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Die
Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für eine Tür eines Kraftwagens, insbesondere
eines Personenkraftwagens.
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Unfallbedingte
Verformungen von Kraftwagenbauteilen zu kontrollieren ist ein wesentlicher
Aspekt des Insassenschutzes bei einem Unfall eines Kraftwagens.
Neben Bereichen, welche möglichst geringer
Verformung unterliegen sollen – wie
beispielsweise der Fahrgastzelle – sind dabei Bereiche von Bedeutung,
welche sich im Falle eines Unfalls gezielt verformen sollen, um
so beispielsweise Energie aufzunehmen oder die Verlagerung von Bauteilen in
eine für
die Insassen ungefährliche
Richtung zu ermöglichen.
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Bei
Frontalzusammenstößen von
Kraftwagen besteht oftmals das Problem, dass durch die in Fahrzeuglängsrichtung
eingeleiteten Kräfte,
die Kotflügel
des Kraftwagens nach hinten verschoben werden und sich dabei unter
die Fahrer- bzw. Beifahrertüren
des Kraftwagens schieben. Dadurch kann es zu einem eingeschränkten Türöffnungswinkel
und wegen Erhöhung
der Türöffnungskräfte durch
zu leistende Deformationsarbeit unter Umständen ein Öffnen dieser Türen erschwert
oder vollständig
unmöglich
gemacht werden. Dies erhöht
das Risiko für
die Insassen des Kraftwagens im Falle eines solchen Unfalls, da
diese nicht mehr ohne Weiteres nach dem Unfall die Fahrgastzelle
verlassen oder aus dieser geborgen werden können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung
der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche ein Verklemmen
von Fahrzeugtüren
im Falle eines Frontalzusammenstoßes verhindert bzw. unwahrscheinlicher
macht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schutzvorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
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Eine
solche Schutzvorrichtung für
eine Tür eines
Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, umfasst erfindungsgemäß wenigstens eine
Einrichtung zum Ausstellen eines türseitigen Bereichs eines an
die Tür
angrenzenden Karosserieteils, insbesondere eines Kotflügels, vor
und/oder bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung. Durch das
Ausstellen des türseitigen
Bereichs, insbesondere des Kotflügels,
wird verhindert, dass dieser bei einer Verschiebung in Fahrzeuglängsrichtung
durch einen Frontalzusammenstoß unter
die Fahrzeugtür eingeschoben
wird und diese so blockiert. Durch das Ausstellen des Kotflügels wird
vielmehr gewährleistet,
dass dieser außenseitig über die
Tür gleiten kann,
was vorteilhaft zu keiner Verklemmung der Tür führt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der türseitige
Bereich des angrenzenden Karosserieteils, insbesondere des Kotflügels, mittels
der Einrichtung in einer Bewegungsrichtung quer zu einer unfallbedingten
Bewegungsrichtung ausstellbar.
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Zur
Realisierung des Ausstellens des türseitigen Bereichs des angrenzenden
Karosserieteils sind mehrere Lösungen
möglich.
In einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Einrichtung zum Ausstellen ein erstes
Keilelement, welches mit dem angrenzenden Karosserieteil verbunden
ist, sowie ein zweites Keilelement, welches mit einem Tragteil, insbesondere
einem Längsträger des
Kraftwagens verbunden ist. Die beiden Keilelemente stehen dabei in
Wirkverbindung, so dass sich eine schräg nach außen gerichtete Gleitfläche ergibt.
Durch das Zusammenwirken der Keilelemente wird eine Längsbewegung
des Karosserieteils durch eine unfallbedingte Kraftbeaufschlagung
zumindest teilweise in eine Querbewegung umgesetzt, welche den gewünschten Ausstelleffekt
quer zur unfallbedingten Bewegungsrichtung sicherstellt. Die Ausführungsform
hat den besonderen Vorteil, dass keine aktiven Elemente notwendig
sind, sondern das Ausstellen des Karosserieteils ausschließlich durch
die durch den Unfall selbst eingebrachten Kräfte bewerkstelligt wird. Die
Ausführungsform
ist daher besonders ausfallsicher und zuverlässig. Bevorzugterweise ist
die Basis des ersten Keilelementes hierbei zur Fahrzeugfront und
die Basis des zweiten Keilelementes zur Fahrzeugtür gerichtet,
um so die gewünschte
Ausstellrichtung sicherzustellen.
