DE2816318A1

DE2816318A1 - Fahrgastzelle eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE2816318A1
Application number: DE19782816318
Authority: DE
Inventors: Nils Ivar Bohlin
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1977-04-14
Filing date: 1978-04-14
Publication date: 1978-10-19
Also published as: FR2387143B1; SE7704289L; CA1091268A; DE2816318C2; IT7848874A0; SE417183B; JPS53128817A; US4231607A; JPS6135017B2; ES468751A1; IT1102681B; GB1583852A; FR2387143A1

Description

HOFPMANN · EITLIS & PARTNER 2 C "! I 2 1

PAT E N TAN WÄLT E

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1970) . DIPL.-ING. W.EITLE · D R. RER. NAT. K. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. LEH N

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MD NCH EN 81 · TELEFO N (089) 9Π087 ■ TELEX 05-29619 (PATHE)

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AB VOLVO₇ S-405 06 Göteborg, Schweden

Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs zum Schutz der Insassen bei Kollisionen von der Seite gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs

Eines der Hauptprobleme zur Erhöhung der Kollisionssicherheit von Kraftfahrzeugen besteht darin, das Fahrzeug hinsichtlich des Seitenkollisionsschutzes zu verbessern. Dabei ist die größte Schwierigkeit im Gegensatz zu Frontalkollisionen darin zu sehen, daß eine vergleichbar geringe Materialmenge zwischen dem auftreffenden Gegenstand und dem Fahrzeuginsassen vorhanden

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und der verfügbare Deformationsweg kurz ist. Zwischen der Deformationsneigung der Front und der Seite eines Fahrzeugs besteht ein großer Unterschied. Das hat zum Ergebnis, daß der Insassenraum im Fall einer Seitenkollision einer starken Deformation unterworfen ist. Statistiken von Straßenverkehrsunfällen zeigen, daß die Verletzungen der Insassen im Fall von Seitenkollisionen mit der Deformation des Fahrzeugs sowohl hinsichtlich der Häufigkeit als auch der Schwere zunehmen. Das hat schwere Personenschäden sogar bei relativ geringen Geschwindigkeiten zum Ergebnis.

Es wurden verschiedene Lösungen zur Verbesserung des Seitenkollisionsschutzes vorgeschlagen. Die meisten konzentrieren sich dabei auf die Verstärkung der Türen durch Einbau von Verstärkungselementen zwischen der äußeren und der inneren Seitenwand der Tür in Form von Rohrkonstruktionen, profilierten Platten oder ähnlichem. Dadurch soll eine starre Konstruktion erzielt werden, die unter einer bestimmten Belastung, die z.B. durch die Sicherheitsbestimmungen bestimmt ist, lediglich einer gewissen maximalen Verformung unterliegt. In bestimmten Fällen sind die Türen in ihrem untersten Teil mit Verstärkungselementen versehen worden, um die Bodenschiene der Fahrzeugzelle als Stützelement einzusetzen. Weiter wurden Türverstärkungselemente so angeordnet, daß sie Anschläge gegen den Sitzrahmen bildeten. Diese Konstruktionen basieren auf der Überlegung, daß die Tür nach einer gewissen Deformation gegen den Sitzrahmen schlägt und dadurch den Sitz mit dem darin mit einem Sicherheitsgurt gehaltenen Insassen beschleunigt, wobei der Sicherheitsgurt so ausgelegt ist, daß dieser den Insassen während der seitlichen Beschleunigung möglichst sicher auf seinem Sitz festhält. Dieser Seitenkollisionsschutz basiert in gewissem Maß auf dem gleichen Prinzip wie der Frontkolli sionsschutz.

