DE60207926T2

DE60207926T2 - Schutzvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere zum Schutz von Fussgängern

Info

Publication number: DE60207926T2
Application number: DE60207926T
Authority: DE
Inventors: Mario Vismara; Jean Louis Toneatti
Original assignee: Adlev SRL
Current assignee: Avelda Srl Milan It
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: ATE312732T1; EP1262382B1; US20020180223A1; ES2255596T3; DE60207926T3; BR0202011B1; EP1262382B2; US6648383B2; DE60207926D1; ES2255596T5; EP1262382B8; ITMI20011170A0; EP1262382A1; ITMI20011170A1; BR0202011A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzstruktur für Fahrzeuge, die dafür konstruiert ist, insbesondere im Fall eines Zusammenstoßes mit Fußgängern verwendet zu werden.
Die jüngsten gesetzlichen Vorschläge, die Zusammenstöße auf dem Kraftfahrzeuggebiet betreffen, sorgen für zunehmend strenge Grenzwerte insbesondere mit Hinblick auf Zusammenstöße, die zwischen Fahrzeugen und Fußgängern auftreten (so genannter Fußgängerzusammenstoß).
In dieser Hinsicht sind zahlreiche Absorptionssysteme zu dem Zweck untersucht worden, diese Grenzwerte zu beachten, ohne das Leistungsvermögen bei anderen Zusammenstoßarten zu beeinträchtigen.
Insbesondere sorgen die Bedingungen, die durch die gegenwärtigen Vorschriften eingebracht werden, dafür, dass eine maximale Beinrotation in dem Fall eines Zusammenstoßes kleiner oder gleich 15° bei einer durchschnittlich niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit (annähernd 40 km/h) ist, während die maximale Verschiebung zwischen Femur und Tibia kleiner oder gleich 6 mm sein muss; wobei ein weiterer maximaler Grenzwert in Relation zu Beschleunigungswerten entsprechend der Tibia festgelegt ist (kleiner oder gleich 150 g, wobei g die Erdbeschleunigung darstellt, die annähernd 9,81 m/s² ist).
Die Testmessungen, die auf der Basis der Daten, die mit dem mittleren Gewicht eines Femurs und einer Tibia in Beziehung stehen und bei der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs während des Zusammenstoßes durchge führt wurden, führen zu einem abschließenden Energiegleichgewicht, bei dem gemäß dem Stil der Fahrzeugkarosserie das Ende des Zusammenstoßes Idealerweise bestimmt wird, wenn die Anfangsenergie des Beins aufgrund von Bewegungen desselben (Scherkraftarbeit, Arbeit aufgrund des Rotationsmomentes und Verformungsarbeit aufgrund des Zerdrückens der Absorptionsvorrichtungen) in Arbeit umgewandelt ist.
Daraus, und aus den Grenzwerten an den Rotations- und Scherbewegungen, die durch die Vorschriften festgelegt werden, leitet sich ab, dass 90% der Energie durch die Verformungsarbeit absorbiert wird, und aus diesem Grund ist es notwendig, innerhalb des Stoßfängers des Fahrzeugs mindestens eine Energieabsorptionseinrichtung oder einen Puffer zu verwenden, der derart bemessen ist, dass der zusammengedrückte Abschnitt gleich mindestens 70 mm ist (wobei die durchschnittliche Form der gegenwärtig hergestellten Fahrzeuge berücksichtigt wird).
Druckschrift EP 1 103 428 beschreibt eine vordere Stoßfängeranordnung innerhalb einer Schale, die Abstandshalter und Anschlagplatten umfasst. Ein Transversalträger ist mit den Längsträgern der Karosserie verbunden. Es gibt einen Transversalbalken unterhalb des Trägers, der einen Verformungsbereich, der mit den Abstandshaltern verbunden ist und sich über seine gesamte Länge erstreckt, einen Verformungsbereich davor, einen Verstärkungsbereich und einen frontalen Schaumkörperbereich aufweist.
