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Die Erfindung betrifft eine Crash-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem lenkbaren Vorderrad, wobei das Vorderrad über eine Vorderradaufhängung mit dem Kraftfahrzeug verbindbar ist.
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Bei der heutigen Entwicklung von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen, wird ein hohes Augenmerk auf die aktiven und passiven Sicherheitssysteme gelegt, welche bei einem Unfall, nämlich im Crash-Lastfall des Fahrzeuges, die Insassen des Kraftfahrzeuges schützen sollen. Um dabei standardisierte Aussagen über die Fahrzeugsicherheit bieten zu können, ist beispielsweise für einen Frontalaufprall des Fahrzeuges der EURO-NCAP-Crashtest entwickelt worden. Bei dem EURO-NCAP-Crashtest wird ein Frontalaufprall des Fahrzeuges simuliert, wobei das Fahrzeug frontal mit einer Überdeckung von 40% (bezogen auf die Gesamtfahrzeugbreite) mit einer Geschwindigkeit von 64 km/h gegen ein starres Hindernis gefahren wird. Neben dem EURO-NCAP-Crashtest ist in den USA ein neuer Crashtest der IIHS (Insurance Institute for Highway Safety) entwickelt worden, bei dem das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit von 64 km/h mit lediglich einer Überdeckung von 25% bezogen auf die Gesamtfahrzeugbreite des Kraftfahrzeuges frontal auf das starre Hindernis trifft. Dieses Testverfahren wird auch als „small overlap test“ (SOL) bezeichnet. Der SOL-Test simuliert z. B. den Fall, wenn der Fahrer bei einem Auffahrunfall noch versucht nach links oder rechts auszuweichen und dabei nicht mehr ganz an einem Hindernis vorbei kommt. Dabei wirken völlig andere Belastungen auf das Kraftfahrzeug als bei einer größeren Überdeckung, die in dem EURO-NCAP-Test simuliert wird. Aufgrund der geringen Überdeckung von 25% oder weniger bezogen auf die Gesamtfahrzeugbreite des Kraftfahrzeuges zu dem Hindernis greifen die für den EURO-NCAP-Test relevanten Sicherheitssysteme der Karosserie oder des Fahrzeugrahmens nicht. Der Aufbau der bekannten Fahrzeuge ist nämlich genau auf die Vorgaben des EURO-NCAP-Tests ausgelegt, wobei an entsprechender Stelle beispielsweise ein Längsträger des Fahrzeugrahmens die beim Auftreffen auf das Hindernis einwirkende Kraft auffängt und in Verformungsenergie umwandelt. Dieser Aufbau der bekannten Fahrzeuge, nämlich die Anordnung eines Längsträgers, der beim Auftreffen auf das Hindernis die auf das Kraftfahrzeug wirkende Kraft auffängt und in Verformungsenergie umwandelt, wird jedoch bei geringer Überdeckung verfehlt, wodurch die beim Auftreffen auf das Hindernis auf das Kraftfahrzeug einwirkende Kraft über die Räder bzw. Achsen direkt auf die Fahrzeugkarosserie und hier insbesondere auf die Fahrgastzelle übertragen wird. Da sich nämlich das Vorderrad auf der A-Säule des Kraftfahrzeuges und dem Schweller abstützt, kann dieses im Crash-Lastfall tief in die Fahrgastzelle eindringen, wodurch der Überlebensraum für die Insassen verringert wird und das Verletzungsrisiko dadurch für die Insassen steigt.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug derart auszugestalten, dass in einem Crash-Lastfall nämlich insbesondere beim Auftreffen des Kraftfahrzeuges mit geringer Überdeckung auf ein Hindernis, ein Eindringen des Kraftfahrzeugrades in die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges verhindert werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Crash-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Crash-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug sind in den abhängigen Ansprüche angegeben.
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Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Vorrichtungsansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Crash-Vorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Die Crash-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem lenkbaren Vorderrad, wobei das Vorderrad über eine Vorderradaufhängung mit dem Kraftfahrzeug verbindbar ist, umfasst wenigstens ein Crash-Element, wobei in einem Crash-Lastfall in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges bei einer in etwa Geradeausfahrstellung des Vorderrades beim Auftreffen eines Hindernisses auf das Crash-Element und/oder auf das Vorderrad, das Vorderrad durch Aktivierung durch das Crash-Element aus der Geradeausfahrstellung in eine Lenkstellung überführbar ist.
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Da die Crash-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in einem Crash-Lastfall in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges aktivierbar ist, dient diese vorwiegend dazu, um bei einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeuges ein Eindringen des Vorderrades in die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges zu vermeiden. Im Gegensatz zu bekannten Lösungen, bei denen beispielsweise anhand einer aktivierbaren Sollbruchstelle, dass Vorderrad im Crash-Lastfall von der Vorderradaufhängung befreit wird, sieht die erfindungsgemäße Crash-Vorrichtung vor, dass durch Aktivierung durch das Crash-Element, das Vorderrad aus der Geradeausfahrstellung in eine Lenkstellung überführt wird. Insofern dient die erfindungsgemäße Crash-Vorrichtung als Maßnahme primär zur Beeinflussung der Lenkkinematik des Vorderrades. Die Beeinflussung der Lenkkinematik, hier insbesondere das Überführen des Vorderrades aus der Geradeausfahrstellung in die Lenkstellung, soll somit zur Verbesserung der SOL-Crash-Sicherheit des Kraftfahrzeuges beifügen, wobei insbesondere ein sich ausdrehendes Vorderrad im Crash-Lastfall sichergestellt werden soll.