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Den bekannten Türverstärkungskonstruktionen ist. gemeinsam, daß bei Seitenkollisionen eine nur geringe Masse des gesamten Fahrzeugs, das durch ein anderes Fahrzeug berührt wird, zur Verfugung steht, im Anfangsstadium die Aufprallenergie aufzunehmen. Prinzipiell ist dies nur der Verformungswiderstand der Tür und zusätzlich die Massenträgheit des Sitzes und des Insassen, nachdem diese im Verlauf der Verformung der Tür mit der inneren Wand der Tür in Berührung gelangt sind. Der geringe Verformungswiderstand der Tür oder des Seitenteils des Fahrzeugs, das kollidiert wurde, bewirkt eine minimale Geschwindigkeitsänderung in der Aufschlagskonstruktion desselben. Der Insasse oder der Sitz wird deshalb durch die eine hohe Geschwindigkeit aufweisende Türseite berührt und dadurch einer kräftigen Beschleunigung relativ zum eigenen Wagen während der weiteren Deformation unterworfen, bevor der kolliderende und der kollidierte Wagen ihre gemeinsame Endgeschwindigkeit erreichen.

Um die Festigkeit der Fahrgastzelle zu erhöhen, ist es ferner bekannt, eine Kombination von Verstärkungsbögen um die Sitzlehnen mit quer zum Fahrzeuginnern verlaufenden Verstärkungsrohren, die in der Nähe der Innenseite der Türen enden, vorzusehen. Diese Rohre sind ein wenig über der Hüfthöhe der Insassen und in gleicher Höhe mit SeitenwandverStärkungen in den Türen angeordnet. Auf diese Weise wird eine Druckkraft, die in Höhe der Türverstärkungen einwirkt, über die querverlaufenden Verstärkungsrohre und die Verankerungspunkte der Verstärkungsbögen dem Boden und der Decke der Fahrgastzelle nach einer gewissen Verformung dieser Bauelemente auf die gegenüberliegende Tür übertragen. Dies verstärkt den Verformungswiderstand der Tür in dem verstärkten Bereich im Vergleich zu den vorher geschriebenen Konstruktionen. Die erläuterte Konstruktion weist jedoch gewisse Nachteile auf, die ihre Wirksamkeit begrenzen. Zum einen sind die Türverstärkungselemente

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und die lastaufnehmenden Transversalverstärkungen oberhalb der kritischten Höhe, nämlich den Stoßstangen des kollidierenden Fahrzeugs, angeordnet. Unfallstatistiken zeigen, daß mehr als 50 % Seitenkollisionen,an denen Personenwagen beteiligt sind, zwischen zwei oder mehreren Personenwagen auftreten. Bei den meisten modernen Personenkraftwagen sind die Stoßstangen ungefähr in der gleichen Höhe, nämlich in der Höhe oder ein wenig unterhalb der Hüften des Insassen, angeordnet. Dadurch ist es bei der zur Rede stehenden Konstruktion möglich, daß die Stoßstangen des kollidierenden Wagens praktisch ungehindert weit in die Seite des kollidierten Fahrzeugs eindringen. Die Fahrzeugseiten sind nämlich in dieser Höhe nicht verstärkt und die Stoßstange des kollidierenden Fahrzeugs kann bis zur Seite des diesbezüglichen Sitzes in den Wagen eindringen, bevor die transversalen Verstärkungselemente die Stoßkräfte aufnehmen können. Zum anderen erfordert die getroffene Anordnung der transversalen Elemente in den Rückenlehnen, daß die Rückenlehnen im gleichen Winkel eingestellt sind, da nur in diesem Fall die Druckkraft von der einen Seite auf die andere Seite des Fahrzeugs übertragen wird. Schon ein kleiner Unterschied der Einstellwinkel der Rückenlehnen hat eine Bewegung der Rückenlehnen zueinander zum Ergebnis, welche entscheidend die Wirksamkeit der Kraftübertragung von einem Sitz über den anderen zur gegenüberliegenden Fahrzeugseite beeinflußt. Das bedeutet, daß die Wirksamkeit der Konstruktion sehr von der Starrheit der Verstärkungsbögen um die Rückenlehnen und einer wirksamen Verankerung derselben an dem Boden und der Decke des Fahrzeugs abhängt, was wiederum bedeutet, daß sie nicht in Fahrzeugen mit Schiebedächern oder konvertierbaren Dächern verwendet werden kann, da diese eine Verankerung der Verstärkungsbögen in der Decke nicht zulassen. Insgesamt sind die bekannten Konstruktionen so ausgelegt, daß sie eine wesentliche Veränderung der bestehenden Fahrzeugkonstruktion für ihren Einsatz notwendig machen.

