 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Die erfindungsgemäße Fahrzeugfront ist für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, vorgesehen und weist auf:
- einen Frontbereich, welcher eingerichtet ist, bei bestimmungsgemäßer Fahrt des Fahrzeugs in eine Fahrtrichtung einen Aufprall eines Objekts aufzunehmen, und
- eine Verstelleinrichtung, welche eingerichtet ist, den Frontbereich beim Aufprall des Objekts in eine der Fahrtrichtung entgegengesetzte Richtung zu bewegen.
-
Der Frontbereich ist bevorzugt durch eine zusammenhängende Baugruppe gebildet, welche einen großen Anteil einer Fläche (Außenfläche bzw. Außenhaut) der Fahrzeugfront ausbildet. Somit trifft das Objekt, welches insbesondere ein Fußgänger sein kann, bei einem Frontalunfall mit großer Wahrscheinlichkeit auf eben jenen Frontbereich auf. Entsprechende zusammenhängende Baugruppen können zum Beispiel Kombinationen von Frontleuchten und Teilen eines Kühlergrills sein, welche sich bevorzugt ausgehend von einer Seitenwand des Fahrzeugs in einer Fahrzeugquerrichtung zu einer Mitte des Fahrzeuges hin erstrecken.
-
Das Bewegen des Frontbereichs in der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung bewirkt bevorzugt, dass Kräfte, welche während des Aufpralls auf das Objekt wirken, verringert werden.
-
Bevorzugt bewegt die Verstelleinrichtung den Frontbereich relativ zu einem Stoßfängerquerträger, der am in Fahrtrichtung vorderen Ende von Crashboxen befestigt ist und sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckt. Die genannten Crashboxen sind bevorzugt an Motorlängsträgern befestigt. Mit anderen Worten ist der Stoßfängerquerträger nicht Teil des Frontbereichs.
-
Bevorzugt vollzieht der Frontbereich bereits die Bewegung, wenn das Objekt auf den Frontbereich auftrifft.
-
Die Verstelleinrichtung ist bevorzugt zwischen dem Frontbereich des Fahrzeugs und einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs, bevorzugt zwischen dem Frontbereich und dem Stoßfängerquerträger, angeordnet. Darüber hinaus ist die Verstelleinrichtung einerseits bevorzugt mit dem Frontbereich und andererseits mit einem Rahmen/einer tragenden Struktur des Fahrzeugs verbunden bzw. im Eingriff. Bevorzugt erstreckt sich die Verstelleinrichtung in der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung des Fahrzeugs, insbesondere in einer Fahrzeuglängsrichtung des Fahrzeugs.
-
Bevorzugt weist die Verstelleinrichtung einen Auslösemechanismus auf, welcher eingerichtet ist, den Aufprall des Objekts zu erfassen und bei Erfüllung einer vorgegebenen Bedingung, die Bewegung des Frontbereichs freizugeben.
-
Bevorzugt wird der Aufprall des Objekts mechanisch oder sensorisch erfasst.
-
Das Objekt übt bei Aufprall eine Kraft in der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung auf die Fahrzeugfront aus. Diese Kraft kann vorzugsweise mechanisch oder sensorisch erfasst werden.
-
Ist die erfasste Kraft größer als eine vorgegebene Kraft bzw. eine Auslösekraft, ist die vorgegebene Bedingung bevorzugt erfüllt. In der Folge wird bevorzugt die Bewegung des Frontbereichs durch die Verstelleinrichtung freigegeben.
-
Bevorzugt prallt das Objekt anschließend auf den Frontbereich auf, welcher sich bereits in der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung bewegt. Dadurch, dass sich der Frontbereich bei Aufprall des Objekts in Bewegung befindet, ist eine Massenträgheit des Frontbereichs verringert. Eine verringerte Massenträgheit des Frontbereichs bewirkt bevorzugt, dass eine Kraft, welche bei Aufprall des Objekts wirkt, ebenso verringert ist.
-
Das mechanische Erfassen kann dabei beispielsweise mit Hilfe von zumindest einer Sollbruchstelle erfolgen, welche beim Aufprall des Objekts bricht, insbesondere abschert.
