DE10331845A1 - Fahrzeugkarosserie mit Aktuatoren zur Anhebung eines Karosserieelements - Google Patents

Abstract

Es wird eine Karosserie (1) mit einem durch wenigstens einen Aktuator um eine Achse aufwärts schwenkbaren Karosserieelement (2) gezeigt. Die Karosserie (1) verfügt dabei über wenigstens einen zweiten Aktuator (13) zum Anheben der Achse.

Description

• Die Erfindung behandelt eine Karosserie mit einem durch wenigstens einen ersten Aktuator um eine Achse aufwärts schwenkbaren Karosserieelement wie etwa einer Motorhaube.
• Gesetzliche Anforderungen verlangen von modernen Kraftfahrzeugen einen verbesserten Fußgängerschutz bei einem Aufprall. Um die Aufprallschutzeigenschaften eines Fahrzeugs zu testen, werden Fahrzeuge mit sogenannten Impaktoren beschossen, mit denen sich beispielsweise der Aufprall eines Kinderkopfes, eines Erwachsenenkopfes, eines Beines oder einer Hüfte auf das Fahrzeug simulieren lässt. Die Impaktoren sind mit Sensoren versehen, die physikalische Größen wie Beschleunigung, Biegung und ähnliche messen. Aus den gemessenen Größen lässt sich der sogenannte HIC aus einem Beschleunigungsverlauf ableiten, der ein Maß für die Stärke des Aufpralls eines menschlichen Kopfes darstellt. Je größer der HIC-Wert ist, umso stärker ist der Aufprall des Kopfes auf dem Fahrzeug. Um den HIC-Wert klein zu halten und damit die Folgen eines Aufpralls des Kopfes auf dem Fahrzeug für einen Fußgänger zu vermindern, muss beim Aufprall für die Abbremsung des Kopfes Deformationsraum verfügbar sein.
• Grundsätzlich kann Deformationsraum auf passive Weise oder auf aktive Weise bereitgestellt werden. Bei der passiven Lösung werden Struktur- und Motorraumkomponenten mit einem entsprechenden Abstand zur Außenhaut des Fahrzeugs angeordnet. Bei der aktiven Lösung, mit der sich die vorliegende Erfindung befasst, wird im Falle eines Aufpralls, noch bevor der Fußgänger auf einer Stelle des Fahrzeugs aufprallt, die Fahrzeugaußenhaut vorverlagert. Da bei einem Zusammenstoß zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Fußgänger der Fußgänger in der Regel vom Vorderteil des Fahrzeugs erfasst wird, ist der wichtigste zu verlagernde Teil der Außenhaut die Motorhaube.
• Für den Schutz des massereicheren Kopfes eines Erwachsenen ist ein größerer Deformationsweg notwendig als für den Schutz eines leichteren Kinderkopfes. Während der Erwachsene mit seinem schwereren Kopf in einem hinteren Bereich der Motorhaube aufschlägt, schlägt der leichtere Kopf eines Kindes in einem vorderen Haubenbereich auf. Deswegen wird bei einer bekannten Karosserie mit einem aktiven Fußgängerschutz die Motorhaube durch an ihrem hinteren Bereich angreifende Aktuatoren aufgestellt, wobei sie um eine Drehachse in ihrem vorderen Bereich gedreht wird.
• Die Haube muss so weit angehoben werden, dass sie sich beim Aufprall eines Fußgängerkopfes verbiegen und dabei den Kopf abbremsen kann, ohne dabei gegen feste Komponenten im Motorraum zu stoßen. Je näher die Aufprallstelle an der Drehachse liegt, umso weiter muss die Haube angehoben werden, um einen Kontakt der Haube mit den Komponenten des Motorraums zu vermeiden. Ein wirksamer Aufprallschutz auch für Kinder erfordert bei der bekannten Karosserie einen großen Aktuatorhub. Die Zeit, die für das Anheben der Motorhaube benötigt wird, steigt mit dem erforderlichen Hub an. Dabei gilt, dass die Haube ihre angehobene Position erreicht haben muss, noch bevor der Kopf eines Fußgängers auf der Haube auftrifft, damit keine zusätzliche Energie in den Kontakt des Kopfes mit der Motorhaube eingebracht wird.
