DE10113098B4

DE10113098B4 - Sicherheitseinrichtung an einem Fahrzeug zum Schutz von Fahrzeuginsassen bei einer Frontalkollision

Info

Publication number: DE10113098B4
Application number: DE2001113098
Authority: DE
Inventors: Dr. Zobel Robert; Andreas Keller; Holger Becker; Thomas Schwarz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-03-17
Filing date: 2001-03-17
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2021-03-18
Also published as: DE10113098A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung an einem Fahrzeug zum Schutz der Fahrzeuginsassen bei einer Frontalkollision, mit Mitteln zur weitgehenden Verhinderung einer Intrusion der die Fahrgastzelle nach vorn begrenzenden Stirnwand in die Fahrgastzelle durch die Vorderräder des Fahrzeugs. Sie löst die Aufgabe, eine derartige Sicherheitseinrichtung so zu gestalten, daß eine Beaufschlagung der Stirnwand der Fahrgastzelle im Bereich zwischen den äußeren Längsträgern (Schwellern) durch die Vorderräder des Fahrzeugs weitestgehend verhindert wird. Dazu sind die Mittel aus den Vorderrädern (12, 13) des Fahrzeugs und einer mit diesen zusammenwirkenden Einrichtung gebildet, die bei der Frontalkollision ein Verschwenken der Vorderräder (12, 13) mit deren Innenseite in Richtung auf die Stirnwand (8) zu bewirken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung an einem Fahrzeug zur Verhinderung einer Deformation der Stirnwand der Fahrgastzelle durch die Vorderräder des Fahrzeugs zum Schutz von Fahrzeuginsassen bei einer Frontalkollision.
Üblicherweise weist der Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs zwei vordere Längsträger mit einem an deren freien Enden quer angeordneten Stoßfänger auf. Bei einer Kraftbeaufschlagung desselben durch einen Frontalaufprall erfolgt eine Umsetzung von Aufprallenergie in Verformungsarbeit. Die damit verbundene Deformation insbesondere der Längsträger und eine Verschiebung des an den Längsträgern gehalterten Antriebsaggregates bei einem derartigen Aufprall wird in bekannten Sicherheitseinrichtungen dazu benutzt, die Lenksäule mit dem Lenkrad bei diesem Aufprall wegzuziehen. So beschreibt die DE OS 16 55 597 A einen längsverschiebbaren Stoßfänger, an dessen Halteteil ein Seil befestigt ist, das über mehrere Umlenkrollen zu einer die Lenksäule tragenden Konsole geführt ist. Wird der Stoßfänger bei einem Frontalaufprall belastet, verschiebt sich dieser zusammen mit dem Halteteil nach hinten, mit der Folge, daß das Seil die Konsole nach vorne zieht, wodurch das Lenkrad vom Fahrer wegbewegt wird. Weitere Sicherheitseinrichtungen, die bei einem Frontalaufprall mit der Lenksäule und dem Lenkrad in Wirkverbindung stehen, sind aus der DE 22 46 078 C2 , der DE 33 37 231 A1 , der DE 37 36 949 A1 , der DE 39 27 868 A1 und der DE 43 14 416 C1 bekannt.
Bei einer Frontalkollision besteht jedoch auch die Gefahr einer Intrusion der die Fahrgastzelle begrenzenden Stirnwand durch die Vorderräder. Diese werden bei einer Deformation der Längsträger nach außen in eine nach vorn offene V-Stellung gedreht. In der damit verbundenen Schrägstellung des jeweiligen Vorderrades trifft dieses bei einer starken Deformation auf die Stirnwand vor dem Fußraum, und zwar jedoch infolge dieser Schrägstellung in den Bereich zwischen den äußeren Längsträgern (Schwellern), wobei die Bereiche der festen Strukturteile der Fahrgastzelle bzw. des Fahrzeugrohbaus, an denen die Stirnwand angeordnet ist, insbesondere eben der jeweilige Schweller und gegebenenfalls der Tunnel, verfehlt werden, so daß das Vorderrad die Stirnwand eindrückt und eine nicht erwünschte Intrusion der Stirnwand in den Fußraum hinein bewirken kann.
