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Die Erfindung betrifft ein Pufferelement für eine Frontklappe eines Fahrzeuges, insbesondere ein Auflage-Pufferelement, sowie eine Anordnung eines solchen Pufferelements an einem Karosserieelement eines Fahrzeuges. Mit Fahrzeug sind jegliche Fahrzeug gemeint, insbesondere jedoch Kraftfahrzeuge.
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Aus der Praxis sind diverse Pufferelemente bekannt, die aus Gründen des Fußgängerschutzes Sicherheitsmittel aufweisen, die es zumindest bei Einwirken einer bestimmten Kraft, die beim Aufprall eines Fußgängers von oben auf das Pufferelement wirken kann, ermöglicht, dass sich das Pufferelement um einen bestimmten Weg nach unten bewegen kann, um dadurch die auf den Fußgänger zurückwirkende Aufprallkraft unmittelbar nach dem Kontakt möglichst gering zu halten. Bei den aus der Praxis bekannten Lösungen sind dazu als Sicherheitsmittel üblicherweise an dem Pufferelement selbst oder einem Halter des Pufferelements Sollbruchstellen vorgesehen, die so ausgelegt sind, dass sie beim Aufprall eines Fußgängers brechen und dadurch eine einmalige und irreversible Verschiebung in Form eines „Abtauchens“ des Pufferelements nach unten ermöglichen.
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Aus
DE 10 2005 016 924 A1 ist ein Pufferelement mit Sollbruchstelle bekannt, das als Puffer einer Einrichtung zur Abstützung einer Fronthaube an einem Karosserieteil eines Kraftfahrzeuges bezeichnet ist. Der Puffer ist mittels eines Gewindes gegenüber einem Halter in seiner Relativlage zu dem Halter einstellbar. An dem Halter ist eine Sollbruchstelle vorgesehen.
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Aus
EP 2 031 168 A2 ist ein Pufferelement zur Verwendung als Anschlag für ein bewegliches Teil bekannt, insbesondere für eine Front- oder Heckhaube eines Kraftfahrzeuges. Auch dieser Puffer ist in ein korrespondierendes Befestigungselement eingeschraubt und kann dadurch in seiner Relativlage gegenüber dem Befestigungselement variabel positioniert werden. In einem Übergangsbereich zwischen dem Puffer und dem Befestigungselement sind mehrere Sollbruchstellen vorgesehen, die es ermöglichen, dass nach Zerstörung der Sollbruchstellen der Puffer in Richtung des Befestigungselements bewegbar ist.
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Aus
DE 10 2010 026 726 A1 ist ein weiteres höhenverstellbares Pufferelement zur Verwendung als Anschlag für eine Haube eines Kraftfahrzeuges bekannt, das einen Puffer aufweist, der mittelbar oder unmittelbar durch ein an einem Karosserieelement des Kraftfahrzeuges befestigtes Befestigungselement gehalten wird. Dabei ist der Puffer durch Einstellen einer zwischen Puffer und Befestigungselement angeordneten Gewindepaarung in Bezug auf das Befestigungselement höhenverstellbar. An dem Pufferelement sind Sollbruchstellen vorgesehen, die versagen sollen, wenn eine Person auf die Haube prallt.