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In
einer alternativen Ausführungsform
umfasst die Einrichtung zum Ausstellen einen aktiven Aktuator, welcher
durch einen Unfall auslösbar
ist, so dass eine in Fahrzeugquerrichtung wirkende Kraft auf den
türseitigen
Bereich ausgeübt
wird. Alternativ, ist eine Auslösung
des Aktuators bereits vor dem Unfall im Rahmen eines Precrash-Sicherheitssystems oder
im Falle einer Fußgängerkollision
denkbar. Derartige aktive Systeme haben den Vorteil, dass das Ausstellen
des Karosserieteils bereits zu einem Zeitpunkt erfolgen kann, zu
welchem dieses noch nicht beschädigt
ist, so dass die Verlagerung des Karosserieteils im Unfallverlauf
besser kontrolliert werden kann beziehungsweise im Sinne des Fußgängerschutzes
größere Deformationswege
in Fahrzeugquerrichtung zulässt.
Des Weiteren ist bei nicht erfolgter Beschädigung eine Reversierung des
Systems gegebenenfalls möglich.
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Der
Aktuator ist bevorzugterweise als pyrotechnischer Aktuator ausgebildet.
Damit kann vorteilhaft eine besonders schnelle Ausstellung des Karosserieteils
ermöglicht
werden. Alternativ oder zusätzlich
kann der Aktuator ein Fehlerelement umfassen, welches eine Kraft
in Ausstellrichtung auf das auszustellende Karosserieteil ausübt. Hierdurch
wird eine passive Komponente hinzugefügt, welche eine Funktion der
Schutzvorrichtung auch bei einem Ausfall des Aktuators oder der
Crash-Sensoren sicherstellt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist eine Steuereinheit zum Auslösen
des Aktuators vorgesehen, welche bevorzugterweise mit einem Crash-Sensor
gekoppelt ist, um die Schutzvorrichtung so mit weiteren Sicherheitsvorrichtungen
des Kraftwagens koppeln zu können
und eine koordinierte Auslösung der
genannten Vorrichtungen zu ermöglichen.
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In
einer weiteren alternativen Ausführungsform
ist die Einrichtung zum Ausstellen als Schwenkarm ausgebildet, welcher
mit einem ersten Bereich schwenkbar an den türseitigen Bereich des Karosserieteils
und mit einem zweiten Bereich schwenkbar an das Tragteil angelenkt
ist. Auch diese Ausführungsform
ist eine rein passive Schutzvorrichtung, welche nicht vom korrekten
Auslösen
eines Aktuators abhängig
ist. Verglichen mit der ersten, zwei Keilelemente umfassenden Ausführungsform
treten hierbei geringere Reibungskräfte zwischen dem Karosserieteil
und dem Tragteil auf, was einerseits den Vorteil bringt, dass die
Ausstellbewegung des Karosserieteils erleichtert wird, andererseits
aber mit dem Nachteil behaftet ist, dass die Ausstellbewegung des Karosserieteils
keine oder nur wenig Energie dissipiert. Auch eine Kombination der
beiden Ausführungsformen
ist möglich,
um die vorteilhaften Aspekte gleichzeitig zu realisieren.
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Bevorzugterweise
ist der erste Bereich des Schwenkarmes in einem Normalzustand des
Kraftfahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung
vor dem zweiten Bereich angeordnet. Bei unfallbedingter Kraftbeaufschlagung
ist der Schwenkarm dann so verschwenkbar, dass der erste Bereich
des Schwenkarms in Fahrzeuglängsrichtung
nach hinten bewegbar ist.
