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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zum Anheben bzw. Ausstellen eines Bauteils der Außenhaut des zugehörigen Fahrzeugs mittels eines Aktors mit einem ersten Scharnierteil und einem an diesem ersten Scharnierteil schwenkbar gelagerten zweiten Scharnierteil. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung.
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Bei der konstruktiven Gestaltung und Auslegung von modernen Fahrzeugen, wie insbesondere Automobilen, wird großer Wert darauf gelegt, dass bei einem Unfall eine auf die Außenhaut des Fahrzeugs auftreffende Person möglichst unverletzt bleibt. Eine besondere Gefahr stellt bei einem solchen Unfall das Aufprallen der Person mit ihrem Kopf auf der Außenhaut des am Unfall beteiligten Fahrzeugs dar. Diese Gefahr besteht beispielsweise, wenn ein Fußgänger, ein Radfahrer oder ein Motorradfahrer von einem Fahrzeug erfasst wird und der Kopf des Unfallteilnehmers gegen die Motorhaube des Unfallfahrzeugs geschleudert wird.
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Bei modernen Fahrzeugen gibt es gerade unter der Motorhaube bis zu einem darunter liegenden Antriebsaggregat, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, nicht ausreichend viel Freiraum für eine genügend große Deformation der Motorhaube. Es besteht vielmehr das Risiko, dass ein aufprallender Kopf auf das Antriebsaggregat „durchschlägt” und dadurch eine hohe biomechanische Belastung erfährt.
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Als Möglichkeit eines verbesserten Personenschutzes ist es bekannt, die Motorhaube bzw. Frontklappe eines Fahrzeugs um mehrere Zentimeter anzuheben, sobald ein Unfall mit einem möglichen Personenaufprall detektiert wird. Durch das Anheben der Motorhaube wird der Abstand zu einem darunter liegenden Antriebsaggregat vergrößert und ferner durch die zusätzliche Bewegung der Motorhaube und die damit verbundenen Federkräfte und Massenträgheiten ein Energieabbau über einen vergleichsweise großen Weg erzeugt. Das damit erzielte Verzögerungsniveau für einen aufschlagenden Kopf einer Person sinkt damit auf einen biomechanisch verträglicheren Wert und ein „Durchschlagen” auf ein unter der Motorhaube angeordnetes hochsteifes Antriebsaggregat im Vorderbau des Fahrzeugs wird verhindert.
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Im Fall, dass das bewegliche Bauteil der Außenhaut eine Motorhaube ist, ist diese bei bekannten Fahrzeugen im geschlossenen Zustand mit einem Scharnier und einem Schließbügel fest am Fahrzeug eingespannt. Bei einem Anheben bzw. Ausstellen der Motorhaube bei einem Unfall durch den oben genannten Aktor können auf den Schließbügel sehr hohe Kräfte wirken, wodurch dieser verformt werden kann.
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Des Weiteren besteht bei bekannten Systemen zum Anheben einer Motorhaube bei einem Unfall das Problem, dass beim Hochschießen der Motorhaube diese bis zu 25 mm weit ausschwingt, da die Motorhaube aufgrund ihrer Massenträgheit einfach weiterfliegen möchte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zu schaffen, bei der die oben genannten Nachteile überwunden sind und insbesondere ein Verbiegen des Schließbügels am Fahrzeug während des Anhebens des Bauteils der Außenhaut kostengünstig vermieden ist.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner ist die Aufgabe mit einem Fahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß der Erfindung ist eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung zum Anheben eines Bauteils der Außenhaut des zugehörigen Fahrzeugs mittels eines Aktors geschaffen, mit einem ersten Scharnierteil und einem an diesem ersten Scharnierteil schwenkbar gelagerten zweiten Scharnierteil. Die Lagerung des zweiten Scharnierteils ist am ersten Scharnierteil mit einem Lagerkulisse und einem darin verschiebbar angeordneten Lagerbolzen gestaltet.