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Fahrgastzelle der vorausgesetzten Art zu schaffen, die wesentlich wirksamer als die bekannten Systeme ist, eine einfache Konstruktion aufweist und die weitgehend gängigen Fahrzeugkonstruktionen ohne einen kostenintensiven Umbau derselben entspricht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Die Erfindung beruht auf der neuen Erkenntnis, den zwischen der der Außenseite des Fahrzeugs und der nach außen weisenden Seite des benachbarten Sitzes verfügbaren Deformationsabstand optimal zu nutzen, um die eindringende Vorderseite des kollidierenden Fahrzeugs wirkungsvoll abzubremsen, so daß die Türseite oder Fahrzeugseitenwand mit der der Insasse kollidiert, eine relativ geringe Geschwindigkeit im Zeitpunkt des Auftreffens hat. Dies wird dadurch erreicht, daß erstens der gesamte Raum zwischen der Außen- und Innenwand der Fahrzeugseitenteile bzw. Türen oder zumindest der größere Teil davon mit energieabsorbierenden Elementen versehen wird, und zwar genau in der kritischsten Höhe, nämlich der Höhe, die dem Teil des kollidierenden Fahrzeugs entspricht, das zuerst mit der des angefahrenen Fahrzeugs kollidiert, welches in der Praxis meist die Stoßstange ist, und daß zweitens Anschläge vorgesehen werden, die mit den energieabsorbierenden Elementen zusammenarbeiten.

Die Elemente, die die Druckbelastung aufnehmen und die in den Sitzunterseiten angeordnet sind, wirken während der Deformation als Anschläge und gewährleisten, daß die Verformung der Fahrgastzelle im wesentlichen nach der Berührung zwischen der nach innen gedrückten Innenseite der Tür oder des Fahrzeugseitenteils und dem benachbarten Insassen beendet ist, so daß die gesamte Masse des kollidierten Fahrzeugs mit dessen Insassen bei der Energieabsorption in der darauffolgenden Beschleunigung des

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kollidierten Fahrzeugs bis zu einer gemeinsamen Endgeschwindigkeit der beiden Fahrzeuge beteiligt ist.

Die energieabsorbierenden Elemente können aus Kunststoff mit Zellstruktur und die die Druckbelastung aufnehmenden Elemente können aus zwei einfachen Stahl- oder Aluminiumrohren in jedem Sitz bestehen, wodurch die Herstellung beider Elemente einfach und billig ist. In der Praxis ist es mit der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, eine Verminderung des Fahrzeuggewichtes zu erzielen, während der Verformungswiderstand wesentlich erhöht wird, verglichen mit den Konstruktionen, die langgestreckte, rohrförmige Verstärkungen in den Türen oder den Fahrzeugseiten verwenden.

Praktische Versuche haben die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber den bekannten Konstruktionen bestätigt. Es wurden Kollisionen mit nicht verstärkten Fahrzeugen und erfindungsgemäßen Fahrzeugen durchgeführt. Die Kollisionsgeschwindigkeiten lagen bei diesen Versuchen zwischen 14 und 15 Metern in der Sekunde. Gemessen wurde insbesondere die Geschwindigkeit der inneren Wand der Tür im Zeitpunkt des Auftreffens derselben auf einen Dummy, der in dem dieser Tür benachbarten Fahrzeugsitz plaziert war. Während bei dem nicht verstärkten Fahrzeug die innere Wand der Tür im Aufschlagszeitpunkt auf den Dummy eine Geschwindigkeit von ca. 10 m/sec aufwies, hatte bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug die innere Wand der Tür im Aufschlagszeitpunkt lediglich eine Geschwindigkeit von weniger als ca. 3 m/sec. In beiden Fällen war die Zeit zwischen dem Kollis ions Zeitpunkt und dem Aufschlagsze.itpunkt der inneren Wand der Tür auf den Dummy im wesentlichen gleich und lag zwischen 20 und 30 ms.

