DE4337225A1 - Aktiver Frontstoßfänger für Kraftfahrzeuge, der zu seiner Aktivierung die bei einem Bremsvorgang wirkenden Verzögerungskräfte nutzt - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einem Gegenstand der Gattung des An­ spruchs 1 aus.

Unter einem aktiven Frontstoßfänger für Kraftfahrzeuge ver­ steht man eine Crashschutzvorrichtung, bei welcher ein im Front­ bereich eines Kraftfahrzeugs beweglich gelagerter Stoßfänger erst unmittelbar vor einer möglichen Crashsituation aktiviert wird, in dem er aus dieser Passivposition heraus in eine vor der Fahrzeugfront liegende Fangposition gebracht und in die­ ser arretiert wird. Die so erreichte Distanz zwischen Fahr­ zeugfront und Stoßfänger steht dann als Funktionsweg für den Abbau der beim Crash auftretenden Stoßenergie zur Verfügung.

Die zur Zeit bekannten und im Kraftfahrzeugbau eingesetzten Crashschutzvorrichtungen sind fest mit dem Fahrzeug verbun­ dene passiv wirkende Elemente, wie zum Beispiel die definier­ te Knautschzone und der passive Stoßfänger.

Die bekannten passiven Stoßfänger sind aber kaum in der Lage, die Stoßenergie aus einem mit mehr als 6 km/h gefahrenen Crash, unbeschadet für das Fahrzeug, über die Eigenelastizität, oder die plastische Verformung der Befestigungsteile abzubauen. Insbesondere für Kleinwagen stellt diese Tatsache ein hohes Sicherheitsrisiko dar, da größenbedingt gerade bei diesen Fahrzeugen der passive Frontstoßfänger kaum mehr als ein Stylingelement mit Schrammschutzeigenschaften sein kann.

Dies begründet auch die Tatsache, daß im Automobilbau in­ tensiv nach einem einfachen aber wirkungsvollen Crash­ schutzsystem gesucht wird das geeignet ist, die aus einer Geschwindigkeit bis zu ca. 15 km/h resultierende Stoß­ energie ohne Schäden am Fahrzeug zu verursachen abzubauen und bei größeren Crashgeschwindigkeiten die Unfallfolgen deutlich zu verringern.

Dem erfindungsgemäßen aktiven Frontstoßfänger ist die Auf­ gabe zugedacht, diese zur Zeit im Automilbau üblichen pas­ siven Crashschutzvorrichtungen, wie Knautschzone und pas­ siver Frontstoßfänger, durch einen sich in einer Crashsi­ tuation selbsttätig aktivierenden Frontstoßfänger zu er­ gänzen oder zu ersetzen.

Dieser soll insbesondere bei leichteren Auffahrunfällen die hierbei auftretende Stoßenergie zerstörungsfrei absor­ bieren und so die hierbei üblicherweise am Fahrzeugfront­ bereich entstehenden Schäden vermeiden. Beim Crash aus hö­ heren Geschwindigkeiten ist der aktive Stoßfänger geeignet, Crashfolgen erheblich zu reduzieren.

Erfingungsgemäß wird diese Aufgabe mittels einer sehr ein­ fachen, auf mechanischer Basis arbeitenden Crashschutzvor­ richtung gelöst, welche die beim Bremsvorgang wirkenden Ver­ zögerungskräfte zur Aktivierung eines Frontstoßfängers nutzt, um diesen aus seiner Passivposition in der Fahrzeugfront he­ raus in eine vorverlagerte Fangposition zu bringen, wobei davon ausgegangen wird, daß es unmittelbar vor einer Crash­ situation erfahrungsgemäß noch zu einer kurzen, den Stoß­ fänger aktivierenden Vollbremsung kommt.

Der erfingungsgemäße aktive Frontstoßfänger besteht, wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bis 7 zeigt, im wesentlichen aus dem vorbeweglichen Stoßfängerrahmen, zwei in die Karosse­ rie fest integrierten Führungselementen, der Arretierungsme­ chanik mit den Sperrelementen, den Betätigungselementen für das Lösen der Arretierung und zwei Rückhaltefedern.

Wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bis 7 zeigt, wird ein beweglicher Teil, nämlich der aus Stoßstange (21) und den Stützprofilen (23) bestehende Stoßfängerrahmen, aus seiner Passivposition im Frontbereich der Karosserie (Fig. 5), über zwei Stütz- und Führungsprofile (23 u. 25) gleitend geführt, gegen die Wirkrichtung der beiden Rückhaltefedern (28), al­ lein durch die bei einer stärkeren Fahrzeugverzögerung wirken­ den Massenträgheitskräfte, teleskopierend nach vorne in eine Fangposition ausgefahren und in dieser vorverlagerten Posi­ tion arretiert.

Diese Position liegt verzögerungsabhängig stufenlos zwischen der Passivposition und der vorderen Anschlagposition, oder bei maximaler Vorverlagerung in der vorderen Anschlagposi­ tion (Fig. 7).

Da wie Fig. 5 bis 7 zeigt, die vorzugsweise an den Führungs­ profilen (25) angeordnete Arretierung über die Sperrelemente (27) nur in einer Richtung sperrt, nämlich in der rückwärti­ gen, können die Stützprofile (23) des Stoßfängerrahmens un­ ter dem Einfluß der Trägheitskraft bei einer extremen Fahr­ zeugverzögerng zwar kontinuierlich, in den Führungsprofilen (25) geführt nach vorne ausfahren, der Weg zurück aber wird durch die Sperrelemente (27) der Arretierung blockiert.

Diese wird, wie in Fig. 5 beispielhaft dargestellt, erst durch Betätigen des Gaspedals (30) wieder aufgehoben. Zu die­ sem Zweck ist das Gaspedal (30) vorteilhaft mittels eines Schleppglieds (35) über einen Seilzug oder Gestänge mit den Sperrelementen (27) verbunden, so daß die Pedalbewegung über den Betätigungswinkel "β" und den Zugweg "a" das Lösen der Arretierung durch Schwenken der Sperrelemente (27) aus der Sperrposition heraus bewirkt. Die Rückhaltefedern ziehen nun den Stoßfängerrahmen wieder in die Passivposition in der Fahrzeugfront zurück (Fig. 5). Nach Entlasten des Gaspedals (30) nimmt dieses wieder die neutrale Standgasstellung ein (Fig. 6 u. 7) und die Rückhaltefedern (40) des Seilzuges (29) bringen diesen wieder in die Ausgangslage zurück (Fig. 5).

Die Arretierung ist funktionsbedingt so ausgelegt, daß die Sperrelemente (27) nur in der vorderen Anschlagpositon die Stützprofile (23) formschlüssig arretieren, während in den Zwischenpositionen reibschlüssig gesperrt wird (Fig. 6).

Wie Fig. 8 zeigt, wird diese kombinierte Funktion durch Sperr­ elemente erreicht, die aufgrund ihrer Gestaltung als Exenter (36) und Klinke gleichermaßen wirken können, wobei die sper­ rende Vorderkante der Klinke zusätzlich mit einer Schneidkan­ te (37) versehen ist, mit welcher im Crashfall bei eingeraste­ ter Klinke die Stoßenergie gezielt durch das Verformen bzw. Aufschlitzen des Stützprofils (23) abgebaut wird. Masseanhäufung am freien Ende des Sperrelementes (38) sorgt im Crashfall für ein sicheres Anliegen des Exenters, bzw. Rasten der Klinke im Klinkenfenster (32).

