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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug welches die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung aufweist.
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Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise Aufprallschutzelemente auf, welche eine Aufprallkraft im Falle eines Frontzusammenstoßes in einem mittleren Bereich einer Frontseite des Fahrzeugs mit einem Hindernis oder einem anderen Fahrzeug über einen definierten Lastpfad zu hochfesten Trägerbauteilen wie etwa einem Achsträger, einem Motorträger, einem Schweller oder einem Mitteltunnel des Fahrzeugs leiten, um die Aufprallenergie bzw. kinetische Energie des Fahrzeugs zumindest teilweise in Verformungsenergie umzuwandeln.
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Im Falle eines Frontalzusammenstoßes bzw. Frontalaufpralls des Fahrzeugs auf ein Hindernis wie etwa auf einen Baum, einen Laternenpfahl oder ein anderes Fahrzeug, bei dem lediglich eine sehr geringe seitliche Überdeckung einer Frontseite des Fahrzeugs mit dem Hindernis vorliegt, kann die Aufprallenergie bei höheren Geschwindigkeiten beispielsweise über eine in dem Radkasten angeordnete Crashbox, die dazu eingerichtet ist sich bereits bei geringen Aufprallgeschwindigkeiten zu verformen, an einen Längsträger wie etwa einen Schweller der Karosserie des Fahrzeugs geleitet werden.
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Wenn jedoch eine seitliche Überdeckung des Fahrzeugs mit dem Hindernis etwa 25% einer Breite des Fahrzeugs entspricht, sind üblicherweise keine Lastpfade in dem Fahrzeug vorgesehen, welche die Aufprallkraft auf hochfeste Trägerbauteile leiten, so dass beispielsweise die Vorderräder, die harte Felgen aufweisen, aufgrund der auf sie teilweise übertragenen Aufprallenergie durch die Stirnwand, welche den Motorraum und den Innenraum trennt, in den Fußraum eindringen können, wodurch die Fahrzeuginsassen schwere Verletzungen erleiden können.
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1 zeigt eine schematische Ansicht auf eine Unterseite eines herkömmlich ausgebildeten Vorderwagens in Verbindung mit einem Hindernis. Wie in 1 gezeigt ist beispielsweise ein Achsträger, insbesondere ein Vorderachsträger 200, von dem in 1 lediglich ein Abschnitt dargestellt ist und der in einem Vorderwagen 100 eines Fahrzeugs anhand von Befestigungsmitteln wie etwa Schrauben 400 mit einer Karosserie und gegebenenfalls mit einem Radkasten 500 des Fahrzeugs verbunden ist, derart angeordnet, dass er in Fahrzeugquerrichtung Y versetzt zu einem Hindernis 10 vorgesehen ist. Daher können der Vorderachsträger 200 und der in 1 nicht gezeigte Mitteltunnelträger im Falle eines Frontalaufpralls auf das Hindernis 10 mit einer seitlichen Überdeckung von etwa 25% zwischen dem Hindernis 10 und dem Fahrzeug bezogen auf die Fahrzeugbreite keine oder nur eine geringe Aufprallenergie aufnehmen. Der nicht dargestellte Stoßfänger und der Radkasten 500 sind üblicherweise nicht dafür ausgelegt, eine Aufprallenergie bei höheren Geschwindigkeiten in ausreichendem Maße abzubauen, mit der Folge, dass ein nicht dargestelltes Vorderrad in einen nicht dargestellten Fußraum des Fahrzeugs eindringen kann.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, mit welcher Fahrzeuginsassen bei einem Frontalaufprall eines Fahrzeugs auf ein Hindernis mit einer seitlichen Überdeckung des Fahrzeugs mit dem Hindernis besser vor Verletzungen geschützt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Lenkgetriebe und ein Lastpfaderweiterungselement, welches dazu eingerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch, bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis mit einer innerhalb eines vorgegebenen Bereichs mit Bezug auf eine Fahrzeugbreite seitlichen Überdeckung des Fahrzeugs mit dem Hindernis eine durch den Frontalaufprall auftretende Aufprallkraft aufzunehmen, wobei das Lastpfaderweiterungselement derart mit dem Lenkgetriebe verbunden ist, dass die Aufprallkraft von dem Lastpfaderweiterungselement zumindest teilweise quer zu einer Fahrzeuglängsrichtung in Richtung einer bezüglich des Hindernisses entfernt gelegenen seitlichen Fahrzeugaußenkante auf das Lenkgetriebe übertragen wird.