Bei einem weiteren Versuch wurde insbesondere der Verformungsweg der inneren Wand der Tür eines kollidierten Fahrzeugs

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gemessen. Während bei einem nicht verstärkten Fahrzeug die innere Wand der Tür sehr weit in das Fahrzeuginnere hineingedrückt wurde , nämlich beinahe 500 mm, war der Verformungsweg der inneren Wand der Tür bei einem erfindungsgemäß verstärkten Fahrzeug lediglich ca. 100 mm.

Ferner wurde bei den geschilderten praktischen Versuchen die folgenden Feststellungen getroffen. Unter der Voraussetzung eines gleichen Gewichts der kollidierenden Wagen und der oben angegebenen Kollisionsgeschwindigkeit entsprechend 55 km/h trat bei den nicht verstärkten Fahrzeugen eine Verformung der Frontpartie des kollidierenden Fahrzeugs von ca. 25 % ein, während die Verformung der seitlichen Karosserieteile des kollidierten Wagens ca. 75 % betrug.

Bei einer seitlichen Kollision eines erfindungsgemäßen Wagens betrug die Verformung der Frontpartie des kollidierenden Wagens 50 %, während die Verformung der Seitenpartie des kollidierten, erfindungsgemäßen Fahrzeugs ebenfalls 50 % betrug, d.h. das Verhältnis der Verformung zwischen der Frontpartie des kollidierenden Wagens und der Seitenpartie des kollidierten, erfindungsgemäßen Wagens war ca. 1:1.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Teils einer Fahrzeugkarosserie mit einer Ausführungsform des Seitenkollisionsschutzes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil der Fahrzeugkarosserie gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil der Fahrzeugkarosserie entsprechend dem von Fig. 2, wobei ein etwas geändertes System des Seitenkollisionsschutzes

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gemäß der Erfindung eingesetzt ist,

Fig. 4 und 5 Diagramme, die die Geschwindigkeiten der äußeren und inneren Türseiten und eines Insassen als Funktion der Zeit von dem Kollisionszeitpunkt darstellen, wobei Fig. 4 die Verhältnisse bei einem Fahrzeug zeigt, das nicht verstärkt ist, während Fig. 5 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anordnung betrifft,

Fig. 6 und 7 Diagramme, die die Verformung der äußeren und inneren Seitenwände der Tür und die Bewegung des Passagiers als Funktion der Zeit vom Augenblick der Kollision an darstellen, wobei Fig. 6 sich auf ein Fahrzeug ohne die erfindungsgemäße Anordnung und Fig. 7 auf ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Anordnung bezieht.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seitenkollisionsschutzes, wobei eine Tür 1 zwischen ihrer äußeren Wand 2 und ihrer inneren Wand 3 ein plastisch deformierbares, energieabsorbierendes Element 4 aus z.B. Polyurethanschaum, aufweist. Die Tür 1 ist im Bereich des Sitzkissenträgers 5 des benachbarten Sitzes besonders breit ausgeführt, so daß in der Schließstellung ihre Innenwand 3 in dieser Höhe dicht benachbart zum Sitzkissenträger 5 des benachbarten Sitzes zu liegen kommt. Das Element 4 füllt einen Raum aus, der vertikal der Höhe der Stoßstange eines kollidierenden Fahrzeugs entspricht- wie dies mit gestrichelten Linien in Fig. 2 gezeigt ist. Die übliche Höhe der Stoßstangen moderner Personenfahrzeuge beträgt ungefähr 400 mm über dem Boden für ihre untere Kante und ungefähr 500 mm für die obere Kante. Wie man in Fig. 2 sieht, liegt das Element 4 etwa in Höhe des Sitzkissenträgers 5.

