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Die Erfindung betrifft eine Unfallschutzvorrichtung zum Schutz einer Fahrgastzelle für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, mit wenigstens einem Führungselement, mittels welchem zumindest ein Bereich einer Fahrzeugkomponente des Kraftfahrzeugs entlang eines Führungsweges geführt von der Fahrgastzelle wegbewegbar ist, wenn die Fahrzeugkomponente infolge eines unfallbedingten Kraftstoßes zumindest teilweise in einer Losstellung ist, in welcher zumindest der Bereich von dem Kraftfahrzeug losgelöst ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Unfallschutzvorrichtung.
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Derartige Unfallschutzvorrichtungen sind im Automobilbereich weit verbreitet. und können sowohl dem Schutz von Fahrzeuginsassen als auch dem Fußgängerschutz dienen. Letztere sind dazu ausgestaltet, bei Zusammenstößen von Kraftfahrzeugen mit Passanten zumindest schwerwiegende Verletzungen der Fußgänger zu verringern. So ist beispielsweise aus der
EP 1 462 308 B1 eine Fahrzeugkarosserie mit einem Scheinwerfergehäuse mit integrierter Strukturstrebe bekannt. Die Strukturstrebe weist an ihren Enden als Sollbruchstellen ausgebildete Laschen auf, mit denen das Scheinwerfergehäuse in einem von der Fahrzeugkarosserie gebildeten Rahmen befestigbar ist. Durch diese Sollbruchstellen wird erreicht, dass zum Beispiel bei einem Fußgängeraufprall die Karosserie leicht nachgibt.
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Die
WO 2009/080193 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einer Crasherkennungseinrichtung zur Detektion eines, eine Kraft in einer Wirkrichtung in das Fahrzeug einleitenden Crashfalls, sowie mit einer, mit der Crasherkennungseinrichtung zusammenwirkenden Beschleunigungseinrichtung zum absoluten Beschleunigen einer Teilmasse des Fahrzeugs im Crashfall entgegen der Wirkrichtung der Krafteinleitung.
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Aus der
DE 10 2012 009 940 A1 ist eine crashtolerante Systemanordnung in einem Vorderwagenbereich eines Kraftfahrzeugs zum Schutz von Fahrzeuginsassen bekannt. Bei dieser Systemanordnung ist ein Abgasturbolader mittels jeweiliger Befestigungsvorrichtungen mit einem Motorblock mechanisch verbunden, wobei die Befestigungsvorrichtungen derart ausgelegt sind, dass ein Lösen der Verbindung des Abgasturboladers mit dem Motorblock bei einem vorgegebenen Wert einer Druckkraft, beispielsweise infolge eines Unfalls, erfolgt. Ein ebenfalls in dieser Systemanordnung vorgesehenes Katalysatorgehäuse, welches über ein Abgasleitungselement mit dem Abgasturbolader verbunden ist, ist mittels einer Schweißnaht mit dem Abgasleitungselement verbunden, wobei die Schweißnaht eine Sollbruchstelle aufweist, welche bei Einwirkung einer Zugkraft von vorgegebener Größe auf die Sollbruchstelle ein Aufreißen der Schweißnaht ermöglicht. Dadurch wird bei Einwirken einer Aufprallkraft bestimmter Größe ein Ablösen des Katalysatorgehäuses vom Abgasleitungselement erreicht. Damit ist eine Verschiebung des Katalysatorgehäuses unter Vermeidung einer versteifend wirkenden Blockbildung ermöglicht.
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Die
DE 2 152 136 A1 zeigt eine Anordnung eines Antriebsaggregats sowie dessen Befestigungsmittel in einem Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs. Das Antriebsaggregat ist in jeweiligen Aufhängungspunkten mit Sollbruchstellen befestigt, wobei das Antriebsaggregat durch zumindest eine zusätzliche, schwenkbare Führungsschwinge im Vorderwagen, welche im Crash-Fall das Antriebsaggregat nach unten führt, angelenkt. Durch die Führung des Antriebsaggregats an der Führungsschwinge kann eine Knautschlänge des Vorderwagens zum Schutz von Fahrzeuginsassen beträchtlich vergrößert werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Unfallschutzvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche bei einem etwaigen Unfall eine besonders hohe Sicherheit für Fahrzeuginsassen gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Unfallschutzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Die Erfindung geht von einer Unfallschutzvorrichtung zum Schutz einer Fahrgastzelle für ein Kraftfahrzeug aus. Die Unfallschutzvorrichtung weist wenigstens ein Führungselement auf, mittels welchem zumindest ein Bereich einer Fahrzeugkomponente des Kraftfahrzeugs entlang eines Führungsweges geführt von der Fahrgastzelle wegbewegbar ist, wenn die Fahrzeugkomponente in Folge eines unfallbedingten Kraftstoßes teilweise in einer Losstellung ist, in welcher zumindest der Bereich von dem Kraftfahrzeug losgelöst ist.
