DE10032711A1

DE10032711A1 - Teilbare Spurstange für Kraftfahzeuge,insbesondere Personenkraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10032711A1
Application number: DE2000132711
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
Anticipated expiration: 2020-07-08
Also published as: DE10032711C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine teilbare Spurstange für Kraftfahrzeuge, die bewirkt, dass ein Vorderrad selbsttätig und unabhängig vom anderen Vorderrad nach innen eingelenkt wird. DOLLAR A Ausgelöst wird diese Funktion vorzugsweise bei teilüberdeckten Frontalkollisionen des Fahrzeugs mit anderen Fahrzeugen oder Hindernissen. Dadurch wird erreicht, dass das Vorderrad nicht mehr nach außen und hinten umschlägt und Verhakungen am Hindernis unterbleiben, wodurch Schleuderbewegungen und weitergehende Schäden am Fahrzeug vermieden werden können. Die Erfindung leistet damit also unmittelbar einen Beitrag zur Erhöhung der passiven Sicherheit bei Straßenfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine teilbare Spurstange für Kraftfahrzeuge, die bewirkt, dass ein Vorderrad selbsttätig und unabhängig vom anderen Vorderrad nach innen eingelenkt wird.

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%.

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. Außerdem kann das nach hinten schlagende Rad den Längsträger des Fahrzeugs erheblich beschädigen, da die hintere Vorderradkante den Längsträger einknickt.

Das Verhaken mit dem Kollisionshindernis bedingt durch die hohe Fahrgastzellenverzögerung eine hohe Insassenbelastung, beziehungsweise ein hohes Verletzungsrisiko für die Insassen.

Aus der Deutschen Patentschrift DE 195 42 496 ist bekannt, dass eine Blockbildung des Vorderrades an der Stirnwand der Fahrgastzelle dadurch vermieden wird, dass die Radaufhängung sich energieabsorbierend verformt. Zu diesem Zweck ist die hintere Lenkerstrebe oberhalb einer vorgebbaren Druckbelastungsgrenze energieabsorbierend längsverformbar. Des Weiteren wird dadurch der nach hinten gelegene Teil des Vorderrades durch die Spurstange nach außen geschwenkt, so dass sich das Rad nach innen dreht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den nach hinten gelegenen Teil eines Vorderrades bei einer teilüberdeckten Frontalkollision selbsttätig nach außen zu schwenken und das Rad so nach innen einzulenken, ohne dass dabei das andere Vorderrad in seiner Radstellung beeinflusst wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sich die Spurstangen selbsttätig teilen lassen.

Durch das so realisierte Einlenken eines Vorderrades nach innen wird erreicht, dass sich das Fahrzeug nicht mit dem Kollisionspartner verhakt, sondern die Fahrzeugfronten werden gegeneinander versetzt und gleiten so aneinander vorbei. Schleuderbewegungen werden minimiert. Da das gegenüberliegende Vorderrad in Geradeausstellung verbleibt, wird so eine höhere Spurstabilität gewährleistet. Durch das Abgleiten sinkt die Fahrgastzellenverzögerung und damit die Insassenbelastung. Die Erfindung leistet damit also unmittelbar einen Beitrag zur Erhöhung der passiven Sicherheit bei Straßenfahrzeugen.

Außerdem werden ein seitliches Einknicken des Längsträgers im Bereich der hinteren Vorderradkante sowie eine Beschädigung des Übergangsbereichs zwischen Fahrzeugboden und Stirnwand durch den nach außen herumschlagenden hinteren Teil des Vorderrades unterbunden. Dies hat den Vorteil, dass besonders hochpreisige Fahrzeuge so vor vorzeitigen Totalschäden aufgrund von Schäden an den Längsträgern geschützt werden. Eine Instandsetzung des Fahrzeugs wird dadurch sinnvoll. Dies stellt auch einen Aspekt für KFZ- Versicherer dar, die bei Einbau einer teilbaren Spurstange einen Rabatt in der Versicherungsprämie gewähren könnten.

