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Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Fronthaubenanordnung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Ansteuern der Position und Lage einer Fronthaube eines Fahrzeuges nach dem Patentanspruch 10.
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Aus der
DE 199 22 459 C1 ist eine gattungsgemäße Fronthaubenanordnung bekannt, bei der das Scharnier der Fronthaube Mittel zum Verlagern eines Gelenks in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges in eine obere oder eine untere Position, unabhängig von einem Fußgängeraufprall, aufweist. Dazu wird die Fronthaube in denjenigen Geschwindigkeitsbereichen angehoben, in denen der Aufprall eines Fußgängers besonders gefährlich ist. Dagegen ist die Haube während des Stillstandes des Fahrzeuges, bei langsamen Geschwindigkeiten wie beim Einparken, bei denen die Sicht besonders wichtig ist und bei hohen Geschwindigkeiten, bei denen die Aerodynamik der Fronthaube eine große Rolle spielt, in einer abgesenkten Position, weil in diesen Fällen der Aufprall eines Fußgängers nicht zum Aufschlagen seines Kopfes auf der Fronthaube führen würde.
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Die Anforderungen hinsichtlich Position und Lage einer Fronthaube werden aber von weiteren und sehr verschiedenen Betriebssituationen beeinflusst. Das führt teilweise zu sich widersprechenden Anforderungen. Als Beispiele hierfür seien einerseits die Anforderungen an eine aerodynamisch gute Form und Position, an ein geringes Gewicht sowie geringe Kosten, und andererseits die Anforderungen hinsichtlich Personenschutz genannt. Um allen Anforderungen hinreichend gerecht zu werden sind in der Regel Kompromisse notwendig. Dabei haben Anforderungen, welche die Sicherheit betreffen eine hohe Priorität, während Anforderungen wie Fahrkomfort, Kraftstoffverbrauch oder besondere Kundenwünsche eher zurückstehen müssen. Lösungen, die aus einem solchen Kompromiss entstehen erfüllen oftmals die Einzelanforderungen nur schlecht.
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Aus der
DE 42 39 120 A1 ist ein Kompaktfahrzeug bekannt.
DE 94 00 940 U1 offenbart einen hydraulischen Frontschutz für Lastwagen und Omnibusse.
DE 698 05 589 T2 beschreibt eine Geschwindigkeitsberechnungsvorrichtung sowie ein System zum Anheben einer Motorhaube. Aus der
FR 28 79 160 A1 ist eine Motorhaube mit einem schwenkbaren Schild bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Fronthaubenanordnung bereitzustellen, bei der die bevorzugten Positionen und Lagen der Motorhaube weiterer Fahrsituationen in ganzheitlicher Betrachtung unterschiedlicher und zum Teil gegensätzlicher Anforderungen berücksichtigt sind.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem Patentanspruch 1 sind die Stellmittel zum Ändern der Lage der Fronthaube in eine Schnellfahrstellung mit einer gegenüber der Grundstellung veränderten Lage mit erhöhter Aerodynamik ausgebildet.
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Dabei ist ein Ändern der Position und der Lage der Fronthaube aus einer Grundstellung heraus in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges möglich. Als Änderung der Position der Fronthaube wird eine translatorische Verschiebung der Fronthaube im Raum verstanden. Als Änderung der Lage der Fronthaube wird die Rotation der Fronthaube um eine der Raumachsen verstanden. Position und Lage beschreiben folglich die Pose der Fronthaube im Raum vollständig.
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Für einen Personenschutz ist allein die translatorische Anhebung der Fronthaube gegenüber einem Motor des Fahrzeuges maßgeblich. Hingegen ist für eine aerodynamische Gestaltung die Lage der Fronthaube, also deren Winkellage zur Bewegungsrichtung maßgeblich.
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Erfindungsgemäß lässt sich die Fronthaube sowohl anheben und senken als auch in der Neigung, also in der Winkellage verstellen. Die Fronthaube kann je nach Bedarf durch vorne und hinten an der Fronthaube angeordnete Stellmittel angehoben, abgesenkt oder winkelmäßig angestellt werden, um die jeweiligen situativen Anforderungen möglichst optimal zu erfüllen. Die Stellmittel können bekannte Aktoren sein. Die Änderung der Position und der Lage der Fronthaube erfolgt präventiv und damit quasi statisch, d.h. es sind keine besonderen Sensoren notwenig, die spezielle Fahrsituationen zu erkennen vermögen. Vielmehr kann sich die Fronthaubenpose allein aufgrund der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeuges einstellen.
