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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie mit einer frontseitigen Antriebseinheit, wobei sich an die Antriebseinheit in rückseitiger Richtung eine Getriebeeinheit anschließt, die sich zumindest teilweise in einen Tunnel der Fahrzeugkarosserie erstreckt.
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Wird eine Antriebseinheit und die dazugehörigen Komponenten einer Fahrzeugkarosserie in üblicher Weise in einem Motorraum vor einer Fahrgastzelle angeordnet, kann dies bei einer Frontalkollision eine Verschiebung der Antriebseinheit oder einzelner Komponenten der Antriebseinheit in die Fahrgastzelle bewirken und zu Verletzungen der Fahrzeuginsassen bewirken. Die
DE 100 10 398 A1 schlägt daher vor, die Einzelkomponenten der Antriebseinheit derart in ihrer äußeren geometrischen Form auszubilden, dass sie im Falle einer Kollision nicht in die Fahrgastzelle hinein, sondern unter diese gedrückt werden.
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Ferner ist eine Fahrzeugkarosserie mit einer frontseitigen Trägereinheit zur Aufnahme einer Vorderachse und einer heckseitigen Trägereinheit zur Aufnahme einer Hinterachse aus der
DE 10 2012 004 103 A1 bekannt, bei welcher ein Energieübertragungselement vorgesehen ist, welches die frontseitige Trägereinheit und die heckseitige Trägereinheit crashenergieübertragend miteinander koppelt. Dadurch kann Crashenergie in der frontseitigen Trägereinheit und in der heckseitigen Trägereinheit durch Belastung von Trägern der Trägereinheiten abgebaut werden, um hierdurch das Crashenergieabbaupotenzial zu erhöhen.
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Ferner weist diese bekannte Fahrzeugkarosserie gemäß der
DE 10 2012 004 103 A1 eine Führungseinheit auf, die im Fall einer schweren Frontalkollision die Motor- und Getriebeeinheit unter die Fahrgastzelle führt. Dabei hebt die Motor- und Getriebeeinheit die Fahrgastzelle gegen die Schwerkraftrichtung an, wobei ein Getriebetunnel und ein Querträger eine Rampe ausbilden.
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Schließlich ist aus der
DE 10 2012 104 215 A1 ein Karosserie-Airbag für Fahrzeuge bekannt, der keine Löcher auf seiner Oberfläche aufweist und in Ausnehmungen oder Zwischenräume innerhalb verschiedener Karosserieelemente des Fahrzeugs derart eingebaut ist, dass er beim harten Aufprall aufgeblasen wird und in diesem Zustand die ihn aufnehmenden Ausnehmungen oder Zwischenräume druckhaltend ausfüllt. Durch den Einbau solcher Karosserie-Airbags wird erreicht, dass der beim Aufprall auf die Karosserieelemente wirkende Druck und die sich daraus ergebenden Deformierungen von den Karosserie-Airbags gedämpft und vom Insassenraum abgelenkt werden. Der Karosserie-Airbag löst sich infolge der Kraft des Aufpralls aus, wird aufgeblasen und spannt sich in das Innere des gegebenen Karosserieelements des Fahrzeuges und leitet die Deformierung bei fortsetzendem Druck in Richtungen weiter, die den Insassenraum vermeiden.