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Problematisch an den bekannten Pufferelementen mit Sollbruchstellen ist, dass die Größe des Pufferelements und die Sollbruchstelle für jedes Kraftfahrzeug, das sich in seiner Ausführung hinsichtlich des Typs und/oder zumindest hinsichtlich der Konstruktion im Bereich der Frontklappe unterscheidet, auf die auf das Pufferelement einwirkenden Kräfte ausgelegt werden muss. Dies macht es erforderlich, unterschiedliche Werkzeuge für unterschiedlich ausgelegte Pufferelemente anzufertigen, wodurch für jedes neue Fahrzeug neue Entwicklungs- und auch Werkzeugkosten entstehen, wenn keines der existierenden Pufferelemente verwendbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pufferelement für eine Frontklappe eines Fahrzeuges sowie eine Anordnung eines Pufferelements an einem Karosserieelement eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verfügung zu stellen, das einfach und kostengünstig herstellbar und darüber hinaus möglichst eine hohe Anpassungsvariabilität aufweist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Ein erfindungsgemäßes Pufferelement für eine Frontklappe eines Fahrzeuges mit einem Puffer-Grundkörper und mit mindestens einem Sicherheitsmittel, welches zumindest bei Einwirken einer bestimmten Kraft auf das Pufferelement ermöglicht, dass sich das Pufferelement um einen bestimmten Eintauchweg zumindest teilweise in Wirkrichtung der Kraft bewegen kann. Dabei ist als Sicherheitsmittel ein elastisches Federelement vorgesehen. Mit der vorstehend genannten Kraft ist insbesondere eine Kraft gemeint, wie sie beim Aufprall eines Fußgängers von oben auf eine Frontklappe eines Fahrzeugs wirkt. Diese Kraft wird dann über die Frontklappe in das Pufferelement von oben eingeleitet und wirkt nach unten. Das Pufferelement kann sich dann dementsprechend in Wirkrichtung der Kraft nach unten bewegen, wobei die Bewegung bei der Erfindung vorzugsweise durch das Federelement ermöglicht wird. Anders als bei den bekannten Pufferelementen hat die Verwendung eines elastischen Federelements zum einen den Vorteil, dass der Eintauchweg des Pufferelements reversibel gestaltet sein kann, d. h. dass es nicht zu einer Zerstörung einer Sollbruchstelle kommt und somit nach einmaliger Zerstörung das Pufferelement oder ein Halter des Pufferelements nicht ausgetauscht werden muss. Darüber hinaus hat die Verwendung eines elastischen Federelements als Sicherheitsmittel den Vorteil, dass ein Pufferelement durch die Auswahl eines geeignet dimensionierten elastischen Federelements bei Verwendung stets des identisch gestalteten Pufferelements für verschiedene Fahrzeuge ausgelegt werden kann. Dadurch kann ein Pufferelement für praktisch alle von einem Fahrzeughersteller produzierten Fahrzeuge eingesetzt und je nach Bedarf ein geeignetes elastisches Federelement mit diesem Pufferelement kombiniert werden.
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Das vorstehende Konzept lässt sich besonders einfach umsetzen, wenn das Federelement ein sich von dem Puffer-Grundkörper unterscheidendes, separates Element ist. Beispielsweise kann als Pufferelement ein Kunststoffteil verwendet werden und als separates elastisches Federelement eine Schraubenfeder.
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Der Vollständigkeit halber wird jedoch darauf hingewiesen, dass sich das Konzept auch umsetzen lässt, wenn das Federelement kein separates Element ist. Dazu kann beispielsweise ein Pufferelement als Zweikomponententeil hergestellt werden, indem der Puffer-Grundkörper des Pufferelements aus einem formstabilen Kunststoff hergestellt wird und an den Puffer-Grundkörper eine zweite elastische Werkstoffkomponente angespritzt wird.
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In einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pufferelements sind das Pufferelement und das Federelement derart angeordnet und ausgelegt, dass der Eintauchweg bei Einwirken einer Kraft von mindestens 500 N, bevorzugt erst bei mindestens 800 N mindestens 15 mm beträgt. Dabei können das Pufferelement und das Federelement auch so ausgelegt sein, dass erst bei höheren Kräften ein Eintauchweg realisiert wird und/oder ein größerer Eintauchweg vorgesehen ist. Als Mindestwerte für die Kraft kommen insbesondere 1.000 N, 1.200 N, 1.500 N, 1.800 N oder 2.000 N in Betracht, als Mindest-Eintauchweg, der bei Einwirken der jeweiligen Mindestkraft realisierbar sein soll, kommen insbesondere auch 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm und 40 mm in Betracht. Die Werte sind so zu verstehen, dass alle Kombinationen aus den angegebenen Mindestwerten für die Kraft (d.h. insbesondere Werte zwischen 500 N und 2.000 N) und den Mindestwerten für die Eintauchwege (d.h. insbesondere Werte zwischen 15 mm und 40 mm) als beliebige Kombinationen offenbart sind. Die Werte sind jeweils fahrzeugabhängig festzulegen und konstruktiv zu ermitteln, insbesondere in Abhängigkeit der jeweiligen Frontklappe. Aus der Praxis ist es bekannt, dass die angegebene Kraft und der angegebene Eintauchweg die Vermeidung von schwersten Kopfverletzungen bewirken kann, was in manchen Ländern zu einer entsprechenden gesetzlichen Vorschrift für ein derartiges Verhalten von Pufferelementen für eine Frontklappe geführt hat.