-
Das sensorische Erfassen kann beispielsweise anhand von zumindest einem Aufprallsensor erfolgen, welcher an der Fahrzeugfront vorgesehen ist und den entsprechenden Aufprall detektiert. Der Aufprallsensor gibt beim Aufprall des Objekts bevorzugt ein Signal an eine Steuereinheit aus. Die Steuereinheit steuert anschließend den Auslösemechanismus an, so dass der Auslösemechanismus die Bewegung des Frontbereichs freigibt. Somit kann insbesondere eine Kraft, welche beim Aufprall des Objekts entgegen der Fahrtrichtung wirkt, erfasst werden.
-
Vorzugsweise ist der Auslösemechanismus in einem Deformationsbereich angeordnet und die vorgegebene Bedingung erfüllt, wenn der Deformationsbereich beim Aufprall des Objekts deformiert wird.
-
Vorzugsweise ist der Deformationsbereich in einem Bereich der Fahrzeugfront angeordnet. Darüber hinaus ist der Deformationsbereich vorzugsweise weicher als die übrige Fahrzeugfront ausgestaltet, sodass dieser beim Aufpralls des Objekts zuerst deformiert wird. Vorzugsweise ist der Deformationsbereich derart im Bereich der Fahrzeugfront angeordnet, dass das Objekt am wahrscheinlichsten zuerst auf diesen aufprallt.
-
Bevorzugt kann der Deformationsbereich als Teil einer Fronthaube bzw. Motorhaube des Fahrzeugs ausgebildet sein.
-
Die Deformation des Deformationsbereichs ist bevorzugt abhängig von einer Geschwindigkeit, mit welcher sich das Fahrzeug bei bestimmungsgemäßer Fahrt in der Fahrtrichtung bewegt, und/oder von einer Geschwindigkeit, mit welcher sich das Objekt bei Aufprall in Richtung der Fahrzeugfront bewegt.
-
Bevorzugt prallt das Objekt zunächst auf den Deformationsbereich auf und deformiert diesen, bevor das Objekt auf den bewegten Frontbereich aufprallt bzw. aufschlägt.
-
Bevorzugt bewirkt die Deformation des Deformationsbereichs, dass der Auslösemechanismus mechanisch betätigt wird.
-
Bevorzugt ist eine Deformation über eine Elastizitätsgrenze des Deformationsbereichs hinaus, mit anderen Worten eine plastische Deformation des Deformationsbereichs für das Freigeben der Bewegung des Frontbereichs erforderlich.
-
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Fahrzeugfront dergestalt sein, dass die Verstelleinrichtung zumindest einen Energiespeicher, insbesondere einen mechanischen Energiespeicher, umfasst, welcher Energie speichert und beim Aufprall des Objekts zum Bewegen des Frontbereichs freigibt.
-
Der Energiespeicher ist bevorzugt ein Aktuator, welcher die Bewegung des Frontbereichs umsetzt.
-
Der mechanische Energiespeicher kann vorzugsweise eine Federeinheit sein. Die Federeinheit steht dabei bevorzugt mit dem Frontbereich in Wirkverbindung und ist in einem Ausgangszustand vorgespannt, sodass in der Federeinheit die Energie mechanisch gespeichert ist. Bei Auslösung wird die gespeicherte Energie zur Bewegung des Frontbereichs freigegeben. Die Federeinheit kann beispielsweise eine Linearfeder sein, welche in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung mittig angeordnet ist und linear entlang der Fahrzeuglängsrichtung wirkt bzw. verläuft, oder eine Drehfeder/Spiralfeder sein, welche in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung im Bereich der Seitenwand bzw. eines Kotflügels angeordnet ist und ein Drehmoment in der Fahrzeuglängsrichtung auf den Frontbereich ausübt.
-
Bevorzugt kann eine Verbindung zwischen dem Federpaket und dem Frontbereich über einen Seilzug gebildet sein. Somit kann eine platzeffiziente Anordnung des Federpakets erreicht werden.