Zur Verhinderung übermäßiger Intrusionen ist aus der DE 198 36 851 C1 eine Schutzanordnung (Sicherheitseinrichtung) an einem innenseitig durch einen Längsträger und fahrgastzellenseitig durch eine Stirnwand begrenzten Radlauf bekannt. Die Sicherheitseinrichtung ist durch eine Zugstrebe gebildet, die zwischen dem Abrollumfang des Vorderrades und der Stirnwand angeordnet und an dem jeweiligen Längsträger und dem Schweller befestigt ist. Sie weist einen sog. Fangabschnitt für das Vorderrad auf, der seitlich und quer zu dem Längsträger nach außen abragt. Bei einer aufprallbedingten Verschiebung des Vorderrades in Richtung der Fahrgastzelle, gegebenenfalls verbunden mit einer Verdrehung desselben nach außen, und einer dadurch bedingten Beaufschlagung der Zugstrebe, nimmt diese unter Verformung Aufprallenergie auf, die für eine Verformung der Stirnwand, verbunden mit einer Intrusion in den Fußraum, nicht mehr zur Verfügung steht.
Eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Deformationszone bei Kraftfahrzeugen ist aus DE 44 00 547 C1 bekannt. Dabei ist eine Verschwenkeinrichtung derart vorgesehen, dass die Vorderräder annähernd bis zum maximal möglichen Lenkeinschlag verschwenkbar sind. Die Aktivierung der Verschwenkeinrichtung erfolgt mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch.
Des Weiteren ist aus der DE 43 41 357 A1 ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem das Antriebsaggregat über Verbindungen, die im Bereich der freien Enden der Längsträger festgelegt sind, bei crashbedingten Relativbewegungen des Aggregats in Richtung auf den Fahrgastraum unter Energieumsetzung in den Längsträger abgefangen werden. Die Verbindungen sind in Form von Gurten oder Seilen ausgebildet und hintergreifen das Antriebsaggregat.
Ferner ist es zur Minimierung von Unfallfolgen bei Fahrzeugen bekannt, bei einem Aufprall sensorgesteuert einen automatischen Lenkvorgang und/oder ein gezieltes Abbremsen der einzelnen Räder des Fahrzeugs auszulösen, wodurch das Fahrzeug in eine die Unfallfolgen minimierende Aufprallposition gedreht wird.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitseinrichtung an einem Fahrzeug zum Schutz von Fahrzeuginsassen bei einer Frontalkollision nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, daß eine Beaufschlagung der Stirnwand der Fahrgastzelle im Bereich zwischen den äußeren Längsträgern (Schwellern) weitestgehend verhindert wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Sicherheitseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den nachfolgenden Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Sicherheitseinrichtung an einem Fahrzeug zum Schutz der Fahrzeuginsassen bei einer Frontalkollision, die Mittel zur weitgehenden Verhinderung einer Intrusion der die Fahrgastzelle nach vorn begrenzenden Stirnwand durch die Vorderräder des Fahrzeugs aufweist, diese Mittel aus den Vorderrädern des Fahrzeugs selbst und einer mit diesen zusammenwirkenden Einrichtung gebildet sind. Diese Einrichtung sorgt dafür, daß die sich vor dem Aufprallereignis in Normalstellung zueinander befindlichen Vorderräder in eine davon abweichende Schutzstellung bewegt werden, so daß diese sich wie ein Schutzschild vor die Fahrgastzelle und insbesondere deren Fußraum legen können.