Fährt nun der Stoßfänger bei einer Vollbremsung des Fahrzeugs, bedingt durch die gegenwirkende Kraft der Rückhaltefedern (28), nicht in die vordere Anschlagposition, so wird dieser in der erreichten Zwischenposition nur reibschlüssig arretiert (Fig. 6). Dies ist beabsichtigt um bei Auffahrunfällen aus geringe­ ren Geschwindigkeiten, mit einer naturgemäß kürzeren Vollbrems­ phase wie sie typischerweise bei Staufahrten auftreten, die Stoßenergie zerstörungsfrei über die Reibung der Sperrelemen­ te abbauen zu können (Fig. 6). Bei Auffahrunfällen aus höhe­ ren Geschwindigkeiten heraus, denen in der Regel eine deutlich längere Vollbremsphase vorausgeht, fährt der Stoßfängerrahmen auslegungsgemäß bis in die vordere Anschlagposition, wobei dann die Sperrelemente (27) die Stützprofile (23) in den Füh­ rungsprofilen (25) formschlüssig arretieren (Fig. 7).

Kommt es in dieser Stoßfängerposition zum Crash, so wird die Stoßenergie jetzt zunächst durch die Formänderungs- bzw. Zer­ spannungsarbeit der Schneidkante (37) der Sperrelemente (27/ Fig. 8), an den Stützprofilen (23) abgebaut. Erst im weiteren Verlauf des Crashvorgangs wird auch die Fahrzeugfront bzw. der passive Stoßfänger (41) und des weiteren die Knautschzone der Karosserie in den Vorgang des Energieabbaus miteinbezogen. Den beiden, dem Stand der Technik entsprechenden Energieab­ sorbierungszonen, dem passiven Stoßfänger und der definierten Knautschzone, ist mit dem erfindungsgemäßen aktiven Frontstoß­ fänger beispielhaft eine weitere hinzugefügt worden.

Die Stützprofile (23), die wie im Ausführungsbeispiel (Fig. 5 bis 7) gezeigt, durch eine Verschraubung mit der Stoßstange (21) fest verbunden sind und so mit dieser den Stoßfängerrah­ men bilden, sind schnell und kostengünstig auszuwechseln, wo­ mit sie in diesem Energieabsorbierungssystem vorbildlich die Funktion eines Opferelements erfüllen.

Bei einer optimalen fahrzeugspezifischen Auslegung des akti­ ven Frontstoßfängers lassen sich mit diesem auch Stoßenergien problemlos abbauen, die aus einer Crashgeschwindigkeit von 15 km/h und mehr resultieren.

Im folgenden stellen nachstehend aufgeführte Figuren, nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele dar:

Fig. 1 bis 4 stellen grobveranschaulichend als Perspektiv­ zeichnung, die Wirkprinzipien der teleskopierend und schwen­ kend ausfahrenden Stoßfängerrahmen an der Fahrzeugfront dar.

Fig. 5 bis 7 zeigen das vorstehend beschriebene Ausführungs­ beispiel eines aktiven Frontstoßfängers mit teleskopierend ausfahrendem Stoßfängerrahmen, mit allen Funktionsteilen. Die Darstellung zeigt den Horizontalschnitt in der Drauf­ sicht, wobei das Gaspedal (30) vereinfachend in der Seiten­ ansicht gezeigt wird.

Fig. 8 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Sperrelement (27) mit Anlenkbolzen (39) und Anlenkende des Zugseiles.

Fig. 9 bis 11 zeigen das Ausführungsbeispiel eines aktiven Frontstoßfängers mit schwenkend ausfahrenden Stoßfängerrahmen, horizontal geschnitten, in der Draufsicht.

Hierbei zeigt Fig. 9 den Stoßfängerrahmen in der Passivposi­ tion und die Sperrelemente (27) und das Gaspedal (30) in der Entriegelungsstellung, während Fig. 10 das reibschlüssig ar­ retierte Stützprofil (24) bei einer vorverlagerten Zwischen­ position des Stoßfängerrahmens zeigt.

