WO2014173476A1 - Schutzeinrichtung für eine vorbaustruktur eines kraftwagenrohbaus - Google Patents

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WO2014173476A1
WO2014173476A1 PCT/EP2014/000396 EP2014000396W WO2014173476A1 WO 2014173476 A1 WO2014173476 A1 WO 2014173476A1 EP 2014000396 W EP2014000396 W EP 2014000396W WO 2014173476 A1 WO2014173476 A1 WO 2014173476A1
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WO
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support
vehicle
protective device
cross member
obstacle
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/000396
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Ballenthien
Gernot JÄGER
Reinhard KÖBERLING
Sven Schrot
Asmir Salkic
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
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Priority claimed from DE201310007263 external-priority patent/DE102013007263A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/152—Front or rear frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B60R19/26—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
    • B60R19/34—Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means destroyed upon impact, e.g. one-shot type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R2021/0002—Type of accident
    • B60R2021/0023—Offset collision

Definitions

  • the invention relates to a protective device for a front structure of a
  • Motor car bodies are known whose front end structure comprises respective side members, at the front ends of which a cross member is at least indirectly supported, the respective end portions of which protrude laterally relative to the respectively associated side member.
  • Car body shell come in such an accident scenario.
  • an accident scenario results in which a high load on the vehicle structure struck by the obstacle and / or the accident-induced accelerated vehicle wheel can occur in the region of a front end wall of the passenger compartment, a front vehicle pillar and / or a side wall in this area.
  • the object of the present invention is to provide a protective device by means of which an improved accident behavior can be realized in such an accident scenario.
  • Width overlap in which the obstacle or an accident partner impinges on the outer structure of the outer side of the respective longitudinal member, which ensures the introduction of force into the load-bearing shell structures.
  • an associated wedge element is arranged in the respective corner region between the corresponding end portion of the cross member and the associated side member.
  • the wedge element forms when hitting the obstacle by rotation or by screwing a lever between the obstacle or the barrier on the one hand and vehicle-mounted components such
  • the protective device according to the invention is to be considered that at the same time the corresponding side member is activated and can absorb additional energy.
  • Width overlap ensures the introduction of force into the load-bearing shell structures. In other words, thus results in a reliable power path starting from the corresponding acted upon end portion of the front cross member via the respectively associated energy absorption element and / or the associated side member and further to the rear, where according to the respective load path the accident force on a 9.schweiler, a respective cross member and others Longitudinal beams can be transmitted in the passenger compartment. A failure of corresponding shell structures in the passenger compartment can thus be avoided.
  • Another essential aspect of the present invention is the fact that the support elements even in a frontal collision with an obstacle with low
  • Width coverage to ensure the desired order of deformation, in which first the energy absorption elements and subsequently the respective side members are deformed.
  • the support elements ensure that the energy absorption elements and / or the associated side member do not buckle prematurely, which would lead to premature failure of the stem structure or the desired deformation order.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that at least one in the vehicle longitudinal direction arranged in front of an associated vehicle and a corresponding side member laterally outwardly projecting start element is provided, which is connected to the front cross member and supported by a support on the longitudinal member.
  • Start element is initially an early activation of the not directly detected by the obstacle load path with the side member and a front arranged energy absorption element possible, so that in the early course of the accident scenario already kinetic energy can be selectively reduced.
  • a block between the obstacle and a drive unit can then be formed by the accidental displacement of the starting element - by means of the support - whereby this is acted upon by an accident force and thereby in
  • Vehicle transverse direction is moved or moved. This activation of the mass of the drive unit away from the obstacle leads to an early reduction of
  • the block-forming starting element can not only the drive unit
  • the protective device is suitable in principle for all types of drive units, which include, for example, an engine, in particular an internal combustion engine, and a transmission, which is coupled to the engine.
  • the protective device can be easily adapted to different engine-transmission configurations as well as to alternative drives in which an electric motor is used as the engine and the transmission may be omitted.
  • the support is supported by means of a specifically resilient abutment on the longitudinal member.
  • the targeted yielding connection of the support on the longitudinal member in the vehicle transverse direction can be achieved in particular in a head-on collision, in which the accident partners with low or high speed centrally meet, not to an activation of the support with an associated displacement of the drive device in the vehicle transverse direction comes.
  • the cross member strikes a rigid wall with full coverage, it will deflect and the post will deflect outwards.
  • a rotation of the support about an axis of rotation on the corresponding side member can be adjusted. This can be achieved for example by the design and arrangement of
  • Tire mountains is meant the volume of the deformed front wheel.
  • a further advantageous embodiment provides that the abutment for supporting the support on the side member has a portion which projects at an angle relative to the longitudinal member. In this way, the desired targeted flexibility of the abutment in the vehicle transverse direction and in the vehicle longitudinal direction can be achieved in a simple manner.
  • Start element as a result of an accidental displacement in support system with the Vehicle are movable or are, whereby this position in an alternate position is pivotable.
  • the support and / or the starting element can be supported on the vehicle wheel or its rim, whereby the displacement of the vehicle or of the vehicle is determined by the ramp formed by the support and / or the starting element
  • the Drive unit can be supported in the vehicle transverse direction.
  • the load of the barrier can thus be directed targeted into the sill or on the sill.
  • the kinematics of the vehicle wheel can therefore be influenced in a targeted manner and, for example, a screwing in of a front part of the vehicle wheel can be effected in order to be able to do so
  • block formation of the vehicle wheel with a side skirts arranged behind the vehicle wheel in the vehicle longitudinal direction as a result of an accidental rearward displacement of the vehicle wheel in the direction of the side skirts can be represented or prevented.
  • Front structure of a passenger car with a supported on each respective longitudinal members cross member whose respective end portions protrude laterally relative to the respectively associated side members, and with a protective device after a first
  • Embodiment which comprises in the respective corner region between the corresponding end portion of the cross member and the associated side member a wedge member which is designed as an extruded profile;
  • Front collision of the passenger car is presented with an obstacle with low latitude coverage for explaining the protective device according to the first embodiment;
  • Front structure of a motor vehicle body shell with a protective device which comprises respective triangular support elements, by means of which respective end portions of a cross member are supported on a respectively associated energy absorption element and / or behind a longitudinal member of a main longitudinal member plane;
  • Fig. 5a, 5b is a fragmentary and schematic plan view of the
  • FIGS. 3 and 4 Front structure according to FIGS. 3 and 4 with the protective device according to the second embodiment with respective, alternatively designed support elements according to a third embodiment and a fragmentary perspective view of one of the two
  • Fig. 6a, 6b a partial and schematic plan view of the
  • FIGS. 3 to 5a Front structure according to FIGS. 3 to 5a with the protective device according to the second embodiment with respective, alternatively designed supporting elements according to a fourth embodiment as well as a fragmentary perspective view of one of the two
  • Fig. 7a, 7b a partial and schematic plan view of the
  • FIG. 8a, 8b is a fragmentary and schematic plan view of the
  • FIG. 3 to 7a Front structure according to Figures 3 to 7a with the protective device according to the second embodiment with respective, alternatively designed support elements according to a sixth embodiment and a fragmentary perspective view of one of the two support elements;
  • Fig. 10 is a further, partial and schematic plan view of a
  • Fig. 11 is a further, partial and schematic plan view of a
  • FIG. 12 is a fragmentary perspective view of a protective device for a front crumple zone of a passenger car in a frontal collision with an obstacle with low latitude coverage according to a third embodiment, which at least one arranged in the vehicle longitudinal direction in front of an associated vehicle and a corresponding side member laterally outwardly projecting starting element includes which is connected to a front cross member and by means of a support on
  • FIG. 13 is a fragmentary plan view of the protective device according to the third embodiment of FIG. 12 with the in the cross member inserted and by means of the support at the corresponding
  • Support system is movable with the vehicle or are, whereby this is pivotable in an evasive position; a partial plan view and a fragmentary
  • FIG. 1 is a fragmentary perspective side view of a
  • one of two longitudinal members 112 can be seen
  • Main longitudinal member plane which is substantially horizontal in the
  • FIG. 2 a which shows the left front region of the front structure 110 in a partial plan view
  • the correspondingly visible left side member 1 2 is supported in the region of a front end wall 14 of a passenger compartment 116.
  • a corresponding, not visible in the figures right side rail is formed in an identical manner and extends to the right of the partially recognizable drive unit 118th
  • a crash box energy absorption element 120 is inserted and supported, is held by the intermediary of a cross member 122 of a not further recognizable bumper.
  • the cross member 122 comprises a respective laterally associated end portion 124, which relative to the associated longitudinal member 112 for
  • the respective end section 124 is arranged in front of a laterally assigned, but not recognizable, wheel housing of a corresponding front wheel 126.
  • Energy absorbing member 120 - is a respective wedge member 130 of a
  • this wedge element 130 has a honeycomb structure and is formed from an extruded profile, for example from an aluminum or steel alloy.
  • the wedge element 130 is adapted in its shape to the corner region 128.
  • the wedge member 130 is, for example, to the curvature of the end portion 124 and the course between the energy absorbing member 120 and the front end of the actual longitudinal beam 112 tuned so that it rests on both the cross member 122 and the side rail 112 correspondingly large area.
  • a corresponding mirrored identical wedge element 130 is on the other
  • Cross member 122 is provided.
  • the obstacle 132 strikes the stem structure 110 in such a way that the laterally associated one
  • Obstacle 132 associated wedge element 130 of the protective device first, that the corresponding associated side member 112 is activated early.
  • a rear corner region 134 of the wedge element 130 serves with a corresponding application of force by the obstacle 132 as a rotation pole or pivot about which the wedge element 130 is rotated / pivoted in the direction of the arrow 136 as a result of the application of force by the obstacle 132.
  • the wedge member 130 is supported with the corner portion 134 ahead of the associated side member 112 and the underlying drive unit 118 from.
  • the wedge element 130 is thus moved as far as in the direction of the drive unit 18 according to the arrow 138 until a corresponding support is given.
  • the drive unit 118 is arranged near the inside of the associated longitudinal member 112.
  • Longitudinal member 112 and the drive unit and a corresponding support member may be arranged so that the wedge member 130 does not have to be moved excessively in the direction of the arrow 138 before there is a lever-like support.
  • the fact that the wedge element 130 forms a lever results in a movement of the front structure 110 or the motor vehicle as a whole from the barrier or the obstacle 32 away, whereby the shell structure is relieved in a manner to be described in more detail below.
