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Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für einen Personenkraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Im Rahmen von Unfalltests von aus dem Serienbau bekannten Kraftwagen hat es sich gezeigt, dass es zu einem unerwünschten Unfallverhalten der Personenkraftwagen kommen kann, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind. Bei einem sogenannten Offset-Crash mit geringer Überdeckung, welche insbesondere kleiner als 25% ist, kann es vorkommen, dass ein vorderer Längsträger der Karosserie des Personenkraftwagens nicht mehr von der Barriere, auf die der Personenkraftwagen aufprallt, getroffen wird und somit nicht mehr zur Krafteinleitung und Energieumsetzung beiträgt. Ein besonders großer Teil der kinetischen Energie wird bei diesem Lastfall über das auf der Seite der Barriere angeordnete Vorderrad des Personenkraftwagens in dahinterliegende Strukturen eingeleitet. Die frühe und konzentrierte Kraftbeaufschlagung des aufprallseitigen Vorderrads kann eine unerwünschte Rotation des Vorderrades um die Fahrzeughochrichtung erzeugen. Das Vorderrad kann sich – wie es beispielsweise bei einem Frontalaufprall auf die Barriere mit größerer Überdeckung der Fall ist – nicht mehr an dem sich an das Vorderrad nach hinten hin anschließenden Seitenschweller abstützen.
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Das relativ steife Rad kann dadurch auf demgegenüber weniger steife Bereiche der Karosserie, wie beispielsweise einen Pedalboden-Querträger und/oder die Stirnwand, auftreffen und diese auch in Fahrzeugquerrichtung stark belasten. Aus der
DE 10 2005 034 468 B4 ist es bekannt, die genannten, bei einem solchen Offset-Crash stark belasteten Bereiche intrusionssicher sowie mit einer hohen Energieverzehrfähigkeit auszugestalten.
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Ferner ist der
DE 10 2004 036 332 B4 ein Kraftfahrzeug mit einer Vorderwagenstruktur als bekannt zu entnehmen, die eine Schutzeinrichtung aufweist. Die Schutzeinrichtung umfasst wenigstens ein Abstützelement, mittels welchem bei einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeugs, insbesondere mit geringer Überdeckung, auf eine Barriere eine Vorderkante eins lenkbaren Vorderrads des Personenkraftwagens nach innen verschwenkbar ist. Diese bekannte Schutzeinrichtung weist eine hohe Teilanzahl und damit ein hohes Gewicht sowie hohe Kosten auf.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Schutzeinrichtung besonders kostengünstig ist und einen effizienten Schutz gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schutzeinrichtung für einen Personenkraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine solche Schutzeinrichtung für einen Personenkraftwagen umfasst wenigstens ein Abstützelement. Mittels des Abstützelements ist bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere ein Drehmoment, mittels welchem eine Vorderkante eines lenkbaren Vorderrads des Personenkraftwagens nach innen zu verschwenken ist, auf das Vorderrad bewirkbar ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Abstützelement in Fahrzeuglängsrichtung vor einem Verbindungselement, über welches das Vorderrad mit einem Lenkelement zum Lenken des Vorderrads verbunden ist, angeordnet und infolge des Frontalaufpralls in zumindest mittelbare Stützanlage mit dem Verbindungselement verlagerbar ist.
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Bei dem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf die Barriere, insbesondere mit geringer Überdeckung, wird das Abstützelement besonders frühzeitig unfallbedingt kraftbeaufschlagt und dadurch in die Stützanlage mit dem Verbindungselement bewegt. Über das Abstützelement und das Verbindungselement, welches zumindest mittelbar am Vorderrad angebunden ist, kann das auf das Vorderrad wirkendes Drehmoment bewirkt werden, welches einer unerwünschten Rotation der Vorderkante des Vorderrads entgegengewirkt. Das Vorderrad kann vorteilhaft auf in Fahrzeugquerrichtung dahinter angeordnete Strukturen aufprallen und sich daran abstützen. Insbesondere kann sich das Vorderrad im weiteren Verlauf des Frontalaufpralls an einem in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Vorderrad angeordneten Längsträger, insbesondere Seitenschweller, abstützen, wodurch ein unerwünschtes Auftreffen des Vorderrads auf anderweitige Bereiche wie beispielsweise eine vordere Stirnwand und/oder einen Pedal-Querträger vermieden werden kann.
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Vorzugsweise ist zwischen dem Vorderrad und den dahinter angeordneten Strukturen bzw. dem dahinter angeordneten Seitenschweller wenigstens ein Prallelement angeordnet, mittels welchem das Vorderrad besonders vorteilhaft abstützbar ist.
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Mittels der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung kann somit eine kosten- und gewichtsintensive Versteifung der Karosserie und insbesondere der vorderen Stirnwand und des Pedal-Querträgers vermieden werden. Dies führt zu einem geringen Gewicht des Personenkraftwagens.