WO 02/087925, die nach dem Anmeldedatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde, offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Es ist anzumerken, dass in dem Fall einer flachen Fahrzeugfront (obwohl bislang eine Form von dieser Art niemals konstruiert worden ist, die Länge des Puffers derart sein müsste, dass ein zusammengedrückter Abschnitt von mindestens gleich 35 mm sichergestellt ist; wobei dies klar zu der Erwägung führt, dass eine der fundamentalen Variablen bei der Konstruktion von Absorptionssystemen, die die Grenzwerte, die durch die Vorschriften festgelegt werden, einhalten, in dem Fall eines Fußgängerzusammenstoßes die Form des Fahrzeugs ist, die jedoch manchmal aufgrund von ästhetischen und Vermarktungsfaktoren schwierig abzuwandeln ist.
Darüber hinaus zeigt die Finite-Elemente-Analyse unter Verwendung von Absorptionssystemen bekannter Typen, dass mit Puffern unterschiedlicher Dichten die maximale Aufprallbeschleunigung und der maximale Rotationswinkel des Beins mit der Kompaktheit und Härte der Absorptionseinrichtung zunimmt; deshalb werden auch in diesem Fall die Grenzwerte, die durch die Vorschriften festgelegt werden, wesentlich überschritten.
Ein anderer wichtiger Faktor, der zu berücksichtigen ist, ist, dass ideale Absorptionseinrichtungen in der Natur nicht existieren, d.h. dass eine gegebene Kraft durch den gesamten Pufferzusammendrückungsbereich hindurch konstant ist.
Im Gegenteil, die existierenden Absorber (die normalerweise aus geschäumtem Polypropylen oder Polyurethanschaum oder extrudiertem Polypropylenschaum hergestellt sind, wie etwa Strandfoam^®) verhalten sich nicht über den gesamten Zusammendrückungsbereich konstant.
Die Testmessungen, die eine Simulation eines Fußgängerzusammenstoßes betrafen, die mit traditionellen Absorbereinrichtungen durchgeführt wurden (die aus einem Puffer bestehen, der zwischen Stoßfängerstreifen befestigt ist und gezwungen wird, an einem standfesten Querelement zu arbeiten), haben gezeigt, dass diese Einrichtungen die Anforderungen nicht zufrieden stellend erfüllen können, es sei denn, die Struktur hat beträchtliche Gesamtabmessungen in Bezug auf einen möglichen minimalen theoretischen Wert von ungefähr 70 mm.
Es wurden weitere Tests durchgeführt, beide unter normalen Bedingungen, wobei der Stoßfänger um annähernd 100 mm nach vorne in Richtung des Kollisionspunktes gebracht wurde; wobei jedoch auch in diesen Fällen die Maximalwerte in Bezug auf Aufprallbeschleunigung, Rotation entsprechend dem Knie und maximale Scherung, obwohl sie geringfügig unterschiedlich sind, weit über den erforderlichen Grenzwerten liegen.
Es ist deshalb offensichtlich, dass die Zunahme der Anforderung auf dem Markt nach attraktiv konstruierten, gut aussehenden Motorfahrzeugen mit Erwägungen im Hinblick auf die Sicherheit von Fußgängern in Konflikt steht, die im Fall eines Zusammenstoßes mit Fahrzeugen, die sich mit durchschnittlich niedrigen Geschwindigkeiten bewegen, geschützt werden müssen, mit einer begründeten Hoffnung, schwere oder auch dauerhafte Verletzungen zu vermeiden.
Wenn andererseits die Absorbereinrichtungen in Längsrichtung zwischen dem Stoßfänger und dem Querelement angeordnet sind, müsste die Dicke des Puffers jenseits jeder Proportion in Bezug auf Stilregeln für Fahrzeugprofile und auf Kosten des Gewichts, der Gesamtkosten der Struktur und des Gesamtleistungsvermögens des Fahrzeugs erhöht werden, um die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, sowohl in dem Fall eines Zusammenstoßes mit voluminösen schweren Hindernissen (Straßenschildern, anderen Fahrzeugen usw.) als auch im Fall einer Kollision mit Fußgängern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die obigen Nachteile zu beseitigen, eine hoch effiziente Schutzstruktur für Fahrzeuge herzustellen, die konstruiert ist, um besonders in dem Fall eines Zusammenstoßes mit Fußgängern verwendet zu werden, die zuerst und am allerwichtigsten die Anforderungen der gegenwärtigen Vorschriften erfüllt, die die Kollision eines Fahrzeugs mit einem Fußgänger bei durchschnittlich niedrigen Geschwindigkeiten betreffen, ohne die Form, den Stil und das Leistungsvermögen eines Fahrzeugs bei anderen Zusammenstößen zu modifizieren.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Schutzstruktur für Fahrzeuge herzustellen, die konstruiert ist, um besonders in dem Fall eines Zusammenstoßes mit Fußgängern verwendet zu werden, welche in der Lage ist, die Kraft auf das Bein des Fußgängers beträchtlich zu erhöhen, ohne die erzeugte Rotation zu erhöhen, und gleichzeitig kompakte Abmessungen der verwendeten Energieabsorbereinrichtungen aufweist.
