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Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine Vorbaustruktur eines Kraftwagenrohbaus gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen ist es allgemein bekannt, dass Frontalkollisionen 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 ein jeweiliger seitlicher, innenseitig eines korrespondierenden vorderen Fahrzeugrads angeordneter Längsträger in Folge der geringen Breitenüberdeckung nicht durch das Hindernis/den Unfallpartner beaufschlagt wird und somit nicht zur Absorption von Aufprallenergie beitragen kann. Vielmehr ergibt sich bei derartigen Frontalkollisionen ein Unfallszenario, bei dem es zu einer hohen Belastung der vom Hindernis und/oder vom unfallbedingt beschleunigten Fahrzeugrad getroffenen Fahrzeugstruktur im Bereich einer vorderen Stirnwand der Fahrgastzelle, einer vorderen Fahrzeugsäule und/oder einer Seitenwand in diesem Bereich kommen kann. Gegebenenfalls kann dies zu Intrusionen in die Fahrgastzelle insbesondere im Bereich des Fußraums des Fahrzeuglenkers oder des Beifahrers führen sowie gegebenenfalls auch zu einer Rückverschiebung des Cockpits mit den entsprechenden Komponenten.
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Darüber hinaus sind aus dem Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen allgemein Kraftwagenrohbauten bekannt, deren Vorbaustruktur jeweilige Längsträger umfasst, an deren vorderen Enden zumindest mittelbar ein Querträger abgestützt ist, dessen jeweilige Endabschnitte gegenüber dem jeweils zugehörigen Längsträger seitlich überstehen. Im Bereich des jeweiligen Endabschnitts des Querträgers trifft bei einer Kollision mit geringer Breitenüberdeckung üblicherweise das Hindernis auf die Vorbaustruktur auf.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schutzeinrichtung zu schaffen, mittels welcher sich ein verbessertes Unfallverhalten bei einem derartigen Unfallszenario realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schutzeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Schutzeinrichtung zu schaffen, mittels welcher sich ein verbessertes Unfallverhalten des Kraftwagens bei einer Kollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass im jeweiligen Eckbereich zwischen dem entsprechenden Endabschnitt des Querträgers und dem zugeordneten Längsträger ein zugehöriges Keilelement angeordnet ist. Ein derartiges Keilelement, welches beispielsweise in Draufsicht im Wesentlichen dreieckförmig gestaltet ist, bietet mehrere Vorteile beim Auftreffen eines Hindernisses mit geringer Breitenüberdeckung auf die Vorbaustruktur. Einerseits bildet das Keilelement beim Auftreffen des Hindernisses durch Rotation bzw. durch Eindrehen einen Hebel, der zwischen dem Hindernis bzw. der Barriere einerseits und fahrzeugseitigen Bauteilen wie beispielsweise dem entsprechenden Längsträger und einem Antriebsaggregat abgestützt ist. Durch diesen Hebel wird das Fahrzeug von dem Hindernis bzw. der Barriere weggedrückt. Andererseits entsteht durch die Rotation bzw. das Eindrehen des Keilelements in Folge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung durch das Hindernis eine Rampe, entlang welcher das Hindernis bzw. die Barriere zur Fahrzeugaußenseite hin abgewiesen wird. Sowohl durch das Wegdrücken des Fahrzeugs von dem Hindernis bzw. der Barriere weg als auch durch das Abweisen des Hindernisses bzw. der Barriere nach hinten hin zur Fahrzeugaußenseite wird erreicht, dass sich insgesamt die Intrusionen in eine dahinterliegende Stirnwand sowie Deformationen einer dahinter liegenden Fahrzeugsäule (A-Säule) und einen dahinterliegenden Seitenschweller durch das Vorderrad reduzieren lassen. Hierdurch wird insbesondere die Verletzungsgefahr für die vorderen Fahrzeuginsassen deutlich reduziert.
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Als zusätzlicher Aspekt der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung ist zu berücksichtigen, dass gleichzeitig der entsprechende Längsträger aktiviert wird und zusätzliche Energie aufnehmen kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen.
