DE2344847A1 - Sicherheitsfahrzeug - Google Patents

Description

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S ICHERHEITSFAHRZEUG

1. Beschreibung

Die Erfindung betrifft Fahrzeuge, die zum Einsatz im allgemeinen Straßenverkehr dienen sollten.

Der Zweck dieses Fahrzeuges ist, durch eine neuartige Konstruktion die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen.

In den letzten Jahren wurden zwar Fahrzeuge mit mehr Sicherheit geplant und gebaut, doch sind umwälzend neue Entwicklungen nicht sichtbar. Zwar wurden in den USA keilförmige Fahrzeuge vorgestellt, doch beruht diese "Keilform auf keinem umfassenden Gesamtkonzept.

Die Aufgabe dieses Sicherheitsfahrzeuges ist, für die Insassen in höherem Maße als bisher Kräfte zu vermeiden, die körperliche Schädigungen hervorrufen. Dies wird durch eine größere Auflagefläche des Körpers und durch Verlängern des Abbremsweges erreicht«

Dieses Fahrzeug ist an der Front und am Heck keilförmig ausgeführt.

Durch Stoßindikatoren unterscheidet es zwischen Stoßen nach Wirkungsort, Richtung und Größe·

Je nach Stoßindikatorsignal werden an dem Fahrzeug unterschiedliche Reaktionen hervorgerufen·

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Durch ein Signal des Frontstoßindikators läßt sich z. B. die Fahrzeugkeilfront zurückdrängen, um ein tiefes Eindringen in ein anderes Fahrzeug zu vermeiden.

Der Insassenraum ist in Kugelform konstruiert und bildet für sich eine selbständige Einheit, die vom übrigen Fahrzeug dann getrennt wird, wenn sich dadurch Vorteile für die Insassen erzielen lassen. Der Insassenraum ist durch eine Drei-Schalenkonstruktion kardanisch gelagert.

Durch diese Konstruktion läßt sich erreichen:

a) Im ITormalbetrieb ist die kardanische lagerung des Insassenraumes verriegelt, so daß er starr mit dem übrigen Fahrzeug verbunden ist. Durch ein Aussparungsteil in der äußeren Schale und einem Fensterteil im eigentlichen Insaesenraum wird eine fast ungestörte Rundumsicht ermöglicht.

b) Im abgetrennten Zustand - ausgelöst durch ein Stoßindikatorsignal - wird das Aussparungsteil der äußeren Teilschalenkonstruktion durch eine Schutzteilkugelschale abgedeckt, so daß der Insassenraum je nach Konstruktion durch einen fast völlig oder völlig geschlossenen Metallkugelmantel umgeben wird.

Durch lösen der Iegerverriegelung und durch berechnete Massenverteilung im Insassenraum kann die gesamte Kugel zwar rollen, trotzdem bleibt der Insassenraum, bezogen auf seine Normallage, relativ stabil. Diese Stabilisierung wird durch die auf die vorhandenen Massen wirkende Brems- und Schwerkraft erreicht. Sie kann ferner, falb nötig, durch einen

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Beschleunigungsmesser und durch entsprechende Steuerelemente unterstützt werden.

Im Insassenraum sind 4 seperate Sitze untergebracht, die, ausgelöst durch ein Signal des Frontstoßindikators und den damit im Zusammenhang stehenden hohen Bremskräften, einen festgelegten Bewegungsablauf vollziehen.

Die Sitze bewegen sich im wesentlichen in Richtung Fahrzeugfront und absolvieren gleichzeitig eine Drehbewegung um 160°, so daß die Insassen durch weitere Kräfte gegen die große Auflagefläche der Sitzlehnen gedrängt werden.

Das Fahrzeug ist an der Front und am Heck mit Aufprallschienen ausgerüstet. Diese Schienen dienen dazu, im Normalfall, bedingt durch die Fahrzeugkeilform, ein aneinander Abgleiten zweier zusammenstossender Fahrzeuge herbeizuführen. Sind die Fahrzeuge nur geringfügig gegeneinander versetzt, so wird der Frontstoßindikator dann betätigt, wenn in Richtung Fahrgastraum zu hohe Kräfte auftreten.

Der Frontstoßindikator liefert in einem solchen Falle noch eine Zusatzaussage, und zwar nach welcher Seite hin das entgegenkommende Fahrzeug versetzt ist. Mit dieser Information wird entschieden, nach welcher Seite hin der Insassenraum abgetrennt wird. Diese Entscheidung fällt in beiden Fahrzeugen, so daß die Insassenräume nach verschiedenen Seiten abgetrennt und so aneinander vorbeigeleitet werden.

Die Führung des Insassenraumes während dem Abtrennen übernehmen Abgleitschienen·

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Der Insassenraum trennt beim Abtrennungsvorgang die Karosserie des Fahrzeuges an durch die Konstruktion bedingten Stellen auf und erhält dadurch definierte Gegenkräfte.

Zur weiteren Ausgestaltung des Fahrzeuges soll erwähnt werden, daß die Bedienungselemente, die in bisherigen Fahrzeugen meist auf mechanischer Basis beruhen, durch Elemente der Elektrotechnik ersetzt werden.