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In vorteilhafterweise soll das gesteuerte Ausdrehen des Vorderrades im Crash-Lastfall, das durch Auftreffen eines Hindernisses auf das Crash-Element und/oder auf das Vorderrad ausgelöst wird, derart erfolgen, dass bei Überführung in die Lenkstellung, der in Fahrtrichtung vorne liegende Teil des Vorderrades zum Fahrzeuginneren geschwenkt wird und der in Fahrtrichtung hinten liegende Teil des Vorderrades zum Fahrzeugäußeren geschwenkt wird. Wird das Vorderrad derart eingeschlagen, wobei nämlich insbesondere der hintere Teil nach außen zum Fahrzeugäußeren geschwenkt wird, kann sichergestellt werden, dass im Crash-Lastfallbei einem Abreißen des Vorderrades von der Vorderradaufhängung oder bei einer extremen Stauchung der Frontpartie des Kraftfahrzeuges, das Vorderrad entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges schräg nach hinten, d. h. insbesondere an der Fahrgastzelle vorbei, vorbeigeführt wird. Aufgrund dieser Maßnahme kann verhindert werden, dass das Vorderrad im Crash-Lastfall, d. h. bei einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis, in Richtung der Fahrgastzelle, nämlich insbesondere in die Fahrgastzelle hinein, gedrückt bzw. verlagert wird. Insofern eignet sich der erfindungsgemäße Eingriff über ein Crash-Element in die Lenkkinematik des Vorderrades des Kraftfahrzeuges dafür, um zu verhindern, dass das Vorderrad im Crash-Lastfall in die Fahrgastzelle eindringt. Dadurch bleibt der durch die Fahrgastzelle gebildete Überlebensraum bei einem Unfall mit einer geringen Überdeckung auf ein Hindernis, wie es im SOL-Test simuliert wird, instand, wodurch der Insassenschutz erhöht und das Verletzungsrisiko für die Insassen im Crash-Lastfall verringert werden kann.
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Vorliegend wird gemäß dem SOL-Crashtest, wie auch dem EURO-NCAP-Test davon ausgegangen, dass sich das Vorderrad beim Auftreffen auf das Hindernis in etwa in Geradeausfahrstellung befindet, wobei beim Auftreffen des Vorderrades in Geradeausfahrstellung auf das Hindernis, sich das Vorderrad ohne Beeinflussung der Lenkkinematik, d. h. ohne die Überführung in die Lenkstellung, sich entgegen der Fahrtrichtung in Richtung der Fahrgastzelle bewegen würde. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll als Geradeausfahrstellung aber auch der ungünstige Fall umfasst sein, bei dem das Kraftfahrzeug in einer Lenkstellung des Vorderrades auf das Hindernis trifft, wobei in der Lenkstellung der hintere Teil des Vorderrades zum Fahrzeuginneren und der vordere Teil des Vorderrades zum Kraftfahrzeugäußeren geschwenkt ist. In diesem ungünstigen Fall des Auftreffens des Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis, würde sich das Vorderrad ohne Eingriff in die Lenkkinematik in Richtung der Fahrgastzelle bewegen. Das Crash-Element der erfindungsgemäßen Crash-Vorrichtung überführt nach Aktivierung in diesem Fall, das Vorderrad aus der ungünstigen Lenkstellung über die Geradeausfahrstellung in die vorteilhafte Lenkstellung, in der der hintere Teil des Vorderrades zum Fahrzeugäußeren geschwenkt ist und der vordere Teil des Vorderrades zum Fahrzeuginneren geschwenkt ist.
