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Die Erfindung betrifft einen Vorderwagen einer Fahrzeugkarosserie gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkarosserie mit einem erfindungsgemäßen Vorderwagen.
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Um Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs bei Frontalkollisionen vor zu großen Verletzungen zu schützen ist es bekannt, untere Längsträger des Vorderwagens der Fahrzeugkarosserie mit endseitigen Knautschzonen auszubilden, auch Crash-Boxen genannt, welche die Aufprallenergie durch Verformung absorbieren. Jedoch kommt es bei Frontalkollisionen wesentlich häufiger zu Zusammenstößen außerhalb der unteren Längsträger als zu Zusammenstößen innerhalb der unteren Längsträger, d. h. es kommt häufiger zu teilüberdeckten Frontalkollisionen mit einer Überdeckung von höchstens 25% (Small Overlap). Unter einem solchen teilüberdeckten Frontalaufprall wird ein Frontalaufprall mit einem seitlich versetzten Kollisionspartner verstanden, so dass nur an einem vorderen seitlichen Teil der Frontpartie des Fahrzeugs eine Kollisionszone entsteht.
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Der Nachteil bei solchen Frontalkollisionen besteht darin, dass die Längsträger des Vorderwagens nicht so stark verformt werden und daher zu wenig Crashenergie abgebaut wird mit der Folge, dass das Vorderrad nach hinten abgeknickt wird und sogar möglicherweise unerwünscht in die Fahrgastzelle intrudiert.
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Die
DE 10 2011 004 105 A1 beschreibt eine Fahrzeugkarosserie mit Längsträgern und einem diese frontseitig verbindenden Stoßfängerquerträger, mit welcher im Falle einer Frontalkollision mit geringer Überdeckung eine verbesserte Energieeinleitung in die Längsträger ermöglicht werden soll. Hierzu weisen die Längsträger jeweils einen Kragträger auf, die quer zu den Längsträgern verlaufen und an denselben drehmomentfest fixiert sind. Dabei sind diese Kragträger so angeordnet, dass sie jeweils in einen Zwischenraum zwischen einer Radaufnahme und dem Stoßfängerquerträger hineinragen. Ferner ist jeweils ein Zugband zwischen einem Kragträger und dem Stoßfängerquerträger angeordnet, so dass ein Ende des Zugbandes an dem freien Ende eines Kragträgers angebunden und das andere Ende des Zugbandes mit dem Stoßfängerquerträger verbunden ist. Ferner verbindet jeweils ein Radhauszugband die Kragträger endseitig mit einem Radhausträger. Bei einer teilüberdeckten Frontalkollision soll mittels dieser Zugbänder die eingebrachte Energie in Fahrzeugquerrichtung verteilt werden.
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Auch die
DE 10 2012 005 843 A1 beschreibt eine Fahrzeugkarosserie mit Längsträgern, die einen verbesserten Fahrzeuginsassenschutz bei einer Frontalkollision ermöglichen soll. Diese Längsträger, die im Frontbereich der Fahrzeugkarosserie annähernd parallel zu einer Längsachse der Fahrzeugkarosserie verlaufen, sind durch eine Seilkonstruktion an einen Seitenbereich des Frontbereichs der Fahrzeugkarosserie gekoppelt. Diese Seilkonstruktion ist derart ausgebildet, dass eine Aufprallkraft, die parallel zur Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie in Richtung des Heckbereichs auf den Seitenbereich einwirkt, eine Zugkraft auf den Längsträger erzeugt wird, die eine zu der Längsachse der Fahrzeugkarosserie orthogonale Zugkraftkomponente aufweist.
