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Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für einen Kraftwagen, gemäß Anspruch 1.
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Bei Personenkraftwagen ist es allgemein bekannt, dass Frontalkollisionen mit einem sich bewegenden oder stehenden Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung äußerst problematisch sind. Bei derartigen, auch als sogenannte Offset-Crash bezeichneten Kollisionen 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 oder nicht wesentlich 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 den sich vorderseitig an einen am Längsträger gehaltenen, diesen seitlich nach außen überragenden Querträger und im Anschluss daran auf das korrespondierende, dahinterliegende Vorderrad auftrifft. Durch die gegebenenfalls erheblich eingetragene Energie kann das Vorderrad unter Umständen stark beschleunigt und rückverlagert werden, so dass es – wenn keine anderweitigen, teuren Gegenmaßnahmen getroffen werden – zu einer erheblichen Intrusion in die hinter dem Vorderrad angeordnete Stirnwand der Fahrgastzelle des Kraftwagens kommen kann. Einhergehend kann es zu einer Rückverschiebung des Cockpits mit dem Lenkrad kommen.
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Zur Vermeidung der beschriebenen Intrusion in die Stirnwand der Fahrgastzelle sind aus dem allgemeinen Serienbau von Personenkraftwagen bereits verschiedene Maßnahmen bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, Zugstreben oder Abweiselemente im Bereich der vorderen Stirnwand der Fahrgastzelle anzuordnen, um das gegebenenfalls unfallbedingt rückverlagerte Vorderrad abweisen oder abfangen zu können.
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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 und welche überdies baulich einfach gestaltet und leicht montierbar ist.
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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, welche bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung ein verbessertes Unfallverhalten aufweist und darüber hinaus baulich einfach gestaltet und leicht montierbar ist, ist eine jeweilige, in Fahrzeuglängsrichtung vor einem zugeordneten Vorderrad angeordnete und seitlich von einem korrespondierenden Längsträger abragende Anschubeinrichtung vorgesehen, welche ein über ein Halteelement an dem Längsträger befestigtes Anschubelement umfasst. Die dem jeweiligen Längsträger beziehungsweise Vorderrad zugeordnete Anschubeinrichtung umfasst demzufolge zwei wesentliche Bauteile, nämlich das Halteelement und das Anschubelement.
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Das Anschubelement bewirkt bei einer entsprechenden Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung mit dem Hindernis eine Abweisung des Personenkraftwagens von dem Hindernis durch eine Verlagerung einer Antriebseinheit des Personenkraftwagens, insbesondere eines Verbrennungsmotors, welcher sich innenseitig des jeweils zugehörenden Längsträgers befindet. Durch das unfallbedingte Verlagern des Anschubelements wird durch dieses ein Block zwischen dem Hindernis und der Antriebseinheit gebildet, wodurch die Antriebseinheit in Fahrzeugquerrichtung mit einer Unfallkraft beaufschlagt und dadurch bewegt, insbesondere verschoben wird. Die Aktivierung dieser Masse der Antriebseinheit führt zu einem frühzeitigen Abbau von Unfallenergie, so dass die Gefahr von Intrusionen in die Fahrgastzelle sehr gering ist. Das blockbildende Anschubelement ermöglicht dabei die Aktivierung der Antriebseinheit sowie gegebenenfalls über diese von weiteren Bauelementen des Personenkraftwagens, welche herkömmlicher Weise bei einer Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung nicht aktiviert werden. Das Anschubelement umfasst dabei vorzugsweise eine Ebene oder gekrümmte Abgleitfläche, so dass das auftreffende Hindernis im Verlauf der Frontalkollision entlang des Anschubelements abgleiten und somit zumindest teilweise am Fahrzeug vorbei geführt werden kann. Durch diese Abgleitschräge kann die kinetische Energie des Personenkraftwagens sehr gut genutzt werden, um diesen an der Barriere abgleiten zu lassen und die durch entsprechende Strukturen des Personenkraftwagens abzubauende Unfallenergie gering zu halten. Zudem kann beispielsweise das Anschubelement genutzt werden, wenn dieses bei seiner unfallbedingten Verlagerung in Stützanlage mit dem Fahrzeugrad bewegt wird. Hierdurch kann die Kinematik des Fahrzeugrades beeinflusst und beispielsweise ein Eindrehen des vorderen Randbereichs des Fahrzeugrads nach innen bewirkt werden, um so beispielsweise eine Blockbildung mit einem in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Fahrzeugrad angeordneten Seitenschweller in Folge einer unfallbedingten Rückverlagerung des Fahrzeugrades in Richtung des Seitenschwellers zu vermeiden.