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Vorzugsweise ist das Crash-Element der erfindungsgemäßen Crash-Vorrichtung im Bereich des Vorderrades, insbesondere außerhalb der für einen Frontalaufprall an dem Kraftfahrzeug angeordneten Crash-Elementen anordenbar. Dabei ist insbesondere das Crash-Element im Crash-Lastfall bei einem Auftreffen der vor dem Vorderrad liegenden Frontpartie des Kraftfahrzeuges auf das Hindernis mit einer Überdeckung von insbesondere 25% oder weniger bezogen auf die Gesamtfahrzeugbreite des Kraftfahrzeuges aktivierbar. Bei den anderen Crash-Elementen handelt es sich beispielsweise um den bereits beschriebenen Längsträger des Fahrzeugrahmens, welcher nur dann aktivierbar ist, wenn das Kraftfahrzeug im Bereich des Längsträgers auf das Hindernis stößt. Da aber vorliegend insbesondere der Frontalaufprall auf das Hindernis mit der vor dem Vorderrad liegenden Frontpartie des Kraftfahrzeuges mit einer Überdeckung von 25% oder weniger bezogen auf die Gesamtfahrzeugbreite des Kraftfahrzeuges betrachtet wird, wird der Längsträger an dem Hindernis vorbeigeführt und kann somit die auf das Fahrzeug einwirkende Kraft nicht über Verformungsenergie abbauen. Da jedoch vorliegend das Crash-Element der erfindungsgemäßen Crash-Vorrichtung im Bereich des Vorderrades, d. h. entweder vor dem Vorderrad in Fahrtrichtung liegend, oder auf Höhe des Vorderrades, beispielsweise im Bereich der vorderen Aufhängung oder innerhalb des Vorderrades, d. h. hier insbesondere innerhalb der Felge am von der Vorderradaufhängung umfassten Radträger anordenbar ist, wird beim Auftreffen des Kraftfahrzeuges mit einer Überdeckung auf ein Hindernis von 25% oder weniger durch Auftreffen des Hindernisses auf das Crash-Element und/oder das Vorderrad das Crash-Element im Crash-Lastfall aktiviert und beeinflusst bei Aktivierung die Lenkkinematik des Vorderrades.
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Vorzugsweise wird die im Crash-Lastfall auf das Kraftfahrzeug und hier insbesondere auf das Crash-Element und/oder auf das Vorderrad einwirkende Kraft, nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt primär in Verformungsenergie umgewandelt, sondern führt erfindungsgemäß zu einer Lenkbewegung des Vorderrades, wobei durch diese Maßnahme die Lenkkinematik des Vorderrades beeinflusst und dadurch die SOL-Crash-Sicherheit des Kraftfahrzeuges verbessert werden kann. Die gesteuerte Lenkbewegung, nämlich das gesteuerte Ausdrehen des Vorderrades, welches durch das Crash-Element der Crash-Vorrichtung erfolgt, wird dementsprechend nur im Crash-Lastfall durch ein in Fahrtrichtung auf das Kraftfahrzeug treffendes Hindernis ausgelöst. Das Hindernis kann dabei ein fahrzeugfremdes Hindernis sein oder es kann ein bei einem Frontalaufprall durch das Kraftfahrzeug selbst gebildetes Hindernis sein, wobei hier fahrzeugeigene Bauteile gemeint sind, die im Crash-Lastfall auf das Crash-Element treffen.
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Vorzugsweise wirkt das Crash-Element derart mit der Vorderradaufhängung des Kraftfahrtzeuges zusammen, dass im Crash-Lastfall, nämlich bei einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeuges mit einer geringen Überdeckung, insbesondere mit einer Überdeckung von 25% oder weniger bezogen auf die Gesamtfahrzeugbreite des Kraftfahrzeuges, zu einem Hindernis die Vorderradaufhängung durch das Crash-Element aktivierbar ist, wobei das Vorderrad durch Aktivierung der Vorderradaufhängung aus der Geradeausfahrstellung in die Lenkstellung überführbar ist. Eine Aktivierung der Vorderradaufhängung durch das Crash-Element ist sowohl vorzugsweise mechanisch durchführbar, als auch vorteilhaft elektrisch und/oder elektronisch ansteuerbar. Eine mechanische Beeinflussung der Vorderradaufhängung kann beispielsweise mittels Formgestaltung, Kinetik oder Zustandsänderung des Crash-Elementes erfolgen, wobei die im Crash-Lastfall auf das Vorderrad einwirkenden Kräfte derart umgewandelt werden, dass eine Lenkbewegung des Vorderrades über die Vorderradaufhängung durchführbar ist. Natürlich ist es auch denkbar, dass das Crash-Element zumindest ein Crash-Sensor ist, beispielsweise ein Kraft-, Beschleunigungs- oder Drucksensor, der im Crash-Lastfall beim Auftreffen des Hindernisses auf den Sensor, das Hindernis und/oder die einwirkenden Kräfte sensiert und anhand der Messung elektrisch oder elektronisch derart in die Steuerung des Kraftfahrzeuges eingreift, dass das Vorderrad in die Lenkstellung überführt wird, nämlich der hintere Teil des Vorderrades zum Fahrzeugäußeren geschwenkt wird und der vordere Teil des Vorderrades zum Fahrzeuginneren geschwenkt wird. Insbesondere eignet sich ein solches Sensor gestütztes System für steer-by-wire Lenksysteme in Kraftfahrzeugen, bei denen das Lenkrad von der mechanischen Kopplung mit der Lenkung des Fahrzeuges entkoppelt ist. Entsprechend kann im Crash-Lastfall über die vom Crash-Sensor ermittelten Daten elektrisch oder elektronisch in das steer-by-wire Lenksystem des Kraftfahrzeuges eingegriffen und damit ein Lenkbefehl aktiviert werden.