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Bezogen auf die Geschwindigkeit des Fahrzeuges können die folgenden Fronthaubenstellungen unterschieden werden.
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In einer Grundstellung, in der das Fahrzeug steht und die Geschwindigkeit folglich Null ist, sind die Anforderungen an das Design des Fahrzeuges maßgeblich. Anforderungen an den Fußgängerschutz und die Aerodynamik können vernachlässigt werden. Im Allgemeinen wird als ansprechendes Design eine abgesenkte Fronthaube angesehen, also eine lange, flache Fronthaube.
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In einer Sicherheitsfahrstellung ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit einem Fußgänger hoch, so dass als Anforderung ein ausreichend großer Freigang d.h. Zwischenraum zwischen der Fronthaube und einem dahinter angeordneten Motor sichergestellt sein muss, um die Folgen einer Kollision mit einem Fußgänger zu mildern. Ist ein ausreichender Zwischenraum zwischen der Fronthaube und einem dahinter angeordneten Motor und weiteren harten Teilen vorhanden, so hat im Falle einer Kollision die Fronthaube ausreichend Platz um sich verformen zu können und die Aufprallenergie zu absorbieren, so dass die Verletzungen des Fußgängers gering bleiben. In der Sicherheitsfahrstellung der Fronthaube, die bspw. bei Fahrten mit geringer Geschwindigkeit unter 60 km/h bzw. bei Stadtfahrten gegeben ist, wird die Fronthaube in eine erhöhte Position gebracht, in der die Fronthaube einen erhöhten Freigang gegenüber dem Motor und weiteren harten Teilen verfügt. In der Stadt ist das Risiko für Kollisionen mit einem Fußgänger besonders hoch. Die Aerodynamik spielt bei diesen geringen Geschwindigkeiten nur eine untergeordnete Rolle und hat nur wenig Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch.
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In einer Schnellfahrstellung bei hohen Geschwindigkeiten ab 60 km/h, wie sie bspw. auf Landstraßen und Autobahnen gefahren werden, spielt der Fußgängerschutz auf Grund der zu erwartenden Schwere der Verletzungen und der geringen Unfallwahrscheinlichkeit eine untergeordnete Rolle. Andererseits ist die Aerodynamik bei hohen Geschwindigkeiten entscheidend hinsichtlich Strömungsverlusten und damit dem Kraftstoffverbrauch, sowie der erreichbaren Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Die Fronthaube kann in der Schnellfahrstellung eine gegenüber der Grundstellung vermehrt nach vorne abfallende Neigung aufweisen. Eine vorne abgesenkte und abfallende Fronthaube weist einen geringeren Strömungswiderstandsbeiwert auf, so dass eine gute Aerodynamik erzielt wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Fronthaube in der Schnellfahrstellung eine gegenüber der Grundstellung erniedrigte Position auf. Durch ein Absenken der Position der Fronthaube, insbesondere neben einer zusätzlichen Neigung, erhält das Fahrzeug eine aerodynamisch günstigere Form, so dass der Strömungswiderstand des Fahrzeuges verringert und folglich der Kraftstoffverbrauch gegenüber einer nicht abgesenkten Position der Fronthaube reduziert ist.
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Vorzugsweise sind die Stellmittel zum Ändern der Lage und/oder Position der Fronthaube in die Schnellfahrstellung ab einer Geschwindigkeit von 60 bis 100 km/h, insbesondere 80 km/h ausgebildet. Dabei kann sich oberhalb dieser unteren Grenzgeschwindigkeit eine fest vorgegeben Position und/oder Lage der Fronthaube einstellen. Alternativ kann sich oberhalb dieser unteren Grenzgeschwindigkeit die Position und/oder Lage der Fronthaube stufenweise oder kontinuierlich in Abhängigkeit einer Geschwindigkeitszunahme zunehmend ändern.
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Erfindungsgemäß sind die Stellmittel dazu ausgebildet, die Lage der Fronthaube nach Schnellfahrten und bei erhöhter Motortemperatur so zu ändern, dass eine gegenüber der Grundstellung vergrößerte Kühllufteintrittsfläche besteht.
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Nach Schnellfahrten, insbesondere über einen längeren Zeitraum, kann der Motor derart erhitzt sein, dass bei Langsamfahrt keine ausreichende Kühlung mehr gewährleistet ist. In solchen Situationen kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sich das vordere Ende der Fronthaube gegenüber der Schnellfahrstellung bzw. der Grundstellung anhebt, so dass ein vergrößerter Durchtrittsquerschnitt im Bereich des Kühlergrills geschaffen wird. Über einen vergrößerten Durchtrittsquerschnitt kann eine größere Luftmenge von außen als Kühlluftstrom an den innen gelegenen Kühler heranströmen.
