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Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung eines Personenkraftwagens für eine Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 2.
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Von Personenkraftwagen ist es bekannt, dass Kollisionen mit einem sich bewegenden oder stehenden Hindernis mit einer geringen Breitenüberdeckung äußerst problematisch sind, und zwar insbesondere im Hinblick auf Verletzungen der vorderen Fahrzeuginsassen. Bei derartigen Frontalkollisionen besteht nämlich das Problem, dass der Personenkraftwagen derart versetzt mit dem Hindernis kollidiert, dass ein jeweiliger, innenseitig des korrespondierenden Vorderrads angeordneter Längsträger nicht durch das Hindernis beaufschlagt wird und somit nicht zur Absorption von Aufprallenergie beitragen kann. Vielmehr ergibt sich bei derartigen Frontalkollisionen ein Unfallszenario, bei dem das Hindernis außenseitig des entsprechend seitlich zugeordneten Längsträgers in den Vorbau des Kraftwagens eindringt und auf das korrespondierende Vorderrad auftrifft. Durch die gegebenenfalls erhebliche eingetragene Energie kann das Vorderrad unter Umständen stark beschleunigt werden, so dass es zu einer erheblichen Intrusion in die hinter dem Vorderrad angeordnete Stirnwand der Fahrgastzelle des Personenkraftwagens kommen kann.
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Diese Problematik verstärkt sich bei entsprechenden Vorderachsgeometrien, insbesondere bei einer entsprechenden Anordnung von jeweiligen Radlenkern der lenkbaren Vorderräder. Eine jeweilige, zumindest mittelbare Anbindung der Radlenker am Kraftwagenrohbau über einen Hilfsrahmen, welcher üblicherweise auch als Integralträger bezeichnet wird, kann bei besagten Frontalkollisionen eine Zwangsführung des Vorderrads bewirken, so dass sich dieses in Richtung des entsprechenden Stirnwandbereichs – zur Fahrzeugmitte hin – eindreht. Insbesondere Achskonzepte, bei denen die Radkräfte über eine Zugstrebe nach vorne in den Achsträger und die Karosserie geleitet werden, zeigen diese Tendenz.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Personenkraftwagens realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schutzeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Schutzeinrichtung zu schaffen, mittels welcher bei einer Frontalkollision des Personenkraftwagens mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung eine übermäßige Intrusion des unfallbedingt rückverlagerten Rades in einen hinter diesem liegenden Stirnwandbereich der Fahrgastzelle des Personenkraftwagens vermieden werden kann, weist diese gemäß Patentanspruch 1 wenigstens ein Abstützelement auf, über welches ein gegenüber dem zugeordneten Längsträger seitlich abstehender Trägerteil des Biegequerträgers bei der Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung am seitlich zugeordneten Anbindungsbereich des Hilfsrahmens abstützbar ist.
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Durch die Abstützung des seitlich abstehenden Trägerteils des Biegequerträgers über das Abstützelement am seitlich zugeordneten Anbindungsbereich des Hilfsrahmens für den entsprechenden Radlenker ist ein zusätzlicher, optimierter Kraftpfad darstellbar, über welchen in den Anbindungsbereich unfallbedingte Kräfte gezielt eingeleitet werden. Die unfallbedingten Kräfte führen dann zu einer Deformation des Hilfsrahmens bzw. des Anbindungsbereichs für den Radlenker. Infolge der gezielten Deformation kommt es zu einem durch die Frontalkollision bewirkten und somit passiven Einlenken des Rades, wobei sich eine vordere Seite des Rades in Fahrzeugquerrichtung nach innen – zu Fahrzeugmitte hin – eindreht. Mit anderen Worten verläuft das Rad nach dem Einlenken schräg zur Fahrzeuglängsrichtung von vorne innen nach hinten außen.
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Das im Verlauf der Frontalkollision rückverlagerte Rad kann dadurch auf eine hinter dem Rad angeordnete Schwellerstruktur geführt und an dieser abgestützt oder über die Schwellerstruktur hinaus, d. h. an dieser außenseitig vorbei geführt werden und nicht oder nicht übermäßig in den Stirnwandbereich eindringen.
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Eine Absorption von restlicher Unfallenergie kann dann vorteilhafter Weise mittels wenigstens eines, hinter dem jeweiligen Rad an einem korrespondierenden Seitenschweller des Personenkraftwagens gehaltenen Anschubelements erfolgen, unter dessen Vermittlung das infolge der Frontalkollision in Stützanlage mit dem Anschubelement rückverlagerte Rad an hinter dem Seitenschweller angeordneten Strukturen des Personenkraftwagens abstützbar ist. Das Anschubelement kann die verbliebende Unfallenergie an Strukturen mit einem hohen Energieabsorptionsvermögen, beispielsweise an die Hinterachse, weiterleiten und aufteilen.
