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Dokumentenidentifikation DE60022511T2 22.06.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001194824
Titel Zusammenklappbares Scharnier einer Motorhaube
Anmelder Volvo Personvagnar AB, Göteborg, SE
Erfinder BJUREBLAD, Mats, S-442 41 Kungälv, SE;
WEIMAN, Martin, S-414 82 Göteborg, SE
Vertreter Patentanwälte Effert, Bressel und Kollegen, 12489 Berlin
DE-Aktenzeichen 60022511
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.05.2000
EP-Aktenzeichen 009318791
WO-Anmeldetag 23.05.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/SE00/01032
WO-Veröffentlichungsnummer 0000072101
WO-Veröffentlichungsdatum 30.11.2000
EP-Offenlegungsdatum 10.04.2002
EP date of grant 07.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.06.2006
IPC-Hauptklasse G05D 11/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B60R 21/34(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B62D 25/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scharnieranordnung für Hauben von Passagierfahrzeugen, deren Anordnung dazu vorgesehen ist, die hineinlaufenden Fußgängern zugefügten Verletzungen zu reduzieren, wobei die Haube von derjenigen Bauart ist, die um zwei Scharniere schwenkbar ist, welche am rückseitigen Ende der Haube angebracht sind, und wobei die Haube ausgebildet ist, Aufschläge in vertikaler Richtung nachgebend zu absorbieren.

Bei einer großen Anzahl von Personen, die im Verkehr verletzt oder getötet werden, handelt es sich um ungeschützte Fußgänger, die mit Personenfahrzeugen zusammenstoßen. Eine Kollision zwischen der Vorderseite eines Personenfahrzeugs und einem Fußgänger hat normalerweise zur Folge, dass der Fußgänger über die Haube fällt und dass der Kopf des Fußgängers mit hoher kinetischer Energie vertikal von oben auf die Haube aufprallt. Nachforschungen haben ergeben, dass der Kopf einer erwachsenen Person aller Wahrscheinlichkeit nach hauptsächlich mit der hinteren Hälfte der Haube zusammenprallt, während Kinder mit ihren Köpfen gegen die vordere Hälfte prallen. Es ist bekannt, Hauben nachgiebig zu gestalten, um Fußgänger zu schützen und zu versuchen, den Abstand der Haube von darunter liegenden unnachgiebigen Komponenten in verschiedenen Bereichen der Haube zu vergrößern, d.h. dass ein Deformationsweg geschaffen wird, der ausreichend ist, den Kopf des Fußgängers vollständig abzubremsen, bevor er auf irgendwelche unnachgiebigen Komponenten auftrifft.

Ein bedeutendes Problem in diesem Zusammenhang, das bisher noch nicht in zufriedenstellender Weise gelöst werden konnte, ist die Befestigung der beiden Haubenscharniere bei den Arten von Hauben, bei denen die Scharniere am rückseitigen Ende der Haube angeordnet sind. Es gibt ein vergleichsweise großes Risiko, dass ein angefahrener erwachsener Fußgänger mit seinem Kopf bei den oder in der Nähe der hinteren Scharnierbefestigungen auftrifft, die bei konventionellen Konstruktionen starr mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sind und daher an einem Kopf, der stark auf die Scharnierbefestigung aufprallt, Prellungen verursachen.

Ein Vorschlag für eine Lösung wird in der deutschen Patentanmeldung DE 19 712 961 A beschrieben. Gemäß diesem Vorschlag sind Sensoren vorgesehen, die eine Kollision mit einem Fußgänger erkennen und dann eine vorgespannte Feder aktivieren oder eine explosive Ladung zünden, wodurch die Feder oder die explosive Ladung die Haube über den Scharnieren anheben, um einen zufriedenstellenden Deformationsweg zwischen der Haube und den sich vor den Scharnieren befindenden festen Teilen zu schaffen. Diese Konstruktion mit Sensoren und einer vorgespannten Feder oder einer Explosivladung ist recht kompliziert.