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Erfindungsgemäß ist eine Lagerung bzw. ein Lager zwischen zwei relevanten Scharnierteilen des Scharniers am anzuhebenden Bauteil mit einer Lagerkulisse gestaltet, in der sich ein Lagerbolzen über eine begrenzte Wegstrecke entlang bewegen kann. Gleitet nun der Lagerbolzen, der insbesondere als Niet gestaltet sein kann, in der Lagerkulisse entlang, so ist damit insgesamt eine Bewegung des Bauteils über diese begrenzte Wegstrecke möglich und am zugehörigen Schließbügel können sonst auftretende Spannkräfte vermieden werden. Dadurch wird die Last auf den Schließbügel verringert und dessen Verbiegen vermieden. Bei der Längsbewegung des Lagerbolzens in der Lagerkulisse kann sich dieser zugleich drehen. Die Verschiebung und Drehung ist nicht nachteilig, sondern kann, wie nachfolgend näher erläutert wird, vorteilhaft genutzt werden.
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Die genannte Lagerkulisse ist besonders vorteilhaft als ein einfaches Langloch gestaltet. Dieses kann sehr kostengünstig hergestellt werden. In dem Langloch kann der zugehörige Lagerbolzen seitlich gut geführt und dadurch die notwendige Steifigkeit des Gesamtsystems gewährleistet werden.
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Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist das erste Scharnierteil am anzuhebenden Bauteil der Außenhaut des zugehörigen Fahrzeugs ortsfest angebracht. Das erste Scharnierteil ist dabei eines von zwei Scharnierteilen, mit denen das Scharnieroberteil eines Viergelenks gebildet ist. Das Viergelenk bildet als solches eine für Frontklappen herkömmliche Gelenkanordnung. Dabei sind an einem Scharnierunterteil zwei verschieden lange Lenker schwenkbar angeordnet, welche das Scharnieroberteil tragen. An dem Scharnieroberteil ist die Frontklappe bzw. Motorhaube befestigt, so dass sie zum Öffnen aufgeschwenkt werden kann. Das Scharnieroberteil ist, wie bereits erwähnt, zweiteilig gestaltet, wobei ein unteres Scharnieroberteil an den Lenkern angelenkt ist und ein oberes Scharnieroberteil mit der Frontklappe verbunden ist. Das obere Scharnieroberteil kann seinerseits an dem unteren Scharnieroberteil geschwenkt werden, wobei diese Schwenkbewegung nur ausgeführt wird, wenn die Frontklappe von dem Aktor angehoben wird. Im normalen Betrieb des Fahrzeugs ist das obere Scharnieroberteil hingegen ortsfest an dem unteren Scharnieroberteil gehalten.
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Bei einer zweiten vorteilhaften Weitebildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist an einem der Scharnierteile eine Führungskulisse vorgesehen, in der ein Führungsbolzen des anderen Scharnierteils derart verschiebbar angeordnet und deren Form derart gestaltet ist, dass sich beim Schwenken der beiden Scharnierteile relativ zueinander der Lagerbolzen in der Lagerkulisse verschiebt.
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Die Führungskulisse bildet eine Führungsbahn, welche dem zugehörigen anzuhebenden Bauteil eine Zwangsbewegung aufdrängt, die nicht mit einer sonst üblichen Kreisbahn um den zugehörigen Lagerbolzen übereinstimmt. Stattdessen wird dem Bauteil mittels der Kulisse eine Längsbewegung des Lagerbolzens in der Lagerkulisse überlagert. Die Kulisse bewegt also die Frontklappe in Richtung der Lagerkulisse und führt dadurch insbesondere auch am Schließbügel zu einer Ausgleichsbewegung, welche ein Verformen des Schließbügels verhindert.
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Bei einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist die Führungskulisse mit einer Kreisbahn gestaltet, deren Mittelpunkt exzentrisch zum Mittelpunkt des Lagerbolzens angeordnet ist.
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Die Kulisse selbst hat dabei zwar noch die Form einer Kreisbahn, so dass sie einfach hergestellt werden kann und der Führungsbolzen an ihr ohne eine Gefahr des Verklemmens geführt werden kann, die Kreisbahn liegt aber exzentrisch zur Lage des Lagerbolzens. Dadurch wird auf einfache und kostengünstige Weise die gewünschte Verschiebung des Lagerbolzens in der Lagerkulisse erreicht.
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Bei einer vierten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist die Führungskulisse zumindest abschnittsweise verformbar gestaltet.