  • the support on the associated side member 112 or on the underlying drive unit 118 in the vehicle transverse direction leads to the formation of a ramp, so that the vehicle is moved early in the vehicle transverse direction of the obstacle 132 away.
  • a front end face 140 of the wedge element is provided with the associated end portion 24 of the cross member 22 as Abgleitschräge 142 so that the relative position between the front structure 110 and the obstacle 132 changed so that this is moved as far as possible to the vehicle au side.
  • FIGS. 2c and 2d The result of the displacement of the obstacle 132 in the vehicle transverse direction to the outside is shown in FIGS. 2c and 2d.
  • the front wheel 126 is not excessively screwed with its rear end 143 due to the connection by means of its suspension members 144 to the vehicle center, but rather - at least on Beginning of the impact on the passenger compartment 116 - is positioned approximately in the straight-ahead driving position.
  • the front wheel 126 meets with its rear end 143 in
  • Vehicle pillar (A-pillar) and the vehicle center a front cross member 148 connects, on.
  • this avoids the fact that inside the corner area there are considerable end wall intrusions, which would entail considerable risk of injury for the respective vehicle occupants-in the present case the vehicle handlebar.
  • FIG. 3 in turn, in a fragmentary and schematic plan view of a front end structure 210 of a motor vehicle bodyshell of a passenger car is shown.
  • respective longitudinal members 220 of a are recognizable
  • Main longitudinal member plane extending rearwardly to the front end of a passenger compartment 214 in the region of a front end wall 216, and from there below a vehicle floor in the direction of respective front ends of associated
  • the cross member 224 which may be designed, for example, as a closed, fiber-reinforced profile or else as an extruded profile or metal construction or the like, projects laterally with respective lateral end sections 226 relative to the respectively associated longitudinal member 212 or energy absorption element 222.
  • the protuberance structure 210 is associated with a protective device according to a second embodiment, which according to Figure 3, two support elements 228th includes.
  • the support elements 228 are configured correspondingly mirror-symmetrical. They can be designed, for example, as closed, fiber-reinforced profiles or else as extruded profiles or metal structures or the like. It can be seen that the
  • Support members 228 having respective front end faces on the curvature of the respective associated side end portion 226 of the cross member 224 and with their inner end faces to the contour or the transition between the respective
  • Energy absorption element 222 and the longitudinal beam 220 are adapted.
  • the support elements 228 extend laterally outwardly to at least approximately to the respective outer end of the cross member 224.
  • this is not mandatory
  • the support elements 228 extend laterally over a considerable length range up to the height of the longitudinal members 220. Thus, there is a lateral overlap between the support elements 228 and the respective longitudinal members 220.
  • Passenger car are supported with a standing or moving obstacle to the rear.
  • the targeted support of the respective end portion 226 of the cross member 224 relative to the associated energy absorbing element 222 and / or the associated side member 220 the introduced in a corresponding frontal impact in the region of the respective end portion 226 in the front end structure 210 forces can be introduced in an improved manner in the power-transmitting shell sections , be redirected.
  • an area of the passenger compartment 214 positioned behind the corresponding end section 226 and in particular its front end wall 216 is not excessively deformed or, in particular, the laterally associated front wheel does not cause excessive intrusion into the end wall 216 or the passenger compartment 214.
  • the respective support element 228 is supported and fastened at least with a partial region on the associated side member 220 and at least with a partial region on the associated energy absorption element 222.
  • Energy absorption element 222 and the associated side member 220 is presently provided so that the desired order of deformation is maintained. This means that in the event of a frontal impact, first the energy absorption elements are deformed before, in the following, depending on the severity of the impact, the side members 220 are then used for absorbing accident energy.
  • Deformation order may possibly be achieved in that the longitudinal members 220 are first subjected to an accident force after the corresponding energy absorption element 222 has already been substantially deformed.
  • Energy absorption element 222 is carried out. Rather, it is ensured by the respective support element 228 that the desired deformation order is maintained.
  • the respective support element 228 itself can be made of various metal alloys,
  • the respective support element as a carrier or receptacle for units such as pumps, electric motors, control devices or the like. This results in an optimal utilization of the available space.
  • the respective support members 228 are alternatively configured. It can be seen here that the support elements 228 have a peripherally closed, substantially triangular outer contour 230, as is also shown by way of example in FIG. 5a. An inner space 232 of the respective support element 228 is -im
  • Interior 232 formed hollow. It can be seen in particular in FIG. 5b that, in the present embodiment as well, the support element 228 extends rearwardly as far as the corresponding longitudinal member 220.
  • a strip-like support element 228 of larger cross-section is selected in order to obtain a large-format support on the cross member 224 or on the respectively associated energy absorption element 222 and longitudinal members 220.
  • respective strip elements are used as support element 228, which have a smaller cross section.
  • Embodiment according to Figures 7a and 7b passes through the respective, strip-like support member 228, the hollow profile of the cross member 224 and is supported at the rear of a front wall 238 of the cross member 224 from.
  • the support element 228 with an upper and a lower flange 240, 242 overlaps the hollow profile of the cross member 224, so that a large-format attachment of the respective end section 226 is likewise provided to the rear.
  • the embodiment according to FIG. 9 likewise shows a plug-in solution of the respective support element 228 analogously to the embodiment according to FIGS. 7a and 7b.
  • the support member 228 passes through the cross member 224 to a front wall 238 ( Figure 7b).
  • the respective support elements 228 are in the present case at least indirectly connected to one another via a tension element 246.
  • the tension member 246 here a cable, for example made of steel or a fiber-reinforced plastic (with carbon, glass, aramid or basalt fibers or the like) - is laid, for example, according to the curvature of the cross member 224.
  • the tension element on the front side of the cross member 224 for example, laid in a shaft.
  • angle-like adapters 244 are provided on the side of the crossbeam 224, via which the associated support element 228 is fastened to the corresponding end section 226 of the crossbeam 224.
  • FIG. 11 shows an embodiment which essentially corresponds to FIG
  • Embodiment according to the figures 8a and 8b but in each case two support elements 228 are provided per side, which via corresponding adapter elements 236 on the side of the corresponding energy absorption element 222 and longitudinal beam 220 and on the side of the cross member 224 via respective upper straps 240 and lower straps 242nd are fixed.
  • Embodiments can also be combined or varied. Also regarding the
  • FIG. 12 is a fragmentary perspective view of a front crumple 310 of a body 312 of a passenger car is shown. Evident is seen in the forward direction - left side of the vehicle, which also applies for the right side of the vehicle.
  • the crumple zone 310 comprises a left-side longitudinal member 314 of a main longitudinal member plane, to which a bending cross member 318 of an otherwise not recognizable bumper is connected via an energy absorption element 316.
  • On the outside of the longitudinal member 314, a wheel house for a corresponding left vehicle wheel 326 is provided.
  • a drive unit 320 arranged in an engine compartment can be seen with an engine 322 and a transmission 324 coupled thereto.
  • the engine 322 is, for example, an internal combustion engine, which may alternatively also be an electric motor in which, if appropriate Transmission 324 can be omitted.
  • the crumple zone 310 has a protective device 330 according to a third
  • Embodiment which in each case laterally in the vehicle longitudinal direction in front of the associated vehicle wheel 326 arranged and the corresponding side member 314 laterally outwardly projecting thrust element 332 which is connected to the front bending cross member 318 and supported by a support 334 on the longitudinal member 314.
  • the starting element 332 is designed, for example, as a metal carrier element of a bent extruded profile, which in the present case the cross member 318 is inserted and fixed there. It would also be conceivable that
  • Start element 332 movably guided on the cross member 318 to position.
  • the support 334 which is connected to the starting element 332, for example, fixedly or via a bearing, is supported on the longitudinal member 314 by means of a specifically designed abutment 336, which is explained in more detail below.
  • the abutment 336 is in the present case designed as a sheet-metal structure and comprises a first section 338 abutting the longitudinal member 314 and a second section 340 projecting at an angle relative to the longitudinal member 314 or the first section 338.
  • the abutment 336 is attached to the longitudinal member via the first section 338 Connected 314; via the second section 340, the support 334 is connected to the abutment 336.
  • the protective device 330 according to the third embodiment leads in particular in frontal collisions with a low latitude coverage of, for example, 25%.
  • Fig. 13 shows the obstacle 328 and the barrier before hitting the
  • FIG. 14 shows the protective device in the course of the frontal collision, wherein the obstacle 328 is located in front of the vehicle wheel 326.
  • the starting element 332 designed as an insert in the cross member 318 activates the load path of the crash box / box not covered by the barrier or obstacle 328
  • the trained as a pendulum support post 334 deforms the longitudinal member 314 according to an arrow Q in the vehicle transverse direction and thus pushes the drive unit 320 with the gear 324 and the motor 322 at.
  • the acceleration of the drive unit 320 results in an evasive movement of the vehicle relative to the barrier 328, which in addition reduces kinetic energy of the vehicle.
  • the abutment 336 which serves as a support of the support 334, is moved in the direction of the longitudinal member 314 as a result of the force acting on it, until the section 340 on the side member 314 is present.
  • the abutment 336 is therefore in both
  • the support 334 beats around the impact point on the longitudinal member 314, ie about an axis of rotation, and can thus be supported on the wheel 326 or on its rim.
  • Guard 330 is on the one hand, the drive unit 320 in Vehicle transverse direction according to the arrow Q moves in Fig. 15 and on the other hand, the corresponding vehicle wheel 326 is rotated with its rear portion to the outside. At the ramp formed by the support 334 or by the starting element 332, the displacement of the vehicle can be assisted. Depending on the version (width in the vehicle transverse direction and used wheels-tire combination) and the rotational movement of the wheel is reinforced to the outside. The load of the barrier can thus be specifically directed into the underlying sill 344 or also past this. The acceleration of the vehicle in the vehicle transverse direction leads to an evasive movement relative to the barrier 328, which additionally reduces kinetic energy of the vehicle.
  • FIG. 16 shows a plan view of the front structure 310 of FIG.
  • the schematic plan view shows, in addition to the components already described with reference to the previously explained FIG. 1, an end wall 342 and respective side branches 344, in front of which the front structure or crumple zone 310 is arranged.
  • the starting element 332, the support 334 and the abutment 336 are shown in solid lines at a point in time in which the barrier or obstacle 328 has not yet hit.
  • the support 334 by means of the abutment 336 in the vehicle longitudinal direction and in the vehicle transverse direction selectively resiliently supported on the longitudinal member 314.