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Dabei ist vorgesehen, dass wenigstens ein Beschleunigungssystem vorgesehen ist, um zumindest den Bereich der Fahrzeugkomponente in der Losstellung entlang des Führungsweges zu beschleunigen. Dies ist von Vorteil, da die Fahrzeugkomponente mittels des Beschleunigungssystems besonders zügig von der Fahrgastzelle weggeführt und dabei wegbeschleunigt werden kann, wodurch bei einem etwaigen Unfall eine besonders hohe Sicherheit für Fahrzeuginsassen gewährleistet ist. Die Fahrzeugkomponente kann beispielsweise als massiver Hochvolt-Batterieblock ausgebildet sein und das Kraftfahrzeug beispielsweise als Elektrofahrzeug. Mittels des Beschleunigungssystems kann auch bei einer derart massiven Fahrzeugkomponente vermieden werden, dass sich diese bei einem Unfall durch die Fahrgastzelle bohrt und dabei Fahrzeuginsassen verletzt, da mittels des Beschleunigungssystems zumindest der Bereich oder sogar die gesamte Fahrzeugkomponente aktiv von der Fahrgastzelle wegbewegt und wegbeschleunigt werden kann. Mit anderen Worten ist mittels des Beschleunigungssystems eine Beschleunigung der Fahrzeugkomponente in eine wunschgemäße Richtung ermöglicht. Mittels des Beschleunigungssystems kann der Bereich der Fahrzeugkomponente oder die gesamte Fahrzeugkomponente mit einer höheren Beschleunigung beschleunigt werden, als dies allein durch Wirkung der Erdbeschleunigung ermöglicht wäre. Mit anderen Worten kann die gesamte Fahrzeugkomponente oder zumindest deren Bereich mittels des Beschleunigungssystems aktiv beschleunigt werden und dabei eine von der Fahrgastzelle wegführende Bewegungsrichtung der Fahrzeugkomponente vorgegeben werden. Aufgrund der Möglichkeit die Fahrzeugkomponente von der Fahrgastzelle wegzubewegen und weg zu beschleunigen, kann die Fahrzeugkomponente auch in einem Vorderwagen des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Fahrgastzelle bei einem Unfall durch die Fahrzeugkomponente unzulässig deformiert oder sogar durchbohrt wird.
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Erfindungsgemäß ist ein Wegbereich des Führungswegs bogenartig ausgestaltet ist, wobei ein Wegende des Wegbereichs in eine von der Fahrgastzelle abgewandte Richtung orientiert ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Sollbruchelement zum Festlegen des zumindest einen Bereichs der Fahrzeugkomponente an dem Kraftfahrzeug in einer von der Losstellung verschiedenen Fixierstellung vorgesehen, wobei das Sollbruchelement dazu ausgebildet ist, zumindest den Bereich in Folge des unfallbedingten Kraftstoßes von dem Kraftfahrzeug zu lösen. Dies ist von Vorteil, da durch das Sollbruchelement ein Lösen der Fahrzeugkomponente und damit deren Bewegung in die Losstellung ermöglicht ist, sobald der unfallbedingte Kraftstoß einen vorbestimmten Wert erreicht. Dadurch ist ein besonders definiertes Überführen der Fahrzeugkomponente von der Fixierstellung in die Losstellung ermöglicht. Somit kann verhindert werden, dass sich die Fahrzeugkomponente bereits bei einem besonders leichten Aufprall des Kraftfahrzeugs ungewollt löst. Das Sollbruchelement kann insbesondere dazu ausgebildet sein, an einer Sollbruchstelle des Sollbruchelements zu brechen und dadurch zumindest den Bereich der Fahrzeugkomponente oder die gesamte Fahrzeugkomponente von der Fixierstellung in die Losstellung zu überführen, wenn der unfallbedingte Kraftstoß einen vorbestimmten Wert erreicht oder überschreitet, bei welchem die Fahrzeugkomponente auf die Fahrgastzelle zubewegt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Beschleunigungssystem dazu ausgebildet, in der Fixierstellung eine Vorspannkraft zumindest auf den Bereich der