DE9319359U1 - Sicherheitskarosserie für Pkw in Komponentenbauweise - Google Patents

Description

Beschreibung

Sicherheitkarosserie für Pkw in Komponentenbauweise

Bisherige Pkw haben vor und hinter einer Sicherheitszelle, je nach Größe, größere oder kleinere Knautschzonen, die Aufp*rallenergie vernichten sollen. >

Je kleiner ein Pkw ist, um so geringer werden die Absorbtipnen ausfallen, bzw. um so größer werden die auf die Insassen wirkenden Kräfte. Desweiteren sind bei Knautschzonen immer durch nicht deformierbare

Teile (Lenkgetriebe, AntriLebseinheitenViGrähzen gesetzt. Verzichtet man bei Kleinwagen auf Knautschzonen oder minimiert diese, können bei Unfällen die Insassen so großen Kräften ausgesetzt sein, daß trotz einer intakten Sicherheitszelle, mit tödlichen Verletzungen der Insassen zu rechnen ist.

Dieses Problem wird mit den in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Durch die von mir erdachte Karosserie, soll eine größere Überlebenschance für Insassen bei Unfällen gewährleistet, und durch die Modultechnik ein Wechsel auf umweltgerechte Äntrxebsmoglichkeiten möglich sein. (z.B. Elektro- oder Gasantrieb im Kurzstreckenbereich).

Eine vorteilhafte Ausführung ist im Schutzanspruch 2 angegeben.

Das Fahrzeug kann hinten gelenkt werden. Hierdurch vereinfacht sich ein Modulwechsel, da zwischen der Sicherheitszelle und dem Antriebsmodul die Lenkverbindung entfällt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist im Schutzanspruch 3 angegeben.

Hierdurch kann auf eine verletzungsgefährdende herkömmliche Lenksäule verzichtet werden.

Aufprallenergie wird absorbiert:

1. Bei Auffahrunfällen durch ein "unterfahren" des Kfz., auf welches aufgefahren wird.

2. Bei Frontalunfällen durch ein unter, bzw. überfahren, der Kfz., gegeneinander.

3. Bei Frontalunfällen auf starre Hindernisse durch ein kontrolliertes Abreissen und Einklappen des Antriebsmodules.

(Einstellige Ziffern in· l£La«imern feezien*en sUch auf die heiligenden Abbildungen)

Dies wird dadurch erreicht, daß die Bewegungsenergie des Fahrzeuges, nicht in Verformung umgewandelt wird, sondern soweit als möglich bestehen bleibt. Dies wird durch die Keilform an Front und Heck der steifen Zellen (1,2) gewährleistet. Aufbauten (3) die dem Design oder der Gepäckaufnahme dienen, müßen daher leicht verformbar konstruiert sein. Das Kfz. kann durch die Keilform der starren Elemente weiter in Bewegung bleiben und wird durch unter- bzw. Überfahren gebremst. Sollten bei diesem Vorgang die Beschleunigungskräfte, die auf die Insassen wirken, gesundhextsgefährdende Maße annehmen, reißt der so dimensionierte Scherstift (4), bzw. ein ähnliches Verbindungselement ab, so daß sich die Sicherheitszelle (2) nun mit wieder erträglichen Verzögerungskräften, wie auf einem Schlitten, auf dem starren Antriebsmodul (1) weiterbewegen kann. Zur Abstimmung dieser Kräfte, können auch Verbindungselemente (5) (Drahtseile oder ähnliches) in A-säulen und Dachholmen, und/oder in den weiterführenden Holmen des Antriebsmoduls eingebracht werden, die hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch gebremst werden. Desweiteren befindet sich ein Verbindungselement (6) im unteren hinteren Bereich des Antriebsmodules, welches gestaucht, gestreckt und gebogen werden kann. Sobald im allgemeinen, trotz üblicher Sicherheitseinrichtungen (Gurte, Airbag) mit Todesfolgen für die Insassen (7) zu rechnen ist, reißen auch diese so dimensionierten Verbindungselemente (4,5,6), so daß die Sicherheitszelle (2) das Hindernis überfliegen kann und leicht gebremst durch überschlagen oder rutschen an Energie verliert. Kraftstoffunterbrechung läßt sich durch Elektroventile gewährleisten, die stromlos schließen, sollte der Kraftstofftank in der Sicherheitszelle (2) und nicht im Antriebsmodul (1) untergebracht werden. Sollte das Fahrzeug etwa bei einem starren Hindernis stoppen, welches ein Überfliegen nicht ermöglicht, so wird durch die

Verbindungselemente (4,&dgr;,&idigr;6): ündi dutch*ö3q IJorm der Komponenten (1,2) die Sicherheitszelle (2) aufgerichtet, so daß sich inbesondere für den Kopf günstigere Verzögerungskräfte ergeben, da diese bei einem Aufprall in Richtung der Wirbelsäule verlaufen. D.h. Reifen, Federelemente, Sitze und schließlich auch Bandscheiben können Beschleunigungskräfte auffangen. Dies kann bei optimalem Einknicken bis zum Kompressionsbruch einzelner Wirbel gehen, die nicht einmal eine Querschnittslähmung zur Folge haben müssen, aber das Gehirn von den tödlichen Verzögerungskräften entlasten. Die genaueren Abläufe und Details sind auf den mitgelieferten Abbildungen zu betrachten.

