DE3111045C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für ein Kraft­ fahrzeug zum Schutze der Insassen bei Aufprallunfällen, insbesondere bei solchen, die die Fahrzeugseite betreffen, mit einer Vorrichtung, durch die die Aufprallenergie in eine Bewegung der gefederten Massen des Kraftfahrzeuges umgesetzt wird.

Bei Aufprallunfällen sind die Insassen zum einen durch die auftretende negative Beschleunigung und zum anderen durch das Eindringen des stoßenden Gegenstandes in die Fahrgastzelle starker Verletzungsgefahr ausgesetzt. Diese Verletzungsgefahr ist, insbesondere bei seitlichen Aufprallunfällen, schon bei Aufprallstößen mit verhältnismäßig ge­ ringer Aufprallintensität gegeben. Von einer modernen Kraftfahrzeug­ sicherheitskarosserie wird deshalb gefordert, daß diese zum Schutze der Insassen bei Aufprallstößen, insbesondere bei seitlichen, form­ stabil bleibt. Eine zusätzliche Gefährdung der Insassen bei seitlichen Aufprallunfällen besteht in der auftretenden Querbeschleunigung der Insassen in Richtung des stoßenden Gegenstandes und der begrenzten Wirksamkeit vorhandener Rückhaltesysteme bei seitlichen Aufprallun­ fällen.

In der US-PS 24 20 894 ist deshalb eine Sicherheitsvorrichtung vorge­ schlagen worden, bei der bei frontalen und seitlich versetzten fron­ talen Aufprallunfällen die Aufprallkräfte mittels relativ zum Kraft­ fahrzeugrahmen verschiebbaren Stoßfängern auf die vordere Achsabfe­ derung einer Starrachse übertragen werden, wobei über ein durch den Aufprallstoß erzeugtes Drehmoment die Starrachse mitsamt den unge­ federten Massen des Fahrwerks kurzfristig vom Boden abhebt. Durch den Aufprallstoß wird gleichzeitig ein Hydrauliksystem aktiviert, das an den äußeren Stoßfängern eine Gleitflüssigkeit aufbringt, so daß das kurzzeitig angehobene Kraftfahrzeug leichter am aufprallenden Gegen­ stand abgleitet und dadurch weiteren Stoßeinwirkungen entgeht. Diese Sicherheitsvorrichtung hat den Nachteil, daß sie nur auf frontale Aufprallstöße reagieren kann. Die Aufprallstöße werden dabei nur auf die relativ geringen Massen des ungefederten Fahrwerks und auf die Achsabfederung übertragen, so daß mittels dieser Sicherheitsvor­ richtung nur ein geringer Teil der Aufprallenergie absorbiert werden kann. Das vorgeschlagene Hydrauliksystem kann die gestellte Aufgabe nicht erfüllen. Es ist anzumerken, daß diese Fahrwerksauslegung in keiner Weise mehr dem Fahr- und Sicherheitsstandard des modernen Kraftfahrzeugbaus entspricht. Die vorgeschlagene Sicherheitsein­ richtung ist im modernen Kraftfahrzeugbau nicht anwendbar.

Aus der US-PS 38 61 729 ist eine Sicherheitsvorrichtung bekannt, mittels der über ein Hydrauliksystem frontseitige Aufprallstöße auf die Achsabfederung übertragen und an dieser absorbiert werden. Diese Sicherheitsvorrichtung hat den Nachteil, daß die Aufprallstöße nicht direkt in eine Bewegung der gefederten Massen des Kraftfahrzeugs umgesetzt werden können, sondern aufgrund der Trägheit der relativ großen gefederten Massen nur das Federelement mit dem Aufprallstoß beaufschlagt werden kann.

