DE102020112348A1

DE102020112348A1 - Schutzeinrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102020112348A1
Application number: DE102020112348.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Wenke; Wolfgang Vocht
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2021-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung (20) für ein Fahrzeug (10), die in einer Seitenfläche des Fahrzeugs (10) in Brüstungshöhe angebracht ist. Sie soll einen durchgängigen Lastpfad an der Seitenfläche des Fahrzeugs (10) ausbilden und damit die Schwachstellen in der Lastführung, die durch Fahrzeugtüren (14) gebildet werden, überbrücken. Dazu ist vorgesehen, dass die Schutzeinrichtung (20) aus mindestens drei Schutzelementen (22, 24.1, 24.2) gebildet ist, die in einem vorderen Seitenteil (12) des Fahrzeugs (10), in einem hinteren Seitenteil (16) und in der oder den Fahrzeugtür(en) (14) angeordnet sind und miteinander einen Formschluss ausbilden, und so eine knicksichere Schutzeinrichtung (20) über die gesamte Seitenfläche des Fahrzeugs (10) bereitstellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für ein Fahrzeug, die in einer Seitenfläche des Fahrzeugs in Brüstungshöhe angebracht ist. Sie soll einen durchgängigen Lastpfad an der Seitenfläche des Fahrzeugs ausbilden und damit die Schwachstellen in der Lastführung, die durch Fahrzeugtüren gebildet werden, überbrücken.
Bei einem Unfallereignis eines Fahrzeugs, bei dem die Seitenflächen des Fahrzeugs (mit) betroffen sind, muss die einwirkende Energie abgebaut und/oder weitergeleitet werden. Dies gilt auch für sogenannte Small Overlap Crashes (SOC), also dem schrägen Anprall eines Hindernisses und/oder anderen Verkehrsteilnehmers mit geringer Überdeckung. Für die Weiterleitung und/oder den Abbau der einwirkenden Energie sind mehrere Lastebenen durch das Fahrzeug nötig, eine davon verläuft auf Brüstungshöhe des Fahrzeugs, also die Höhenlage und den Bereich unmittelbar unter den Fensteröffnungen des Fahrzeugs. Durch die Türöffnungen ist diese Lastebene jedoch unterbrochen und durch die unmittelbare Nachbarschaft zu den Fenstern weiter geschwächt. Dies kann dazu führen, dass die Fahrzeugtür ins Innere des Fahrzeugs hineinverformt wird und den beziehungsweise die Fahrzeuginsassen verletzt.
Im Stand der Technik wurden verschiedene Lösungen aufgezeigt, um die Seitenflächen im Bereich der Türen zu verstärken. Dazu wurden beispielsweise Systeme entwickelt, die die Tür entlang ihres Umfangs an verschiedenen neuralgischen Punkten, dabei vor allem im unteren Bereich, in Querrichtung bezogen auf die Fahrtrichtung im Fahrzeugrahmen verankern. Andere Lösungen schlagen eine Verstärkung der Seitenflächen durch die Verwendung von zusätzlichen, verstärkenden Profilen in den Fahrzeugtüren vor, ohne allerdings einen durchgehenden Lastpfad über die gesamte Seitenfläche des Fahrzeugs zu verwirklichen.
Zudem sind einige der vorgeschlagenen Lösungen nicht oder nur schwer rückgängig zu machen, sodass eine Reparatur des fraglichen Bereiches aufwändig und teuer wird. Auch ist keine der Lösungen auf den Schutz gerade im Bereich der Fahrzeugbrüstung ausgerichtet. Hier liegt aber die schwächste Stelle an der Seitenfläche eines Fahrzeugs, insbesondere wenn ein Hindernis und/oder anderes Fahrzeug mit einem hohen Kontaktpunkt bei einem Umfall auf die Seitenfläche trifft, wie es beim Aufprall eines sogenannten SUVs geschehen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzeinrichtung für ein Fahrzeug vorzuschlagen, die die Seitenflächen im Brüstungsbereich verstärkt und dabei einen möglichst durchgehenden Lastpfad über die gesamte Seitenfläche des Fahrzeugs verwirklicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 und einem Fahrzeug nach Anspruch 9 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung für ein Fahrzeug ist mit mindestens drei Schutzelementen entlang einer Seitenfläche des Fahrzeugs im Bereich einer Brüstung gebildet, nämlich einem Frontelement, einem Heckelement und mindestens einem Zwischenelement, wobei das mindestens eine Zwischenelement in der mindestens einen Fahrzeugtür, das Frontelement in einem vorderen Seitenteil und das Heckteil in einem hinteren Seitenteil des Fahrzeugs angeordnet ist, und die mindestens drei Schutzelemente eingerichtet und ausgebildet sind, durch einen Formschluss einen durchgehenden Lastpfad entlang der Seitenfläche des Fahrzeugs im Bereich der Brüstung auszubilden.
