DE102013021591A1

DE102013021591A1 - Scharnier, Schutzeinrichtung für ein Fahrzeug mit einem Scharnier sowie Verfahren zum Betrieb einer Schutzeinrichtung

Info

Publication number: DE102013021591A1
Application number: DE201310021591
Authority: DE
Inventors: Van Minh Nguyen-Martin; Alexander Specht
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-07-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Scharnier (3) zum Anheben einer Motorhaube (2) eines Fahrzeugs zum Schutz eines mit dem Fahrzeug kollidierenden Fußgängers, umfassend ein Scharnieroberteil (3.1) und ein Scharnierunterteil (3.2), wobei das Scharnieroberteil (3.1) mit einer Innenseite der Motorhaube (2) und das Scharnierunterteil (3.2) mit einer Fahrzeugkarosserie (4) verbunden ist, und wobei die Motorhaube (2) bei einer Kollision des Fahrzeuges einen automatisch aktivierbaren Schutzbetriebszustand aufweist, welcher in einem Anheben der Motorhaube (2) besteht. Dabei ist vorgesehen, dass das Scharnierunterteil (3.2) mit der Fahrzeugkarosserie (4) drehbar verbunden ist, wobei im aktivierten Schutzbetriebszustand das Scharnierunterteil (3.2) um einen vorgegebenen Winkel um eine zu einer Fahrzeugquerachse (y) parallel verlaufenden ersten Drehachse (a) relativ zur Fahrzeugkarosserie (4) schwenkbar ist und wobei das Scharnieroberteil (3.1) um einen vorgegebenen Winkel um eine parallel zur ersten Drehachse (a) verlaufenden vierten Drehachse (d) schwenkbar und in Richtung einer Fahrzeuglängsachse (x) und in Richtung einer Fahrzeughochachse (z) relativ zum Scharnierunterteil (3.2) bewegbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Schutzeinrichtung (1) mit einem solchen Scharnier (3) und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Schutzeinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Scharnier zum Anheben einer Motorhaube eines Fahrzeugs zum Schutz eines mit dem Fahrzeug kollidierenden Fußgängers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Schutzeinrichtung für ein Fahrzeug mit einem solchen Scharnier. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Schutzeinrichtung.
In der DE 10 2004 055 604 A1 ist ein Scharnier zur Befestigung einer Motorhaube in einem Kraftfahrzeug bekannt. Das weist ein Scharnieroberteil, das mit der Innenseite einer Fronthaube eines Kraftfahrzeuges verbunden oder verbindbar ist, und ein Scharnierunterteil auf, das mit der Karosserie des Kraftfahrzeuges verbunden oder verbindbar ist, wobei das Scharnieroberteil über einen Hebelarm mit dem Scharnierunterteil verbunden ist, wobei der Hebelarm über eine erste Drehachse mit dem Scharnieroberteil und über eine zweite Drehachse, die von der ersten Drehachse beanstandet ist, mit dem Scharnierunterteil drehbeweglich verbunden ist und der Hebelarm von einer Ausgangsstellung des Scharniers, in der die Drehachse zwischen Hebelarm und Scharnieroberteil im Bereich des Scharnierunterteils angeordnet ist, in eine Schutzstellung, in welcher die Drehachse zwischen Hebelarm und Scharnieroberteil vom Scharnierunterteils beabstandet ist, überführbar ist, und derart mit einem am Scharnierunterteil angeordneten Federelement zusammenwirkt, dass das Federelement den Hebelarm in der Ausgangsstellung des Scharniers mit einer Kraft, die außerhalb der zweiten Drehachse angreift, beaufschlagt, wobei das Scharnierunterteil Mittel zur Fixierung des Hebelarms in der Ausgangsstellung, die mit dem Hebelarm außerhalb der zweiten Drehachse zusammenwirken, aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Scharnier, eine verbesserte Schutzeinrichtung für ein Fahrzeug mit einem solchen Scharnier sowie ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer solchen Schutzeinrichtung anzugeben.