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Dabei zeigen:
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1 eine ausschnittsweise und perspektivische Seitenansicht auf eine Vorbaustruktur eines Personenkraftwagens mit einem an jeweils zugehörigen Längsträgern abgestützten Querträger, dessen jeweilige Endabschnitte gegenüber den jeweils zugehörigen Längsträger seitlich überstehen, und mit einer Schutzeinrichtung, welche im jeweiligen Eckbereich zwischen dem entsprechenden Endabschnitt des Querträgers und dem zugeordneten Längsträger ein Keilelement umfasst, welches als Strangpressprofil gestaltet ist; und in den
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2a, 2b, 2c, 2d jeweils eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Vorbaustruktur gemäß 1, wobei eine Abfolge verschiedener Zeitpunkte einer Frontalkollision des Personenkraftwagens mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung zur Erläuterung der jeweiligen Schutzeinrichtung dargestellt ist.
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In 1 ist in einer ausschnittsweisen perspektivischen Seitenansicht eine Vorbaustruktur 10 eines Kraftwagenrohbaus eines Personenkraftwagens dargestellt. Insbesondere erkennbar ist dabei einer von zwei Längsträgern 12 einer Hauptlängsträgerebene, welche sich im Wesentlichen horizontal in die Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Wie in Zusammenschau mit 2a, welche in einer ausschnittsweisen Draufsicht den linken vorderen Bereich der Vorbaustruktur 10 zeigt, erkennbar ist, ist der entsprechend sichtbare linke Längsträger 12 im Bereich einer vorderen Stirnwand 14 einer Fahrgastzelle 16 abgestützt. Ein entsprechender, in den Zeichnungen nicht erkennbarer rechter Längsträger 12 ist in identischer Weise ausgebildet und erstreckt sich rechts des ausschnittsweise erkennbaren Antriebsaggregats 18.
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Am vorderen Ende des jeweiligen Längsträgers 12 ist ein zugehöriges Energieabsorptionselement 20 eingesteckt und abgestützt, unter dessen Vermittlung ein Querträger 22 eines nicht weiter erkennbaren Stoßfängers gehalten ist. Der Querträger 22 umfasst dabei einen jeweils seitlich zugeordneten Endabschnitt 24, welcher gegenüber dem zugeordneten Längsträger 12 zur Fahrzeugaußenseite hin übersteht. Der jeweilige Endabschnitt 24 ist dabei vor einem seitlich zugeordneten, hier jedoch nicht erkennbaren Radhaus eines entsprechenden Vorderrads 26 angeordnet.
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in einem jeweiligen Eckbereich 28 zwischen dem entsprechenden Endabschnitt 24 des Querträgers 22 und dem zugeordneten Längsträger 12 – respektive des Energieabsorptionselements 20 – ist ein jeweiliges Keilelement 30 einer Schutzeinrichtung angeordnet. Dieses Keilelement 30 weist vorliegend eine Wabenstruktur auf und ist aus einem Strangpressprofil, beispielsweise aus einer Aluminium- oder Stahllegierung gebildet. Außerdem ist insbesondere aus den 1 und 2a erkennbar, dass das Keilelement 30 in seiner Form an den Eckbereich 28 angepasst ist. Mit anderen Worten ist das Keilelement 30 beispielsweise auf die Krümmung des Endabschnitts 24 bzw. auf den Verlauf zwischen dem Energieabsorptionselement 20 und dem vorderen Ende des eigentlichen Längsträgers 12 abgestimmt, sodass dieses am Querträger 22 großflächig anliegt. Dabei ist das Keilelement 30 zwar der Kontur des Längsträgers 12 und des Energieabsorptionselementes 20 angepasst, liegt aber nicht an diesen an. Vielmehr wurde zwischen dem Keilelement 30 und dem Längsträger 12 bzw. dem Energieabsorptionselement 20 bewusst Luft einkonstruiert, damit des Energieabsorptionselement 20 ohne Behinderung durch das Keilelement 30 bei Frontalkollisionen mit größeren Überdeckungen unter Energieaufnahme deformieren kann. Das Keilelement 30 selbst ist ausschließlich am überstehenden Endabschnitt 24 des Querträgers 22 befestigt.
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Ein entsprechend gespiegelt formgleiches Keilelement 30 ist auf der anderen Fahrzeugseite zwischen dem rechten Längsträger 12 respektive dessen Energieabsorptionselement 20 und dem zugeordneten Endabschnitt 24 des Querträgers 22 vorgesehen.
