DE102012022957B4 - Protective device for an electrically powered passenger car - Google Patents
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Abstract
Schutzeinrichtung eines elektrisch antreibbaren Personenkraftwagens für eine Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung, bei welcher zwischen jeweiligen, hinter einem jeweils zugeordneten vorderen Fahrzeugrad (16) angeordneten Seitenschwellern (12) wenigstens eine elektrische Speichereinrichtung (30) angeordnet ist, welche über wenigstens ein jeweiliges Halteelement (32) am zugeordneten Seitenschweller (12) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Halteelement (32) zumindest im Wesentlichen bis zu einem vorderen Ende (34) des zugeordneten Seitenschwellers (12) verlängert ist und einen Abstützbereich (36) aufweist, an welchem das zugeordnete vordere Fahrzeugrad (16) bei einer unfallbedingten Rückbewegung infolge einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung abstützbar ist.Protective device of an electrically driven passenger car for a frontal collision with an obstacle with a small width overlap, in which at least one electrical storage device (30) is arranged between respective side sills (12) arranged behind a respectively assigned front vehicle wheel (16), which has at least one respective holding element (32) is held on the associated side sill (12), characterized in that the respective holding element (32) is extended at least substantially to a front end (34) of the associated side sill (12) and has a support area (36). which the associated front vehicle wheel (16) can be supported with an obstacle with a small width overlap in the event of an accident-related backward movement as a result of a frontal collision.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung eines elektrisch antreibbaren Personenkraftwagens für eine Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a protective device for an electrically driven passenger car for a frontal collision with an obstacle that overlaps a small width according to the preamble of patent claim 1.
Aus dem Stand der Technik sind bereits elektrisch antreibbare Personenkraftwagen bekannt, bei welchen zwischen jeweiligen, hinter einem jeweils zugeordneten vorderen Fahrzeugrad angeordneten Seitenschwellern wenigstens eine elektrische Speichereinrichtung in form einer Batterie positioniert ist, welche über wenigstens ein jeweiliges Halteelement am zugeordneten Seitenschweller gehalten ist.Electrically driven passenger cars are already known from the prior art, in which at least one electrical storage device in the form of a battery is positioned between respective side skirts arranged behind a respective assigned front vehicle wheel, which is held by at least one respective holding element on the assigned side skirt.
Derartige Unterfluranordnungen der Speichereinrichtungen bzw. Batterien sind äußerst bauraumgünstig, werfen jedoch bei Unfällen zusätzliche Probleme auf. Aus diesem Grund ist es aus der
Gerade derartige Frontalkollisionen mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung sind jedoch sehr problematisch, insbesondere wenn das Fahrzeug mit Batterien versehen ist. Dies hängt insbesondere damit zusammen, dass die relativ schweren elektrischen Speichereinrichtungen zusätzlich die Robbaustruktur des Fahrzeugs in einem solchen Kollisionsfall belasten. Im Extremfall kann dies dazu führen, dass das jeweilige vordere Fahrzeugrad in unerwünschter Weise in die vordere Stirnwand der Fahrgastzelle eindringt, oder aber dass Rohbauteile wie beispielsweise der Seitenschweller oder ein Anschlussbereich eines vorderen Längsträgers am Seitenschweller überlastet werden. However, just such head-on collisions with an obstacle with a small width overlap are very problematic, especially if the vehicle is equipped with batteries. This is particularly related to the fact that the relatively heavy electrical storage devices additionally burden the robust structure of the vehicle in such a collision. In extreme cases, this can lead to the respective front vehicle wheel penetrating the front bulkhead of the passenger compartment in an undesired manner, or to shell components such as the side skirts or a connection area of a front longitudinal member on the side skirt being overloaded.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein verbessertes Unfallverhalten des elektrisch antreibbaren Personenkraftwagens bewirkt.The object of the present invention is therefore to create a protective device of the type mentioned at the outset, which brings about improved accident behavior of the electrically driven passenger car.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schutzeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by a protective device having the features of patent claim 1 . Advantageous configurations with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining patent claims.