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Aus der
DE 196 42 686 C1 ist eine Fahrzeugkarosserie bekannt, bei der starke Intrusionen des Seitenwandbereichs bei einem Seitenaufprall dadurch vermindert werden sollen, dass im Seitenbereich der Fahrzeugkarosserie zwischen einer A-Säule und einer C-Säule ein Stahlseil als Zugmittel verlegt wird, welches aus einer Ruheposition, in welchem es entlang des Schwellers zwischen der A-Säule und der C-Säule geführt ist, mittels Spannvorrichtungen bei einem Seitenaufprall schlagartig in eine die Türausschnitte zwischen den Säulen überspannende Funktionsposition gespannt wird. In dieser Funktionsposition des Zugmittels soll eine Stabilisierung und Versteifung der Seitenwand der Fahrzeugkarosserie erreicht werden.
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Des Weiteren beschreibt die
DE 37 03 021 A1 eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug zum Schutz der Insassen gegen das seitliche Eindringen von Kollisionspartnern im Falle eines Seitenaufpralls. Diese Sicherheitseinrichtung besteht aus einem mehrteiligen und biegsamen Zugmittel. Ein Ende dieses Zugmittels ist an eine im Vorderwagen angeordnete Antriebsanlage angebunden und wird von dort über eine Umlenkanordnung im Bereich einer Federbeinabstützung in die Seitenbereiche der Fahrzeugkarosserie geführt, wobei der Bereich der Seitentüren überspannt und anschließend im Bereich der C-Säule in Richtung der Hinterachse umgelenkt und dort verankert wird. Im Bereich der Seitentüren ist das mehrteilige Zugmittel mittels einer in der C-Säule angeordneten Schließvorrichtung verbunden, damit die Seitentüren geöffnet werden können. Die Umlenkanordnung im Bereich der Federbeinabstützung ist gegen Zugbelastung mittels eines Seils an einem Längsträger der Vorbaustruktur der Fahrzeugkarosserie angebunden. Mit dieser bekannten Sicherheitseinrichtung soll erreicht werden, dass die im Falle eines Seitenaufpralls erzeugte Aufprallenergie auf bereits vorhandene, konstruktiv und statisch stabile Bauelemente des Fahrzeugs übertragen werden soll, die ansonsten zur Absorption der Aufprallenergie nicht genutzt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es einen Vorderwagen einer Fahrzeugkarosserie der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Kollisionsablauf im Falle einer teilüberdeckten Frontalkollision gezielt beeinflusst werden kann, so dass die Aufprallenergie weniger in Verformungsenergie sondern durch aneinander Entlanggleiten der Kollisionspartner hauptsächlich in Bewegungsenergie umgewandelt wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Vorderwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Ein solcher Vorderwagen einer Fahrzeugkarosserie mit unteren und oberen Längsträgern, bei dem die oberen Längsträger gegenüber den unteren Längsträgern in Fahrzeugquerrichtung nach außen versetzt angeordnet sind und die oberen Längsträger jeweils mit einer A-Säule der Fahrzeugkarosserie verbunden sind, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass ein Zugmittel vorgesehen ist, welches mit einem Ende mit einer A-Säule verbunden ist und zunächst entlang eines Führungsabschnittes des oberen Längsträger in Fahrzeuglängsrichtung geführt ist und anschließend unter Bildung eines spitzen Winkels zur Fahrzeuglängsrichtung an einem endseitigen Bereich des benachbarten unteren Längsträger mit seinem anderen Ende straff angebunden ist.
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Trifft ein Kollisionspartner bei einer teilüberdeckten Frontalkollision auf den Abschnitt des Zugmittels, welcher zwischen dem Führungsabschnitt des oberen Längsträgers und dem endseitigen Bereich des unteren Längsträgers gespannt ist, wirkt dieser Abschnitt des Zugmittels als Rampe bzw. als Abgleitschräge, an welcher die Kollisionspartner aneinander entlanggleiten können, zumindest aber die Fahrzeugkarosserie abgleiten kann. Das Zugmittel kann zum einen große Zugbelastungen aufnehmen und dadurch die Crashenergie in die Fahrzeugkarosserie einleiten und zum anderen wird ein hoher Teil der Crashenergie durch das Abgleiten der Fahrzeugkarosserie an der von dem Zugmittel gebildeten Rampe in Bewegungsenergie überführt.