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Anhand der 2a bis 2d, welche die Vorbaustruktur 10 jeweils in einer ausschnittsweisen Draufsicht während einer Frontalkollision mit einem Hindernis 32 mit geringer Breitenüberdeckung zeigen, soll nun die Wirkungsweise der Schutzeinrichtung erläutert werden:
Wie zunächst aus 2a erkennbar ist, trifft bei einer derartigen Frontalkollision das Hindernis 32 derart auf die Vorbaustruktur 10 auf, dass der seitlich zugehörige Längsträger 12 nicht direkt beaufschlagt wird, sondern vielmehr das Hindernis 32 seitlich des Längsträgers 12 in die Vorbaustruktur 10 eindringt.
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Wie nun anhand von 2b erkennbar ist, bewirkt das entsprechend seitlich dem Hindernis 32 zugeordnete Keilelement 30 der Schutzeinrichtung zunächst, dass der entsprechend zugehörige Längsträger 12 aktiviert wird. Ein hinterer Eckbereich 34 des Keilelements 30 dient bei einer entsprechenden Kraftbeaufschlagung durch das Hindernis 32 als Rotationspol, um welchen das Keilelement 30 – gemäß dem Pfeil 36 – in Folge der Kraftbeaufschlagung durch das Hindernis 32 rotiert wird. Dabei stützt sich das Keilelement 30 – mit dem Eckbereich 34 voraus – am zugeordneten Längsträger 12 sowie am dahinterliegenden Antriebsaggregat 18 ab. Das Keilelement 30 wird somit gemäß dem Pfeil 38 soweit in Richtung des Antriebsaggregats 18 verschoben, bis eine entsprechende Abstützung gegeben ist. Vorzugsweise ist hierbei das Antriebsaggregat 18 nahe der Innenseite des zugehörigen Längsträgers 12 angeordnet. Gegebenenfalls kann zur Abstützung zwischen der Innenseite des Längsträgers 12 und dem Antriebsaggregat auch ein entsprechendes Stützelement angeordnet sein, sodass das Keilelement 30 nicht übermäßig in Richtung des Pfeils 38 bewegt werden muss, bevor sich eine hebelartige Abstützung ergibt.
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Dadurch, dass das Keilelement 30 einen Hebel bildet, ergibt sich eine Bewegung der Vorbaustruktur 10 bzw. des Kraftwagens insgesamt von der Barriere bzw. dem Hindernis 32 weg, wodurch die Rohbaustruktur auf noch weiter näher beschriebene Weise entlastet wird. Die Abstützung am zugehörigen Längsträger 12 bzw. am dahinterliegenden Antriebsaggregat 18 in Fahrzeugquerrichtung führt dabei zur Bildung einer Rampe, sodass das Fahrzeug frühzeitig in Fahrzeugquerrichtung von dem Hindernis 32 weg bewegt wird. Hierzu ist eine vordere Stirnseite 40 des Keilelements mit dem zugeordneten Endabschnitt 24 des Querträgers 22 als Abgleitschräge 42 vorgesehen, sodass sich die Relativposition zwischen der Vorbaustruktur 10 und dem Hindernis 32 derart verändert, dass dieses möglichst weit zur Fahrzeugaußenseite hin verschoben wird.
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Das Ergebnis des Wegverschiebens des Hindernisses 32 in Fahrzeugquerrichtung nach außen ist im Weiteren aus den 2c und 2d ersichtlich. Durch die erwünschte und eingeleitete Relativbewegung zwischen der Vorbaustruktur 10 des Kraftwagens und dem Hindernis 32 wird nämlich insbesondere erreicht, dass das Vorderrad 26 mit seinem hinteren Ende – aufgrund der Anbindung mittels seiner Fahrwerksglieder 44 – nicht übermäßig zur Fahrzeugmitte hin eingedreht wird, sondern vielmehr – zumindest am Anfang des Auftreffens auf die Fahrgastzelle 16 – etwa in Geradeausfahrstellung positioniert ist. Somit trifft das Vorderrad 26 mit seinem hinteren Ende in erwünschter Weise in einem Eckbereich zwischen einem seitlich zugeordneten Seitenschweller 46, an welchem sich nach oben hin eine nicht erkennbare Fahrzeugsäule (A-Säule) und zur Fahrzeugmitte ein vorderer Querträger 48 anschließt, auf. Insbesondere wird dadurch vermieden, dass es innenseitig des Eckbereichs zu erheblichen Stirnwandintrusionen kommt, welche für jeweilige Fahrzeuginsassen – im vorliegenden Fall den Fahrzeuglenker – erhebliche Verletzungsrisiken bergen würde.