Fahrzeugkomponente auszuüben. Dies ist von Vorteil, da somit unverzüglich eine Beschleunigung des Bereichs der Fahrzeugkomponente ermöglicht ist, sobald der Bereich der Fahrzeugkomponente oder die gesamte Fahrzeugkomponente von der Fixierstellung in die Losstellung überführt ist. Der Bereich der Fahrzeugkomponente oder die gesamte Fahrzeugkomponente kann somit besonders frühzeitig nach dem Lösen von dem Kraftfahrzeug von der Fahrgastzelle wegbeschleunigt werden, wodurch eine besonders hohe Schutzwirkung der Fahrgastzelle vor einem etwaigen Eindringen der Fahrzeugkomponente gegeben ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Beschleunigungssystem zumindest einen Seilzug, mittels welchem der Bereich der Fahrzeugkomponente in der Losstellung entlang des Führungsweges beschleunigbar ist. Dies ist von Vorteil, da ein derartiger Seilzug auch bei besonders geringem Platzangebot eine hohe Freiheit bei der Vorgabe einer Richtung der Beschleunigung ermöglicht. Der Seilzug kann beispielsweise eine oder mehrere Umlenkrollen umfassen, mittels welchen eine Kraftübersetzung und damit eine besonders hohe Beschleunigung des Bereichs der Fahrzeugkomponente oder der gesamten Fahrzeugkomponente ermöglicht ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Beschleunigungssystem wenigstens ein Federelement, mittels welchem zumindest der Bereich der Fahrzeugkomponente in der Losstellung entlang des Führungsweges beschleunigbar ist. Dies ist von Vorteil, da durch eine vorbestimmte Wahl einer Federweglänge des Federelements auf besonders einfache Weise vorgegeben werden kann, über welchen Längenabschnitt des Führungsweges eine Beschleunigung des Bereichs bzw. der gesamten Fahrzeugkomponente erfolgen soll. Des Weiteren kann mittels des Federelements auf besonders einfache Weise eine Vorspannkraft auf den Bereich der Fahrzeugkomponente in der Fixierstellung ausgeübt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Beschleunigungssystem wenigstens einen Gasdruckgenerator zum Aufbau eines Gasdrucks, mittels welchem zumindest der Bereich der Fahrzeugkomponente in der Losstellung entlang des Führungsweges beschleunigbar ist. Dies ist von Vorteil, da mittels eines derartigen Gasdruckgenerators eine schlagartige und damit besonders unverzügliche Beschleunigung des Bereichs bzw. der gesamten Fahrzeugkomponente möglich ist. Dadurch kann auch bei einem Unfall mit hohen Geschwindigkeiten ein Beschleunigen des Bereichs der Fahrzeugkomponente oder der gesamten Fahrzeugkomponente von der Fahrgastzelle weg erfolgen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Unfallschutzvorrichtung. Bei einem mit einer derartigen Unfallschutzvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeug kommt es bei einem etwaigen Unfall zu besonders geringen oder sogar keinerlei Beschädigungen einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs in Folge eines Eindringens der Fahrzeugkomponente. Ein derartiges Kraftfahrzeug gewährleistet bei einem etwaigen Unfall eine besonders hohe Sicherheit für Fahrzeuginsassen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Wegbereich des Führungsweges in eine von der Fahrgastzelle abgewandte Richtung orientiert. Dies ist von Vorteil, da somit ein Beschleunigen des Bereichs oder der ganzen Fahrzeugkomponente von der Fahrgastzelle weg durch eine starre Wegvorgabe unterstützt werden kann. Dies verringert zusätzlich die Gefahr, dass der Bereich oder die gesamte Fahrzeugkomponente in unzulässiger Weise in die Fahrgastzelle eindringt oder diese unzulässig deformiert.
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Die in Bezug auf die erfindungsgemäße Unfallschutzvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.