Diese und weitere Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht, indem eine Schutzstruktur für Fahrzeuge hergestellt wird, die besonders in dem Fall eines Zusammenstoßes mit Fußgängern zu verwenden ist, nach Anspruch 1, auf den hier der Kürze wegen verwiesen wird.
Vorteilhafterweise weist die Struktur, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, stärker begrenzte Gesamtabmessungen auf und ist beträchtlich billiger und effektiver hinsichtlich des Leistungsvermögens als die bekannten Strukturen.
Insbesondere durch die Verwendung der Absorptionsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kraft auf das Bein des Fußgängers erhöht werden, ohne die Rotationskraft auf das Knie zu erhöhen.
Die Eigenschaften und Vorteile einer Schutzstruktur für Fahrzeuge, die konstruiert ist, um besonders in dem Fall eines Zusammenstoßes mit Fußgängern verwendet zu werden, gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden nicht einschränkenden Beschreibung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen deutlicher werden, in denen:
1 eine illustrierende schematische Seitenansicht der physikalischen und geometrischen Bedingungen einer Fußgängerkollision ist;
2 eine illustrierende Seitenansicht einer Kollision, die im Labor reproduziert ist (um die relevanten Parameter zu messen), zwischen einem Fußgänger und einem Fahrzeug ist, das mit traditionellen Aufprallenergie-Absorptionsstrukturen versehen ist;
3A, 3B und 3C eine Reihe von Graphen zeigen, die jeweilige Zeittrends von Beschleunigung auf die Tibia, Rotation entsprechend dem Knie und Verschiebung aufgrund von Scherkraft betreffen, die während eines Zusammenstoßes zwischen einem Fußgänger und einem Fahrzeug gemessen werden, das mit traditionellen Aufprallenergie-Absorptionsstrukturen versehen ist;
4A, 4B und 4C eine Reihe von Graphen zeigen, die jeweilige Zeittrends von Beschleunigung auf die Tibia, Rotation entspre chend dem Knie und Verschiebung aufgrund von Scherkraft betreffen, die während eines Zusammenstoßes zwischen einem Fußgänger und einem Fahrzeug gemessen werden, das mit traditionellen Aufprallenergie-Absorptionsstrukturen versehen ist und einen Stoßfängerstreifen 100 mm weiter vorne in Bezug auf das Fahrzeug in den 3A–3C aufweist;
5 eine teilweise weggeschnittene und partielle Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Schutzstruktur für Fahrzeuge zeigt, die konstruiert ist, um besonders in dem Fall eines Zusammenstoßes mit Fußgängern verwendet zu werden, gemäß der Erfindung;
6A, 6B und 6C eine Reihe von Graphen zeigen, die jeweilige Zeittrends von Beschleunigung auf die Tibia, Rotation entsprechend dem Knie und Verschiebung aufgrund von Scherkraft betreffen, die während einer Kollision zwischen einem Fußgänger und einem Fahrzeug gemessen werden, das mit der Schutzstruktur von 5 versehen ist;
7 eine Perspektivansicht einer zweiten nicht einschränkenden Ausführungsform der Schutzstruktur für Fahrzeuge ist, die konstruiert ist, um besonders in dem Fall einer Kollision mit Fußgängern verwendet zu werden, gemäß der vorliegenden Erfindung;
7A eine erste Querschnittsansicht der Schutzstruktur von 7 ist;
7B eine zweite Querschnittsansicht der Schutzstruktur von 7 ist;
8A, 8B und 8C eine Reihe von Graphen zeigen, die jeweilige Zeittrends von Beschleunigung auf die Tibia, Rotation entsprechend dem Knie und Verschiebung aufgrund von Scherkraft betreffen, die während einer Kollision zwischen einem Fußgänger und einem Fahrzeug gemessen werden; das mit der Schutzstruktur von 7 versehen ist, gemäß dem Transversalabschnitt, der in 7A angegeben ist;