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Das zweite wesentliche Bauelement der Anschubeinrichtung, nämlich das Halteelement, dient zur baulich einfachen Befestigung des Anschubelements am Längsträger. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, eine insgesamt äußerst einfach und schnell montierbare Anschubeinrichtung zu schaffen, welche andererseits – aufgrund der im Kollisionsfall erheblichen, auf die Anschubeinrichtung wirkenden Kräfte – eine äußerst stabile Abstützung und Halterung des Anschubelements im korrespondierenden Längsträger ermöglicht.
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Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn das Halteelement über eine Formschlussverbindung mit dem Anschubelement verbunden ist. Hierüber wird einerseits eine besonders einfache Verbindung der beiden Bauelemente erreicht und andererseits eine schnelle Montage des Anschubelements am Halteelement ermöglicht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Halteelement über wenigstens eine mechanische Verbindung, insbesondere eine Schraubverbindung, mit dem Anschubelement verbunden ist. Insbesondere die Kombination aus Formschlussverbindung und mechanische Verbindung hat sich dabei als äußerst vorteilhaft gezeigt, da sich somit eine besonders einfache Montage mit großer Genauigkeit bzw. Reproduzierbarkeit realisieren lässt.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Halteelement über wenigstens eine mechanische Verbindung, insbesondere eine Schraubverbindung, zum Befestigen eines Energieabsorptionselements des Längsträgers an diesem festgelegt ist. Mit anderen Worten ist es besonders vorteilhaft, die ohnehin vorhandene mechanische Verbindung, insbesondere Schraubverbindung, zum Festlegen des Energieabsorptionselements am entsprechenden Längsträger auch zur Festlegung des Halteelements heranzuziehen.
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Das Anschubelement ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung besonders einfach herstellbar, wenn dieses als Strangpressprofil ausgebildet ist. Dessen Kammern verlaufen dabei vorzugsweise in Fahrzeughochrichtung, so dass das jeweilige Anschubelement in einfacher Weise von einem entsprechend längeren Strangpressprofil abgeschnitten werden kann. Ein besonderer Vorteil ist es dabei, dass keine nennenswerten mechanischen oder spanabhebenden Nacharbeiten erforderlich sind.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens eine Kammer des Strangpressprofils des Anschubelements als Durchgangsöffnung für die oben beschriebene mechanische Verbindung, insbesondere die Schraubverbindung, ausgebildet ist. So kann beispielsweise auf einfache Weise eine Durchstecköffnung für eine Schraube geschaffen werden, über welche das Anschubelement an dem Halteelement befestigt werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1a, 1b eine ausschnittsweise Perspektivansicht bzw. eine ausschnittsweise geschnittene Draufsicht auf eine Schutzeinrichtung für einen Kraftwagen bei einer Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung, mit einer jeweiligen, in Fahrzeuglängsrichtung vor einem zugeordneten Vorderrad angeordneten und seitlich von einem korrespondierenden Längsträger abragenden Anschubeinrichtung, welche ein über ein Halteelement außenseitig an dem Längsträger befestigtes Anschubelement umfasst, wobei das Halteelement und das Anschubelement über eine Formschlussverbindung sowie zwei Schraubverbindungen miteinander verbunden sind; und in den
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2a, 2b eine ausschnittsweise Perspektivansicht und eine ausschnittsweise geschnittene Draufsicht auf die Schutzeinrichtung für einen Kraftwagen gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei welcher im Unterschied zur Ausführungsform gemäß den 1a und 1b das Anschubelement und das Halteelement ausschließlich über Schraubverbindungen miteinander verbunden sind.
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In 1a ist in einer ausschnittsweisen seitlichen Perspektivansicht und in 1b in einer ausschnittsweisen, horizontal geschnittenen Draufsicht eine Schutzeinrichtung für einen Kraftwagen bei einer Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt.
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Von einer Vorbaustruktur 10, welche zumindest einen Teil einer vorderen Knautschzone des Personenkraftwagens bildet, ist dabei ein Längsträger 12 einer Hauptlängsträgerebene erkennbar, welchem nach vorne hin ein auch als Crashbox bezeichnetes Energieabsorptionselement 14 zugeordnet ist. Unter Vermittlung dieses Energieabsorptionselements 14 ist ein Biegequerträger 16 einer nicht weiter erkennbaren Stoßfängereinrichtung gehalten und nach hinten hin abgestützt.
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In den 1a und 1b ist jeweils der – in Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs betrachtet – linke Längsträger 12 erkennbar. Auf der anderen Fahrzeugseite ist eine entsprechende Anordnung spiegelsymmetrisch vorgesehen, wobei sich der Biegequerträger 16 über die ganze Fahrzeugbreite bis zur anderen Fahrzeugaußenseite hin erstreckt.