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Bei einer teilüberdeckten Frontalkollision (small overlap) besteht das Problem, dass die Kollisionskräfte nicht unmittelbar in einen Stoßfängerquerträger und einen Längsträger des Vorderwagens einer Fahrzeugkarosserie eingeleitet werden, sondern in den seitlichen Bereich des Vorderwagens. Dies führt zu einem Eindrehen der Motor- und Getriebeeinheit der Fahrzeugkarosserie in der von der Fahrzeuglängsrichtung und der Fahrzeugquerrichtung gebildeten Ebene und in der Folge zum Einschlag des Getriebes in eine Seitenwand des Tunnels der Fahrzeugkarosserie. Dies führt zu einer Erhöhung der Verletzungsgefahr von Fahrzeuginsassen innerhalb der Fahrgastzelle. Daher muss der Tunnel der Fahrzeugkarosserie gegen die von der Getriebeeinheit der Fahrzeugkarosserie verursachte Einschlagenergie geschützt werden, bspw. mit den Einschlag des Getriebes abfangenden Blechaufdoppelungen der Tunnelwände. Dieser bekannte Karosserie-Airbag kann aus Kunstfasern, Metallfäden, Kohlenfäden oder einem anderen, eine große Festigkeit sichernden Material hergestellt werden. Als Einbauort wird eine Fahrzeugtüre, der Raum hinter einer Stoßstange, ein Kotflügel oder eine Motorhaube vorgeschlagen.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Lösung vorzuschlagen, mit welcher das Eindringen der Getriebeeinheit oder der Antriebs- und Getriebeeinheit eines Fahrzeugs über dessen Mitteltunnel in die Fahrgastzelle verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine solche Fahrzeugkarosserie mit einer frontseitigen Antriebseinheit, bei welcher sich an die Antriebseinheit in rückseitiger Richtung eine Getriebeeinheit anschließt, die sich zumindest teilweise in einen von Tunnelwänden gebildeten U-förmigen Mitteltunnel erstreckt, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass zumindest ein Airbag zwischen dem rückwärtigen Endbereich der Getriebeeinheit und den in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Seitenwänden des Mitteltunnels derart angeordnet ist, dass bei einer bevorstehenden oder detektierten Frontalkollision der mindestens eine Airbag aus einer Nichtwirkposition in eine Wirkposition entfaltet ist, in welcher durch den Airbag eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Endbereich der Getriebeeinheit und den Tunnelwänden hergestellt ist.
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Mit solchen Airbags wird in deren expandierten Zustand, also in deren Wirkstellung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem rückwärtigen Getriebeende und den Tunnelwänden hergestellt, da der Airbag den Raum zwischen dem Endbereich der Getriebeeinheit und der jeweiligen Seitenwand des Tunnels druckhaltend ausfüllt. Damit wird nicht nur bei einer Frontalkollision, insbesondere einer teilüberdeckten Frontalkollision eine Querbeschleunigung der Getriebeeinheit zu vermeiden sondern vielmehr durch den Formschluss die Getriebeeinheit so geführt, dass es maximale kinetische Energie aus der Frontalkollision aufnehmen kann. Zudem wird eine flächige Abstützung zu den Tunnelwänden des Mitteltunnels erzeugt, so dass harte Kanten der Getriebeeinheit nicht direkt auf die Tunnelstruktur aufschlagen können. Die von einer Crashsensorik initiierte Entfaltung solcher Airbags in ihre Wirkpositionen erfolgt mittels eines Gasgenerators oder mehreren Gasgeneratoren.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jeweils zwischen dem Endbereich der Getriebeeinheit und einer Seitenwand des Tunnels ein Airbag derart angeordnet ist, dass in der Wirkposition mittels der beiden Airbags eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Endbereich der Getriebeeinheit und jeweils der benachbarten Seitenwand des Tunnels hergestellt ist. Damit wird ausgehend von der Getriebeeinheit in beide Richtungen zu den Seitenwänden des Tunnels ein gleichmäßiger Formschluss erreicht, sodass im Moment der Frontalkollision die Getriebeeinheit weitestgehend ohne ein seitliches Eindrehen durch diesen Formschluss in rückwärtiger Richtung geführt wird. Beide Airbags weisen bei dieser Ausgestaltung der Erfindung jeweils einen Gasgenerator auf.
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Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Airbag zwischen dem Endbereich der Getriebeeinheit und jeweils zwischen den Seitenteilen und einem Deckteil des Mitteltunnels derart angeordnet ist, dass in der Wirkposition der Airbag eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Endbereich der Getriebeeinheit, den benachbarten Seitenteilen und dem Deckteil hergestellt ist. Mit einem solchen Airbag, der U-förmig um den rückwärtigen Endbereich der Getriebeeinheit gelegt ist, also sowohl um den seitlichen Bereich als auch um den oberen Bereich der Getriebeeinheit wird eine verbesserte formschlüssige Verbindung zwischen der Getriebeeinheit und den Tunnelwänden des U-förmigen Mitteltunnels erzielt.