-
Der Auslösemechanismus umfasst bevorzugt ein Freigabeelement, welches einerseits mit dem Deformationsbereich im Eingriff steht und andererseits mit dem mechanischen Energiespeicher in Eingriff steht. In einer Ausgangsstellung hält das Freigabeelement den mechanischen Energiespeicher bevorzugt im vorgespannten Ausgangszustand und sperrt so die Bewegung des Frontbereichs. Prallt das Objekt auf den Deformationsbereich auf und deformiert diesen, wird das Freigabeelement bevorzugt über den Deformationsbereich in eine Freigabestellung versetzt, in welcher das Freigabeelement die Vorspannung des mechanischen Energiespeichers freigibt und sich diese in Form der Bewegung des Frontbereichs entlädt.
-
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Fahrzeugfront derart verwirklicht werden, dass die Verstelleinrichtung einen Dämpfer umfasst, welcher eingerichtet ist, die Bewegung des Frontbereichs zu dämpfen.
-
Das Dämpfen bewirkt bevorzugt, dass die Kraft, welche beim Aufprall des Frontbereichs auf das Objekt wirkt, nach Auslösen der Bewegung nicht sprunghaft/schlagartig abfällt. Somit wird das Objekt nach dem Auslösen an dem bewegten Frontbereich geführt, sodass die Kraft im Zuge der Bewegung des Frontbereichs abgebaut werden kann. Somit kann ein Aufschlag des Objekts auf nachgelagerte Bauteile gemildert werden. Bevorzugt werden zur Dämpfung Dämpfervorrichtungen, wie Hydraulikdämpfer Reibungsdämpfer, Elastomerdämpfer oder Schäume verwendet.
-
Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug und umfasst die erfindungsgemäße Fahrzeugfront.
-
In Bezug auf das Fahrzeug ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugfront erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der Fahrzeugfront verwiesen wird.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Schutz eines Objekts, welches auf eine Fahrzeugfront eines Fahrzeugs bei Fahrt in eine bestimmungsgemäße Fahrtrichtung aufprallt. In Bezug auf das Verfahren ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugfront erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der Fahrzeugfront verwiesen wird.
-
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
- 1A und 1 B zeigen eine schematische Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugfront gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung vor und während eines Aufpralls eines Objekts.
- 2A und 2B zeigen eine schematische Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugfront gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung vor und während eines Aufpralls eines Objekts.
- 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugfront gemäß einer dritten Ausführungsform vor einem Aufprall eines Objekts.
- 4 zeigt ein Kraft-Zeit Diagramm, welches beispielhaft einen Kraftverlauf während des Aufpralls des Objekts auf die erfindungsgemäße Fahrzeugfront darstellt.
-
Die Figuren veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen lediglich schematisch und im Hinblick auf die Wirkweise der Erfindung, sodass die entsprechenden Bestandteile der Erfindung nicht maßstabsgetreu dargestellt sind.
-
1A zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugfront 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einem Längsschnitt. Ein Objekt O befindet sich in einem Abstand vor dem Fahrzeug und droht im Zuge eines Unfalls auf die Fahrzeugfront 100 aufzuschlagen. 1 B zeigt die schematische Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen Fahrzeugfront 100 gemäß der ersten Ausführungsform in einem Zustand, in dem das Objekt im Zuge des Unfalls auf die Fahrzeugfront aufschlägt.
-
In 1A und 1B sowie den folgenden Figuren entspricht eine X-Richtung einer Fahrzeuglängsrichtung, eine Y-Richtung einer Fahrzeugquerrichtung und eine Z-Richtung einer Fahrzeughochrichtung des mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugfront 100 ausgestatteten Kraftfahrzeugs.
-
Das Objekt O ist beispielsweise ein Fußgänger, welchen das Kraftfahrzeug im Zuge des Unfalles erfasst.
-
Die erfindungsgemäße Fahrzeugfront 100 umfasst einen Frontbereich 105, welcher bevorzugt Teil einer nicht gezeigten Außenhaut/ Karosserie des Kraftfahrzeugs ist. Beispielsweise ist der Frontbereich 105 durch eine Kombination von zumindest einer Frontleuchte und einem Teil eines Kühlergrills bzw. einer Frontschürze gebildet und erstreckt sich bevorzugt ausgehend von einer nicht gezeigten Seitenwand bzw. eines Kotflügels des Kraftfahrzeugs in der Fahrzeugquerrichtung zu einer Mitte des Fahrzeugs hin.
-
Weiterhin umfasst die Fahrzeugfront 100 einen Deformationsbereich 120. Beispielsweise ist der Deformationsbereich 120 Teil der Fahrzeugfront 100.