Aus der US-PS 18 37 950 ist eine weitere Sicherheitsvorrichtung be­ kannt, mittels der über ein in Kraftfahrzeuglängsrichtung geführtes und mit einem Hebelmechanismus betätigtes Zugmittel frontale und ggf. heckseitige Aufprallstöße auf die Achsabfederung zur Absorption aufge­ bracht werden. Der Nachteil dieser Sicherheitsvorrichtung besteht ebenfalls darin, daß die gefederten Massen des Kraftfahrzeuges durch den Aufprallstoß nicht direkt beaufschlagt werden. Die Aufprallkräfte bewirken ein Anheben der ungefederten Massen des Fahrwerks bei relativ geringer Absorption der Aufprallenergie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Schutze der Insassen bei Aufprallunfällen, insbesondere bei solchen, die die Fahrzeugseite betreffen, so weiter­ zubilden, daß Aufprallstöße, insbesondere seitliche, am Kraftfahrzeug unter weitgehender Verhinderung des Eindringens des aufprallenden Gegenstandes in die Fahrgastzelle absorbiert werden.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden seitliche Aufprallstöße un­ mittelbar von einer, längsseits in der Kraftfahrzeugkarosserie straff verlaufenden, mittels einer Schließvorrichtung im Türbereich trenn­ baren Zugmittelumlenkanordnung zum einen auf die dem seitlichen Auf­ prallstoß zugewandten Federbeine unter Dilatation der entsprechenden Dämpfungselemente übertragen, und zum anderen mittels Querzugmittel auf die dem Aufprallstoß gegenüberliegenden Federbeine unter Kon­ traktion der entsprechenden Federelemente übertragen. Frontale- oder heckseitige Aufprallstöße werden unmittelbar über die bereits eingebau­ ten Strukturelemente (Karosserie- und Bauteile) auf die Querzugmittel übertragen, wobei durch den wahlweisen Einbau von seitlichen Stoß­ fängern zusätzlich seitlich versetzte Front- oder Heckaufprallstöße absorbiert werden können.

Die Dilatation der Federbeine bewirkt einerseits eine teilweise Ab­ sorption der Aufprallenergie in den entsprechenden Dämpfungselementen unter vertikaler Bewegung der gefederten Massen, andererseits wird die relativ geringe ungefederte Masse des Fahrwerks in Richtung Fahrbahn und entgegen der großen gefederten trägen Massen des Kraftfahrzeugs stark beschleunigt, so daß aufgrund der erhöhten Haft- und Gleit­ reibung (erhöhter Bodendruck) des entsprechenden Fahrwerks eine ver­ mehrte Bodenhaftung, d. h. kurzzeitig erhöhtes Verharrungsvermögen gegen die seitliche Beschleunigung erreicht wird. Dies setzt voraus, daß das Ansprechverhalten der proportional der Dilatationsgeschwindig­ keit wirkenden Dämpfungselemente beim Aufprallstoß verändert wird.

Durch Kontraktion der Federelemente wird ein Teil der Aufprallenergie gespeichert und zur Durchführung einer seitlichen Abdrehbewegung der­ art genutzt, daß kurz vor Erreichen der Bruchgrenze der Kraftfahrzeug- Fahrgastzelle nach Dilatation der entsprechenden Federbeine ein Teil der Aufprallenergie ggf. über die Zugbandanordnung am seitlich auf­ prallenden Gegenstand reflektiert wird.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß ohne Einbau von form­ stabilen Trägern und energieabsorbierenden Knautschzonen im Kraftfahr­ zeugseitenbereich eine platz- und gewichtssparende, wartungsfreie Zug­ bandanordnung die Aufgabe einer Aufprallschutzvorrichtung über­ nimmt. Die Zugbandanordnung wirkt außerdem auf die Festigkeit der Fahr­ gastzelle stabilisierend, insbesondere dadurch, daß bei seitlichen und bei frontalen Aufprallstößen die Aufprallenergie auf mehrere, vom Auf­ prallstoß nicht betroffene, stabile Bereiche der Kraftfahrzeug- Karosserie eingeleitet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen (Fig. 1 bis Fig. 6) dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 stellt die Zugbandanordnung zur Übertragung der seitlichen Aufprall­ energie auf die Dämpfungs- und Federelemente der Federbeine dar.

