-
Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung an einem Kraftfahrzeug gemäß der Merkmalskombination des Anspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Schutzvorrichtung.
-
Aus der Praxis des Kraftfahrzeugbaus sind allgemein Schutzvorrichtungen bekannt, welche Anstoßkräfte, resultierend aus einem Frontal- oder Heck-Crashereignis, entlang eingerichteter vorgegebener Lastpfade vorzugsweise an einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs vorbeileiten und so eine Intrusion von Fahrzeugbauteilen und/oder Aggregaten in die Fahrgastzelle verhindern, zumindest jedoch wirkungsvoll behindern und in der Folge Fahrzeuginsassen vor Körperschäden schützen. Die besagten Lastpfade werden beispielsweise durch Längsträgerstrukturen gebildet, die vom Vorderwagen ausgehend unterhalb der Fahrgastzelle und/oder seitlich derselben nach Fahrzeug-hinten oder vom Hinterwagen ausgehend unterhalb der Fahrgastzelle und/oder seitlich derselben nach Fahrzeug-vorn geführt sind. Es besteht der Bedarf, die Gefahr besagter Intrusion von Fahrzeugbauteilen und/oder Aggregaten in die Fahrgastzelle noch weiter zu minimieren.
-
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache und kostengünstige Schutzvorrichtung an einem Kraftfahrzeug zum Schutz von Fahrzeuginsassen zu schaffen, welche bevorzugt bestehende Schutzvorrichtungen der vorbeschriebenen Art vorteilhaft ergänzt. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug mit einer solchen Schutzvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
-
Gelöst wird die gestellte Aufgabe demnach durch eine einfache und kostengünstige Schutzvorrichtung an einem Kraftfahrzeug, welche ein Prallelement aufweist, das gegen die Kraftrichtung einer aus einem Crashereignis resultierenden und in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) wirkenden Anstoßkraft „F“ gesehen derart vor einer Radhausschale des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dass in Kraftrichtung der Anstoßkraft „F“ gesehen diese über das Prallelement, die Radausschale und ein innerhalb der Radhausschale angeordnetes Fahrzeugrad in einen nachgeordneten, unterhalb und/oder seitlich der Fahrgastzelle angeordneten Längsträger und/oder Schweller eingeleitet ist/wird.
-
Durch diese Maßnahme wird im Hinblick auf den Stand der Technik vorteilhaft das Fahrzeugrad zur Ausbildung eines zusätzlichen, äußeren Lastpfades eingesetzt, indem dieses mittels des Prallelements gezielt auf den nachgeordneten Längsträger und/oder Schweller ausgerichtet wird. Der zusätzliche Lastpfad führt vorteilhaft an der Fahrgastzelle vorbei, so dass eine Intrusion von Fahrzeugbauteilen und/oder Aggregaten in die Fahrgastzelle verhindert, zumindest jedoch wirkungsvoll minimiert ist. Dadurch, dass neben den herkömmlichen, an der Fahrgastzelle vorbei geführten Lastpfaden zumindest ein weiterer Lastpfad geschaffen ist, wird die Anstoßkraft „F“ idealerweise auf alle Lastpfade verteilt, wodurch die Intrusionsgefahr noch weiter gemindert ist.
-
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
-
Um eine besonders wirkungsvolle Kraftübertragung zu gewährleisten, ist/wird die Anstoßkraft „F“ vorteilhaft in die Außenumfangsfläche des Fahrzeugrades eingeleitet und weiter über dieselbe zum Längsträger oder Schweller geleitet.
-
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist das Prallelement mittels Haltemitteln an einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs befestigt. Hier handelt es sich bevorzugt um Haltebleche, welche infolge des Anstoßes eine Relativverstellung des Prallelements relativ zur Karosseriestruktur erlauben. Als Haltebleche werden im Rahmen dieser Erfindung nicht nur Haltemittel aus Metall, sondern auch aus Kunststoff, aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus jedwedem anderen geeigneten Werkstoff verstanden.
-
Um eine sichere Funktion dieses Prallelements zu gewährleisten, sind die Haltemittel bevorzugt derart eingerichtet, dass diese sich infolge einer einen vorgegebenen Schwellwert übersteigenden Anstoßkraft „F“ von der Karosseriestruktur und/oder dem Prallelement selbständig lösen. Dadurch behält des Prallelement während des Anstoßes seine definierte Lage zum Fahrzeugrad bei.
-
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist das Prallelement mittel- oder unmittelbar an der Radhausschale befestigt, wodurch die vorstehenden Haltebleche entbehrlich sind, welches zu Einsparungen an Material und Gewicht führt.