Ferner hat die Konstruktion gemäß der deutschen Patentanmeldung mehrere erhebliche Nachteile. Es besteht zum Beispiel das Risiko, dass die vorgespannte Feder oder die Explosivladung unbeabsichtigt ausgelöst werden, beispielsweise durch irgendeine andere Art von Zusammenstoß. Nach einem unbeabsichtigten Auslösen ist es umständlich und zeitaufwändig, die Auslösevorrichtung wieder herzurichten. Ein weiterer Nachteil ist dann zu sehen, dass bei einer Kollision die Gefahr besteht, dass die rückwärtig angehobene Haube durch horizontale Kräfte nach hinten in die Windschutzscheibe verschoben wird, mit dem begleitenden Risiko für Fahrer und Passagiere.

In der deutschen Veröffentlichung 27 11 339 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der die Haube über die hinteren Befestigungen der Haube angehoben wird, wenn eine Kollision stattgefunden hat, bei der die Haube nach hinten verschoben wird. Abgesehen davon, dass diese Publikation keine Lösung für die Scharniere beschreibt, hat die Konstruktion eine Reihe von Nachteilen, die mit der Tatsache zusammenhängen, dass die Haube nach hinten verschoben werden muss, um die Haube im rückwärtigen Bereich anzuheben. Ein offensichtlicher Nachteil besteht darin, dass ein Fußgänger, der angefahren wurde, mit seinem Kopf auf die Haube und auf die oder in die Nähe der hinteren Befestigungen geschleudert werden kann, ohne dass die Haube zuvor nach hinten verschoben wurde, was dazu führt, dass der Kopf der Person die unnachgiebigen Befestigungen direkt trifft. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es ein erhebliches Risiko gibt, dass die Haube in die Windschutzscheibe stößt, wenn sie nach hinten verschoben wird. Die Hauben von Personenfahrzeugen sind zum Auffangen von Aufprallstößen von oben geformt und weisen unterschiedliche Wölbungen und Bogenformen an verschiedenen Stellen auf, um ausreichend Deformationsraum zwischen der Haube und den darunter liegenden unnachgiebigen Bestandteilen zu schaffen. Wenn die Haube im Zusammenhang mit einer Kollision verschoben wird, gibt es keine Möglichkeit festzustellen, ob die Deformationsräume unter der Haube ausreichend sind.

In dem Europäischen Patent 644 104 B1 wird eine ähnliche Lösung beschrieben. Hier wird eine Anhebevorrichtung beschrieben, die das hintere Ende der Haube anheben soll, wenn die Haube während eines Aufpralls nach hinten verschoben wird.

Obwohl das Problem wie oben gezeigt wurde, schon seit langer Zeit bekannt ist, wurde bisher keine zufriedenstellende Lösung offenbart.

Eine einfache Lösung wird durch die vorliegende Erfindung erzielt, die das obige Problem restlos eliminiert, indem sie eine Anordnung des Typs verwendet, wie er im einleitenden Teil beschrieben wurde.

Die Anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Scharnier jeweils in zwei Stäben befestigt ist, die an den Scharnieren verbunden sind, dass einer dieser Stäbe ein Zugstab ist, der so ausgebildet ist, dass er Kräfte in Längsrichtung der Haube absorbiert und im Wesentlichen deren hortizontale Verschiebung im Zusammenhang mit einer Kollision zwischen der Vorderseite des Passagierfahrzeugs und einem anderen Objekt, beispielsweise einem Fahrzeug oder einem Fußgänger, verhindert, dass der zweite der Stäbe ein Vertikalstab ist, der so angeordnet ist, dass er bei einem vertikalen Kollisionsaufprall unter Absorption einer vorbestimmten vertikalen Belastung verformt wird und der so ausgestaltet ist, dass er in der Lage ist, diese vertikale Belastung über eine vorbestimmte Verformungslänge zu absorbieren.

Es sollte beachtet werden, dass dem Ausdruck "vertikal", der hier in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, eine Bedeutung zugesprochen wird, die weiter gefasst ist, als es normalerweise bei diesem Ausdruck der Fall ist. Der Ausdruck wird verwendet, um zu beschreiben, dass ein Aufprall gegen die Haube von oben kommt. Die Hauben von unterschiedlichen Fahrzeugen haben unterschiedliche Neigungen relativ zu einer absolut vertikalen Ebene. Bei einer Kollision zwischen einem Fußgänger und der Vorderseite eines Passagierfahrzeugs trifft der Kopf der Person die Haube in einer Richtung, die relativ zur horizontalen Ebene weniger als 90° beträgt und normalerweise im Bereich von 50° liegt.

