DE102015012140A1 - Protective device of a motor vehicle for a frontal collision with an obstacle with a small width overlap - Google Patents

Protective device of a motor vehicle for a frontal collision with an obstacle with a small width overlap Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung (10) eines Kraftfahrzeugs für eine Frontalkollision mit einem Hindernis (20) mit geringer Breitenüberdeckung, mit wenigstens einem in Fahrzeuglängsrichtung (FL) vor einem zugeordneten Fahrzeugrad (12) angeordneten und einen korrespondierenden Längsträger (14) seitlich nach außen überragenden Anschubelement (24), das bei Frontalkollision in Kontakt mit dem Fahrzeugrad (12) tritt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Anschubelement (24) derart ausgebildet und am Längsträger (14) gelagert ist, dass das Anschubelement (24) in Folge der Frontalkollision eine Rotationsbewegung um die Fahrzeughochachse (FH) ausführt und dadurch bei Kontaktierung mit dem Fahrzeugrad (12) ein Drehmoment auf den vorderen Bereich des Fahrzeugrads (12) ausübt.The invention relates to a protective device (10) of a motor vehicle for a frontal collision with an obstacle (20) with low latitude coverage, with at least one vehicle longitudinal direction (FL) in front of an associated vehicle wheel (12) and a corresponding longitudinal member (14) projecting laterally outwards Start element (24), which comes in contact with the vehicle wheel (12) in frontal collision. The invention is characterized in that the starting element (24) is designed and mounted on the side member (14) such that the starting element (24) performs a rotational movement about the vertical axis of the vehicle (FH) as a result of the frontal collision and thereby upon contact with the vehicle wheel (12) exerts a torque on the front portion of the vehicle wheel (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung eines Kraftfahrzeugs für eine Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.The invention relates to a protective device of a motor vehicle for a frontal collision with an obstacle with low latitude coverage according to the specified in the preamble of claim 1. Art.

Aus dem Serienfahrzeugbau von Kraftfahrzeugen ist 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.From the mass production of motor vehicles is known that frontal collisions with a moving or stationary obstacle with a low latitude coverage are extremely problematic, especially with regard to injuries to the front vehicle occupants.

Bei derartigen Frontalkollisionen besteht nämlich das Problem, dass ein jeweiliger seitlicher, innenseitig eines korrespondierenden vorderen Fahrzeugrads angeordneter Längsträger infolge der geringen Breitenüberdeckung nicht durch das Hindernis/den Unfallpartner beaufschlagt wird und somit nicht zur Absorption von Aufprallenergie beitragen kann. Vielmehr ergibt ich 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 kommen kann. Gegebenenfalls kann dies zu Intrusionen in die Fahrgastzelle insbesondere im Bereich des Fußraums der Fahrzeuginsassen sowie zu einer Rückverschiebung des Cockpits mit dessen Lenksäule und dem Lenkrad führen.In such frontal collisions, there is the problem that a respective lateral, arranged inside a corresponding front vehicle wheel side member is not acted upon by the obstacle / accident partner due to the low latitude coverage and thus can not contribute to the absorption of impact energy. On the contrary, in such frontal collisions, I produce an accident scenario in which a high load on the vehicle structure struck by the obstacle and / or the accident-induced accelerated vehicle wheel can occur in the region of a front end wall of the passenger compartment, a front vehicle pillar and / or a side wall. If appropriate, this can lead to intrusions into the passenger compartment, in particular in the area of the footwell of the vehicle occupants, as well as to a backward displacement of the cockpit with its steering column and the steering wheel.

Eine gattungsgemäße, sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 aufweisende Schutzeinrichtung eines Kraftfahrzeugs für eine Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung ist aus der DE 10 2012 014 449 A1 bekannt.A generic, all features of the preamble of claim 1 having protective device of a motor vehicle for a frontal collision with an obstacle with low width coverage is from the DE 10 2012 014 449 A1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzeinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass bei einfacher Konstruktion eine sichere Funktionalität gewährleistet ist.The invention has the object of providing a protective device according to the type specified in the preamble of claim 1 such that with a simple design a secure functionality is guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 in conjunction with its generic features.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims form advantageous developments of the invention.