  • the time which corresponds approximately to the state shown in FIG. 14, shows the development of the abutment 336 indicated by dashed lines, in particular in FIG
  • the targeted compliance of the abutment 336 in the vehicle longitudinal direction means that no displacement of the drive unit 320 takes place by means of the support 336, which is likewise indicated by dashed lines. This displacement of the drive unit 320 then takes place at the time (shown in dotted lines) after the abutment 336 has been completely extended in the vehicle longitudinal direction and its section 340 ensures that a movement of the
  • Ablagers 336 and the AbStützins of the support 334 is initiated in the vehicle transverse direction, which then leads to the displacement (arrow Q) of the drive unit in the vehicle transverse direction -weg of the obstacle 328-.
  • the starting element 332, the support 334 and the abutment 336 are shown dotted to illustrate this time.
  • the drive unit 320 is moved in the vehicle transverse direction in accordance with the arrow Q and, on the other hand, the corresponding vehicle wheel 326 is rotated outwards with its rear region.
  • the support 334 or the starting element 332 form - optionally with the wheel 326 arranged behind it - a direction indicated by the arrow A Abgleitebene along which the obstacle 328 can slide.
  • the rotation of the wheel 326 according to the arrow D can be targeted to the underlying sill 344 or on this.
  • FIGS. 18a and 18b which is a fragmentary plan view of the
  • FIG. 12 Perspective view of the protective device 330 shown in FIG. 12, now the accident behavior of the protective device 330 according to the third embodiment will be illustrated in a central frontal collision.
  • Vehicle transverse direction compliant connection of the support 334 on the longitudinal member 314 reduces the conflict of objectives with frontal collision at low or high speed, ie when activating the existing load paths in the vehicle longitudinal direction shows the support 334 no or a reduced effect.
  • the bender crossbar 318 hits a rigid wall with full coverage, it bends and the support 334 deflects outward according to the dashed lines.
  • FIG. 19 The mode of operation of the protective device 330 in the case of a central frontal collision is also illustrated once more in FIG. 19, which-analogous to FIG. 17 -shows a schematic plan view of the front-end structure 310 of the passenger car.
  • the support 334 and the abutment 336 is shown at a time in which the bending cross member 318 is not yet centrally on an obstacle, such as a wall, hit.
  • the support 334 by means of the abutment 336 in the vehicle longitudinal direction and in the vehicle transverse direction selectively yielding supported on the longitudinal member 314.
  • Abutment 336 in the vehicle longitudinal direction, so that although an activation of the load path with the crash box the energy absorbing element 316 and the side member 314 takes place, but no displacement of the drive unit 320. At the indicated dotted time of the abutment 336 and its second section 340 this is completely unwound or thoroughlylnaturet.
  • ⁇ x is the extension of the abutment 336 in the vehicle longitudinal direction and the associated displacement of the support point of the support 334 indicated to the rear.
  • the second section 340 is supported on the outside of the side member 314. Up to this stage, there is a return displacement of the support point of the support 334, without any deformation of the longitudinal member 314 due to
  • connection of the support 334 can thus be designed such that in the development of the abutment 336, a rotation about the attachment point on the side member 314 sets, which shifts the point of impact of the support 334 on the longitudinal member 314 in the vehicle longitudinal direction to the end wall 342 out.
  • This can e.g. be necessary by the package of the drive unit 320 in the region of the longitudinal member 314 or an unfavorable large tire mountains in the region of the wheel 326.
  • strut 334 may be used for vehicle-vehicle crash compatibility.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung (330) für eine Vorbaustruktur (110; 210; 310) eines Kraftwagenrohbaus bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis (132; 328) mit geringer Breitenüberdeckung, mit einem an jeweiligen Längsträgern (112; 212; 314) abgestützten Querträger (122; 224; 318), dessen jeweilige Endabschnitte (124; 226) gegenüber dem jeweils zugehörigen Längsträger (112; 212; 314) seitlich überstehen, wobei die jeweiligen Endabschnitte (124; 226) des Querträgers (122; 224; 318) am zugehörigen Energieabsorptionselement (120; 222; 316) und/oder Längsträger (112; 212; 314) abgestützt sind.

Description

Schutzeinrichtung für eine Vorbaustruktur eines Kraftwagenrohbaus
Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine Vorbaustruktur eines
Kraftwagenrohbaus gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen sind allgemein
Kraftwagenrohbauten bekannt, deren Vorbaustruktur jeweilige Längsträger umfasst, an deren vorderen Enden zumindest mittelbar ein Querträger abgestützt ist, dessen jeweilige Endabschnitte gegenüber dem jeweils zugehörigen Längsträger seitlich überstehen.
Zudem ist es bekannt, dass Frontalkollisionen mit einem sich bewegenden oder stehenden Hindernis mit einer geringen Breitenüberdeckung äußerst problematisch sind, und zwar insbesondere im Hinblick auf Verletzungen der vorderen Fahrzeuginsassen. Bei derartigen Frontalkollisionen besteht nämlich das Problem, dass ein jeweiliger seitlicher, innenseitig eines korrespondierenden vorderen Fahrzeugrads angeordneter Längsträger in Folge der geringen Breitenüberdeckung nicht durch das Hindernis/den Unfallpartner beaufschlagt wird und somit nicht zur Absorption von Aufprallenergie beitragen kann. Da somit die lastpfadversteifenden Strukturen wie beispielsweise ein vorderer Querträger, jeweilige Längsträger, jeweilige Seitenschweller und hintere Querträger auf Höhe der Fahrgastzelle die Aufprallenergie nicht optimal Aufprallenergie aufnehmen können, weil durch das Hindernis bzw. den Unfallpartner der entsprechende Lastpfad nicht
beaufschlagt wird, kann es zu einem nicht optimalen Ansprechverhalten des
Kraftwagenrohbaus bei einem solchen Unfallszenario kommen. Vielmehr ergibt sich bei derartigen Frontalkollisionen ein Unfallszenario, bei dem es zu einer hohen Belastung der vom Hindernis und/oder vom unfallbedingt beschleunigten Fahrzeugrad getroffenen Fahrzeugstruktur im Bereich einer vorderen Stirnwand der Fahrgastzelle, einer vorderen Fahrzeugsäule und/oder einer Seitenwand in diesem Bereich kommen kann.
Gegebenenfalls kann dies zu Intrusionen in die Fahrgastzelle insbesondere im Bereich des Fußraums des Fahrzeuglenkers oder des Beifahrers führen sowie gegebenenfalls auch zu einer RückVerschiebung des Cockpits mit den entsprechenden Komponenten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schutzeinrichtung zu schaffen, mittels welcher sich ein verbessertes Unfallverhalten bei einem derartigen Unfallszenario realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schutzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
Um eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein verbessertes Unfallverhalten des Kraftwagenrohbaus ermöglicht, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, zumindest einen der Endabschnitte des Querträgers am zugehörigen Energieabsorptionselement und/oder Längsträger abzustützen. Das heißt, der zumindest eine jeweilige seitliche Endabschnitte des vorderen Querträgers ist so nach hinten hin abgestützt, dass auch bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer
Breitenüberdeckung, bei welcher das Hindernis oder ein Unfallpartner außenseitig des jeweils zugehörigen Längsträgers auf die Vorbaustruktur auftrifft, die Krafteinleitung in die tragenden Rohbaustrukturen gewährleistet bleibt. Es ergibt sich somit ein zuverlässiger Kraftpfad ausgehend vom entsprechend beaufschlagten Endabschnitt des vorderen Querträgers über das jeweils zugehörige Energieabsorptionselement und/oder den zugehörigen Längsträger und im Weiteren nach hinten, wo entsprechend dem jeweiligen Lastpfad die Unfallkraft auf einen Seitenschweiler, einen jeweiligen Querträger und sonstige Längsträger im Bereich der Fahrgastzelle übertragen werden kann. Ein
Versagen entsprechender Rohbaustrukturen im Bereich der Fahrgastzelle kann somit vermieden werden.
Vorzugsweise ist zumindest der auf der Fahrerseite vorgesehene beziehungsweise nächstliegende Endabschnitt des Querträgers am zugehörigen
Energieabsorptionselement und/oder Längsträger abgestützt. Alternativ oder zusätzlich kann auch der andere Endabschnitt des Querträgers am zugeordneten
Energieabsorptionselement und/oder Längsträger abgestützt sein. Im Folgenden wird allgemein davon ausgegangen, dass jeweils beide Endabschnitte des Querträgers in entsprechender Weise am zugehörigen/zugeordneten Energieabsorptionselement und/oder Längsträger abgestützt sind. Jedoch kann ohne weiteres die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und -beispiele ohne weiteres auch jeweils nur auf einer Seite des Fahrzeugs realisiert sein, vorzugsweise auf Seiten des Fahrers. Daher gilt auch die auf nur einer Fahrzeugseite vorgesehene Abstützung des Endabschnitts des Querträgers als mit von der Erfindung umfasst und offenbart.
In weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im jeweiligen Eckbereich zwischen dem entsprechenden Endabschnitt des Querträgers und dem zugeordneten Längsträger ein zugehöriges Keilelement angeordnet ist. Ein derartiges Keilelement, welches
beispielsweise in Draufsicht im Wesentlichen dreieckförmig gestaltet ist, bietet mehrere Vorteile beim Auftreffen eines Hindernisses mit geringer Breitenüberdeckung auf die Vorbaustruktur. Einerseits bildet das Keilelement beim Auftreffen des Hindernisses durch Rotation beziehungsweise durch Eindrehen einen Hebel, der zwischen dem Hindernis beziehungsweise der Barriere einerseits und fahrzeugseitigen Bauteilen wie
beispielsweise dem entsprechenden Längsträger und einem Antriebsaggregat abgestützt ist. Durch diesen Hebel wird das Fahrzeug von dem Hindernis beziehungsweise der Barriere weggedrückt. Andererseits entsteht durch die Rotation beziehungsweise das Eindrehen des Keilelements in Folge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung durch das Hindernis eine Rampe, entlang welcher das Hindernis beziehungsweise die Barriere zur Fahrzeugaußenseite hin abgewiesen wird. Sowohl durch das Wegdrücken des Fahrzeugs von dem Hindernis bzw. der Barriere weg als auch durch das Abweisen des Hindernisses beziehungsweise der Barriere nach hinten hin zur Fahrzeugaußenseite wird erreicht, dass sich insgesamt die Intrusionen in eine dahinterliegende Stirnwand sowie Deformationen einer dahinter liegenden Fahrzeugsäule (A-Säule.) und einen dahinterliegenden
Seitenschweller durch das Vorderrad reduzieren lassen. Hierdurch wird insbesondere die Verletzungsgefahr für die vorderen Fahrzeuginsassen deutlich reduziert.