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Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Teilbereichs eines Kraftfahrzeugs, bei welchem eine Fahrzeugkomponente in einem einen Motorraum aufweisenden Vorderwagen des Kraftfahrzeugs in einer Fixierstellung an Sollbruchelementen gehalten ist, wobei ein Beschleunigungssystem eine Vorspannkraft auf einen Bereich der Fahrzeugkomponente ausübt; und in
- 2 eine weitere Schnittdarstellung des Teilbereichs, wobei die Fahrzeugkomponente in einer Losstellung von den Sollbruchelementen gelöst ist und mittels des Beschleunigungssystems von einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs wegbewegt wird.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Teilbereich eines Kraftfahrzeugs \ 50, wobei in einem einen Motorraum 52 aufweisenden Vorderwagen des Kraftfahrzeugs 50 eine Fahrzeugkomponente 16 an jeweiligen Sollbruchelementen 26 in einer Fixierstellung 30 gehalten ist. Die Sollbruchelemente 26 sind über jeweilige Festlager 54 im Vorderwagen festgelegt. Die Fahrzeugkomponente 16 ist im vorliegenden Fall als Hochvoltbatterie ausgebildet und weist dementsprechend eine besonders hohe Steifigkeit, beispielsweise gegenüber einer etwaigen unfallbedingten Verformung auf. Die Fahrzeugkomponente 16 stellt somit im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen sogenannten „Blockbilder“ dar, welcher sich bei einem Unfall nicht oder nur unwesentlich verformt und bei einem unfallbedingten Kraftstoß P, welcher in 2 dargestellt ist, und zu einer massiven Deformation des Vorderwagens und damit des Motorraums 52 führt, auf eine Fahrgastzelle 12 zubewegt. Diese massive Deformation ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Um zu vermeiden, dass die Fahrzeugkomponente 16 in Folge des unfallbedingten Kraftstoßes P in die Fahrgastzelle 12 eindringt, ist eine Unfallschutzvorrichtung 10 zum Schutz der Fahrgastzelle 12 in dem Vorderwagen und damit im vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem Motorraum 52 vorgesehen. Die Unfallschutzvorrichtung 10 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei als Führungskulissen ausgestaltete Führungselemente 14 auf, von welchen in den 1 und 2 lediglich eine Führungskulisse erkennbar ist, zumal sich die Führungskulissen in den in 1 und 2 gezeigten Darstellungen gegenseitig verdecken. Mittels der Führungselemente 14 ist ein der Fahrgastzelle 12 zugewandter Bereich 18, welcher einem Endbereich der Fahrzeugkomponente 16 entspricht, entlang eines Führungsweges 20 geführt von der Fahrgastzelle 12 wegbewegbar. Ein Wegbereich 22 des Führungswegs 20 ist dabei bogenartig ausgestaltet, wobei ein Wegende des Wegbereichs 22 in eine von der Fahrgastzelle 12 abgewandte Richtung R orientiert ist. Durch das bogenartige Ausgestalten des Wegbereichs 22 kann eine kontinuierliche Richtungsänderung des Bereichs 18 bzw. der gesamten Fahrzeugkomponente 16 herbeigeführt werden. Somit kann auch bei dem unfallbedingten Kraftstoß P eine schlagartige Richtungsänderung vermieden und stattdessen eine vergleichsweise bauteilschonende Richtungsänderung herbeigeführt werden.
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Um die gesamte Fahrzeugkomponente 16 und nicht nur deren Bereich 18 von der Fahrgastzelle 12 geführt wegzubewegen, erstrecken sich die Führungselemente 14 (Führungskulissen) entlang der gesamten Fahrzeugkomponente 16, wobei die Fahrzeugkomponente 16 mittels jeweiliger Führungszapfen 40, 42 entlang der Führungselemente 14 geführt bewegbar ist. Der Führungszapfen 40 befindet sich dabei in dem Bereich 18 der Fahrzeugkomponente 16 und der Führungszapfen 42 an einem dem Bereich 18 gegenüberliegenden Fahrzeugkomponentenende der Fahrzeugkomponente 16.
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Wenn die Fahrzeugkomponente 16 in Folge des in 2 durch einen Pfeil verdeutlichten, unfallbedingten Kraftstoßes P von der Fixierstellung 30 in eine davon verschiedene Losstellung 24 verbracht ist, in welcher die Fahrzeugkomponente 16 in Folge eines Bruches der Sollbruchelemente 26 an jeweiligen Sollbruchstellen 28 von dem Kraftfahrzeug 50 losgelöst ist, wird die gesamte Fahrzeugkomponente 16 durch ein Beschleunigungssystem 32 entlang zumindest eines Teilbereichs des Führungsweges 20 beschleunigt.