Fig. 11 zeigt das klinkenverriegelte Stützsprofil (24) in vorderer Anschlagposition des Stoßfängerrahmens. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die schwenkend ausfahrenden Stoßfän­ gerrahmen mittels einer Blattfeder (34) mit der Karosserie­ front verbunden. Diese Blattfeder hat gleichzeitig die Funk­ tion eines Schwenkgelenkes und die der Rückhaltefeder. Die Stützprofile (24) und die Führungsprofile (26) sind hier, bedingt durch die Schwenkbewegung des Stoßfängerrahmens, bo­ genförmig ausgelegt. Die weitere Funktion und die restlichen mechanischen Teile entsprechenen im wesentlichen dem mit den Fig. 5 bis 7 beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Mit den Fig. 12 bis 14 werden in schematischer Darstellung weitere Ausführungsmöglichkeiten gezeigt, ohne auf die Ar­ retierungsmöglichkeiten einzugehen. Die Einzelheit "x" zeigt dabei nur die mögliche Plazierung der Arretierungsmechanik.

Fig. 12 zeigt einen vorschwenkenden Stoßfängerrahmen, bei dem das Stützprofil schwenkbeweglich an der Stoßstange angelenkt ist und auch das Führungsprofil mit der Arretierungsmechanik winkelausgleichend mit dem Fahrzeug verbunden ist. Die Rück­ haltefeder ist hierbei als Schenkelfeder am Schwenkbolzen plaziert (nicht dargestellt).

Fig. 13 zeigt eine sehr kompakte Ausführung mit vorschwenken­ dem Stoßfängerrahmen, wobei hier jedoch das Stütz- und Füh­ rungsprofil entfällt und die als Schenkelfeder wirkende Rück­ haltefeder, so wie die reib- und formschlüssige Arretierungs­ mechanik, in den Bereich des Schwenkgelenkes verlegt ist.

Fig. 14 zeigt einen über Parallellenker geführten und vor­ schwenkenden Stoßfängerrahmen, bei dem die Rückhaltefeder und die Arretierungsmechanik ebenfalls an den Schwenkgelenken an­ geordnet ist.

In Weiterbildung der Erfindung wäre es auch sinnvoll, zusätz­ lich Dämpfungselemente, beispielsweise hydrauliche Stoßdämpfer in die Stützprofile bzw. in die Parallellenker zu integrieren.

Weiterhin wäre es möglich, den erfindungsgemäßen aktiven Frontstoßfänger auch als Heckstoßfänger einzusetzen. Hierzu wäre ein entsprechend dimensioniertes separates Trägheitsge­ wicht vorzusehen. Bei einer Vollbremsung würde das Trägheits­ gewicht bei seiner Vorverlagerung über Seilzug oder Gestänge das Ausfahren des Stoßfängerrahmens nach hinten bewirken. Das Trägheitsgewicht könnte auch Nutzmasse sein, z. B. das un­ ter dem Wagenboden plazierte Ersatzrad (Ausführung nicht dar­ gestellt).

Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß auch Kombinationen der hier nur beispielhaft beschriebenen und noch möglichen Ausführungen, durchaus denkbar sind, so auch vertikal schwenkbare.

Auch das Lösen der Arretierung der Sperrelemente kann, zum Beispiel auf elektrischem, hydraulischem oder pneu­ matischem Wege erfolgen, wobei das Betätigungsorgan auch ein anderes als das Gaspedal sein kann.

Claims (10)