-
Im konkret dargestellten Fall ist der Deformationsbereich 120 in Form eines Teils einer Fronthaube bzw. einer Motorhaube ausgebildet. Der Teil der Fronthaube ist in der Fahrzeughochrichtung oberhalb des Frontbereiches 105 angeordnet und steht in der Fahrzeuglängsrichtung über den Frontbereich 105 vor.
-
Darüber hinaus ist der Deformationsbereich 120 weicher bzw. deformierbarer ausgebildet als der Frontbereich 105.
-
Bei Aufprall des Objekts O auf die Fahrzeugfront trifft das Objekt O zunächst auf die Fronthaube und deformiert eben jenen vorstehenden Bereich der Fronthaube bevor das Objekt O auf den Frontbereich 105 auftrifft.
-
Darüber hinaus umfasst die Fahrzeugfront 100 eine Verstelleinrichtung 110. Die Verstelleinrichtung 110 ist vorgesehen, den Frontbereich 105 im Falle des Aufpralls des Objekts O und bei Erfüllung einer vorgegebenen Bedingung in eine einer bestimmungsgemäßen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs entgegengesetzte Richtung zu bewegen. Die bestimmungsgemäße Fahrtrichtung ist insbesondere eine Vorwärtsfahrt (im dargestellten Fall die negative X-Richtung) des Fahrzeugs. Das Erfüllen der vorgegebenen Bedingung wird im späteren Verlauf noch weiter ausgeführt.
-
Im konkret dargestellten Fall ist die Verstelleinrichtung 110 in der Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Frontbereich 105 (im dargestellten Fall in positiver X-Richtung) angeordnet und an dem Frontbereich 105 befestigt. Darüber hinaus ist die Verstelleinrichtung 110 an einem Rahmen bzw. an einer tragenden Struktur 130 der nicht gezeigten Karosserie des Kraftfahrzeuges befestigt. Die tragende Struktur 130 kann beispielsweise ein Stoßfängerquerträger sein, der sich zwischen Crashboxen, die am vorderen Ende von Motorlängsträgern angeordnet sind, erstreckt. Allgemein ist die Verstelleinrichtung 110 in der Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem Frontbereich 105 und einer nicht gezeigten Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges angeordnet.
-
Die Verstelleinrichtung 110 umfasst weiterhin einen mechanischen Energiespeicher 125, beispielsweise in Form einer Federeinheit.
-
Im konkret dargestellten Fall ist die Federeinheit als Linearfeder ausgebildet, welche sich entlang der Fahrzeuglängsrichtung bzw. in X-Richtung erstreckt.
-
Die 1A zeigt, wie vorstehend erläutert, die Fahrzeugfront 100 in dem Zustand vor dem Aufprall des Objekts O. In diesem Fall befindet sich die Linearfeder in einem Ausgangszustand, in welchem diese vorgespannt ist und somit mechanische Energie speichert.
-
Zudem umfasst die Verstelleinrichtung 110 einen Auslösemechanismus 115. Der Auslösemechanismus 115 umfasst ein Erfassungselement 116 und ein Freigabeelement 117.
-
Das Erfassungselement 116 ist einerseits mit dem Deformationsbereich 120 und andererseits mit dem Freigabeelement 117 verbunden. Im konkret dargestellten Fall ist das Erfassungselement 116 durch eine Leiste gebildet, welche in der Fahrzeuglängsrichtung bzw. in X-Richtung verschiebbar ist, wie durch einen Pfeil angedeutet.
-
Das Freigabeelement 117 steht einerseits mit dem Erfassungselement 116 und andererseits mit der Linearfeder im Eingriff. In dem Zustand vor dem Aufprall des Objekts O hält das Freigabeelement 117, wie gezeigt, die Linearfeder in dem vorgespannten Ausgangszustand. Im konkret dargestellten Fall ist das Freigabeelement 117 durch einen Stift gebildet, welcher sich bei Verschiebung durch das Erfassungselement 116 in der Fahrzeughochrichtung nach oben (im dargestellten Fall in positiver Z-Richtung) verschiebt, wie durch einen weiteren Pfeil angedeutet.