Die in den folgenden Skizzen dargestellten Aufprallschienen sind als Teilkreisbögen ausgeführt. Für die Fahrzeugfront werden sich mit großer Wahrscheinlichkeit jedooh Aufprallschienen in Parabelform besser eignen, was durch Berechnungen und Versuche noch bestätigt werden muß. '-

Durch ein Abbremsseil wird gewährleistet, daß sich der abgetrennte Insassenraum nur soweit vom übrigen Fahrzeug trennt, wie es nötig ist, um für die Insassen erträgliche Abbremskräfte zu erzielen.

Folgende Vorteile gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen sind sichtbar:

a) Durch die Keilform wird erreicht, daß bei einer Vielzahl von Zusammenstößen die Fahrzeuge aneinander abgleiten und es somit zu keiner vollen Energieübertragung kommt.

b) Durch den Frontstoßindikator wird ermöglicht, daß bei zwei aufeinander zubewegenden Fahrzeugen, deren

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Längsachsen nur geringfügig gegeneinander versetzt sind, zu hohe Kräfte in Richtung Insassenraum vermieden werden, indem die beiden Insassenräume vom übrigen Fahrzeug getrennt und aneinander vorbeigeleitet werden. Dieses Trennen des Insassenraumes ermöglicht,den Abbremsweg soweit zu verlangen, daß dabei die auf die Insassen wirkenden Bremskräfte, ein erträgliches Maß nicht übersteigen.

c) Beim Aufprall auf eine Mauer aus einem Winkel von ca. 90° wird durch das Abtrennen des Insassenraumes der Abbremsweg ebenfalls verlängert, was aus Figur 7 hervorgeht.

d) Wird das Fahrzeug mit der Längsseite z. B. gegen einen Baum geschleudert und trifft dieser ungefähr die Fahrzeugmitte, so wird der Insassenraum durch Stoßindikäjioren an der Seite des Fahrzeuges ebenfalls vom übrigen Fahrzeug getrennt. Durch dieses Trennen können auf den Insassenraum nur seine eigenen Massenkräfte wirken, während bei bisherigen Fahrzeugen, der Insassenraum dann die Massenkräfte des gesamten Fahrzeuges zu· stützen hat.

Die Trennung vollzieht sich ebenfalls,wenn ein keilförmiges Fahrzeug in die Seite eines solchen Sicherheitsfahrzeuges stößt. Durch eine verhältnismäßig tief realisierte Fahrzeugfront und den am Insassenraum in der gefährdeten Höhe angebrachten Kreisschienen werden die Möglichkeiten einer gefährlichen Beschädigung des Insassenraumes sehr stark reduziert.

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e) Durch einen Vorwärts- und gleichzeitigen Drehbewegungsablauf der Sitze wird erreicht, daß durch weitere Kräfte die Körper der Insassen in die Auflagefläche der Sitzlehnen gedrängt werden. Die Auflagefläche der Sitzlehnen ist aber um ein Vielfaches größer als z. B. Sicherheitsgurten zu bieten vermögen. Daraus folgt, daß durch diese Konstruktion der Körper durch höhere Kräfte belastet werden kann. Gleichzeitig wird durch den Bewegungsablauf zusätzlicher Abbremsweg gewonnen.

f) Durch eine sürückdrängbare Keilfront wird ein gefährliches Eindringen in andere Fahrzeuge verhindert.

g) Durch ein Stoßindikatorsignal wird eine Schutzteilkugelschale bewegt, so daß je nach Konstruktion fast der gesamte oder der gesamte Insassenraum durch einen Metallkugelmantel umgeben wird und der Insassenraum somit für sich selbst ein widerstandsfähiges Teil darstellt.

h) Durch einen kardanisch gelagerten Insassenraum wird eine dämpfende lagestabilisierung für die Insassen erreicht.

i) Erreicht das Fahrzeug durch Schleudern oder sonstige äußere Einflüsse eine Schräglage, die zum Kippen führt, so kann durch einen speziellen Iageindikator die Verriegelung der kardanischen lagerung gelöst werden, so daß sich die Sitzlage und damit die lage der Insassen in Richtung Normalstellung zurückbewegt und sie dadurch vor einem Umherschleudern bewahrt werden.

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1.1. Vorstellung der Zeichnungen

Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen aus verschiedener Sicht die Rahmenkonstruktion des Fahrzeuges. Die aufgeführten Ziffern bezeichnen die einander entsprechenden Teile in diesen 3 Darstellungen.

Figur 1 zeigt die Fahrzeugrahmenkonstruktion von der Seite des Fahrzeuges.

Figur 2 zeigt die Fahrzeugrahmenkonstruktion als Draufsicht.

Figur 3 zeigt die Fahrzeugrahmenkonstruktion

gesehen von der Frontseite des Fahrzeuges.

Figur 4 zeit die Fahrzjeugrahmenkonstruktion vereinfacht, gesehen von der Fahrzeugfront.

.Bei dieser Skizze sind zur Vereinfachung nur Rahmenteile dargestellt, die sich an der Vorderseite des Fahrzeuges "befinden.

Figur 5 zeigt das Fahrzeug vereinfacht mit Karosserie aus der Draufsicht.

Die mit H bezeichneten Pfeile stellen Kraftvektoren dar, die aus verschiedenen Richtungen auf das Fahrzeug wirken.

Die mit I bezeichneten Pfeile deuten auf Teile, welche - ausgelöst durch ein Stoßindikatorsignal - einer bestimmten Funktion unterworfen werden.

Die mit K bezeichneten Linien kennzeichnen die Strecken auf der Karosserie, die durch den gelösten Insassenraum aufgetrennt werden.