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Damit
wird die Längsbewegung
des Karosserieteils, welche durch die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung
hervorgerufen wird, vermittels des Schwenkarmes in eine Rotation
umgesetzt, welche zu der gewünschten
Ausstellbewegung des Karosserieteils führt. Des Weiteren verhindert
die Anbindung des Karosserieteils über einen Schwenkarm die Separation
von der Fahrzeugstruktur zum Ausschluss von Folgeschäden bei
nicht an dem Unfallgeschehen Beteiligten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das Karosserieteil über
ein Verbindungselement mit wenigstens einer Sollbruchstelle mit
dem Tragteil verbunden. Die Sollbruchstelle ist dabei bevorzugt
als Perforation ausgebildet. Über
die Sollbruchstelle des Verbindungselementes kann ein Schwellenwert
für die
in das Karosserieteil eingetragene Kraft definiert werden, unterhalb
dessen die Ausstellbewegung unterbleibt. Damit wird ein unnötiges Auslösen der Schutzvorrichtung
bei Bagatellunfällen,
bei welchen kein Risiko eines Verklemmens der Fahrzeugtür besteht,
vermieden.
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Im
Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung
näher erläutert werden.
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Hierbei
zeigen:
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1 die
Verschiebung eines Kotflügels
einer konventionellen Fahrzeugkarosserie nach dem Stand der Technik
im Zuge eines Frontalaufpralls;
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2 die
Verschiebung eines Kotflügels
einer Fahrzeugkarosserie mit einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung im Zuge
eines Frontalaufpralls;
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3A und 3B eine
erste Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung
in schematischer Darstellung vor und nach einem Frontalaufprall;
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4A und 4B eine
alternative Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung
vor und nach einem Frontalaufprall; und
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5A und 5B eine
weitere alternative Ausführungsform
eine erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung
vor und während
eines Frontalaufpralls.
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Ein
Kotflügel 10 eines
in der 1 in schematischer Seitenansicht gezeigten Kraftwagens 12 wird
bei einem Frontalaufprall, also einer Kraftbeaufschlagung in Richtung
des Pfeils 14 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verschoben,
wodurch die Hinterkante 16 des Kotflügels 10 unter eine
Fahrzeugtür 18 geschoben
werden kann, so dass die Vorderkante 20 der Fahrzeugtür 18 den
Kotflügel überlappt.
Hierdurch kann der Scharnierbereich der Fahrzeugtür 18 verklemmt
werden, was das Verlassen eines Unfallfahrzeugs oder die Bergung
dessen Insassen erschwert.
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Um
dieses Problem zu lösen,
verursacht eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung
bei einem Frontalaufprall wie in 2 gezeigt
eine zusätzliche Verschiebung
des Kotflügels 10 entlang
des Pfeils 22, also in Fahrzeugquerrichtung, bei einem
Frontalaufprall. Durch das so verursachte seitliche Ausstellen des
Kotflügels 10 wird
die Hinterkante 16 des Kotflügels nicht mehr unter die Fahrzeugtür 18 geschoben,
sondern über
diese hinweg, so dass die Vorderkante 20 der Fahrzeugtür unter
dem Kotflügel 10 zu liegen
kommt. Der Scharnierbereich der Fahrzeugtür 18 wird somit nicht
beeinträchtigt.
Das Öffnen
der Fahrzeugtür 18 ist
auch nach einem Unfall problemlos möglich, da keine Deformationsarbeit
an verklemmten Teilen 10 und 18 aufzubringen ist.
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3A zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 24.
Am Kotflügel 10 ist
ein erstes keilförmiges
Element 26 befestigt, welches in Zusammenwirken mit einem zweiten
keilförmigen
Element 28, welches an einem Längsträger 30 des Kraftwagens
befestigt ist, eine Gleitebene 32 ausbildet. Der Basisbereich 34 des ersten
Keilelementes 26 weist dabei in Richtung der Fahrzeugfront,
der Basisbereich 36 des zweiten Keilelements 28 weist
in Richtung der Fahrzeugtür 18 bzw.
der A-Säule 38.
