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Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine Karosserie eines Personenkraftwagens gemäß Anspruch 1.
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Im Rahmen von Unfalltests von aus dem Serienbau bekannten Personenkraftwagen, wobei die Personenkraftwagen frontal auf eine Barriere aufprallen, hat es sich gezeigt, dass die primäre Vorbaustruktur umfassend Längsträger, Integralträger und Stirnwand zur Krafteinleitung und Kraftabstützung herangezogen wird. Darüber hinaus trägt auch die Abstützung eines sich bei dem Frontalaufprall auf die Barriere nach hinten verlagernden Fahrzeugrades an dem Seitenschweller der Personenkraftwagenkarosserie zur Krafteinleitung und Kraftabstützung bei.
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Durch die Abstützung des zurückverlagerten Fahrzeugrades am Seitenschweller kann auch ein Eindrehen des steifen Fahrzeugrades in den Bereich des Fußraums in den Personenkraftwagen verhindert werden. So kommt es nicht zu unerwünschten Intrusionen in die Fahrgastzelle. Sind keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen, so kann sich diese Abstützung des Fahrzeugrades am Seitenschweller auch nachteilig hinsichtlich hoher Verzögerungen des Personenkraftwagens auswirken. Zu einem solchen Lastfall kommt es dabei insbesondere bei einem sogenannten Offset-Crash (Frontalaufprall) des Personenkraftwagens auf die Barriere mit einer relativ hohen Überdeckung von beispielsweise 44%. Bei einem Offset-Crash mit demgegenüber geringerer Überdeckung, welche beispielsweise gleich oder kleiner 25% ist, kann der vordere Längsträger der primären Vorbaustruktur nicht mehr von der Barriere getroffen werden und trägt damit nicht mehr zur Krafteinleitung und Energieumsetzung bei. Ein besonders hoher Teil der kinetischen Energie wird über das Fahrzeugrad in den Seitenschweller und/oder in die vordere Stirnwand im Bereich des Fußraums eingeleitet, was zu unerwünschten Intrusionen der Fahrgastzelle führen kann, falls keine Gegenmaßnahmen getroffen sind.
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Aus der
DE 10 2005 034 468 B4 ist eine Möglichkeit bekannt, die Stirnwand durch Träger und Streben einerseits intrusionssicher und andererseits für eine möglichst hohe Energieverzehrfähigkeit verformbar auszugestalten.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzeinrichtung für eine Karosserie eines Personenkraftwagens bereit zu stellen, welche ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Personenkraftwagens sowie ein geringes Gewicht desselbigen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schutzeinrichtung für eine Karosserie eines Personenkraftwagens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Schutzeinrichtung für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung an ein Fahrzeugrad anschließenden Längsträgerelement der Karosserie, umfasst wenigstens ein Abstützelement zum Abstützen des Fahrzeugrades bei einer unfallbedingten Rückverlagerung des Fahrzeugrades. Das Abstützelement ist dabei zumindest teilweise zwischen dem Fahrzeugrad und dem Längsträgerelement angeordnet.
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Das Abstützelement weist wenigstens eine bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeugquerrichtung von vorne innen nach hinten außen verlaufende Abstützfläche auf, mittels welcher das Fahrzeugrad bei dessen Rückverlagerung in Fahrzeugquerrichtung nach außen ablenkbar ist. So können zum einen die eingangs geschilderten, hohen Verzögerungen des Personenkraftwagens infolge der Abstützung des Fahrzeugrades am Längsträgerelement vermieden oder zumindest gering gehalten werden. Zum anderen kann eine unerwünschte Belastung in Fahrzeugquerrichtung innenseitig des Längsträgerelements angeordneter Bereiche, wie beispielsweise einer vorderen Stirnwand der Karosserie, vermieden werden. Dadurch kommt es nicht zu unerwünschten Intrusionen der Fahrgastzelle, so dass die Sicherheit der Insassen verbessert ist. Das Fahrzeugrad wird von diesen Bereichen fern gehalten und abgelenkt. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Personenkraftwagens.
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Darüber hinaus kann mittels der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung das Gewicht des Personenkraftwagens gering gehalten werden, da die Verstärkung bzw. Versteifung der innenseitig des Längsträgerelements angeordneten Bereiche wie beispielsweise der vorderen Stirnwand nicht vorgesehen und nicht vonnöten ist.
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Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung wirkt sich somit insbesondere sowohl bei einem Frontaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere mit einer relativ hohen Überdeckung, beispielsweise mit einer 40%igen oder größeren Überdeckung, sowie bei einem Frontalaufprall mit einer demgegenüber geringeren Überdeckung, beispielsweise 25% oder weniger, vorteilhaft auf das Unfallverhalten des Personenkraftwagens aus.