Hinsichtlich des Scharniers wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1, hinsichtlich der Schutzeinrichtung mit den in Anspruch 4 und hinsichtlich des Verfahrens mit den in Anspruch 5 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Scharnier zum Anheben einer Motorhaube eines Fahrzeugs zum Schutz eines mit dem Fahrzeug kollidierenden Fußgängers, umfasst ein Scharnieroberteil und ein Scharnierunterteil, wobei das Scharnieroberteil mit einer Innenseite der Motorhaube und das Scharnierunterteil mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist, und wobei die Motorhaube bei einer Kollision des Fahrzeuges einen automatisch aktivierbaren Schutzbetriebszustand aufweist, welcher in einem Anheben der Motorhaube besteht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Scharnierunterteil mit der Fahrzeugkarosserie drehbar verbunden ist, wobei im aktivierten Schutzbetriebszustand das Scharnierunterteil um einen vorgegebenen Winkel um eine zu einer Fahrzeugquerachse parallel verlaufenden ersten Drehachse relativ zur Fahrzeugkarosserie schwenkbar ist und wobei das Scharnieroberteil um einen vorgegebenen Winkel um eine parallel zur ersten Drehachse verlaufenden vierten Drehachse schwenkbar und in Richtung einer Fahrzeuglängsachse und in Richtung einer Fahrzeughochachse relativ zum Scharnierunterteil bewegbar ist.
Das Scharnier verbindet die Motorhaube mit der Fahrzeugkarosserie derart, dass bei Anheben der Motorhaube im Schutzbetriebszustand diese gleichzeitig in Richtung der Fahrzeughochachse und in Richtung der Fahrzeuglängsachse nach hinten bewegt wird.
Durch Anheben der Motorhaube in Richtung der Fahrzeughochachse ist ein Freiraum zwischen der Motorhaube und Motorraumteilen des Fahrzeugs vergrößerbar, so dass während des Fußgängeraufpralls ein stärkeres Nachgeben der Motorhaube ermöglicht ist. Durch das gleichzeitige Bewegen der Motorhaube in Richtung der Fahrzeuglängsachse nach hinten, d. h. in Richtung einer Frontscheibe des Fahrzeugs, sind insbesondere untere Scheibenbereiche der Frontscheibe des Fahrzeugs, d. h. eine so genannte Scheibenwurzel mit einer darunter angeordneten Instrumententafel sowie Scheibenwischer mit Wischerarmen und Wischerachsen und ein unterer Scheibenrahmen, abdeckbar.
Damit ist eine Aufprallenergie des Fußgängers zumindest reduzierbar und ein Verletzungsrisiko des Fußgängers, insbesondere des Kopfes des Fußgängers, verringerbar, welches aus einem direkten Aufprall auf den beispielsweise harten Scheibenrahmen, aus einem Durchbrechen der Frontscheibe und/oder aus einem Aufprall auf die Scheibenwischer resultieren würde.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Schnittdarstellung einer Schutzeinrichtung eines Fahrzeugs in einem deaktivierten Schutzbetriebszustand und
2 schematisch eine Schnittdarstellung der Schutzeinrichtung in einem aktivierten Schutzbetriebszustand.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Schnittdarstellung, insbesondere einen Längsschnitt, einer Schutzeinrichtung 1 zum Schutz eines mit einem nicht näher dargestellten Fahrzeug kollidierenden Fußgängers. Dabei zeigt die 1 die Schutzeinrichtung 1 in einem deaktivierten Schutzbetriebszustand und die 2 zeigt die Schutzeinrichtung 1 in einem aktivierten Schutzbetriebszustand.
Die Schutzeinrichtung 1 ist in einem Fahrzeugfrontbereich angeordnet und weist eine aktive Motorhaube 2 auf, welche über ein Scharnier 3 mit einer Fahrzeugkarosserie 4, welche z. B. einen Längsträger darstellt, verbunden ist.