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Jeder Sitzkissenträger 5 weist zwei transversal verlaufende Rohre 6 aus Stahl oder Aluminium auf, die sich über die gesamte Breite des Sitzkissenträgers 5 erstrecken. Die äußeren Enden der Rohre 6 sind fest in Platten 7 auf beiden Seiten des Sitzkissenträgers 5 befestigt. Das Element 4 innerhalb der Türen füllt in Längsrichtung einen ausreichend breiten Teil der Türen aus, so daß die äußeren Platten 7, unabhängig von der Einstellung des Sitzes in Längsrichtung, mit ihrem größeren Teil immer zwischen den Endflächen der Elemente 4 liegen. Durch die Anordnung der parallelen, zueinander in dieser Weise im Abstand gehaltenen Rohre, hat eine aufgebrachte Druckkraft einen im wesentlichen rechtwinkligen Kraftfluß über das Fahrzeug zur Folge.

In dem gezeigten Fahrsaug mit separaten Sitzen und einer Tunnelkonsole 8 zwischen lan Sitzen sind die inneren Enden der Rohre 6 mit ihren Platten 7 dicht benachbart zn. der Konsole 8 angeordnet. Die Konsole C k?,-.?n eine besonders starke Verankerung im Unterteil des Wagens aufweisen und aDanfalls mit transversal verlaufenden Verstarkungsrohren 9, iacsprechend den Rohren 6, versehen sein. In einem Fahrzeug ohne eine Tunnelkonsole und mit sich über die gesamte Breite des Passagierraums erstreckenden, durchgehenden Sitze verlaufen die Rohre über die gesamte Breite des Sitzes zwischen den inneren Türseiten. Unabhängig davon, ob es sich um ein Fahrzeug mit getrennten oder durchgehenden Sitzen handelt, sind die Sitze an den Verankerungspunkten 10 am Boden des Fahrzeugs auf besondere Weise so befestigt, daß wirkungsvoll große Seitenkräfte auf den Boden übertragen werden können.

Fig. 3 zeigt eine geänderte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seitenkollisionsschutzes, die sich von der oben beschriebenen Ausführungsform in zwei Punkten unterscheidet.

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Zum einen ist das Element 4 mit einem Schlitz 12 ausgebildet, der für die Aufnahme eines Fenstermechanismuses vorgesehen ist. Zum anderen hat die Tür normale Breite im Bereich des Sitzkissenträgers 5, d.h. die innere Seitenwand 3 liegt in diesem Bereich im wesentlichen fluchtend mit dem Teil der über ihr angeordneten Seitenwand. Der Raum zwischen der Seitenwand 3 und der Seite des Sitzkissenträgers 5 ist mit einem energieabsorbierenden Element 11 entsprechend dem Element 4 versehen. Das Element 11 ist über die Platte 7 mit dem Sitzkissenträger 5 verbunden und hat die gleiche Höhe wie das Element 4 und ungefähr die gleiche Länge wie der Sitzkissenträger 5.

Die oben beschriebene Konstruktion basiert, wie bereits festgestellt wurde, auf der neuen Idee, den Abstand zwischen der äußeren Seitenwand 2 der Tür und der benachbarten Seite des Sitzes, d.h. den Abstand zur Seite des Insassen optimal als Verformungsweg zu nutzen, um wirkungsvoll die Vorderseite eines kollidierenden Fahrzeugs zu bremsen, bevor der Insasse mit der Innenwand 3 der Tür des kollidierten Fahrzeugs in Berührung kommt. In einem modem ausgelegten Mittelklassewagen beträgt dieser Abstand ungefähr 200 mm.