Um eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich ein verbessertes Unfallverhalten des elektrisch antreibbaren Personenkraftwagens realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das jeweilige Halteelement, mittels welchem die elektrische Speichereinrichtung am jeweils zugeordneten Seitenschweller befestigt ist, zumindest im Wesentlichen bis zu dessen vorderem Ende verlängert ist und einen Abstützbereich aufweist, an welchem das zugeordnete vordere Fahrzeugrad bei einer unfallbedingten Rückbewegung infolge einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung abstützbar ist. Mit anderen Worten werden bei der Schutzeinrichtung die ohnehin vorhandenen Halteelemente zur Festlegung der elektrischen Speichereinrichtung/Batterie am jeweils zugeordneten Seitenschweller nunmehr derart verlängert, dass sich diese zumindest im Wesentlichen bis zum jeweiligen vorderen Ende des zugehörigen Seitenschwellers - oder gegebenenfalls ein Stück darüber hinaus - erstrecken. Durch das jeweilige Halteelement ist somit am vorderen Ende ein Abstützbereich bereitgestellt, an welchem sich das jeweilige vordere Fahrzeugrad nach einer unfallbedingten Rückverschiebung infolge einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung abstützen kann. Somit kann auf einfache Weise bei elektrisch antreibbaren Personenkraftwagen eine Intrusion des jeweils nach hinten bewegten vorderen Fahrzeugrads in die Fahrgastzelle hinein oder eine örtliche Überlastung der Rohbaustruktur des Personenkraftwagens vermieden werden.In order to create a protective device of the type mentioned at the beginning, by means of which improved accident behavior of the electrically driven passenger car can be achieved, it is provided according to the invention that the respective holding element, by means of which the electrical storage device is fastened to the respectively assigned side sill, at least essentially up to the front end of which is extended and has a support area on which the associated front vehicle wheel can be supported in the event of an accident-related backward movement as a result of a frontal collision with an obstacle with a narrow overlap. In other words, in the case of the protective device, the retaining elements that are present anyway for fixing the electrical storage device/battery to the associated side sill are now extended in such a way that they extend at least essentially to the respective front end of the associated side sill—or possibly a little beyond it. The respective holding element thus provides a support area at the front end, on which the respective front vehicle wheel can be supported after an accident-related rearward displacement as a result of a frontal collision with an obstacle with a narrow overlap. In this way, an intrusion of the respectively rearwardly moved front vehicle wheel into the passenger compartment or a local overloading of the shell structure of the passenger vehicle can be avoided in a simple manner in electrically driven passenger vehicles.
Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die elektrische Speichereinrichtung bei einer unfallbedingten Rückbewegung des entsprechenden vorderen Fahrzeugrades infolge einer entsprechenden Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung unter Vermittlung des jeweiligen Halteelements am Fahrzeugrad abstützbar ist. Somit wirkt die Masse der Batterie nicht mehr auf die Rohbaustruktur des Kraftwagens, sondern direkt über das jeweilige Halteelement auf das zugehörige vordere Fahrzeugrad. Die durch die Masse der Batterie bewirkte Kraft kann darüber hinaus auch zum gezielten Deformieren des vorderen Fahrzeugsrades und zur Beeinflussung der Radkinematik im weiteren Verlauf des Unfallszenariums benutzt werden.In a further embodiment of the invention, it has been shown to be particularly advantageous if the electrical storage device can be supported on the vehicle wheel by means of the respective holding element when the corresponding front vehicle wheel moves backwards as a result of a corresponding frontal collision. Thus, the mass of the battery no longer acts on the bodyshell structure of the motor vehicle, but directly via the respective holding element on the associated front vehicle wheel. The force caused by the mass of the battery can also be used to selectively deform the front vehicle wheel and to influence the wheel kinematics as the accident scenario progresses.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das jeweilige Halteelement an einem vorderen Ende eine Abweisschräge aufweist. Hierdurch kann entweder ein Abweis- oder aber ein Verhakungseffekt für die aufprallende Felge des vorderen Fahrzeugsrades erzeugt werden.A further advantageous embodiment provides that the respective holding element has a deflecting bevel at a front end. As a result, either a repelling effect or an interlocking effect can be generated for the impacting rim of the front vehicle wheel.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass ein innenseitig des zugeordneten Fahrzeugrads verlaufender Längsträger mit dem zugehörigen Seitenschweller über einen Anschlussträger verbunden ist, der eine Verstärkung aufweist. Durch diese Verstärkung des Anschlussträgers kann ein örtliches Versagen der Rohbaustruktur beim Auftreffen des infolge einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung rückverlagerten vorderen Fahrzeugrades verhindert werden.A further advantageous embodiment provides that an inside of the associated Vehicle wheel extending side member is connected to the associated side skirts via a connection carrier having a reinforcement. This reinforcement of the connection carrier can prevent a local failure of the shell structure when the front vehicle wheel, which has been displaced backwards as a result of a frontal collision with an obstacle with a narrow overlap, hits it.