In bekannter Art und Weise umfasst die Schutzeinrichtung ein Anschubelement, das in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) betrachtet vor einem zugeordneten Fahrzeugrad angeordnet ist und einen korrespondierenden Längsträger seitlich, d. h. in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung), nach außen überragt, und das bei einer Frontalkollision in Kontakt mit dem Fahrzeugrad tritt.In a known manner, the protective device comprises a starting element which, viewed in the vehicle longitudinal direction (x-direction), is arranged in front of an assigned vehicle wheel and has a corresponding longitudinal carrier at the side, d. H. in the vehicle transverse direction (y-direction), projecting outwardly, and which comes in contact with the vehicle wheel in a frontal collision.

Erfindungsgemäß ist das Anschubelement derart ausgebildet und am Längsträger gelagert, dass das Anschubelement infolge der Frontalkollision eine derart gerichtete Rotationsbewegung um die Fahrzeughochachse (z-Richtung) ausführt, dass das Anschubelement – bei Kontaktierung mit dem Fahrzeugrad – auf den vorderen Bereich des Fahrzeugrades ein in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) nach innen gerichtetes Drehmoment ausübt.According to the invention, the starting element is designed and mounted on the side rail such that the starting element performs such a directed rotational movement about the vertical axis of the vehicle (z-direction) due to the frontal collision that the starting element - upon contacting with the vehicle wheel - on the front portion of the vehicle wheel in the vehicle transverse direction (y-direction) exerts inward torque.

Das auf den vorderen Bereich des Fahrzeugrades ausgeübte, in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) nach innen gerichtete Drehmoment ist dabei so bemessen, dass die Lager der Radführungslenker definiert versagen. Dies hat den positiven Effekt, dass das Fahrzeugrad eine Schwenkbewegung um die Fahrzeughochachse (z-Achse) ausführt, infolgedessen der hintere Bereich des Rades nach außen gedreht wird.The force exerted on the front region of the vehicle wheel, in the vehicle transverse direction (y-direction) inwardly directed torque is dimensioned so that the bearings of the Radführungslenker fail defined. This has the positive effect that the vehicle wheel performs a pivotal movement about the vehicle's vertical axis (z-axis), as a result, the rear portion of the wheel is rotated outward.

Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung erweist sich als besonders vorteilhaft, da aufgrund der durch das Anschubelement erzeugten, auf das Fahrzeugrad wirkenden, ausdrehenden Komponente das Fahrzeugrad bei einem Frontalaufprall aktiv aus der Gefahrenzone bewegt wird, sodass die Fahrgastzelle im Bereich des Fußraums besser geschützt ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Schutzeinrichtung aufgrund ihrer konstruktiven Einfachheit leicht nachrüstbar ist.The protective device according to the invention proves to be particularly advantageous because the vehicle wheel is actively moved out of the danger zone in a frontal collision due to the ejection element, which acts on the vehicle wheel, so that the passenger compartment is better protected in the area of the footwell. Another advantage is that the protective device is easy to retrofit due to its constructive simplicity.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Anschubelement derart ausgebildet und am Längsträger gelagert, dass bei Ausführung der Rotationsbewegung um die Fahrzeughochachse (y-Richtung) das Anschubelement über eine erste und eine zweite Seitenfläche in Kontakt mit dem vorderen Bereich des Fahrzeugrads steht. Durch diese Ausbildung ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass nach der Frontalkollision eine ausreichende ”Klemmung” des Fahrzeugrads zwischen dem Hindernis und der Karosserie gewährleistet ist und somit eine ausreichende Angriffsfläche für die Übertragung des Drehmoments vom Anschubelement auf den vorderen Bereich des Fahrzeugrad zur Verfügung steht.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the starting element is designed and mounted on the side member such that upon application of the rotational movement about the vehicle vertical axis (y-direction) the starting element is in contact with the front portion of the vehicle wheel via first and second side surfaces. This design ensures in an advantageous manner that after the frontal collision sufficient "clamping" of the vehicle between the obstacle and the body is guaranteed and thus is a sufficient attack surface for the transmission of torque from the starting element to the front of the vehicle available.