Zum besseren Verständnis der Erfindung zeigen die Diagramme 4 bis 7 die Ergebnisse von Vergleichsversuchen zwischen zwei identischen Fahrzeugen mit einem Gewicht von ungefähr 1500 kg. Eines der Fahrzeuge (im folgenden nicht verstärktes Fahrzeug genannt) war lediglich mit örtlichen, rohrförmigen Verstärkungen in den Türen entsprechend der eingangs erwähnten Art versehen, während das zweite Fahrzeug (im folgenden verstärktes Fahrzeug genannt) mit einem Seitenkollisionsschutz gemäß der Erfindung ausgestaltet xtfar. Die energieabsorbierenden Elemente 4 bestanden aus Polyurethanschaum mit einer Dichte von 30 g/dm , und die die Druckkraft aufnehmenden Rohre 6 waren Rohre mit einem Durchmesser von 35 mm und einer Dicke von 2 mm.

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Während der Versuche wurden Hochgeschwindigkeitskameras (ca. 1200 Aufnahmen pro Sekunde) und Beschleunigungsmeßgeräte verwendet, um den Verlauf der Kollision aufzunehmen. In den das Ergebnis der Versuche darstellenden Diagramme 4 bis 7 stellt a einen Punkt der Berührungsfläche zwischen der Stoßstange des kollidierenden Wagens und der Türaußenseite des kollidierten Fahrzeugs dar, wohingegen b ein Punkt der Türinnenseite des kollidierten Fahrzeugs darstellt, der genau gegenüber dem Punkt a liegt, während c ein Punkt in der Hüfte eines sogenannten anthropometrisehen Dummy ist, das den Insassen darstellt. - ' ·

Fig. 4 zeigt bei einem nicht verstärkten Fahrzeug die Geschwindigkeiten der Punkte a, b und c als Funktion der Zeit ab der ersten Berührung zwischen dem kollidierten Fahrzeug und mit dem kollidierenden Wagen, dessen Geschwindigkeit im Kollisionszeitpunkt ungefähr 15,5 m/sec betrug. Man sieht aus der graphischen Darstellung, daß nach ungefähr 10 m/sec die Geschwindigkeit der Stoßstange des kollidierenden Fahrzeugs a (die äußere Seite des kollidierten Fahrzeugs) auf ungefähr 11 m/sec vermindert wurde. Zur gleichen Zeit wurde die Innenseite der Tür des kollidierten Fahrzeugs von Null auf ungefähr die gleiche Geschwindigkeit beschleunigt. Nach ungefähr 25 m/sec wurde die Hüfte c des Dummy durch die auf ihn zukommende Türinnenseite kollidiert, die in diesem Moment eine Geschwindigkeit von mehr als 10 m/sec hatte. Der Dummy wurde auf diese Weise durch die Türinnenseite mit einer sehr hohen Geschwindigkeit kollidiert, die in der Praxis eine höhere Geschwindigkeit als die gemeinsame Endgeschwindigkeit der beiden Fahrzeuge ist. Nach der Berührung mit dem Dummy setzt die Tür ihre Bewegung fort, wie man aus der Darstellung in Fig. 6 ersehen kann, und dringt weiter in das Fahrzeug ein. Der Dummy wird auf diese Weise einer sehr starken Beschleunigung unterworfen, wie dies aus dem Kurvensprung der Kurve für Punkt

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c in Fig. 4 ersichtlich ist. Die Beschleunigung in diesem Bereich betrug ungefähr 100 g. Der gesamte Verformungsweg für die innere Seitenwand betrug ungefähr 400 mm. Wie man aus Fig. 6 sieht, wurde der Dummy ungefähr 200 mm nach innen durch die nach innen gedrückte Seitenwand der Tür bewegt. Zusätzlich zu den schweren Verletzungen durch die Berührung des Insassen mit der schnell eindringenden Tür kann das weite Eindringen ebenfalls ernsthafte Verletzungen bewirken, die durch den Sicherheitsgurt und dessen Sperrmechanismus bewirkt werden, gegen die der Insasse geschleudert wird, oder durch den benachbarten Sitz hervorgerufen werden, gegen welchen der Insasse geworfen wird.