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In den Biegequerträger 16 ist ein seitliches Endstück 18 eingesteckt und befestigt, welches insbesondere die Eigenschaften der Vorbaustruktur 10 bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung verbessert.
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Eine derartige Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung ist dadurch charakterisiert, dass der jeweilige, innenseitig eines korrespondierenden Vorderrads 22 angeordnete Längsträger 12 in Folge der geringen Breitenüberdeckung zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Kollisionspartner nicht durch das Hindernis/den Unfallpartner im Falle einer Frontalkollision getroffen wird und somit nicht zur Absorption von Aufprallenergie beitragen kann. Vielmehr ergibt sich ein Unfallszenario, bei dem es zu einer hohen Belastung der vom Hindernis und/oder vom unfallbedingt beschleunigten Vorderrad 22 getroffenen Fahrzeugstruktur im Bereich einer nicht weiter erkennbaren vorderen Stirnwand der Fahrgastzelle, einer Fahrzeugsäule eines Seitenschwellers und/oder einer Seitenwand kommen kann.
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Aus diesem Grund umfasst die vorliegende Schutzeinrichtung des Personenkraftwagens auf jeder Fahrzeugseite eine Anschubeinrichtung 20, welche im Wesentlichen außenseitig des jeweils zugehörigen Längsträgers 12 angeordnet ist. Bei der vorliegend in den 1a und 1b und demzufolge erkennbaren linken Anschubeinrichtung 20 ist diese auf der (linken) Außenseite des zugehörigen (linken) Längsträgers 12 angeordnet.
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Die Anschubeinrichtung 20 umfasst vorliegend im Wesentlichen zwei Bauelemente, nämlich ein bei diesem Ausführungsbeispiel plattenförmiges Halteelement 24 und ein Anschubelement 26.
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Dringt nun bei einer Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung ein Hindernis in die Vorbaustruktur 10 – wie mit einem Pfeil 28 angedeutet – ein, so trifft dieses im Verlauf des Unfallszenarios auf eine Abweiswand 30 des Anschubelements 26 auf. Durch die Ausgestaltung der Abweiswand 30 welche im vorliegenden Fall bogenförmig von vorne innen nach hinten außen verläuft, wird beim Auftreffen eines Hindernisses gemäß dem Pfeil 28 auf das Anschubelement 26 eine in Fahrzeugquerrichtung wirkende Kraft erzeugt, welche zu einer unfallbedingten Bewegung, insbesondere zu einer Schwenkbewegung des Anschubelements 26 um seinen Anbindungspunkt beziehungsweise -bereich am Längsträger 12 beziehungsweise an dem Energieabsorptionselement 14 führt. Hierdurch kommt der korrespondierende Längsträger 12 in Folge seiner in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet Querbewegung beziehungsweise Vorformung und Ausweichbewegung in Richtung der Fahrzeugmitte infolge der mittels des Anschubelements 26 aufgebrauchten Kräfte in Stützanlage mit einer lediglich schematisch angedeuteten Antriebseinheit 32, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, wodurch sich ein Block, bestehend zumindest aus Anschubelement 26, Längsträger 12 und Energieabsorptionselement 14, zwischen dem eindringenden Hindernis und der Antriebseinheit 32 ausbildet. Durch diesen Block wird das Fahrzeug in Fahrzeugquerrichtung verschoben beziehungsweise das eindringende Hindernis seitlich am Fahrzeug, vorzugsweise zumindest an einem nicht dargestellten Seitenschweller zumindest im Wesentlichen vorbei, abgewiesen. Die unfallbedingte Bewegung und Beschleunigung der Antriebseinheit 32 in Fahrzeugquerrichtung führt somit zu einer Ausweichbewegung des Personenkraftwagens relativ zum Hindernis. Dadurch wird zusätzliche kinetische Energie des Personenkraftwagens abgebaut.
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Im vorliegenden Fall erfolgt die Blockbildung zwischen dem Hindernis und dem Anschubelement 26 einerseits beziehungsweise der Antriebseinheit 32 unter Vermittlung des Längsträgers 12. Gegebenenfalls. kann hier auch eine indirekte Verbindung zwischen dem Anschubelement 26 und der Antriebseinheit 32 vorgesehen sein.