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Figur 6 zeigt das Fahrzeug vereinfacht mit Karosserie von der Seite.

Die mit H bezeichneten Pfeil· bedeuten dasselbe, wie unter Figur 5 beschrieben.

Die mit J bezeichneten Pfeile deuten darauf hin, daß ein freigegebenes hinteres Teilstück einer Abgleitschiene, sich drehend um die lager C1 oder C2, durch den Insassenraum zusätzlich nach oben (obere Abgleitschiene) oder unten (untere Abgleitschiene) gedrängt wird ,und ihm so seinen Weg freigibt.

Die mit L bezeichnete linie deutet darauf hin, daß das Fahrzeug vorn in der Mitte tiefer ist, als an den Seiten. Dies wirkt sich für die Sicht vom Insassenraum auf die Fahrbahn günstig aus.

Figur 7 zeigt schematisch den Bewegungsablauf des Insassenraumes bei einem aus rechtem Winkel erfolgendem Aufprall des Fahrzeuges auf eine Mauer. Die unterbrochenen und die mit 1 bezeichneten linien geben die Ausgangsstellung der Abgleit- und Aufprallschienen und des kugelförmigen Insassenraumes an. Bei diesem Aufprall wurde durch den Frontstoßindikator , resultierend aus der lage der übereinandergeschobenen Keile i, das rechte hintere Abgleitschienenteilstück freigegeben, so daß der Insassenraum rechts abgleiten kann. Mit der/ ansteigenden Ziffernfolge werden aufeinanderfolgende Bewegungszustände angedeutet.

Annähernd während der gesamten Strecke Delta S wird der Insassenraum durch definierte Gegenkräfte abgebremst.

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Figur 8 zeigt die äußere Schalenkonstruktion des Insassenraumes.

Durch drehen in der angegebenen Pfeilrichtung können die Schutzteilkugelschalen 0.* und 0^2 das Aussparungsteil Og abdecken, nach diesem Bewegungsvorgang ist fast der gesamte Insassenraum durch einen Metallmantel umgeben*

Figur 9 zeigt vereinfacht die Sitzkonstruktion im Insassenraum aus der Seitenansicht.

Für die lageranordnung U», TJ4 sind Führungsschienen auf der Mantelfläche des Insassenraumes anzubringen, durch die die trapezförmig gezeichneten Teile geführt werden, in denen sich eine gelagerte Kugel befindet, die das'eigentliche obere lager eines Sitzes darstellt. Jeder Sitz kann gedreht, in der Höhe verstellt und örtlich verschoben werden.

Figur 10 zeigt die Sitzanordnung im kugelförmigen Insassenraum als Draufsicht.

Die Punkte A₁ bis A. bedeuten die Drehachse der einzelnen Sitze, d.h. eins in· einem Punkt A errichtete Senkrechte geht durch das entsprechende lager TJ (Figur 9). Die Lagerpunkte X von (Figur 9) müssen mit den Punkten A der (Figur 10) übereinstimmen? dies ist durch die vereinfachte Darstellung nicht ersichtlich.

Die kreisförmigen Pfeile deuten die Drehrichtung, die gestrichelten Pfeile die Bewegungsbahn der Sitze an· Beide Bewegungen sind beim Ablauf einander überlagert.

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Figur 11 zeigt die kardanische lagerung des Insassenraumes aus der Sicht von vorn.

Durch, die lager p, die ihren Sitz im äußeren Mantel haben, werden die Schutzteilkugelschale O4 und die Zwischenträgerschale E gelagert. Die Zwischenträgerschale lagert durch die lager q1 und q2 den eigentlichen Insassenrauffi.

Der Insassenraum wird in der Darstellung durch den Kreis begrenzt, von dem das mit F bezeichnete Fensterteil ein Teilstttck bildet.

Mechanische Stabilität erhält die Insassenraumkonstruktion durch die Kreisschienen G.

Auf den Mechanismus, der die Schutzteilkugelschale O4 bewegt, wurde bei der Darstellung verzichtet.

Figur 12 zeigt eine weitere Realisierung der Fahrzeugfront mit Stoßindikator.

Figur 12a stellt das Fahrzeug im Normalbetrieb dar, d.h. zu einem Zeitpunkt bevor die an der Fahrzeugfront eingezeichnete Kraft F (Figur 12a) wirksam wird.

Figur 12b stellt die Verformung der Fahrzeugfront als Resultat des Wirkens der Kraft F (Figur 12a) dar.

Beim Zusammenprall zweier entgegenkommender Fahrzeuge wird es zu einer ähnlichen Krafteinwirkung kommen, wie ea die als Vektor eingezeichnete Kraft F darstellt. Diese Kraft läßt eich in zwei Komponenten aufteilen, und

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zwar in eine parallel zur Fahrzeuglängsachse Fp und eine im r
(Figur 12a, Fq).

Fp und eine im rechten Winkel dazu wirkende

Das Wirken dieser Kraftkomponenten drängt die Fahrzeugfront zurück und etwas zur Seite. Konstruktionsbedingt entsteht dadurch der Winkel Epsilon (Figur 12b), der das Zusammentreffen der.beiden Keile in der Fahrzeugfront in eine definierte lage zwingt. Entsprechend welche Keilflächen zusammentreffen wird entweder das hintere Teilstück der Abgleitschiene (Figur 12b) al oder b1 beweglich, wodurch die Abgleitrichtung des Insassenraumes festgelegt wird.