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Die Fronthaube kann in einer Kühlstellung nach Schnellfahrten und bei erhöhter Motortemperatur eine gegenüber der Grundstellung geringer nach vorne abfallende oder nach vorne ansteigende Neigung aufweisen. Ein Anheben des hinteren oder der seitlichen Enden der Fronthaube gewährleisten einen verbesserten Abtransport von Wärme aus dem Motorraum durch verbesserte Konvektion.
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In einer Variante der Erfindung können die Stellmittel zum Ändern der Lage der Fronthaube in eine Sicherheitsfahrstellung mit einer gegenüber der Grundstellung erhöhten Position der Fronthaube mit vergrößertem Personenaufprallschutz ausgebildet sein. Dabei können die Stellmittel zum Ändern der Lage und/oder Position der Fronthaube in die Sicherheitsfahrstellung unter einer Geschwindigkeit von 40 bis 60 km/h, vorzugsweise 50 km/h ausgebildet sein.
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Die Fronthaube kann in vorteilhafter Weise in der Sicherheitsfahrstellung einen gegenüber der Grundstellung vergrößerten Freigang zwischen Fronthaube und Motor des Fahrzeuges aufweisen.
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Die Fronthaube kann sich im Stillstand des Fahrzeuges in der Grundstellung befinden. In dieser Grundstellung können auch außergewöhnliche Anforderungen an das Frontend-Design erfüllt werden, ohne dass Rücksicht auf betriebsmäßige Funktionen wie beispielsweise dem Vorhandensein eines ausreichenden Kühllufteintritts oder von Scheinwerfern oder Scheibenwischern genommen werden müsste. In dieser Grundstellung kann aus Designgründen bspw. der Kühlergrill und/oder die Scheinwerfer teilweise oder vollständig überdeckt sein, was im Betrieb des Fahrzeuges nicht zulässig wäre.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ansteuern der Position und Lage einer Fronthaube eines Fahrzeuges sieht vor, dass die Fronthaube zwischen einer Grundstellung im Stillstand, einer Sicherheitsfahrstellung und einer Schnellfahrstellung in Abhängigkeit der Geschwindigkeit automatisch verstellbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Fahrsituationen in optimaler Weise erfüllt werden können. Die Fronthaube ist dabei kein Kompromiss verschiedener Anforderungen. Auch ist eine besondere Verstellung z.B. manuell durch den Fahrer nicht notwendig, da die unterschiedlichen Fronthaubenposen durch die Stellmittel automatisch in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit eingestellt werden.
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Bei diesem Verfahren ist die Fronthaube zusätzlich in Abhängigkeit der Motortemperatur in eine Kühlstellung automatisch verstellbar. Neben der Geschwindigkeitsabhängigkeit der unterschiedlichen Fronthaubenposen können diese ersatzweise oder zusätzlich auch von der Temperatur im Motorraum bzw. von der Motortemperatur abhängig sein. Die Motortemperatur kann beispielsweise von bereits vorhandenen Temperaturfühlern für die Kühlwasser- oder Motoröltemperatur abgeleitet werden.
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In allen Ausgestaltungen der Erfindung können sich die Position und die Lage der Fronthaube auch auf die mit ihr verbundenen Teile eines Frontendes, wie beispielsweise einen Kühlergrill erstrecken.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie mit einer Fronthaube in der Grundstellung;
- 2 in einer Seitenansicht die Fahrzeugkarosserie mit der Fronthaube in der Sicherheitsfahrstellung;
- 3 in einer Seitenansicht die Fahrzeugkarosserie mit der Fronthaube in der Schnellfahrstellung;
- 4 in einer perspektivischen Ansicht ein Frontend des Aufbaus eines Fahrzeuges in der Sicherheitsfahrstellung;
- 5 in einer perspektivischen Ansicht das Frontende des Aufbaus in der Schnellfahrstellung; und
- 6 in einer perspektivischen Ansicht das Frontende des Aufbaus in der Kühlstellung.