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Wird,
wie in 3B gezeigt, der Kotflügel 10 in
Richtung des Pfeils 40, also von der Fahrzeugfront her
mit einer Kraft beaufschlagt, so gleiten die Keilelemente 26 und 28 entlang
der Gleitebene 32 aneinander vorbei, wodurch eine Bewegung
des Kotflügels 10 in
Richtung des Pfeils 42, also in Fahrzeugquerrichtung verursacht
wird. Die Vorderkante 16 des Kotflügels 10 schiebt sich über die
Tür 18,
so dass die Hinterkante 20 der Tür 18 unterhalb des
Kotflügels 10 zu
liegen kommt. Der Scharnierbereich 44 der Tür 18 wird
nicht beeinträchtigt.
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4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
einer Schutzvorrichtung 24, bei welcher am Längsträger 30 ein
aktiver Aktuator 46 befestigt ist. Kommt es, wie in 4B gezeigt, zu einer Kraftbeaufschlagung
in Richtung des Pfeils 40, wird der Aktuator 46 durch
ein nicht gezeigtes Steuergerät
ausgelöst
und übt
eine Kraft in Richtung des Pfeils 42, also in Fahrzeugquerrichtung
auf den Kotflügel 10 aus,
was wiederum zu einem Ausstellen des Kotflügels und einem Vorbeigleiten
der Vorderkante 16 des Kotflügels 10 an der Hinterkante 20 der
Fahrzeugtür 18 führt. Der
Scharnierbereich 44 der Fahrzeugtür 18 wird wiederum
nicht beeinträchtigt.
Bei dem Aktuator 46 kann es sich um ein vorgespanntes Federelement,
das bei Auslösung
entriegelt wird, handeln. Dieser kann reversibel gestaltet sein,
um eine kostengünstige
Instandsetzung zu ermöglichen.
Es ist weiterhin möglich,
einen pyrotechnischen Aktuator vorzusehen, der für eine besonders schnelle Kraftbeaufschlagung
des Kotflügels 10 besonders
gut geeignet ist. Die Steuereinrichtung zum Auslösen des Aktuators 46 ist
bevorzugterweise mit einem Fahrzeugbus gekoppelt und kann so Daten
von bereits im Fahrzeug vorhandenen Crash-Sensoren nutzen, um den Aktuator 46 bei
einem Unfall rechtzeitig auszulösen.
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5A und 5B zeigen
eine weitere alternative Ausführungsform
der Schutzvorrichtung 24. Der Kotflügel 10 ist hier über einen
Schwenkarm 48 mit dem Längsträger 30 verbunden.
Eine zusätzliche Verbindungslasche 50 stellt
eine weitere feste Verbindung zwischen dem Kotflügel 10 und dem Längsträger 30 insbesondere
in Form einer Schraubverbindung 52 her. Der Schwenkarm 48 ist
mit einem ersten Ende 54 über ein Lager 56 schwenkbar
mit dem Kotflügel 10 und
an seinem zweiten Ende 58 über ein Lager 60 schwenkbar
mit dem Längsträger 30 verbunden.
Die Lasche 50 weist eine Perforation 62 auf, welche
als Sollbruchstelle dient. Bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung
in Richtung des Pfeils 40 bricht die Lasche 50 an
der Perforation 62 und der Schwenkarm 48 schwenkt
um die beiden Lager 56 und 60. Durch die Schwenkbewegung
wird der Kotflügel 10 vom
Längsträger 30 weggeführt, also
in Richtung des Pfeils 42 – in Fahrzeugquerrichtung – ausgestellt,
so dass wiederum ein Verklemmen des Scharnierbereichs 44 vermieden
wird.
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Als
besonders vorteilhaft hat sich die Anbindung des Kotflügels 10 mittels
perforierter Verbindungslasche 50 bei allen Ausführungsformen
als lösbare
Verbindung mit der Fahrzeugstruktur herausgestellt.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, dass zur Vermeidung von Separation des deformierten
Kotflügels 10 von der
Fahrzeugstruktur während
des Unfallgeschehens die Anbindung mittels Schwenkarms erfolgt.
Dabei dient ein Schwenkarm dazu, dass der Kotflügel stets mit dem Fahrzeug
verbunden bleibt. Außerdem
lässt die
Ausstellbewegung des Kotflügels
im Falle einer Fußgängerkollision
größere Deformationswege
zu, was sich positiv auf das Verletzungsrisiko auswirken kann.