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Dabei kann der vorgegebene Bereich der seitlichen Überdeckung einen Bereich zwischen einem ersten Wert, der 25% einer Breite des Fahrzeugs plus 20 mm gemessen von einer bezüglich des Hindernisses nahe gelegenen seitlichen Fahrzeugaußenkante entspricht, und einem zweiten Wert, der 25% der Breite des Fahrzeugs minus 20 mm gemessen von der bezüglich des Hindernisses nahe gelegenen seitlichen Fahrzeugaußenkante entspricht, umfassen.
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Durch die zumindest teilweise Übertragung der bei dem Frontalaufprall mit seitlicher Überdeckung aufgenommenen Aufprallkraft in Richtung quer zur Fahrzeuglängsrichtung auf das Lenkgetriebe wird insbesondere das Lenkgetriebe in Richtung der bezüglich des Hindernisses entfernt gelegenen seitlichen Fahrzeugaußenkante verschoben. Durch diese Verschiebung des Lenkgetriebes wird die mit dem Lenkgetriebe verbundene Spurstange bzw. werden die mit dem Lenkgetriebe verbunden Spurstangen ebenfalls in Richtung der bezüglich des Hindernisses entfernt gelegenen seitlichen Fahrzeugaußenkante verschoben, wodurch die Vorderräder des Fahrzeugs in eine Stellung gebracht werden, in der das Fahrzeug einen Bogen weg von dem Hindernis fährt.
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Somit wird durch das Vorsehen der Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug bei einem Frontalaufprall mit geringer seitlicher Überdeckung das Fahrzeug automatisch weg von dem Hindernis bewegt, wodurch die kinetische Energie des Fahrzeugs durch den Aufprall in geringerem Maße als bei einem Fahrzeug, welches nicht mit der Sicherheitseinrichtung ausgerüstet ist, verringert wird, und somit die von dem Fahrzeug aufgenommene Aufprallenergie verringert werden kann.
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Durch die Verringerung der von dem Fahrzeug aufgenommenen Aufprallenergie und ein durch die automatische Lenkbewegung bewirktes Abgleiten des Fahrzeugs an dem Hindernis kann somit die Verletzungsgefahr von Fahrzeuginsassen verringert werden.
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Bevorzugt ist das Lastpfaderweiterungselement mit dem Lenkgetriebe über eine Druckstrebe verbunden, welche sich schräg zu der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, und über welche die Aufprallkraft von dem Lastpfaderweiterungselement zumindest teilweise auf das Lenkgetriebe übertragen wird.
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Die Sicherheitseinrichtung kann ferner einen Achsträger, insbesondere Vorderachsträger, umfassen, wobei das Lastpfaderweiterungselement mit einem ersten Abschnitt des Achsträgers verbunden ist, und dazu eingerichtet ist die Aufprallkraft zumindest teilweise quer zu der Fahrzeuglängsrichtung in den Achsträger zu leiten. Dabei kann das Lastpfaderweiterungselement einen Abschnitt aufweisen, der gegenüber dem Achsträger quer zu der Fahrzeuglängsrichtung in Richtung einer bezüglich des Hindernisses nahe gelegenen seitlichen Fahrzeugaußenkante des Fahrzeugs vorspringt.
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Bei dieser Ausgestaltung können Aufprallkräfte, welche bei einem herkömmlich gestalteten Vorderwagen eines Fahrzeugs im Falle des Frontalaufpralls mit geringer seitlicher Überdeckung nahezu ungehindert auf die Stirnwand wirken, in den hochfesten Achsträger, insbesondere Vorderachsträger, des Fahrzeugs eingeleitet werden, wodurch in dem Achsträger die Aufprallenergie bzw. kinetische Energie des Fahrzeugs zumindest teilweise in Deformationsenergie umgewandelt werden kann.
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Des Weiteren wird durch den Achsträger über das Lastpfaderweiterungselement das Hindernis abgestützt, wobei durch die in Fahrzeugquerrichtung auf den Achsträger übertragene Kraft das Fahrzeug zusätzlich von dem Hindernis weg bewegt wird, wodurch das Fahrzeug an dem Hindernis vorbeigleiten kann.
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Gemäß einer Ausführungsform sind das Lastpfaderweiterungselement und der Achsträgers aus einem Stück gebildet.
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Weiterhin kann die Sicherheitseinrichtung ferner ein Querprofil umfassen, welches sich bei dem bestimmungsgemäßen Gebrauch quer zu der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, und ein erstes Ende aufweist, das mit dem ersten Abschnitt des Achsträgers verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, das mit einem zweiten Abschnitt des Achsträgers verbunden ist, welcher entlang einer Fahrzeugquerrichtung beabstandet von dem ersten Abschnitt des Achsträgers angeordnet ist.