Als zusätzlicher Aspekt der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung ist zu berücksichtigen, dass gleichzeitig der entsprechende Längsträger aktiviert wird und zusätzliche Energie aufnehmen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die jeweiligen, über zugeordnete
Energieabsorptionselemente nach hinten abgestützten Endabschnitte, welche gegenüber dem jeweils korrespondierenden Längsträger beziehungsweise
Energieabsorptionselement zur Fahrzeugaußenseite hin seitlich überstehen, über zumindest jeweils ein zugeordnetes Stützelement an dem zugehörigen
Energieabsorptionselement und/oder Längsträger abgestützt ist. Somit bleibt mittels der Stützelemente auch bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer
Breitenüberdeckung die Krafteinleitung in die tragenden Rohbaustrukturen gewährleistet. Mit anderen Worten ergibt sich somit ein zuverlässiger Kraftpfad ausgehend vom entsprechend beaufschlagten Endabschnitt des vorderen Querträgers über das jeweils zugehörige Energieabsorptionselement und/oder den zugehörigen Längsträger und im Weiteren nach hinten, wo entsprechend dem jeweiligen Lastpfad die Unfallkraft auf einen Seitenschweiler, einen jeweiligen Querträger und sonstige Längsträger im Bereich der Fahrgastzelle übertragen werden kann. Ein Versagen entsprechender Rohbaustrukturen im Bereich der Fahrgastzelle kann somit vermieden werden.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass die Stützelemente auch bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer
Breitenüberdeckung die erwünschte Deformationsreihenfolge gewährleisten, bei welcher zunächst die Energieabsorptionselemente und im Weiteren die jeweiligen Längsträger deformiert werden. Die Stützelemente sorgen dabei unter anderem dafür, dass die Energieabsorptionselemente und/oder den zugehörigen Längsträger nicht vorzeitig ausknicken, was zu einem vorzeitigen Versagen der Vorbaustruktur beziehungsweise der erwünschten Deformationsreihenfolge führen würde.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein in Fahrzeuglängsrichtung vor einem zugeordneten Fahrzeugrad angeordnetes und einen korrespondierenden Längsträger seitlich nach außen überragendes Anschubelement vorgesehen ist, welches mit dem vorderen Querträger verbunden und mittels einer Stütze am Längsträger abgestützt ist. Mittels des mit dem Querträger verbundenen
Anschubelements ist zunächst eine frühzeitige Aktivierung des von dem Hindernis nicht unmittelbar erfassten Lastpfades mit dem Längsträger und einem davor angeordneten Energieabsorptionselement möglich, so dass im frühen Verlauf des Unfallszenarios bereits kinetische Energie gezielt abgebaut werden kann. Im weiteren Verlauf des Unfallszenarios kann dann durch das unfallbedingte Verlagern des Anschubelements - mittels der Stütze - ein Block zwischen dem Hindernis und einer Antriebseinheit gebildet werden, wodurch diese mit einer Unfallkraft beaufschlagt und dadurch in
Fahrzeugquerrichtung bewegt bzw. verschoben wird. Diese Aktivierung der Masse der Antriebseinheit weg von dem Hindernis führt zu einem frühzeitigen Abbau von
Unfallenergie, so dass die Gefahr von Intrusionen in die Fahrgastzelle sehr gering ist. Das blockbildende Anschubelement kann dabei nicht nur die Antriebseinheit
beaufschlagen, sondern gegebenenfalls auch weitere, vorzugsweise eine entsprechend hohe Masse aufweisende Elemente, welche herkömmlicher Weise bei einer
Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung nicht aktiviert werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung besteht darin, dass nur geringe Modifikationen bisheriger Karosserien erforderlich sind. Im Wesentlichen sind lediglich entsprechend abgestimmte Anschubelemente und Stützen - vorzugsweise auf beiden Fahrzeugseiten - zu lagern. Dabei sind baureihen-, Varianten- oder länderspezifische Gegebenheiten auf einfache Weise durch ein entsprechend abgestimmtes und angeordnetes Anschubelement zu berücksichtigen. Die Schutzeinrichtung eignet sich prinzipiell bei allen Arten von Antriebseinheiten, die beispielsweise einen Motor, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, und ein Getriebe, welches mit dem Motor gekoppelt ist, umfassen. Durch entsprechende Ausgestaltung des Anschubelements kann die Schutzeinrichtung dabei einfach auf unterschiedliche Motor-Getriebe- Konfigurationen sowie auf alternative Antriebe, bei denen als Motor ein Elektromotor verwendet wird und das Getriebe gegebenenfalls entfällt, angepasst werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stütze mittels eines gezielt nachgiebigen Widerlagers am Längsträger abgestützt. Durch die gezielte nachgiebige Anbindung der Stütze am Längsträger in Fahrzeugquerrichtung kann insbesondere erreicht werden, dass es bei einer Frontalkollision, bei welcher die Unfallpartner mit geringer oder hoher Geschwindigkeit zentral aufeinander treffen, nicht zu einer Aktivierung der Stütze mit einer damit verbundenen Verschiebung der Antriebseinrichtung in Fahrzeugquerrichtung kommt. Trifft der Querträger beispielsweise mit voller Überdeckung auf eine starre Wand auf, so biegt sich dieser durch und die Stütze weicht nach außen aus. Durch die gezielt in Fahrzeuglängsrichtung nachgiebige Anbindung der Stütze am Längsträger kann hingegen insbesondere erreicht werden, dass sich bei der Abwicklung der
Schutzeinrichtung der Auftreffpunkt der Stütze auf den Längsträger in
Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verschiebt. Dabei kann zudem eine Rotation der Stütze um eine Rotationsachse an dem korrespondierenden Längsträger eingestellt werden. Dies kann beispielsweise durch die Ausgestaltung und Anordnung der
Antriebseinheit oder durch ein ungünstig großes, so genanntes Reifengebirge notwendig sein. Unter Reifengebirge ist dabei das Volumen des deformierten Vorderrades zu verstehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Widerlager zur Abstützung der Stütze am Längsträger einen Abschnitt aufweist, der gegenüber dem Längsträger in einem Winkel absteht. Hierdurch kann in einfacher Weise die gewünschte gezielte Nachgiebigkeit des Widerlagers in Fahrzeugquerrichtung und in Fahrzeuglängsrichtung erreicht werden.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Stütze und/oder das
Anschubelement infolge einer unfallbedingten Verlagerung in Stützanlage mit dem Fahrzeugrad bewegbar sind bzw. sind, wodurch dieses in eine Ausweich position verschwenkbar ist. Somit kann sich die Stütze und/oder das Anschubelement an dem Fahrzeugrad bzw. dessen Felge abstützen, wobei durch die von der Stütze und/oder dem Anschubelement gebildete Rampe die Verschiebung des Fahrzeugs bzw. der
Antriebseinheit in Fahrzeugquerrichtung unterstützt werden kann. Je nach Ausführung des Fahrzeugrades (Breite in Fahrzeugquerrichtung und verwendete Räder-Reifen- Kombination) wird auch die Drehbewegung des Rades nach außenverstärkt. Die Last der Barriere kann somit gezielt in den Schweller oder auch am Schweller vorbei gelenkt werden. Die Kinematik des Fahrzeugrads kann also gezielt beeinflusst und beispielsweise ein Eindrehen eines vorderen Teils des Fahrzeugrads bewirkt werden, um so
beispielsweise eine Blockbildung des Fahrzeugrads mit einem in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Fahrzeugrad angeordneten Seitenschweller infolge einer unfallbedingten RückVerlagerung des Fahrzeugrads in Richtung des Seitenschwellers darzustellen oder zu verhindern.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig.1 eine ausschnittsweise und perspektivische Seitenansicht auf eine
Vorbaustruktur eines Personenkraftwagens mit einem an jeweils zugehörigen Längsträgern abgestützten Querträger, dessen jeweilige Endabschnitte gegenüber den jeweils zugehörigen Längsträger seitlich überstehen, und mit einer Schutzeinrichtung nach einer ersten
Ausführungsform, welche im jeweiligen Eckbereich zwischen dem entsprechenden Endabschnitt des Querträgers und dem zugeordneten Längsträger ein Keilelement umfasst, welches als Strangpressprofil gestaltet ist;
Fig. 2a bis 2d jeweils eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Vorbaustruktur gemäß
Fig. 1 , wobei eine Abfolge verschiedener Zeitpunkte einer
Frontalkollision des Personenkraftwagens mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung zur Erläuterung der Schutzeinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt ist; Fig.3 eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf eine
Vorbaustruktur eines Kraftwagenrohbaus mit einer Schutzeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, welche jeweilige dreieckförmige Stützelemente umfasst, mittels welchen jeweilige Endabschnitte eines Querträgers an einem jeweils zugehörigen Energieabsorptionselement und/oder einen dahinter angeordneten Längsträger einer Hauptlängsträgerebene abgestützt sind;
Fig.4 eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf die
Vorbaustruktur des Personenkraftwagens gemäß Fig. 3 mit der Schutzeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei alternative Stützelemente gemäß einer zweiten Ausführungsform vorgesehen sind;
Fig. 5a, 5b eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf die
Vorbaustruktur gemäß den Fig. 3 und 4 mit der Schutzeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform mit jeweiligen, alternativ gestalteten Stützelementen gemäß einer dritten Ausführungsform sowie eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eines der beiden
Stützelemente;
Fig. 6a, 6b eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf die
Vorbaustruktur gemäß den Fig. 3 bis 5a mit der Schutzeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform mit jeweiligen, alternativ gestalteten Stützelementen gemäß einer vierten Ausführungsform sowie eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eines der beiden
Stützelemente;
Fig. 7a, 7b eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf die
Vorbaustruktur gemäß den Figuren 3 bis 6a mit der Schutzeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform mit jeweiligen, alternativ gestalteten Stützelementen gemäß einer fünften Ausführungsform sowie eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eines der beiden Stützelemente; Fig. 8a, 8b eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf die
Vorbaustruktur gemäß den Figuren 3 bis 7a mit der Schutzeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform mit jeweiligen, alternativ gestalteten Stützelementen gemäß einer sechsten Ausführungsform sowie eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eines der beiden Stützelemente;
Fig. 9 eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf eine
Vorbaustruktur gemäß den Figuren 3 bis 8a mit der Schutzeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei alternative Stützelemente der Schutzeinrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform gezeigt sind;
Fig. 10 eine weitere, ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf eine
Vorbaustruktur gemäß den Figuren 3 bis 9 mit der Schutzeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform mit alternativ gestalteten
Stützelementen gemäß einer achten Ausführungsform;
Fig. 11 eine weitere, ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf eine
Vorbaustruktur gemäß den Figuren 3 bis 10 mit der Schutzeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, bei welcher jeweils zwei Stützelemente pro Seite vorgesehen sind;
Fig.12 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Schutzeinrichtung für eine vordere Knautschzone eines Personenkraftwagens bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung gemäß einer dritten Ausführungsform, welche wenigstens ein in Fahrzeuglängsrichtung vor einem zugeordneten Fahrzeugrad angeordneten und einen korrespondierenden Längsträger seitlich nach außen überragendes Anschubelement umfasst, welches mit einem vorderen Querträger verbunden und mittels einer Stütze am
Längsträger abgestützt ist;
Fig.13 eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Schutzeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 12 mit dem in den Querträger eingesteckten und mittels der Stütze am korrespondierenden
Längsträger abgestützten Anschubelement; eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Schutzeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 13 bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung, wobei sich das Hindernis vor dem Fahrzeugrad befindet; eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Schutzeinrichtung gemäß Fig. 14 im weiteren Verlauf der Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung, wobei durch die Schutzeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform einerseits eine Antriebseinheit des
Kraftwagens in Fahrzeugquerrichtung bewegt wird und andererseits das korrespondierende Fahrzeugrad mit seinem hinteren Bereich nach außen gedreht wird; eine schematische Draufsicht auf die Vorbaustruktur des
Personenkraftwagens mit der Schutzeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform gemäß den Fig. 12 bis 15, deren Unfall verhalten zu verschiedenen Zeitpunkten bei einer Frontalkollision mit einem
Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung angedeutet ist; eine schematische Draufsicht auf die Vorbaustruktur des
Personenkraftwagens mit der Schutzeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform analog zu Fig. 16, wobei deren Stütze und/oder Anschubelement infolge einer unfallbedingten Verlagerung in
Stützanlage mit dem Fahrzeugrad bewegbar ist bzw. sind, wodurch dieses in eine Ausweichposition verschwenkbar ist; eine ausschnittsweise Draufsicht sowie eine ausschnittsweise
Perspektivansicht auf die Schutzeinrichtung gemäß der dritten
Ausführungsform gemäß den Fig. 12 bis 17, wobei das Unfallverhalten der Schutzeinrichtung bei einer zentralen Frontalkollision verdeutlicht ist; und in eine schematische Draufsicht auf die Vorbaustruktur des
Personenkraftwagens mit einer Schutzeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform analog zu Fig. 17, deren Unfallverhalten bei einer zentralen Frontalkollision verdeutlicht ist.