Die Schutzeinrichtung soll also aus mindestens drei Schutzelementen gebildet werden, die durch einen Formschluss ein durchgehenden Lastpfad entlang einer Seitenfläche eines Fahrzeugs bilden. Dazu ist ein erstes Schutzelement, also das Frontelement, in einem vorderen Seitenteil eines Fahrzeugs, vorzugsweise dem vorderen Kotflügel des Fahrzeugs angeordnet. Das zweite Schutzelement, das Heckelement, ist in einem hinteren Seitenteil des Fahrzeugs, also beispielsweise dem hinteren Kotflügel oder einem Karosserieteil an der hinteren Seitenfläche des Fahrzeugs, angeordnet. In jeder Fahrzeugtür soll jeweils ein weiteres Schutzelement, also Zwischenelement, angeordnet sein. Je nachdem, ob ein Fahrzeug eine oder mehrere Seitentüren aufweist, ist ein oder sind mehrere Zwischenelemente im diesem Bereich erforderlich.
Die Schutzelemente sind dabei auf im Wesentlichen gleicher Höhe entlang der Seitenfläche angeordnet. Diese Höhenlage ist die Brüstungshöhe des Fahrzeugs. Die Brüstung ist im Sinne der Erfindung als der Bereich der Fahrzeugtür zu verstehen, der unmittelbar unterhalb der Fensteröffnung liegt. Alle Schutzelemente der Schutzeinrichtung liegen also in etwa auf dieser Höhe. Bedingt durch die baulichen Randbedingungen der Seitenteile und der Fahrzeugtür sind die Schutzelemente nicht unmittelbar angrenzend an der Fensteröffnung, sondern etwas unterhalb in der Fahrzeugtür, wo der notwendige Bauraum gewährleistet werden kann, angeordnet und dabei am höchstmöglichen Punkt. Die Anordnung auf im Wesentlichen gleicher Höhe bedeutet dabei, dass konstruktionsbedingte Krümmungen und/oder Versätze der Schutzelemente zueinander im Rahmen der Erfindung liegen, sofern dennoch eine gemeinsame resultierende Kraftlinie gebildet werden kann, wie nachfolgend ausgeführt wird.
Die mindestens drei Schutzelemente sind eingerichtet und ausgebildet, durch einen Formschluss einen durchgehenden Lastpfad entlang der Seitenfläche des Fahrzeugs im Bereich der Brüstung auszubilden. Darunter soll verstanden werden, dass die Schutzelemente miteinander und/oder mit dem Rahmen beziehungsweise der Karosserie des Fahrzeugs einen Formschluss eingehen können. Da alle Schutzelemente in etwa auf gleicher Höhe angeordnet sind, wird durch diesen Formschluss eine durchgängige und knicksichere Verbindung ausgebildet, sodass alle Schutzelemente gemeinsam als ein Gesamtelement wirken. Durch dieses Gesamtelement, also die Schutzelemente im gemeinsamen Formschluss, nachfolgend auch als lastführende Position bezeichnet, führt der Lastpfad der Schutzeinrichtung, durch den Kräfte bei einem zumindest teilweise seitlichen Aufprall verteilt und/oder abgebaut werden können. Krümmungen und/oder geringe Höhenversätze der Schutzelemente stehen der Ausbildung des Lastpfades dabei nicht im Wege, wenn deren Maß und/oder die Ausrichtung der Schutzelemente zueinander die Ausbildung eines im Wesentlichen durchgängigen Lastpfades erlauben.
Sind mehrere Fahrzeugtüren vorgesehen, die durch eine Rahmenelement wie beispielsweise eine B-Säule voneinander getrennt sind, wird der Formschluss der benachbarten Zwischenelemente mit diesem ausgebildet und der Lastpfad so von einer Fahrzeugtür in die nächste Fahrzeugtür geführt.
Mit der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung können auf diese Weise die Schwachstellen, die durch die Türöffnungen eines Fahrzeugs in einer Seitenfläche eines Fahrzeugs entstehen, überbrückt werden, sodass einwirkende Kräfte wirkungsvoll abgebaut und/oder weitergeleitet werden können. Durch die Anordnung im Bereich der Brüstung wird dieser Bereich zudem verstärkt und eine Verformung in den Fahrzeuginnenraum hinein erschwert.