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Da bei dem Frontalaufprall zunächst das Abstützelement auf das Verbindungselement auftrifft, kann die Vorderkante des Vorderrads nach innen verschwenkt werden. Im weiteren Verlauf des Frontalaufpralls kann dann die Barriere in zumindest mittelbarer Stützanlage mit dem Rad gelangen und dieses zumindest im Wesentlichen wieder zurück in die Geradeaus-Stellung drehen. Im weiteren Verlauf kommt das Vorderrad dann in vorteilhafte Stützanlage mit den dahinter angeordneten Strukturen, so dass Aufprallkräfte in diese steifen Strukturen eingeleitet werden können. Dadurch sind unerwünschte Intrusionen in den Fahrgastraum des Personenkraftwagens vermeidbar.
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Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung bietet insbesondere einen vorteilhaften Schutz bei besonders geringen Überdeckungen von 25% oder geringer. Die Schutzeinrichtung birgt ferner den Vorteil, dass sie die Bewegung des Vorderrades bei einem Offset-Crash mit einer demgegenüber höheren Überdeckung, beispielsweise zumindest im Wesentlichen 40% oder mehr, eine erwünschte Bewegung bzw. Stellung des Vorderrads nicht negativ beeinträchtigt. Bei einem solchen Offset-Crash mit größeren Überdeckungen kann ein vorderer Längsträger der Karosserie des Personenkraftwagens am Aufnehmen und Abstützen von Aufprallenergie teilnehmen. Ferner wird das Vorderrad zumindest im Wesentlichen parallel zu dem vorderen Längsträger sowie zu dem dahinter angeordneten Seitenschweller zurückbewegt und kann sich ebenso an den hinter dem Vorderrad angeordneten Strukturen abstützen.
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Vorzugsweise kommt dem Abstützelement eine weitere Bauteilfunktion zu. Das Abstützelement ist beispielsweise als Behältnis, insbesondere als Luftfederspeicher, ausgebildet. Dadurch ist eine Funktionsintegration dargestellt, durch welche die Kosten, die Teilanzahl und das Gewicht des Personenkraftwagens gering gehalten werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Draufsicht eines Personenkraftwagens mit einer Schutzeinrichtung, welche jeweils lenkbaren Vorderrädern des Personenkraftwagens zugeordnete Abstützelemente umfasst, die in Fahrzeuglängsrichtung vor jeweiligen Spurstangen angeordnet sind, über die die jeweiligen, zugeordneten Vorderräder mit einem Lenkgetriebe einer Lenkung verbunden sind, wobei die Abstützelemente bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere in Stützanlage mit den jeweiligen Spurstangen zu verlagern sind;
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2 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Personenkraftwagens gemäß 1 bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere mit einer geringeren Überdeckung, welche kleiner als 25% ist; und
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3 ausschnittsweise eine weitere schematische Draufsicht des Personenkraftwagens bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere mit 40%iger Überdeckung.
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Die 1 zeigt einen Personenkraftwagen 10 mit einer Karosserie 12, welche vordere Längsträger 14 sowie seitliche Seitenschweller 16 umfasst. Die Längsträger 14 und die Seitenschweller 16 stellen steife und bei einer unfallbedingte Kraftbeaufschlagung, insbesondere bei einem Frontalaufprall, des Personenkraftwagens 10 energieverzehrende Strukturen dar.
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Der Personenkraftwagen 10 umfasst ferner lenkbare Vorderräder 18, denen jeweilige Spurstangen 20 einer Lenkung 22 des Personenkraftwagens 10 zugeordnet sind. Über die Spurstangen 20 sind die Vorderräder 18 mit einem Lenkgetriebe 24 der Lenkung 22 verbunden. Über das Lenkgetriebe 24 und die Spurstangen 20 können Lenkbewegungen eines im Fahrgastraum des Personenkraftwagens 10 angeordneten Lenkrads auf die Vorderräder 18 übertragen werden, so dass dadurch der Personenkraftwagen 10 gesteuert werden kann.
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In Fahrzeuglängsrichtung vor den vorderen Längsträgern 14 sind beispielsweise Energieabsorptionselemente 26, sogenannte Crashboxen, sowie ein sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckender Biegequerträger 28 angeordnet.
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Kommt es zu einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens 10 auf eine Barriere beispielsweise mit einer 100%igen Überdeckung, so werden Aufprallkräfte über den Biegequerträger 28 in die Energieabsorptionselemente 26 und über diese in die Längsträger 14 eingeleitet. Insbesondere die Energieabsorptionselemente 26 werden dadurch unter Energieverzehrung verformt, so dass Aufprallenergie zumindest teilweise in Verformungsenergie umgewandelt wird. Auch die Längsträger 14 tragen zur Energieumwandlung, -abstützung und -ableitung bei, so dass unerwünschte Deformationen der Fahrgastzelle des Personenkraftwagens 10 zum Schutze der Insassen vermieden werden können.