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Da bei Auftreten einer teilüberdeckten Frontalkollision das Zugmittel zwischen der A-Säule und dem endseitigen Bereich des unteren Längsträgers kraftschlüssig gespannt ist, wird der obere Längsträger, der auch Kotflügelbank genannt wird, sowie die Federbeinaufnahme der Fahrzeugkarosserie in das Fahrzeuginnere gezogen und werden dadurch zu Blockbildnern, wodurch das Abgleiten der Fahrzeugkarosserie noch verstärkt wird. Da die Fahrzeugkarosserie in einer frühen Phase einer teilüberdeckten Frontalkollision an der von dem Zugmittel gebildeten Rampe abgelenkt wird und in dieser Phase die Federbeinaufnahme als auch der obere Längsträger ins Fahrzeuginnere gezogen sind, stellt sich ein kleiner Winkel des Zugmittels zum unteren Längsträger ein, so dass hierdurch eine größere Ablenkung der Fahrzeugkarosserie bewirkt wird.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Zugmittel im Bereich des Führungsabschnittes innerhalb des oberen Längsträgers geführt. Damit wird eine hohe Kraftankopplung an das Zugmittel im Fall einer teilüberdeckten Frontalkollision erreicht. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Führungsabschnitt ausgehend von der A-Säule bis in den Bereich einer Federbeinaufnahme des Vorderwagens geführt ist. Somit wird auch der Federbeindom optimal in die Kraftankopplung eingebunden.
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Ferner ist es nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn am der A-Säule gegenüberliegenden Ende des Führungsabschnittes ein Umlenkelement zum Umlenken des Zugmittels in Richtung des unteren Längsträgers vorgesehen ist. Damit wird es möglich, bei einer teilüberdeckten Frontalkollision eine Relativbewegung zwischen dem Zugmittel und dem oberen Längsträger zu ermöglichen und dadurch eine Beschädigung des Zugmittels zu vermeiden.
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Schließlich ist es weiterbildungsgemäß vorgesehen, das Zugmittel als Zugseil oder als Zugband auszubilden. Das Zugseil oder das Zugband kann bspw. aus Stahl hergestellt werden.
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Der erfindungsgemäße Vorderwagen ist geeignet für eine Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
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1 eine perspektivische und schematische Darstellung eines Teils eines Vorderwagens einer Fahrzeugkarosserie im Bereich einer vorderen linken Federbeinaufnahme,
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2 eine schematische Seitenansicht auf den Vorderwagen nach 1,
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3 eine schematische Draufsicht auf den Vorderwagen nach 1, und
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4 eine schematische Draufsicht auf den Vorderwagen nach 3 während einer teilüberdeckten Frontalkollision.
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In den 1 bis 3 ist lediglich der linke Bereich eines Vorderwagen 1 einer Fahrzeugkarosserie 10 eines Fahrzeugs mit einem unteren Längsträger 2 einer Hauptlängsträgerebene der Fahrzeugkarosserie 10 sowie einem oberhalb davon angeordneten, oberen Längsträger 3 mit einer korrespondierenden Kotflügelbank dargestellt. Der obere Längsträger 3 ist gegenüber dem unteren Längsträger 2 nach außen versetzt angeordnet und an eine A-Säule 4 der Fahrzeugkarosserie 10 angebunden und in x-Richtung an einem vorderen Lagerpunkt 3.2 gelagert. Ferner ist von der Fahrzeugkarosserie 10 eine Stirnwand 11, welche den Vorderwagen 1 von der Fahrgastzelle der Fahrzeugkarosserie 10 unterteilt sowie eine Federbeinaufnahme 5 mit einem Federbeindom 5.1 für ein linkes Vorderrad erkennbar.