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Schutzeinrichtung ist vorgesehen, dass der Formschluss nur bei einem Unfallereignis oder einem drohenden Unfallereignis ausgebildet wird. Demnach soll im regulären Fahrbetrieb des Fahrzeuges kein Formschluss innerhalb der Schutzeinrichtung bestehen, sondern erst dann, wenn ein Unfallereignis droht oder geschieht.
Als Unfallereignis soll dabei der Aufprall eines Hindernisses und/oder eines anderen Verkehrsteilnehmers auf das Fahrzeug und insbesondere eine Seitenfläche des Fahrzeugs oder zumindest teilweise auf eine Seitenfläche des Fahrzeugs verstanden werden. Dazu zählen insbesondere auch die einleitend bereits benannten Small Overlap Crashes (SOC). Um ein solches Unfallereignis oder die Gefahr eines solchen Unfallereignisses zu erkennen und die Ausbildung des Formschlusses innerhalb der Schutzeinrichtung bewirken zu können, sollte die Schutzeinrichtung durch eine Steuereinrichtung anzusteuern sein, die Zugriff auf die Daten einer Umgebungsüberwachung des Fahrzeugs hat.
Fahrzeuge heutiger Bauart weisen in der Regel umfangreiche Sensor- und Überwachungssysteme auf, um die Umgebung des Fahrzeugs zu überwachen. Überwachungssysteme können dabei unter anderem Kameras beinhalten. Mit den Sensor- und Überwachungssystemen verbundene Steuereinrichtungen können anhand der Daten die vorliegende Situation bewerten und bei bestehender Gefahr eines Unfallereignisses und insbesondere während eines Unfallereignisses die in dem Fahrzeug vorgesehenen Sicherheitssysteme ansteuern, sodass diese ihre Wirkung entfalten. Dies kann in dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung auf gleiche Weise erfolgen: weist also die Schutzeinrichtung eine Steuereinrichtung auf oder wirkt mit einer Steuereinrichtung zusammen, die jeweils auf Daten der Umgebungsüberwachung des Fahrzeugs zugreifen kann, kann diese auf in den Schutzelementen vorgesehene Aktuatoren einwirken, sodass mithilfe der Aktuatoren der Formschluss ausgebildet werden kann. Eine beispielhafte Ausgestaltung der Aktuatoren wird nachfolgend noch näher ausgeführt.
In einer nächsten bevorzugten Ausgestaltung der Schutzeinrichtung sind die Schutzelemente als Hohlkörper ausgebildet und in dem mindestens einen Zwischenelement ist an jedem Ende jeweils ein innenliegendes ausfahrbares Arretierelement angeordnet, das zur Ausbildung des Formschlusses mit einer Ausfahrvorrichtung zumindest teilweise in den Hohlkörper des Frontelementes und/oder des Heckelementes und/oder in eine korrespondierende Aufnahme in einer B-Säule des Fahrzeugs zu bewegen ist.
Jedes der Schutzelemente ist also als Hohlkörper, insbesondere als Rohr ausgebildet. Das mindestens eine Zwischenelement, also das in einer Fahrzeugtür angeordnete Schutzelement, weist innenliegend an seinen beiden Enden jeweils ein Arretierelement auf, das mithilfe einer Ausfahrvorrichtung zumindest teilweise aus dem Hohlkörper heraus verfahren werden kann. Ist dabei ein Ende des als Hohlkörper ausgeführten Zwischenelementes dem als Hohlkörper ausgeführten Frontelement oder dem als Hohlkörper ausgeführten Heckelement zugewandt, wird das Arretierelement an diesem Ende des Zwischenelementes zumindest teilweise in das als Hohlkörper ausgeführte Frontelement oder das als Hohlkörper ausgeführte Heckelement hineingefahren beziehungsweise eingeführt.
Ist ein Ende des als Hohlkörper ausgeführten Zwischenelementes einer B-Säule oder einem vergleichbaren Bauteil zugewandt, wird das Arretierelement beim Ausfahren zumindest teilweise in eine korrespondierende Aufnahme hineinbewegt. Die B-Säule oder das vergleichbare Bauteil weist dazu einen Hohlraum oder dergleichen auf, der das Arretierelement zumindest teilweise formschlüssig aufnimmt.
Ist das Fahrzeug mit nur einer Tür an einer Seitenfläche des Fahrzeugs ausgebildet, werden die Arretierelemente des Zwischenelementes zumindest teilweise in das Frontelement und das Heckelement eingeführt.
Der besseren Lesbarkeit halber wird nachfolgend die Formulierung „zumindest teilweise“ in Bezug auf das Ausfahren des Arretierelementes aus dem Hohlkörper eines Zwischenelementes und/oder das Einführen des Arretierelementes in einen Hohlkörper eines Frontelementes, eines Heckelementes und/oder einer Aufnahme in der B-Säule nicht stets mitgeführt, soll aber in diesem Zusammenhang so verstanden werden.