Der Ihsassenraum wird entgegengesetzt zu der Richtung'ebgelei'tet, wie die Kraft F (Figur 12a), bezogen auf die Fahrzeugmitte, versetzt ist.

Die Ziffern 1, 2, 3, 4 (Figur 12b) stellen einzelne Stufen der Insassenraumtrennung dar.

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1.2 Bemerkung

Bei der folgenden Abhandlung dieser Arbeit wird die Hauptpriorität auf das Aufbau- und Funktionssystem eines solchen Fahrzeuges gelegt und auf die technischen Details nur soweit eingegangen, daß eine Realisierbarkeit mit bekannten technischen Mitteln sichtbar wird.

Daraus resultiert, daß die Zeichnungen ebenfalls nicht direkt als Konstruktionszeichnungen aufgefaßt werden können, da sie in erster Linie der Erläuterung eines Prinzips dienen sollen. Ferner soll die Fahrzeugform, die Anordnung der Sitze, die Materialangaben usw. nicht als optimale Lösung aufgefaßt werden, sondern es soll eine prinzipiell neue Lösung des Ge samt sy s terns'',eine s s'olchen Fahrzeugs aufgezeigt werden.

Zur Keilform an der Fahrzeugfront soll noch gesagt werden, daß mit großer Wahrscheinlichkeit eine Parabelform der Aufprallschienen den gewünschten Eigenschaften besser dient, als die in den Zeichnungen dargestellten Teilkreisbögen.

Bei einer Parabelform mit Brennpunkt im Fahrzeug» Vorderteil ergibt sich bei annähernd zentrischen Frontalzusammenstößen zweier Fahrzeuge eine größere BichtungsStabilität als bei Teilkreisbögen. Dies ist für ein günstiges Abtrennen des Insassenraumes von großer Bedeutung.

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1.3 Definition zentraler und dezentraler Stoß Ein zentraler Stoß ist ζ. B. gegeben, wenn:

a) 2 Fahrzeuge sich mit annähernd paralleler Fahrtrichtung aufeinander zubewegen und ihre somit ebenfalls parallelen Längsachsen nur geringfügig gegeneinander versetzt sind.

b) ein solches Fahrzeug in einem annähernd rechten Winkel gegen eine Mauer oder in die Seite eines anderen Fahrzeugs fährt.

Ein dezentraler Stoß ist z. B. gegeben, wenn:

die Bedingung -von "a" d.es zentralen Stoßes in der Form gegeben ist, daß·die Fahrzeug-Längsachsen etwas weiter gegeneinander versetzt sind.

Die Entscheidung zwischen zentralem und dezentralen Stoß ergibt sich aus der Kraft in Richtung Insassenraum. Die Konstruktion des Frontstoßindikators muß einen zentralen Stoß registrieren, wenn die Kraft in Richtung Ihsassenraum sich der Grenze des für die Insassen Erträglichen nähert.

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1.4 Konstruktionsübersioht

1.4.1. Rahmen in Keilform mit Abgleit- und Aufprallschienen

Ein abtrennbarer Insassenraum und eine entschärfbare Keilform erfordern eine besondere Rahmenkonstruktion wie z. B. Figur (2) zeigt.

Die Abgleitschienen (Pig. 2; al, a2, b1, b2) sind in den Punkten (Pig. 2; c1 - c6) gelagert. Damit bei einem zentralen* Frontalzusammenstoß ein Abgleiten des Insassenraums möglich ist, sind die hinteren Teilstücke der Abgleitschienen, beginnend an den lagern (Fig. 2; c1, c2), in Richtung Insassenraum um die lager (Fig. 2; c1, c2) drehbar. Den Winkel (Fig. 2; Gamma), den jede-Abgleitschiene bildet und dessen Scheitelpunkt in den Mittelpunkten der lager (Fig. 2j c1, c2) gedacht ist, messen im Normalzustand 180°. Wird ein zentraler Stoß vom Fahrzeug registriert, so werden entweder die hinteren Teile der Abgleitschienen (Fig. 2; al, b1) um die lager (Fig. 2; d, c2) drehbar, und die anderen Abgleitschienen bleiben starr, d.h. sie bilden weiterhin eine Gerade, oder die hinteren Teile der Abgleitschienen (Fig. 2; a2, b2) werden drehbar und al, b1 bleiben starr. Während bei den starr bleibenden Abgleitschienen der Winkel (Fig. 2; Gamma), den der hintere Teil einer Abgleitschiene mit dem vorderen Teil derselben bildet, 180° bleibt, ändert er sich in Richtung 0° bei den Abgleitschienen, deren hinteres Teilstück drehbar ist, hervorgerufen durch die Massenkraft des beschleunigten Insassenraumes. Die lagerung in den Punkten (Fig. 2; c1, c2) ist so auszulegen, daß ein durch Signal zum Drehen freigegebenes hinteres Teilstück einer Abgleitsohiene dem Insassen-

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raum keinen bedeutenden Widerstand entgegensetzt. Die starrbleibenden Abgleitschienen übernehmen das Führen beim Abgleiten des Insassenraumes, der jedoch nicht frei abgleiten kann, sondern durch eine spezielle Karosseriekonstruktion und einem Abbremsseil definierte Gegenkräfte überwinden muß.

Für die Fälle eines zentralen Stoßes, bei denen ein solches Fahrzeug in die Seite eines anderen stößt oder auf eine Mauer fährt, wird wichtig, daß, ausgelöst durch den Frontstoßindikator (Fig. 2; e), die Keilfront zurückgedrängt werden kann.