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Gegenüber den bekannten Lösungen, bei denen im SOL-Crash-Lastfall das Vorderrad aktiv aus seiner Anbindung an die Vorderradaufhängung befreit wird, sieht die erfindungsgemäße Crash-Vorrichtung vorzugsweise vor, dass über das Crash-Element und/oder über die Vorderradaufhängung im Crash-Lastfall bei der Überführung des Vorderrades aus der Geradeausfahrstellung zumindest in die Lenkstellung die Verbindung zwischen dem Vorderrad und dem Kraftfahrzeug aufrechterhalten wird. Zum einen kann durch diese Ausgestaltung der Crash-Vorrichtung verhindert werden, dass das Vorderrad sich im Crash-Lastfall vor seiner Überführung in die Lenkstellung von der Vorderradaufhängung befreit, wodurch verhindert wird, dass sich das von der Vorderradaufhängung befreite Vorderrad in Geradeausfahrstellung in Richtung der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges bewegt. Zum anderen kann durch diese vorzugsweise Ausgestaltung der Crash-Vorrichtung erreicht werden, dass ein von der Vorderradaufhängung gelöstes Vorderrad andere Verkehrsteilnehmer gefährdet. Sollte jedoch im Crash-Lastfall sich das Vorderrad aus der Verbindung mit der Vorderradaufhängung lösen, kann durch das Aufrechterhalten der Verbindung zwischen dem Vorderrad und der Vorderradaufhängung zumindest bis in die Lenkstellung gewährleistet werden, dass sich das Vorderrad seitlich an der Fahrgastzelle vorbei entgegen der Fahrtrichtung bewegt, wodurch ein Eindringen des Vorderrades in die Fahrgastzelle zuverlässig verhindert werden kann.
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In vorteilhafter Weise weist das Crash-Element der Crash-Vorrichtung ein Anstoßelement auf, das in Fahrtrichtung vor dem Vorderrad positionierbar ist, oder das in Fahrtrichtung vor einem an dem von der Vorderradaufhängung umfassten Radträger im Bereich des Vorderrades positionierbar ist. Dadurch das sich das Anstoßelement in Fahrtrichtung vor dem Vorderrad befindet, bzw. sich das Anstoßelement vor dem Radträger befindet, der die Anbindung des Vorderrades über die Vorderradaufhängung mit dem Kraftfahrzeug gewährleistet, trifft das Hindernis im Crash-Lastfall entweder auf das vor dem Vorderrad positionierte Crash-Element, vorzugsweise auf ein an dem Crash-Element ausgestaltetes Anstoßelement, oder das Hindernis trifft zumindest auf das im Vorderrad vor dem Radträger angeordnete Crash-Element und dabei vorzugsweise auf das an dem Crash-Element ausgestaltete Anstoßelement. Dabei wird die im Crash-Lastfall über das Anstoßelement auf das Crash-Element übertragene Kraft nicht direkt auf den Kraftfahrzeugrahmen oder die Karosserie des Kraftfahrzeuges übertragen, sondern wird bevorzugt in die Lenkbewegung des Vorderrades umgewandelt. Da für die Umwandlung der auf das Crash-Element einwirkenden Kraft in die kinetische Bewegung der Lenkung des Vorderrades bereits Kraft aufgewendet werden muss, wird nur ein verminderter Teil der im Crash-Lastfall auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Kraft auf das Kraftfahrzeug, und hier insbesondere auf den Fahrzeugrahmen oder die Karosserie des Kraftfahrzeuges übertragen, wodurch vorzugsweise eine Deformation der Fahrgastzelle im Crash-Lastfall verringert werden kann.
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In vorteilhafterweise ist das Anstoßelement ein in Fahrtrichtung vor dem Vorderrad positionierbare Betätigungshebel, beispielsweise in Form einer Crash-Barriere, welcher derart mit der Vorderradaufhängung wirkverbunden ist, dass bei Betätigung des Betätigungshebels eine von der Vorderradaufhängung umfasste Spurstange derart deformierbar ist, dass das Vorderrad in die Lenkstellung überführbar ist. Ein in Fahrtrichtung vor dem Vorderrad positionierbarer Betätigungshebel kann beispielsweise an einem Längs- oder Querträger des Kraftfahrzeughauptrahmens oder des Kraftfahrzeughilfsrahmens angeordnet werden, um im Crash-Lastfall, bei dem das Hindernis seitlich vorbei an dem Längsträger in Richtung des Vorderrades bzw. auf das Vorderrad auftrifft, dem Hindernis zumindest eine Anstoßfläche zu bieten. Die über die Anstoßfläche auf das Anstoßelement wirkende Kraft, nämlich die hier auf den Betätigungshebel wirkende Kraft, wird vorteilhafterweise in eine Bewegung des Hebels umgewandelt, bei der der Betätigungshebel entgegen der Fahrtrichtung vorzugsweise um eine Achse herum entgegen des Uhrzeigersinns gedreht wird. Durch Verdrehen des Betätigungshebels, bzw. durch Verlagerung der Anstoßfläche des Betätigungshebels entgegen der Fahrtrichtung wird vorzugsweise ein mit dem Betätigungshebel über ein Kopplungselement, beispielsweise über ein Drahtseil oder eine Koppelstange wirkverbundener Umlenkhebel derart umgelenkt, dass ein mit dem Umlenkhebel über ein Koppelelement, beispielsweise ein über ein Drahtseil oder eine Koppelstange verbundener Ring, der die Spurstange der Vorderradhängung umfasst, entgegen der Fahrtrichtung und schräg nach oben verlagert wird, wobei durch Verlagerung des Ringes die Spurstange derart deformiert wird, nämlich hier insbesondere gegen die Fahrtrichtung konvex deformiert wird. Über die deformierte Spurstange erfolgt eine Überführung des Vorderrades aus der Geradeausfahrstellung in die Lenkstellung. Da beim Auftreffen des Hindernisses auf das als Betätigungshebel ausgestaltete Anstoßelemente die Lenkkinematik des Vorderrades über den Umlenkhebel und den die Spurstange umfassenden Ring, bei dessen Verlagerung die Spurstange deformiert wird, die im Crash-Lastfall auf das Kraftfahrzeug einwirkende Kraft im günstigsten Fall vollständig abgebaut wird, kann das Kraftfahrzeug durch einfaches Austauschen der deformierten Spurstange repariert werden.