• Ausgehend von bekannten Karosserien mit aufwärts schwenkbaren Karosserieelementen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Karosserie mit einem anhebbaren Karosserieelement zum Schutze von Fußgängern bei einem Aufprall zu liefern, bei der die notwendige Zeit zum Anheben des Karosserieelementes verkürzt ist bzw. die einen auch für Kinder wirksamen Aufprallschutz gewährleistet.
• Die Aufgabe wird durch eine Karosserie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Indem die Drehachse, um die sich das Karosserieelement beim Anheben dreht, ebenfalls angehoben wird, lässt sich ein von den Aktuatoren auszuübender notwendiger Hub erheblich reduzieren. Da das Maß der Anhebung reduziert wird, wird folglich auch die für die Ausführung des Hubes notwendige Zeit reduziert und damit die Aufstellzeit des Karosserieelementes. Dabei führen schon geringe Anhubwege der Drehachse zu drastisch reduzierten Anhubwegen der ersten Aktuatoren. Indem das Maß der notwendigen Anhubwege bei der erfindungsgemäßen Karosserie reduziert ist und sich die Aufstellzeit des Karosserieelementes entsprechend verkürzt, verringern sich auch die Anforderungen, die an Steuerung und Mechanik der Aktuatoren zu stellen sind. Beispielsweise können auch Aktuatoren von langsamerer Bauart verwendet werden. Weil infolge des Anhebens der Drehachse das Karosserieelement insgesamt weniger um die Drehachse geschwenkt wird und weil dadurch insbesondere in einem vorderen Bereich des Fahrzeugs das Karosserieelement weniger weit nach unten aus schwenkt, kann in diesem Bereich einem Unterbau mehr Raum zur Verfügung gestellt werden. Man spricht von einer vergrößerten Packungsfreiheit. Dies erweist sich insbesondere für das Styling des Fahrzeugs als großer Vorteil.
• Bevorzugterweise verfügt die Karosserie über eine Steuerschaltung zum Auslösen des Aktuators im Falle eines Aufpralls.
• Es wird eine Ausführung der Karosserie bevorzugt, bei der sich die Achse nahe bei einem Längsende des Karosserieelements befindet und bei der ein Hub des zweiten Aktuators kleiner ist als ein Hub des ersten Aktuators. Bei dieser Ausführungsform schwenkt das Längsende des Karosserieelements besonders schwach aus.
• Die Aktuatoren können zum Anheben des Karosserieelements eine mechanische Feder umfassen, die durch ihre Ausdehnung zu einer Anhebung des Karosserieelements führt. Andere Aktuatoren verfügen über eine Sprengladung, deren Zündung das Karosserieelement anhebt. Es können auch pneumatisch betriebene Aktuatoren eingesetzt werden, bei denen ein Kolben mit einem pneumatischen Druck beaufschlagt wird und der beim Ausfahren das Karosserieelement anhebt. Ferner lassen sich Aktuatoren einsetzen, die über einen Elektromotor zum Anheben des Karosserieelementes verfügen.
• Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Karosserie verfügen das Karosserieelement und ein Unterbau der Karosserie über zusammenwirkende Verriegelungsteile zum Verriegeln des Karosserieteils am Unterbau.
• Dabei ist die Achse vorzugsweise durch einen Eingriff der Verriegelungsteile ineinander definiert. Ei ne solche Ausführung macht eine umständliche und zeitraubende Entriegelung im Falle des Anhebens des Karosserieelementes überflüssig.
• Der zweite Aktuator verfügt vorteilhafterweise über einen festen am Unterbau befestigten Teil und einen zweiten beweglichen Teil zum Anheben der Achse, der ein erstes der Verriegelungsteile trägt. Somit verriegelt das Karosserieelement im Aktuator und die beiden Verriegelungsteile werden gemeinsam beim Auslösen des Aktuators angehoben, ohne dass sie getrennt werden müssten.
• Der zweite Teil ist am Unterbau über ein Element mit einer Sollbruchstelle gehalten. Die Auslösung des Aktuators erfolgt dann durch Zerstören des Elements an der Sollbruchstelle.