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Kommt es nun jedoch zu einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens 10 auf eine Barriere 30 (2) mit einer nur sehr geringen Überdeckung, welche beispielsweise kleiner als 25% ist, so tragen die Energieabsorptionselemente 26 und die Längsträger 14 nicht mehr oder nur geringfügig zur Energieumwandlung bei.
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Um bei einem solchen Frontalaufprall mit geringer Überdeckung, welcher auch als Offset-Crash mit geringer Überdeckung bezeichnet wird, ein unerwünschtes Verschwenken einer Vorderkante 32 des vorliegend bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung und die Vorwärtsfahrtrichtung linken Vorderrads 18 nach außen hin zu vermeiden, weist der Personenkraftwagen 10 eine Schutzeinrichtung 34 mit zwei Abstützelementen 36 auf.
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Die Abstützelemente 36 sind dabei bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung vor den Spurstangen 20 angeordnet. Darüber hinaus sind die Abstützelemente 36 bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung in zumindest teilweiser Überdeckung mit den Spurstangen 20 angeordnet.
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Kommt es nun zu dem Frontalaufprall des Personenkraftwagens 10 auf die Barriere 30 mit der geringeren Überdeckung (kleiner als 25%) so wird – vorliegend das linke – Abstützelement 36 besonders frühzeitig zumindest mittelbar von der Barriere 30 kraftbeaufschlagt und in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten rückverlagert. Infolge der Rückverlagerung kommt das Abstützelement 36 in zumindest mittelbare, insbesondere direkte, Stützanlage mit der dem linken Abstützelement 36 zugeordneten linken Spurstange 20. Dadurch wird die Spurstange 20 belastet. Durch diese Belastung wird die Spurstange 20 beispielsweise geknickt oder gebogen.
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Da die Abstützelemente 36 bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung innenseitig jeweiliger Schwenkachsen der Vorderräder 18, um welche die Vorderräder 18 gelenkt werden, angeordnet sind, bewirkt die Stützanlage des Abstützelements 36 an der Spurstange 20 ein auf das linke Vorderrad 18 wirkendes Drehmoment, mittels welchem die Vorderkante 32 nach innen hin zu verschwenken ist. Dieses Drehmoment ist in der 2 durch einen Momentenpfeil M angedeutet und wirkt beispielsweise um die Schwenkachse des Vorderrads 18, um welche das Vorderrad 18 zu lenken ist.
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Das bewirkte Drehmoment wirkt einer unerwünschten Rotation der Vorderkante 32 nach außen entgegen. Dadurch kann sich das Vorderrad 18 auch bei dem Frontalaufprall mit der geringen Überdeckung vorteilhaft an dem dahinter angeordneten Seitenschweller 16 abstützen und nicht etwa unerwünschte Bereiche kraftbeaufschlagen. So sind unerwünschte Intrusionen in den Fahrgastraum vermieden.
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Das zuvor und im Folgenden Geschilderte ist ohne weiteres auch auf das rechte Abstützelement 36 übertragbar. Die Abstützelemente 36 stellen somit Radkinematik-Elemente dar, welche eine vorteilhafte Bewegung der Vorderräder 18 bewirken bzw. eine unerwünschte Bewegung der Vorderräder 18 vermeiden.
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Die Schutzeinrichtung 34 birgt, wie der 3 zu entnehmen ist, auch den Vorteil, dass sie eine gewünschte Stellung der Vorderräder 18 bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens 10 mit einer gegenüber 25% höheren Überdeckung, beispielsweise mit 40%iger Überdeckung, nicht negativ beeinflussen. Bei dem Frontalaufprall mit 40%iger Überdeckung oder noch größeren Überdeckungen werden die Vorderräder 18 bzw. wird vorliegend das linke Vorderrad 18 zumindest im Wesentlichen parallel zu den Längsträgern 14 und zu den Seitenschwellern 16 zurückverlagert und kann sich an dem linken Seitenschweller 16 abstützen.
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Wie den 1 bis 3 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Spurstangen 20 zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung. Dies ist insofern vorteilhaft, als dadurch das auf das Vorderrad 18 wirkende Drehmoment, mittels welchem das Drehen der Vorderkante 32 nach innen hin bewirkbar ist, besonders effektiv darstellbar ist.
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Die Anordnung der Abstützelemente 36 in Fahrzeuglängsrichtung in zumindest teilweiser Überdeckung mit den Spurstangen 20 birgt den Vorteil, dass dadurch die Abstützelemente 36 lediglich auf einfache Weise nach hinten zu verlagern sind, um in Stützanlage mit den Spurstangen zu gelangen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005034468 B4 [0003]
- DE 102004036332 B4 [0004]
