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Die Erfindung betrifft eine Fronthaubenanordnung, bei der eine Fronthaube mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs verbunden ist, und die im Falle eines Fußgängeraufpralls durch ein Absenken nachgeben kann.
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Aus der Praxis sind verschiedene Fronthaubenanordnungen bekannt, die nachgiebig dahingehend ausgestaltet sind, dass im Falle eines Fußgängeraufpralls eine Verlagerungsbewegung der Fronthaube nach unten ausgeführt wird, um den Aufprall abzumildern bzw. zu dämpfen.
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DE 102 59 591 A1 zeigt eine Fronthaube für Kraftfahrzeuge mit einer Außenschale und einer Innenschale, wobei die Innenschale in einem mittleren Haubenabschnitt eine als Ausnehmung gebildete Schwächung aufweist, die mit einem Versteifungsglied aus einer flächigen Wölbstruktur ausgefüllt ist. Die Außenschale weist dabei eine verringerte Materialdichte im Bereich einer Kopfaufprallzone auf. Die Kopfaufprallzone und der Haubenabschnitt sind dabei etwa deckungsleich und mittig in der Außenschale und der Innenschale angeordnet. Nachteilig bei der bekannten Fronthaube ist insbesondere, dass nur der mittlere Bereich geeignet ist, einen Fußgängeraufprall zu dämpfen, während ein Aufprall auf dem Randbereich nicht zu einem Nachgeben der Fronthaube führt. Ferner ist das Versteifungsglied nicht für ein Herausfallen ausgebildet, sondern dient im Wesentlichen als Dämpfungsmasse zwischen Außenschale und Motorblock. Damit wird auch kein definiertes Abfalten der Fronthaube im Bereich der Schwächung erreicht.
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DE 101 326 56 A1 zeigt ein Scharnier in einer Fronthaubenanordnung, mit einer bei einem Fußgängeraufprall nachgebenden Schwächung in einem haubenseitigen Scharnierteil. Die Schwächungen sind als Sicken oder als länglich eingestanzte Vertiefungen ausgebildet, die eine Aufnahme eines Versteifungsgliedes nicht ermöglichen, welches sie daher bei Überlastung auch nicht freigeben können, wodurch ein definiertes Abfalten der Fronthaube bei einem Personenaufprall nicht erreicht wird.
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DE 10 2006 015 209 A1 zeigt ein Scharnier einer Fronthaubenanordnung, wobei das Scharnier ein haubenseitiges Scharnierteil, ein Ergänzungsteil und eine nach oben offene Schwächung umfasst. Das haubenseitige Scharnierteil und das Ergänzungsteil sind im Bereich der Schwächung aufgrund der Schwächung deformierbar miteinander verbunden. Dabei ist das Ergänzungsteil mit der Fronthaube verbindbar und knickt im Falle eines Personenaufpralls mit der Fronthaube aufgrund der vorhandenen Schwächung und eines entsprechend agierenden Aktors ein. Nachteilig ist, dass Schwächung nicht in der Lage ist, ein Versteifungsglied aufzunehmen, so dass eine Versteifung in Fahrtrichtung nicht gewährleistet ist, womit die Crashbeständigkeit beeinträchtigt ist.
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US 2007 007 49 19 A1 zeigt ein Scharnier, umfassend ein karosserieseitiges, mit der Karosserie fest verbundenes Scharnierteil und ein haubenseitiges, an der Fronthaube befestigtes Scharnierteil. Ein längliches Verbindungsglied ist drehbar durch ein erstes Gelenk mit dem haubenseitigen Scharnierteil und durch ein zweites Gelenk mit dem karosseriseitigem Scharnierteil verbunden. Das erste Gelenk besteht dabei aus einem in dem Verbindungsglied untergebrachten Langloch, das einen in dem Langloch längsverschiebbaren Führungsstab, der aus dem haubenseitigem Scharnierteil ragt, aufnimmt. Damit wird eine Längsverschiebbarkeit der Fronthaube erreicht. Durch einen ausfahrbaren Druckstab wird im Falle eines Personenaufpralls explosionsartig die Fronthaube in eine angewinkelte Stellung nach oben verbracht. Der Druckstab übt dabei eine Kraft auf das Verbindungsglied aus, welches seinerseits die Fronthaube mit Hilfe des ersten Gelenks und der damit ermöglichten Längsverschiebung in die angewinkelte Stellung drückt. Eine bei einem Fußgängeraufprall nachgebende Schwächung ist nicht vorgesehen.