• Dabei verfügt die Karosserie vorteilhaft über eine Sprengladung zum Zerstören der Sollbruchstelle, weil dadurch die Auslösung des Aktuators recht schnell erfolgt.
• Ebenso vorteilhaft umfasst der zweite Aktuator eine zwischen einer Wand des Unterbaus und dem zweiten Teil vorgespannte Druckfeder zum Anheben des Karosserieelements. Eine Zerstörung der Sollbruchstelle führt zu einem Entspannen der Druckfeder, die dadurch das Karosserieelement anhebt.
• Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Karosserie ist das Karosserieelement eine Motorhaube. Bei den allermeisten Unfällen mit Fußgängern prallen die Fußgänger auf der Motorhaube auf. Deshalb bildet eine anhebbar ausgestaltete Motorhaube für den Fußgänger einen besonders effektiven Schutz vor einem Aufprall. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Bildern genauer erläutert. Es zeigen:
• 1 eine Karosserie mit anhebbarer Motorhaube gemäß dem Stand der Technik;
• 2 eine erfindungsgemäße Karosserie mit anhebbarer Motorhaube;
• 3 einen Querschnitt durch einen Aktuator und eine Verriegelungsvorrichtung der Motorhaube aus 2.
• In 1 ist ein Querschnitt durch eine anhebbare Motorhaube und angrenzende Teile einer Fahrzeugkarosserie gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Bei der dargestellten Karosserie 1 ist die Motorhaube 2 mit einem Unterbau 3 der Karosserie 1 mittels einer Verriegelungsvorrichtung 5 verriegelt. Die Motorhaube 2 überdeckt den Motorblock 4. Die Verriegelungsvorrichtung 5 befindet sich in der Nähe eines vorderen Endes 6 der Motorhaube 2. An einem hinteren Ende 7 der Motorhaube sind in der Figur nicht dargestellte Aktuatoren angeordnet. Im Normalbetrieb des Fahrzeuges sind diese Aktuatoren nicht ausgelöst, und die Motorhaube 2 befindet sich in der durchgezogen gezeichneten Normalposition 8.
• Kommt es zu einer Kollision eines Fußgängers mit dem Fahrzeug, so werden, bevor der Fußgänger auf einer Stelle des Fahrzeugs aufprallt, die Aktuatoren ausgelöst und richten die Motorhaube 2 in die in der 1 gestrichelt gezeichnete aufgestellte Position 9 auf. Um die aufgestellte Position 9 einzunehmen, muss das hintere Ende 7 den Anhubweg 10 zurücklegen. Dabei muss der Anhubweg 10 groß genug sein, um an einem angenommenen Auftreffpunkt des Kopfes eines Fußgängers einen minimalen Deformationsraum 11 zwischen der angehobenen Motorhaube 2 und dem Motorblock 4 zu gewährleisten. Wie sich der Figur entnehmen lässt, ist der zur Erreichung des Deformationsraumes 11 notwendige Anhubweg 10 des hinteren Endes 7 um ein Vielfaches größer als der Deformationsraum 11, wenn der Auftreffpunkt nahe am vorderen Ende 6 der Motorhaube 2 liegt. Außerdem ist das erste Längsende 6 der Motorhaube 2 im aufgestellten Zustand 9 der Motorhaube 2 nach unten ausgeschwenkt.
• 2 zeigt dagegen einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Karosserie 1 mit anhebbarer Motorhaube 2. Auch in dieser Figur ist die Motorhaube 2 in ihrer Normalposition 8 durchgehend gezeichnet und in ihrer aufgestellten Position 9 gestrichelt gezeichnet. Im Unterschied zur Karosserie aus der 1 ist bei der Karosserie der 2 zusätzlich zu den Aktuatoren am zweiten Längsende 7 der Motorhaube 2 ein weiterer, in der Zeichnung nicht dargestellter, mit Bezug auf 3 später genauer beschriebener Aktuator bei der Verriegelungsvorrichtung 5 zwischen der Motorhaube 2 und dem Unterbau 3 vorgesehen. Dieser Aktuator bewirkt im Falle eines Aufpralles ein Anheben der Motorhaube 2 an der Stelle der Verriegelungsvorrichtung 5. Da die Verriegelungsvorrichtung 5 die Drehachse definiert, um die sich die Motorhaube 2 beim Anheben