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In vorteilhafter Weise ist bzw. sind weiterbildungsgemäß der Airbag in seiner Nichtwirkposition oder die Airbags in ihren Nichtwirkpositionen mit einer Seitenwand des Mitteltunnels verbunden. Alternativ ist der Airbag in seiner Nichtwirkposition oder sind die Airbags in ihren Nichtwirkpositionen mit der Getriebeeinheit verbunden. Auch ein solcher U-förmiger Gasgenerator weist wenigstens einen Gasgenerator auf.
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Um eine hohe Festigkeit sicherzustellen, ist bzw. sind weiterbildungsgemäß der Airbag oder die Airbags als Metallbag ausgebildet. Zusätzlich sind für ein solchen Airbag auch die in der oben zitierten
DE 10 2012 104 215 A1 angegebenen Materialien, wie Kunstfasern, Kohlefasern usw. verwendbar.
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Um den druckhaltenden Zustand der Airbags in ihrer Wirkposition möglichst lange aufrechtzuerhalten, ist bzw. sind der Airbag oder die Airbags mit einer löcherfreien und geschlossenen Oberfläche ausgebildet.
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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 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie mit einer Getriebe- und Antriebseinheit sowie an Tunnelwänden eines Mitteltunnels angeordneten Airbags,
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2 eine schematische Darstellung der Fahrzeugkarosserie gemäß 1 nach Schnitt A-A,
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3 eine schematische Darstellung der Fahrzeugkarosserie gemäß 1 mit in ihren Wirkpositionen dargestellten Airbags,
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4 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie mit an einer Getriebeeinheit angeordneten Airbags in ihren Nichtwirkpositionen, und
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5 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie nach 3 mit in ihren Wirkpositionen dargestellten Airbags.
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Die gemäß 1 in Draufsicht schematisch dargestellte Fahrzeugkarosserie 1 zeigt lediglich eine Antriebseinheit 2, an die sich in rückwärtiger Richtung eine Getriebeeinheit 3 mit einer Kardanwelle 6 anschließt, wobei in 1 mit dem Pfeil R die Fahrtrichtung des Fahrzeugs angezeigt wird.
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Gemäß 1 ragt ein Teil der Getriebeeinheit 3 in einen Mitteltunnel 4 der Fahrzeugkarosserie 1, wobei in der Draufsicht die beiden Seitenwände 4.1 und 4.2 erkennbar sind, die in rückwärtiger Richtung V-förmig zueinander verlaufen.
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Auf der Innenseite der beiden Seitenwände 4.1 und 4.2 des Mitteltunnels 4 ist jeweils ein Airbag 5.1 und 5.2 im nicht entfalteten Zustand, der sogenannten Nichtwirkposition befestigt, so dass bei einer Projektion in der X-Y-Ebene auf die Getriebeeinheit 3 im Wesentlichen ein rückseitiger Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 und ein kleiner Bereich einer sich an die Getriebeeinheit 3 anschließenden Kardanwelle 6 überdeckt ist. Somit ergibt sich ein Zwischenraum 7.1 bzw. 7.2 zwischen dem Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 und dem Airbag 5.1 bzw. 5.2. Der rückseitige Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 stellt einen rückseitigen Drittelbereich der Getriebeeinheit 3 dar.
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Diese Anordnung der beiden Airbags 5.1 und 5.2 ist auch in dem Schnitt A-A gemäß 2 ersichtlich, wonach jeweils ein Airbag 5.1 und 5.2 in seiner Nichtwirkposition an einer Seitenwand 4.1 und 4.2 des Mitteltunnels 4 mit U-förmigen Querschnitt befestigt ist. Die beiden nach oben konusförmig zusammenlaufenden Seitenwände 4.1 und 4.2 werden durch ein Deckteil 4.3 zu einer U-Form vervollständigt. In 2 ist eine Fahrbahn mit dem Bezugszeichen 10 schematisch angedeutet.