9A, 9B und 9C eine Reihe von Graphen zeigen, die jeweilige Zeittrends von Beschleunigung auf die Tibia, Rotation entsprechend dem Knie und Verschiebung aufgrund von Scherkraft betreffen, die während einer Kollision zwischen einem Fußgänger und einem Fahrzeug gemessen werden, das mit der Schutzstruktur von 7 versehen ist, gemäß dem Transversalabschnitt, der in 7B angegeben ist;
10 eine schematische Seitenansicht teilweise weggeschnitten und teilweise im Querschnitt eines vorderen Frontabschnitts eines Fahrzeugs zeigt, der gemäß einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer Schutzstruktur für Fahrzeuge geformt ist, die konstruiert ist, um besonders in dem Fall einer Kollision mit Fußgängern verwendet zu werden, gemäß der vorliegenden Erfindung;
11A und 11B eine Reihe von Graphen zeigen, die jeweilige Zeittrends von Beschleunigung auf die Tibia und Rotation entsprechend dem Kniegelenk des Fußgängers während einer Kollision mit einem Fahrzeug betreffen, das unterschiedliche äußere Profile des vorderen Frontabschnitts der Motorhaube aufweist.
Insbesondere beziehen sich die 1, 2, 3A–3C, 4A–4C auf Strukturen des Frontabschnitts der Motorhaube 11 von Fahrzeugen, der allgemein mit Bezugszeichen 10 angegeben ist, von einer bekannten Art und mit einem traditionellen Stoßfängerstreifen 12, der dabei ist, mit einem Dummy-Bein 13 zu kollidieren, das im Labor hergestellt ist und in der Lage ist, sich auf die gleiche Weise wie ein menschliches Bein zu verhalten; wobei in dieser Hinsicht die Testmessungen bezüglich der Fußgängerkollision an dem Element 13 durchgeführt werden, das sich darüber hinaus während des Aufpralls wie ein menschliches Gliedmaß verhält (siehe beispielsweise 2, die ein Beispiel von aus einer Kollision resultierenden Gliedmaß- und -rotationskräften entsprechend im Wesentlichen dem Kniegelenk 14 und eine Beschleunigung entsprechend der Tibia, dem Abschnitt, der in 2 mit 15 angegeben ist, angibt).
Die in den 3A–3C dargestellten Graphen zeigen die vollständige Unwirksamkeit der traditionellen Arten von Fußgänger-Aufprallabsorptionssystemen; wobei anzumerken ist, dass tatsächlich während einer Kollision eine maximale Beschleunigung (3A) von annähernd gleich 448,5 g (m/s²) auf die Tibia aufgebracht wird, während eine maximale Winkelrotation entsprechend dem Kniegelenk 14 von annähernd gleich 26,7° ist (3B).
Darüber hinaus bewirkt die Scherkraft am Kollisionspunkt eine maximale Verschiebung von annähernd 12,3 mm in einer Richtung senkrecht zu der Erstreckung des Stoßfängerstreifens 12.
Die oben erwähnten Werte, die experimentell erhalten wurden, indem in dem Labor die dynamischen Bedingungen einer Fußgängerkollision nachgebildet wurden, sind klar völlig inakzeptabel im Hinblick auf die Grenzwerte, die durch die euingebrachte Gesetzgebung festgelegt werden, zu den Zwecken, besonders schwerwiegende Traumata an den unteren Gliedmaßen eines Fußgängers während einer Kollision bei durchschnittlich niedriger Geschwindigkeit zu verhindern.
Tatsächlich, wie bereits zuvor erinnert, müssen die Referenzwerte viel strengere Grenzwerte erfüllen: beispielsweise muss die maximale Beschleunigung auf die Tibia gleich oder kleiner als 150 g (m/s²) sein, die maximale Rotation muss kleiner oder gleich 15° sein, während die maximale Verschiebung des Kniegelenks aufgrund der Scherkraft kleiner oder gleich 6 mm sein muss.
Die in den 4A–4C gezeigten Graphen beziehen sich auf eine Reihe von Tests, die im Labor durchgeführt wurden, unter Verwendung des gleichen Fahrzeugs 10 und der gleichen Probe 13 für die Simulation und unter Annahme der gleichen geometrischen und dynamischen Bedingungen wie zuvor, wobei aber das Profil 11 des vorderen Abschnitts der Fahrzeugmotorhaube 10 um 100 mm nach vorne gebracht wurde.