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Das Anstoßelement kann vorteilhafterweise auch als ein Block bildendes Element mit einer in Fahrtrichtung liegenden Stirnseite ausgestaltet sein, wobei die Stirnseite des Anstoßelementes, d. h. des Crash-Elementes derart ausgestaltet ist, dass im Crash-Lastfall über die auf die Stirnseite wirkende Kraft die Lenkung des Vorderrades aktivierbar ist. Das Block bildende Element kann beispielsweise vor den Radträger, d. h. innerhalb des Vorderrades angeordnet werden, um im SOL-Crash-Lastfall beim Auftreffen eines Hindernisses auf das Vorderrad die auf das Vorderrad einwirkenden Kräfte derart umzukehren, dass das Vorderrad aus der Geradeausfahrstellung in die Lenkstellung überführt werden kann. Ohne ein solches als Block bildendes Element ausgestaltetes Anstoßelement ist die im Crash-Lastfall auf die Außenseite des Vorderrades einwirkende Kraft größer als die auf der Innenseite des Vorderrades einwirkende Kraft. Bei diesem Kräfteverhältnis würde im Crash-Lastfall das Vorderrad ungünstiger Weise derart eingelenkt werden, dass der hintere Teil des Vorderrades zum Fahrzeuginneren geschwenkt wird, und der vordere Teile des Vorderrades zum Fahrzeugäußeren geschwenkt wird. Mit dem Block bildenden Element, das vorzugsweise zur Fahrzeuginnenseite hin eine in Fahrtrichtung vorstehende Anstoßnase aufweist, kann das üblicherweise auf das Vorderrad wirkende Kräfteverhältnis derart umgewandelt werden, dass im Crash-Lastfall, insbesondere im SOL-Crash-Lastfall, die auf der Innenseite des Vorderrades wirkende Kraft größer ist, als die auf der Außenseite des Vorderrades im Crash-Lastfall wirkende Kraft. Dadurch kann im Crash-Lastfall das Vorderrad derart aus der Geradeausstellung in die Lenkstellung überführt werden, dass der hintere Teil des Vorderrades zum Fahrzeugäußeren geschwenkt wird und der vordere Teil des Vorderrades zum Fahrzeuginneren. Dementsprechend wird erfindungsgemäß durch die Formgestaltung des Crash-Elementes, nämlich hier insbesondere durch Ausformung des Anstoßelementes mit einer in Fahrtrichtung nach vorne hin liegenden Anstoßnase, die Lenkkinematik des Vorderrades im Crash-Lastfall positiv beeinflusst, nämlich das Vorderrad derart gelenkt, dass dieses mit seinem hinten liegenden Teil zum Fahrzeugäußeren geschwenkt wird, wodurch im Crash-Lastfall ein Eindringen des Vorderrades in die Fahrgastzelle verhindert werden kann.
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In besonders bevorzugter Weise ist das Block bildende Element ein in Fahrtrichtung vor den Radträger positionierter Bremssattel, wobei insbesondere an der in Fahrtrichtung vorne liegenden Stirnseite des Bremssattels eine Anstoßnase ausgestaltet ist. Dadurch, dass das Anstoßelement als Bremssattel ausgestaltet ist, kann das Anstoßelement sowohl die Funktion des Bremssattels, als auch die Funktion des Crash-Elementes erfüllen, wodurch die erfindungsgemäße Crash-Vorrichtung extrem gewichtsreduziert und kostengünstig zu realisieren ist, da lediglich der Bremssattel an dem Radträger in Fahrtrichtung vor dem Radträger positioniert und mit einer Anstoßnase ausgestaltet werden muss.