Unter einer aktiven Motorhaube 2 wird hier eine Motorhaube 2 des Fahrzeugs verstanden, die bei einer Kollision mit einem Fußgänger automatisch angehoben werden kann, um einen Aufprall des Fußgängers, insbesondere seines Kopfes, auf die Motorhaube 2 abzumildern.
Zur Ansteuerung der aktiven Motorhaube 2 weist das Fahrzeug eine entsprechende, hier nicht dargestellte Sensorik auf, beispielsweise umfassend einen Aufprallsensor, einen Beschleunigungssensor und/oder einen Radarsensor, mittels welchen bei einem Aufprall eines Fußgängers z. B. auf den vorderen Stoßfänger ein Aufprallsignal erfasst und einer nicht dargestellten Steuereinheit zugeführt wird.
Die Steuereinheit ermittelt aus dem Aufprallsignal eine Aufprallwucht und steuert in Abhängigkeit der ermittelten Aufprallwucht einen hier nicht dargestellten Aktuator an, welcher daraufhin eine ebenfalls nicht dargestellte Sperrvorrichtung, z. B. eine Sperrklinke, von einer Verriegelungsposition in eine Entriegelungsposition versetzt. Die Sperrvorrichtung ist dabei derart mit dem Scharnier 3 gekoppelt, dass dieses im deaktivierten Schutzbetriebszustand verriegelt ist und so die aktive Motorhaube 2 nicht angehoben werden kann. Dadurch kann die aktive Motorhaube 2 bei einer Kollision mit einem Fußgänger angehoben werden, wenn die Aufprallwucht eine ernsthafte Gefährdung des Fußgängers darstellt.
Zusätzlich ist es möglich, neben der Aufprallwucht auch einen Aufpralltypen zu ermitteln. Dadurch kann zwischen einem Aufprall eines Fußgängers und eines anderen Objektes, wie beispielsweise einer Straßenlaterne, unterschieden werden und eine Anhebung der aktiven Motorhaube 2 durch die Steuereinheit nur im Falle eines Aufpralls eines Fußgängers ausgelöst werden.
Zur Anhebung der Motorhaube 2 ist das Scharnier 3 vorgesehen, welches aus einem Scharnieroberteil 3.1 und einem Scharnierunterteil 3.2 gebildet ist. Das Scharnieroberteil 3.1 ist mit einer Innenseite der aktiven Motorhaube 2 und das Scharnierunterteil 3.2 mit der Fahrzeugkarosserie 4 fest, insbesondere form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig, verbunden. Beispielsweise ist das Scharnierunterteil 3.2 mit der Fahrzeugkarosserie 4 verschraubt.
Das Scharnieroberteil 3.1 ist in Bezug auf dessen Längsausrichtung parallel zur Längsausrichtung der aktiven Motorhaube 2 angeordnet ist, wobei ein freies Ende eines rechtwinklig abgewinkelten Abschnitts des Scharnieroberteils 3.1 bewegbar auf dem Scharnierunterteil 3.2 angeordnet ist.
Das Scharnierunterteil 3.2 ist aus zwei Teilen 3.2.1, 3.2.2 gebildet, wobei ein erstes Teil 3.2.1 relativ zu einem zweiten, insbesondere ein mit der Fahrzeugkarosserie 4 verbundenes Teil 3.2.2 um eine erste Drehachse a schwenkbar ist. Die erste Drehachse a erstreckt sich parallel zur Fahrzeugquerachse y und entspricht einer für eine Öffnung der Motorhaube 2 im deaktivierten Schutzbetriebszustand verwendeten Schwenkachse. Die mögliche Drehbewegung des ersten Teils 3.2.1 ist vorzugsweise begrenzt, so dass das Scharnierunterteil 3.2 im deaktiverten Schutzbetriebszustand der aktiven Motorhaube 2 in der in 1 gezeigten Position gehalten ist. Die Begrenzung der Drehbewegung kann beispielsweise mittels Anschlagflächen oder Vorspannelementen realisiert werden.