dreht, wird durch den bei der Verriegelungsvorrichtung 5 angeordneten Aktuator die Drehachse angehoben. Dabei bewirkt schon ein geringer Anhubweg 12 der Drehachse eine beträchtliche Verkleinerung des für das zweite Längsende 7 der Motorhaube 2 nötigen Anhubweges 10, um einen gleich großen Deformationsraum 11 wie in der 1 zu erhalten, wobei der Anhubweg 10 des hinteren Endes 7 größer ist als der Anhubweg 12 der Drehachse. Indem sich der Anhubweg 10, der von den ersten Aktuatoren bewirkt wird, reduziert, verkürzt sich dementsprechend auch die Aufstellzeit für die Motorhaube 2. Außerdem zeigt ein Vergleich mit der 1, dass das vordere Ende 6 der Motorhaube 2 gegenüber der Motorhaube in der Normalposition 8 nach oben bewegt wird und nicht wie in 1 gezeigt nach unten schwenkt.
• 3 zeigt einen Querschnitt durch den zweiten Aktuator 13 und die Verriegelungsvorrichtung 5 zwischen der Motorhaube 2 und dem Unterbau 3 der Karosserie 1. Der zweite Aktuator 13 besteht aus einem am Unterbau 3 befestigten Teil 14, einem beweglichen Teil 15 und einer Feder 17. Der erste befestigte Teil 14 des zweiten Aktuators 13 stellt ein becherförmiges Gehäuse dar, in dem der zweite bewegliche Teil 15 des Aktuators 13 aufgenommen ist. Der zweite bewegliche Teil 15 erstreckt sich quer über eine Öffnung des becherförmigen Gehäuses 14. Zwischen einem Boden 18 des becherförmigen Gehäuses 14 und dem zweiten beweglichen Teil 15 des Aktuators 13 ist die Feder 17 eingespannt. Der bewegliche Teil 15 ist mit dem becherförmigen Gehäuse 14 über Sollbruchstellen 19 verbunden.
• Der bewegliche Teil 15 kann als eine ringförmige, bis auf einen mittigen Durchgang geschlossene Scheibe ausgebildet sein; dann ist die Sollbruchstelle 19 eine sich über den gesamten Umfang der Scheibe erstreckende Schwachstelle. Die Scheibe könnte auch auf einzelne am Gehäuse 14 angreifende Speichen mit lokalen Schwachstellen reduziert sein. Zur Einleitung eines Bruches an der Sollbruchstelle 19 bzw. den Sollbruchstellen 19 sind Sprengladungen vorgesehen. Im Falle mehrerer Sollbruchstellen 19 ist beispielsweise für jede einzelne Sollbruchstelle 19 je eine Sprengladung vorgesehen. Oder aber es ist im Falle einer einzigen, umlaufenden Sollbruchstelle 19, eine umlaufende Sprengladung vorgesehen.
• Die Motorhaube 2 verfügt über einen Verriegelungsstift 16. Der Verriegelungsstift 16 durchdringt den zweiten beweglichen Teil 15 des Aktuators 13 und wirkt dort mit einem am beweglichen Teil 15 vorgesehenen Verriegelungsteil 20 des Aktuators 13 oder – da der Aktuator 13 mit dem Unterbau 3 verbunden ist – des Unterbaus 3 zusammen. Die Verriegelungsteile 16 und 20 bilden die Verriegelungsvorrichtung 5 zur Verriegelung der Motorhaube 2 am Unterbau 3.
• Wenn im Falle eines Aufpralls mit einem Fußgänger die Motorhaube 2 aufgestellt werden soll, wird der Aktuator 13 ausgelöst, indem die Sprengladung bzw. die Sprengladungen an der Sollbruchstelle 19 bzw. den Sollbruchstellen 19 gezündet werden. Die gespannte Feder 17 dehnt sich daraufhin aus und drückt den zweiten beweglichen Teil 15 des Aktuators 13 nach oben. Da die Motorhaube 2 über die Verriegelungsvorrichtung 5, d.h. über das Zusammenwirken des Verriegelungsstifts 16 der Motorhaube und des Verriegelungsteifs 20 des beweglichen Teils 15 des Aktuators 13 mit dem beweglichen Teil 15 des Aktuators 13 verbunden ist, wird sie ebenfalls nach oben gedrückt. Die Verbindung zwischen dem Verriegelungsstift 16 und dem Verriegelungsteil 20 bleibt dabei bestehen. Ein Aufstellen der Motorhaube 2 kann dadurch schnell erreicht werden, da keine Zeit zum Entriegeln von Motorhaube 2 und Aktuator 13 bzw. Unterbau 3 aufgewendet werden muss.