Es ist zweckmäßig, ein unbeabsichtigtes Teilen, beziehungsweise Ausfahren der Spurstange durch Alltags- beziehungsweise Mißbrauchskräfte zu verhindern, da die Spurstange im normalen Fahrbetrieb Zug- und Druckkräften ausgesetzt ist. Damit die Spurstange ausschließlich bei Vorliegen einer teilüberdeckten Frontalkollision ausfährt, ist es vorteilhaft, Beschleunigungssensoren ähnlich den Airbagsensoren zu verwenden, welche die Unfallschwere erkennen und die Teilung einer Spurstange auslösen.

Um ein Längen der Spurstange zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, dass sich der Anlenkpunkt am Achsschenkel hinter der Radmitte befindet. Sollte sich der Anlenkpunkt am Achsschenkel konstruktionsbedingt nur vor der Radmitte realisieren lassen, so kann ein Einlenken des Vorderrades nach innen nur dadurch erreicht werden, dass sich die Spurstange verkürzt, beziehungsweise zusammenzieht.

Um die höhere Restbewegungsenergie des Kraftfahrzeugs abzubauen, die aus der ausbleibenden Verformung von energieaufzehrenden Karosserie-, beziehungsweise Blechteilen resultiert, ist es zweckmäßig, dass die Beschleunigungssensoren, welche die Unfallschwere erkennen, zusätzlich automatisch eine ABS- und ESP- unterstützte Vollbremsung einleiten. So kann auch bei einem ungeübten, beziehungsweise bewußtlosen oder handlungsunfähigen Fahrer das Fahrzeug sicher und optimal verzögert zum Stehen gebracht werden.

Die ESP-Wirkung kann mit der Funktion eines Kreiselkompasses beschrieben werden, wobei der Bewegungs-, beziehungsweise Richtungszustand zum Zeitpunkt kurz vor der Kollision beibehalten wird. Um das Abgleiten der Fahrzeuge aneinander weiter zu begünstigen, ist es vorteilhaft, dass die vorderen Kotflügel des Fahrzeugs mit einem Sicherheitsunterbau ausgestattet sind. Dieser Unterbau besteht aus einem struktursteifen Material, welches im Winkel zur Fahrzeuglängsrichtung eine senkrechte Ebene bildet. Der Winkel entspricht dem maximalen Einlenkwinkel des Vorderrades. An dieser Abgleitebene kann das Fahrzeug im Falle eines Zusammenstoßes am Kollisionspartner vorbeigleiten.

In Fig. 1 sind schematich die Ablaufphasen eines Frontalzusammenstoßes zweier Fahrzeuge mit Sicherheitsmodul unter den Kotflügeln und einlenkbaren Vorderrädern zu sehen. In der Kontaktphase lenken die Räder nach innen ein, die Fahrzeuge gleiten aneinander vorbei. In der Auslaufphase kommt es nur zu geringen Abweichnungen der Fahrzeuge vom Straßenverlauf.

Um die Trennung und Verlängerung der Spurstange auszulösen, ist es zweckmäßig, dass ein Zünder einen in der Spurstange angeordneten Sprengsatz zündet. Die Energie zur Trennung und Verlängerung wird erfindungsgemäß durch die Explosion des Sprengsatzes oder durch das Lösen von vorgespannten Federn bereitgestellt. Die dabei auftretenden Druckkräfte werden vorzugsweise auf der radabgewandten Seite auf das servounterstützte Lenkgetriebe übertragen und von diesem abgefangen.

Die Verlängerung einer teilbaren Spurstange wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch eine teleskopartige Führung realisiert.

In dieser bevorzugten Ausführungsform mit teleskopartiger Führung rasten mehrere über den Umfang verteilte Haken, die zweckmäßigerweise am inneren Spurstangenteil befestigt sind, am äußeren Spurstagenteil ein. Diese Haken werden vorzugsweise von vorgespannten Federn nach außen gedrückt. Bei Explosion des Treibsatzes, der im inneren Spurstangenteil angebracht ist, wird ein keilförmiger Kolben nach außen gedrückt, der dadurch die Haken löst.

Durch den Kolben werden im weiteren Verlauf die Spurstangenhälften teleskopartig auseinandergetrieben.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung beinhaltet eine Sollbruchstelle, an der die Außenwand der Spurstange bei Explosion eines Sprengsatzes im Innern der Spurstange bricht. Die Spurstange wird zweckmäßigerweise durch eine vorgespannte Feder auseinandergetrieben.