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Vorzugsweise ist die Abstützfläche auf einer dem Fahrzeugrad abgewandten Seite des Abstützelements angeordnet. Das Abstützelement kann somit bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung über die Abstützfläche an wenigstens einem hinter dem Abstützelement angeordneten Bauteil, insbesondere Strukturbauteil des Personenkraftwagens relativ zu dem Bauteil abgleiten. Bei dem Bauteil handelt es sich beispielsweise um den Seitenschweller der Personenkraftwagenkarosserie. Das Abstützelement lenkt somit durch Abgleiten an dem Bauteil das Fahrzeugrad in Fahrzeugquerrichtung nach außen ab, da das Fahrzeugrad mit dem Abstützelement abgleitet.
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Das Abstützelement ist dabei vorzugsweise separat zu dem Bauteil ausgebildet und an dem Bauteil gehalten. Die Halterung des Abstützelements an dem Bauteil ist bei Überschreiten eines vorgebaren Belastungsniveaus durch die unfallbedingte Rückverlagerung des Fahrzeugrads lösbar. Mit anderen Worten, übersteigt die unfallbedingte Rückverlagerung und eine daraus resultierende, auf das Abstützelement wirkende Belastung das vorgebbare Belastungsniveau, so löst sich die Halterung des Abstützelements an dem Bauteil und das Abstützelement und mit diesem das Fahrzeugrad können an dem Bauteil in Fahrzeugquerrichtung nach außen abgleiten.
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Das Belastungsniveau ist durch eine entsprechende Verbindungstechnik, mittels welcher das Abstützelement mit dem Bauteil verbunden ist, bedarfsgerecht einstellbar. Durch entsprechende Wahl der Verbindungstechnik kann somit die Aktivierung der Abgleitbewegung des Abstützelements an dem Bauteil eingestellt werden. Darüber hinaus kann eine definierte Reibpaarung des Abstützelements zum Bauteil zumindest im Wesentlichen stets gleiche Reibverhältnisse gewährleisten. Beispielsweise kann ein definierter Formschluss zwischen dem Abstützelement und dem Bauteil vorgesehen sein, welcher bei Überschreiten des vorgebbaren Belastungsniveaus abschert. Dann kann das Abstützelement in die Abgleitbewegung am Bauteil relativ zu diesem übergehen, das Fahrzeugrad mitnehmen und nach außen hin ableiten.
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Das Abstützelement kann hinsichtlich seiner Geometrie und/oder Steifigkeit und hinsichtlich seines Werkstoffs bedarfsgerecht und zumindest im Wesentlichen optimal abgestimmt werden, um eine sichere Ablenkung des Fahrzeugrads zu gewährleisten.
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Die Abstützfläche stellt eine Gleit- bzw. Bewegungsebene dar, entlang welcher die Bewegung des Abstützelements und damit des Fahrzeugrads beim Lösen der Halterung erfolgt. Durch entsprechende Gestaltung bzw. Neigung der Abstützfläche relativ zur Fahrzeuglängsrichtung kann dem Abstützelement und damit dem Fahrzeugrad ein entsprechender Bewegungsverlauf aufgeprägt werden, so dass unerwünschte hohe Verzögerungen sowie Intrusionen in die Fahrgastzelle sicher vermieden werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur ausschnittsweise eine schematische Draufsicht eines Personenkraftwagens mit einer Schutzeinrichtung, welche wenigstens ein Abstützelement umfasst, mittels welchem ein in Fahrzeuglängsrichtung vor dem Abstützelement angeordnetes Fahrzeugrad bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere in Fahrzeugquerrichtung nach außen hin ablenkbar ist.
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Die Figur zeigt einen Personenkraftwagen 10 mit einer Karosserie 12, welche vordere Längsträger 14 sowie Seitenschweller 16 umfasst. Zwischen den Seitenschwellern 16 sind ein Fahrzeugboden 18 sowie eine vordere Stirnwand 20 der Karosserie 12 vorgesehen.
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An die Längsträger 14 schließen sich nach vorne hin Energieabsorptionselemente 22, sogenannte Crashboxen, an, über welche ein Biegequerträger 23 an die Längsträger 14 angebunden ist.
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Kommt es zu einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens 10 auf eine Barriere beispielsweise mit vollständiger Überdeckung, so können Aufprallkräfte und Aufprallenergie über den Biegequerträger 23 in die Energieabsorptionselemente 22 und weiter in die Längsträger 14 eingeleitet werden. Die Energieabsorptionselemente 22 verformen sich dabei unter Energieverzehrung, so dass Aufprallenergie zumindest teilweise in Verformungsenergie umgewandelt wird. Auch die Längsträger 14 können zu einer solchen Energieumwandlung sowie zur Ableitung und Abstützung der Aufprallenergie beitragen.