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WO 00/69709 A1 beschreibt eine Fronthaubenanordnung, bei der zwei Teillenker eines Viergelenkscharniers über einen Scherstift miteinander verbunden sind, der bei Überlast abschert und eine definierte Verlagerung der Fronthaube nach unten ermöglicht. Nachteilig bei dieser und vergleichbaren Lösungen ist jedoch, dass auch im Falle eines Frontalcrashs das Scharnier im Bereich des Scherstiftes abscheren kann, und damit die Stabilität der Fronthaube herabgesetzt ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fronthaubenanordnung anzugeben, mit der eine wirksamer Schutz für den Fall eines Fußgängeraufpralls gewährleistet ist, ohne die Stabiltät im Falle eines Crashs herabzusetzen.
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Diese Aufgabe wird von einer Fronthaubenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Fronthaubenanordnung ermöglicht auf einfache und kostengünstige Weise ein Nachgeben im Falle eines Fußgängeraufpralls, ohne dass die Fronthaube und/oder das Scharnier oder deren Anbringung an der Karosserie oder deren Material oder der zur Verfügung stehende Bauraum hierfür geändert werden muss. Darüber hinaus wird vorteilhaft die Crash-Beständigkeit in Fahrtrichtung nicht beeinträchtigt, sondern die Schwächung in Fahrtrichtung durch das Versteifungsglied wirksam aufgehoben.
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Zweckmäßigerweise ist die Fronthaube schwenkbar an der Karosserie angelenkt, und kann geöffnet oder geschlossen werden. Es ist aber auch möglich, die Fronthaube verschieblich der Karosserie zu führen. Zur Verschwenkung der Fronthaube ist zweckmäßig ein Scharnier vorgesehen, das über der Fronthaube einerseits und der Karosserie andererseits zugeordnete Scharnierteile die Verschwenkung ermöglicht. Zwischen den beiden Scharnierteilen kann ein Eingelenkscharnier vorgesehen sein, beispielsweise ein Schwanenhalsscharnier, bei dem die Fronthaube im Wesentlichen um die Achse des Scharniers schwenkbar ist. Alternativ ist es möglich, das Scharnier auch als Mehrgelenkscharnier auszubilden, beispielsweise als Siebengelenkscharnier oder insbesondere als Viergelenkscharnier, wobei in letzterem Fall die beiden Scharnierteile über zwei Lenker miteinander verbunden sind, die jeweils in dem haubenseitigen Scharnierteil und dem karosserieseitigen Scharnierteil schwenkbar gelagert sind und so eine Schwenkbeweglichkeit der Fronthaube ermöglichen.