Das Arretierelement ist bevorzugt als mit der Form des Hohlkörpers korrespondierender Bolzen ausgebildet.
Die Arretierelemente sollten dabei soweit in den Hohlkörper des Frontelementes beziehungsweise des Heckelementes und/oder die Aufnahme in der B-Säule eingeführt werden, dass auch bei einer aus einwirkenden Kräften resultierenden Verformung der Schutzeinrichtung beziehungsweise des Zwischenelements der Formschluss mit den benachbarten Schutzelementen beziehungsweise der Aufnahme in der B-Säule gewährleistet ist und aufrechterhalten werden kann, um so weiterhin die einwirkenden Kräfte abbauen und/oder verteilen zu können.
Die Ausfahrvorrichtung ist dazu vorgesehen, die Arretierelemente entlang der Längsachse des als Hohlkörper ausgebildeten Zwischenelementes zumindest teilweise aus diesem heraus und in Richtung der als Hohlkörper ausgebildeten anderen Schutzelemente beziehungsweise der Aufnahme der B-Säule zu bewegen. Dabei kann eine gemeinsame Ausfahrvorrichtung für beide Arretierelemente eines Zwischenelementes vorgesehen sein oder jeweils eine Ausfahrvorrichtung für jedes Arretierelement. Die Ausfahrvorrichtung kann je nach Art und Konstruktion in und/oder an dem Zwischenelement angeordnet sein, sofern ihre Einwirkung auf das auszufahrende Arretierelement beziehungsweise die auszufahrenden Arretierelemente sichergestellt ist.
Die Ausfahrvorrichtung kann dabei bevorzugt einen pyrotechnischen Antrieb oder eine Gasdruckfeder aufweisen. Beide Alternativen ermöglichen eine schnelle Bewegung der Arretierelemente in Richtung der aufnehmenden Elemente der Schutzeinrichtung. Dies ist besonders von Vorteil, wenn der damit bewirkte Formschluss bei einem Unfallereignis oder einem drohenden Unfallereignis bewirkt werden soll.
Bei der Verwendung eines pyrotechnischen Antriebs in der Ausfahrvorrichtung wird durch Zünden einer geeignet dimensionierten Sprengladung kurzzeitig ein hoher Druck aufgebaut, durch den das Arretierelement sehr schnell aus dem als Hohlkörper ausgebildeten Zwischenelement herausbewegt wird. Der pyrotechnische Antrieb kann auch so dimensioniert und angeordnet sein, dass er beide Arretierelemente aus dem Zwischenelement herausbewegt. Eine Gasdruckfeder wirkt durch eine kurzzeitig auf das Arretierelement einwirkende Federkraft, die durch ein unter Hochdruck stehendes Gas in ihrem Inneren bereitgestellt wird.
Andere Antriebsmechanismen können für die Ausfahrvorrichtung ebenfalls zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Elektromotoren oder Spannfedern. Dabei ist jedoch zu beachten, ob der verfügbare Bauraum ausreicht und insbesondere, ob bei einem Anwendungsfall, in dem der Formschluss nur bei einem geschehenden oder einem drohenden Unfallereignis bewirkt werden soll, dies in der erforderlichen hohen Geschwindigkeit möglich ist.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn das als Hohlkörper ausgebildete Frontelement und/oder das als Hohlkörper ausgebildete Heckelement Einführschrägen aufweist und/oder die Arretierelemente eine Verjüngung aufweisen. Der Hohlkörper, der als ein Front- und/oder Heckelement ausgebildet ist, soll sich dabei an dem Ende, an dem ein Arretierelement eingeführt werden soll, aufweiten, sodass ein Arretierelement in Richtung der Längsachse des Hohlkörpers geführt und sicher in diesen hineingeleitet werden kann, insbesondere wenn durch Lasteinwirkungen und/oder konstruktiv bedingt ein Versatz zwischen den Längsachsen des Front- beziehungsweise Heckelementes und dem Zwischenelement besteht.
Alternativ oder zusätzlich können die Arretierelemente an dem Ende, das in ein als Hohlkörper ausgeführtes Schutzelement eingeführt werden soll, eine Verjüngung, also einer Verringerung ihres Querschnittes aufweisen. Vorzugsweise verläuft diese Verjüngung zunehmend in Richtung des aufnehmenden Hohlkörpers, sodass an dem dem Hohlkörper zugewandten Ende des Arretierelementes sein geringster Querschnitt erreicht wird.