Um eine ausreichende mechanische Stabilität sowie eine erhöhte Hebelwirkung zu erreichen, ist das erste Teil 3.2.1 des Scharnierunterteils 3.2 in zwei Abschnitte unterteilt, wobei sich ein mit dem freien Ende des Scharnieroberteils 3.1 verbundener Abschnitt im deaktivierten Schutzbetriebszustand parallel zur Längsausrichtung der Motorhaube 2 erstreckt. Ein mit dem zweiten Teil 3.2.2 verbundener Abschnitt ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem Winkel von weniger als 45 Grad entgegen dem Uhrzeigersinn von dem anderen Abschnitt abgewinkelt. Alternativ können auch andere Werte für den Winkel eingesetzt werden, sofern dieser eine optimale Kraftübertragung des Scharnierunterteils 3.2 auf das Scharnieroberteil 3.1 ermöglicht.
Das Scharnieroberteil 3.1 ist mit dem Scharnierunterteil 3.2 über einen Hebelarm 3.3 verbunden, wobei der Hebelarm 3.3 mit dem Scharnieroberteil 3.1 über eine zweite Drehachse b und mit dem Scharnierunterteil 3.2 über eine dritte Drehachse c drehbar verbunden ist. Die zweite und dritte Drehachse b, c erstrecken sich jeweils parallel zur Fahrzeugquerachse y.
Im deaktivierten Schutzbetriebszustand sind die zweite und dritte Drehachse b, c sowohl in Richtung der Fahrzeuglängsachse x als auch in Richtung der Fahrzeughochachse z voneinander beabstandet, wobei der Hebelarm 3.3 sowohl zur Längsausrichtung des Scharnieroberteils 3.1 als auch zur Längsausrichtung des Scharnierunterteils 3.2 einen Winkel von annähernd 45 Grad im Uhrzeigersinn beziehungsweise entgegen dem Uhrzeigersinn einnimmt.
Bei Aktivierung des Schutzbetriebszustandes der aktiven Motorhaube 2, wie es in 2 gezeigt ist, wird die aktive Motorhaube 2 derart angesteuert, dass das erste Teil 3.2.1 des Scharnierunterteils 3.2 um die erste Drehachse a in einen bestimmten Winkel im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, so dass dieses seine Position in Bezug auf die Fahrzeughochachse z verändert. Mit anderen Worten: das Scharnierunterteil 3.2 wird nach oben in Richtung der Fahrzeughochachse z geschwenkt.
Diese Bewegung bewirkt ein Gleiten des freien Endes des Scharnieroberteils 3.1 entlang des Scharnierunterteils 3.2 in Richtung der Fahrzeuglängsachse x, wobei der Hebelarm 3.3 um die dritte Drehachse c relativ zu dem Scharnierunterteil 3.2 gedreht wird. Dabei wird der Hebelarm 3.3 ebenfalls um die zweite Drehachse b relativ zu dem Scharnieroberteil 3.1 gedreht.
Daraus resultierend schwenkt das Scharnieroberteil 3.1 relativ zum ersten Teil 3.2.1 des Scharnierunterteils 3.2 um eine parallel zur ersten Drehachse a verlaufenden vierten Drehachse d, so dass das Scharnieroberteil 3.1 sowohl in Richtung der Fahrzeuglängsachse x als auch in Richtung der Fahrzeughochachse z und damit die aktive Motorhaube in Richtung der Fahrzeughochachse z und in Richtung der Fahrzeuglängsachse y bewegt wird..
Der Weg, um den die aktive Motorhaube 2 bewegt wird, ist dabei abhängig von den oben beschriebenenen Winkeln, die der Hebelarm 3.3 gegenüber dem Scharnieroberteil 3.1 und dem Scharnierunterteil 3.2 einnimmt und von einer Länge des Hebelarms 3.3.