Dies wurde in Kenntnis dessen vorgenommen, dass es möglich ist, die vorherigen Ergebnisse beträchtlich zu verbessern, während gleichzeitig ein Verlust im Hinblick auf das Gesamtgewicht und die Gesamtabmessungen der Struktur des Fahrzeugs 10 und im Allgemeinen im Hinblick auf das Aussehen und die Erscheinung des Fahrzeugs gemäß den gegenwärtig angenommenen ästhetischen Kriterien anerkannt wird.
Indem einfach das Profil der Motorhaube 11 des Fahrzeugs 10 nach vorne gebracht wird, werden jedoch nicht die erhofften Ergebnisse erbracht; wobei diese Erwägung klar demonstriert wird, indem die Graphen, die die 4A–4C betreffen, verglichen werden, die eine maximale Beschleunigung (4A) von annähernd 417,9 g (m/s²), eine Winkelrotation von annähernd 24,34° (4B) und eine Scherkraft zeigen, die eine Transversalverschiebung in Bezug auf den Stoßfängerstreifen 12 von annähernd 11 mm erzeugt (4C).
Die zugrunde liegende Idee der vorliegenden Erfindung ist es, ein Einsetzen einer oder mehrerer Absorptionseinrichtungen nach dem vorderen Querelement des Fahrzeugs 10, die gemäß der bekannten Technik innerhalb des Stoßfängerstreifens 12 angeordnet sind, zu vermeiden aber den Stoßfängerstreifen 12 derart auszunutzen, dass er mindestens eine Absorptionseinrichtung oder einen Puffer beherbergt (der mit 16 in 5 angegeben ist), der traditionelle physikalische Aufprallenergie-Adsorptionseigenschaften aufweist und der parallel zu dem geformten vorderen Querelement des Fahrzeugs 10 geschaltet ist.
Insbesondere bringt der oben erwähnte Parallelitätszustand einen Vorsprung des äußeren Rands 21 des Querelements 17 nach vorne in Bezug auf die interne Stützfläche des Puffers 16 mit sich, was bedeutet, dass die Gesamtdicke des Puffers mindestens 20% größer als der Abstand zwischen dem äußeren Rand 21 des Querelements und dem äußeren Rand 20 des Stoßfängers sein muss (der Abstand ist in 5 mit D angegeben).
Es ist zu betonen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung, die als nicht einschränkendes Beispiel gezeigt ist, in der Darstellung von 5, ein geformtes Querelement 17 von bekannter Art verwendet wird, d.h. eines der vorderen Querelemente, die gegenwärtig verwendet werden und in einem Großteil von Fahrzeugen mittleren Bereichs eingebaut werden.
Erfindungsgemäß kann der Puffer 16 mit dem Querelement 17 mittels einer geformten Stütze 18 verbunden sein; alternativ kann das Querelement 17 selbst, wenn es geeignet geformt ist, als Stütze wirken.
In dem Fall von 5, wobei das Querelement 17 in der Form einer Ziehharmonika geformt ist, zu dem Zweck, Aufprallwiderstandswerte zu erhalten, die mit den Spezifikationen vergleichbar sind, die durch die gegenwärtigen Vorschriften festgelegt werden, ist das Querelement 17 im Inneren der Struktur des Fahrzeugs derart zurückgezogen, dass sein äußerer Rand 21 einen Abstand D von dem äußeren Rand 20 des Stoßfängerstreifens 12 aufweist.
Der Abstand D (der mindestens gleich 80 mm beträgt) muss nach dem Querschnitt des geringsten Abstandes zwischen dem Querelement 17 und dem Stoßfänger 12 festgelegt werden, um ein angemessenes Leistungsvermögen an allen möglichen Aufprallpunkten zu garantieren.
In diesem Fall sind sowohl das äußere Profil der Motorhaube 11 des Fahrzeugs 10 als auch das Profil des vorderen Querelements 17 diejenigen, die gegenwärtig für Fahrzeuge des betrachteten Typs verwendet werden.
Darüber hinaus ist der Puffer 16 aus Materialien mit Eigenschaften hergestellt, um Drücke von 0,1–0,6 N/mm² mit einer Zusammendrückung von gleich 50% zu erhalten.