In Fig. 1 ist in einer ausschnittsweisen perspektivischen Seitenansicht eine
Vorbaustruktur 110 eines Kraftwagenrohbaus eines Personenkraftwagens dargestellt. Insbesondere erkennbar ist dabei einer von zwei Längsträgern 112 einer
Hauptlängsträgerebene, welche sich im Wesentlichen horizontal in die
Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Wie in Zusammenschau mit Fig. 2a, welche in einer ausschnittsweisen Draufsicht den linken vorderen Bereich der Vorbaustruktur 110 zeigt, erkennbar ist, ist der entsprechend sichtbare linke Längsträger 1 2 im Bereich einer vorderen Stirnwand 14 einer Fahrgastzelle 116 abgestützt. Ein entsprechender, in den Figuren nicht erkennbarer rechter Längsträger ist in identischer Weise ausgebildet und erstreckt sich rechts des ausschnittsweise erkennbaren Antriebsaggregats 118.
Am vorderen Ende des jeweiligen Längsträgers 112 ist ein zugehöriges, häufig auch als Crashbox bezeichnetes Energieabsorptionselement 120 eingesteckt und abgestützt, unter dessen Vermittlung ein Querträger 122 eines nicht weiter erkennbaren Stoßfängers gehalten ist. Der Querträger 122 umfasst dabei einen jeweils seitlich zugeordneten Endabschnitt 124, welcher gegenüber dem zugeordneten Längsträger 112 zur
Fahrzeugaußenseite hin übersteht. Der jeweilige Endabschnitt 124 ist dabei vor einem seitlich zugeordneten, hier jedoch nicht erkennbaren Radhaus eines entsprechenden Vorderrads 126 angeordnet.
In einem jeweiligen Eckbereich 128 zwischen dem entsprechenden Endabschnitt 124 des Querträgers 122 und dem zugeordneten Längsträger 112 - respektive des
Energieabsorptionselements 120 - ist ein jeweiliges Keilelement 130 einer
Schutzeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform angeordnet. Dieses Keilelement 130 weist vorliegend eine Wabenstruktur auf und ist aus einem Strangpressprofil, beispielsweise aus einer Aluminium- oder Stahllegierung gebildet. Außerdem ist insbesondere in den Fig. 1 und 2a erkennbar, dass das Keilelement 130 in seiner Form an den Eckbereich 128 angepasst ist. Mit anderen Worten ist das Keilelement 130 beispielsweise auf die Krümmung des Endabschnitts 124 beziehungsweise auf den Verlauf zwischen dem Energieabsorptionselement 120 und dem vorderen Ende des eigentlichen Längsträgers 112 abgestimmt, so dass dieses sowohl am Querträger 122 als auch am Längsträger 112 entsprechend großflächig anliegt.
Ein entsprechend gespiegelt formgleiches Keilelement 130 ist auf der anderen
Fahrzeugseite zwischen dem rechten Längsträger 112 respektive dessen
Energieabsorptionselement 120 und dem zugeordneten Endabschnitt 124 des
Querträgers 122 vorgesehen.
Anhand der Figuren 2a bis 2d, welche die Vorbaustruktur 110 jeweils in einer
ausschnittsweisen Draufsicht während einer Frontalkollision mit einem Hindernis 132 mit geringer Breitenüberdeckung zeigen, soll nun die Wirkungsweise der Schutzeinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erläutert werden:
Wie zunächst aus Fig. 2a erkennbar ist, trifft bei einer derartigen Frontalkollision das Hindernis 132 derart auf die Vorbaustruktur 110 auf, dass der seitlich zugehörige
Längsträger 112 nicht direkt beaufschlagt wird, sondern vielmehr das Hindernis 132 seitlich des Längsträgers 112 in die Vorbaustruktur 110 eindringt.
Wie nun anhand von Fig. 2b erkennbar ist, bewirkt das entsprechend seitlich dem
Hindernis 132 zugeordnete Keilelement 130 der Schutzeinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zunächst, dass der entsprechend zugehörige Längsträger 112 frühzeitig aktiviert wird. Ein hinterer Eckbereich 134 des Keilelements 130 dient bei einer entsprechenden Kraftbeaufschlagung durch das Hindernis 132 als Rotationspol beziehungsweise Schwenkachse, um welchen das Keilelement 130 in Richtung des Pfeils 136 in Folge der Kraftbeaufschlagung durch das Hindernis 132 rotiert/verschwenkt wird. Dabei stützt sich das Keilelement 130 mit dem Eckbereich 134 voraus am zugeordneten Längsträger 112 sowie am dahinterliegenden Antriebsaggregat 118 ab. Das Keilelement 130 wird somit gemäß dem Pfeil 138 soweit in Richtung des Antriebsaggregats 18 verschoben, bis eine entsprechende Abstützung gegeben ist. Vorzugsweise ist hierbei das Antriebsaggregat 118 nahe der Innenseite des zugehörigen Längsträgers 112 angeordnet. Gegebenenfalls kann zur Abstützung zwischen der Innenseite des
Längsträgers 112 und dem Antriebsaggregat auch ein entsprechendes Stützelement angeordnet sein, so dass das Keilelement 130 nicht übermäßig in Richtung des Pfeils 138 bewegt werden muss, bevor sich eine hebelartige Abstützung ergibt.
Dadurch, dass das Keilelement 130 einen Hebel bildet, ergibt sich eine Bewegung der Vorbaustruktur 110 bzw. des Kraftwagens insgesamt von der Barriere beziehungsweise dem Hindernis 32 weg, wodurch die Rohbaustruktur auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise entlastet wird. Die Abstützung am zugehörigen Längsträger 112 bzw. am dahinterliegenden Antriebsaggregat 118 in Fahrzeugquerrichtung führt dabei zur Bildung einer Rampe, so dass das Fahrzeug frühzeitig in Fahrzeugquerrichtung von dem Hindernis 132 weg bewegt wird. Hierzu ist eine vordere Stirnseite 140 des Keilelements mit dem zugeordneten Endabschnitt 24 des Querträgers 22 als Abgleitschräge 142 vorgesehen, so dass sich die Relativposition zwischen der Vorbaustruktur 110 und dem Hindernis 132 derart verändert, dass dieses möglichst weit zur Fahrzeug au ßenseite hin verschoben wird.
Das Ergebnis des Wegverschiebens des Hindernisses 132 in Fahrzeugquerrichtung nach außen ist im Weiteren aus den Figuren 2c und 2d ersichtlich. Durch die erwünschte und eingeleitete Relativbewegung zwischen der Vorbaustruktur 110 des Kraftwagens und dem Hindernis 132 wird nämlich insbesondere erreicht, dass das Vorderrad 126 mit seinem hinteren Ende 143 aufgrund der Anbindung mittels seiner Fahrwerksglieder 144 nicht übermäßig zur Fahrzeugmitte hin eingedreht wird, sondern vielmehr - zumindest am Anfang des Auftreffens auf die Fahrgastzelle 116 - etwa in Geradeausfahrstellung positioniert ist. Somit trifft das Vorderrad 126 mit seinem hinteren Ende 143 in
erwünschter Weise in einem Eckbereich zwischen einem seitlich zugeordneten
Seitenschweiler 146, an welchem sich nach oben hin eine nicht erkennbare
Fahrzeugsäule (A-Säule) und zur Fahrzeugmitte ein vorderer Querträger 148 anschließt, auf. Insbesondere wird dadurch vermieden, dass es innenseitig des Eckbereichs zu erheblichen Stirnwandintrusionen kommt, welche für jeweilige Fahrzeuginsassen - im vorliegenden Fall den Fahrzeug lenker - erhebliche Verletzungsrisiken bergen würde.