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Um des Weiteren eine Schutzeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 2 angegebenen Art zu schaffen, mittels welcher insbesondere bei einer Frontalkollision des Personenkraftwagens mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Personenkraftwagens realisierbar ist, umfasst die Schutzeinrichtung erfindungsgemäß eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung und wenigstens ein Stellglied, mittels welchem in Abhängigkeit von der Erfassung der Frontalkollision ein Einlenken des auf Seiten des Hindernisses angeordneten Rades nach innen bewirkbar ist.
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Wird von der Erfassungseinrichtung eine Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung erfasst, so wird wenigstens ein die Frontalkollision charakterisierendes Signal an das Stellglied übermittelt. Mittels des Stellglieds wird das Rad in Abhängigkeit von dem Signal aktiv eingelenkt, so dass sich eine vordere Seite oder Kante des Rades in Fahrzeugquerrichtung nach innen – zu Fahrzeugmitte hin – eindreht und das Rad schräg zur Fahrzeuglängsrichtung von vorne innen nach hinten außen verläuft. Hierdurch kann das Rad an der zuvor genannten Schwellerstruktur, insbesondere unter Vermittlung des Anschubelements abgestützt oder an der Schwellerstruktur vorbeigeführt werden.
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Den Schutzeinrichtungen liegt somit der gemeinsame erfinderische Gedanke zugrunde, ein – passives bzw. aktives – Einlenken des Rades zu bewirken, um somit übermäßige Intrusionen in einen Stirnwandbereich des Personenkraftwagens zu vermeiden.
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Das Stellglied zum aktiven Einlenken des Rades ist beispielsweise ein Stellglied einer Servolenkung, insbesondere einer elektrischen Servolenkung. Wird die Frontalkollision erfasst, so wird mittels des Stellglieds vorzugsweise eine maximale Kraft auf ein Lenkgestänge aufgebracht, um dadurch das Rad besonders schnell einzulenken. Dabei kann ein vorgebbarer Lenkwinkel des Rads eingestellt werden.
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Zum Erfassen der Frontalkollision umfasst die Erfassungseinrichtung beispielsweise wenigstens einen Abstandssensor, mittels welchem der Abstand des Personenkraftwagens vom Hindernis erfassbar ist. Mit dem aktiven Einlenken des Rades kann auch bereits vor der eigentlichen Frontalkollision begonnen werden, so dass das Rad bei der tatsächlich eintretenden Frontalkollision bereits seine vorteilhafte, schräge Stellung aufweist.
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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 schematische Unteransicht auf einen Personenkraftwagen, gezeigt vor einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung;
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2 eine schematische Unteransicht auf den Personenkraftwagen mit einer Schutzeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, gezeigt zu einem Zeitpunkt während des Verlaufs der Frontalkollision;
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3 eine schematische Unteransicht auf den Personenkraftwagen mit einer Schutzeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, gezeigt zu einem Zeitpunkt während des Verlaufs der Frontalkollision; und
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4 eine schematische Unteransicht auf den Personenkraftwagen mit einer Schutzeinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform, gezeigt zu einem Zeitpunkt während des Verlaufs der Frontalkollision
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1 zeigt in einer schematischen Unteransicht einen Personenkraftwagen 10 vor einer Frontalkollision mit einem durch einen Kraftpfeil F1 angedeuteten Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung. Dabei ist eine Vorbaustruktur 12 mit einem Querträger 14 unterhalb einer vorderen Stirnwand erkennbar, durch welche die Fahrgastzelle in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne begrenzt ist. Im Bereich der Vorbaustruktur 12 erstrecken sich in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längsträger 16 einer Hauptlängsträgerebene 18. Vorderseitig an den Längsträgern 16 ist zumindest mittelbar – beispielsweise über jeweilige Energieabsorptionselemente – ein Biegequerträger 20 abgestützt, welcher außenseitig jeweilige, gegenüber dem zugeordneten Längsträger 16 seitlich abstehende Trägerteile 21 umfasst.
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Ferner ist aus 1 ein Hilfsrahmen 22 in Form eines Integralträgers zu erkennen, welcher unterseitig an den Längsträgern 16 befestigt ist. Am Integralträger 22 sind Radlenker 24 rohbauseitig angebunden, welche zum Führen eines jeweiligen Vorderrads 26a–b einer Vorderachse 28 dienen. Die Radlenker 24 umfassen jeweils eine Zugstrebe 25, welche sich schräg zur Fahrzeuglängsrichtung von vorne innen nach hinten außen erstreckt und welche radseitig an einem Radträger angelenkt ist. Rohbauseitig ist die Zugstrebe 25 am Integralträger 22 in einem Anbindungsbereich 27 gelenkig angebunden.
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In 1 sind auch einer Hinterachse 30 sowie zugeordnete steife Strukturen 32 zu erkennen, ebenso wie hintere, in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längsträger 34. Auch ein Antriebsaggregat 36 ist zu erkennen, welches einen Motor in Form einer Verbrennungskraftmaschine und ein mit dem Motor gekoppeltes Getriebe umfasst.