Die Zündung des Sprengsatzes wird in einer Ausführungsform der Erfindung durch einen Beschleunigungssensor ausgelöst, der die Fahrzeugverzögerung ermittelt und so die Unfallschwere erkennt.

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

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Spurstange, in welcher die Befestigung durch Haken und die Teilung durch Kolben realisiert wird.

Fig. 3 eine Detailansicht der Spurstange aus Fig. 2.

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer zweiteiligen teleskopartigen Spurstange, in dem durch Explosion eines Sprengsatzes eine Sollbruchstelle bricht und die Teilung durch eine vorgespannte Feder realisiert wird.

Fig. 5 eine Anordnung einer verlängerbaren Spurstange in einem Fahrzeug.

Fig. 6 die Funktion einer verlängerbaren Spurstange, gezeigt an einem beispielhaften Zusammenstoß des Fahrzeugs aus Fig. 5 mit einem Baum.

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise eines eingelenkten Rades.

Fig. 2 zeigt die bei der Montage teleskopartig ineinander gesteckten Spurstangenhälften S5 und S6. Dabei rasten die in Fig. 3 im Detail dargestellten Haken S10, die am inneren Spurstangenteil S6 befestigt sind, am äußeren Spurstangenteil S5 ein. Sie werden vorzugsweise von vorgespannten Spiralfedern S9 nach außen gedrückt. Diese Fixierung ist zweckmäßig, da die Spurstange sowohl Zug- als auch Druckkräfte in Längsrichtung soll. Ein Sprengsatz S7, der im inneren Spurstangenteil eingebracht ist, drückt bei seiner Explosion einen vorzugsweise keilförmigen Kolben S8 nach außen. Dabei lösen sich die Haken und damit die Spurstangensicherung. Durch den Kolbeneffekt werden die beiden Spurstangenhälften teleskopartig auseinandergetrieben. Wie Fig. 5 zu entnehmen ist, stützt sich die Spurstange dabei zweckmäßigerweise an der radabgewandten Seite am Servolenkungsgetriebe A9 ab.

Um einen Schutz der Gleitflächen vor Schmutz und Korrosion zu erreichen, ist es vorteilhaft, elastische Dichtringe S4 und Gummimanschetten S3 zu verwenden.

In Fig. 4 ist eine weitere zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Spurstange ist in dieser Ausführungsform nicht geteilt, sondern besitzt eine Sollbruchstelle, die durch Zündung eines Sprengsatzes S7 im Innern der Spurstange bricht. Die so entstandenen zwei Spurstangenteile werden vorzugsweise durch eine Spiralfeder S12 auseinandergetrieben. Um die Feder zu schützen, ist es zweckmäßig, ein Schutzrohr S13 einzubringen, welches den Sprengsatz von der Feder trennt.

Es ist ferner zweckmäßig, die geteilte Spurstange in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Sicherheitsunterbau im Kotflügel zu kombinieren. Durch diesen Unterbau wird eine größere struktursteife Abgleitebene realisiert, die zusammen mit dem Einlenken des Rades ein Abgleiten des Fahrzeugs am Kollisionshindernis gewährleistet.

Fig. 7 zeigt, wie sich die Spurstange A5 abstützend auf das Servolenkungsgetriebe A9 verlängert hat und das Rad nach innen eingelenkt wurde. Die Längsträger A1 und A2 werden nicht durch ein nach außen herumschlagendes Vorderrad eingeknickt. Das Fahrzeug wird nach rechts versetzt, wobei das eingelenkte Vorderrad als struktursteife Ableitebene wirkt. Ein Verhaken des Vorderrads mit dem Kollisionshindernis unterbleibt.