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Um die Belastung eines Federelements zu optimieren, dass innenseitig einen Freiraumraum aufweist, wie beispielsweise eine Schraubenfeder in dem Bereich innerhalb der Wendeln, ist es bevorzugt, wenn innenseitig und/oder außenseitig des Federelements ein Stützkörper angeordnet ist. Ein derartiger Stützkörper kann insbesondere einstückig an dem Puffer-Grundkörper ausgebildet sein oder fest mit dem Puffer-Grundkörper verbunden sein. Bevorzugt ist es, einen derartigen Stützkörper oder mehrere solche Stützkörper einstückig an dem Puffer-Grundkörper auszubilden, insbesondere wenn der Puffer-Grundkörper im Kunststoff-, Spritzgießverfahren hergestellt ist.
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Wie bereits erwähnt, eignet sich als Federelement für ein erfindungsgemäßes Pufferelement insbesondere eine einfache Schraubenfeder. Derartige Schraubenfedern sind nicht nur in einer Vielzahl von Varianten am Markt erhältlich, sondern auch relativ kostengünstig, langlebig und damit fehlerunanfällig.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pufferelements sind an dem Puffer-Grundkörper Rastelemente ausgebildet. Derartige Rastelemente sind vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass ein erfindungsgemäßes Pufferelement sich einfach durch Verrasten an einem Karosserieelement eines Kraftfahrzeuges, insbesondere an einem Schlossträger, montieren lässt. Auf weitere Einzelheiten dazu wird in Verbindung mit der Figurenbeschreibung noch im Detail eingegangen.
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Alternativ oder in Ergänzung zu den Rastelementen können an einem erfindungsgemäßen Pufferelement an dem Puffer-Grundkörper sich in Wirkrichtung erstreckende Stege und/oder mindestens ein Führungselement ausgebildet sein. Mit sich in Wirkrichtung erstreckenden Stegen sind insbesondere dünnwandige Strukturen gemeint, deren Dicke im Vergleich zur Länge und zur Breite sehr gering ist. An derartigen Stegen kann insbesondere an einem freien Ende, das einer Kontaktfläche des Puffer-Grundkörpers gegenüberliegt, Rastelemente in Form von Rasthaken ausgebildet sein. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Stege in einer Richtung quer zu ihrer Erstreckungsrichtung biegeelastisch an dem Puffer-Grundkörper angeordnet sind, so dass sich zur Montage des Pufferelements an einem Karosserieelement eines Fahrzeuges die Stege biegeelastisch auslenken lassen, damit die Rastelemente, insbesondere Rasthaken, geeignet ausgebildete Stegöffnungen passieren können.
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Unter einem vorstehend genannten Führungselement wird insbesondere eine sich im mittleren Bereich eines Puffer-Grundkörpers erstreckende Stützstruktur verstanden, die zum einen als Stützstruktur für ein separates Federelement dienen kann und zum anderen ein lineares und damit geführtes Eintauchen des Puffer-Grundkörpers in ein Karosserieelement eines Fahrzeuges bewirken kann. Mit dem linearen Eintauchen ist insbesondere das Verhindern eines Verkippens des Puffer-Grundkörpers während des Eintauchens gemeint.
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Die Erfindung betrifft auch eine Montageeinheit, gebildet aus einem wie vorstehend beschriebenen Pufferelement und einem Federelement, wobei an dem Puffer-Grundkörper des Pufferelements eine Kontaktfläche ausgebildet ist, wobei ein, sich in Eintauchrichtung von der Kontaktfläche aus erstreckender Steg vorgesehen ist, wobei an dem Steg auf der der Kontaktfläche gegenüberliegenden Seite mindestens ein Rastelement ausgebildet ist und wobei auf den Steg das Federelement derart aufgeschoben ist, dass es verlierersicher gehalten ist. Vorteilhaft an einer derartigen Montageeinheit ist, dass diese Montageeinheit vormontiert werden kann und somit die Endmontage eines Fahrzeuges in einer Fertigungslinie eines Automobilherstellers vereinfacht, da nur noch die vormontierte Montageeinheit aus Pufferelement und Federelement in eine geeignet ausgebildete Öffnung eines Karosserieelements, insbesondere eines Schlossträgers, eingerastet werden muss. Dies kann insbesondere mit Hilfe eines geeigneten Montageroboters durchgeführt werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung eines wie vorstehend beschriebenen Pufferelements an einem Schlossträger oder einem sonstigen Karosserieelement eines Fahrzeuges derart, dass sich das Federelement an dem Schlossträger oder dem Karosserieelement einerseits und an einem Abschnitt des Pufferelements andererseits abstützt und mit einer Grundspannung vorgespannt ist, um im Falle einer Krafteinwirkung auf das Pufferelement einen Eintauchweg zu ermöglichen, der während des Eintauchens temporär zu einer gegenüber der Grundspannung erhöhten Spannung des Federelements führt. Auf die vorstehend bereits in Verbindung mit dem Pufferelement beschriebenen Vorteile wird hiermit noch einmal verwiesen.