Abbildungen 1:

Schematische Darstellung der wichtigsten Komponenten

Antriebsmodul (1), Sicherheitszelle (2).

Diese können mit leicht verformbaren Karosserieteilen umgeben werden.

Das Dehnelement (5) in Ausschnitt A kann z.B. aus einem Stahlseil bestehen, sollte das Verbindungselement (6) in Ausschnitt B jedoch stabil und elastisch genug hergestellt werden können, kann auf dieses Dehnelement (5) in Ausschnitt A verzichtet werden.

Das Verbindungselement (6) kann in Länge, Stauch-, Streck- und Biegeverhalten dem jeweiligen Fahrzeuggewicht angepaßt werden. Die Form und Ausführung des Verbindungselementes (6), ist im Crashtest zu ermitteln.

Vermutlich muß der Scherstift (4), bzw. ähnliche andere oder zusätzliche Verbindungselemente, die die beiden Komponenten (1,2) starr verbinden, bei 60g die auf die Insassen einwirken, reißen.

Die anderen Elemente (5,6) müssen sich spätestens bei 100g trennen.

Für den Kopf der Insassen sind 80g lebensgefährlich.

Bei welche Kräften die einzelnen Verbindungselemente

(4,5,6) genau abreißen &o*Llen, bzw*.

Materialform, Materialstärke und die endgültige Positionierung der Elemente, muß ein Crashtest ergeben.

Abbildung Seite 2i

Verhalten des Kfz. bei einem Auffahrunfall

Linkes Fahrzeug ist "aufgefahrenes Fahrzeug" Rechtes Fahrzeug ist "auffahrenes Fahrzeug"

Bild 1: Auffahrendes Fahrzeug neigt sich durch dynamische Achslastverlagerung beim Bremsen leicht nach vorn und unterstützt hierdurch den durch die Keilform beabsichtigten "Unterfahreffekt".

Bild 2: Auffahrendes Fahrzeug zerstört die weiche Komponente (3) im Heck des aufgefahrenen Fahrzeugs. Erste Bewegungsenergie (ausgenommen Bremsvorgang) wird vernichtet.

Bild 3: Auffahrendes Fahrzeug schiebt sich unter das aufgefahrene Fahrzeug. Durch die Leistung, die hierbei erbracht wird, ergibt sich ein progressives Ansteigen der Kräfte, die die negativen Beschleunigung bewirken. D.h., bei niedriger Aufprallgeschwindigkeit ist die negative Beschleunigung sehr gering, da auch die Leistung sehr gering ausfällt, da das aufgefahrene Fahrzeug nur sehr gering angehoben wird. Die Leistung, die bei hoher Geschwindigkeit erbracht werden muß, fällt jedoch exponential höher aus, da das aufgefahrene Fahrzeug auch höher angehoben wird. Daher ist bei hoher Auffahrgeschwindigkeit, die negative Beschleinigung aufgrund dieser höheren Leistung größer. Zu beachten ist auch, daß durch das Anheben des aufgefahrenen Fahrzeugs, der sogenannte "Peitscheneffekt" der Halswirbelsäule für die Insassen (7) des aufgefahrenen Fahrzeugs vermindert wird, bzw. ganz entfällt. Die hinteren Fahrwerkselemente

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des aufgefahrenen Fahrzfeu^sl absorbieren*: zusatz lieh, durch Einfedern, Aufprallenergie. Ein Eindringen der Hinterradreifen in die Windschutzscheibe des auffahrenden Fahrzeugs wird vorerst vernachläßigt, da es sich hierbei um höchstens 20 cm handelt. Dies kann durch gängige technische Maßnahmen (Winkel, Abstände, Materialien, Sicherheitsglas, Mittelstrebe Windschutzscheibe) bedenkenlos gehalten werden. Eine genaue Problemlösung diesbezüglich muß ein Praxistest ergeben.

Bild 4: Endposition der Fahrzeuge

Abbildungen Seite 3

Verhalten des Kfz. bei einem Frontalunfall

Bild 1: Fahrzeuge im Begegnungsverkehr.