Vorzugsweise weist dabei das Anschubelement eine polygonförmige Querschnittsfläche auf, bei dem die erste und zweite Seitenfläche einen stumpfen Winkel einschließen. Je nach Packegebedingungen kann das Anschubelement auch als planes Bauteil ausgeführt sein.Preferably, the starting element has a polygonal cross-sectional area, in which the first and second side surfaces form an obtuse angle. Depending on the packing conditions, the starting element can also be designed as a planar component.

Um eine leichtbauende Konstruktion der Schutzeinrichtung zu gewährleisten, ist vorzugsweise das Anschubelement aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet.To ensure a lightweight construction of the protective device is preferably formed the starting element of a fiber-reinforced plastic.

Vorzugsweise handelt es sich dabei um faserverstärkten Kunststoff mit einer Dichte von ρ ≤ 1,5 g/cm3 und einem Elastizitätsmodul von E ≥ 5000 MPa, wie z. B. PA 6.6 GF 30. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass bei geringem Gewicht eine ausreichende Steifigkeit/Festigkeit des Anschubelements zur Verfügung gestellt ist.Preferably, these are fiber-reinforced plastic having a density of ρ ≦ 1.5 g / cm 3 and a modulus of elasticity of E ≥ 5000 MPa, such. B. PA 6.6 GF 30. This ensures in an advantageous manner that at low weight sufficient rigidity / strength of the starting element is provided.

Alternativ ist es möglich, das Anschubelement aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus konventionellem Stahl, auszubilden.Alternatively, it is possible to form the starting element from a metallic material, in particular from conventional steel.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Anschubelement über ein Trägerelement am Längsträger gelagert. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass über eine entsprechende Ausbildung des Trägerelements bzw. Beanstandung des Trägerelements vom Längsträger, das bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung zu erzeugende Drehmoments beeinflussbar/einstellbar ist.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the starting element is mounted on the support member via a carrier element. This ensures in an advantageous manner that can be influenced / adjusted via a corresponding design of the support element or complaint of the support member from the longitudinal member, the torque to be generated in a head-on collision with an obstacle with a small width overlap.

Vorzugsweise ist dabei das Trägerelement aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet.Preferably, the carrier element is formed from a metallic material.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiment shown in the drawing.

In der Zeichnung bedeutet:In the drawing:

1 eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Schutzeinrichtung, und 1 a plan view of a schematically illustrated inventive protection device, and

2 die Schutzeinrichtung aus 1 nach Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung. 2 the protective device off 1 after a frontal collision with an obstacle with a low latitude coverage.

1 und 2 zeigen in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf den linken vorderen Bereich einer Kraftfahrzeugkarosserie, nämlich ein Fahrzeugrad 12, ein Längsträger 14, ein Schweller 16 sowie ein Querträger 18. 1 and 2 show in a schematic representation of a plan view of the left front portion of a motor vehicle body, namely a vehicle wheel 12 , a side member 14 a sill 16 as well as a crossbeam 18 ,

Wie 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, ist die Kraftfahrzeugkarosserie mit einer insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten Schutzeinrichtung versehen, die bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis 20 mit geringer Breitenüberdeckung einen Schutz der Fahrgastzelle 22 sicherstellen soll.As 1 and 2 it can be seen further, the vehicle body is a total with the reference numeral 10 designated protective device, which in a frontal collision with an obstacle 20 with low width coverage protection of the passenger compartment 22 should ensure.

