DE10032710A1

DE10032710A1 - Sicherheitsmodul für vordere Kotflügel von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10032710A1
Application number: DE2000132710
Authority: DE
Inventors: Torsten Wiche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsmodul für die vorderen Kotflügel von Kraftfahrzeugen, das bei teilüberdeckten Frontalkollisionen ein seitliches Abgleiten des Fahrzeugs am Kollisionshindernis bewirkt. DOLLAR A Das Sicherheitsmodul wird durch eine struktursteife Ebene aus struktursteifem Material gebildet, die in einem Winkel zur Längsachse des Fahrzeugs verläuft und den oberen mit dem unteren Längsträger verbindet. Der Winkel zur Fahrzeuglängsachse entspricht zweckmäßigerweise dem Winkel, um den sich das Vorderrad maximal nach innen einlenken lässt. Das Modul befindet sich zwischen dem äußeren Kotflügelblech und den Längsträgern. Es bewirkt ein selbsttätiges Einlenken des Vorderrades nach innen. Die Erfindung leistet damit also unmittelbar einen Beitrag zur Erhöhung der passiven Sicherheit bei Straßenfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsmodul für die vorderen Kotflügel von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, das bei teilüberdeckten Frontalkollisionen ein seitliches Abgleiten des Fahrzeugs am Kollisionshindernis bewirkt.

Um bei Frontalkollisionen von Personenkraftfahrzeugen den Kollisionsablauf dahingehend zu beeinflussen, dass die Insassen möglichst wenig Verletzungen, insbesondere durch Intrusionen in die Fahrgastzelle erleiden, ist es bekannt, dass durch zwei (in neueren Konstruktionen auch vier) vordere Längsträger eine Knautschzone gebildet wird, welche die Aufprallenergie durch Verformung absorbiert.

Bei Frontalkollisionen von Personenkraftwagen kommt es wesentlich häufiger zu Zusammenstößen außerhalb der Längsträger als zu Zusammenstößen innerhalb der Längsträger. Abhängig vom Abstand der Längsträger zueinander kommen Überdeckungen < 15-25% demnach wesentlich häufiger vor als Überdeckungen < 15-25% (Diese Angaben beziehen sich auf die zwei unteren Längsträger).

Frontalkollisionen mit Überdeckungsgraden < 15-25% beinhalten ein Potential für Verletzungen der Insassen und Schäden am Fahrzeug aufgrund der Tatsache, dass das Vorderrad auf der Seite des Zusammenstoßes nach außen und hinten abknickt. Das Rad löst sich nicht vom Fahrzeug, sondern es kommt zu Verhakungen mit dem Kollisionshindernis, was oftmals zu Schleuderbewegungen um die Hochachse des Fahrzeugs führt. Diese Schleuderbewegungen können Folgekollisionen mit weiteren Fahrzeugen oder Hindernissen zur Folge haben und erhöhen das Verletzungsrisiko für die Insassen.

Bei Frontalkollisionen, bei denen der Aufprall außerhalb der Längsträger auftritt, werden diese nicht stark in Fahrzeugrichtung verformt, aber es entsteht ein zusätzliches Gefahrenpotential dadurch, dass das Vorderrad auf der Seite des Zusammenstoßes nach außen und hinten abknickt. Außerdem beschädigt das nach hinten schlagende Rad den Längsträger sowie den Übergangsbereich zwischen dem Fahrzeugboden und der Stirnwand erheblich, da die hintere Vorderradkante den Längsträger seitlich einknickt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die vorderen Kotflügeleinheiten eines Fahrzeugs und/oder einen Bereich unter den Kotflügeleinheiten des Fahrzeugs so zu gestalten, dass der Kollisionsablauf im Falle eines teilüberdeckten Frontalaufpralls gezielt beeinflußt werden kann. Es ist das Ziel bei Kollisionen, die in Bereichen außerhalb der Längsträger auftreten, die Aufprallenergie in möglichst geringe Verformungsenergie und möglichst hohe Restbewegungsenergie umzuwandeln. Die Kollisonspartner verhaken sich nicht, sondern sie gleiten aneinander ab, beziehungsweise vorbei. Dadurch sinkt die Fahrgastzellenverzögerung und damit die Insassenbelastung. Die Erfindung trägt also unmittelbar zur Erhöhung der passiven Sicherheit von Straßenfahrzeugen bei.

Eine schematische Darstellung der Ablaufphasen eines solchen Frontalzusammenstoßes ist Fig. 2 zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein gattungsgemäßer vorderer Kotflügel so mit einem Unterbau versehen wird, dass eine Abgleitzone entsteht, die in einem Winkel α zur Fahrzeugrichtung verläuft. In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Wirkungsweise einer solchen Abgleitzone gegeben. In den unteren beiden Bildern der Fig. 2 wird zwischen Kollisionen in Bereichen außerhalb (a) und innerhalb (b) der Längsträger unterschieden, wobei der Kontaktpunkt zum Aufprallzeitpunkt durch einen Pfeil gekennzeichnet ist. Den hinteren verlängerten Teil der Abgleitebene bildet dabei das eingelenkte Vorderrad selbst.