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Bei einer bevorstehenden oder mittels Crashsensoren 8 detektierten Frontalkollision, die der nach einer Deformation der vor der Antriebseinheit 2 liegenden Deformationszonen zu einem Krafteintrag F entgegen der Fahrtrichtung R in die Fahrzeugkarosserie 1 führt, werden die beiden Airbags 5.1 und 5.2 von einer Steuereinheit (nicht dargestellt) mittels Gasgeneratoren dieser Airbags ausgelöst, also aus ihrer Nichtwirkposition gemäß den 1 und 2 in ihre Wirkposition gemäß 3 entfaltet. Im Zustand ihrer Wirkposition stellen die beiden Airbags 5.1 und 5.2 jeweils eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 und der Seitenwand 4.1 bzw. 4.2 her, d. h. der Airbag 5.1 füllt den Zwischenraum 7.1 zwischen dem Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 und der Seitenwand 4.1 des Mitteltunnels 4 und der Airbag 5.2 den Zwischenraum 7.2 zwischen dem Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 und der Seitenwand 4.2 des Mitteltunnels 4 aus. Diesen Zustand der in den Zwischenraum 7.1 und 7.2 expandierten Airbags 5.1 und 5.2 zeigt 3. Somit ergibt sich während des Krafteintrags F über die Antriebseinheit 2 und die Getriebeeinheit 3 ein Kraftschluss zum Mitteltunnel 4 und eine flächige Abstützung zu dessen Tunnelwänden 4.1 und 4.2, wodurch die Getriebeeinheit 3 insbesondere bei einer teilüberdeckten Frontalkollision nicht in Querrichtung beschleunigt wird und daher kinetische Energie aus der Frontalkollision lediglich in Fahrzeuglängsrichtung abgebaut wird.
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Gemäß 2 ist ein dritter Airbag 5.3 gestrichelt dargestellt, der an der Deckseite 4.3 des Tunnels 4 angeordnet ist und sich aus seiner Nichtwirkposition den Zwischenraum 7.3 zum Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 überbrückt, so dass auch zwischen dem Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 und der Deckseite 4.3 des Tunnels 4 eine formschlüssige Verbindung entsteht. Auch dieser Airbag 5.3 wird bei einer bevorstehenden oder mittels Crashsensoren 8 detektierten Frontalkollision von der Steuereinheit mittels eines Gasgenerators ausgelöst, so dass er sich aus seiner Nichtwirkposition in seine den Zwischenraum 7.3 überbrückenden Wirkposition entfaltet.
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Schließlich können die drei Airbags 5.1, 5.2 und 5.3 zu einem einzigen Airbag 5 zusammengefasst werden, so dass sich ein solcher Airbag 5 U-förmig entlang der Innenseiten der beiden Seitenteile 4.1 und der Deckseite 4.3 erstreckt. Ein solcher Airbag 5 kann mittels eines einzigen Gasgenerators oder mittels mehreren Gasgeneratoren ausgelöst werden.
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Die in den 1 bis 3 beschriebenen Airbags 5.1, 5.2 und 5.3 sind als Metallbag aus Metallfäden hergestellt. Ferner können diese Airbags entgegen von Insassen-Airbags mit einer lochfreien Oberfläche hergestellt sein, so dass die Wirkposition der Airbags druckerhaltend bestehen bleibt. Dennoch ist es auch möglich, diese Airbags in der für Insassen-Airbags bekannten Weise herzustellen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen die 4 und 5 in einer Unteransicht auf den die beiden Seitenteile 4.1 und 4.2 sowie den Deckteil 4.3 aufweisenden Mitteltunnel 4 der Fahrzeugkarosserie 1 mit an dem rückwärtigen Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 der Fahrzeugkarosserie 1 angeordneten Airbags 5.1 und 5.2. Diese beiden Airbags 5.1 und 5.2 weisen jeweils eine U-förmige Kontur auf und umschließen unter Erstreckung in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) einen Abschnitt des rückwärtigen Endbereichs 3.1. Die 4 zeigt die beiden Airbags 5.1 und 5.2 in ihrer Nichtwirkposition, also im nicht entfalteten Zustand, so dass ein Zwischenraum 7.1 zwischen dem Airbag 5.1 und der gegenüberliegenden Seitenwand 4.1 und zwischen dem Airbag 5.2 und der gegenüberliegenden Seitenwand 4.2 des Mitteltunnels 4 besteht.