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Die Verformbarkeit der Führungskulisse führt bei der Verschiebung des Bauteils in Richtung der Lagerkulisse zu einer gewissen Zwangsverformung, durch die kinetische Energie abgebaut werden kann bzw. wird. Dieser Abbau kinetischer Energie ergibt sich insbesondere aufgrund der Führung des Führungsbolzens an der Führungskulisse und der gleichzeitigen Führung des Lagerbolzens an der Lagerkulisse.
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An beiden Kulissen ergeben sich Reibung und gegebenenfalls auch Verformungen, welche die kinetische Energie wandeln und abbauen.
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Bei einer fünften vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist die Anordnung von Führungskulisse und Führungsbolzen derart gestaltet, dass der Führungsbolzen beim Bewegen an der Führungskulisse zumindest an einem Abschnitt von dieser einer verstärkten Reibung unterworfen ist.
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Die verstärkte Reibung kann vorteilhaft durch eine Engstelle an der Führungskulisse oder einer von dem Führungsbolzen zu überwindenden Auswölbung erzeugt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Führungskulisse derart geformt sein, dass sich im Zusammenspiel mit der Führung des Lagerbolzens an der Lagerkulisse eine Druckbeaufschlagung bzw. Pressung des Führungsbolzens gegen die Führungskulisse ergibt. Mit dieser Pressung kann erhöhte Gleitreibung erzeugt oder eine plastische oder elastische Verformung der Führungskulisse provoziert werden. Die Bewegung in der bzw. den Kulissen dämpft also die Schwingungen und senkt somit die Gefahr, dass gerade im Moment eines sonst stattfindenden Überschwingens der Frontklappe ein Kopfaufprall einer Unfallperson stattfindet. Außerdem wird ein Flattern der Frontklappe während des Aushebens unterbunden.
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Bei einer sechsten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist mit der Führungskulisse und dem darin verschiebbar angeordneten Führungsbolzen eine Wegbegrenzung für die Schwenkbewegung der beiden Scharnierteile relativ zueinander gestaltet.
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Die Führungskulisse kann dazu eine Wegstrecke aufweisen, an der beim Auseinanderschwenken der beiden beteiligten Scharnierteile der Führungsbolzen bis auf die genannte Reibung weitestgehend frei entlang bewegt werden kann Am Ende dieser freien Wegstrecke ist dann ein Anschlag vorgesehen, welcher die genannte Wegbegrenzung herstellt. Mit der Wegbegrenzung ist auf kostengünstige Weise zugleich der maximale Aushubweg des anzuhebenden Bauteils definiert.
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Bei einer siebten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist die Anordnung von Lagerkulisse und Lagerbolzen derart gestaltet, dass der Lagerbolzen beim Bewegen an der Lagerkulisse zumindest an einem Abschnitt von dieser einer verstärkten Reibung unterworfen ist.
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Die verstärkte Reibung kann vorteilhaft durch eine Verengung am Langloch erzeugt werden. Bewegt sich der Lagerbolzen in dem Langloch, so kann an dessen Seitenwänden Reibung gezielt erzeugt werden. Dies ist besonders einfach mittels einer Verengung des Langlochs möglich. Es kann dann sowohl die Gleitreibung als auch die Drehreibung des Lagerbolzens zum Abbau der beim Anheben des Bauteils erzeugten kinetischen Energie genutzt werden. Auf diese Weise kann ein Ausschwingen und auch Überschwingen des Bauteils während seines Anhebevorgangs verhindert werden. Das gleiche trifft für die Verformung und Reibung an der Führungskulisse zu.
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Bei einer achten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ist bei nicht angehobenem Bauteil der Außenhaut das erste Scharnierteil mit dem zweiten Scharnierteil über ein Abscherelement ortsfest verbunden, welches beim Anheben des Bauteils der Außenhaut abscherbar ist.
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Auf diese Weise ist eine ortsfeste Verbindung zwischen den beiden Scharnierteilen gestaltet, die während des normalen Betriebs des zugehörigen Fahrzeugs sicherstellt, dass sich das anzuhebende Bauteil in seiner bestimmungsgemäßen Lage befindet und dort auch verbleibt. Im Fall eines Unfalls mit potentiellem Personenschaden kann das Abscherelement hingegen durch die Kraft des Aktors abgeschert und auf diese Weise insbesondere das Ausschwenken des oberen Scharnieroberteils am unteren Scharnieroberteil generiert werden. Es können sich dann also die Scharnierteile relativ zueinander bewegen. Das Abscherelement ist besonders kostengünstig und montagefreundlich als Scherniet gestaltet.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe in vorteilhafter Weise mit einer derartigen erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung ausgestattet.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt.