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Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein Deckelinnenblech einer Fronthaube mit daran angeordneten Deckelpuffern und einen Schlossträger mit daran angeordneten Pufferelementen,
- 2 einen Ausschnitt des Schlossträgers aus 1 mit einer Ausführungsform eines Pufferelements mit innenseitig angeordneter Schraubenfeder in einer isometrischen Darstellung,
- 3 einen Ausschnitt des Schlossträgers aus 1 mit dem Pufferelement aus 2 in einer isometrischen Darstellung, wobei das Pufferelement entlang der Linie III-III aus 2 geschnitten dargestellt ist,
- 4 das Pufferelement aus den 2 und 3 in einer Schnittdarstellung gemäß Linie III-III,
- 5 den Schlossträger aus den 2 bis 4 ohne das Pufferelement und ohne die Schraubenfeder in einer isometrischen Darstellung,
- 6 den Schlossträger aus den 2 bis 5 ohne das Pufferelement,
- 7 einen Ausschnitt eines anderen Schlossträgers mit einer weiteren Ausführungsform eines Pufferelements mit außenseitig angeordneter Schraubenfeder in einer isometrischen Darstellung,
- 8 das Pufferelement aus 7 in einer Seitenansicht,
- 9 das Pufferelement aus den 7 und 8 in einer Schnittdarstellung gemäß der Linie IX-IX in 7,
- 10 nur den Schlossträger aus den 7 bis 9 ohne Pufferelement und ohne Feder sowie
- 11 das Pufferelement mit Feder aus den 7 bis 9 in einer Explosionsdarstellung und als vormontierte Einheit.
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In den 1 bis 6 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pufferelements 12 in einer Anordnung an einem Schlossträger 16 dargestellt. Die 7 bis 11 zeigen eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pufferelements 12 ebenfalls in einer Anordnung an einem Schlossträger 16 eines Kraftfahrzeuges.
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1 zeigt eine Anordnung 10 eines Pufferelements 12 an einem Karosserieelement 14 in Form eines Schlossträgers 16. Das Pufferelement 12 ist hier fest mit dem Schlossträger 16 verbunden. Wie in den 2 bis 4 gut erkennbar ist, weist das Pufferelement 12 einen Puffer-Grundkörper 18 mit einer oberseitig ausgebildeten Kontaktfläche 20 auf. Die Kontaktfläche 20 kommt im geschlossenen Zustand einer Fronthaube 22, von welcher hier nur ein Deckelinnenblech 24 gezeigt ist, in Kontakt mit einem fest mit dem Deckelinnenblech 24 verbundenen Deckelpuffer 26. Dies gilt für die in 1 gezeigte Anordnung 10 nur für die beiden inneren Deckelpuffer 26. Alle vier in 1 dargestellten Deckelpuffer 26 weisen ein nicht im Detail dargestelltes Gewinde auf, welches es ermöglicht, die Relativlage des Deckelpuffers 26 gegenüber dem Deckelinnenblech 24 zu verändern, so dass der Deckelpuffer 26 mehr oder weniger nach unten aus dem Deckelinnenblech 24 heraus steht. Dadurch kann die Vorspannung eingestellt werden, mit welcher die Fronthaube 22 gegenüber dem unteren Teil der nicht dargestellten Karosserie eines Fahrzeuges im geschlossenen Zustand fixiert ist.
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Weitere Details der ersten Ausführungsform des Pufferelements 12 werden nachfolgend in Verbindung mit den 2 bis 4 beschrieben. In den 5 und 6 werden darüber hinaus einige Details des Schlossträgers 16 beschrieben, die im Bereich der Anordnung der jeweiligen Pufferelemente 12 vorgesehen sind.