In Fig. 3 ist wiederum in einer ausschnittsweisen und schematischen Draufsicht eine Vorbaustruktur 210 eines Kraftwagenrohbaus eines Personenkraftwagens dargestellt. Insbesondere erkennbar sind dabei jeweilige Längsträger 220 einer
Hauptlängsträgerebene, welche sich nach hinten hin bis zum vorderen Ende einer Fahrgastzelle 214 im Bereich einer vorderen Stirnwand 216, und von dort aus unterhalb eines Fahrzeug bodens in Richtung jeweiliger vorderer Enden von zugehörigen
Seitenschweilern 218 bzw. unterhalb des Fahrzeug bodens verlaufenden Längsträgern 212 erstrecken.
An die jeweiligen vorderen Enden der Längsträger 220 schließen sich jeweilige, schematisch angedeutete Energieabsorptionselemente (Crashboxen) 222 an, unter deren Vermittlung sich ein in Richtung Fahrzeugquerrichtung und etwa horizontal erstreckender Querträger 224 eines nicht weiter erkennbaren Stoßfängers an den jeweiligen
Längsträgern 212 abstützt. Der Querträger 224, der beispielsweise als geschlossenes, faserverstärktes Profil oder aber auch als Strangpressprofil oder Metallkonstruktion oder dergleichen gestaltet sein kann, steht dabei mit jeweiligen seitlichen Endabschnitten 226 gegenüber dem jeweils zugehörigen Längsträger 212 bzw. Energieabsorptionselement 222 seitlich über.
Um nun bei einer Frontalkollision des Personenkraftwagens beziehungsweise der Vorbaustruktur 210 mit einem stehenden oder fahrenden Hindernis mit geringer
Breitenüberdeckung, bei welcher das Hindernis außenseitig der Längserstreckung des jeweiligen Längsträgers 212 auf den zugehörigen Endabschnitt 226 des Querträgers 224 auftrifft, ein entsprechend günstiges Unfallverhalten zu erhalten, ist der Vorbaustruktur 210 eine Schutzeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zugeordnet, welche gemäß Fig.3 zwei Stützelemente 228 umfasst. Die Stützelemente 228 sind dabei entsprechend spiegelsymmetrisch ausgestaltet. Sie können beispielsweise als geschlossene, faserverstärkte Profile oder aber auch als Strangpressprofile oder Metallkonstruktionen oder dergleichen gestaltet sein. Es ist erkennbar, dass die
Stützelemente 228 mit jeweiligen vorderen Stirnseiten auf die Krümmung des jeweils zugehörigen seitlichen Endabschnitts 226 des Querträgers 224 und mit ihren inneren Stirnseiten an die Kontur bzw. dem Übergang zwischen dem jeweiligen
Energieabsorptionselement 222 und dem Längsträger 220 angepasst sind. Dabei erstrecken sich die Stützelemente 228 seitlich nach außen bis zumindest annähernd zum jeweiligen äußeren Ende des Querträgers 224. Dies ist jedoch nicht zwingend
erforderlich. Weiterhin ist erkennbar, dass sich vorliegend die Stützelemente 228 über einen erheblichen Längenbereich bis auf die Höhe der Längsträger 220 seitlich hineinerstrecken. Es besteht also ein seitlicher Überlapp zwischen den Stützelementen 228 und dem jeweiligen Längsträgern 220.
Mittels der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung soll nun insbesondere erreicht werden, dass die seitlichen Endabschnitte 226 des Querträgers 224 auf verbesserte Weise gegen eine unfallbedingte Kraftbeaufschlagung in Folge einer Frontalkollision des
Personenkraftwagens mit einem stehenden oder sich bewegenden Hindernis nach hinten hin abgestützt sind. Durch die gezielte Abstützung des jeweiligen Endabschnitts 226 des Querträgers 224 gegenüber dem zugehörigen Energieabsorptionselement 222 und/oder dem zugehörigen Längsträger 220 können die bei einem entsprechenden Frontalaufprall im Bereich des jeweiligen Endabschnitts 226 in die Vorbaustruktur 210 eingeleiteten Kräfte auf verbesserte Weise in die kraftübertragenden Rohbaubereiche eingeleitet bzw. umgeleitet werden. Im Ergebnis wird dabei unter anderem erreicht, dass ein hinter dem entsprechenden Endabschnitt 226 positionierter Bereich der Fahrgastzelle 214 und insbesondere deren vordere Stirnwand 216 nicht übermäßig deformiert beziehungsweise insbesondere das seitlich zugehörige Vorderrad nicht eine übermäßige Intrusion in die Stirnwand 216 bzw. die Fahrgastzelle 214 bewirkt. Das jeweilige Stützelement 228 ist dabei zumindest mit einem Teilbereich am zugehörigen Längsträger 220 und zumindest mit einem Teilbereich am zugehörigen Energieabsorptionselement 222 abgestützt und befestigt. Hierdurch wird eine optimale Abstützung am Längsträger 220 bzw.
Energieabsorptionselement 222 erreicht, um hierdurch die gewünschte
Deformationsreihenfolge zu gewährleisten.
Die Anbindung des jeweiligen Stützelements 228 an das korrespondierende
Energieabsorptionselement 222 bzw. den zugehörigen Längsträger 220 ist vorliegend so vorgesehen, dass die gewünschte Deformationsreihenfolge gewahrt bleibt. Dies bedeutet, dass bei einem Frontalaufprall ein zunächst die Energieabsorptionselemente deformiert werden, bevor im Weiteren dann -je nach Schwere des Aufpralls- auf die Längsträger 220 zur Absorption von Unfallenergie herangezogen werden. Diese
Deformationsreihenfolge kann ggf. dadurch erreicht werden, dass die Längsträger 220 erst mit einer Unfallkraft beaufschlagt werden, nachdem das jeweils korrespondierende Energieabsorptionselement 222 bereits im Wesentlichen deformiert ist.
Zur Abstützung bzw. Befestigung des jeweiligen Stützelements 226 am Querträger 224 bzw. am Längsträger 220 und/oder Energieabsorptionselement 222 kann durch übliche Fügetechnologien, beispielsweise durch Kleben, Schweißen und/oder mittels
mechanischen Verbindungsmitteln erfolgen.
Durch die seitliche Abstützung des jeweiligen Energieabsorptionselements 222 bzw. den zugehörigen Längsträger 220 bewirkt das entsprechend zugeordnete Stützelement 228, dass auch bei einer Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung kein vorzeitiges Knicken des entsprechenden Längsträgers 220 bzw. des zugeordneten
Energieabsorptionselements 222 erfolgt. Vielmehr wird durch das jeweilige Stützelement 228 gewährleistet, dass die gewünschte Deformationsreihenfolge eingehalten wird.
Das jeweilige Stützelement 228 selbst kann aus diversen Metalllegierungen,
beispielsweise Aluminium-, Stahl-, oder Magnesiumlegierungen hergestellt sein, oder aber aus einem faserverstärkten Kunststoff. Dabei kann das jeweilige Stützelement auch als Träger bzw. Aufnahme für Aggregate wie Pumpen, Elektromotoren, Steuerungsgeräte oder dergleichen dienen. Hierdurch ergibt sich eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums.
In Fig. 4 sind die jeweiligen Stützelemente 228 alternativ gestaltet. Hierbei ist erkennbar, dass die Stützelemente 228 eine umfangsseitig geschlossene, im Wesentlichen dreieckförmige Außenkontur 230 aufweisen, wie diese beispielhaft auch in Fig. 5a dargestellt ist. Ein Innenraum 232 des jeweiligen Stützelements 228 ist dabei -im
Unterschied zur Ausführungsform gemäß den Figuren 5a und 5b- mit einer Füllung, beispielsweise einem Energie absorbierenden Schaum, versehen.
Demgegenüber ist bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 5a und 5b der
Innenraum 232 hohl ausgebildet. Insbesondere in Fig. 5b ist dabei erkennbar, dass sich auch im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Stützelement 228 nach hinten hin bis zum korrespondierenden Längsträger 220 erstreckt.
In den Figuren 6a bis 11 sind jeweilige Ausführungsformen der Stützelemente 228 dargestellt, bei welche diese im Wesentlichen leistenartig gestaltet sind. Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß den Figuren 3 bis 5b sind demzufolge dort entsprechende Leistenelemente eingesetzt, welche nicht den kompletten Eckbereich zwischen dem korrespondierendem Endabschnitt 226 des Querträgers 224 und den korrespondierenden Energieabsorptionselementen 222 bzw. Längsträgern 222 ausfüllen, sondern vielmehr einen unmittelbaren Eckbereich 234 freilassen.
Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 6a und 6b ist dabei ein leistenartiges Stützelement 228 größeren Querschnitts gewählt, um eine großformatige Abstützung am Querträger 224 bzw. am jeweils zugehörigen Energieabsorptionselement 222 und Längsträgern 220 zu erhalten.
Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 7a bis 11 sind hingegen jeweilige Leistenelemente als Stützelement 228 genutzt, welche einen geringeren Querschnitt aufweisen. Um dennoch eine besonders günstige und hinreichend stabile Anbindung am jeweils zugehörigen Energieabsorptionselement 222 und/oder Längsträger 220 zu erhalten, sind dort jeweilige Einschuhungen bzw. Adapterelemente 236 außenseitig des entsprechenden Energieabsorptionselements 222 und/oder Längsträgers 220
vorgesehen. Nach vorne hin sind dabei unterschiedliche Befestigungen und AbStützungen am jeweils zugehörigen Endabschnitt 226 des Querträgers 224 vorgesehen. Bei der
Ausführungsform gemäß den Figuren 7a und 7b durchsetzt das jeweilige, leistenartige Stützelement 228 das Hohlprofil des Querträgers 224 und stützt sich rückwärtig einer Vorderwand 238 des Querträgers 224 ab.
Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 8a und 8b übergreift hingegen das Stützelement 228 mit einem Ober- und einem Untergurt 240, 242 das Hohlprofil des Querträgers 224, so dass ebenfalls eine großformatige Befestigung des jeweiligen Endabschnitts 226 nach hinten gegeben ist.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 9 zeigt ebenfalls eine Einstecklösung des jeweiligen Stützelements 228 analog zu der Ausführungsform gemäß den Figuren 7a und 7b. Auch hier durchsetzt das Stützelement 228 den Querträger 224 bis zu einer Vorderwand 238 (Fig. 7b). Die jeweiligen Stützelemente 228 sind vorliegend zumindest mittelbar über ein Zugelement 246 miteinander verbunden. Das Zugelement 246 -vorliegend ein Seilzug beispielsweise aus Stahl oder einem faserverstärkten Kunststoff (mit Carbon-, Glas-, Aramid- oder Basaltfasern oder dergleichen)- ist dabei beispielsweise entsprechend der Krümmung des Querträgers 224 verlegt. Hier ist das Zugelement vorderseitig des Querträgers 224, beispielsweise in einem Schacht, verlegt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 sind hingegen auf Seiten des Querträgers 224 winkelartige Adapter 244 vorgesehen, über welche das zugehörige Stützelement 228 am korrespondierenden Endabschnitt 226 des Querträgers 224 befestigt ist.
Fig. 11 zeigt schließlich eine Ausführungsform, welche im Wesentlichen der
Ausführungsform gemäß den Figuren 8a und 8b entspricht, wobei hier jedoch jeweils zwei Stützelemente 228 pro Seite vorgesehen sind, welche über korrespondierende Adapterelemente 236 auf Seiten des entsprechenden Energieabsorptionselements 222 bzw. Längsträgers 220 und auf Seiten des Querträgers 224 über jeweilige Obergurte 240 bzw. Untergurte 242 fixiert sind.
Allen Ausführungsformen ist es gemeinsam, dass diese - wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben - auch zur Halterung anderer Komponenten genutzt werden können. Die einzelnen Stützelemente 228 können dabei gemäß den einzelnen
Ausführungsformen auch kombiniert oder variiert werden. Auch hinsichtlich der
Materialwahl wird auf die Ausführungsform gemäß Fig. 3 verwiesen. In Fig. 12 ist in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht eine vordere Knautschzone 310 einer Karosserie 312 eines Personenkraftwagens dargestellt. Zu erkennen ist dabei die -in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen- linke Fahrzeugseite, wobei das im Weiteren Erläuterte auch für die rechte Fahrzeugseite gilt. Die Knautschzone 310 umfasst einen linksseitigen Längsträger 314 einer Hauptlängsträgerebene, an welchen über ein Energieabsorptionselement 316 ein Biegequerträger 318 eines ansonsten nicht weiter erkennbaren Stoßfängers angebunden ist. Außenseitig des Längsträgers 314 ist ein Radhaus für ein korrespondierendes linkes Fahrzeugrad 326 vorgesehen.
Zudem erkennbar ist eine in einem Motorraum angeordnete Antriebseinheit 320 mit einem Motor 322 und einem mit diesem gekoppelten Getriebe 324. Bei dem Motor 322 handelt es sich beispielsweise um eine Verbrennungskraftmaschine, wobei es sich alternativ dazu auch um einen Elektromotor handeln kann, bei welchem gegebenenfalls das Getriebe 324 entfallen kann.
Um ein im Weiteren noch näher erläutertes vorteilhaftes Unfallverhalten bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis 328 mit geringer Breitenüberdeckung zu erreichen, weist die Knautschzone 310 eine Schutzeinrichtung 330 gemäß einer dritten
Ausführungsform auf, welche jeweils seitlich ein in Fahrzeuglängsrichtung vor dem zugeordneten Fahrzeugrad 326 angeordnetes und den korrespondierenden Längsträger 314 seitlich nach außen überragendes Anschubelement 332 aufweist, welches mit dem vorderen Biegequerträger 318 verbunden und mittels einer Stütze 334 am Längsträger 314 abgestützt ist. Das Anschubelement 332 ist dabei beispielsweise als Metall- Trägerelement aus einem gebogenen Strangpressprofil gestaltet, welches vorliegend den Querträger 318 eingesteckt und dort fixiert ist. Dabei wäre es auch denkbar, das
Anschubelement 332 beweglich geführt am Querträger 318 zu positionieren.
Die Stütze 334, die beispielsweise fest oder über ein Lager mit dem Anschubelement 332 verbunden ist, ist mittels eines im Weiteren noch näher erläuterten, gezielt nachgiebigen Widerlagers 336 am Längsträger 314 abgestützt. Das Widerlager 336 ist vorliegend als Blechgebilde gestaltet und umfasst einen plan am Längsträger 314 anliegenden ersten Abschnitt 338 sowie einen gegenüber dem Längsträger 314 bzw. dem ersten Abschnitt 338 in einem Winkel abstehenden zweiten Abschnitt 340. Über den ersten Abschnitt 338 ist das Widerlager 336 am Längsträger 314 angebunden; über den zweiten Abschnitt 340 ist die Stütze 334 mit dem Widerlager 336 verbunden. Anhand der Fig. 13 bis 15, die jeweils in einer ausschnittsweisen Draufsicht die
Schutzeinrichtung gemäß Fig. 12 zeigen, soll nun deren Funktionsweise bei einem Frontalaufprall mit dem Hindernis 328 mit geringer Breitenüberdeckung erörtert werden. Die Schutzeinrichtung 330 gemäß der dritten Ausführungsform führt insbesondere bei Frontalkollisionen mit einer geringen Breitenüberdeckung von beispielsweise 25%
Überdeckung auf eine undeformierbare Barriere mit einem runden Barrierenkörper zu einem besonders vorteilhaften Unfall verhalten.
Fig. 13 zeigt dabei das Hindernis 328 bzw. die Barriere vor dem Auftreffen des
Kraftwagens. Fig. 14 zeigt die Schutzeinrichtung im weiteren Verlauf der Frontalkollision, wobei sich das Hindernis 328 vor dem Fahrzeugrad 326 befindet. Das als Einleger in den Querträger 318 ausgebildete Anschubelement 332 aktiviert den nicht von der Barriere bzw. dem Hindernis 328 erfassten Lastpfad der Crashbox/des
Energieabsorptionselements 316 und des Längsträgers 314, so dass zu diesem frühen Zeitpunkt bereits gezielt Aufprallenergie über diesen Lastpfad aufgenommen und absorbiert werden kann. Diese frühzeitige Deformation führt somit bereits zum Abbau der kinetischen Energie des Fahrzeugs.
Die als Pendelstütze ausgebildete Stütze 334 deformiert den Längsträger 314 gemäß einem Pfeil Q in Fahrzeugquerrichtung und schiebt somit die Antriebseinheit 320 mit dem Getriebe 324 und dem Motor 322 an. Die Beschleunigung der Antriebseinheit 320 führt zu einer Ausweichbewegung des Fahrzeugs relativ zur Barriere 328, wodurch zusätzlich kinetischen Energie des Fahrzeugs abgebaut wird. Dabei können die jeweiligen Abstände zwischen dem entsprechenden Längsträger 314 und der Antriebseinheit durch jeweilige blockbildende Elemente, z.B. Kunststoffprallelemente, verkleinert werden. Dadurch erfolgt zum einen die Verschiebung der Antriebseinheit 320 in Fahrzeugquerrichtung zeitlich früher und zum anderen vergrößert sich der Weg dieser Verschiebung.
Fig. 15 zeigt den weiteren Verlauf der Frontalkollision mit dem Hindernis 328. Der zweite Abschnitt 340 des Widerlagers 336, der als Abstützung der Stütze 334 dient, wird infolge der auf diese wirkende Kraft in Richtung des Längsträgers 314 bewegt, bis der Abschnitt 340 am Längsträger 314 anliegt. Das Widerlager 336 gibt demzufolge sowohl in
Fahrzeugquerrichtung als auch in Fahrzeug längsrichtung gezielt nach, bis der Abschnitt 340 am dem Längsträger anliegt. Bei einer größeren Barrierenintrusion schlägt die Stütze 334 um den Auftreffpunkt am Längsträger 314, also um eine Rotationsachse, um und kann sich somit am Rad 326 bzw. an dessen Felge abstützen. Durch die
Schutzeinrichtung 330 wird dabei einerseits die Antriebseinheit 320 in Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Pfeil Q in Fig. 15 bewegt und andererseits das korrespondierende Fahrzeugrad 326 mit seinem hinteren Bereich nach außen gedreht wird. An der durch die Stütze 334 bzw. durch das Anschubelement 332 gebildeten Rampe kann die Verschiebung des Fahrzeugs unterstützt werden. Je nach Ausführung (Breite in Fahrzeugquerrichtung und verwendete Räder-Reifen-Kombination) wird auch die Drehbewegung des Rades nach außen verstärkt. Die Last der Barriere kann somit gezielt in den dahinter liegenden Schweller 344 oder auch an diesem vorbei gelenkt werden. Die Beschleunigung des Fahrzeugs in Fahrzeugquerrichtung führt zu einer Ausweichbewegung relativ zur Barriere 328, wodurch zusätzlich kinetische Energie des Fahrzeugs abgebaut wird.
Anhand von Fig. 16, die in einer Draufsicht die Vorbaustruktur 310 des
Personenkraftwagens mit der Schutzeinrichtung 330 gemäß der dritten Ausführungsform gemäß den Fig. 12 bis 15 schematisch zeigt, soll deren vorstehend dargelegtes
Unfallverhalten zu verschiedenen Zeitpunkten bei einer Frontalkollision mit dem Hindernis 328 mit geringer Breitenüberdeckung nochmals erläutert bzw. gegenübergestellt werden. Die schematische Draufsicht zeigt dabei neben den bereits unter Bezugnahme auf die vorab erläuterten Fig. beschriebenen Bauelemente eine Stirnwand 342 und jeweilige Seitenschweiler 344, vor welchen die Vorbaustruktur bzw. Knautschzone 310 angeordnet ist.
Insbesondere ist dabei mit ausgezogenen Linien das Anschubelement 332, die Stütze 334 und das Widerlager 336 zu einem Zeitpunkt dargestellt, in welchem die Barriere bzw. das Hindernis 328 noch nicht aufgetroffen ist. Hierbei ist die Stütze 334 mittels des Widerlagers 336 in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung gezielt nachgiebig am Längsträger 314 abgestützt.