Bei der Verstärkung kann es sich dabei vorzugsweise um ein Stützelement in Form eines Schottblechs oder einer Stützstrebe handeln, welches über Eck den Anschlussträger an einem vorderen Ende der Fahrgastzelle, insbesondere einen Querträger, abstützt. Dabei kann eine mittelbare oder unmittelbare Abstützung der Stützstrebe nach hinten an der Speichereinrichtung vorteilhaft sein. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann als Verstärkung eine Aussteifung, insbesondere eine Ausschäumung, innerhalb des Anschlussträgers vorgesehen sein, um ein lokales Kollabieren dieses Trägerteils zu vermeiden.The reinforcement can preferably be a support element in the form of a partition plate or a support strut, which supports the connection carrier at a front end of the passenger compartment, in particular a cross member, at a corner. Direct or indirect support of the support strut to the rear on the storage device can be advantageous. As an alternative or in addition to this, stiffening, in particular foaming, can be provided within the connection carrier as a reinforcement, in order to prevent this carrier part from collapsing locally.
Zur Erfüllung einer weiteren Funktion hat es sich darüber hinaus in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige Halteelement außerdem als Seitenaufprallschutzelement ausgebildet ist.In order to fulfill a further function, it has also been shown to be advantageous in a further embodiment of the invention if the respective holding element is also designed as a side impact protection element.
Schließlich hast es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige Halteelement als über die zumindest im Wesentlichen gesamte Länge der elektrischen Speichereinrichtung verlaufendes Leistenelement ausgebildet ist. Ein derartiges Leistenelement ist besonders einfach und kostengünstig, beispielsweise als Profil, herzustellen und besonders gut geeignet, die Speichereinrichtung am vorderen Fahrzeugrad abzustützen, falls eine Frontalkollision mit einer geringen Breitenüberdeckung erfolgt.Finally, it has proven to be advantageous if the respective holding element is designed as a strip element running at least substantially over the entire length of the electrical storage device. Such a strip element is particularly simple and inexpensive to produce, for example as a profile, and is particularly well suited to supporting the storage device on the front vehicle wheel if a frontal collision occurs with a small width overlap.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine ausschnittsweise Unteransicht auf einen elektrisch antreibbaren Personenkraftwagen, bei welchem zwischen jeweiligen, hinter einem jeweils zugeordneten vorderen Fahrzeugrad angeordneten Seitenschwellern wenigstens eine elektrische Speichereinrichtung in Form einer Batterie angeordnet ist, welche über wenigstens ein jeweiliges Halteelement am zugeordneten Seitenschweller gehalten ist, wobei vorliegend ein gezeigtes Halteelement zumindest im Wesentlichen zu einem vorderen Ende des zugeordneten Seitenschwellers verlängert ist und einen Abstützbereich aufweist, an welchem das zugehörige vordere Fahrzeugrad bei einer unfallbedingten Rückbewegung infolge einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung abstützbar ist; -
2 eine ausschnittsweise und perspektivische Vorderansicht auf die Anordnung der elektrischen Speichereinrichtung in Form der Batterie zwischen den jeweiligen Seitenschwellern; -
3 eine Seitenansicht auf den Personenkraftwagen gemäß1 , wobei unterhalb des Seitenschwellers das bis zu dessen vorderen Ende verlängerte Halteelement der Schutzeinrichtung erkennbar ist; und in den -
4a ,4b jeweils eine ausschnittsweise Unteransicht des Personenkraftwagens analog zu1 , wobei4a die Schutzeinrichtung vor und4b die Schutzeinrichtung nach einer unfallbedingten Rückbewegung des vorderen Fahrzeugrades infolge einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung zeigt.
-
1 a sectional bottom view of an electrically drivable passenger car, in which at least one electrical storage device in the form of a battery is arranged between respective side skirts arranged behind a respectively assigned front vehicle wheel, which is held on the assigned side skirt via at least one respective holding element, with a holding element being shown in the present case is extended at least essentially to a front end of the associated side sill and has a support area on which the associated front vehicle wheel can be supported in the event of an accident-related backward movement as a result of a frontal collision with an obstacle with a narrow overlap; -
2 a fragmentary and perspective front view of the arrangement of the electrical storage device in the form of the battery between the respective side sills; -
3 a side view of the passenger car according to FIG1 , wherein the retaining element of the protective device, which is extended up to its front end, can be seen below the side sill; and in the -
4a ,4b each a partial bottom view of the passenger car analogous to1 , in which4a the protective device before and4b shows the protective device after an accident-related backward movement of the front vehicle wheel as a result of a frontal collision with an obstacle with a narrow overlap.