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2 zeigt den Personenkraftwagen 10 zu einem Zeitpunkt während des Verlaufs der Frontalkollision mit dem Hindernis geringer Breitenüberdeckung. Um dabei übermäßige Intrusionen in die Stirnwand 14 zu vermeiden, umfasst der Personenkraftwagen 10 gemäß 2 eine Schutzeinrichtung 38. Die Schutzeinrichtung 38 umfasst jeweilige, dem jeweiligen Anbindungsbereich 27 zugeordnete Abstützelemente, von welchen in 2 das linke Abstützelement durch einen Kraftpfeil F2 veranschaulicht ist. Über das jeweilige Abstützelement ist der jeweilige seitlich abstehende Trägerteil 21 des Biegequerträgers 20 bei seiner unfallbedingten Rückverlagerung infolge der Frontalkollision am Integralträger 22 zumindest im Anbindungsbereich 27 des Hilfsrahmens 22 für die Zugstrebe 25 abstützbar.
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Infolge dieser Abstützung werden eine Deformation des Integralträgers 22 in dem Anbindungsbereich 27 sowie ein daraus resultierendes Einlenken des auf Seiten des Hindernisses angeordneten Vorderrades 26a–b, vorliegend des linken Vorderrades 26a bewirkt. Wie aus 2 zu erkennen ist, wird dabei durch die Frontalkollision und somit passiv eine vordere Seite 40 des Vorderrades 26a nach innen – zur Fahrzeugmitte hin – um eine Hochachse eingedreht, so dass das Vorderrad 26a schräg zur Fahrzeuglängsrichtung von vorne innen nach hinten außen verläuft. Dadurch kann das Vorderrad 26a im Verlauf seiner unfallbedingten Rückverlagerung auf einen hinter dem Vorderrad 26a angeordneten Seitenschweller 42 geführt und an diesem abgestützt oder vorbeigeführt werden. Über das Abstützelement bildet sich dabei ein durch den Kraftpfeil F2 veranschaulichter, zusätzlicher Kraftpfad aus, über den unfallbedingten Kräfte in den Anbindungsbereich 27 des Integralträgers 22 eingeleitet werden. Diese eingeleiteten Kräfte bewirken dann die Deformation und in der Folge das passive Einlenken.
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3 zeigt den Personenkraftwagen 10 mit der Schutzeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zu einem Zeitpunkt des Verlaufs der Frontalkollision. Wie in 3 durch einen Richtungspfeil 44 veranschaulicht ist, wird mittels der Schutzeinrichtung ebenfalls ein Einlenken des Vorderrads 26a nach innen bewirkt. Das Einlenken erfolgt nun allerdings passiv mittels wenigstens eines Stellglieds einer elektrischen Servolenkung des Personenkraftwagens. Bei den Vorderrädern 26a–b handelt es sich um Vorderräder, welche mittels einer Lenkung, vorliegend der elektrischen Servolenkung gelenkt werden können, um beispielsweise einer Kurve zu folgen. Das Stellglied der elektrischen Servolenkung wird nun verwendet, um das Einlenken zumindest des Vorderrads 26a aktiv zu bewirken.
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Die Schutzeinrichtung umfasst dabei auch eine mit dem Stellglied gekoppelte Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Frontalkollision mit dem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung. Wird eine solche, drohende Frontalkollision erfasst, so wird ein Signal von der Erfassungseinrichtung an das Stellglied übermittelt. In Abhängigkeit von diesem Signal wird ein Lenkgestänge der elektrischen Servolenkung mit einer Betätigungskraft mittels des Stellglieds beaufschlagt. Dadurch wird ein vorgebbarer Lenkwinkel des Vorderrads 26a eingestellt, woraus das geschilderte Einlenken resultiert.
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Aus 4 ist erkennbar, dass die erste und die zweite Ausführungsform auch ohne weiteres miteinander kombinierbar sind. Ferner ist in 4 ein Anschubelement der mit 38 bezeichneten Schutzeinrichtung durch Kraftpfeile F3, F4 veranschaulicht. Das Anschubelement verläuft zumindest bereichsweise im Seitenschweller 42 und ist beispielsweise an diesem gehalten. Unter Vermittlung das jeweiligen, hinter dem jeweiligen Vorderrad 26a–b angeordneten Anschubelements ist das infolge der Frontalkollision in Stützanlage mit dem Anschubelement rückverlagerte Vorderrad 26a an hinter dem Seitenschweller 42 angeordneten Strukturen des Personenkraftwagens 10 abstützbar ist. Wie durch den Kraftpfeil F4 angedeutet ist, kann restliche Unfallenergie beispielsweise die Strukturen 32 der Hinterachse 30 sowie in die hinteren Längsträger 34 eingeleitet und von diesen absorbiert werden.