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In der 1 ist eine Fahrzeugkarosserie 1 mit einer Fronthaube 3 in der Grundstellung dargestellt. Die Fahrzeugkarosserie 1 ist beispielhaft schematisch dargestellt und kann jegliche erdenkliche Grundform aufweisen. Die Fronthaube 3 weist ein vorderes Ende 5 und ein hinteres Ende 7 auf. Wahlweise kann die Fronthaube 3 an ihrem vorderen Ende 5 oder hinteren Ende 7 an die Fahrzeugkarosserie 1 anscharniert sein. Nicht dargestellte Haubenverriegelungen sind vorzugsweise an einem gegenüberliegenden Ende der Fronthaube 3 angeordnet; sie können jedoch auch an anderer geeigneter Stelle, wie beispielsweise seitlich der Fronthaube 3 vorgesehen sein. Ein vorderes Stellmittel 9 ist an dem vorderen Ende 5 und ein hinteres Stellmittel 11 an dem hinteren Ende 7 der Fronthaube 3 vorgesehen. Das hintere Stellmittel 1 kann auch in der unteren Position sein, so dass die Frontklappe die Scheibenwischer verdeckt und so vor Dreck (Laub) und Vereisung schützt. In der in 1 gezeigten Grundstellung ist das vordere Stellmittel 9 zurückgefahren, so dass sich das vordere Ende 5 der Fronthaube 3 in einer niedrigen und damit dynamisch aussehenden Stellung befindet. Das hintere Stellmittel 11 befindet sich in einer Normalposition, in der sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3 in einer mittleren Stellung befindet.
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In der 2 ist die Fronthaube 3 in der Sicherheitsfahrstellung dargestellt. Das vordere Stellmittel 9 ist herausgefahren, so dass sich das vordere Ende 5 der Fronthaube 3 in einer erhöhten Stellung befindet, in der die Fronthaube 3 in einem vergrößerten Abstand von einem Motor angeordnet ist, so dass sich zwischen Fronthaube 3 und Motor ein erhöhter Freigang einstellt. Das hintere Stellmittel 11 ist ebenfalls herausgefahren, so dass sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3 auch in einer erhöhten Stellung befindet, in der die Fronthaube 3 in einem vergrößerten Abstand von dem Motor angeordnet ist, so dass sich zwischen Fronthaube 3 und Motor ein erhöhter Freigang einstellt. In dem sowohl das vordere Stellmittel 9 als auch das hintere Stellmittel 11 herausgefahren sind, wird die Fronthaube 3 vorne und hinten angehoben, so dass sich ein vergrößerter Freigang sowohl an dem vorderen Ende 5 der Fronthaube 3 als auch an dem hinteren Ende 7 der Fronthaube 3 einstellt und ein verbesserter Personenschutz über die gesamte Ausdehnung der Fronthaube 3 gewährleistet ist. Ggf. können die Stellmotoren 9, 11 auch unter ca. 45° angebracht sein, so dass sich die Lücke (der Abstand) zwischen Frontklappenhinterkante und Frontscheibe nicht merklich vergrößert. Andernfalls könnte bei einer ungünstigen Anordnung die Gefahr bestehen, dass der Fußgänger mit Kopf oder Armen dort hängen bleibt, was zu schweren Verletzungen führen könnte.
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In der 3 ist Fronthaube 3 in der Schnellfahrstellung dargestellt. Das vordere Stellmittel 9 befindet sich in einer Normalposition, in der sich das vordere Ende 5 der Fronthaube 3 in einer mittleren Stellung befindet. Vorzugsweise befindet sich das vordere Ende 5 in der unteren Stellung. Dadurch ist ein größerer Anstellwinkel möglich. Das vordere Ende 5 befindet sich aus aerodynamischen Gründen zwischen der unteren und der Normalposition. Die genaue Lage des vorderen Endes 5 hängt dabei ab vom jeweiligen Fahrzeug-Design.
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Das hintere Stellmittel 11 ist indes herausgefahren, so dass sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3 in einer erhöhten Stellung befindet, in der sich eine hoch dynamische und damit aerodynamische Form einstellt. Dies wird dadurch erzielt, dass aufgrund der vergrößerten nach vorne abfallenden Neigung der Fronthaube 3 eine günstigere Anströmung in einem Übergangsbereich vom hinteren Ende 7 der Fronthaube 3 zur Windschutzscheibe 13 ergibt. Dabei wird eine Anströmung von Luft unter einem geringeren Winkel von der Fronthaube 3 zur Windschutzscheibe 13 umgelenkt.