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In vorteilhafter Weise kann das Crash-Element ein Dämpfer mit einstellbarer Druckstufe sein, der insbesondere als Lenker der Vorderradaufhängung ausgestaltet ist, wobei die Druckstufe des Dämpfers derart einstellbar ist, dass im Crash-Lastfall der Dämpfer blockierbar ist, wobei durch die Blockierung des Dämpfers das Vorderrad in die Lenkstellung überführbar ist. Ein zusätzlicher Lenker bzw. Dämpfer fungiert im Normalfall als teleskopierbares Element und hat somit keinen Einfluss auf die Radkinematik. Dementgegen wird im Crash-Lastfall bevorzugt über die entsprechend ausgelegte Druckstufe des Dämpfers, der Freiheitsgrad des Dämpfers derart eingeschränkt bzw. blockiert, so dass das Vorderrad eine Lenkbewegung ausführt, nämlich in die Lenkstellung überführt wird, wobei der hintere Teil des Vorderrades zum Fahrzeugäußeren geschwenkt wird. Das als Dämpfer ausgebildete Crash-Element kann zusätzlich zu der Vorderradaufhängung das Vorderrad mit dem Fahrzeugrahmen bzw. mit der Fahrzeugkarosserie verbinden oder der Dämpfer kann ein Element der Vorderradaufhängung ersetzen, wobei der Dämpfer beispielsweise als Querlenker der Vorderradaufhängung dient. Der Dämpfer kann bevorzugt ein Federdämpfer sein, wobei über die Federkonstante des Federdämpfers die Blockierung des Dämpfers einstellbar ist. In noch bevorzugter Weise, ist der Dämpfer ein hydraulischer Teleskopstoßdämpfer oder ein Luft- und/oder Hydraulikdämpfer mit einstellbarer Blockierung.
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Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass zu Zwecken der Redundanz wenigstens zwei Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Crash-Vorrichtung miteinander kombiniert werden können. Es zeigen:
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1 eine Crash-Vorrichtung an einem Kraftfahrzeug, das in Fahrtrichtung auf ein Hindernis zufährt,
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1a in Draufsicht auf die Vorderradaufhängung,
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1b in einer Schnittansicht auf die Crash-Vorrichtung,
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2 die Crash-Vorrichtung aus der 1a und 1b, welche im Crash-Lastfall durch Auftreffen des Hindernisses auf das Anstoßelement aktiviert wurde,
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Crash-Vorrichtung vor dem Auftreffen des Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis, wobei das Crash-Element als ein Block bildendes Element, das dem Radträger der Vorderradaufhängung in Fahrtrichtung vorgelagert ist, ausgestaltet ist,
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4 zeigt die Crash-Vorrichtung aus 3 im Crash-Lastfall,
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Crash-Vorrichtung,
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5a im Normalfall, vor dem Auftreffen auf ein Hindernis und
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5b die Crash-Vorrichtung aus 5a im Crash-Lastfall.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.
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Die 1 und 2 zeigen in einer Draufsicht auf die Vorderradaufhängung 40, hier in Draufsicht von unten auf das Kraftfahrzeug 20, ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Crash-Vorrichtung 1. Das Kraftfahrzeug 20 weist ein lenkbares Vorderrad 30 auf, das über die Vorderradaufhängung 40 mit dem Kraftfahrzeug 20 verbunden ist. Die Crash-Vorrichtung 1 umfasst ein Crash-Element 2, das in einem Crash-Lastfall, insbesondere in einem SOL-Crash-Lastfall, in Fahrtrichtung A des Kraftfahrzeuges 20, wie in 2a und 2b dargestellt, das Vorderrad 30 aus einer Geradeausfahrstellung, wie in 1a dargestellt, beim Auftreffen eines Hindernisses 50 auf das Crash-Element 2 das Vorderrad 30 aus der Geradeausfahrstellung in die in 2a gezeigte Lenkstellung überführt. Vorliegend umfasst das Crash-Element 2 eine Crash-Barriere in Form eines als Betätigungshebel 4 ausgestalteten Anstoßelementes 3. Der Betätigungshebel 4 ist in Fahrtrichtung A vor dem Vorderrad angeordnet. Dabei ist der Betätigungshebel 4 drehaxial gelagert an einem Längsträger 21 des Fahrzeugrahmens angeordnet. Das Anstoßelement 3, bzw. der Betätigungshebel 4 ist derart drehaxial gelagert, dass dieser beim Auftreffen eines Hindernis 50 durch Drehung um die Achse 10 entgegen dem Uhrzeigersinn entgegen der Fahrtrichtung A verlagert wird. Durch die Verlagerung des Betätigungshebels 4 um die Drehachse 10 herum wird ein mit dem Betätigungshebel 4 verbundenes Drahtseil 11 in Fahrtrichtung A gezogen. An dem dem Betätigungshebel 4 gegenüberliegenden Ende des Drahtseils 11 ist dieses mit einem drehaxial gelagerten Umlenkhebel 12 verbunden, wobei beim Spannen des Drahtseils 11 in Fahrtrichtung A der Umlenkhebel 12 aus seiner Ausgangsstellung, wie in 1b gezeigt, in eine Aktivierungsstellung, wie in 2 gezeigt, überführt wird. Aus der Ausgangsstellung in die Aktivierungsstellung dreht sich dabei der Umlenkhebel 