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Der Haubenabschnitt mit der Schwächung ist vorzugsweise in Fahrtrichtung vor einem Gelenk des Scharniers angeordnet, so dass das Gelenk selbst im Falle einer Absenkung der Fronthaube nicht abgesenkt werden muss. Es ist dadurch möglich, den Drehpunkt für die Fronthaube relativ weit oben anzuordnen, und damit die Fronthaube ausreichend hoch über die Hindernisse, die im Motorraum angeordnet sind, wie den Federbeindohm oder dergleichen vorzusehen. Weiterhin ist zweckmäßig der Hauptabschnitt mit der Schwächung in einem in Fahrtrichtung gesehenen hinteren Bereich der Fronthaube angeordnet, damit sowohl ein Aufprall im vorderen Bereich der Fronthaube, wie dies bei einem Kind der Fall sein kann, als auch in einem hinteren Bereich der Fronthaube, wie dies bei dem Aufprall eines Erwachsenen der Fall sein kann, zu einer geeigneten Deformation der Fronthaube führt. Es ist allerdings auch möglich, mehrere Haubenabschnitte mit einer Schwächung auszubilden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Schwächung in dem haubenseitigen Scharnierteil des Scharniers vorgesehen. Dieses ist als Blechbiegeteil, manchmal auch als Schmiedeteil ausgebildet und dadurch besonders stabil und weist eine deutlich stärkere Materialdicke auf als das Blech der Fronthaube. Damit ist vorteilhaft sichergestellt, dass die Schwächung nicht die Fronthaube insgesamt schwächt, sondern in dem haubenseitigen Scharnierteil eine gezielte Soll-Nachgebestelle definiert, ohne die Struktur insgesamt der Fronthaube zu schwächen. Auch fertigungstechnisch und zulassungtechnisch lässt sich eine gezielte Schwächung dann, wenn der Haubenabschnitt mit der Schwächung in dem haubenseitigen Scharnierteil vorgesehen ist, leichter bereitstellen. Alternativ ist es auch möglich, die Schwächung in dem karosserieseitigen Scharnierteil vorzusehen, wobei dann zum Nachgeben der gesamten Fronthaube das karosserieseitige Scharnierteil eine abfaltende Schwenkbewegung ausführt.
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Das Vorsehen der Schwächung in dem Scharnierteil, das stabiler ist als die Fronthaube, ermöglicht darüberhinaus das Bilden einer Schwächung, die eine größere Erstreckung hat als ein schmaler Schlitz. Hierdurch kann auch die Schwächung prozeßsicher beschichtet oder lackiert werden, und die Entstehung von Korrosion ist dadurch wirksam unterbunden.
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Zweckmäßigerweise ist die Schwächung in einem Kragenbereich des haubenseitigen Scharnierteils vorgesehen, also in einer Ebene, die im Wesentlichen senkrecht, zumindest aber geneigt zu der Ebene der Fronthaube ist. Dieser Kragenabschnitt ist in der Regel vertikal ausgerichtet und verläuft in Fahrtrichtung.
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Erfindungsgemäß umfasst die Schwächung eine Schlitzung, die sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckt und nach unten offen ist. Eine solche Schlitzung ermöglicht ein Aufbiegen um den dem Eingang der Schlitzung gegenüberliegenden Basisbereich, der zugleich aufgrund einer Kerbwirkung gezielt eine Schwächung in den Haubenabschnitt einleitet. Durch die Öffnung nach unten ist es möglich, dass ein in die Schlitzung eingeführtes Versteifungsglied schwerkraftbedingt aus der Schlitzung herausfällt und damit eine Definition des Soll-Nachgebebereichs weiter erleichtert. Alternativ kann statt der Schlitzung auch eine dreieckige Einkerbung vorgesehen sein, oder eine anders gestaltete Aussparung, wobei das Versteifungsglied dann an die Kontur der Aussparung angepasst ist und dieses ausfüllt. Eine besonders bevorzugte Schlitzung weist eine Ausbauchung mit annähernd kreisförmigem Radius auf, die an die Kontur des Versteifungsglieds, beispielsweise einer Schraube oder einem Niet, angepasst ist. Diese überträgt über den Umfang des vorzugsweise als Stufenniet ausgebildeten Versteifungsglieds Kräfte, die in Fahrtrichtung wirken, in annähernd gleich guter Qualität wie ein ohne Schwächung ausgebildetes Scharnierteil bzw. Haubenabschnitt, insbesondere wenn das Versteifungsglied nahezu spielfrei in der Ausbauchung oder der anders geformten Schwächung eingesetzt ist. Hierzu wird zweckmäßigerweise der Niet nicht entlang der Erstreckung des Niets eingesetzt, sondern normal hierzu, so dass die Stützung in ihrem der Basis abgekehrten Bereich zum Einsetzen des Versteifungsgliedes nicht aufgeweitet werden muss. Insbesondere unterbindet diese Art der Anordnung eines Niets die Gefahr, dass im Crashfall die beiden voneinander durch die Schwächung getrennten, hintereinander liegenden plattenförmigen Abschnitte des Scharnierteils aneinander vorbeigleiten. Alternativ kann die Ausbauchung auch dreieckig, trapezförmig, quadratisch oder mit einer anderen geeigneten Form ausgebildet sein, denn für die Schwächung kommt es nicht darauf an, dass das Versteifungsglied aus dieser herausfällt. Vielmehr ermöglicht die ausgefüllte Schwächung das Übertragen von Kräften in Fahrtrichtung.