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1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung im nicht angehobenen Zustand,
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2 das Detail II in 1,
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3 das Detail III in 1,
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4 ging Seitenansicht gemäß 1 im angehobenen Zustand
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5 das Detail V in 4,
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6 das Detail VI in 4,
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7 das Detail II bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung und
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8 das Detail III bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung.
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In den 1 bis 6 ist eine Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung 10 zum Anheben eines nur in 1 gestrichelt dargestellten Bauteils 12 der Außenhaut eines zugehörigen und weiter nicht veranschaulichten Fahrzeugs dargestellt. Das anzuhebende Bauteil 12 ist dabei die Frontklappe bzw. Motorhaube des Fahrzeugs.
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Die Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung 10 ist mit einem Aktor 14 versehen, der bei Erkennung eines Personenunfalls an der Motorhaube und einem damit verbundenen, möglichen Aufprall einer Person auf die Motorhaube diese von der in 1 bis 3 dargestellten Stellung in die in 4 bis 6 dargestellte Stellung anheben kann. Der Aktor 14 beschleunigt dabei die Motorhaube mit großer kinetischer Energie, wobei ein Aktorstempel 16 aus einem Aktorgehäuse 18 herausgefahren wird.
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Der Aktor 14 befindet sich im Bereich eines das Bauteil 12 bzw. die Motorhaube am Fahrzeug gelenkig lagernden Scharniers 20. Dieses Scharnier 20 ist als Viergelenk mit einem am (weiter nicht veranschaulichten) Fahrzeugchassis ortsfest angebrachten Scharnierunterteil 22 gestaltet. An dem Scharnierunterteil 22 sind ein erster, kurzer Lenker 24 und ein zweiter, langer Lenker 26 schwenkbar angelenkt. Diese Lenker 24 und 26 tragen ein Scharnieroberteil, welches aus einem unteren Scharnieroberteil 28 und einem oberen Scharnieroberteil 30 gebildet ist. Das obere Scharnieroberteil 30 ist an einem Lagerbolzen 32 mit einer zugehörigen Lagerkulisse 34 an dem unteren Scharnieroberteil 28 schwenkbar gelagert.
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An dem oberen Scharnieroberteil 30 ist eine Führungskulisse 36 vorgesehen, welche nach unten von dem oberen Scharnieroberteil 30 absteht und aus einer Platte mit einer darin ausgebildeten langlochartigen Führungsbahn 38 gestaltet ist. Die Führungsbahn 38 ist kreisförmig gebogen, wobei der Mittelpunkt der Kreisform jedoch nicht mit dem Mittelpunkt des Lagerbolzens 32 übereinstimmt, sondern exzent risch von diesem liegt.
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In der Führungsbahn 38 gleitet ein Führungsbolzen 40 entlang, der an dem unteren Scharnieroberteil ortsfest angebracht ist. Der Führungsbolzen 40 weist in seiner Axialrichtung zwei Verdickungen bzw. Absätze auf, zwischen denen er an der Führungsbahn 38 und damit an der Führungskulisse 36 zwar verschiebbar aber ansonsten axial gehalten ist.
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Die Führungskulisse 36 ist im Wesentlichen O- bzw. U-förmig gestaltet, wobei zwei an das obere Scharnieroberteil 30 anschließende Schenkel 42 mit einem Boden 44 verbunden sind. Diese Elemente der Schenkel 42 und des Bodens 44 sind zwar im Wesentlichen starr gestaltet, besitzen aber eine gewissen Nachgiebigkeit, die es ihnen erlaubt sich in begrenztem Umfang elastisch zu verformen.