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Dabei können der Achsträger, das Lastpfaderweiterungselement, und das Querprofil aus einem Stück bzw. einstückig gebildet sein. Bei einer anderen Ausführungsform können der Achsträger, das Lastpfaderweiterungselement, und das Querprofil auch als separate Bauteile gebildet sein, welche mittels einer geeigneten Verbindungstechnik miteinander verbunden sind.
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Bevorzugt ist das Lastpfaderweiterungselement derart angeordnet, dass es schräg zu der Fahrzeuglängsrichtung verläuft.
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Ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform umfasst eine der vorstehend beschriebenen Sicherheitseinrichtungen.
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Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnungen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug genauer beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Auswirkungen eines Frontalaufpralls eines herkömmlich ausgebildeten Vorderwagens auf ein Hindernis bei geringer seitlicher Überdeckung des Vorderwagens mit dem Hindernis,
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2 eine schematische Ansicht von vorne auf Teile eines mit einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung gemäß einer Ausführungsform ausgerüsteten Vorderwagens eines Fahrzeugs,
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3 eine schematische Detaildarstellung des in 2 gezeigten Vorderwagens zusammen mit einem Hindernis,
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4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Auswirkungen eines Frontalaufpralls des in 3 gezeigten Vorderwagens auf das Hindernis bei geringer seitlicher Überdeckung des Vorderwagens mit dem Hindernis, und
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5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der in den 2 bis 4 gezeigten erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung bei dem Frontalaufprall mit geringer seitlicher Überdeckung.
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2 zeigt eine schematische Ansicht von vorne auf Teile eines Vorderwagens eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung gemäß einer Ausführungsform. Der Vorderwagen 1 weist einen nicht gezeigten Radkasten, einen Achsträger, insbesondere Vorderachsträger bzw. Fahrzeugschemel 2, einen nicht gezeigten Stoßfänger, ein linkes Vorderrad 11, ein rechtes Vorderrad 12 sowie entsprechende Stoßdämpfer auf.
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Der Achsträger 2, an dem beispielsweise Teile 19 der Lenkung des Fahrzeugs, welche ferner eine Lenkstange 18 umfasst, der Motorträger oder Ähnliches befestigt sind, ist mittels nicht gezeigter Schrauben direkt oder indirekt über Gummilager an einer Karosserie des Fahrzeugs und gegebenenfalls an dem Radkasten befestigt.
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An dem Achsträger 2 sind ein erstes Lastpfaderweiterungselement 4 und ein zweites Lastpfaderweiterungselement 5 vorgesehen, welche dazu eingerichtet sind eine bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis mit geringer seitlicher Überdeckung des Fahrzeugs mit dem Hindernis auftretende Aufprallkraft aufzunehmen und zumindest teilweise quer zu einer Fahrzeuglängsrichtung in den Achsträger 2 zu leiten.
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Das erste Lastpfaderweiterungselement 4 erstreckt sich ausgehend von dem Achsträger 2 schräg zu der Fahrzeuglängsrichtung nach vorne in Richtung der Vorderseite des Fahrzeugs und einer linken seitlichen Außenkante des Fahrzeugs, während sich das zweite Lastpfaderweiterungselement 5 ausgehend von dem Achsträger 2 schräg zu der Fahrzeuglängsrichtung nach vorne in Richtung der Vorderseite des Fahrzeugs und einer rechten seitlichen Außenkante des Fahrzeugs erstreckt. Mit anderen Worten springen zumindest ein jeweiliger Abschnitt des ersten Lastpfaderweiterungselements 4 und des zweiten Lastpfaderweiterungselements 5 in entgegengesetzte Richtungen entlang einer Fahrzeugquerrichtung in Richtung einer jeweiligen seitlichen Fahrzeugaußenkante von dem Achsträger 2 vor.
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Dabei sind einer Rückseite des Fahrzeugs näher gelegene Enden des ersten Lastpfaderweiterungselements 4 und des zweiten Lastpfaderweiterungselements 5 mittels eines Querprofils 6 verbunden, welches sich quer zu der Fahrzeuglängsrichtung bzw. in Richtung der Fahrzeugquerrichtung erstreckt.
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Des Weiteren sind an dem Achsträger 2 Anbindungsabschnitte 17 vorgesehen, welche sich senkrecht zu einer durch die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeugquerrichtung aufgespannten Ebene erstrecken, und zur Anbindung des Motorträgers an den Achsträger 2 dienen.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform sind der Achsträger 2, das erste Lastpfaderweiterungselement 4, das zweite Lastpfaderweiterungselement 5, und das Querprofil 6 aus einem Stück bzw. einstückig gebildet. Bei anderen Ausführungsformen können der Achsträger 2, das erste Lastpfaderweiterungselement 4, das zweite Lastpfaderweiterungselement 5, und das Querprofil 6 als separate Bauteile ausgebildet sein, welche fest miteinander verbunden sind, beispielsweise mittels Schrauben oder Schweißen oder durch Formschluss zwischen den einzelnen Bauteilen.