Die Schutzeinrichtung 10 umfasst ein in Fahrzeuglängsrichtung FL bzw. x-Richtung vor dem Fahrzeugrad 12 angeordnetes Anschubelement 24 und ein Trägerelement 26, über das das Anschubelement 24 am Längsträger 14 gelagert ist.The protective device 10 includes an in vehicle longitudinal direction FL or x-direction in front of the vehicle 12 arranged starting element 24 and a carrier element 26 , about which the starting element 24 on the side member 14 is stored.

Um ein möglichst geringes Bauteilgewicht zu gewährleisten, ist vorliegend das Trägerelement 26 aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet.In order to ensure the lowest possible component weight, in the present case, the carrier element 26 formed of an aluminum alloy.

Wie 1 weiter zeigt, ist die Schutzeinrichtung 10 in Fahrzeugquerrichtung FQ bzw. y-Richtung betrachtet den Längsträger 14 seitlich nach außen überragend angeordnet, um bei einer Frontalkollision mit dem Hindernis 20 in gezielten Kontakt mit dem Fahrzeugrad 12 zu treten.As 1 further shows is the protective device 10 in vehicle transverse direction FQ or y-direction considered the side member 14 projecting laterally outwards, in order to collide with the obstacle in a frontal collision 20 in targeted contact with the vehicle wheel 12 to step.

Zudem ist – wie 1 weiter zu entnehmen ist – das Anschubelement 24 in der Draufsicht polygonförmig ausgebildet bzw. weist eine polygonförmige Querschnittsfläche auf. Die in Fahrzeugquerrichtung FQ und in Fahrzeuglängsrichtung FL betrachtet äußeren, hinteren Seitenflächen des Anschubelement 24, nachfolgend als Seitenflächen 24-1 und 24-2 bezeichnet, schließen dabei einen stumpfen Winkel α ein.In addition, is - how 1 can be seen further - the starting element 24 formed in the plan view polygonal or has a polygonal cross-sectional area. The viewed in the vehicle transverse direction FQ and in the vehicle longitudinal direction FL outer, rear side surfaces of the starting element 24 , hereinafter referred to as side surfaces 24-1 and 24-2 denotes an obtuse angle α.

Um eine ausreichende Steifigkeit/Festigkeit bei einem geringen Eigengewicht zu gewährleisten, ist vorliegend das Anschubelement 24 aus glasfaserverstärktem Polyamid (z. B. PA 6.6 GF 30) ausgebildet.In order to ensure a sufficient rigidity / strength at a low weight, in the present case, the starting element 24 made of glass fiber reinforced polyamide (eg PA 6.6 GF 30).

Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, ist das Anschubelement 24 über das Trägerelement 26 derart am Längsträger 14 gelagert, dass das Anschubelement 24 in Folge der Frontalkollision mit dem Hindernis 20 eine Rotationsbewegung um die Fahrzeughochachse FH bzw. z-Achse ausführt. Über die Seitenflächen 24-1 und 24-2 steht – wie 2 deutlich zeigt – das Anschubelement 24 abrutschfest mit dem Fahrzeugrad 12 in Kontakt, sodass über das Anschlusselement 24 auf den vorderen Bereich des Fahrzeugrades 12 ein in Fahrzeugquerrichtung FQ nach innen gerichtetes Drehmoment ausgeübt wird.In particular 2 it can be seen, is the starting element 24 over the carrier element 26 such on the side rail 14 stored that the starting element 24 as a result of the frontal collision with the obstacle 20 performs a rotational movement about the vehicle vertical axis FH or z-axis. About the side surfaces 24-1 and 24-2 stands - like 2 clearly shows - the starting element 24 Slip-resistant with the vehicle wheel 12 in contact, so over the connecting element 24 on the front area of the vehicle wheel 12 a vehicle transverse direction FQ inwardly directed torque is exerted.