Bevorzugt wird zur Erzeugung einer Schutzstellung bei der Fahrzeugkollision ein Verschwenken der Vorderräder mit deren Innenseite in Richtung auf die Stirnwand zu bewirket. Diese erzwungene Schneepflugstellung mit nach vorne auf die Fahrzeuglängsachse zu geneigten Rädern führt dazu, daß das jeweilige Vorderrad mit seiner Lauffläche oder Felge in Abhängigkeit von der Stärke des Frontalaufpralls im Bereich des Schwellers auf die durch diesen gestützte Stirnwand oder überhaupt nur auf den Schweller trifft oder gar außen an diesem vorbeigleitet. Die Vorderräder werden quasi als Schutzschild vor die ungestützte, deformierbare Spritzwand gelegt, wodurch die Gefahr einer Intrusion der Stirnwand stark gemindert ist. Die Fahrgastzelle ist damit aufprallsicherer.
Die Einrichtung kann jeweils mit einem Stellglied am Achsschenkel des jeweiligen Vorderrades angreifen, wobei die beiden Stellglieder Zugglieder sind, die im Abstand vor der Achse am jeweiligen Achsschenkel angreifen. Die jeweils als Zugglieder an den Vorderrädern angreifenden Stellglieder wirken unabhängig voneinander, derart, dass bei einem symmetrischen Aufprall beide Vorderräder in die gewünschte Position gedreht werden und bei einem asymmetrischen (versetzten) Frontalaufprall in Abhängigkeit von der Stärke des Aufpralls entweder beide Vorderräder oder nur das auf der Seite des Aufpralls befindliche Vorderrad.
Die Einrichtung ist aus dem bei einem Aufprall in Richtung Fahrgastraum bewegten Antriebsaggregat und einem flexiblen Gurt- oder Seilzug als Zugglied für jedes Vorderrad gebildet. Der einem Vorderrad zugeordnete Seilzug ist einerends am Achsschenkel des Vorderrades und andernends im vorderen Endbereich des dem Vorderrad abgewandten Längsträgers befestigt und auf der der Fahrgastzelle zugewandten Seite um das Antriebsaggregat geführt. Die Festigkeit der eingesetzten Zugglieder ist dabei größer als die der an den Achsschenkeln angelenkten Spurstangenanordnung.
Bei einem Aufprall mit einer Deformation der Längsträger und einer Verschiebung des Antriebsaggregates in Richtung der Fahrgastzelle wird auch das jeweilige Zugglied beaufschlagt, wobei der am deformierten Längsträger gegebene Befestigungspunkt ebenfalls in Richtung der Fahrgastzelle verschoben wird. Da der Achsschenkel des jeweiligen Vorderrades zumindest im Anfangsstadium der Deformation nicht oder vergleichsweise gering verschoben wird, tritt durch die Verlagerung des Antriebsaggregates nach hinten am Anlenkpunkt des Zuggliedes am Achsschenkel eine Zugkraft auf, die nach Überwindung der Festigkeit der Spurstangenanordnung das jeweilige Vorderrad in eine Schneepflugstellung zum anderen Vorderrad versetzt. Die Überwindung der Festigkeit der Spurstangenanordnung kann mit Hilfe einer sensorgesteuerten pyrotechnischen Treibladung erfolgen, die bei dem Aufprall aktiviert wird, oder durch die Anordnung von Sollbruchstellen oder -gliedern.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen schematisch:
1: eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung,
2: diese in einer Aktivposition und
3: eine zweite nicht erfindungsgemäße Ausführung in Nichtgebrauchsposition und in einer Aktivposition.