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3 zeigt eine schematische Detaildarstellung des in 2 gezeigten Vorderwagens zusammen mit einem Hindernis. In dem Vorderwagen 1 ist eine Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, vorgesehen, welche ein Lenkgetriebe 3, das erste Lastpfaderweiterungselement 4, das zweite Lastpfaderweiterungselement 5, und das Querprofil 6 aufweist.
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Das Lenkgetriebe 3 dient zusammen mit der in 2 gezeigten Lenkstange 18 dazu, eine von einem Benutzer mittels eines nicht dargestellten Lenkrads des Fahrzeugs ausgeführte Lenkbewegung derart auf eine Spurstange 19 bzw. auf zwei separate Spurstangen 19 der Lenkung zu übertragen, dass die Spurstange 19 bzw. die zwei Spurstangen 19 entlang der Fahrzeugquerrichtung bewegt werden, um die Vorderräder 11, 12 in eine Stellung zu bringen, in der das Fahrzeug einen Bogen nach links oder nach rechts fährt.
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Das erste Lastpfaderweiterungselement 4 ist mittels einer ersten Druckstrebe 7 fest mit einem ersten Ende des Lenkgetriebes 3 verbunden. Dabei erstreckt sich die erste Druckstrebe 7 von dem ersten Ende des Lenkgetriebes 3 schräg zur Fahrzeuglängsrichtung X nach vorne in Richtung einer von dem Hindernis 10 überdeckten ersten seitlichen, im vorliegenden Fall linken Fahrzeugaußenkante.
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Das zweite Lastpfaderweiterungselement 5 ist mittels einer zweiten Druckstrebe 8 fest mit einem zweiten Ende des Lenkgetriebes 3 verbunden. Dabei erstreckt sich die zweite Druckstrebe 8 von dem zweiten Ende des Lenkgetriebes 3 schräg zur Fahrzeuglängsrichtung X nach vorne in Richtung einer zweiten seitlichen, im vorliegenden Fall rechten Fahrzeugaußenkante.
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Das erste Lastpfaderweiterungselement 4, das zweite Lastpfaderweiterungselement 5, und das Querprofil 6 können integrale Bestandteile des in 2 gezeigten Achsträgers 2 sein, von welchem in 3 lediglich die Anbindungsabschnitte 17 gezeigt sind, oder als von dem Achsträger 2 separate Bauteile ausgebildet sein, welche fest mit dem Achsträger 2 verbunden sind.
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Des Weiteren ist ein Motorträger, welcher einen ersten sich in Fahrzeuglängsrichtung X erstreckenden Abschnitt 13 und einen zweiten sich in Fahrzeuglängsrichtung X erstreckenden Abschnitt 14 aufweist und dazu eingerichtet ist, einen nicht dargestellten Antriebsmotor zu lagern, auf dem Achsträger 2 angeordnet. Der Motorträger 13, 14 weist ferner Befestigungsabschnitte 15, 16 auf, welche seitlich des ersten bzw. zweiten Abschnitts 13, 14 vorgesehen sind. Die Befestigungsabschnitte 15, 16 weisen jeweils ein Durchgangsloch auf, durch welches ein entsprechender der Anbindungsabschnitte 17 des Achsträgers 2 hindurch geht, um den Motorträger 13, 14 an dem Achsträger 2 zu befestigen.
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Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform sind die Befestigungsabschnitte 15, 16 an einander abgewandten Seiten des ersten Abschnitts 13 und des zweiten Abschnitts 14 des Motorträgers vorgesehen. Bei einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsform können die Befestigungsabschnitte 15, 16 an einander zugewandten Seiten des ersten Abschnitts 13 und des zweiten Abschnitts 14 des Motorträgers vorgesehen sein.
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Wie durch den in 3 dargestellten Pfeil 30 angedeutet, bewegt sich das Fahrzeug einschließlich des Vorderwagens 1 derart auf das Hindernis 10 zu, dass eine Vorderseite des Fahrzeugs in Fahrzeugquerrichtung Y gesehen teilweise seitlich von dem Hindernis 10 überdeckt wird. Dabei kann die seitliche Überdeckung beispielsweise etwa 25% einer Breite des Fahrzeugs gemessen von der linken seitlichen Außenkante des Fahrzeugs betragen.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung ist dazu vorgesehen, bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs mit geringer seitlicher Überdeckung zwischen dem Hindernis 10 und dem Fahrzeug die Fahrzeuginsassen vor Verletzungen zu schützen.