Im folgenden Text wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein in den beigefügten Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel beschrieben, in denen die 1 schematisch die vordere Hälfte eines Passagierfahrzeugs von der Seite bei einer Kollision mit einer Person zeigt. Die 2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die vordere Hälfte des Fahrzeugs gemäß 1. Die 3 zeigt schematisch die Prinzipien der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die 4 zeigt das Prinzip der Absorption einer horizontalen Belastung durch die Scharnierbefestigungen. Die 5 zeigt die Scharnierbefestigungen gemäß 4 nach einer Verformung im Zusammenhang mit einer vertikalen Belastung. Die 6 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die 1 zeigt wie ein Fußgänger, der von dem vorderen Teil 1 eines Passagierfahrzeugs 2 angefahren wird, über die Haube 3 fällt. In der Zeichnung wurde die vordere Stoßstange mit 4 und die Windschutzscheibe des Fahrzeugs mit 5 bezeichnet.

Die gefährlichsten Verletzungen eines Fußgängers, der von einem Passagierfahrzeug angefahren wurde, sind Kopfverletzungen, die auftreten können, wenn der Kopf der Person in einem schrägen Winkel von oben und nach unten in Richtung auf die Haube mit der Haube zusammenprallt. Welche Stelle auf der Haube vom Kopf der Person getroffen wird, hängt natürlich davon ab, an welchem Punkt der Vorderseite des Fahrzeugs die Kollision stattgefunden hat, wie die Vorderseite des Fahrzeugs konstruiert ist und wie groß die Person ist. Untersuchungen von stattgefundenen Unfällen haben gezeigt, dass der Kopf eines Kindes normalerweise in dem schematisch markierten Bereich 6, der mit gestrichelten Linien in 2 dargestellt ist, auftrifft, während der Kopf eines Erwachsenen weiter hinten und normalerweise in dem schematisch markierten Bereich 7, der mit Punktlinien gezeigt ist, auftrifft. Die Haube selbst ist so konstruiert, dass sie unter Absorption einer vorbestimmten vertikalen Belastung, die kleiner gewählt wird als ein Wert, bei dem einer Person ernsthafte Kopfverletzungen zugefügt werden können, vertikal verformt wird. Es ist dann natürlich erforderlich, dass ausreichend Deformationsraum unter der Haube in den Bereichen zur Verfügung steht, in denen die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass der Kopf der angefahrenen Person dort auftrifft. Bei den meisten Passagierfahrzeugen mit Scharnieren, die am rückwärtigen Ende der Haube angebracht sind, sind die Scharniere der Haube in der Risikozone angeordnet, auf die der Kopf eines erwachsenen Fußgängers aufprallen kann.

In der 3 sind die unterschiedlichen Teile der schematisch dargestellten vorderen Hälfte des Fahrzeugs mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden, die den Einzelteilen in den 1 und 2 entsprechen.

Die Haube 3 ist an jeder Seite durch Scharniere 8 aufgehängt. Diese sind in zwei mit den Scharnieren verbundenen Stäben, einem Zugstab 9 und einem Vertikalstab 10, befestigt. Die den Scharnieren entgegengesetzt liegenden Enden der Stäbe 9, 10 sind starr an unnachgiebigen Karosserieträgern, die in der 3 mit 11 bezeichnet wurden, befestigt. Die Zugstäbe 9 sind angeordnet, um hohe horizontale Kräfte A an der Haube aufzunehmen, ohne dass die Zugstäbe 9 verformt werden. Es ist wichtig, dass die Zugstäbe 9 die Haube daran hindern, sich durch die Windschutzscheibe 5 hindurch zu verschieben. Ferner ist die Haube so ausgebildet, dass sie ausreichend Deformationsraum zu darunter liegenden unnachgiebigen Bestandteilen aufweist, was schwer zu erreichen sein kann, wenn eine Haube, die normalerweise unterschiedlich und an verschiedenen Stellen gewölbt und gebogen ist, nicht in Längsrichtung fixiert ist. Dies ist jedoch bei den Scharnierbefestigungen, die die Haube am rückwärtigen Ende tragen, der Fall. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, werden die Scharniere in vertikaler Richtung durch die Vertikalstäbe 10 getragen, und wenn es der Haube ermöglicht wird, sich in horizontaler Richtung zu verschieben, gibt es keinerlei Kontrolle über die vertikale Kraft mit der der Vertikalstab 10 verformt wird und über die Länge des Deformationsweges zwischen dem Scharnier und den darunter liegenden unnachgiebigen Karosseriebestandteilen.