-
Darüber hinaus umfasst die Verstelleinrichtung 110 einen Dämpfer 126. Im Konkret dargestellten Fall erstreckt sich der Dämpfer 126 parallel zum mechanischen Energiespeicher 125 entlang der Fahrzeuglängsrichtung bzw. in X-Richtung.
-
1 B zeigt, wie vorstehend erläutert, eine schematische Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen Fahrzeugfront 100 gemäß der ersten Ausführungsform in dem Zustand während des Aufpralls des Objekts O.
-
Das Objekt O prallt zunächst auf den Deformationsbereich 120 bzw. den Teil der Fronthaube des Fahrzeuges auf, welcher durch den Aufprall deformiert wird. Im konkret dargestellten Fall ist der Teil der Fronthaube aufgrund der Deformation in der Fahrzeuglängsrichtung nach hinten bzw. in der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung (im dargestellten Fall die positive X-Richtung) versetzt.
-
Dieses Versetzen des Teils der Fronthaube bewirkt, dass das Erfassungselement 116 in der Fahrzeuglängsrichtung so nach hinten (im dargestellten Fall in positiver X-Richtung) verschoben wird, dass das Freigabeelement 117 in der Fahrzeughochrichtung durch das Erfassungselement 116 nach oben (im dargestellten Fall in positiver Z-Richtung) verschoben wird.
-
Aufgrund der Verschiebung des Freigabeelements 117 nach oben, ist dieses nunmehr nicht weiter im Eingriff mit der Linearfeder. Somit hält das Freigabeelement 117 die Linearfeder nicht weiter im vorgespannten Ausgangszustand. In der Folge wird die in der Linearfeder 125 gespeicherte Energie freigegeben und der Frontbereich 105 in der Fahrzeuglängsrichtung in der der Fahrrichtung entgegengesetzten Richtung (im dargestellten Fall in positiver X-Richtung) zu dem Rahmen/der tragenden Struktur 130 hinbewegt.
-
In der dargelegten ersten Ausführungsform ist die vorgegebene Bedingung für die Bewegung des Frontbereichs 105 folglich dann erfüllt, wenn das Erfassungselement 116 in Folge der aufprallbedingten Deformation des Deformationsbereichs 120 so weit in der Fahrzeuglängsrichtung verschoben wird, dass das Freigabeelement 117 den mechanischen Energiespeicher 125 freigibt.
-
Diese resultierende Bewegung des Frontbereichs 105 wird dabei durch den Dämpfer 126 gedämpft, so dass die Bewegung über einen längeren Zeitraum erfolgt.
-
2A zeigt eine schematische Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugfront 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand vor einem Aufprall eines Objekts O und 2B zeigt eine schematische Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen Fahrzeugfront 200 gemäß der zweiten Ausführungsform in einem Zustand bei Aufprall des Objekts O. In der nachfolgenden Beschreibung wird vorwiegend auf die Unterschiede in Bezug auf die Fahrzeugfront 100 gemäß der ersten Ausführungsform näher eingegangen. Die Fahrzeugfront 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Verstelleinrichtung 210 in einer abgewandelten Form.
-
Bei dieser Verstelleinrichtung 210 ist der mechanische Energiespeicher 225 über einen Seilzug 227, welcher über eine Umlenkrolle 228 umgelenkt wird, mit dem Frontbereich 205 verbunden. Der Seilzug 227 verläuft ausgehend vom Frontbereich 205 entlang der Fahrzeuglängsrichtung nach hinten (im dargestellten Fall in positiver X-Richtung) und wird über die Umlenkrolle 228 umgelenkt, so dass dieser entlang der Fahrzeughochrichtung nach unten (im dargestellten Fall in negativer Z-Richtung) weiterverläuft. Auf diese Weise kann der mechanische Energiespeicher 225, welcher wiederum in Form einer Federeinheit, insbesondere einer Linearfeder, ausgebildet ist, entlang der Fahrzeughochrichtung angeordnet werden. Diese Anordnung kann vorteilhaft im Hinblick auf die Bauraumausnutzung im Fahrzeug sein.
-
Im konkret dargestellten Fall sind der mechanische Energiespeicher 225 und die Umlenkrolle 228 jeweils an entsprechenden Anbindungsstellen des Rahmens/ der tragenden Struktur 230 des Kraftfahrzeuges befestigt.