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Die Federbeinaufnahme 5 ist mit einem unteren Anschlussbereich am unteren Längsträger 2 und über einen oberen Anschlussbereich an den oberen Längsträger 3 stabil angebunden. Der untere Längsträger 2 ist ein im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmiger Hohlträger. Der obere Längsträger 3 ist als Kotflügelbank aus Blechelementen zu einem kastenförmigen Hohlträger gefügt.
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Weiterhin ist aus den 1 bis 3 der Verlauf von drei als Stahlseil ausgebildeten Zugmitteln 20, 21 und 22 in dem Vorderwagen 1 ersichtlich. Diese drei Stahlseile 20, 21 und 22 sind mit ihrem einen Ende 20.1, 21.1 und 22.1 an der A-Säule 4 angebunden und mit ihrem anderen Ende 20.2, 21.2 und 22.2 am unteren Träger 2 in dessen Endbereich 2.1 fixiert. Diese Stahlseile 20, 21 und 22 sind zwischen der A-Säule 4 und dem unteren Längsträger 2 straff gespannt.
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Ausgehend von der A-Säule 4 sind diese drei Stahlseile 20, 21 und 22 zunächst innerhalb des als Hohlträger ausgeführten oberen Längsträgers 3 entlang eines Führungsabschnittes 3.1 geführt. Am Ende dieses Führungsabschnittes 3.1, das sich im Bereich der Federbeinaufnahme 5 befindet, sind die Stahlseile 20, 21 und 22 aus dem Inneren des oberen Längsträgers 3 über eine abgerundete Öffnung 3.3 als Umlenkelement herausgeführt und nach unten zu dem unteren Längsträger 2 abgelenkt. Dabei liegen die Anbindepunkte der Seilenden 20.2, 21.2 und 22.2 in Längsrichtung des unteren Längsträgers 2 im Wesentlichen geradlinig hintereinander. Aus der Draufsicht nach 3 ist zu erkennen, dass daher die drei Stahlseile 20, 21 und 22 mit unterschiedlichen Winkeln auf den unteren Längsträger 2 abgelenkt werden, so dass sie jeweils einen spitzen Winkel α1, α2 bzw. α3 mit dem unteren Längsträger 2 bilden.
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Die Seitenansicht des Vorderwagens 1 nach 2 zeigt die Anbindung der Seilenden 20.1, 21.1 und 22.1 der Stahlseile 20, 21 und 22 in z-Richtung an der A-Säule 4. Hiernach sind diese Seilenden 20.1, 21.1 und 22.1 in z-Richtung im Wesentlichen geradlinig hintereinander angeordnet, so dass das Seilende 22.1 des Stahlseils 22 den obersten Anbindepunkt und das Seilende 21.1 des Stahlseils 21 den unteren Anbindepunkt bildet, während das Seilende 20.1 des Stahlseils 20 zwischen diesen Anbindepunkten an der A-Säule 4 fixiert ist.
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Findet eine teilüberdeckte Frontalkollision mit der Fahrzeugkarosserie 10 in dem in den Figuren dargestellten Bereich des Vorderwagens 1 statt, trifft der Kollisionspartner oder eine Barriere aufeinanderfolgend auf Abschnitte 20.3, 21.3 und 22.3 der Stahlseile 20, 21 und 22, die zwischen dem durch das Umlenkelement 3.3 markierte Ende des Führungsabschnittes 3.1 des oberen Längsträgers 3 und dem endseitigen Bereich 2.1 des unteren Längsträgers 2 gespannt sind, wodurch diese Abschnitte 20.3, 21.3 und 22.3 der Stahlseile 20, 21 und 22 als Rampe wirken, d. h. eine Abgleitschräge bilden, an welcher die Kollisionspartner aneinander entlanggleiten können, zumindest aber die Fahrzeugkarosserie 10 abgleiten kann. Desweiteren können die Stahlseile 20, 21 und 22 zum einen hohe Zugbelastungen aufnehmen und dadurch die Crashenergie in die Fahrzeugkarosserie 10 einleiten und zum anderen wird auch ein großer Teil der Crashenergie durch das Abgleiten der Fahrzeugkarosserie 10 an der von den Stahlseilen 20, 21 und 22 gebildeten Abgleitschräge in Bewegungsenergie überführt.