Wie oben erwähnt wurde, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung dann, das Risiko von ernsthaften Kopfverletzungen bei Fußgängern, die angefahren wurden, zu verringern, falls der Kopf der Person auf die oder in der Nähe der Scharnierbefestigungen auftreffen sollte.

Das Prinzip der Lösung ist in den 4 und 5 dargestellt. Der Zugstab 9 und der Vertikalstab werden starr an einem Karosserieträger 11 befestigt. Die Zugstäbe 9 sollen die horizontale Verschiebung der Haube und damit der Scharniere 8 verhindern. Der Vertikalstab 10 ist so ausgebildet, dass er in seiner Längsrichtung unter Absorption einer vertikalen Belastung mit vorbestimmter Größe permanent verformt wird, wie in der 5 gezeigt ist. Permanente Verformung bedeutet, dass der Vertikalstab plastisch verformt wird. Diese Art von Verformung tritt während einer im Wesentlichen konstanten Belastung auf und wird bevorzugt, um das Risiko von Kopfverletzungen zu vermindern. Die Verformung des Vertikalstabs sollte bei einer geringen vertikalen Belastung erfolgen, so dass die auf einen Kopf wirkende Kraft beim Fallen in Richtung auf die Scharnierbefestigungen nicht so groß ist, dass die Person ernsthaft verletzt werden könnte. Die Größe der vorbestimmten vertikalen Belastung ist abhängig von dem zur Verfügung stehenden Deformationsraum, d.h. der Länge des Vertikalstabs 10 gemäß der Ausführungsform der 4 und 5. Je größer die zur Verfügung stehende Länge zwischen der Scharnierbefestigung vor der Verformung und dem darunter liegenden unnachgiebigen Karosserieträger ist, desto niedriger kann der Wert für die vorbestimmte vertikale Belastung gewählt werden, bei der der Vertikalstab verformt wird. Es ist beabsichtigt, die Deformationsbewegung vollständig abzubremsen und die kinetische Energie zu absorbieren, bevor das Scharnier und damit der Kopf der Person den unnachgiebigen Karosserieträger trifft. Eine optimale Wirkung wird erzielt, wenn der Vertikalstab so ausgebildet ist, dass er sich gleichmäßig verformt und die vorbestimmte vertikale Belastung während des gesamten Verformungsweges absorbiert, d.h. je nachgiebiger und länger der Bremsweg ist, desto weniger Verletzungen trägt der Kopf des angefahrenen Fußgängers davon, wenn er mit der Haube bei oder nahe bei den Scharnieren kollidiert. Die vorbestimmte vertikale Belastung muss natürlich auch an andere Bedingungen von Krafteinwirkungen angepasst werden, beispielsweise sollte nicht die Gefahr bestehen, dass der Vertikalstab sich verformt, wenn jemand auf die Haube springt und dort vor einem Scharniergelenk sitzt.

Mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung ist es realisierbar, das Risiko von schweren Kopfverletzungen eines Fußgängers, der mit einer Geschwindigkeit von bis zu 40 km/h angefahren wird und nach der Kollision mit seinem Kopf auf die Haube nahe oder bei den Scharnierbefestigungen aufschlägt, zu vermindern. Die zur Verfügung stehende Verformungslänge des Vertikalstabes sollte in der Größenordnung von mindestens 50–100 mm, vorzugsweise mehr als 70 mm, liegen und die vorbestimmte vertikale Belastung sollte eine Größenordnung von 1–5 kN, vorzugsweise etwa 2 kN haben.