-
Zudem umfasst die Verstelleinrichtung 210 ebenso einen Auslösemechanismus 215. Der Auslösemechanismus 215 umfasst wiederum ein Erfassungselement 216 und ein Freigabeelement 217. Das Erfassungselement 216 ist äquivalent zu dem der ersten Ausführungsform ausgebildet. Das Freigabeelement 217 ist einerseits mit dem Erfassungselement 216 und andererseits nun mit dem Frontbereich 205 verbunden. Vor dem Aufprall des Objekts O hält das Freigabeelement 217, wie gezeigt, den Frontbereich 205 in einer Ausgangsstellung. Die Bewegung des Frontbereichs 205 in der Fahrzeuglängsrichtung (im dargestellten Fall in positiver X-Richtung) ist damit gesperrt, wobei sich die Linearfeder wiederum im vorgespannten Zustand befindet und mechanische Energie speichert.
-
2B zeigt, wie vorstehend erläutert, eine schematische Längsschnittansicht durch den vorderen Bereich der erfindungsgemäßen Fahrzeugfront 200 gemäß der zweiten Ausführungsform in dem Zustand während des Aufpralls des Objekts O.
-
Das Objekt O prallt zunächst auf einen Deformationsbereich 220, im konkret dargestellten Fall wiederum einen Teil einer Fronthaube bzw. Motorhaube des Fahrzeuges, auf, welcher durch den Aufprall deformiert wird. Im konkret dargestellten Fall ist der Teil der Fronthaube aufgrund der Deformation in der Fahrzeuglängsrichtung nach hinten bzw. in der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung (im dargestellten Fall in positiver X-Richtung) versetzt. Dieses Versetzen des Teils der Fronthaube bewirkt, dass das Erfassungselement 216 in der Fahrzeuglängsrichtung so nach hinten (im dargestellten Fall in positiver X-Richtung) verschoben wird, dass das Freigabeelement 217 in der Fahrzeughochrichtung durch das Erfassungselement 216 nach oben (im dargestellten Fall in positiver Z-Richtung) verschoben wird. Aufgrund der Verschiebung des Freigabeelements 217 nach oben ist dieses nunmehr nicht weiter im Eingriff mit dem Frontbereich 205. Somit hält das Freigabeelement 217 die Linearfeder nicht weiter im vorgespannten Ausgangszustand. In der Folge wird die in der Linearfeder 225 gespeicherte Energie freigegeben und der Frontbereich 205 über den Seilzug 227 in der Fahrzeuglängsrichtung in der der Fahrrichtung entgegengesetzten Richtung zu dem Rahmen/der tragenden Struktur 230 (im dargestellten Fall in positiver X-Richtung) hinbewegt.
-
In der dargelegten zweiten Ausführungsform ist die vorgegebene Bedingung für die Bewegung des Frontbereichs 205 folglich erfüllt, wenn das Erfassungselement 216 in Folge der aufprallbedingten Deformation des Deformationsbereichs 220 so weit in der Fahrzeuglängsrichtung verschoben wird, dass das Freigabeelement 217 die Fahrzeugfront 205 freigibt, so dass die Linearfeder 225 die gespeicherte mechanische Energie abgibt.
-
Diese Bewegung des Frontbereichs 205 wird wiederum durch den sich in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Dämpfer 226 gedämpft, so dass die Bewegung über einen längeren Zeitraum erfolgt.
-
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugfront 300 gemäß einer dritten Ausführungsform in einem Zustand vor einem Aufprall eines Objekts O in einer Draufsicht von Oben.
-
Die Fahrzeughochrichtung bzw. die Z-Richtung verläuft im dargestellten Fall senkrecht zur Zeichenebene, welche entlang der Fahrzeuglängsrichtung (im dargestellten Fall der X-Richtung) und der Fahrzeugquerrichtung (im dargestellten Fall der Y-Richtung) aufgespannt wird.
-
Insbesondere zeigt 3 einen Ausschnitt der Fahrzeugfront 300, welcher sich von einer/einem nicht gezeigten Seitenwand/Kotflügel des Fahrzeugs zu einer Mittenachse (Y=0) in Fahrzeugquerrichtung des Fahrzeugs hin erstreckt.