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Da bei Auftreten einer teilüberdeckten Frontalkollision die Stahlseile 20, 21 und 22 als Zugmittel zwischen der A-Säule 4 und dem endseitigen Bereich 2.1 des unteren Längsträgers 2 kraftschlüssig gespannt sind, wird der obere Längsträger 3 sowie die Federbeinaufnahme 5 der Fahrzeugkarosserie 10 in das Innere der Fahrzeugkarosserie 10, also in y-Richtung gezogen und werden dadurch zu Blockbildnern, wodurch das Abgleiten der Fahrzeugkarosserie 10 noch verstärkt wird.
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Dadurch dass das Stahlseil 20 als Zugmittel nahezu am Ende des unteren Längsträgers 2 angebunden ist, beginnt bereits in einer frühen Phase einer teilüberdeckten Frontalkollision das Ablenken der Fahrzeugkarosserie 10 an der von dem Stahlseil 20 gebildeten Rampe, so dass bereits in dieser frühen Phase sowohl die Federbeinaufnahme 5 als auch der obere Längsträger 3 in y-Richtung gezogen werden und sich dadurch ein kleiner Winkel des Stahlseils 20 zum unteren Längsträger 2 einstellt, so dass hierdurch eine größere Ablenkung der Fahrzeugkarosserie 10 bewirkt wird.
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Eine Crashphase während einer solchen teilüberdeckten Frontalkollision zeigt schematisch 4, wobei der Einfachheit halber nur das Stahlseil 20 als Zugmittel dargestellt ist. Bei dieser Frontalkollision dringt eine Barriere 30 in den Bereich zwischen dem unteren Längsträger 2 und dem oberen Längsträger 3 in den Vorderwagen 1 ein. Die in 4 dargestellte Situation zeigt eine Momentaufnahme nach ca. 50 ms seit Crashbeginn. In diesem Zeitpunkt ist das Stahlseil 20 bereits so weit unter Spannung gesetzt, dass der obere Längsträger 3 und die mit ihm verbundene Federbeinaufnahme 5 beginnen um das vordere Lager 3.2 des oberen Längsträgers 3 nach innen einzuknicken. Damit bildet sich bereits vorab eine erste Abgleitschräge aus, so dass ein homogenerer Übergang von dem Stahlseil 20 zur Fahrzeugkarosserie 10 entsteht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorderwagen der Fahrzeugkarosserie 10
- 2
- unterer Längsträger des Vorderwagens 1
- 3
- oberer Längsträger des Vorderwagens 1
- 3.1
- Führungsabschnitt des oberen Längsträgers 3
- 3.2
- vorderer Lagerpunkt des oberen Längsträgers 3
- 3.3
- Umlenkelement, Öffnung des oberen Längsträgers 3
- 4
- A-Säule der Fahrzeugkarosserie 10
- 5
- Federbeinaufnahme
- 5.1
- Federbeindom des Federbeinaufnahme 5
- 10
- Fahrzeugkarosserie
- 11
- Stirnwand der Fahrzeugkarosserie
- 20
- Zugmittel, Stahlseil
- 20.1
- Ende des Zugmittels 20
- 20.2
- Ende des Zugmittels 20
- 20.3
- Abschnitt des Zugmittels 20
- 21
- Zugmittel, Stahlseil
- 21.1
- Ende des Zugmittels 21
- 21.2
- Ende des Zugmittels 21
- 21.3
- Abschnitt des Zugmittels 21
- 22
- Zugmittel, Stahlseil
- 22.1
- Ende des Zugmittels 22
- 22.2
- Ende des Zugmittels 22
- 22.3
- Abschnitt des Zugmittels 22
- 30
- Barriere