Eine nächste Ausgestaltung der Schutzeinrichtung sieht vor, dass der Bereich der Brüstung maximal 20 % der Türhöhe, besonders bevorzugt maximal 15 % der Türhöhe entspricht. Unter der Türhöhe ist dabei die Höhe der Fläche der Fahrzeugtür unterhalb der Fensteröffnung zu verstehen. Die Schutzeinrichtung soll im Brüstungsbereich des Fahrzeugs angeordnet sein, der in dieser Ausgestaltung auf maximal 20 % der Türhöhe und besonders bevorzugt auf maximal 15 % der Türhöhe begrenzt sein soll. Die Schutzelemente sollen dabei innerhalb der oberen 20 %, besonders bevorzugt innerhalb der oberen 15 % der Tür unterhalb der Fensteröffnung angeordnet werden und dabei nicht aus diesem Bereich nach unten herausragen. So kann gewährleistet werden, dass die Schutzeinrichtung insbesondere den Bereich unterhalb der Fensteröffnung der Tür wirksam schützt und verstärkt, sodass bei einem Unfallereignis die erreichbare Verformung in diesem Bereich verringert werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Schutzeinrichtung liegt vor, wenn der Formschluss reversibel oder auflösbar ist. Besteht die Notwendigkeit des Formschlusses nicht mehr, soll es möglich sein, den Formschluss rückgängig zu machen oder zu lösen. Dies kann erforderlich sein, weil beispielsweise kein Unfallereignis erfolgte oder weil nach einem Unfallereignis die Fahrzeuginsassen geborgen werden müssen. Das Lösen des Formschlusses kann dabei beispielsweise durch eine Sprengung in den Bereichen, in denen der Formschluss verwirklicht ist, erfolgen, wie es unter anderem bei den Anschlüssen einer Hochvoltbatterie eines Fahrzeugs bekannt ist, um diese nach einem Unfallereignis spannungsfrei zu halten. Der Formschluss wird dabei durch seine Zerstörung aufgehoben.
Das Rückgängigmachen soll umfassen, dass der Formschluss ohne seine Zerstörung zurückgeführt wird in den Ausgangszustand der Schutzelemente. Dies ist im Allgemeinen einem Lösen mit zerstörerischer Wirkung vorzuziehen. Wird beispielsweise zur Ausbildung des Formschlusses ein Elektromotor verwendet, können durch einen Rückwärtslauf des Elektromotors die Schutzelemente aus der lastführenden Position in die Ausgangsposition zurückbewegt werden. Der Formschluss kann damit zu einem späteren Zeitpunkt wieder ausgebildet werden.
Vorzugsweise kann im Falle einer Ausgestaltung der Schutzeinrichtung mit als Hohlkörper ausgebildeten Schutzelementen und Ausfahrvorrichtung zum Zweck der Aufhebung des Formschlusses die Ausfahrvorrichtung eine Rückführungsvorrichtung aufweisen. Dies erweist sich besonders dann als zweckmäßig, wenn das Arretierelement nicht mit einem Motor als Ausfahrvorrichtung in Richtung der benachbarten Schutzelemente und/oder Aufnahme in der B-Säule bewegt wird.
Eine solche Rückführungsvorrichtung kann im einfachsten Fall eine Druckfeder in den die Arretierelemente aufnehmenden Hohlkörpern beziehungsweise Aufnahmen sein, da der Formschluss zumeist nur kurzzeitig gehalten werden muss, insbesondere während eines Unfallereignisses. Wird nun ein Arretierelement zum Beispiel mittels pyrotechnischem Antrieb in den aufnehmenden Hohlkörper beziehungsweise die Aufnahme bewegt, trifft es auf die Rückführungsvorrichtung in Form der Druckfeder. Sobald der durch den pyrotechnischen Antrieb aufgebrachte Druck nachlässt, drückt die Druckfeder das Arretierelement zurück in seine Ausgangsposition. Der Formschluss wird aufgelöst und kann zu einem späteren Zeitpunkt wieder ausgebildet werden. Wird ein Arretierelement mit einer Gasdruckfeder in Richtung des aufnehmenden Hohlkörpers beziehungsweise die Aufnahme bewegt, bietet sich als Rückführungsvorrichtung beispielsweise ein Elektromotor an, um die Gasdruckfeder in ihre Ausgangsstellung zurückzubewegen. Durch die Rückführung des Formschlusses können die Fahrzeugtüren geöffnet und falls nötig die Fahrzeuginsassen geborgen werden.