Die oben beschriebene Bewegung der aktiven Motorhaube 2 ermöglicht eine Vergrößerung eines Freiraums zwischen der aktiven Motorhaube 2 und nicht näher dargestellten Motorraumteilen des Fahrzeugs, so dass während des Fußgängeraufpralls ein stärkeres Nachgeben der aktiven Motorhaube 2 ermöglicht ist. Weiterhin sind dabei untere Scheibenbereiche einer Frontscheibe des Fahrzeugs abdeckbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004055604 A1 [0002]

Claims

Scharnier (3) zum Anheben einer Motorhaube (2) eines Fahrzeugs zum Schutz eines mit dem Fahrzeug kollidierenden Fußgängers, umfassend ein Scharnieroberteil (3.1) und ein Scharnierunterteil (3.2), wobei das Scharnieroberteil (3.1) mit einer Innenseite der Motorhaube (2) und das Scharnierunterteil (3.2) mit einer Fahrzeugkarosserie (4) verbunden ist, und wobei die Motorhaube (2) bei einer Kollision des Fahrzeuges einen automatisch aktivierbaren Schutzbetriebszustand aufweist, welcher in einem Anheben der Motorhaube (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Scharnierunterteil (3.2) mit der Fahrzeugkarosserie (4) drehbar verbunden ist, wobei im aktivierten Schutzbetriebszustand das Scharnierunterteil (3.2) um einen vorgegebenen Winkel um eine zu einer Fahrzeugquerachse (y) parallel verlaufende erste Drehachse (a) relativ zur Fahrzeugkarosserie (4) schwenkbar ist und wobei das Scharnieroberteil (3.1) um einen vorgegebenen Winkel um eine parallel zur ersten Drehachse (a) verlaufende vierte Drehachse (d) schwenkbar und in Richtung einer Fahrzeuglängsachse (x) und in Richtung einer Fahrzeughochachse (z) relativ zum Scharnierunterteil (3.2) bewegbar ist.
Scharnier (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Scharnieroberteil (3.1) mit dem Scharnierunterteil (3.2) über einen Hebelarm (3.3) verbunden ist.
Scharnier (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (3.3) über eine zweite Drehachse (b) mit dem Scharnieroberteil (3.1) und über eine dritte Drehachse (c) mit dem Scharnierunterteil (3.2) drehbar verbunden ist.
Schutzeinrichtung (1) für ein Fahrzeug mit zumindest einer Motorhaube (2), einem Scharnier (3) gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, einer Sperrvorrichtung und einer Steuereinheit, wobei die Sperrvorrichtung das Scharnier (3) in einem deaktivierten Schutzbetriebszustand verriegelt, und wobei die Sperrvorrichtung von der Steuereinheit ansteuerbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer Schutzeinrichtung (1) gemäß Anspruch 4 zum Schutz eines mit dem Fahrzeug kollidierenden Fußgängers, bei welchem eine aktive Motorhaube (2) in einen automatisch aktivierbaren Schutzbetriebszustand versetzt wird, wobei die Motorhaube (2) angehoben und dabei gleichzeitig in Richtung einer Fahrzeughochachse (z) und in Richtung einer Fahrzeuglängsachse (x) nach hinten bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Scharnierunterteil (3.2) eines Scharniers (3) mit einer Fahrzeugkarosserie (4) drehbar verbunden ist, wobei im aktivierten Schutzbetriebszustand das Scharnierunterteil (3.2) um einen vorgegebenen Winkel um eine zu einer Fahrzeugquerachse (y) parallel verlaufende erste Drehachse (a) relativ zur Fahrzeugkarosserie (4) geschwenkt wird und wobei ein Scharnieroberteil (3.2) des Scharniers (3) um einen vorgegebenen Winkel um eine parallel zur ersten Drehachse (a) verlaufende vierte Drehachse (d) geschwenkt und in Richtung einer Fahrzeuglängsachse (x) und in Richtung einer Fahrzeughochachse (z) relativ zum Scharnierunterteil (3.2) bewegt wird.