Um das Abgleiten am Kotflügel zu begünstigen, ist es besonders vorteilhaft, dass das Vorderrad auf der Kollisionsseite selbsttätig nach innen einlenkbar ist. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch eine geteilte Spurstange, die sich bei einer Kollision verlängert. Durch diese Verlängerung wird der in Fahrzeugrichtung hinten liegende Teil des Vorderrades nach außen geschwenkt und das Rad selbst somit nach innen gelenkt.

Zur Realisierung einer stabilen Abgleitzone im Bereich des Kotflügels ist es zweckmäßig, durch ein struktursteif gestaltetes Unterbaublech eine senkrechte Ebene zu bilden. Dabei ist es vorteilhaft, dass die gebildete Ebene zur Fahrzeuglängsachse in einem Winkel α steht, welcher vorzugsweise im wesentlichen dem maximalen Einlenkwinkel des Vorderrades entspricht.

Ferner ist es zweckmäßig, dass sich das Unterbaublech über Streben an dem oberen und unteren Längsträger abstützt, wobei der obere Längsträger ebenfalls im Winkel α nach vorn zum Querträger verläuft.

Außerdem ist es zweckmäßig, dass das Unterbaublech in der Breite das Vorderrad bei maximaler Einlenkung überdeckt.

Wenn die Karosserieaußenhaut zu dünn ist, um ein Einlenken des Rades einzuleiten, ist es zweckmäßig, unter dem Kotflügel ein zusätzliches Blech anzubringen, welches diese Aufgabe übernimmt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 3 ein Fahrzeug mit Kotflügelunterbau A3 und teilbarer Spurstange A5.

Fig. 4 ein Fahrzeug mit Kotflügelunterbau A3, teilbarer Spurstange A5 und Zusatzblech A13.

Fig. 5 ein Beispiel eines mit einem Sicherheitsunterbau ausgestatteten Fahrzeugs bei einem Zusammenstoß mit einem Baum.

Fig. 6 ein Beispiel des Abgleitens eines mit einem Sicherheitsunterbau ausgestatteten Fahrzeugs bei einem Zusammenstoß mit einem Baum.

Fig. 3 zeigt die Anordnung des struktursteifen Unterbaublechs A3 innerhalb des Kotflügels. Es stützt sich vorteilhafterweise über breite Streben an den beiden Längsträgern A1 und A2 ab und stellt so eine plane Ebene her, die den oberen mit dem unteren Längsträger verbindet. Diese Abstützung an den Längsträgern ist zweckmäßig, da so verhindert wird, dass bei der Kollision auftretende ungleichmäßige Kräfte Kippmomente erzeugen, die ein Unter- beziehungsweise Überfahren der Fahrzeuge begünstigen würden. Darüberhinaus sollte die Ebene möglichst groß sein, damit eine hohe Kompatibilität verschiedener Fahrzeugkonzepte sichergestellt ist. Sowohl das Unterbaublech als auch der Längsträger verlaufen in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung parallel zum maximal nach innen eingelenkten Vorderrad (Winkel α), um dieses als Verlängerung der Abgleitebene nutzen zu können. Der obere Längsträger A2 verläuft dabei erst parallel zur Fahrzeuglängsachse und dann im Winkel α zum vorderen Rahmenviereck A6 und A7. Dabei steht das Blech etwas über der maximalen Breite des eingelenkten Vorderrades.

Es ist zweckmäßig, dass die Streben des Unterbaubleches A3 das Falten der Längsträger bei einer Frontalkollision mit einer Überdeckung von annähernd 100% nicht behindern.

Fig. 4 zeigt die Anordnung aus Fig. 3 mit einem Zusatzblech A13, welches vorteilhafterweise eingesetzt wird, falls die Karosserieaußenhaut zu dünn ist, um das Einlenken des Vorderrades einzuleiten.

Fig. 5 zeigt, wie sich der Sicherheitskotflügel beim Erstkontakt mit einem Hindernis in Form eines Baumes A10 verhält. Im Bereich der vorderen Radlaufkante schiebt sich die Karosserieaußenhaut, beziehungsweise ein darunter liegendes Zusatzblech A13 über die vorderste Kante des Reifens und überdeckt diesen leicht. Das Spaltmaß zwischen vorderer Radlaufkante und Reifenkante A11 reduziert sich dabei zu Null. Im weiteren Kollisionsverlauf verlagert sich die Radlauf kante weiter nach hinten und drückt das Rad dabei nach innen, siehe Fig. 6. Zuvor hat sich die Spurstange A5 verlängert, beziehungsweise vom Lenkgetriebe gelöst, wodurch ein Einlenken möglich ist, ohne das gegenüberliegende Vorderrad dabei zu beeinflussen. Es bildet sich an der schwächsten Stelle des Kotflügelbleches eine nach außen gewölbte Falte A12, die aus dem "überschüssigen" Kotflügelblech resultiert. Durch die vorgegebene Kontur des Längsträgers A2 legt sich das Kotflügelblech samt darunter liegendem Zusatzblech A13 an das struktursteife Unterbaublech A3 an. Das Rad lenkt maximal nach innen ein und behindert so nicht das darüber gleitende Kotflügelblech samt Zusatzblech. Das Fahrzeug wird in diesem Beispiel durch die so gebildete Abgleitebene nach rechts versetzt und gleitet an dem Hindernis ab, beziehungsweise vorbei, ohne dass sich das Rad verhakt.