-
In der nachfolgenden Beschreibung wird wiederum vorwiegend auf die Unterschiede in Bezug auf die Fahrzeugfront 100 bzw. 200 gemäß der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform näher eingegangen.
-
Die Fahrzeugfront 300 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung umfasst wiederum einen Frontbereich 305 und einen Deformationsbereich, welcher im konkret dargestellten Fall nicht gezeigt ist. Der nicht gezeigte Deformationsbereich ist wiederum weicher bzw. deformierbarer als der Frontbereich 305 ausgebildet und steht in der Fahrzeuglängsrichtung über den Frontbereich 305 (im dargestellten Fall in positiver X-Richtung) vor.
-
Bei Aufprall des Objekts O auf die Fahrzeugfront 300 trifft das Objekt O somit zunächst auf den nicht gezeigten Deformationsbereich auf und deformiert eben jenen bevor das Objekt O auf den Frontbereich 305 auftrifft.
-
Beispielsweise ist der Deformationsbereich wiederum in Form eines Teils einer Fronthaube bzw. einer Motorhaube ausgebildet. Ein entsprechender Teil der Fronthaube bzw. der Motorhaube ist beispielsweise in der Fahrzeughochrichtung oberhalb des Frontbereichs 305 angeordnet und aufgrund der gewählten Schnittansicht nicht veranschaulicht. Alternativ kann der Deformationsbereich auch durch einen Teil des Frontbereichs ausgebildet sein, welcher in Bezug auf den übrigen Frontbereich in der Fahrzeuglängsrichtung (im dargestellten Fall in positiver X-Richtung) vorsteht.
-
Die Fahrzeugfront 300 umfasst zudem eine Verstelleinrichtung 310 in einer weiteren abgewandelten Form. Bei der Verstelleinrichtung 310 ist der mechanische Energiespeicher 325 in Form einer Drehfeder bzw. einer Torsionsfeder/Spiralfeder in einem vorderen Bereich in der Nähe der/des nicht gezeigten Seitenwand/Kotflügels des Kraftfahrzeuges angeordnet. Die Drehfeder bzw. Torsionsfeder/Spiralfeder ist einerseits mit dem Frontbereich 305, welcher aufgrund der Schnittansicht transparent gezeigt ist, und andererseits mit dem Rahmen/ der tragenden Struktur 330 verbunden. Die Drehfeder bzw. Torsionsfeder/Spiralfeder ist in einem Ausgangszustand vor dem Aufprall vorgespannt.
-
Weiterhin umfasst die Verstelleinrichtung 310 einen abgewandelten Auslösemechanismus 315. Dieser Auslösemechanismus 315 umfasst eine Vielzahl von Erfassungselementen 316 und eine Vielzahl von Freigabeelementen 317.
-
Die Erfassungselemente 316 sind eingerichtet, den Aufprall des Objekts O zu erfassen. Im konkret dargestellten Fall sind die Erfassungselemente 316 in Form von Anschlägen in Fahrzeuglängsrichtung ausgebildet, welche bei Aufprall des Objekts O auf die Fahrzeugfront 300 und damit einhergehender Deformation des nicht gezeigten Deformationsbereichs den Aufprall des Objekts O erfassen. Beispielsweise umfassen die Anschläge Sollbruchstellen (schematisch mit dreieckigem Querschnitt dargestellt), welche in Folge des Aufpralls des Objekts O bzw. der Deformation des nicht gezeigten Deformationsbereichs brechen bzw. abscheren.
-
Zum anderen umfasst die Verstelleinrichtung 310 eine Vielzahl von Freigabeelementen 317, welche den Frontbereich 305 vor dem Aufprall des Objekts O in einer vorbestimmten Position halten und als Gegenlager zu der vorgespannten Drehfeder wirken. Beispielsweise sind die Freigabeelemente 317 in Form von Stiften (schematisch mit rechteckigem Querschnitt dargestellt) gebildet, welche sich in der Fahrzeughochrichtung erstrecken. Die Stifte verbinden den Frontbereich 305 und den Rahmen/ die tragende Struktur 330 in Fahrzeughochrichtung derart miteinander, dass der Frontbereich 305 in der vorbestimmten Position gehalten wird.