Die in den 6A–6C gezeigten Graphen geben die Testergebnisse wieder, die erhalten werden, indem eine Aufprallenergie-Absorptionsstruktur (in diesem besonderen Fall ein Fußgängeraufprall), wie die gerade beschriebene, gemäß der Erfindung verwendet wird.
Es ist offensichtlich, dass die erhaltenen Werte bereits in den zulässigen Bereich fallen; tatsächlich ist im Besonderen die maximale Aufprallbeschleunigung (6A) annähernd gleich 134 g (m/s²), die maximale Winkelrotation entsprechend dem Kniegelenk 15 ist gleich 15° (siehe 6B) und die maximale Scherkraft bewirkt eine maximale Verschiebung tangential zu dem Aufprallpunkt von annähernd 2,80 mm (siehe 6C).
Wie es in 5 klar zu sehen ist, ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel der Absorptionsstruktur für Fahrzeuge gemäß der Erfindung der Puffer 16 nicht direkt an dem vorderen Querelement 17 platziert worden, um eine übermäßige Verdichtung des Puffers 16 selbst zu vermeiden, die gemäß einem mathematischen Finite-Elemente-Modell eine weitere Zunahme in dem zwischen dem Querelement 17 und dem äußeren Rand 20 notwendigen Raum (der mit D in 5 angegebene Abstand) von 80 mm (der zuvor besprochene Fall) bis ungefähr 120 mm mit sich bringen würde.
Wie es in 7 gezeigt ist, kann die Ausführungsform von 5 nur an geeigneten Abschnitten der Absorbereinrichtung 16 des Fahrzeugs 10 und insbesondere, wo eine Notwendigkeit aufgrund von Kompaktheitsproblemen der Struktur besteht, verwendet werden.
Die konstruktive Beschaffenheit des Absorptionssystems ist in den 7A und 7B klar zu sehen, die zwei Transversalschnitte der Struktur darstellen, die jeweils in der Mitte des Stoßfängerstreifens 12 und entsprechend den Teilen der Absorptionseinrichtung 16, die wie in 5 dargestellt hergestellt ist, genommen sind; insbesondere erlaubt in 7B die parallele Anordnung von einem oder mehreren Puffern 16 in Bezug auf das Querelement 17 entsprechend jedem Seitenelement 22 des Fahrzeugs 10 ein Zurückziehen des oben erwähnten Querelements 17 in Bezug auf den äußeren Rand 20 des Stoßfängerstreifens 12 um einen Abstand von 80 mm (mit D1 in 7B angegeben).
Die Graphen, die in den 8A–8C (die eine Fußgängerkollision gemäß dem Querschnitt der in 7A dargestellten Absorptionsstruktur betreffen) gezeigt sind, und die in den 9A–9C (die eine Fußgängerkollision entsprechend dem Querschnitt der in 7B dargestellten Absorptionsstruktur betreffen) gezeigt sind, betonen die weitere Verringerung der Beschleunigungs- und Tangentialscherwerte während einer Fußgängerkollision.
8A zeigt eine maximale Beschleunigung, in der Zeit, während eines Zusammenstoßes mit der Tibia des Fußgängers von 88 g (m/s²), 8B zeigt maximale Rotationswerte entsprechend dem Kniegelenk von annähernd 14,60°, und 8C zeigt eine maximale tangentiale Verschiebung aufgrund der Scherkraft von annähernd 2,80 mm.
9A zeigt eine maximale Beschleunigung von 86 g (m/s²), während 9B eine maximale Rotation von annähernd 15° zeigt, und 9C macht eine maximale Scherverschiebung von 1,75 mm deutlich.
Es ist daher experimentell soweit gezeigt worden, dass unter Bedingungen, unter denen das äußere Profil des Fahrzeugs 10, insbesondere gemäß der Motorhaube 11, nicht in Bezug auf die gegenwärtig angenommenen Stile abgewandelt wird, die Lösung, die den Einbau von mindestens einem Aufprallenergie-Absorptionspuffer umfasst, der zumindest teilweise parallel zu dem vorderen Querelement des Fahrzeugs angeordnet ist, ausgezeichnete Ergebnisse hinsichtlich empfindlicher Parameter liefert, in dem Fall eines Fußgängeraufpralls, und insbesondere vollständig die Grenzwerte einhält, die durch die spezifische eingebrachte Vorschrift festgelegt werden, wobei gleichzeitig ein optimaler Kompromiss in Bezug auf die Gesamtlänge des Fahrzeugs erzielt wird (tatsächlich ist festgestellt worden, dass das Zurückziehen des vorderen Querelements in Bezug auf den äußeren Rand des Stoßfängerstreifens annähernd gleich 80 mm ist).