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Zweckmäßigerweise ist das Versteifungsglied als Stufenniet ausgebildet, dessen Achse sich zumindest nahezu quer zur Fahrtrichtung erstreckt und zugleich quer zur Belastungsrichtung, die im Falle des Fußgängeraufpralls im Wesentlichen vertikal wirkt. Es versteht sich jedoch, dass die Orientierung der Schlitzung bzw. des Niets an eine resultierende Aufprallrichtung angepasst sein kann, insbesondere also auch eine Neigung zur Vertikalen einnehmen kann.
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Der Niet ist zweckmäßigerweise mit einem großen Kopf ausgebildet und durchsetzt einen Schenkel des Scharnierteils sowie eine Unterlegscheibe, auf die er mit seinem dem Kopf gegenüberliegenden Ende vernietet wird. Hierdurch wird ein guter Halt des Niets an die beiden Flächen des Schenkels sichergestellt, so dass die Gefahr, dass der Niet aus der Schlitzung herausfällt nicht weiter herabgesetzt ist. Auch beim Öffnen und Schließen der Fronthaube bewirkt das aufgrund der Gewichtskraft der Haube wirksame Moment nicht ein Herausdrücken des Niets aus der Schlitzung. Es ist möglich, die Unterlegscheibe wegzulassen.
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Zweckmäßigerweise ist der Haubenabschnitt mit der Schwächung zwischen einem Gelenk eines Scharniers und Durchbrechungen für die Befestigung der Fronthaube vorgesehen, so dass ein besonders günstiger Hebel für die Einleitung der von einem Fußgängeraufprall induzierten Kraft erreicht ist. Im Falle eines Mehrgelenkscharniers befindet sich die Schwächung zweckmäßigerweise vor dem vordersten Gelenk des Scharniers.
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Es versteht sich, dass die Fronthaube mit zwei Scharnieren ausgestattet ist, und dass vorzugsweise beide Scharniere mit einer entsprechenden Schwächung versehen sind, so dass sich eine Biegeachse oder -ebene ergibt, die im Wesentlichen parallel zu der Schwenkachse des Scharniers verläuft.
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Die erfindungsgemäße Fronthaubenanordnung kann durch eine gängige Fronthaubenanordnung, bei der das Scharnier die Schwächungen des Versteifungsglieds aufweist, gebildet sein.
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Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung weiter erläutert.
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines haubenseitigen Scharnierteils der erfindungsgemäßen Fronthaubenanordnung.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Scharnierteils aus 1 ohne Niet.
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3 zeigt das Scharnierteils aus 1 in einer Ansicht von unten.
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4 zeigt das Scharnierteils aus 1 bei einer Belastung von oben.
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Die in 1 gezeigte Fronthaubenanordnung 1 eines Kraftfahrzeugs umfasst eine als strichpunktierte Linie gezeigte Fronthaube 10, die schwenkbar an einer ebenfalls als strichpunktierte Linie angedeutete Karosserie 12 eines Kraftfahrzeugs über ein Gelenk 13 eines Scharniers 19 angelenkt ist. Das Scharnier 19 ist vorliegend als Eingelenkscharnier ausgebildet, und verbindet schwenkbar ein haubenseitiges oder deckelseitiges Scharnierteil 20 mit einem als strichpunktierte Linie angedeuteten karosserieseitigen Scharnierteil 21. Das Gelenk 19 ist um eine als strichpunktierte Linie angedeutete Schwenkachse 19a schwenkbeweglich, wobei die Fronthaube 10, die mit dem haubenseitigen Scharnierteil 20 verbunden ist, zum Öffnen derselben um die Achse 19a verschwenkt wird. Ein im Wesentlichen spiegelbildlich aufgebautes Scharnier 13 befindet sich auf der anderen Seite der Fronthaube 10 und verbindet diese dort ebenfalls mit der Karosserie 11, wobei die Achsen 19a der Scharniere 19 hierbei im Wesentlichen zusammenfallen.