12 um die Drehachse 13 herum entgegen dem Uhrzeigersinn. Vorliegend umfasst der Umlenkhebel 12 zwei Schenkel 12.1 und 12.2, die in einem Winkel von ca. 95° relativ zueinander um die Drehachse 13 herum angeordnet sind. Der in den 1b und 2b obenliegende Schenkel 12.1 ist dabei mit seinem der Drehachse 13 entgegengesetzten Ende mit dem Drahtseil 11 verbunden. Der dazu in der 1b untenliegende bzw. in der 2b in etwa horizontal liegende Schenkel 12.2 ist mit seinem der Drehachse 13 entgegengesetzten Ende über ein Kopplungselement 14 mit einem Ring 15 verbunden. Wie in der 1b zu erkennen ist, umschließt der Ring 15 die von der Vorderradaufhängung 40 umfasste Spurstange 80. Im nicht aktiven Zustand des Crash-Elementes 1, wie in den 1a und 1b dargestellt, weist die Spurstange 80 der Vorderradaufhängung 40 einen nicht deformierten Zustand auf. Entsprechend wird durch die Crash-Vorrichtung 1, nämlich insbesondere von dem Crash-Element 2, das den Betätigungshebel 4, das Drahtseil 11, den Umlenkhebel 12, das Kopplungselement 14, und den Ring 15 umfasst, die Fahr- und/oder Lenkkinematik des Vorderrades 30 nicht beeinflusst. Trifft beispielsweise im SOL-Crash-Fall, bei dem das Hindernis 50 an dem Längsträger 21 des Kraftfahrzeuges 20 vorbeigeführt wird, das Hindernis 50 auf das als Betätigungshebel 4 ausgestaltete Anstoßelement 3 wird durch Betätigung des Betätigungshebels 4 das Drahtseil 11 in Fahrtrichtung A gespannt und der Umlenkhebel 12 wird aus seiner Ausgangsstellung, wie in 1b dargestellt, entgegen dem Uhrzeigersinn in seine Aktivierungsstellung überführt. Durch Überführung des Umlenkhebels 12 in die Aktivierungsstellung, wie in 2b dargestellt, wird der über das Kopplungselement 14 mit dem Schenkel 12.2 des Umlenkhebels 12 verbundene Ring 15 zumindest entgegen der Fahrtrichtung A, und leicht nach oben verlagert. Durch Verlagerung des Ringes 15 wird dabei die von dem Ring 15 umschlossene Spurstange 80 deformiert, wobei die Spurstange 80 entgegen der Fahrtrichtung A konvex eingeknickt wird. Das Einknicken bzw. die konvexe Deformierung der Spurstange 80 entgegen der Fahrtrichtung A bewirkt, dass über die Vorderradaufhängung 40 das Vorderrad 30 in die Lenkstellung überführt wird, wie in 2a dargestellt. In der Lenkstellung ist der vordere Teil des Vorderrades 30 zum Fahrzeuginneren geschwenkt, und der hintere Teil des Vorderrades 30 ist zum Fahrzeugäußeren geschwenkt. Vorliegend trifft das Hindernis 50 bei einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeuges 20 mit der vor dem Vorderrad 30 liegenden Frontpartie 60 des Kraftfahrzeuges 20 mit einer Überdeckung von insbesondere 25% oder weniger auf die Stirnseite 6 des als Betätigungshebel 4 ausgestalteten Anstoßelementes 3 der Crash-Vorrichtung 1, wobei die Stirnseite 6 des Anstoßelementes 3 um die Drehachse 10 herum entgegen der Fahrtrichtung A des Kraftfahrzeuges 20 verlagert wird.
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Die 3 und 4 zeigen eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Crash-Vorrichtung 1, wobei das Crash-Element 2 ein Anstoßelement 3 ist, mit einer in Fahrtrichtung A vor dem von der Vorderradaufhängung 40 umfassten Radträger 70 liegenden Stirnseite 6. Das Anstoßelement 3 ist als Block bildendes Element 5 ausgestaltet, wobei an der Stirnseite 6 des Block bildenden Elementes 5 eine Anstoßnase 8 ausgestaltet ist. Die Anstoßnase 8 ist an der Stirnseite 6 zum Fahrzeuginneren, d. h. zur Radinnenseite hin an der Stirnseite 6 des Anstoßelementes 3 ausgestaltet. Dadurch, dass die Anstoßnase 8 zum Fahrzeuginneren vor der Stirnseite 6 in Fahrtrichtung A an dem Anstoßelement 3 ausgestaltet ist, wirkt im Crash-Lastfall beim Auftreffen eines Hindernisses 50 auf das Anstoßelement 3 in Fahrtrichtung A, nämlich insbesondere durch Auftreffen des Hindernisses 50 auf die nach vorne hin liegende Anstoßnase 8, eine größere Kraft an der Vorderradinnenseite als an der Vorderradaußenseite. Dadurch das die auf die Anstoßnase 8 wirkende Kraft größer ist, als die auf die andere Fläche der Stirnseite 6 wirkende Kraft, wird beim Auftreffen des Hindernisses 50 auf die Anstoßnase 8 das Vorderrad 30, wie in 4 dargestellt in die Lenkstellung überführt, wobei der vorne liegende Teil des Vorderrades 30 zum Fahrzeuginneren und der hinten liegende Teil des Vorderrades 30 zum Fahrzeugäußeren geschwenkt wird. Entsprechend kann über die Formgestaltung des Anstoßelementes 3, das innerhalb des Vorderrades 30 in Fahrtrichtung A vor dem Radträger 70 angeordnet ist, im Crash-Lastfall über die Vorderradaufhängung 40 die Lenkkinematik des Vorderrades 30 positiv beeinflusst werden. Wie in den 3 und 4 dargestellt, ist das als Block bildende Element 5 ausgestaltete Anstoßelement 8 als ein in Fahrtrichtung A vor dem Radträger 70 positionierter Bremssattel 7 ausgestaltet. Dabei ist an dem Bremssattel 7 an der in Fahrtrichtung A vorne liegenden Stirnseite 6 die Anstoßnase 8 ausgestaltet, die vorteilsgemäß zum Fahrzeuginneren hin an der Stirnseite 6 des Bremssattels 7 ausgestaltet ist.