Zuletzt sei daran erinnert, dass weitere Verbesserungen, die die maximale Aufprallbeschleunigung und -rotation entsprechend den Gelenken der unteren Gliedmaße eines Fußgängers betreffen, erzielt werden können, indem der äußere Stil des Fahrzeugs 10 abgewandelt wird, und insbesondere das vordere Profil des Fahrzeugs auf dem Niveau der Motorhaube 11 nach vorne gebracht wird.
Experimentelle Ergebnisse, die mittels Labortests erhalten wurden, haben bestätigt, dass das Nachvornebringen des äußeren Profils des Fahrzeugs 10 auf dem Niveau der Motorhaube 11 (das Profil, das in 10 durch die gestrichelte Linie L angegeben ist) unter Verwendung eines traditionellen vorderen Querelements 17 ein Zurückziehen der gesamten absorbierenden Struktur um nur 55 mm in Bezug auf die 80 mm (Abstand, der in 5 mit D angegeben ist) von dem äußeren Rand 20 des Stoßfängerstreifens 12 erlaubt.
Schließlich wurden weitere Verbesserungen im Hinblick auf Testergebnisse erhalten, indem mindestens eine Absorptionseinrichtung oder ein Puffer, der in 10 mit 25 angegeben ist, welcher auf der Vorderendstruktur des Fahrzeugs ruht (gegebenenfalls geeignet verstärkt), d.h. in dem Bereich, in dem der Fahrzeugkühler befestigt ist, eingesetzt wird.
In jedem Fall liefert das Nachvornebringen des Fahrzeugprofils auf dem Niveau der Motorhaube 11 und das Einsetzen des zusätzlichen Puffers 25 weitere Vorteile im Hinblick auf eine Verringerung einer Kniegelenkrotation.
Die in den 11A, 11B gezeigten Graphen machen die Vorteile deutlich, die bezüglich der maximalen Rotation entsprechend dem Kniegelenk erhalten werden (Kurve K für ein Motorhaubenprofil bündig mit dem Stoßfängerstreifen und Kurve M für ein Motorhaubenprofil 2 cm von dem Stoßfängerstreifen (11)) in Bezug auf den gegenwärtigen äußeren Stil des vorderen Profils der Motorhaube (Kurven N bzw. P der 11A bzw. 11B); wobei der Vorteil, der die Rotation betrifft, folglich eine Zunahme der maximalen Beschleunigung auf die Tibia des Fußgängers bestimmt (Kurve H für ein Motorhaubenprofil bündig mit dem Stoßfängerstreifen und Kurve J für ein Motorhaubenprofil 2 cm von dem Stoßfängerstreifen (11A)), die jedoch innerhalb der zulässigen Grenzwerte liegt.
Das Einsetzen eines Puffers 25 entsprechend dem vorderen Ende des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug in einem traditionellen Stil vorliegt, wird darüber hinaus vollständig die Grenzwerte der gegenwärtigen Vorschriften einhalten, wobei ein vorteilhafter Kompromiss mit den Gesamtlängenabmessungen des Fahrzeugs erzielt wird; tatsächlich ergaben die Labortests, die unter diesen Bedingungen durchgeführt wurden, als Endergebnisse eine maximale Beschleunigung während des Zusammenstoßes von 101 g (m/s²), eine maximale Rotation von annähernd 15° und eine maximale Verschiebung aufgrund der Scherkraft von annähernd 3 mm, Werte, die im Hinblick auf die erforderlichen Spezifikationen äußerst positiv sind.
Aus der vorgelegten Beschreibung werden die Eigenschaften der Schutzstruktur für Fahrzeuge, die konstruiert ist, um besonders in dem Fall eines Zusammenstoßes mit Fußgängern verwendet zu werden, gemäß der vorliegenden Erfindung ebenso wie die daraus resultierenden Vorteile deutlich.