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Das haubenseitige Scharnierteil 20 weist ein im Querschnitt L-förmiges Profil auf, dessen kurzer Schenkel 20a sich im Wesentlichen vertikal erstreckt, und dessen langer Schenkel 20b sich im Wesentlichen horizontal erstreckt. Das Scharnierteil 20 erstreckt sich hierbei von der Achse 19a nach vorne in Fahrtrichtung. In einem vorderen Abschnitt des horizontalen Schenkels 20b sind drei Durchbrechungen 22 vorgesehen, die zur Verbindung mit der Fronthaube 10 bestimmt sind.
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Zwischen der Schwenkachse 19a und den Durchbrechungen 22 ist ein insgesamt mit 23 bezeichneter Soll-Nachgebebereich 23 vorgesehen, der im Falle eines Fußgängeraufpralls, der im Wesentlichen eine Komponente in Richtung des Pfeils Z aufweist, nachgiebig sein soll. Im Falle eines Crashs, der eine Belastung in Richtung des Pfeils X bedeutet, soll der Soll-Nachgebebereich hingegen stabil sein und nicht nachgeben. Schließlich soll der Soll-Nachgebebereich auch dann nicht nachgeben, wenn die Fronthaube 10 geöffnet wird und ein durch die Gewichtskraft der Fronthaube 10 induziertes Moment auf den Soll-Nachgebebereich 23 einwirkt.
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Hierzu weist der Soll-Nachgebebereich 23 einen Schlitz 24 auf, der im Wesentlichen die gesamte vertikale Höhe des Schenkels 20a des haubenseitigen Scharnierteils 20 durchsetzt und sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckt. Der Schlitz 24 reicht bis zu einem Radiusbereich 20c, der in den zweiten Schenkel 20b des haubenseitigen Scharnierteils 20 übergeht. In dem Schenkel 20a sind weitere kleine Löcher 25 vorgesehen, die die Steifigkeit des Schenkels 20a aber nicht herabsetzen. An die Löcher 25 werden über Kunststoffclipse beispielsweise Leitungen für die Scheibenwaschanlage angebunden. Hingegen erkennt man, dass der Soll-Nachgebebereich 23 durch den Schlitz 24 insbesondere bei einer Belastung Z die Struktur des haubenseitigen Scharnierteils 20 insgesamt schwächt und eine Faltung auf Grund plastischer Deformation des haubenseitigen Scharnierteils 20, dann überwiegend im Bereich des Schenkels 20b, begünstigt. Durch die Kerbwirkung des Schlitzes 24 wird auch insbesondere der Soll-Nachgebebereich 23 deformiert, und zwar im Wesentlichen entlang einer Faltlinie 23a, die im Wesentlichen parallel zu der Achse 19a verläuft. Es ist möglich, die Eindringtiefe des Schlitzes 24 auch länger oder kürzer vorzusehen, um eine gewünschte definierte Schwächung zu erzielen. Auch ist es möglich, die Schlitzung in einem anderen Bereich des Scharnierteils 20, ggfs. zusätzlich, vorzusehen.