-
Die Sollbruchstellen und die Stifte stehen darüber hinaus im Eingriff miteinander. Brechen bzw. scheren die Sollbruchstellen in Folge des Aufpralls des Objekts O bzw. der Deformation des nicht gezeigten Deformationsbereichs ab, so werden die Stifte derart in Fahrzeughochrichtung bewegt, dass die Stifte den Frontbereich 305 und den Rahmen/ die tragende Struktur 330 nicht weiter verbinden.
-
In der Folge wirken die Stifte nicht weiter als Gegenlager für die vorgespannte Drehfeder. Somit wird die gespeicherte Energie freigegeben und die vorgespannte Drehfeder übt ein Drehmoment, wie durch einen Pfeil in der 3 veranschaulicht, auf den Frontbereich 305 aus, so dass sich der Frontbereich 305 in der der Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung (im dargestellten Fall in negativer X-Richtung) bewegt. Mit anderen Worten knickt der Frontbereich 305 in Bezug auf eine Drehachse, welche in Fahrzeughochrichtung (im dargestellten Fall in Z-Richtung) durch die Drehfeder verläuft, in Richtung der Fahrgastzelle (im dargestellten Fall in negativer X-Richtung) ab. Somit ist der Frontbereich 305 bei Aufprall des Objekts O in Bewegung.
-
Darüber hinaus umfasst die Verstelleinrichtung 310 ebenso einen Dämpfer 326, welcher dem Drehmoment entgegenwirkt. Im Konkret dargestellten Fall erstreckt sich der Dämpfer 326 entlang der Fahrzeuglängsrichtung (im dargestellten Fall in X-Richtung) und ist nahe der Fahrzeugmitte in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung (Y=0) angeordnet.
-
Bevorzugt ist die beschriebene Fahrzeugfront in Bezug auf die Mittenachse (Y=0) gespiegelt.
-
4 zeigt ein Kraft-Zeit Diagramm, welches beispielhaft einen Kraftverlauf während des Aufpralls des Objekts auf eine der erläuterten Fahrzeugfronten darstellt.
-
Beim Aufprall übt das Objekt zunächst eine Kraft auf die Fahrzeugfront aus, so dass beispielsweise zunächst der vorbestimmte Deformationsbereich der Fahrzeugfront deformiert wird. Nachdem das Objekt die Kraft auf die Fahrzeugfront entgegen der Fahrtrichtung ausübt, steigt die Kraft richtungsbedingt in negativer Richtung.
-
In der Folge erfasst der Auslösemechanismus den Aufprall des Objekts.
-
Übersteigt die Kraft einen vorgegebenen Kraftwert, löst der Auslösemechanismus aus, so dass gespeicherte Energie des mechanischen Energiespeichers freigegeben wird. Im dargestellten Kraftverlauf erfolgt das Auslösen am Maximum des Kraftverlaufs. Ein entsprechender vorgegebener Kraftwert entspricht somit einer Auslösekraft, welche das Objekt auf die Fahrzeugfront ausüben muss, um den Auslösemechanismus auszulösen.
-
Das Auslösen des Auslösemechanismus bewirkt, dass der Frontbereich, wie vorstehend im Hinblick auf die Ausführungsformen erläutert, in die der Fahrtrichtung entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Der Frontbereich ist Teil der Fahrzeugfront und weist im Vergleich zu anderen Teilen der Fahrzeugfront eine höhere Masse auf. Entsprechend wirkt aufgrund der vergleichsweise hohen Massenträgheit des Frontbereichs beim Aufprall eine vergleichsweise hohe Kraft auf das Objekt. Indem der Frontbereich bei Aufprall auf das Objekt bereits in Bewegung ist, kann die Kraft im Vergleich zu einer Kraft, welche ein unbewegter Frontbereich 5 auf das Objekt O ausüben würde, verringert bzw. reduziert werden. Somit kann beispielsweise das Verletzungsrisiko bzw. die Verletzungsschwere für einen aufprallenden Fußgänger erheblich reduziert werden.
-
Weiterhin ist die Bewegung durch einen Dämpfer gedämpft, so dass die Kraft auf das Objekt/den Fußgänger bei Aufprall auf den Frontbereich allmählich abgebaut wird. Dies zeigt sich in einem abflachenden Verlauf des Anstiegs des Kraftverlaufs.
-
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