Erfindungsgemäß ist neben der Schutzeinrichtung an sich auch ein Fahrzeug beansprucht, das je eine erfindungsgemäße Schutzeinrichtung in jeder Fahrzeugseite aufweist. Es soll also auf beiden Seiten des Fahrzeugs die erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet sein, um auf beiden Seiten den durch die Schutzeinrichtung bewirkten Schutz gegen seitlich oder zumindest teilweise auf die Seitenflächen einwirkende Unfallereignisse zu bewirken.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der durch die Schutzeinrichtung verwirklichte Formschluss nur auf der Fahrzeugseite ausgebildet wird, auf der ein Unfallereignis stattfindet oder droht. Wie bereits ausgeführt, weisen Fahrzeuge heutiger Bauart Sensorik und Überwachungssysteme auf, um die Umgebung des Fahrzeugs zu überwachen und somit mögliche Unfälle frühzeitig zu erkennen beziehungsweise bei Unvermeidbarkeit oder Stattfinden eines Unfalls die fahrzeugeigenen Sicherheitssysteme zu aktivieren. Damit ist es in der dazu vorgestellten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung möglich, den Formschluss nur dann auszubilden, wenn ein Unfallereignis auftritt oder droht. Dies kann nun dazu weiterverwendet werden, zu unterscheiden, auf welcher Fahrzeugseite das Unfallereignis geschieht oder stattfindet, sodass nur auf dieser Fahrzeugseite der Formschluss hergestellt wird. Dies wiederum erlaubt nach dem Eintreten des Unfallereignisses die Bergung der Fahrzeuginsassen von der anderen Fahrzeugseite her, beispielsweise wenn der Formschluss auf der Seitenfläche, die von dem Unfallereignis getroffen ist, nicht reversibel ausgebildet ist oder wenn der Schaden durch das Unfallereignis die Rückstellung des Formschlusses unmöglich macht.
Es wurde somit eine Schutzeinrichtung und ein Fahrzeug mit solchen Schutzeinrichtungen aufgezeigt, die durch die Ausbildung eines durchgängigen Lastpfades über die gesamte Seitenfläche eines Fahrzeugs die Verteilung und/oder den Abbau einwirkender Kräfte eines Unfallereignisses, die zumindest teilweise auf die Seitenfläche des Fahrzeugs einwirken, ermöglicht. Dadurch wird erreicht, dass die Unterbrechung der im Fahrzeug auszubildenden Lastebenen im Bereich der Fahrzeugtüren überbrückt wird. Durch die Anordnung in der Höhenlage der Brüstung des Fahrzeugs wird der Brüstungsbereich verstärkt, sodass er weniger stark durch ein Unfallereignis verformt werden kann und damit die Fahrzeuginsassen gefährdet.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 ausschnittsweise eine Ansicht eines Fahrzeugs und eine schematische Übersicht einer beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung,
2 ein Detail aus 1b in Ausgangsposition und in lastführender Position,
3 ein Detail aus 2, und
4 eine Weiterbildung zu 3.

1a zeigt in einer Ansicht ausschnittsweise ein Fahrzeug 10 mit einem vorderen Seitenteil 12 in Form eines Kotflügels, zwei Fahrzeugtüren 14 und 14.2 mit einer B-Säule 18 und einem hinteren Seitenteil 16. Die Höhe der Fahrzeugtüren ist mit h_T gekennzeichnet. Im Brüstungsbereich, dessen Höhe mit h_B gekennzeichnet ist, ist eine erfindungsgemäße Schutzeinrichtung angeordnet. Das Fahrzeug 10 ist beidseitig mit der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung 20 ausgestattet. Außerdem ist ein Schnitt A-A gekennzeichnet, der in 1b dargestellt ist.
In 1b wird schematisch der Schnitt A-A durch die Seitenfläche des Fahrzeugs10 gezeigt. Darin ist ebenfalls schematisch die Schutzeinrichtung 20 mit ihren vier Schutzelementen 22, 24.1, 24.2 und 26 gezeigt. Details zu einer konkreten Ausgestaltung sind den nachfolgenden 2, 3 und 4 zu entnehmen.
Aus 1a und 1b wird ersichtlich, dass entlang der gesamten Seitenfläche Schutzelemente 22, 24.1, 24.2 und 26 in Höhe der Brüstung des gezeigten Fahrzeuges 10 angeordnet sind, also auf der Höhe unterhalb des Fahrzeugfensters. In dieser speziellen Ausgestaltung beträgt die Höhe h_B der Brüstung in etwa 15 % der Höhe h_T der Fahrzeugtür 14 beziehungsweise 14.2.