Bei einem zentralen Stoß lassen sich die vorderen Teile der Abgleitschienen (Fig. 2; al, a2) und (Fig. 2;, b1, b2) anfangs um die legerpunkte (Fig. 2; c1, c2) mit verhältnismäßig geringer Kraft um einen bestimmten Betrag drehen, so daß sich die Winkel (Fig. 2; Alpha 1, Alpha 2) vergrößern.

Die lager (Fig. 2; c1, c2) sind jedoch so zu konstruieren, daß sie Winkeländerungen für die vorderen Teile der Abgleitschienen nur bis zu einem definierten Betrag zulassen; danach sind Winkeländerungen nur noch durch Verformungen der vorderen Teilstücke der Abgleitschienqn möglich. Die Winkeländerungen sind jedooh nur in soweit zulässig, als daß sie das Abgleiten des Insassenraums'optimal beeinflussen.

Bei einem dezentralen Frontalzusammenstoß zweier in annähernd paralleler Richtung fahrender Fahrzeuge werden die Aufprallschienen (Fig. 4; d1 - d6) ein gegenseitiges aneinander Abgleiten der beiden keilförmigen Fahrzeuge herbeiführen. Die aus dem Abgleiten entstehenden schwierigen lagen für das Fahrzeug

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bringen für die Insassen deshalb keine Verschlechterung der Situation, weil bei jeder kritischen äußeren Krafteinwirkung der Insassenraum vom übrigen Fahrzeug abgetrennt wird und für sich als kugelförmiger Körper äußeren Kräften leichter entgeht als der gesamte Fahrzeugkörper.

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1.4.2 Stoßindikatoren

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Bei dem Fahrzeug sind an folgenden 4 Stellen Stoßindikatoren vorgesehen, und zwar:

an der Front,

an der rechten und linken Seite des Insassenraumes und auf dem Dach des Insassenraumes.

Die Stoßindikatoren dienen dazu, den Insasaenraum dann vom übrigen Fahrzeug zu trennen, wenn dadurch die äußeren Krafteinwirkungen auf ihn vermindert werden können.

Im Folgenden wird die Funktion der 4 Indikatoren anhand von Aktionsbeispielen behandelt,

A Frontstoßindikator

Der Frontetoßindikator dient z. B. dazu, bei zwei sich in ungefähr paralleler Richtung nähernden Fahrzeugen dann einen zentralen Stoß zu registrieren, wenn die Mittelachsen der beiden keilförmigen Fahrzeuge."so nahe zusammenliegen, daß trotz des gegenseitigen aneinander Abgleitens die Kräftekomponente in Richtung Insassenraum zu groß wix'd.

Der Stoßindikator liefert jedoch noch eine Zusatzaussage, und zwar nach welcher Richtung die Mittelachse des entgegenkommenden Fahrzeuges zur eigenen Mittelachse versetzt ist. Dies geschieht dadurch, daß der keilförmige Stoßindikator (e) eine auf ihn wirkende, zur Mittelachse des Fahrzeugs parallele, jedoch etwas versetzte Kraft, in zwei Komponenten aufteilt, und zwar in eine Kraft, die parallel zur Mittelachse in Richtung Insassenraum deutet und

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eine dazu rechtwinklige Kraft, die am Stoßindikator als Drehkomponente wirkt. Durch die Kraft in Achsrichtung wird eine Feder zusammengedrückt, die durch ihre Gegenkraft ein Maß an der von außen wirkenden Kraft nimmt und erst nach Überschreiten einer gewissen Grenze ein Signal liefert. Dieses Signal soll dadurch entstehen, daß die Keile (g) und (h) übereinandergeschoben werden und dies, "bewirkt durch die Drehkraftkomponente, in eine definierte Lage. An den Flächen des einen Keiles (g) sind nun Kontakte angebracht, die, wenn sie betätigt werden, eine Aussage liefern, in welche Richtung das entgegenkommende Fahrzeug zur eigenen Mittelachse versetzt ist. Mit dieser Aussage wird entschieden,, nach welcher Fahrzeugseite hin der Insassenraum freigegeben wird.

Das Festlegen der Richtung beim Abgleiten des Insassenraumes bringt den Vorteil, daß die Insassenräume zweier zusammenstoßender Fahrzeuge in entgegengesetzte Richtungen gelenkt werden, wodurch ein unproblematisches Aneinander-Vorbeibewegen der beiden Räume ermöglicht werden soll.

Die Dimensionierung des Frontstoßindikators kann sehr unterschiedlich erfolgen. Es sind allerdings zwei extreme Auaführungsarten sichtbar, zwischen denen sich die endgültige Konstruktion bewegen wird.

Diese Ausführungsarten sind:

a) Die Ausdehnung des keilförmigen Frontstoßindikators ist gering gehalten und läßt sich nur mit verhältnismäßig großer Kraft zurückdrängen, um einen zentralen Stoß zu registrieren.

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b) Der keilförmige Indikator erstreckt sich über die gesamte Fahrzeugbreite und läßt sich mit verhältnismäßig geringer Kraft zurückdrängen.

Die Art "a" kommt einer starren Keilkonstruktion sehr nahe und läßt eine Trennung des Insassenraumes nur selten zu, während bei der Ausführungsart "b" annähernd jeder Frontalstoß als zentraler Stoß registriert wird und eine Insassenraumtrennung auslöst.