Bild 2: Fahrzeuge prallen frontal aufeinander. Durch die kleine und steife Frontfläche ist zu erwarten, daß die Fahrzeuge über-, bzw. untereinander rutschen.

Bild 3-4: Bewegungsablauf

Bild 5: Die vorderen Fahrwerkselemente des oberen Fahrzeugs absorbieren zusätzlich, durch Einfedern, Aufprallenergie. Ein Eindringen der Fahrzeugfront in die Windschutzscheibe des unteren Fahrzeugs wird durch die hier gewählten Winkel und Federwege ausgeschlossen.

Abbildungen Seite 4:

Verhalten des Kfz. bei Auftreffen auf starre Hindernisse

Bild 1: Bewegungsablauf

Bild 2: G-Kräfte für die Insassen sind lebensgefährlich. D.h. starre Verbindungen (4) reißen. (Scherstifte oder ähnliches)

Bild 3: Dehnelemt (5) tfctftt; äusT dein hi^Ä.gewählten Einbauort &Agr;-Säule aus. Vebindungselement (6) verformt (staucht, biegt, dehnt) sich und ermöglicht so Bewegung.

Bild 4-6: Bewegungsablauf

Bild 7: Die Fahrwerkselemente absorbieren zusätzlich, durch Einfedern, Aufprallenergie. Eine genaue Lösung der Scher,-Verbindungs- und Dehnelemente (4,5,6) muß ein Crashtest ergeben, inbesondere was die Belastung für die Insassen angeht und den Bewegungsablauf wie geplant ermöglicht.

Abbildungen Seite 5:
Darstellung der Grifflenkung.

Die Griffe (8) werden zur Richtungsänderung wie ein Fahrradlenker bewegt. Die Lenkung kann mit einer Schaltung kombiniert werden. Um die Hände bei Schaltgetrieben an der Lenkvorrichtung zu belassen, wird mittels Drehung eines Griffes (8) (vorzugsweise der rechte) nach rechts oder links, hoch- oder runtergeschaltet. Der Leerlauf rastet ein, wenn der Lenk-/schaltgriff gegen Federdruck nach unten gedrückt wird. Die Drehung zum Schalten, bzw. der Druck nach unten kann erst nach Daumendruck eines Sicherheitsschalters (9) erfolgen. Dieser kann mit einer automatischen Kupplung kombiniert werden. Der Rückwärtsgang kann seperat geschaltet werden (Schalter im Armaturenbrett, o.a.), oder durch Hochziehen eines Lenk-/Schaltgriffes. Der Rückwärtsgang rastet in jedem Fall nur bei Fahrzeugstillstand und Leerlaufstellung des Fahrgetriebes ein. Die einzelnen Dreh-, Drück- und Zugbewegungen, also, ob Drehung nach rechts jetzt herauf oder herrunterschaltet, bzw. die endgültige Form der Griffe, muß ein Verbrauchertest, mit anschließender Anamnese und Fehlbedienungsauswertung ergeben.

Abbildung Seite 6 III' I .' ' "I. :

Die Griffe (8) können auch so gestaltet sein, daß sie horizontal stehen. Dies hängt nur von einem Ergonomietest ab. Schutzbedürftig ist hier das Bedienprinzip mit kombinierter Schaltmöglxchkeit.

Abbildung Seite 7

Schematische Darstellung des Lenkprinzipes. Der Pfeil symbolisiert die Lenkrichtung des Fahrzeug. Die Blickrichtung ist von oben auf die Sitzfläche (10) und Sitzlehne (11) der fahrzeugführenden Person. Die Lenkgriffe (8) befinden sich rechts und links neben der Sitzfläche.

Claims (3)

1. Schutzansprüche ^: .^ ,; " '

   !.Sicherheitskarosserie für Personenkraftwagen mit auswechselbarem Antriebsmodul, für verschiedene Energieträger. ■

   Kennzeichnend ist, daß diese Karosserie im vorderen Bereich keine verformbaren Strukturen hat, die der Absorbtion von Aufprallenergie dienen. Diese können aus design-technischen Gründen jedoch angebracht werden, d.h. sollten sich solche verformbaren Teile dort befinden, dient dies optischen und praktischen Zwecken. Im Heckbereich befindet sich ein verformbares Stück Karosserie. Dieses dient der Gepäckaufnahme und der Vernichtung von Aufprallenergie bei Auffahrunfällen.
2. 2. Karosserie nach Schutzanspruch 1

   Kennzeichnend ist, daß das Kfz. mit hinten gelenkten Rädern ausgestattet werden kann.
3. 3. Karosserie nach Schutzanspruch 1

   Kennzeichnend ist, es kann auf eine Lenksäule verzichtet werden. Als Ersatz können zwei Schiebegriffe parallel in Fahrtrichtung neben der Sitzfläche des Fahrers geführt werden.