Die in 1 b gezeigten Schutzelemente 22, 24.1, 24.2 und 26 sind in der Ausgangsposition, also ohne Formschluss dargestellt. Das Schutzelement 22 ist das Frontelement, das Schutzelement 26 ist das Heckelement, und die Schutzelemente 24 und 24.2 die Zwischenelemente. Wird der Formschluss zwischen den Schutzelementen 22, 24.1, 24.2 und 26 ausgebildet, wie aus den übrigen Figuren noch ersichtlich wird, entsteht eine durchgehende, knicksichere Schutzeinrichtung 20 über die gesamte Seitenfläche des Fahrzeugs 10, mittels derer einwirkende Kräfte aus einem Unfallereignis, die zumindest teilweise seitlich auf das Fahrzeug 10 einwirken, verteilt und/oder abgebaut werden können. Die Schutzelemente 22, 24.1, 24.2 und 26 sind als Hohlkörper, insbesondere als Rohre ausgebildet.
In 1 b ist ein Detail B gekennzeichnet, das in der nachfolgenden 2 vergrößert gezeigt wird. Dabei zeigt 2a die Schutzeinrichtung in einer beispielhaften Ausgestaltung im Bereich zwischen dem vorderen Kotflügel 12 und der vorderen Fahrzeugtür 14 in der Ausgangsposition und 2b in lastführender Position. Ein weiteres Detail C verweist auf die 3 und 4.
Unabhängig von der konkreten konstruktiven Ausgestaltung der Fahrzeugtür 14 und des Kotflügels 12 sind das Frontelement 22 und das Zwischenelement 24 als Rohre ausgeführt und so angeordnet, dass ihre Längsachsen in etwa die gleiche Lage aufweisen. Im Inneren des Zwischenelementes 24 ist ein als Sperrbolzen ausgebildetes Arretierelement 30 angeordnet, unmittelbar benachbart von einer Ausfahrvorrichtung 32 mit einer pyrotechnischen Sprengladung. Alternativ kann die Ausfahrvorrichtung 32 eine Gasdruckfeder aufweisen.
Um den Formschluss zwischen dem Frontelement 22 und dem Zwischenelement 24 auszubilden, wird die pyrotechnische Sprengladung der Ausfahrvorrichtung 32 gezündet und der Sperrbolzen 30 ausgefahren und zumindest teilweise in das als Rohr ausgebildete Frontelement 22 eingeführt (2b). Damit ist der Formschluss zwischen dem Frontelement 22 und dem Zwischenelement 24 ausgebildet. In gleicher Weise erfolgt der Formschluss am Heck des Fahrzeugs 10 zwischen dem Zwischenelement 24 und dem Heckelement 26.
Im Bereich der B-Säule 18 ist hingegen beidseitig eine Aufnahme vorgesehen (nicht gezeigt), in die in vergleichbarer Weise Sperrbolzen 30 eingeführt werden. Wegen der räumlichen Begrenzungen innerhalb der B-Säule 18 können diese Aufnahmen einen Höhen- und/oder Seitenversatz aufweisen und die Zwischenelemente 24 und 24.2 mit einer geringen Krümmung und/oder Neigung derart ausgerichtet sein, dass ihre Sperrbolzen 30 jeweils in die korrespondierenden Aufnahmen geführt werden, wobei bei einem Formschluss dennoch ein gemeinsamer Lastpfad resultiert.
Um den pyrotechnischen Antrieb der Ausfahrvorrichtung 32 auszulösen, greift eine fahrzeugeigene Steuereinrichtung (nicht gezeigt) auf die Fahrzeug- und Umgebungsüberwachung zu. Wird dabei ein drohendes Unfallereignis erkannt oder ein stattfindendes Unfallereignis erfasst, das zumindest teilweise auch die Seitenfläche betrifft, steuert die Steuereinrichtung die Ausfahrvorrichtung 32 an, sodass der pyrotechnische Antrieb gezündet wird. Dabei erfolgt das Auslösen nur auf der durch das drohende oder geschehende Unfallereignis betroffenen Fahrzeugseite.
Die 3 und 4 greifen das Detail C auf. 3 zeigt dabei, dass der Sperrbolzen 30 (in Ausgangsposition) mit einer Verjüngung 34 ausgebildet ist, bei der der Querschnitt in Richtung zu dem aufnehmenden Rohr 22 kleiner wird. Das aufnehmende Frontelement 22 weist zudem eine Einführschräge 36 auf. Beide Maßnahmen zielen drauf ab, dass das Einführen des Sperrbolzens 30 in das Frontelement 22 sicher und zuverlässig erfolgen kann und der Sperrbolzen 30 falls notwendig durch die Einführschrägen 36 in Richtung des Inneren des Frontelements 22 geführt wird.
Eine Weiterbildung zu 3 stellt 4 dar. Hier ist der Formschluss zwischen dem Frontelement 22 und dem Zwischenelement 24 reversibel, kann also zurückgestellt werden.