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In der 4 ist ein Frontend des Aufbaus des Fahrzeuges in der Sicherheitsfahrstellung dargestellt. Diese Anordnung entspricht der Position und der Lage der Fronthaube 3 nach 2. Das vordere Stellmittel 9 ist herausgefahren, so dass sich das vordere Ende 5 der Fronthaube 3, wie durch die Pfeile angedeutet, in einer erhöhten Stellung befindet, in der die Fronthaube 3 in einem vergrößerten Abstand von dem Motor angeordnet ist, so dass sich zwischen Fronthaube 3 und Motor ein erhöhter Freigang einstellt. Das hintere Stellmittel 11 ist ebenfalls herausgefahren, so dass sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3, wie durch die Pfeile angedeutet, auch in einer erhöhten Stellung befindet, in der die Fronthaube 3 in einem vergrößerten Abstand von dem Motor angeordnet ist, so dass sich zwischen Fronthaube 3 und Motor ein erhöhter Freigang einstellt. In dem sowohl das vordere Stellmittel 9 als auch das hintere Stellmittel 11 herausgefahren sind, wird die Fronthaube 3 vorne und hinten angehoben, so dass sich ein vergrößerter Freigang sowohl an dem vorderen Ende 5 der Fronthaube 3 als auch an dem hinteren Ende 7 der Fronthaube 3 einstellt und ein verbesserter Personenschutz über die gesamte Ausdehnung der Fronthaube 3 gewährleistet ist. In dieser Ausgestaltung nach 4 ist ein Kühlergrill 15 mit der Fronthaube 3 verbunden, so dass mit dem Anheben der Fronthaube 3 auch der Kühlergrill 15 mit angehoben wird. Es ist aber auch möglich, den Kühlergrill 15 fest in das Frontend einzubinden und ihn im oberen Bereich teilweise von der Frontklappe 3 überdecken zu lassen.
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In der 5 ist das Frontend des Aufbaus in der Schnellfahrstellung dargestellt. Diese Anordnung entspricht der Position und der Lage der Fronthaube 3 nach 3. Das vordere Stellmittel 9 befindet sich in einer Normalposition bzw. unteren Position, in der sich das vordere Ende 5 der Fronthaube 3, wie durch die Pfeile angedeutet, in einer mittleren bzw. unteren Stellung befindet. In der mittleren bzw. unteren Stellung weist das Frontend der Fronthaube 3 eine aerodynamisch günstige Angriffsfläche auf. Das hintere Stellmittel 11 ist indes herausgefahren, so dass sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3, wie durch die Pfeile angedeutet, in einer erhöhten Stellung befindet, in der sich eine hoch dynamische und damit aerodynamische Form einstellt. Dies wird dadurch erzielt, dass aufgrund der vergrößerten nach vorne abfallenden Neigung der Fronthaube 3 eine günstigere Anströmung in einem Übergangsbereich vom hinteren Ende 7 der Fronthaube 3 zur Windschutzscheibe 13 ergibt. Dabei wird eine Anströmung von Luft unter einem geringeren Winkel von der Fronthaube 3 zur Windschutzscheibe 13 umgelenkt. Der Kühlergrill 15 befindet sich dabei in einer Normalposition.
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In der 6 ist das Frontend des Aufbaus in der Kühlstellung dargestellt. In dieser Kühlstellung ist das vordere Stellmittel 9 herausgefahren, so dass sich das vordere Ende 5 der Fronthaube 3, wie durch die Pfeile angedeutet, in einer erhöhten Position befindet, in der die Fronthaube 3 zusammen mit dem Kühlergrill 15 sich in einer erhöhten Position befindet. In dieser erhöhten Position des Kühlergrills 15 ist der Querschnitt eines Kühllufteinlasses 17 vergrößert, so dass eine erhöhte Kühlluftmenge über den Kühllufteinlass 17 zu einem hinter der Fronthaube 3 angeordneten Kühler 19 gelangen kann. In der gezeigten Kühlstellung befindet sich das hintere Ende 7 der Fronthaube 3, wie durch die Pfeile angedeutet, in einer mittleren Stellung, in der die Scheibenwischer freigängig bewegbar sind. Alternativ kann das hintere Ende 7 der Fronthaube 3 in einer anderen Kühlstellung aber auch angehoben sein, so dass in einem Bereich zwischen dem hinteren Ende 7 der Fronthaube 3 und der Windschutzscheibe 13 vermehrt Heißluft aus dem Motorraum abgegeben werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugkarosserie
- 3
- Fronthaube
- 5
- vorderes Ende
- 7
- hinteres Ende
- 9
- vorderes Stellmittel
- 11
- hinteres Stellmittel
- 13
- Windschutzscheibe
- 15
- Kühlergrill
- 17
- Kühllufteinlass
- 19
- Kühler