In
Unterhalb einer Fahrgastzelle 10 sind vorliegend jeweilige Seitenschweller 12 erkennbar, welche jeweils zugeordnete Seitenwände 14 des Kraftwagens nach unten hin begrenzen. Die Seitenschweller 12 erstrecken sich dabei zwischen jeweils zugeordneten vorderen Fahrzeugrädern 16 bzw. hinteren Fahrzeugrädern 18. Insbesondere aus
In Zusammenschau der
Die Besonderheit des jeweiligen Halteelements 32, von welchen vorliegend lediglich eines der beiden Bauteile dargestellt ist, liegt nun darin, dass sich dieses zumindest im Wesentlichen bis zu einem vorderen Ende 34 des Seitenschwellers 12, welches im Nahbereich hinter dem jeweils zugehörigen vorderen Fahrzeugrad 16 angeordnet ist, erstreckt. Mit anderen Worten ist das jeweilige Halteelement 32 nicht nur über die gesamte Länge der elektrischen Speichereinrichtung 30 vorgesehen, sondern darüber hinaus bis zum vorderen Ende 34 des jeweiligen Seitenschwellers 12 verlängert. Das jeweilige Halteelement 32 weist dabei einen Abstützbereich 36 auf, an welchem das zugeordnete vordere Fahrzeugrades 16 bei einer unfallbedingten Rückbewegung infolge einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung abstützbar ist.The special feature of the
Derartige Frontalkollisionen mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung, welche üblicherweise auch als Offset-Crash bezeichnet werden, werfen die Problematik auf, dass das Hindernis bzw. der Unfallpartner derart im Bereich der vorderen Knautschzone auf den Personenkraftwagen auftrifft, das zwar das jeweilige vordere Fahrzeugrad 16 zurückverschoben wird, nicht jedoch der innenseitig des jeweiligen Fahrzeugrads 16 angeordnete Längsträger 20 zur Absorption von Aufprallenergie beaufschlagt wird. Demzufolge wird das jeweilig getroffene vordere Fahrzeugrad 16 mit äußerst großer Wucht in Richtung der Fahrgastzelle 10 beschleunigt, was gegebenenfalls - ohne vorkehrende Maßnahmen - zu erheblichen Intrusionen in die Fahrgastzelle 10 oder zu einer Überlastung der Rohbaustruktur rund um das Fahrzeugrad 16 führen kann. Da im vorliegenden Fall außerdem die elektrische Speichereinrichtung 30 vorgesehen ist, ist die Schutzeinrichtung mit den beiden Halteelementen 32 von erheblicher BedeutungSuch frontal collisions with an obstacle with a small width overlap, which are usually also referred to as offset crashes, raise the problem that the obstacle or the accident partner hits the passenger car in the area of the front crumple zone in such a way that the respective
Diese Schutzeinrichtung bzw. das jeweilige Halteelement 32 sorgt nämlich dafür, dass sich das jeweils vordere Fahrzeugrad 16, welches unfallbedingt nach hinten verschoben wird, zusätzlich am entsprechenden Halteelement 32 abstützen kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass im vorliegenden Fall die elektrische Speichereinrichtung 30 unter Vermittlung des entsprechenden Halteelements 32 direkt am rückverlagerten vorderen Fahrzeugrad 16 abgestützt werden kann. Hierdurch wird die Karosseriestruktur erheblich entlastet, weil dadurch die durch die Masse der Speichereinrichtung 30 erzeugte Kraft nicht mehr auf die Rohbaustruktur wirkt, sondern vielmehr über das verlängerte Halteelement 32 direkt am vorderen Fahrzeugrad 16 abgestützt wird. Diese Kraft kann auch zum gezielten Deformieren des vorderen Fahrzeugrads 16 und zur Beeinflussung der Radkinematik genutzt werden.This protective device or the
Wie insbesondere aus
Anhand der
Als zusätzliche Maßnahme zur Aussteifung der Rohbaustruktur ist vorliegend eine Verstärkung 40 des Anschlussträgers 22 vorgesehen. Konkret handelt es sich vorliegend bei der Verstärkung einerseits um ein Stützelement 42 in Form eines Schottblechs, mittels welchem der Anschlussträger 22 über Eck an einem vorderen Ende der Fahrgastzelle insbesondere einem Querträger 44, abgestützt ist. Dabei kann zudem eine mittelbare oder unmittelbare Abstützung an der Speichereinrichtung 30 vorgesehen sein.A
Neben dem Stützelement 42 ist als weitere Verstärkung 40 vorliegende eine Aussteifung in Form einer Ausschäumung 46 innerhalb des Anschlussträgers 22 vorgesehen, um diesen entsprechend gegen einen Aufprall des vorderen Fahrzeugrads 16 zu verstärken.In addition to the
Wie er aus
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Legal Events
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