Die Anordnung besteht aus mindestens einem, jeweils beidseitig, längsseitig über Abstandshalter (50) in den äußersten Seitenbereichen der Kfz-Karosserie eingebrachten, frei beweglichen, jedoch straff verlaufenden und bei ge­ schlossenen Seitentüren über die Schließvorrichtung (Fig. 4) fest verbun­ denen metallischen oder kunststoffverstärkten Textil-Zugband (1) oder Seil, dessen Enden an den um das vordere und hintere Federbein drehbar gelagerten Innenbüchsen (4) abrollbar befestigt sind. Über die Zugbandteile (2) bzw. (3) im Front- und Heckbereich, dessen jeweilige Enden an den um das seitliche vordere und hintere Federbein drehbar gelagerten Teilbüch­ sen (4) aufrollbar und an den drehbar gelagerten Teilbüchsen (5) der je­ weils gegenüberliegenden Federbeine abrollbar befestigt sind, erfolgt die gegenseitige Beaufschlagung bzw. Kopplung der seitlichen Aufprallenergie mit den dem jeweiligen seitlichen Aufprallstoß gegenüberliegenden Feder­ beinen. Zum Zwecke der Zugänglichkeit in den Front- und Heckbereich der Kfz-Karosserie sowie der Montage der Zugbandanordnung sind zwischen den Zugbandteilen (2 und 3) Trenn- und Spannvorrichtungen (7) eingebaut. Um bei einem seitlichen Aufprallstoß ein schnelles Öffnen der betroffenen Seiten­ türen zu gewährleisten, ist in das seitliche Zugband (1) pro Seitentür eine Sicherheitsschließe (6) eingebaut, deren technische Ausführung den handels­ üblichen Sicherheitsgurtschließen entspricht, jedoch den aufzunehmenden Zugkräften entsprechend verstärkt ausgelegt ist.

Fig. 2 zeigt die technische Ausführung eines vorderen Federbeines sowie im Schnitt (schraffiert) die Doppelbüchse und deren drehbare Lage­ rung an der Karosserie.

Das Federbein entspricht in seiner technischen Auslegung sowie seiner Be­ festigung an der Karosserie (10) und dem Querlenker (39) weitgehend handels­ üblicher Ausführung. Am unteren Federteller (16), der mit dem Federbein­ rohr (40) fest verbunden ist, ist ein Nocken (17) angebracht, der bei Dreh­ ung der Innenbüchse (4) eine Dilatation des im Federbeinrohr (40) fixierten Dämpfungselementes (8) bewirkt oder bei Drehung der Außenbüchse (5) eine Kontraktion des zwischen oberen Federteller (41) und unteren Federteller (16) befindlichen Federelementes (9) verursacht. In den Büchsen (4) und (5) ist je ein Mitnehmerstift (18) bzw. (46) angebracht, der in Verbindung mit je einem festen Nocken (20) bzw. (47) auf der Kolbenstange (19) bei Drehung der Büchsen (4) bzw. (5) der Kolbenstange mitsamt dem Arbeitskolben des Dämpfungselementes (8) einen Drehimpuls erteilt und eine Veränderung der Dämpfungskennlinie bewirkt.

Fig. 3 stellt die Doppelbüchse, bestehend aus der Innenbüchse (4) und der Außenbüchse (5) zur Übertragung der Zugkräfte auf die Federbeine dar.

Die Innenbüchse (4) besteht aus einem festen, vorzugsweise metallischen Rohr­ stück, einem Flansch (42) zur drehbaren Lagerung an der Karosserie, einer Seilführung (49) mit verengtem Durchmesser, an der jeweils ein Ende des seit­ lichen Zugbandes (1) abrollbar befestigt ist, einem Seilführungsring (43), an dem ein Ende des Zugbandteiles (2) bzw. (3) aufrollbar befestigt ist, einem Ausschnitt (12), dessen Form Feder-Lenk- und Drehbewegungen des Noc­ kens (17) sowie des Mitnehmerstiftes (46) erlaubt. Eine Seite des Ausschnit­ tes ist als Gleitkurve (14) derart ausgebildet, daß die Innenbüchse (4) bei Drehung an dem Nocken (17) abgleitet und die Dilatation des Federbeines ver­ ursacht. Die Krümmung der Gleitkurve muß dabei dergestalt sein, daß der Nocken bei beladenem und fahrendem Kfz gegenüber der Gleitkurve (14) so positioniert ist, daß ein Abgleiten möglich ist und die entstehenden Kräfte zwischen Gleitkurve und Nocken bzw. einem Rollenlager (48) aufgenommen wer­ den können. Die verengte Seilführung (49) bewirkt, daß bei relativ geringer Abwicklung des seitlichen Zugbandes (1) eine ausreichende Drehung der Innen­ büchse (4) erfolgt und die Eindringtiefe des seitlichen Zugbandes in den Fahrgastraum gering gehalten werden kann.