B Stoßindikatoaren an den Seiten und auf dem Dach des Fahrzeuges

Die Anforderungen, die an diese Indikatoren gestellt werden, sind, bei einer definiert starken Druckkraft ein Signal zu liefern. Sie haben diese Flächen des Fahrzeuges abzudecken, von denen aus Stöße mit direkter Wirkung auf den Insassenraum erfolgen können.

Wird ein Fahrzeug mit den oben beschriebenen Indikatoren^. B. mit der Seite oder mit dem Dach,gegen einen Baum geschleudert, so hat der Insassenraum infolge seiner Trennung vom übrigen Fahrzeug nur Kräfte aufzunehmen, die aus seiner eigenen Masse resultieren, während bei jetzt üblichen Fahrzeugen der Insassenraum dann in den meisten Fällen die Massenkräfte des gesamten Fahrzeuges stützen muß.

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1.4.3 Inaassenraum-Halteglieder

Der Insassenraum ist an 6 Punkten (Fig. 1; j1 - j6) mit den hinteren Teilen der Abgleitschienen verbunden. Bei den Punkten (Pig. 2; j1, j2, k1, k2) handelt es sich um feste Verbindungen, die jedoch per Signal gelöst werden können. Bei den Verbindungen (Fig. 1; k3 - k6) handelt es sich um Führungen, die ohne Zutun ein Trennen zwischen Abgleitschienen und Insassenraum zulassen. Die Schienen (Fig. 2; n1, n2) sind um den lagerpunkt (Fig. 2; 1) in horizontaler Richtung drehbar und bilden den hinteren Teil der Insassenraumbefestigung. Die Kreisschienen (Fig.1/2; m1 , m2) dienen als Hauptträgerteile des Insassenraumes.

Durch diese Art von Verbindung und Gesamtkonstruktion wird ermöglicht, den Insassenraum nach 6 verschiedenen Richtungen vom übrigen Fahrzeug zu trennen, und zwar nach:

vorn links und rechts,
zur Seite links und rechts
und nach oben und unten.

Zu jeder Trennung sind die von Indikatoren erzeugten und auf die Punkte (Fig. 2; d, c2, j1, j2, k1, k2) wirkende Signale notwendig.

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»4·4 Abtrennbarer Insassenraum in Kugelform

Der Insassenraum ist deshalb in Kugelform konstruiert, weil mit dieser Form im Zusammenhang mit einer kardanischen lagerung ein abtrennbarer Insassenraum überhaupt erst sinnvoll realisierbar wird.

Die kardanische lagerung des Insassenraumes besteht aus drei Schalen, und zwar aus einer äußeren Teilschalenkonstruktion, einer Zwischenträgerschale und dem eigentlichen Insassenraum, wieder aus einer Teilschalenkonstruktion.

Die äußere Teilschalenkonstruktion ist aus den 3 Teilen (Pig. 11; o1, o3) zusammengesetzt. Eine feste Verbindung dieser Schalen wird durch 2 Kreisschienen (Pig. 11; m1, m2), die auch noch miteinander verstrebt werden können, hergestellt. Die untere Teilkugelschale (Pig. 11; o1) ist eine Metallmantelkonstruktion, in der die 2 äußeren lager (Pig. 11; pi, p2) der kardanischen lagerung befestigt sind. Die mittlere Teilkugelschale {,Fig. 11; o2J ist im Uormalbetrieb frei und dient als Sichtaussparung. Die obere Teilschale (Fig. 11; o3) besteht wieder wie das untere Teil aus einer Metallmantelkonstruktion.

Zusätzlich ist eine Schutzteilkugelschale (Fig. 11;04) aus Metall vorgesehen, die, ausgelöst durch ein Stoßindikatorsignal, durch drehen um die Lager (Fig. 11; p1 , p2) die Sichtaussparung abdeckt, so daß der Insassenraum dann durch einen geschlossenen Metallkugelmantel umgeben wird. Die ZwischenträgerschaIe (Pig. 11; E) ist durch die lager (Pig. 11; pi, p2) in der äußeren Schale gelagert und 'lagert"von eich aus durch die lager (Pig. 11; q1, q.2) den eigentlichen Insassenraum.

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Zwischenbemerkung:

Die lege der Zwischenträgerschale (Fig. 11; E) ist falsch gewählt. Sie muß um die lager p1, p2 um gedreht werden, so daß sie den eigentlichen Insassenraum an der höchsten und tiefsten Stelle, also um die senkrechte Symetrieachse lagert. Das Lager q1 müßte also an der höchsten Stelle des Dachteils 03 und das lager q.2 an der tiefsten Stelle der Teilschale 01 angebracht sein.

Der Insassenraum erhält seine Verbindung nach außen durch die Lager der Zwischenträgerschale (Pig- 11; q1, q.2). Sein Aufbau ist ähnlich der äußeren Teilschalenkonstruktion. Er unterscheidet sich nur dadurch, daß es bei ihm keine Schutzteilkugelschale gibt, statt dessen aber das Aussparungsteil als Fensterteil (Fig. 11; P) benutzt wird, das deshalb aus entsprechendem durchsichtigen Material herzustellen ist.

Seine mechanische Festigkeit erhält der Insassenraum durch die Kxeisschienen (Fig. 11; G), die ebenfalls wie die Kreisschienen der äußeren Schalenkonstruktion untereinander verstrebt werden können.