Fig. 5 zeigt in entsprechender Weise den Verlauf des Kollision bei einem erfindungsgemäß verstärkten Fahrzeug. Hier wurde die äußere Türwand a zuerst einer kräftigen Geschwindigkeitsänderung unterworfen, bis die innere Türwand b mit dem Dummy nach ungefähr 25 m/sec in Berührung kam. Die innere Türwand wurde zuerst auf ungefähr 6 m/sec beschleunigt, dann jedoch plötzlich so verzögert, so daß diese im Moment des Kontakts mit dem Dummy lediglich eine Geschwindigkeit von wenig mehr als 3 m/sec aufwies. Auf diese Weise kollidierte in dem verstärkten Fahrzeug der Dummy mit der Tür nur bei einer Geschwindigkeit, die kleiner als ein Drittel der Türgeschwindigkeit des nicht verstärkten Wagens war. Dieser Unterschied ist besonders augenscheinlich, wenn man auf die Auftreffenergie achtet, die zwischen dem Insassen und der Tür auftritt, die proportional dem Quadrat der relativen Geschwindigkeit ist. Sie ist in dem Versuch für das nicht verstärkte Fahrzeug ungefähr neun mal höher. Nach der Berührung mit dem Dummy war die Deformation im wesentlichen beendet, wie dies in der Darstellung in Fig. zu sehen ist. Das heißt, daß der Dummy, wie man am besten aus der graphischen Darstellung sieht, zusammen mit seinem gesamten Fahrzeug bis zu einer gemeinsamen Endgeschwindigkeit

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seines Fahrzeugs und des kollidierenden Fahrzeugs beschleunigt wird. Dadurch, daß die gesamte Masse des kollidierten Fahrzeugs beteiligt ist, wird die maximale Beschleunigung auf ungefähr 38 g verglichen mit 100 g für den nicht verstärkten Wagen vermindert.

Die Testergebnisse zeigen, daß mit einem Seitenkollisionsschutz gemäß der Erfindung eine drastische Veränderung des Kollisionsablaufes bewirkt wird, wodurch im wesentlichen die Verletzungskriterien vermindert werden. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die in hohem Maße wirkungsvollen Ergebnisse von der Tatsache herrühren, daß einerseits die Geschwindigkeit der Türinnenwand relativ zum Insassen gering ist und andererseits die darauffolgende Beschleunigung des Insassen mit der gesamten Fahrzeugmasse erfolgt.

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Claims

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPl.-ING. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING.W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELIASTRASSE 4 (STERN HAUS) ■ D-8000 MD NCHEN 81 . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29<S19 (PATH E)

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AB VOLVO, S-405 08 Göteborg, Schweden

Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs

Patentansprüche

Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs zum Schutz der nsassen bei Kollisionen von der Seite, mit ersten Verstärkungselementen zwischen den äußeren und inneren Wänden der Fahrzeugseitenteile und/oder der Türen und mit zweiten, in die Fahrzeugsitze eingebauten Verstärkungselementen, die sich transversal zu dem Fahrzeug erstrecken und so angeordnet sind, daß sie nach einer gewissen Deformation eines Fahrzeugseitenteils oder einer Tür aufgrund einer aufgebrachten Druckkraft diese auf den Boden und das gegenüberliegende Fahrzeugseitenteil oder die gegenüberliegende Tür des Fahrzeugs übertragen, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten Verstarkungselemente (4) aus im wesentlichen plastisch deformierbaren, energieabsorbierenden Elementen bestehen, die sich transversal über zumindest den größeren Teil des Raums zwischen der äußeren und inneren Wand (2, 3) des Fahrzeugseitenteils und/oder der Tür erstrecken und vertikal in einer Höhe mit den Stoßstangen des Fahrzeugs liegen, und daß die zweiten Verstärkungselemente (6; 6,11) Elemente (6) umfassen, die Drucklasten übertragen, in die Sitzunterteile (5) in der Höhe der ersten Verstarkungselemente eingebaut sind