Die Außenbüchse (5) entspricht in ihrer technischen Auslegung, des Ausschnit­ tes (13) sowie der entsprechenden Gleitkurve (15) der Innenbüchse (4). Die Außenbüchse (5) ist über den Haltering (44) drehbar um die Innenbüchse (4) gelagert und besitzt einen Seilführungsring (45), an dem ein Ende des Zugbandseiles (2) bzw. (3) abrollbar befestigt ist. Die Gleitkurve (15) ist derart ausgebildet, daß die Außenbüchse (5) bei Drehung am Nocken (17) abgleitet und das Federbein kontraktiert.

Die Anordnung der Gleitkurven (14) und (15) in den Doppelbüchsen (Fig. 3) der vorderen Federbeine muß so gewählt werden, daß bei Drehung der Innen­ büchse (4) und der jeweils gegenüberliegenden Außenbüchse (5) über die Noc­ ken (17) kein einseitiges Moment auf die Lenkung ausgeübt wird.

Die optimale Positionierung des Nockens (17) gegenüber den Gleitkurven (14) und (15), unabhängig vom jeweiligen Feder-Dämpfungszustand des Federbeines, kann erfindungsgemäß auch dadurch sichergestellt werden, daß Bereiche der Gleitkurven getrennt von den entsprechenden Büchsen (4) und (5) als Gleitkurvenstücke unmittelbar gegenüber dem Nocken (17) in geeigneter Ab­ gleitposition mittels einer Sollbruchstelle am unteren Federteller (16) oder Federbeinrohr (40) unter Gewährleistung von Feder- und Lenkbewegungen angebracht werden. Bei Drehung der Büchse (4) bzw. (5) wird das ent­ sprechende Gleitkurvenstück vom Federteller bzw. Federbeinrohr an der Soll­ bruchstelle getrennt und über eine formkraftschlüssige Verbindung von der Büchse mitgenommen und gewährleistet das Abgleiten am Nocken (17).

Fig. 4 stellt die Schließvorrichtung für das seitliche Zugband zwischen Seitentür und Türholm dar.

Die Schließvorrichtung besteht aus einer am Türholm angebrachten längsseits aufgeschnittenen Büchse (37), an der der zum hinteren Federbein führende Teil (1 a) des seitlichen Zugbandes (1) befestigt ist. Am Ende des vom vorderen Federbein kommenden und in der Seitentür verlaufenden Teiles (1 b) des Zugbandes (1) ist eine konisch ausgebildete Scheibe (38) befestigt. Beim Schließen der Seitentür gelangt der Zugbandteil (1 b) in die Mitte der Büchse (37) und gewährleistet bei Zugbeanspruchung nach einem seitli­ chen Aufprallstoß eine kraftschlüssige Verbindung. Bei der Befestigung der Büchse (37) am Türholm ist eine Sollbruchstelle vorzusehen, um eine freie Zugbewegung des gesamten seitlichen Zugbandes (1) mitsamt der Schließvor­ richtung bei einem erfolgten seitlichen Aufprallstoß zu ermöglichen.

Fig. 5 stellt die technische Einrichtung zur Veränderung der Dämpfungskenn­ linie bei hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfern mit Federscheibenpa­ keten dar.

Die Einrichtung besteht aus drehbar um die Kolbenstange gelagerten Feder­ scheibensektoren (23) mit aufgesetzten Widerstandsflächen (24), die je nach Stellung zu den Arbeitsventilen (25 und 26) die Biegesteifigkeit der Feder­ scheibenpakete (22) und damit den Öldurchfluß bei der Zug- und Druckstufe verändern.

Fig. 6 stellt die technische Einrichtung zur Veränderung der Dämpfungs­ kennlinie bei hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfern mit Ventil-Feder bzw. Ventil-Kegel-Ring dar.