Die Trennung, beziehungsweise Verlängerung der Spurstange kann mittels eines Beschleunigungssensors erfolgen, der anhand der Fahrzeugverzögerung die Unfallschwere registriert. Gleichzeitig kann dadurch eine ABS- und ESP-unterstützte Vollbremsung eingeleitet werden, die das Fahrzeug ohne Zutun des Fahrers zum Stehen bringt. Dies erscheint im Hinblick auf die erhöhte Restbewegungsenergie besonders wichtig. Durch die ausbleibende Verformung von energieaufzehrenden Karosserie- beziehungsweise Blechteilen erhöht sich die Auslaufgeschwindigkeit des Fahrzeuges nach der Kollision, welche vorzugsweise durch eine automatisch aktivierte und optimal dosierte Vollbremsung in kürzester Zeit abgebaut werden kann.

Zwischen Karosserieaußenhaut und dem Unterbaublech A3 verbleibt ein ungenutzter Bauraum, der mit energieabsorbierendem Material wie z. B. einer Aluminiumwabenstruktur ausgefüllt werden kann.

Bezugszeichenliste

A1 unterer Längsträger
A2 oberer Längsträger
A3 Kotflügelunterbau mit Streben
A4 Vorderradaufhängung mit unterem Querlenker und Rad
A5 teilbare Spurstange
A6 unterer Querträger
A7 oberer Querträger
A8 Motorblock mit Getriebe
A9 servounterstütztes Lenkgetriebe
A10 Kollisionshindernis (Baum)
A11 Spaltmaß zwischen vorderer Radlaufkante und vordere Reifenkante
A12 sich bildende Kotflügelblechfalte
A13 Zusatzblech, welches die Überdeckung des Rades einleitet
α Winkel unter dem der obere Längsträger nach vorn zum Querträger abknickt bzw. Winkel zwischen maximal nach innen eingelenktem Vorderrad und Fahrzeuglängsachse

Claims

1. Sicherheitsmodul für vordere Kotflügel von Kraftfahrzeugen, dadurch gekenn zeichnet, dass es wenigstens ein Mittel enthält, das einen Kollisionsablauf bei teilüberdeckten Frontalkollisionen gezielt dahingehend beeinflussen kann, dass das Vorderrad auf der betroffenen Seite selbständig nach innen einlenkt, wodurch ein Verhaken mit diesem Kollisionshindernis unterbleibt und ein Abgleiten und/oder Vorbeigleiten am Hindernis ermöglicht wird.

2. Sicherheitsmodul für vordere Kotflügel von Kraftfahrzeugen, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Unterbau zwischen vorderem äußeren Kotflügelblech und Längsträgern angebracht wird.

3. Sicherheitsmodul für vordere Kotflügel von Kraftfahrzeugen, dadurch gekenn zeichnet, dass der Unterbau eine struktursteife Ebene (A3) bildet, die in einem Winkel α zur Fahrzeuglängsachse verläuft.

4. Sicherheitsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene (A3) aus struktursteifem Material besteht. (Blech-GFK-Sandwich, Kohlefaser).

5. Sicherheitsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das struktursteife Material wenigstens bereichsweise aus einem Blech, einem GFK-Sandwich oder einer Kohlefaser besteht.

6. Sicherheitsmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der obere Längsträger (A2) in einem Winkel zur Fahrzeuglängsachse zum vorderen Rahmenviereck (A6) und (A7) verläuft.

7. Sicherheitsmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Winkel, unter dem der obere Längsträger (A2) zur Fahrzeuglängsachse verläuft, dem Winkel entspricht, um den sich das Vorderrad maximal nach innen einlenken läßt.

8. Sicherheitsmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die struktursteife Ebene (A3) den unteren Längsträger (A1) mit dem oberen Längsträger (A2) verbindet.

9. Sicherheitsmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die struktursteife Ebene (A3) an den beiden Längsträgern (A1) und (A2) befestigt ist.

10. Sicherheitsmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die struktursteife Ebene (A3) mit Streben an dem unteren Längsträger (A1) und dem oberen Längsträger (A2) befestigt ist.

11. Sicherheitsmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, dass die struktursteife Ebene (A3) das Vorderrad in der Breite überragt, wenn es maximal nach innen eingelenkt ist.

12. Sicherheitsmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, dass unter dem Kotflügel ein Zusatzblech (A13) angebracht ist.

13. Sicherheitsmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, dass der Bauraum zwischen der Außenhaut des Kotflügels und der struktursteifen Ebene mit energieabsorbierendem Material ausgefüllt ist, um die Energieaufnahmekapazität in diesem Bereich zu erhöhen.