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Wie in den 2 bis 4 gut zu erkennen ist, weist das Pufferelement 12 einen Puffer-Grundkörper 18 auf, der ausgehend von der Kontaktfläche 20 vier sich in Wirkrichtung W erstreckende Stege 28 aufweist.
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Ferner erstreckt sich in etwa mittig von der Kontaktfläche 20 aus ebenfalls in Wirkrichtung W ein Führungselement 30, das gleichzeitig auch ein Stützkörper 32 für ein Federelement 34 ist. Der Stützkörper 32 weist in der gezeigten Ausführungsform eine Kreuzform auf und verhindert somit in Zusammenwirkung mit den Stegen 28 ein Verkippen des Puffer-Grundkörpers 18, während der Puffer-Grundkörper 18 in Wirkrichtung W nach unten gedrückt wird.
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Wie in den 3 und 4 gut zu erkennen ist, ist an dem freien Ende der Stege 28 jeweils ein Rastelement 36 ausgebildet. Das Rastelement 36 weist eine Einführschräge 38 auf, die eine leichte Montage des Pufferelements 12 ermöglicht. Dazu wird das Pufferelement 12 so positioniert, dass sich die Rastelemente 36 über den in den 5 und 6 gut zu erkennenden Stegöffnungen 40 befinden. Zuvor muss die in den 2, 3, 4 und 6 gezeigte Schraubenfeder 34 in den in dem Puffer-Grundkörper 18 ausgebildeten Hohlraum so eingesetzt werden, dass das Führungselement 30 die Schraubenfeder 34 durchdringt. Als Positionierhilfe ist in dem Schlossträger 16 eine Zentrierstruktur 42 ausgebildet, hier in Form eines Zentrierrings 44. Wird nun der Puffer-Grundkörper 18 weiter in Wirkrichtung W in Richtung des Schlossträgers 16 gedrückt, werden bewirkt durch die Einführschrägen 38 die Stege 28 biegeelastisch jeweils nach innen in Richtung des Führungselements 30 ausgelenkt, bis diese die in 3 und 4 gezeigte Position erreicht haben und das Rastelement 36 mit dem Schlossträger 16 verrastet. In dieser Position bewirken an den Rastelementen 36 ausgebildete Sperrflächen 46, dass das Rastelement 36 gegenüber dem Schlossträger 16 fixiert ist.
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In den 7 bis 11 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pufferelements 12 gezeigt. Für diese Ausführungsform werden im Folgenden für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in den 1 bis 6. Der größte Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen besteht darin, dass die bei der zweiten Ausführungsform verwendete Schraubenfeder 34 außenseitig des Puffer-Grundkörpers 18 angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass eine wie in 11 dargestellte Montageeinheit 48, bestehend aus dem Puffer-Grundkörper 18 und der Schraubenfeder 34, vormontiert werden kann, weil die Schraubenfeder 34 sich einerseits gegenüber der Rückseite der Kontaktfläche 20 und andererseits gegenüber der Sperrfläche 46 der Rastelemente 36 an den Stegen 28 abstützt.
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Die Funktionsweise der beiden Ausführungsformen von Pufferelementen 12 ist jeweils gleich. Kommt es zu einem Aufprall eines Fußgängers auf einer Motorhaube 22, von welcher in 1 nur das Deckelinnenblech 24 gezeigt ist, kann die Motorhaube 22 mit dem Deckelinnenblech 24 zur Reduzierung der Maximalkraft auf den Fußgänger um den in den 4 und 8 eingetragenen Eintauchweg E eintauchen, in dem der Puffer-Grundkörper 18 bis auf Anschlag in den Schlossträger 16 eintauchen kann.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Anordnung
- 12
- Pufferelement
- 14
- Karosserieelement
- 16
- Schlossträger
- 18
- Puffer-Grundkörper
- 20
- Kontaktfläche
- 22
- Fronthaube
- 24
- Deckelinnenblech
- 26
- Deckelpuffer
- 28
- Steg
- 30
- Führungselement
- 32
- Stützkörper
- 34
- Federelement / Schraubenfeder
- 36
- Rastelement
- 38
- Einführschräge
- 40
- Stegöffnung
- 42
- Zentrierstruktur
- 44
- Zentrierring
- 46
- Sperrfläche
- 48
- Montageeinheit
- W
- Wirkrichtung
- E
- Eintauchweg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005016924 A1 [0003]
- EP 2031168 A2 [0004]
- DE 102010026726 A1 [0005]