1. Aktiver Frontstoßfänger für Kraftfahrzeuge, bestehend aus dem, vorzugsweise aus Stoßstange (21/22) und einem oder mehreren Stützprofilen (23/24) gebildeten Stoßfängerrah­ men, den die Stützprofile umfassenden und führenden fahr­ zeugseitig befestigten Führungsprofilen (25/26), den vor­ zugsweise an diesen positionierten Sperrelementen (27), mindestens einem zwischen Stoßfängerrahmen und einem Fest­ punkt am Fahrzeug vorgespannten Federelement (28/34) und einer Vorrichtung, mittels welcher durch das Betätigen des Gaspedals (30) das Sperrelement (27) in eine nichtsperren­ de Position bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein oder mehrere im Frontbereich teleskopierend oder schwen­ kend gelagerte Stoßfängerrahmen (Fig. 1 u. 2), durch die beim Bremsvorgang wirkenden Massenträgheitskräfte, selbst­ tätig aus dieser Passivposition heraus gegen die Wirkrich­ tung des Federelements (28/34), teleskopierend oder schwen­ ken in eine verzögerungsabhängige vorverlagerte Fangposi­ tion bewegen (Fig. 3 u. 4) und in dieser selbsttätig ge­ gen Rückbewegung durch das reib- und oder formschlüssig wirkende Sperrelement (27) arretiert werden, während das anschließende Lösen dieser Arretierung vorzugsweise durch das Betätigen des Gaspedals (30) erfolgt und der Stoßfän­ gerrahmen durch das als Rückhaltefeder wirkende Federele­ ment (28/34) wieder zurück in die Passivposition in der Fahrzeugfront bewegt wird.

2. Aktiver Frontstoßfänger nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß Stoßstange (21/22) und Stützprofil (23/24) miteinander fest, aber lösbar, verbunden sind.

3. Aktiver Frontstoßfänger nach Anspruch 2 dadurch gekenn­ zeichnet, daß das freie Ende des Stützprofils (23/24) mindestens ein Klinkenfenster (32) und einen Anschlag zur Begrenzung der Längsbewegung aufweist, beispielhaft durch die Aufbördelung des Profilendes gebildet (33).

4. Aktiver Frontstoßfänger nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stützprofil (23/24) gleitend oder roll­ gelagert von dem Führungsprofil (25/26) umfaßt wird, das als Bestandteil des Fahrzeugs mit diesen fest, quergleit- oder schwenkbeweglich verbunden ist.

5. Aktiver Frontstoßfänger nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Führungsprofil (25/26) die Arretie­ rungsmechanik mit mindestens einem Sperrelement (27) trägt.

6. Aktiver Frontstoßfänger nach Anspruch 1 bis 5 dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Sperrelement (27), wie aus Fig. 8 ersichtlich, an einem Ende so ausgebildet ist, daß es als Sperrexzenter, Sperrklinke und Schneidkante gleichermaßen wirken kann, während das Gegenende eine Massenanhäufung zeigt.

7. Aktiver Frontstoßfänger nach Anspruch 1 bis 6 dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Sperrelement (27) in der vorderen Anschlagstellung des Stützprofils (Fig. 7) in das Klin­ kenfenster (32) desselben einrasten kann.

8. Aktiver Frontstoßfänger nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement, beispielhaft nach Fig. 5 bis 7 eine Zugfeder (28), mit ihrem einen Ende am Stoßfängerrahmen und mit ihrem anderen Ende an einem Festpunkt am Fahrzeug angelenkt ist, wodurch der Stoß­ fängerrahmen mit einer definierten Kraft in seiner Pas­ sivposition (Fig. 5) gehalten wird.

9. Aktiver Frontstoßfänger nach Anspruch 1 bis 7 dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stoßfängerrahmen über ein Federele­ ment, beispielhaft nach Fig. 9 mittels einer Blattfeder (34), schwenkbeweglich mit der Fahrzeugfront verbunden ist und diese gleichzeitig als Rückhaltefeder den Stoß­ fängerrahmen mit einer definierten Kraft in seiner Passiv­ position (Fig. 9) hält.

10. Aktiver Frontstoßfänger nach Anspruch 1 bis 9 dadurch ge­ kennzeichnet, daß vorzugsweise ein Seilzug (29) das Sperr­ element (27) über ein Schleppglied (35) mit dem Gaspedal (30) verbindet, so daß mit dem Betätigen des Gaspedals (30) über den Betätigungswinkel "β" und den damit erreich­ ten Zugweg "a" des Seilzuges das Sperrelement (27) in eine nichtsperrende Stellung (Fig. 5) gebracht wird.