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Bei einer bevorstehenden oder mittels Crashsensoren 8 detektierten Frontalkollision, die nach einer Deformation der vor der Antriebseinheit liegenden Deformationszonen zu einem Krafteintrag F entgegen der Fahrtrichtung R in die Fahrzeugkarosserie 1 führt, werden die beiden Airbags 5.1 und 5.2 von einer Steuereinheit (nicht dargestellt) mittels Gasgeneratoren dieser Airbags 5.1 und 5.2 ausgelöst, also aus ihrer Nichtwirkposition gemäß 4 in ihre Wirkposition gemäß 5 entfaltet. Im Zustand ihrer Wirkposition stellen die beiden Airbags 5.1 und 5.2 jeweils eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 und der Seitenwand 4.1 bzw. 4.2 her, d. h. der Airbag 5.1 füllt den Zwischenraum 7.1 zwischen dem Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 und der Seitenwand 4.1 des Mitteltunnels 4 und der Airbag 5.2 den Zwischenraum 7.2 zwischen dem Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 und der Seitenwand 4.2 des Mitteltunnels 4 aus. Diesen Zustand der in den Zwischenraum 7.1 und 7.2 expandierten Airbags 5.1 und 5.2 zeigt 5. Somit ergibt sich während des Krafteintrag F in die Getriebeeinheit 3 ein Kraftschluss zum Mitteltunnel 4 und eine flächige Abstützung zu dessen Tunnelwänden 4.1 und 4.2, wodurch die Getriebeeinheit 3 insbesondere bei einer teilüberdeckten Frontalkollision nicht in Querrichtung beschleunigt wird und daher kinetische Energie aus der Frontalkollision lediglich in Fahrzeuglängsrichtung abgebaut wird.
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Auch bei dieser Ausführung gemäß den 4 und 5 können die beiden Airbags 5.1 und 5.2 durch einen dritten Airbag ergänzt werden, der sich in den Zwischenraum zwischen dem Endbereich 3.1 der Getriebeeinheit 3 und der Deckseite 4.3 des Mitteltunnels 4 erstreckt, wie dies im Zusammenhang mit 2 erläutert wurde. Schließlich ist es ebenso möglich, diese drei Airbags zu einem einzigen Airbag zusammenzufassen.
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Die in den 4 und 5 beschriebenen Airbags 5.1 und 5.2 sind als Metallbag aus Metallfäden hergestellt. Ferner können diese Airbags entgegen von Insassen-Airbags mit einer lochfreien Oberfläche hergestellt sein, so dass die Wirkposition der Airbags druckerhaltend bestehen bleibt. Dennoch ist es auch möglich, diese Airbags in der für Insassen-Airbags bekannten Weise herzustellen.
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie kann sowohl für Kraftfahrzeuge als auch für Hyprid- oder Elektrofahrzeuge eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugkarosserie
- 2
- Antriebseinheit der Fahrzeugkarosserie 1
- 3
- Getriebeeinheit der Fahrzeugkarosserie 1
- 3.1
- rückwärtiger Endbereich der Getriebeeinheit 3
- 4
- Mitteltunnel der Fahrzeugkarosserie 1
- 4.1
- Seitenteil des Mitteltunnels 4
- 4.2
- Seitenteil des Mitteltunnels 4
- 4.3
- Deckelteil des Mitteltunnels 4
- 5
- Airbag
- 5.1
- Airbag
- 5.2
- Airbag
- 5.3
- Airbag
- 6
- Kardanwelle
- 7.1
- Zwischenraum
- 7.2
- Zwischenraum
- 7.3
- Zwischenraum
- 8
- Crashsensor
- 10
- Fahrbahn
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10010398 A1 [0002]
- DE 102012004103 A1 [0003, 0004]
- DE 102012104215 A1 [0005, 0014]