1 zeigt einen Vorderwagen mit zwei Schwellern 1 und 2, die sich im Wesentlichen über den Bereich der Fahrgastzelle erstrecken, einen mit diesen frontendseitig verbundenen Querträger 3, zwei sich nach vorne erstreckende Längsträger 4 und 5 sowie einen an diesen gehalterten Stoßfänger 6. Fahrgastzellenseitig ist an einem zwischen den Schwellern 1, 2 angeordneten Bodenblech 7 eine sich nach oben erstreckende Stirnwand 8 ausgebildet. An den Längsträgern 4, 5 sind das Antriebsaggregat (Motor-/Getriebeeinheit) 9 und Elemente zur Aufhängung der Achsschenkel 10, 11 für die Vorderräder 12, 13 gehaltert und an den Achsschenkeln 10, 11 im Abstand hinter der Achse A (fahrgastzellenseitig) jeweils eine äußere Spurstange 14 bzw. 15 über Spurstangenköpfe 16 bzw. 17 angelenkt und im Abstand vor der Achse A (frontendseitig) jeweils ein Zugseil 18 bzw. 19. Die Zugseile 18, 19 sind vom jeweiligen Achsschenkel 10, 11 auf der der Fahrgastzelle zugewandten Seite über Seilumlenkungen 20 um das Antriebsaggregat 9 zum frontendseitigen Endbereich des jeweils abgewandten Längsträgers 5, 4 geführt und mit diesem dort fest verbunden, wobei die Festigkeit der Zugseile 18, 19 größer als die der Spurstangenköpfe 17, 16 ist, die als Sollbruchglieder in der Spurstangenanordnung für einen Frontalaufprall ausgebildet sind (nicht dargestellt).
Bei einem Frontalaufprall werden zunächst die Längsträger 4, 5, gegebenenfalls unterschiedlich, deformiert und das Antriebsaggregat 9 nach hinten, auf die Fahrgastzelle zu verschoben, wobei auch die Befestigungsstellen der Zugseile 18, 19 an den Längsträgern 4, 5 auf die Fahrgastzelle zu verschoben werden. Die Vorderradaufhängung ist im Anfangsstadium des Aufpralls wenig betroffen, so daß auch die Angriffsstellen der Zugseile 18, 19 an den Achsschenkeln 10, 11 im Wesentlichen noch ihre vor dem Aufprall gegebene Normalposition haben, so daß dadurch zwangsläufig auf diese durch die Zugseile 18, 19 eine Zugkraft ausgeübt wird, die bei einer Zerstörung des jeweiligen Spurstangenkopfes 14, 15 zu einem Verschwenken der Achsschenkel 10, 11 und damit der Vorderräder 12, 13 mit deren Innenseite in Richtung auf die Stirnwand 8 zu führt. Das jeweilige Vorderrad 12, 13 stellt sich schräg vor diese und trifft im weiteren Deformationsverlauf des Vorderwagens auf den jeweiligen Schweller 1, 2, wodurch die Stirnwand 8 im Wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt und ein Intrusion derselben vermieden ist.
2 zeigt diese Stellung am Beispiel eines versetzten Aufpralls, bei dem die linke Vorderwagenseite betroffen ist. Durch den Aufprall wird der linke Längsträger 4 deformiert und das Antriebsaggregat 9 verkantet (durchgezogene Linien). Infolge dieser Deformationen und der Nichtbeeinträchtigung des rechten Längsträgers 5, verbunden mit einem Verbleiben des Befestigungspunktes des Zugseiles 19 in unveränderter Position, wird zwangsläufig auf den Anlenkpunkt des Zugseiles 19 am linken Achsschenkel 10 eine Zugkraft ausgeübt, die bei Überschreitung der Festigkeit des Spurstangenkopfes 16 zu dessen Zerstörung und zu einem Verschwenken des Achsschenkels 10 und damit des linken Vorderrades 12 in die mit durchgezogenen Linien dargestellte Position führt.