Die Einrichtung besteht aus drehbar um die Kolbenstange gelagerten Loch- bzw. Nockenscheiben (29) mit aufgesetzten Widerstandsflächen (24), die je nach Stellung zu den Arbeitsventilen (32 und 33) diese schließen und/oder zu­ sätzliche im Arbeitskolben (21) vorgesehene Ventile (30 und 31) ansteuern.

Claims (6)

1. Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Schutze der Insassen bei Aufprallunfällen, insbesondere bei solchen, die die Fahrzeugseite betreffen, mit einer Vorrichtung, durch die die Aufprallenergie in ei­ ne Bewegung der gefederten Massen des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen horizontalen Aufprall­ kräfte mittels einer Zugbandanordnung in die in das Kraftfahrzeug zur Verbesserung der Fahreigenschaften eingebauten und entsprechend abge­ stimmten Federbeine einleitbar sind, und die Zugbandanordnung aus den seitlichen Zugbändern (1) sowie front- und heckseitigen Zugbandteilen (2 und 3) besteht, deren Enden ab- bzw. aufrollbar an drehbar an der Karosserie (10) gelagerten und die Federbeine (9, 16, 40) umgebenden, mit Gleitkurven (14 und 15) oder entsprechenden Führungsnuten versehe­ nen koaxialen Doppelbüchsen (4, 5) geführt und befestigt sind, wobei mindestens ein Nocken (17) am unteren Federteller (16) oder am Feder­ beinrohr (40) vorgesehen ist, der mit den Gleitkurven (14 und 15) bzw. den Führungsnuten zusammenwirkt, wobei die Zugbandkräfte zum Teil auf die Dämpfungselemente (8) zur Absorption unter geeigneter Veränderung der Dämpfungskennlinie und zum Teil auf die Federelemente (9) einwirken.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zugbandanordnung mindestens ein straffes, bei geschlossenen Seitentüren durch eine Schließvorrichtung (37, 38) fest verbundenes, mittels Sicherheitsschließen (6) im Notfall trennbares, metallisches oder kunststoffverstärktes, beidseit­ ig in dem Seitenbereich der Kfz-Karosserie verlaufenden Zug­ band (1), dessen Enden an den Innenbüchsen (4) abrollbar be­ festigt sind und zwei weitere, mit Trenn- und Spannvorrichtungen (7) versehene Zugbandteile (2) und (3) im Front- und Heckbereich des Kraftfahrzeugs aufweist, deren jeweilige Enden an den, dem seitlichen Aufprallstoß zugewandten Innenbüchsen (4) aufrollbar und den dem Aufprallstoß gegenüberliegenden Außenbüchsen (5) abrollbar befestigt sind.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Dämpfungskennlinie der Stoßdämpfer mit dem Ziel optimaler Energieabsorption seitlicher Aufprallstöße durch Ausnutzung des Trägheits- und Widerstandsmomentes von drehbar um die Kolbenstange (19) gelagerten Federscheibensek­ toren (23) oder geeigneten Loch- bzw. Nockenscheiben (29) mit aufgesetzten Widerstandsflächen (24) aufgrund eines Drehimpulses auf die Kolbenstange mitsamt dem Arbeitskolben realisiert wird.

4. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Schließvorrichtung eine längsseits aufgeschnit­ tene, über eine Sollbruchstelle am Türholm befestigte und mit einer Hälfte (1 a) des seitlichen Zugbandes (1) fest verankerte Büchse (37) mit der in der Seitentür verlaufenden und mit einer konischen Scheibe (38) versehenen anderen Hälfte (1 b) des seit­ lichen Zugbandes (1) bei geschlossener Seitentüre zusammenwirkt.

5. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebauten Seitentürschlösser als Schließvorrichtung verwendet werden.

6. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines formstabilen, unmit­ telbar vor dem jeweiligen Federbein an der Kfz-Karosserie (36) verschiebbar angebrachten Übertragungselementes (34) in Verbin­ dung mit einer am seitlichen Zugband (1) befestigten Mitnehmer­ scheibe (35) seitlich versetzte Front- und/oder Heckaufprallstöße von Stoßfängern des Fahrzeuges auf die Dämpfungselemente (8) und Federelemente (9) der entsprechenden Federbeine übertragbar sind.