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Man erkennt, dass der Schlitz 24 ähnlich einem Kleeblatt ausgestaltet ist, also eine Rundung, die durch den Auslauf des Schlitzes 24 bedingt ist, nach oben sowie mit einem Radius bzw. einer Ausbauchung nach vorne bzw. nach hinten aufweist. Die Ausbauchung wird beispielsweise durch Aufbohren des Schlitzes erreicht. Hierbei umschließen die Ausbauchungen nach vorne und nach hinten einen im Wesentlichen kreisförmigen Durchmesser, in dem ein in 1 und noch besser in 3 gezeigter Niet 26 mit kreisförmigem Querschnitt einsetzbar ist. Der Niet 26 weist einen Kopf 26a auf, der einen Durchmesser aufweist, der doppelt so groß ist wie der Schaft des Nietes 26b. Auf der dem Kopf 26a gegenüberliegenden Seite ist eine Unterlegscheibe 27 auf den Nietschaft 26b angeordnet, auf der das dem Kopf 26a gegenüberliegende Ende des Niets vernietet ist, wie mit 26c angedeutet. Damit ist der Niet in der durch die Doppelpfeile Y angedeuteten Richtung normal zur Erstreckung des Schenkels 20a unbeweglich in der Schlitzung 24 gehalten, wobei insbesondere die umfangsmäßigen Ausbauchungen auch einen Halt gegen ein Herausfallen bilden. Der Niet 26 ist aus Stahl oder einer anderen festen Legierung hergestellt, die im Falle eines Frontalcrashs nicht nachgibt. Vorzugsweise ist der Niet 26 aus demselben Material gebildet wie das Scharnierteil 20.
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Im Falle eines Crashs, also einer Belastung in Richtung des Pfeils X, überträgt der Niet 26 und insbesondere der zwischen der Ausbauchung der Schlitzung 24 gehaltene Nietschaft 26b die auftretenden Kräfte in X-Richtung. Ein seitliches Ausknicken verhindern der breite Kopf 26a und die Unterlegscheibe 26b. Daher ist das haubenseitige Scharnierteil bei einem Crash nicht nachhaltig geschwächt. Bei einem Öffnen und Schließen der Fronthaube reicht das von der Gewichtskraft der Fronthaube 10 induzierte Moment nicht aus, um den Niet 26 herauszulösen. Im Falle eines Fußgängeraufpralls, der bei geschlossenem Scharnier stattfindet, wirkt die aufprallende Masse im Wesentlichen in Richtung des Pfeils Z. In diesem Fall wird das Scharnierteil 20 nach unten beaufschlagt, wodurch sich der Schlitz 24 ein Stück weit aufspreizt und der Niet 26 herausfallen kann, wie in 4 angedeutet. In diesem Fall ist der Soll-Nachgebebereich 23 weiter geschwächt und kann sich nach unten, in der Art eines V knickend, biegen, wobei die Deformationsenergie, die in das Scharnierteil 20 eingeleitet wird, zugleich den Aufprall dämpft und damit die Verletzungsgefahr für einen Fußgänger herabsetzt.
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Man erkennt schließlich in den Zeichnungen, dass das haubenseitige Scharnierteil 20 ausgehend von dem Gelenk 13 einen leichten Bogen von dem karosserieseitigen Scharnierteil 21 fort ausführt, damit es besser an Anbauten an dem karosserieseitigen Scharnierteil 21 vorbei schwenken kann.
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Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem das Scharnier 13 als Eingelenkscharnier ausgebildet ist. Es versteht sich, dass eine erfindungsgemäße Fronthaubenanordnung auch bei einem Mehrgelenkscharnier, insbesondere bei einem Viergelenkscharnier, vorgesehen sein kann, wobei dann der Bereich der Schwächung zwischen dem vordersten Gelenk und der Verbindung mit der Fronthaube vorzusehen ist.
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Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem ein nach unten weisender Schenkel 20a mit einer im Wesentlichen in Z-Richtung verlaufenden Schlitzung 24 ausgestattet ist, wobei der Soll-Nachgebebereich 23 sich dann im Wesentlichen in die Richtung der Schlitzung 24 nach unten deformieren kann. Es versteht sich, dass je nach Ausgestaltung des Scharnierteils 20 die Schlitzung auch an einer anderen Stelle, insbesondere auch in einer anderen Ebene vorgesehen sein kann. Es versteht sich ferner, dass auch mehr als eine Schlitzung in dem Scharnierteil 20 vorgesehen sein kann.
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Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem die Schwächung in einem Scharnierteil 20 des Scharnierteils ausgebildet ist. Es versteht sich, dass bei gelenkigen Verbindungen, die Zwischenlenker vorsehen, die Schwächung auch in dem Zwischenlenker vorgesehen sein kann, oder an der Fronthaube selbst.