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Beim Anheben des Bauteils 12 wird das obere Scharnieroberteil 30 mittels des Aktors 14 vom unteren Scharnieroberteil 28 weggedrückt und schwenkt dabei um den Lagerbolzen 32. Bei dieser Schwenkbewegung gleitet der Führungsbolzen 40 in der Führungskulisse 36 entlang. Um die Bewegung in der Führungskulisse 36 ausführen zu können, muss sich der Führungsbolzen 40 entlang der Führungsbahn 38 und damit entlang der Schenkel 42 bewegen. Da die Schenkel 42 aber nicht einer Kreisbahn um den Lagerbolzen 32 herum folgen, sondern einer davon exzentrischen Kreisbahn, wird dem oberen Scharnieroberteil 30 eine Bewegung quer zur Längsrichtung der Führungskulisse 36 aufgezwängt.
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Dieser aufgezwängten Bewegung kann das obere Scharnieroberteil 30 durch eine Bewegung des Lagerbolzens 32 in der Lagerkulisse 34 folgen.
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Bei der derart aufgedrängten Bewegung kommt es zwischen den beteiligten Bauteilen zu verstärkter Reibung. Insbesondere reibt der Führungsbolzen 40 an der Führungskulisse 36 und der Lagerbolzen 32 reibt an der Lagerkulisse 34. Diese Reibung führt zu einem Abbau der kinetischen Energie, welche dem oberen Scharnieroberteil 30 vom Aktor 14 mitgegeben wurde. Der derartige Energieabbau ist besonders gewollt, da er zugleich ein Überschwingen des zugehörigen Bauteils 12 verhindert.
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Der Abbau kinetischer Energie ist gerade am Ende der Bewegung des Bauteils 12 gewünscht. Um dies zu erreichen ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 die Lagerkulisse 34 als ein Langloch gestaltet, welches an einem Endbereich zwei Einbuchtungen 46 mit einer jeweils benachbarten Aussparung 48 im Material des zugehörigen Scharnierteils aufweist. Die Einbuchtungen 46 müssen bei der Bewegung des Lagerbolzens 32 entlang der derartigen Lagerkulisse 34 zur Seite gedrängt werden, was zwar mittels der Aussparungen 48 erleichtert wird, dennoch aber gezielt zu einem Abbau von kinetischer Energie des oberen Scharnieroberteils 30 führt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 ist dieses vorteilhafte Prinzip auf die Führungskulisse 36 angewendet worden. Es ist dabei im unteren Bereich der Führungskulisse 36 in dieser an der nach außen gewandten Seite der Kreisbahn ebenfalls eine Einbuchtung 46 mit benachbarter Aussparung 48 im zugehörigen Material ausgebildet.
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Bei der derartigen Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung 10 ist also während der Schwenkbewegung des oberen Scharnieroberteils 30 am unteren Scharnieroberteil 28 der Lagerbolzen 32 in der als Langloch gestalteten Lagerkulisse 34 unter gleichzeitigem Abbau von kinetischer Energie verschiebbar. Die Verschiebung wird durch die Bewegung des Führungsbolzens 40 an der Führungskulisse 36 gesteuert, bei der ebenfalls gezielt kinetische Energie besonders am Ende der Schwenkbewegung abgebaut wird.
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Der Boden 44 der Führungskulisse 36 wirkt dabei als Wegbegrenzung und führt darüber hinaus durch ein ”Auffangen” und federndes Abstoppen des Führungsbolzens 40 zu einer besonders vorteilhaften Abbremsung des beteiligten Bauteils 12.
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Im nicht angehobenen Zustand ist das obere Scharnieroberteil 30 hingegen mittels eines Scherniets 50 ortsfest gehalten, so dass eine wunschgerechte Lage das Bauteils 12 am zugehörigen Fahrzeug gewährleistet ist. Dieser Scherniet 50 wird beim Anheben des Bauteils 12 vom Aktor 14 abgeschert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung
- 12
- Bauteil
- 14
- Aktor
- 16
- Aktorstempel
- 18
- Aktorgehäuse
- 20
- Scharnier
- 22
- Scharnierunterteil
- 24
- kurzer Lenker
- 26
- langer Lenker
- 28
- unteres Scharnieroberteil
- 30
- oberes Scharnieroberteil
- 32
- Lagerbolzen
- 34
- Lagerkulisse
- 36
- Führungskulisse
- 38
- Führungsbahn
- 40
- Führungsbolzen
- 42
- Schenkel
- 44
- Boden
- 46
- Einbuchtung
- 48
- Aussparung
- 50
- Scherniet