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Die 5a und 5b zeigen eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Crash-Vorrichtung 1 in einer Draufsicht auf die Vorderradaufhängung 40, hier in Draufsicht von unten auf das Kraftfahrzeug 20. 5a zeigt die Crash-Vorrichtung 1 im Normalfall im inaktiven Zustand, wobei die Crash-Vorrichtung 1 einen Dämpfer 2, 9 in Fahrtrichtung A vor der Vorderradaufhängung 40 und einen anderen Dämpfer 9, 2 in Fahrtrichtung A hinter der Vorderradaufhängung 40 umfasst. Die Dämpfer 9, 2 und 2, 9 können als Federdämpfer mit über die Federkonstante einstellbarer Blockierung, als hydraulische Teleskopstoßdämpfer oder als Luft- und/oder Hydraulikdämpfer mit einstellbarer Blockierung ausgestaltet sein. Beide Dämpfer 2, 9 und 9, 2 verbinden das Vorderrad 30 über den Radträger 70 mit dem Kraftfahrzeug 20. Vor dem Auftreffen des Kraftfahrzeuges 20 über das Vorderrad 30 auf das Hindernis 50, wie in 5a dargestellt, beeinflussen die Dämpfer 2, 9 und 9, 2 nicht die Fahr- bzw. Lenkkinematik der Vorderradaufhängung 40. Da beide Dämpfer 2, 9 und 9, 2 vorzugsweise eine einstellbare Druckstufe aufweisen, können die Dämpfer 9 für den Crash-Lastfall so eingestellt werden, dass die Dämpfer 9 blockieren. Werden die Dämpfer 9 durch Auftreffen eines Hindernisses 50 auf das Vorderrad 30 blockiert, wie in 5b gezeigt, wird das Vorderrad 30 aus der Geradeausfahrstellung in die Lenkstellung überführt. Sollte, wie in 5b dargestellt, dass Vorderrad 30 bei dem Frontalaufprall auf das Hindernis 50 von der Verbindung mit der Vorderradaufhängung 40 getrennt werden, bleibt das Vorderrad 30 über die Dämpfer 9 so lange mit dem Kraftfahrzeug 20 verbunden, bis das Vorderrad 30 vollständig aus der Geradeausfahrstellung in die Lenkstellung, wie in 5b dargestellt, überführt ist.
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Für alle Ausführungsvarianten gilt, dass in der Lenkstellung des Vorderrades 30, wie in den 2a), 4 und 5b) dargestellt, das Vorderrad 30 an der Fahrgastzelle 22 des Kraftfahrzeuges 20 vorbeigeführt wird.
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Ganz allgemein soll als Hindernis 50 auch ein kraftfahrzeugeigenes Bauteil verstanden werden, welches sich beispielsweise bei einem Frontalaufprall bei einer Überdeckung des Kraftfahrzeuges von mehr als 25% löst, und auf das Vorderrad 30 und/oder das Crash-Element 2 der Crash-Vorrichtung 1 trifft.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Crash-Vorrichtung
- 2
- Crash-Element, Dämpfer
- 3
- Anstoßelement
- 4
- Betätigungshebel
- 5
- blockbildendes Element
- 6
- Stirnseite
- 7
- Bremssattel
- 8
- Anstoßnase
- 9
- Dämpfer
- 10
- Drehachse
- 11
- Drahtseil
- 12
- Umlenkhebel
- 12.1
- Schenkel zu 12
- 12.2
- Schenkel zu 12
- 13
- Drehachse
- 14
- Kopplungselement
- 15
- Ring
- 20
- Kraftfahrzeug
- 30
- Vorderrad
- 40
- Vorderradaufhängung
- 50
- Hindernis
- 60
- Frontpartie
- 70
- Radträger
- 80
- Spurstange
- A
- Fahrtrichtung