Insbesondere werden sie repräsentiert durch:

– Möglichkeit des Designs von Systemen (die aus einem elastischen Puffer, Kunststoffpuffer und Querelement bestehen), gültig für viele unterschiedliche Fahrzeugversionen, in Relation zu der Form ihrer Karosserie, ihrer Gewichte und der Vorschriften, die einen Zusammenstoß betreffen, denen sie gerecht werden müssen, wobei immer ausgezeichnete Ergebnisse im Hinblick auf den Widerstand gegenüber einer Kollision erzielt werden;
– leichtes gleichzeitiges Erfüllen der verschiedenen Vorschriften, die einen Zusammenstoß bei verschiedenen Geschwindigkeiten betreffen;
– hohe Absorptionsfähigkeit in dem Fall eines Fußgängerzusammenstoßes bei durchschnittlich niedrigen Geschwindigkeiten für jede Aufprallrichtung;
– begrenztes Gewicht und begrenzte Gesamtabmessungen der gesamten Absorptionsstruktur;
– begrenzte Kosten aufgrund der erzielten Vorteile.

Schließlich ist klar, dass weitere Abwandlungen und Veränderungen an der betreffenden Schutzstruktur für Fahrzeuge vorgenommen werden können, die alle in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, die die Erfin dung definieren, wobei auch klar ist, dass die dargestellten Materialien und Abmessungen gemäß den technischen Anforderungen verändert werden können.

Claims

Schutzstruktur für Fahrzeuge (10), die dafür konstruiert ist, im Besonderen im Fall einer Kollision zwischen einem Fahrzeug (10) und einem Fußgänger verwendet zu werden, von der Art mit einer Stoßfängerleiste (12), die derart angeordnet ist, dass sie zumindest ein geformtes Querelement (17) schützt, das mit zwei Seitenelementen (22) des Fahrzeugs (10) verbunden ist, und mindestens einer ersten Aufprallenergie-Absorptionseinrichtung oder einem Puffer (16), die bzw. der im Inneren der Stoßfängerleiste (12) untergebracht ist, wobei die Einrichtung oder der Puffer zumindest teilweise parallel zu dem geformten Querelement (17) des Fahrzeugs (10) geschaltet ist, wobei der erste Energieabsorptionspuffer (16) mit dem Querelement (17) mittels zumindest einer geformten Stütze (18) verbunden ist und zwischen mindestens einem inneren Rand (19) des Querelements (17) und mindestens einem äußeren Rand (20) der Stoßfängerleiste (12) über eine vorgegebene Länge eingebaut ist, wobei der äußere Rand (21) des Querelements (17) nach vorne in Bezug auf mindestens eine innere Stützfläche des ersten Puffers (16) vorsteht, wobei der Puffer (16) eine Gesamtdicke aufweist, die mindestens 20% größer ist als der Abstand (D) zwischen dem äußeren Rand (21) des Querelements (17) und dem äußeren Rand (20) der Stoßfängerleiste (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Außenprofil des Fahrzeugs (10) auf der Höhe der Motorhaube (11) vorgezogen ist (L), um in der Lage zu sein, die gesamte absorbierende Struktur über einen Abstand von mindestens 45–55 mm von einem äußeren Rand (20) der Stoßfängerleiste (12) zurückzuziehen.
Schutzstruktur für Fahrzeuge (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein äußerer Rand (21) des Querelements (17) mindestens 80 mm (D) von dem äußeren Rand (20) der Stoßfängerleiste (12) entfernt ist.
Schutzstruktur für Fahrzeuge (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Puffer (16) nicht direkt auf dem Querelement (17) angeordnet ist, um eine übermäßige Verdichtung zu vermeiden, die eine Zunahme in dem zwischen dem Querelement (17) und mindestens einem äußeren Rand (20) der Stoßfängerleiste (12) notwendigen Raum bewirken würde.
Schutzstruktur für Fahrzeuge (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Absorptionseinrichtung oder ein weiterer Puffer (25) entsprechend dem Bereich, in dem der Kühler des Fahrzeugs (10) befestigt ist, unterhalb der Stoßfängerleiste (12) angeordnet ist, so dass sie bzw. er auf den Strukturen am Vorderende des Fahrzeugs (10) ruht, und gegebenenfalls angemessen verstärkt ist.