Der Insassenraum ist für 4 Personen konstruiert, wobei jeder Sitzplatz für sich seperat ausgeführt ist. Die Sitzlehnen reichen bis in Kopfhöhe, ferner sind Kreuzsicherheitsgurten vorgesehen, die über beide Schultern geführt werden. Der Raum für die Beine der einzelnen Insassen ist ebenfalls durch einen Art Gurt abzugrenzen, der ihnen im

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Normalbetrieb zwar genügend Raum läßt, sie aber bei einem Unfall in einem engeren Bereich fixiert, ausgelöst durch ein Stoßindikatorsignal.

Die Sicherheitsgurten müssen immer angelegt werden, da sonst das Fahrzeug nicht startbar sein darf.

Die Sitzkonstruktion des Insassenraumes wurde im Hinblick auf die bei einem Unfall auftretenden hohen Beschleunigungskräfte ausgelegt. Um diesen Kräften zum richtigen Zeitpunkt begegnen zu können, ist in dem Fahrzeug ein Beschleunigungsmesser vorgesehen. Sobald die Vorwartsbeschleunigung im Insassenraum einen Grenzwert übersteigt, wird die mit (Fig. 9) bezeichnete Kraftffreigegeben und ein festgelegter Bewegungsablauf der Sitze eingeleitet. Die Sitze werden vorwärtsbewegt und, gleichzeitig um 180° gedreht, bis sie in einer Stellung angelangt sind, die in etwa ihrer Ausgangsstellung entspricht, nur daß sie sich jetzt statt im hinteren Teil des Insassenraumes in dessen Vorderteil befinden. Der Sitz (Fig. 10; r1) z. B. nimmt nach dem Bewegungsablauf ungefähr den Platz des Sitzes r2, jedoch axialsymetrisch zur Insassenraum-Querachse, ein» Mit dem Sitz (Fig. 10; r2) geschieht, bezogen auf r1, die gleiche Ortsänderung. Bei weiteren Beschleunigungskräften werden die Insassen jetzt in ihre Sitze gedrängt, so daß sich aufgrund der daraus folgenden großen Körperauflagefläche für sie günstigere Bedingungen ergeben.

Nach Abschluß der Vorwärtsbewegung werden die Verriegelungen der kardanischen lagerung geöffnet— Dadurch wird es möglich, durch entsprechende Massenverteilung im Insassenraum dafür zu sorgen, daß, trotzdem der abgetrennte Insassenraum z. B. rollt,

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sich, die Insassen in einer verhältnismäßig gleichbleibenden lage befinden, also keiner Rotationsbewegung unterworfen werden.

Im Kormalbetrieb sind die einzelnen Lager der kardanischen Insassenraumlagerung verriegelt; d. h. der Insassenraum verhält sich so, als wäre er starr mit dem übrigen Fahrzeug verbunden. Bei Stoßindikatorsignalen, die nicht vom Frontstoßindikator kommen, wird die Verriegelung der kardanischen Lagerung sofort freigegeben, während bei einem Frontstoßindikatorsignfl die kardanische lagerung erst freigegeben wird, wenn der Bewegungsablauf der Sitze abgeschlossen ist.

Der Zweck, der mit einem abtrennbaren Insassenraum verfolgt wird, ist, für die Fahrzeuginsassen einen möglichst langen und - bezogen auf das Ausmaß der Kräfte - einen möglichst definierten Abbremsweg zu erhalten; dies wird durch die Sitzbewegung und die Bewegung des Insassenraumes erreicht, auf den währenddessen durch eine spezielle Karosseriekonstruktion nur definierte Kräfte wirken können.

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Zum Steuern der Sitzbewegung 3ind folgende Elemente vorgesehen:

a) 4 am Mantel gleitende lager (Pig. 9I u1 - u4), deren Führungen den Weg der gestrichelten Linien (Figur 10; ti - t4) beschreiben· Ein Verbindungsstab (Figur 9» v) fixiert den Abstand der lager", untereinander.

b) 4 ungeführ halbe Hohlkugeln (Figur 9}&w1 - w4), in deren Mantelflächen Führungsschlitze eingearbeitet sirid, deren Form ein verkleinertes Abbild der gestrichelten Bahnlinien (Fig. 10; ti - t4) darstellt· Die Führungsschlitze zwingen die mit h-Vektoren bezeichneten Stäbe in eine 3olche Winkellage, daß sich .die Sitzlager (Figur 9i x1 - x4) in ähnlichen Bahnen bewegen wie die Linien (Fig. 10;' ti - t4) festlegen·

c) 4 Hydraulik-Körpern, gekennzeichnet durch die h-Vektoren. Diese zylindrischen Körper sind mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt und je 2 (Vordersitz und entsprechender Hintersitz) miteinander verbunden· Eine Ausdehnung des einen Körpers befördert den mit ihm verbundenen Sitz in die Höhe. Daraus ergibt sich eine Verkürzung für den anderen Körper, so daß dessen Sits gesenkt wird. Diese Höhensteuerung wird aktiv während dem Vorwärtsbewegen der Sitze und geschieht in Abhängigkeit dieser Bewegung.

d) 4 Rotationsführungsteilen, die durch die Pfeilspitzen (Figur 9» y1 - y4) angedeutet werden. Diese Führungsteile, bei denen es sich um Schienen auf der Mantelfläche handeln kann, bestimmen die

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Eotation der Sitze in Abhängigkeit der Vorwärtsbewegung· Die Kraft, die eine Sitzrodation bei Bewegungsbeginn fördert, wird dadurch erzeugt, daß die Sitze versetzt zu ihren Mittellinien (Fig. 10; z1 - z4) in den Punkten (Fig. 10; AI-A4) gelagert sind und somit die Masse der Insassen in der vorgeschriebenen Drehrichtung zu wirken kommt.