1

Karosserie

2

Motorhaube

3

Unterbau

4

Motorblock

5

Verriegelung

6

erstes Längsende

7

zweites Längsende

8

Normalposition

9

Aufgestellte Position

10

Anhubweg Längsende

11

Deformationsraum

12

Anhubweg Drehachse

13

zweiter Aktuator

14

befestigtes Teil

15

bewegliches Teil

16

Verriegelungsteil

17

Feder

18

Wand

19

Sollbruchstelle

20

Verriegelungsteil

Claims (11)

1. Karosserie (1) mit einem durch wenigstens einen ersten Aktuator um eine Achse aufwärts schwenkbaren Karosserieelement (2), gekennzeichnet durch wenigstens einen zweiten Aktuator (13) zum Anheben der Achse.
2. Karosserie (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung zum Auslösen des Aktuators (13) bei Aufprall.
3. Karosserie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Achse nahe bei einem Längsende (6) des Karosserieelements (2) befindet und dass ein Hub (12) des zweiten Aktuators (13) kleiner ist als ein Hub (10) des ersten Aktuators.
4. Karosserie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Aktuator (13) eine mechanische Feder (17) oder eine Sprengladung oder einen pneumatischen Kolben oder einen Elektromotor zum Anheben des Karosserieelements (2) umfasst.
5. Karosserie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieelement (2) und ein Unterbau (3) der Karosserie (1) über zusammenwirkende Verriegelungsteile (16; 20) zum Verriegeln des Karosserieelements (2) am Unterbau (3) verfügen.
6. Karosserie (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse durch einen Eingriff der Verriegelungsteile (16; 20) ineinander definiert ist.
7. Karosserie (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktuator (13) über einen festen, am Unterbau (3) befestigten Teil (14) und einen zweiten, beweglichen Teil (15) zum Anheben der Achse verfügt, der ein erstes der Verriegelungsteile (20) trägt.
8. Karosserie (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (15) am Unterbau (3) über ein Element mit einer Sollbruchstelle (19) gehalten ist.
9. Karosserie (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Sprengladung zum Zerstören der Sollbruchstelle (19).
10. Karosserie (1) nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktuator (13) eine zwischen einer Wand (18) des ersten Teils (14) und dem zweiten Teil (13) vorgespannte Druckfeder (17) zum Anheben des Karosserieelements (2) umfasst.
11. Karosserie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieelement (2) eine Motorhaube ist.