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Mit Bezug auf die 4 und 5 wird der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung näher beschrieben.
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Wie in 4 gezeigt prallt bei einem ersten Frontalaufprall mit geringer seitlicher Überdeckung des Fahrzeugs mit dem Hindernis 10 ein linksseitiger Abschnitt des Vorderwagen 1 des Fahrzeugs auf das Hindernis 10 auf. Die dabei wirkende, durch einen Pfeil 40 angedeutete Aufprallkraft, wird zumindest teilweise auf ein Ende des ersten Lastpfaderweiterungselements 4 übertragen, gegebenenfalls über weitere nicht gezeigte Bauteile des Fahrzeugs.
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Das erste Lastpfaderweiterungselement 4 ist derart mit dem Lenkgetriebe 3 verbunden, dass bei dem ersten Frontalaufprall mit einer ersten, linksseitigen seitlichen Überdeckung des Fahrzeugs, gegebenenfalls einschließlich einer seitlichen Überdeckung der ersten seitlichen Fahrzeugaußenkante, mit dem Hindernis 10, eine bei dem ersten Frontalaufprall auftretende erste Aufprallkraft von dem ersten Lastpfaderweiterungselement 4 zumindest teilweise aufgenommen wird, und ein Teil der aufgenommenen ersten Aufprallkraft von dem ersten Lastpfaderweiterungselement 4 über die erste Druckstrebe 7 wie durch die Pfeile 50 angedeutet quer zu der Fahrzeuglängsrichtung X bzw. in Fahrzeugquerrichtung Y auf das Lenkgetriebe 3 übertragen wird.
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Des Weiteren wird ein weiterer Teil der aufgenommenen ersten Aufprallkraft wie durch die Pfeile 60 angedeutet über das Querprofil 6 und den Anbindungsabschnitte 17 auf den Befestigungsabschnitt 16 und somit auf den zweiten Abschnitt 14 des Motorträgers übertragen. Die auf das Querprofil 6 durch den ersten Frontalaufprall wirkende Kraft bewirkt somit eine Ablenkung des Fahrzeugs bzw. eine Bewegung des Fahrzeugs weg von dem Hindernis 10, wie durch den Pfeil 31 angedeutet.
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Wie in 5 gezeigt bewirkt der Teil der von der Druckstrebe 7 auf das Lenkgetriebe 3 übertragenen Aufprallkraft, dass das Lenkgetriebe 3 entlang der Fahrzeugquerrichtung Y in Richtung der rechten seitlichen Außenkante des Fahrzeugs verschoben wird. Durch diese Verschiebung des Lenkgetriebes 3 wird die Spurstange 19 bzw. werden die Spurstangen 19 ebenfalls in Richtung der rechten seitlichen Außenkante des Fahrzeugs verschoben, wodurch die Vorderräder 11, 12 in eine Stellung gebracht werden, in der das Fahrzeug wie durch den Pfeil 32 angedeutet einen Bogen nach rechts, das heißt weg von dem Hindernis 10 fährt.
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Durch die teilweise Übertragung der von dem ersten Lastpfaderweiterungselement 4 aufgenommenen ersten Aufprallkraft auf das Querprofil 6 und das Lenkgetriebe 3 wird die Bewegung des Fahrzeugs so verändert, dass in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugs in X-Richtung die unterschiedlichen Berührungspunkte des Fahrzeugs mit dem Hindernis 10 im Verlauf des ersten Frontallaufpralls im Wesentlichen auf einer in den 3 bis 5 dargestellten Linie 70 liegen.
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Mit anderen Worten gleitet das mit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung ausgerüstete Fahrzeug im Falle des ersten Frontalaufpralls mit der geringen ersten seitlichen Überdeckung mit dem Hindernis 10 im Wesentlichen an dem Hindernis 10 vorbei, wodurch einerseits verhindert werden kann, dass das linke Vorderrad 11 durch die Stirnwand in den Fußraum eindringen kann, und andererseits die auf die Fahrzeuginsassen wirkenden Kräfte erheblich reduziert werden können.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung bei einem zweiten Frontalaufprall mit geringer seitlicher Überdeckung des Fahrzeugs mit einem dem Hindernis 10 entsprechenden Hindernis, bei dem ein rechtsseitiger Abschnitt des Vorderwagen 1 des Fahrzeugs auf das Hindernis aufprallt, entspricht in analoger Weise der Funktionsweise bei dem oben beschriebenen ersten Frontalaufprall.