Der Vertikalstab soll gleichmäßig verformt werden und die vorbestimmte Kraft gleichmäßig entlang seiner Länge absorbieren. Diese gleichmäßige Absorption kann durch eine Anzahl verschiedener Wege erreicht werden. Beispielsweise kann der Vertikalstab entlang seiner Länge mit Austanzungen versehen sein, wobei diese Austanzungen so ausgebildet sind, dass sie für eine gleichmäßige Verformung des Vertikalstabes bei einer gewissen vorbestimmten Kraft sorgen. Dies kann ebenfalls mit einem Vertikalstab erzielt werden, der entlang seiner Längsausdehnung verschiedene Stärken hat und/oder durch das Anordnen von Aussparungen im Inneren des Vertikalstabs oder an dessen Rändern.

Eine Ausführungsform einer Scharnierbefestigung ist in der 6 dargestellt. Der Vertikalstab 10 ist gerade und langgestreckt und weist eine in Längsrichtung verlaufende Aussparung 12 sowie zwei Seitenaussparungen 13 auf. Beim Verformen faltet sich der Vertikalstab an den Aussparungen 13 nach außen.

In der 6 wurde die Haube mit 3, eine angedeutete Windschutzscheibe mit 5 und der Zugstab mit 9 bezeichnet. Ferner wurde der Aufschlagbereich des Kopfes, der das Verformen des Vertikalstabs veranlasst, mit 14 bezeichnet. Eine bestimmte Ausdehnung dieses Bereiches ist natürlich nicht vorhanden, sondern hängt von dem aktuellen Fall der Belastungen bei verschiedenen Kollisionen ab.

Eine Ausführungsform eines Vertikalstabes wurde oben unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dieser kann jedoch auf viele unterschiedliche Weisen geformt sein, z.B. gebogen oder abgewinkelt. Wie oben beschrieben wurde, besteht das wesentlichste Merkmal dann, dass der Vertikalstab die gleiche Belastung entlang seiner gesamten Verformungslänge absorbiert. Beispielsweise ist eine Feder als Vertikalstab nicht geeignet.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern es können eine Anzahl von Modifikationen innerhalb des Umfanges der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden.


Anspruch[de]
  1. Eine Scharnieranordnung für Hauben (3) von Passagierfahrzeugen, deren Anordnung dazu vorgesehen ist, die Fußgängern zugefügten Verletzungen zu reduzieren, wobei die Haube von derjenigen Bauart ist, die um zwei Scharniere (8) schwenkbar ist, welche am rückseitigen Ende der Haube angebracht sind, und wobei die Haube (3) ausgebildet ist, Aufschläge in vertikaler Richtung nachgebend zu absorbieren, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Scharnier jeweils in zwei Stäben (9, 10) befestigt ist, die an den Scharnieren (8) verbunden sind, dass einer dieser Stäbe ein Zugstab (9) ist, welcher ausgebildet ist, Kräfte in Längsrichtung der Haube zu absorbieren und im Wesentlichen deren horizontale Verschiebung im Zusammenhang mit einer Kollision zwischen der Vorderseite (1) eines Passagierfahrzeugs und einem Objekt, beispielsweise einem anderen Fahrzeug oder einem Fußgänger, zu verhindern, dass der zweite der Stäbe ein Vertikalstab (10) ist, welcher ausgestaltet und angeordnet ist, um bei einem vertikalen Kollisionsaufprall unter Absorption einer vorbestimmten vertikalen Belastung über eine vorbestimmte Verformungslänge permanent verformt zu werden.
  2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertikalstab (10) aus einem langgestreckten Element besteht, welches ausgestaltet ist, um bei der Belastung in seiner Längsrichtung verformt zu werden.
  3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungslänge in der Größenordnung von mindestens 50–100 mm liegt, bevorzugt 70 mm überschreitend, und die vorbestimmte vertikale Belastung in der Größenordnung von 1–5 kN, bevorzugt etwa 2 kN, liegt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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