Der Zeitpunkt, welcher etwa dem in Fig. 14 gezeigten Zustand entspricht, zeigt die Abwicklung des gestrichelt angedeuteten Widerlagers 336 insbesondere in
Fahrzeuglängsrichtung, so dass die vorstehend beschriebene Aktivierung des noch nicht von der Barriere bzw. dem Hindernis 328 erfassten Lastpfades der Crashbox/des Energieabsorptionselements 316 und des Längsträgers 314 erfolgt, wodurch zu diesem frühen Zeitpunkt bereits gezielt Aufprallenergie über diesen Lastpfad aufgenommen und absorbiert werden kann. Dabei führt die gezielte Nachgiebigkeit des Widerlagers 336 in Fahrzeuglängsrichtung dazu, dass mittels der ebenfalls gestrichelt angedeuteten Stütze 336 noch keine Verschiebung der Antriebseinheit 320 erfolgt. Diese Verschiebung der Antriebseinheit 320 erfolgt dann zum Zeitpunkt (punktiert dargestellt), nachdem das Widerlagers 336 in Fahrzeuglängsrichtung vollständig ausgelängt ist und dessen Abschnitt 340 dafür sorgt, dass eine Bewegung des
Widerlagers 336 bzw. des AbStützpunktes der Stütze 334 in Fahrzeugquerrichtung initiiert wird, welche dann zur Verschiebung (Pfeil Q) der Antriebseinheit in Fahrzeugquerrichtung -weg von dem Hindernis 328- führt. Das Anschubelement 332, die Stütze 334 und das Widerlager 336 sind zur Darstellung dieses Zeitpunkts punktiert gezeigt.
Fig. 17 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Vorbaustruktur 310 analog zu Fig. 16, allerdings im weiteren Verlauf des Unfallszenarios, wobei die Intrusion der Barriere 328 zu einer entsprechenden Verschiebung des Anschubelements 332 und der Stütze 334 - und damit der Antriebseinheit 320 in Fahrzeugquerrichtung - geführt hat. Durch die Beaufschlagung des Widerlagers 336 ist die Abstützstelle der Stütze 334 am Längsträger 314 entsprechend in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verlagert und die Stütze 334 um den Auftreffpunkt am Längsträger 314 rotiert. Durch diese Rotation kommt die Stütze 334 - und somit auch das Anschubelement 332 - in Stützanlage mit dem Rad 326 bzw. mit dessen Felge. Durch die Schutzeinrichtung 330 wird somit einerseits die Antriebseinheit 320 in Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Pfeil Q bewegt und andererseits das korrespondierende Fahrzeugrad 326 mit seinem hinteren Bereich nach außen gedreht wird. Die Stütze 334 bzw. das Anschubelement 332 bilden - gegebenenfalls mit dem dahinter angeordneten Rad 326 - eine mit dem Pfeil A angedeutete Abgleitebene, entlang welcher das Hindernis 328 abgleiten kann. Die Drehung des Rades 326 gemäß dem Pfeil D kann dabei gezielt auf den dahinter liegenden Schweller 344 zu oder auch an diesem erfolgen.
Anhand der Fig. 18a und 18b, welche eine ausschnittsweise Draufsicht auf die
Schutzeinrichtung 330 gemäß den Fig. 13 bis 15 sowie eine ausschnittsweise
Perspektivansicht auf die Schutzeinrichtung 330 gemäß Fig. 12 zeigen, soll nun das Unfallverhalten der Schutzeinrichtung 330 gemäß der dritten Ausführungsform bei einer zentralen Frontalkollision verdeutlicht werden. Die mittels des Widerlagers 336 in
Fahrzeugquerrichtung nachgiebige Anbindung der Stütze 334 am Längsträger 314 verringert den Zielkonflikt mit Frontalkollision mit geringer oder hoher Geschwindigkeit, d.h. bei der Aktivierung der vorhandenen Lastpfade in Fahrzeuglängsrichtung zeigt die Stütze 334 keine bzw. eine verminderte Wirkung. Trifft der Biegequerträger 318 beispielsweise mit voller Überdeckung auf eine starre Wand, biegt sich dieser durch und die Stütze 334 weicht gemäß den Strichlinien nach außen aus. Somit erfolgt keine Verschiebung der Antriebseinheit 320 in Fahrzeugquerrichtung bei einem derartigen zentralen Lastfall.
Die Funktionsweise der Schutzeinrichtung 330 bei einer zentralen Frontalkollision ist überdies in Fig.19 noch einmal verdeutlicht, die - analog zu Fig. 17 - eine schematische Draufsicht auf die Vorbaustruktur 310 des Personenkraftwagens zeigt. Mit ausgezogenen Linien ist dabei das Anschubelement 332, die Stütze 334 und das Widerlager 336 zu einem Zeitpunkt dargestellt, in welchem der Biegequerträger 318 noch nicht zentral auf ein Hindernis, beispielsweise eine Wand, aufgetroffen ist. Hierbei ist die Stütze 334 mittels des Widerlagers 336 in Fahrzeug längsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung gezielt nachgiebig am Längsträger 314 abgestützt.
Nach dem Aufprall und der Rückverlagerung des Querträgers 318 erfolgt zum gestrichelt angedeuteten Zeitpunkt - analog zum Zeitpunkt in Fig. 16 - die Abwicklung des
Widerlagers 336 in Fahrzeuglängsrichtung, so dass zwar eine Aktivierung des Lastpfades mit der Crashbox dem Energieabsorptionselement 316 und dem Längsträger 314 erfolgt, jedoch keine Verschiebung der Antriebseinheit 320. Zum gepunktet angedeuteten Zeitpunkt des Widerlager 336 bzw. dessen zweiter Abschnitt 340 ist dieses vollständig abgewickelt bzw. ausgelängt. Mit Δ x ist dabei die Auslängung des Widerlagers 336 in Fahrzeuglängsrichtung und die damit verbundene Verschiebung der Abstützstelle der Stütze 334 nach hinten angedeutet. Nach der vollständigen Abwicklung bzw. Auslängung des Widerlagers 336 stützt sich der zweite Abschnitt 340 außenseitig am Längsträger 314 ab. Bis zu diesem Stadium kommt es zu einer Rückverlagerung der Abstützstelle der Stütze 334, ohne dass eine Deformation des Längsträgers 314 infolge der
Rückverlagerung der Schutzeinrichtung 320 erfolgt. Danach führt eine weitere
Rück erlagerung der Schutzeinrichtung 320 zu einer Verschiebung der Antriebseinheit 320 in Fahrzeugquerrichtung. Die Anbindung der Stütze 334 kann somit derart gestaltet werden, dass sich bei der Abwicklung des Widerlagers 336 eine Rotation um den Befestigungspunkt am Längsträger 314 einstellt, die den Auftreffpunkt der Stütze 334 auf den Längsträger 314 in Fahrzeuglängsrichtung zur Stirnwand 342 hin verschiebt. Dies kann z.B. durch das Package der Antriebseinheit 320 im Bereich des Längsträgers 314 oder ein ungünstiges großes Reifengebirge im Bereich des Rades 326 notwendig sein. Zudem kann die Strebe 334 bezüglich Kompatibilität im Fahrzeug-Fahrzeug-Crash genutzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Schutzeinrichtung (330) für eine Vorbaustruktur (110; 210; 310) eines
Kraftwagenrohbaus bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis (132; 328) mit geringer Breitenüberdeckung, mit einem an jeweiligen Längsträgern (112; 212; 314) abgestützten Querträger (122; 224; 318), dessen jeweilige Endabschnitte (124; 226) gegenüber dem jeweils zugehörigen Längsträger (112; 212; 314) seitlich überstehen,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest einer der jeweiligen Endabschnitte (124; 226) des Querträgers (122; 224; 318) am zugehörigen Energieabsorptionselement (120; 222; 316) und/oder
Längsträger (112; 212; 314) abgestützt ist.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
im jeweiligen Eckbereich (128) zwischen dem entsprechenden Endabschnitt (124) des Querträgers (122) und dem zugeordneten Längsträger (112) ein Keilelement (130) angeordnet ist.
3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Keilelement (130) in seiner Form an den Eckbereich (128) zwischen dem entsprechenden Endabschnitt (124) des Querträgers (122) und dem zugeordneten Längsträger (112) angepasst ist.
4. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement (130) einen hinteren Eckbereich (134) aufweist, welcher bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung als Rotationspol dient und dass das
Keilelements (130) bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung einen Hebel zwischen Kraftwagen und Hindernis (132) ausbildet.
Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine vordere Stirnseite (140) des Keilelements (130) mit dem zugeordneten
Endabschnitt (124) des Querträgers (122) als Abgleitschräge für das mit geringer Breitenüberdeckung in die Vorbaustruktur (110) eindringende Hindernis (132) dient.
Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen Endabschnitte (226) des Querträgers (224) über jeweils zugeordnete Stützelemente (228) am zugehörigen Energieabsorptionselement (222) und/oder Längsträger (220) abgestützt sind.
Schutzeinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das jeweilige Stützelement (228) unter Vermittlung eines Adapterelements (236) am zugehörigen Energieabsorptionselement (222) und/oder Längsträger (220) abgestützt ist.
Schutzeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen Stützelemente (228) zumindest mittelbar über ein Zugelement (246) miteinander verbunden sind.
Schutzeinrichtung (330) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein in Fahrzeuglängsrichtung vor einem zugeordneten Fahrzeugrad (326) angeordnetes und einen korrespondierenden Längsträger (314) seitlich nach außen überragendes Anschubelement (332) vorgesehen ist, welches mit dem vorderen Querträger (318) verbunden und mittels einer Stütze (334) am
Längsträger (314) abgestützt ist.
0. Schutzeinrichtung (330) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Anschubelement (332) in den Querträger (318) eingesteckt ist.
11. Schutzeinrichtung (330) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stütze (334) mittels eines gezielt nachgiebigen Widerlagers (336) am
Längsträger (314) abgestützt ist, und dass das Widerlager (336) bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung eine Rotationsachse für die Stütze (334) ausbildet.
12. Schutzeinrichtung (330) nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Widerlager (336) einen Abschnitt (340) aufweist, der gegenüber dem
Längsträger (314) in einem Winkel absteht.
13. Schutzeinrichtung (330) nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Anschubelement (332) in Fahrzeuglängsrichtung vor der Antriebseinheit (320) angeordnet ist.
14. Schutzeinrichtung (330) nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stütze (334) und/oder das Anschubelement (332) infolge einer unfallbedingten Verlagerung in Stützanlage mit dem Fahrzeugrad (326) bewegbar sind, wodurch dieses in eine Ausweichposition verschwenkbar ist.
15. Schutzeinrichtung (330) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stütze (334) und/oder das Anschubelement (332) infolge einer unfallbedingten Verlagerung eine Abgleitfläche für das Hindernis (328) ausbilden.
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