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und äußere Endflächen aufweisen, die benachbart zu oder in einem möglichst geringen Abstand von der Innenseite der Fahrzeugseitenwand oder der Tür angeordnet sind.
2. Fahrgastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die die Druckkraft aufnehmenden Elemente (6; 6, 11) sich so weit in Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken und so angeordnet sind, daß die Druckkräfte einen im wesentlichen rechtwinkligen Kraftverlauf über das Fahrzeug ausbilden.
3. Fahrgastzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten Verstärkungselemente (4) aus Kunststoff mit Zellstruktur hergestellt sind.
4. Fahrgastzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Fahrzeugseitenteile und/ oder Türen innere Wände (3) aufweisen, die benachbart zu oder in einem bestimmten Abstand von der äußeren Seite des Sitzunterteils angeordnet sind, und daß alle zweiten Verstärkungselemente als starre Elemente (6) ausgebildet sind, die die Druckkräfte aufnehmen.
5. Fahrgastzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die starren, druckkraftaufnehmenden Elemente als Metallrohre ausgebildet sind, die transversal durch die Sitzunterteile (5) verlaufen, und daß die Rohre an ihren äußeren Enden mit vertikal angeordneten Metallplatten (7) verbunden sind, die parallel zu den inneren Wänden (3) der Fahrzeugseitenteile oder der Türen angeordnet sind.
6. Fahrgastzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die inneren Wände der Fahrzeugseitenteile bzw. Türen im Abstand von den äußeren Seiten der Sitze angeordnet sind, dadurch

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gekennzeichnet , daß die zweiten Verstarkungselemente erste starre Elemente (6) zur Druckkraftaufnahme umfassen und sich diese Elemente (6) über die gesamte Breite des Sitzunterteils erstrecken, und daß im wesentlichen plastisch deformierbare, energieabsorbierende Elemente (11) vorgesehen sind, die sich über den Raum zwischen den inneren Wänden (3) der Fahrzeugseitenteile bzw. der Türen und der äußeren seitlichen Begrenzung der Sitze erstrecken.
7. Fahrgastzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die starren Elemente (6) zur Druckaufnahme aus Metallrohren bestehen, die transversal durch die Sitzunterseiten verlaufen und daß die energieabsorbierenden Elemente (11) aus Kunststoffkörpern mit Zellstruktur gefertigt sind, die mit den äußeren Seiten des Sitzunterteils verbunden sind und äußere Seitenflächen aufweisen, die parallel zu den Innenwänden (3) der Fahrzeugseitenteile oder der Türen verlaufen.
8. Fahrgastzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für Fahrzeuge mit getrennt angeordneten Sitzen und mit einem dazwischen angeordneten Tunnel, dadurch gekenn ζ eich net, daß die zweiten Verstarkungselemente (6; 6, 11) innere Endflächen benachbart zu oder in einem bestimmten Abstand von den Seiten des Tunnels (8) aufweisen und daß der Tunnel (8) Verstärkungselemente (9) aufweist.
9. Fahrgastzelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstarkungselemente (9) des Tunnels (8) starr ausgebildet sind.
10. Fahrgastzelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkungselemente des Tunnels (8) plastisch deformierbar und energieabsorbierend ausgebildet sind.

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11. Fahrgastzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten Verstärkungselemente (4) einen derart großen Raum der Fahrzeugseitenteile und/oder der Türen (1) in Längsrichtung ausfüllen, daß die zweiten Verstärkungselemente (6; 6, 11) zumindest größtenteils zwischen den Enden der ersten Verstärkungelemente unabhängig von der Längseinstellung der Sitze angeordnet sind.

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