Die in 3 gezeigte Ausführung weist als mit den Vorderrädern 12, 13 zusammenwirkende Einrichtung an der sonst gleichen Vorderwagenstruktur anstelle der um das Antriebsaggregat 9 herumgeführten Zugseile (18, 19) eine hinter der Achse A am jeweiligen Achsschenkel 10, 11 über Spurstangenköpfe 21, 22 angelenkte Spurstangenanordnung auf, in deren äußeren Spurstangen 23, 24 jeweils eine sensorgesteuerte (nicht dargestellt) pyrotechnische Kolben-Zylinder-Einheit 25, 26 als Druckglied angeordnet ist. Die Kolbenstange der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit 25, 26 ist zugleich Spurstangenteil und Stellglied für den jeweiligen Achsschenkel 10, 11. Dabei sind die Kolben-Zylinder-Einheiten 25, 26 in Abhängigkeit von der jeweiligen Aufprallposition getrennt voneinander ansteuerbar. In 3 sind infolge eines symmetrischen Frontalaufpralls beide Kolben-Zylinder-Einheiten 25, 26 aktiviert worden, mit der Folge, daß beide Achsschenkel 10, 11 und die an diesen befestigten Vorderräder 12, 13 in eine Schneepflugstellung geschwenkt worden sind (gestrichelt dargestellt). Bei einem versetzten Frontalaufprall werden in Abhängigkeit von der Schwere des Aufpralls entweder auch beide Kolben-Zylinder-Einheiten 25, 26 aktiviert oder nur diejenige, auf deren Seite der Aufprall erfolgt, so daß auch nur das auf dieser Seite befindliche Vorderrad 12 oder 13 geschwenkt wird.
Bezugszeichenliste

1: Schweller
2: Schweller
3: Querträger
4: Längsträger
5: Längsträger
6: Stoßfänger
7: Bodenblech
8: Stirnwand
9: Antriebsaggregat
10: Achsschenkel
11: Achsschenkel
12: Vorderrad
13: Vorderrad
14: äußere Spurstange
15: äußere Spurstange
16: Spurstangenkopf
17: Spurstangenkopf
18: Zugseil
19: Zugseil
20: Seilumlenkung
21: Spurstangenkopf
22: Spurstangenkopf
23: Spurstange
24: Spurstange
25: Kolben-Zylinder-Einheit
26: Kolben-Zylinder-Einheit
A: Achse

Claims

Sicherheitseinrichtung an einem Fahrzeug zum Schutz von Fahrzeuginsassen bei einer Frontalkollision mit Mitteln zur weitgehenden Verhinderung einer unfallbedingten und auch durch Vorderräder des Fahrzeugs bewirkten Intrusion eines einen Fußraum begrenzenden Karosserieteiles, wobei die Mittel aus den Vorderrädern (12, 13) selbst und einer mit diesen zusammenwirkenden Einrichtung gebildet sind, durch die die Vorderräder aus einer Normalstellung heraus in eine davon abweichende Schutzstellung verschwenkbar sind und die Einrichtung mit einem Stellglied am Achsschenkel (10, 11) des jeweiligen Vorderrades (12, 13) angreift dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied ein Zugglied (18, 19) ist, das frontendseitig im Abstand vor der Achse (A) am jeweiligen Achsschenkel (10, 11) angreift, wobei die Festigkeit der Zugglieder (18, 19) größer als die der ebenfalls an den Achsschenkeln (10, 11) angelenkten Spurstangenanordnung ist und die Einrichtung aus dem bei einem Aufprall in Richtung Fahrgastraum bewegten Antriebsaggregat (9) und einem flexiblen Gurt- oder Seilzug als Zugglied (18, 19) für jedes Vorderrad (12, 13) gebildet ist, der einerends am Achsschenkel (10, 11) des jeweiligen Vorderrades (12, 13) und andernends im frontendseitigen Endbereich des dem jeweiligen Vorderrad (12, 13) abgewandten Längsträgers (5, 4) befestigt und auf der der Fahrgastzelle zugewandten Seite um das Antriebsaggregat (9) geführt ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel bei der Fahrzeugkollision ein Verschwenken der Vorderräder (12, 13) mit deren Innenseite in Richtung auf die Stirnwand (8) zu bewirken, insbesondere zur Erzeugung einer schneepflugartigen Stellung zueinander.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurstangenanordnung mit Sollbruchstellen oder -gliedern versehen ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurstangenköpfe (16, 17) der Spurstangenanordnung als Sollbruchglieder ausgebildet sind.