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Der Personenkraftwagen 10 umfasst ferner Vorderräder 24, an die sich die jeweiligen Seitenschweller 16 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten hin anschließen.
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Kommt es beispielsweise zu einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens 10 auf eine Barriere mit einer Überdeckung von 40%, so wird z. B. lediglich das bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung und die Vorwärtsfahrrichtung linke Vorderrad 24 zumindest mittelbar von der Barriere getroffen. Bei einem solchen Frontalaufprall werden auch der linke Längsträger 14 sowie das linke Energieabsorptionselement 22 getroffen.
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Kommt es zu einem Frontalaufprall mit einer demgegenüber geringeren Überdeckung, beispielsweise kleiner als 25%, so können das Energieabsorptionselement 22 und der linke Längsträger 14 nicht mehr an der Abstützung von Aufprallenergie teilnehmen.
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Um bei dem Frantallaufprall mit 40%iger Überdeckung eine unerwünscht hohe Verzögerung des Personenkraftwagens 10 infolge einer Rückverlagerung des linken Vorderrad 24 und dessen Abstützung am linken Seitenschweller 16 sowie bei dem Frontalaufprall mit als 25% geringerer Überdeckung unerwünschte Intrusionen in die Fahrgastzelle insbesondere im Bereich eines Fußraumes der vorderen Stirnwand 20 zu verhindern, ist eine Schutzeinrichtung 26 vorgesehen.
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Die Schutzeinrichtung 26 umfasst ein Abstützelement 28, welches an wenigstens einem in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Abstützelement 28 angeordnetem Strukturbauteil der Karosserie 12 gehalten ist. Dabei ist das Abstützelement 28 beispielsweise an dem Seitenschweller 16 und/oder an der vorderen Stirnwand 20 als das Strukturbauteil gehalten. Zum Halten des Abstützelements 28 an dem Strukturbauteil ist eine entsprechende und in der Figur schematisch dargestellte Verbindungstechnik 30 vorgesehen.
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Das Abstützelement 28 weist eine erste Abstützfläche 32 auf, welche auf einer dem Vorderrad 24 abgewandten Seite angeordnet ist und über welche das Abstützelement 28 an dem dahinter angeordneten Strukturbauteil bei einem Frontallaufprall relativ zu dem Strukturbauteil abgleiten kann.
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Das Abstützelement 28 weist ferner eine zweiten Abstützfläche 34 auf, welche auf einer der ersten Abstützfläche 32 abgewandten Seiten des Abstützelements 28 angeordnet und somit dem Vorderrad 24 zugewandt ist.
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An dem Abstützelement 28 ist ferner ein Prallelement 36 angeordnet, welches in Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem Vorderrad 24 und dem Abstützelement 28 angeordnet ist. Mittels des Prallelements kann das zurückverlagerte Vorderrad 24 abgestützt werden. Dabei kann sich das Prallelement 36 beispielsweise unter Energieverzehrung verformen.
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Wie durch einen Richtungspfeil angedeutet ist, löst sich die mittels der Verbindungstechnik 30 bewirkte Halterung des Abstützelements 28 am dahinter angeordneten Strukturbauteil, wenn die unfallbedingte und auf das Abstützelement 28 wirkende Rückverlagerung des Vorderrads 24, wodurch das Abstützelement 28 belastet wird, ein vorgebbares Belastungsniveau überschreitet. Das Belastungsniveau ist dabei durch entsprechende Wahl der Verbindungstechnik 30 vorgebbar. Infolge der Lösung der Halterung kann sich das Abstützelement 28 über die Abstützfläche 32 bzw. entlang dieser relativ zu dem dahinter angeordneten Strukturbauteil bewegen und an diesem abgleiten. Die Abstützfläche 32 fungiert somit als Gleitebene, über welche das Abstützelement 28 und mit diesem das sich mit dem Abstützelement 28 in Stützanlage befindende Vorderrad 24 in Fahrzeugquerrichtung nach außen abgelenkt wird.
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Wie der Figur zu entnehmen ist, verläuft eine dem Vorderrad 24 zugewandte Seite des Prallelements 36 zumindest im wesentlich senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung. So kann sich das Vorderrad 24 besonders vorteilhaft über das Prallelement 36 am Abstützelement 28 abstützen, so dass die Halterung des Abstützelements 28 am dahinter angeordneten Strukturbauteil beim Überschreiten des vorgebbaren Belastungsniveaus durch die Rückverlagerung des Vorderrads 24 sicher gelöst werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005034468 B4 [0004]