Infolge des Drehmoments kommt es zu einem gezielten Versagen der Lager der – hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten – Radführungselemente, sodass der hintere Bereich des Fahrzeugrades 12 um die Fahrzeughochachse FH nach außen geschwenkt wird. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass die Fahrgastzelle 22 besser geschützt ist.As a result of the torque, there is a deliberate failure of the bearing of the - not shown here for reasons of clarity - Radführungselemente, so that the rear portion of the vehicle wheel 12 is pivoted to the vehicle vertical axis FH to the outside. This ensures advantageously that the passenger compartment 22 is better protected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012014449 A1 [0004] DE 102012014449 A1 [0004]

Claims (7)

Schutzeinrichtung (10) eines Kraftfahrzeugs für eine Frontalkollision mit einem Hindernis (20) mit geringer Breitenüberdeckung, mit wenigstens einem in Fahrzeuglängsrichtung (FL) vor einem zugeordneten Fahrzeugrad (12) angeordneten und einen korrespondierenden Längsträger (14) seitlich nach außen überragenden Anschubelement (24), das bei Frontalkollision in Kontakt mit dem Fahrzeugrad (12) tritt, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschubelement (24) derart ausgebildet und am Längsträger (14) gelagert ist, dass das Anschubelement (24) in Folge der Frontalkollision eine Rotationsbewegung um die Fahrzeughochachse (FH) ausführt und dadurch bei Kontaktierung mit dem Fahrzeugrad (12) ein Drehmoment auf den vorderen Bereich des Fahrzeugrads (12) ausübt.Protective device ( 10 ) of a motor vehicle for a frontal collision with an obstacle ( 20 ) with a small width overlap, with at least one in the vehicle longitudinal direction (FL) in front of an associated vehicle wheel ( 12 ) and a corresponding side member ( 14 ) laterally outwardly projecting start element ( 24 ) in frontal collision in contact with the vehicle wheel ( 12 ), characterized in that the starting element ( 24 ) and formed on the longitudinal member ( 14 ) is mounted, that the starting element ( 24 ) as a result of the frontal collision performs a rotational movement about the vehicle vertical axis (FH) and thereby when contacting the vehicle wheel ( 12 ) a torque on the front portion of the vehicle wheel ( 12 ) exercises. Schutzeinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschubelement (24) derart ausgebildet und gelagert ist, dass bei Ausführung der Rotationsbewegung das Anschubelement (24) über eine erste und eine zweite Seitenfläche (24-1, 24-2) in Kontakt mit dem vorderen Bereich des Fahrzeugrads (12) steht.Protective device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the starting element ( 24 ) is designed and mounted such that upon execution of the rotational movement, the starting element ( 24 ) via a first and a second side surface ( 24-1 . 24-2 ) in contact with the front portion of the vehicle wheel ( 12 ) stands. Schutzeinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschubelement (24) eine polygonförmige Querschnittsfläche aufweist, bei dem die erste und zweite Seitenfläche (24-1, 24-2) einen stumpfen Winkel (α) einschließen.Protective device ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the starting element ( 24 ) has a polygonal cross-sectional area, wherein the first and second side surfaces ( 24-1 . 24-2 ) include an obtuse angle (α). Schutzeinrichtung (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschubelement (24) aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.Protective device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the starting element ( 24 ) is formed of a fiber-reinforced plastic. Schutzeinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, der faserverstärkte Kunststoff eine Dichte von ρ ≤ 1,5 g/cm3 und ein Elastizitätsmodul von E ≥ 5000 MPa aufweist.Protective device ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the fiber-reinforced plastic has a density of ρ ≤ 1.5 g / cm 3 and a modulus of elasticity of E ≥ 5000 MPa. Schutzeinrichtung (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschubelement (24) über ein Trägerelement (26) am Längsträger (14) gelagert ist.Protective device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the starting element ( 24 ) via a carrier element ( 26 ) on the side member ( 14 ) is stored. Schutzeinrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (26) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist.Protective device ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the carrier element ( 26 ) is formed of a metallic material.
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