Bezugszeichenliste

A1 unterer Längsträger
A2 oberer Längsträger
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)
A12 sich bildende Kotflügelblechfalte
α Winkel unter dem der obere Längsträger nach vorn zum Querträger abknickt bzw. Winkel zwischen maximal nach innen eingelenktem Vorderrad und Fahrzeuglängsachse
S1 Spurstangenkopf
S2 Kontermutter
S3 Gummimanschette
S4 Dichtringe
S5 äußerer Spurstangenteil
S6 innerer Spurstangenteil
S7 Treib/Sprengsatz
S8 Lösekolben
S9 Andruckfeder
S10 Haken (mehrere über den Umfang verteilt)
S11 Bohrung für Zündkabel
S12 vorgespannte Feder
S13 Schutzrohr

Claims

1. Spurstange für Kraftfahrzeuge, dadurch ge kennzeichnet, dass die Spurstange teilbar ist.

2. Spurstange für Kraftfahrzeuge, dadurch ge kennzeichnet, dass die Spurstange verlängerbar ist.

3. Spurstange für Kraftfahrzeuge, dadurch ge kennzeichnet, dass die Spurstange verkürzbar ist.

4. Spurstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass zwei Spurstangenteile S5 und S6 teleskopartig ineinander angeordnet sind.

5. Spurstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass Haken S10 am inneren Spurstangenteil S6 befestigt sind.

6. Spurstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haken S10 in Einkerbungen am äußeren Spurstangenteil S5 einrasten.

7. Spurstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haken S10 von Federn S9 nach außen in die Einkerbungen im äußeren Spurstangenteil S5 gedrückt werden.

8. Spurstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sprengsatz S7 im Innern des inneren Spurstangenteiles S6 angebracht ist.

9. Spurstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Sprengsatzes ein Kolben S8 angebracht ist.

10. Spurstange nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kolben keilförmig ist.

11. Spurstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem inneren Spurstangenteil S6 und dem äußeren Spurstangenteil Dichtringe befinden.

12. Spurstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Manschette S3 um die Verbindung der beiden Spurstangenteile befindet.

13. Spurstange nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die Manschette S3 aus Gummi besteht.

14. Spurstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurstange S14 eine Sollbruchstelle besitzt.

15. Spurstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Treib-, beziehungsweise Sprengsatz S7 im Innern der Spurstange S14 befindet.

16. Spurstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeich net, dass sich eine vorgespannte Spiralfeder S12 in der Spurstange S14 befindet.

17. Spurstange nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, dass die Spiralfeder S12 vom Sprengsatz S7 getrennt ist.

18. Spurstange nach Anspruch 17, dadurch ge kennzeichnet, dass die Trennung von Spiralfeder S12 und Sprengsatz S7 durch ein Rohr S13 erfolgt.

19. Spurstange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sprengsatz aufgrund eines Signals gezündet wird.

20. Spurstange nach Anspruch 19, dadurch ge kennzeichnet, dass das Signal zur Zündung eines Sprengsatzes durch einen Beschleunigungssensor ausgelöst wird.

21. Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens einer teilbaren Spurstange ausgestattet ist.

22. Kraftfahrzeug nach Anspruch 21, dadurch ge kennzeichnet, dass es im Bereich der vorderen Kotflügel mit einer senkrechten Abgleitebene ausgestattet ist, welche in einem Winkel verschieden von Null zur Fahrzeuglängsachse steht.

23. Kraftfahrzeug nach Anspruch einem oder beiden der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekenn zeichnet, dass eine senkrechte Abgleitebene an einem oberen und unteren Längsträger befestigt ist und sich zwischen Kotflügelaußenblech und den Längsträgern befindet.

24. Spurstange für ein Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlenkpunkt am Achsschenkel mittels Teilung der Spurstange vom Lenkgetriebe entkoppelt wird.

25. Spurstange für ein Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderrad auf der Kollisionsseite selbsttätig nach innen lenkt, wodurch das Fahrzeug seitlich versetzt wird und am Hindernis ab-, beziehungsweise vorbeigleitet, statt sich mit diesem zu verhaken.

26. Stange für ein Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie sich mittels mechanischer oder werkstofflicher Trennung teilen läßt. Diese Stange dient zur Verbindung zweier Punkte und überträgt reine Zug- und Druckkräfte.

27. Stange nach Anspruch 26, dadurch ge kennzeichnet, dass sich die Trennung mittels Zündung eines in der Stange befindlichen Treib-, beziehungsweise Sprengsatzes bewerkstelligen läßt.