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1.4.5 Bewegungsablauf der Sitze

Nach der Freigabe der Kraft F (Fig. 9) werden die oberen Sitzlager (Fig. 9» u1 - u4) auf den entsprechenden Bahnen (Fig. 10; ti - t4) in Bewegung gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist eine genügend große Sitzrotationskraft, erzeugt durch die Massen der Insassen, vorhanden. Die Rotationsbewegung wird durch die Führungen (Fig. 9; y1 - y4) gesteuert, wobei diese so ausgelegt werden sollen, daß die Rotationsbewegung im Vergleich zum Gesamtbewegungsvorgang möglichet bald abgeschlossen ist.

Während der Anfangsphase des Bewegungsablaufes wird die Höhenverstellung der Sitze gegenüber dem Höhenunterschied, den das lager des hinteren Sitzes (Fig. 9» u3) überwindet, verzögert, wodurch eine Vergrößerung des Sxtzwinkels (Fig. 9; Beta) hervorgerufen wird. Während dem weiteren Bewegungsablauf muß die Höhenverstellung beschleunigt werden, um gleichzeitig mit der Vorwärtsbewegung abgeschlossen zu sein. Die Steuerung des Sitzlehnenwinkels (Fig. 9» Beta) wird dazu verwendet, um bei dem zur Verfügung stehendem Raum, einen günstigen Rotationsablauf zu ermöglichen. Nach Beendigung des Vorwärtsbewegungsablaufes der Sitze werden diese gegen Rotation verriegelt und gleichzeitig die kardanische lagerung des Insassenraumes entriegelt.

Die Höhenverstellung der Sitze ist ebenfalls eine Maßnahme, um die Raumverhältnisse möglichst optimal zu nützen. Während der Vorwärtsbewegung werden deshalb die Sitze (Fig. 9; r1 und r3) gehoben und (Fig. 9» r2, r4) gesenkt.

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Es erscheint möglich, den Bewegungsablauf der Sitze auch weitergehend zu steuern. Z.B. kann, ausgelöst durch einen Beschleunigungsmesser und vorhandenen Kraftelementen, ζ. B. Federn, eine Vorwärts- oder eine Zurückbewegung der Sitze erreicht werden. Durch eine solche weitergehende Steuerung könnten Beschleunigungsspitzen abgebaut und Beschleunigungstäler zur Gewinnung von Bewegungsstrecke ausgenützt werden.

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1.5 Nötige Konsequenzen aus dem Gesamtaufbau

Bedienungselemente

Die Bedienungselemente z. B. Lenkrad, Bremsen usw. müssen der kardanischen Konstruktion angepaßt werden.Für diese Sonderanforderungen sind elektrische. Steuergeräte durch ihre Flexibilität mechanischen Elementen überlegen. Elektrische Geräte bedürfen keiner besonderen Trennung während des Bewegungsablaufes.

Abtrennbarer Insassenraum

Die Problematik, die sich ergibt, wenn ein Ihsassenraum z. B. in einer abschüssigen Stelle vom Fahrzeug gelöst wird und dort sehr leicht die Möglichkeit findet, durch seine Kugelform über eine weite Strecke abzurollen, wird nachstehend beschrieben. Es sollen hier 2 Maßnahmen zur Korrektur dieses Fehlverhaltens angeführt werden:

1. Durch eine Automatik oder manuell wird der Insassenraum an Gefällen und Steigungen verriegelt.

2. Durch ein besonderes Abbremsseil wird eine Trennung des Insassenraumes nur soweit zugelassen, wie es unter Vermeidung zu hoher Bremskräfte unbedingt notwendig ist.

Andere Fahrzeuge, vor allem IkW, müßten beim Einführen von Sicherheitsfahrzeugen der beschriebenen Art, den Gegebenheiten angepaßt und umgerüstet werden.

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Folgende Zusätze sind nötig:

1. IkV/ müssen ebenfalls eine zurtickdrängbare Keilform mit Stoßindikator erhalten.

2. An ihren Längsseiten müssen über die gesamte Fahrzeuglänge durchgehende Aufprallschienen angebracht werden, damit eine definierte, um das ganze Fahrzeug gehende Aufprallumrandung geschaffen wird.

3. Das Fahrzeugende müßte ebenfalls keilförmig ausgebildet werden.

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Claims (1)

1. 23U847 -ζ/ -

   2, Patentansprüche

   Als patentfähig soll unter Schutz gestellt werden:

   die Fahrzeugfront, gekennzeichnet durch ihre bewegliche Keilform, ausgelöst durch ein Stoßindikatorsignal,

   IL) die Reaktionsfähigkeit des Fahrzeuges, gekennzeichnet oder bewirkt durch Stoßindikatoren an der Front, an den Seiten und auf dem Dach des Fahrzeuges,'ferner durch die Verwendung eines Iageindikators.

   der Insassenraum, gekennzeichnet durch seine Trennbarkeit vom übrigen Fahrzeug, seine Kugelform, seine kar,danisehe lagerung und seine einen Bewegungsablauf·vollziehende Sitzkonstruktion.

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