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Die unfallbedingte Schwenkbewegung des Anschubelements 26 um seine Anbindungsstelle am Längsträger und/oder am Energieabsorptionselement kann auch dazu genutzt werden, um mit dem zugehörigen Vorderrad 22 in Anlage zu kommen. Geschieht dies, so wird beispielsweise das vordere Ende des zugehörigen Vorderrads 22 nach innen und das hintere Ende des Vorderrads 22 nach außen bewegt, das heißt das Vorderrad schwenkt um ein mit Blickrichtung auf 1b senkrecht zur Bildebene verlaufende Hochachse im Uhrzeigersinn, so dass eine Blockbildung innerhalb des Radkastens vermieden wird. Mit anderen Worten kann die unfallbedingte Schwenkbewegung des Anschubelements 26 auch zum Schrägstellen des korrespondierenden Vorderrades 22 genutzt werden, welches dann mit seiner Außenseite quasi eine Abweisschräge für den Kollisionspartner bildet.
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Im Weiteren soll nun die konkrete Ausgestaltung der Anschubeinrichtung 20 erläutert werden: Das Anschubelement 26 ist unter Vermittlung des Halteelements 24 außenseitig des korrespondierenden Längsträgers 12 befestigt. Hierzu ist das Halteelement 24 vorliegend mittels zweier, übereinander angeordneter Schraubverbindungen 34, welche ohnehin zur Fixierung der Steckverbindung zwischen dem Längsträger 12 und dem Energieabsorptionselement 14 vorhanden sind, rohbauseitig befestigt. Es sind hier für das Anschubelement also keine zusätzlichen Anbindungen in der Karosserietragstruktur vorzuhalten. Grundsätzlich wären jedoch auch separate mechanische Verbindungen oder aber auch Fügeverbindungen denkbar. Das Halteelement 24 kann vorliegend beispielsweise als Blechumformteil gestaltet sein, wobei auch andere Ausführungsformen denkbar sind.
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Wie nun insbesondere aus 1b erkennbar ist, ist zwischen dem Halteelement 24 und dem Anschubelement 26 eine Formschlussverbindung 36 vorgesehen. Diese wird auf Seiten des Halteelements 24 durch eine Lasche 38 gebildet, welche sich im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung erstreckt und mit einer Nut 40 auf Seiten des Anschubelements 26 formschlüssig zusammenwirken.
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Im gegenüberliegenden vorderen Bereich der Anschubeinrichtung 20 sind in 1a erkennbare Schraubverbindungen 42 vorgesehen, welche in Fahrzeughochrichtung verlaufen und über welche das Anschubelement 26 am Halteelement 24 fixiert ist. Wie aus 1b erkennbar ist, umfasst das Anschubelement 26 hierzu zwei in Fahrzeughochrichtung verlaufende Durchgangsöffnungen 44, mit welchen die jeweiligen Öffnungen innerhalb einer oberen und einer nicht erkennbaren unteren Lasche 46 des Halteelements 24 fluchten. Die Laschen 46 bilden somit gemeinsam mit einem Hauptteil 48 eine etwa U-förmige Grundform des Halteelements 24.
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Um eine leichte Montage des Anschubelements 26 an dem Halteelement 24 zu ermöglichen, kann dieses mittels der Nut 40 zunächst auf die Lasche 38 aufgesteckt und in seiner Höhe in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) solange verstellt werden, bis das Anschubelement 26 zwischen die jeweiligen Laschen 46 des Halteelements 24 eingedreht werden kann. Nachdem das Anschubelement 26 seine endgültige Position am Halteelement 24 erreicht hat, kann dann mittels der beiden Schraubverbindungen 42 die endgültige Fixierung des Anschubelements 26 am Halteelement 24 erfolgen. Hierdurch ist eine besonders einfache Montage gegeben.
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Das Anschubelement 26 selbst ist vorliegend aus einem entsprechend abgelängten Strangpressprofil mit entsprechenden Kammern 50 ausgebildet. Auch die Durchgangsöffnungen 44 sind somit als entsprechende Kammern des Strangpressprofils ausgebildet. Der Einsatz eines Strangpressprofils hat dabei insbesondere den Vorteil, dass im Wesentlichen keine weiteren Fertigungsschritte zur Herstellung des Anschubelements 26 erforderlich sind. Hierbei bietet es sich natürlich an, dass die Kammern 50 wie im vorliegenden Fall in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verlaufen.
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In den 2a und 2b sind in analogen Darstellungen zu den 1a und 1b eine zweite Ausführungsform der Schutzeinrichtung erkennbar. Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich in der jeweiligen Befestigung des Anschubelements 26 am zugehörigen Halteelement 24. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind vorliegend nämlich drei jeweilige Schraubverbindungen 42 vorgesehen, über welche das Anschubelement 26 an den korrespondierenden Laschen 46 des Halteelements 24 befestigt ist. Eine entsprechende Formschlussverbindung 36 ist somit vorliegend nicht vorgesehen.