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Das Beschleunigungssystem 50 ist vorliegend dazu ausgebildet, in der Fixierstellung 30 eine Vorspannkraft F auf den Bereich 18 der Fahrzeugkomponente 16 auszuüben. Die Vorspannkraft F ist dabei in eine an der Fahrgastzelle 12 vorbeiführende Kraftrichtung orientiert. Dies ist von Vorteil, da dadurch eine besonders effiziente Beschleunigung a des Bereichs 18 sowie der gesamten Fahrzeugkomponente 16 entlang des Wegbereichs 22 und damit von der Fahrgastzelle 12 weg ermöglicht ist, auch wenn die Führungszapfen 40, 42 den Wegbereich 22 bereits verlassen haben und somit aus den Führungselementen 14 gerutscht sind. Das Beschleunigungssystem 32 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Seilzug 34 mit einer in dem Motorraum 52 durch ein hier nicht weiter dargestelltes Festlager fixierten Umlenkrolle 35. Des Weiteren umfasst das Beschleunigungssystem 32 ein Federelement 36, mittels welchem die Vorspannkraft F besonders einfach aufgebracht werden kann. Um besonders hohe Beschleunigungswerte bei der Beschleunigung a der gesamten Fahrzeugkomponente 16 zu erzielen, ist zudem ein Gasdruckgenerator 38 zum Aufbauen eines Gasdrucks G in jeweiligen Expansionskammern des Gasdruckgenerators 38 vorgesehen, um die Fahrzeugkomponente 16 entlang des Führungswegs 20 zu beschleunigen. Sowohl der Gasdruckgenerator 38 als auch das Federelement 36 sind über Festlager 54 in dem Motorraum 52 abgestützt.
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Zusammenfassend ist mit der vorliegenden Unfallschutzvorrichtung 10 eine Führung der Fahrzeugkomponente 16 beispielsweise über den Seilzug 34 möglich, bei welcher eine Verschiebbarkeit der Fahrzeugkomponente 16 nach einem Unfall in nahezu jegliche gewünschte Richtung R vorgegeben werden kann. Durch die Unfallschutzvorrichtung 10 ergibt sich eine größere Freiheit bei der Gestaltung der Steifigkeit des Vorderwagens, da hierbei nicht mehr berücksichtigt werden muss, dass die Fahrzeugkomponente als Blockbilder fungieren kann und dementsprechend in die Fahrgastzelle 12 eindringen kann, sofern es zu einem Unfall mit besonders großer Intensität (Kraftstoß P) kommt. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann der Vorderwagen also vergleichsweise weich ausgestaltet sein, da ein Eindringen der Fahrzeugkomponente 16 in die Fahrgastzelle 12 durch die Unfallschutzvorrichtung 10 verhindert wird und dieses Eindringen nicht mehr durch die Steifigkeit des Vorderwagens vermieden werden muss. Das Kraftfahrzeug 50 kann beispielsweise als sogenanntes BEV (Battery Electric Vehicle) ausgestaltet sein, und die Fahrzeugkomponente 16 kann als massives Kühlmodul oder beispielsweise als massiver Hochvolt-Batterieblock und damit als sogenannter Blockbilder ausgestaltet sein. Derartige Blockbilder stellen an sich eigentlich eine Gefahr für Fahrzeuginsassen dar, da sie ein schlechtes Verformungsverhalten bei einem Unfall aufweisen und damit zur Deformation der Fahrgastzelle 12 beitragen können. Durch die Möglichkeit mittels der Unfallschutzvorrichtung 10 diese Blockbilder (Fahrzeugkomponente 16) von der Fahrgastzelle 12 wegzubewegen und weg zu beschleunigen können derartige Blockbilder dennoch in dem Vorderwagen des BEV gelagert und mitgeführt werden und der Vorderwagen trotzdem besonders weich ausgestaltet werden. Durch dieses weiche Ausgestalten (geringe Steifigkeit) kann ein besonders hoher Anteil einer bei einem Unfall auf den Vorderwagen einwirkenden Unfallenergie in Deformationsenergie des Vorderwagens (hier: auch des Motorraums 52) umgewandelt werden. Dadurch können in vorteilhafterweise Weise etwaige, auf die Fahrzeuginsassen wirkenden Unfallbeschleunigungen verringert werden, wodurch die Verletzungsgefahr für die Fahrzeuginsassen sinkt.