Dazu ist in dem Frontelement 22 eine Druckfeder als Rückführungsvorrichtung 38 angeordnet. Droht oder geschieht ein Unfallereignis, wird der Sperrbolzen 30 zumindest teilweise in das Frontelement 22 eingeführt und trifft dabei auf die Spannfeder 38, die zur Ausbildung einer größeren Kontaktfläche eine Abdeckung aufweisen kann. Die Spannfeder 38 wird dabei zusammengedrückt und somit unter Spannung gesetzt. Lässt der Druck der Ausfahrvorrichtung 32, also des pyrotechnischen Antriebes nach, strebt die Spannfeder 38 nach Ausgleich und drückt dabei den Sperrbolzen 30 zumindest teilweise in seine Ausgangposition zurück. Der Formschluss ist damit rückgängig gemacht und die Fahrzeugtür 24 kann geöffnet werden. In einer alternativen Ausgestaltung der Ausfahrvorrichtung 32 mit einer Gasdruckfeder käme ein Elektromotor als Rückführungsvorrichtung 38 in Betracht.
Alternativ kann ein elektromotorischer Antrieb in oder an dem Frontelement 22 vorgesehen sein, der den Sperrbolzen 30 zurückschiebt, oder ein elektromotorischer Antrieb in oder an dem Zwischenelement 24, der den Sperrbolzen 30 zurückzieht.
Die in den Details B und C gezeigten Ausgestaltungen können auch in vergleichbarer Weise zwischen dem Zwischenelement 24 und dem Heckelement 26 und/oder zwischen den Zwischenelementen 24 und 24.2 und den Aufnahmen in der B-Säule 18 angewendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12: vorderes Seitenteil
14: Fahrzeugtür
16: hinteres Seitenteil
18: B-Säule
20: Schutzeinrichtung
22: Frontelement
24: Zwischenelement
26: Heckelement
30: Arretierelement
32: Ausfahrvorrichtung
34: Verjüngung des Arretierelementes
36: Einführschräge
38: Rückführungsvorrichtung
hB: Höhe Brüstungsbereich
hT: Höhe Fahrzeugtür

Claims

Schutzeinrichtung (20) für ein Fahrzeug (10) mit - mindestens drei Schutzelementen entlang einer Seitenfläche des Fahrzeugs (10) im Bereich einer Brüstung, nämlich einem Frontelement (22), einem Heckelement (26) und mindestens einem Zwischenelement (24), wobei - das mindestens eine Zwischenelement (24) in der mindestens einen Fahrzeugtür (14), das Frontelement (22) in einem vorderen Seitenteil (12) und das Heckteil in einem hinteren Seitenteil (16) des Fahrzeugs (10) angeordnet ist, und - die mindestens drei Schutzelemente eingerichtet und ausgebildet sind, durch einen Formschluss einen durchgehenden Lastpfad entlang der Seitenfläche des Fahrzeugs (10) im Bereich der Brüstung auszubilden.
Schutzeinrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss nur bei einem Unfallereignis oder einem drohenden Unfallereignis ausgebildet wird.
Schutzeinrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzelemente als Hohlkörper ausgebildet sind und in dem mindestens einen Zwischenelement (24) an jedem Ende jeweils ein innenliegendes ausfahrbares Arretierelement (30) angeordnet ist, das zur Ausbildung des Formschlusses mit einer Ausfahrvorrichtung (32) zumindest teilweise in den Hohlkörper des Frontelementes (22) und/oder des Heckelementes (26) und/oder in eine korrespondierende Aufnahme in einer B-Säule (18) des Fahrzeugs (10) zu bewegen ist.
Schutzeinrichtung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfahrvorrichtung (32) einen pyrotechnischen Antrieb oder eine Gasdruckfeder aufweist.
Schutzeinrichtung (20) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass - das als Hohlkörper ausgebildete Frontelement (22) und/oder das als Hohlkörper ausgebildete Heckelement (26) Einführschrägen (36) aufweist und/oder - die Arretierelemente (30) eine Verjüngung (34) aufweisen.
Schutzeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der Brüstung maximal 20 % der Türhöhe (h_T), besonders bevorzugt maximal 15 % der Türhöhe entspricht.
Schutzeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss reversibel oder auflösbar ist.
Schutzeinrichtung (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfahrvorrichtung (32) eine Rückführungsvorrichtung (38) aufweist.
Fahrzeug (10) mit je einer Schutzeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in jeder Fahrzeugseite.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss nur auf der Fahrzeugseite ausgebildet wird, auf der ein Unfallereignis sattfindet oder droht.