-
Gemäß einer dritten Ausführungsvariante der Erfindung ist das Prallelement integraler Bestandteil der Radhauschale. Durch diese Maßnahme ist das Einsparungspotential an Material und Gewicht sowie Herstellungs- und Montagezeit noch weiter erhöht.
-
Wie die Erfindung weiter vorsieht, ist das Prallelement derart eingerichtet, dass dieses infolge einer einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigenden Anstoßkraft „F“ sich energieverzehrend plastisch verformt und/oder bricht. Durch diese Maßnahme ist die Funktion eines Lastpfades vorteilhaft mit der Funktion eines Energieabsorptionselements kombiniert.
-
Wie die Erfindung noch vorsieht, kann das Prallelement durch einen infolge der den vorgegebenen Schwellenwert übersteigenden Anstoßkraft „F“
- a) komprimierbaren Hohlkörper aus einem Kunststoff oder Metall, oder
- b) komprimierbaren Hohlkörper aus einem Kunststoff oder Metall mit zumindest einem im Inneren desselben angeordneten oder ausgebildeten, komprimierbaren Stützelement, oder
- c) komprimierbaren und/oder in Einzelteile zerfallenden oder zerbröselnden Hartschaumkörper aus einem Kunststoff oder Metall, oder
- d) in Einzelteile zerfallenden oder zerbröselnden Vollmaterialkörper aus einem Kunststoff gebildet sein.
-
Was den besagten Kunststoff zur Ausbildung des Prallelements anbelangt, kann dieser durch ein faserverstärkter, beispielsweise glasfaserverstärkter Kunststoff gebildet sein. Im Hinblick auf insbesondere die Alternativen c) und d) ist durch Wahl des Kunststoffes, welches bevorzugt ein Thermoplast ist, und durch den Umfang sowie die Anordnung der Verstärkungsfasern in der Kunststoffmatrix die Bruchkinematik des Prallelements in weiten Grenzen einstell- und steuerbar.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Schutzvorrichtung der vorbeschriebenen Art.
-
Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll die übliche Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs mit „-x“ („minus x“), die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung mit „+x“ („plus x“), ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach rechts gesehen mit „+y“, ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach links gesehen mit „-y“, die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach oben gesehen mit „+z“, und die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach unten gesehen mit „-z“ bezeichnet werden. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Überdies werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“ „unten“ sowie Begriffe mit ähnlichem Bedeutungsinhalt einschließlich der Begriffe „rechts“ und „links“ in der Weise verwendet, wie sie zur Richtungsbezeichnung an einem Kraftfahrzeug üblicherweise gebraucht werden. Es zeigen:
- 1 eine perspektive Ansicht des Vorderwagens der Rohbaukarosserie eines mit einem erfindungswesentlichen Prallelement ausgestatteten Kraftfahrzeugs,
- 2 die Einzelheit „X“ nach 1 mit der Darstellung des erfindungswesentlichen Prallelement,
- 3 die Einzelheit „X'“ mit einer alternativen Ausführungsvariante eines erfindungswesentlichen Prallelements, und
- 4a-d eine äußerst schematische Darstellung der Funktionsweise des Prallelements.
-
1 zeigt zunächst den Vorderwagen 1 der Rohbaukarosserie 2 eines Kraftfahrzeugs 3. Im Wesentlichen sind dargestellt eine Bodengruppe 4 des Kraftfahrzeugs 3 mit beidseitig desselben je einem Längsträger 5, 6 sowie je einem Schweller 7, 8, eine eine Fahrgastzelle 9 vom Vorderwagen 1 separierende Stirnwand 10, zwei vordere Längsträger 11, 12 sowie einem oberen (13) und einem unteren Querträger 14, welche untereinander und mit den vorderen Längsträgern 11, 12 verbunden sind und unter anderem der Halterung eines nicht zeichnerisch dargestellten vorderen Stoßfängers dienen. Beidseitig des Kraftfahrzeugs 3 ist neben jedem vorderen Längsträger 11, 12 je eine Radhausstruktur 15, 16 angeordnet. Darüber hinaus ist beidseitig des Kraftfahrzeugs 3 im Bereich der Radhausstrukturen 15, 16 je eine Radhausschale 17, 18 angeordnet.
-
Ist im Falle eines Frontal-Crashereignisses entgegen der Fahrtrichtung 19 des Kraftfahrzeugs 3 eine Anstoßkraft „F“ auf den oberen (13) und/oder unteren Querträger 14 zu verzeichnen, wird diese über die vorderen Längsträger 11, 12 sowie die sich an diese anschließenden Längsträger 5,6, welche sich unterhalb der Fahrgastzelle 9 hin zum nicht zeichnerisch dargestellten Hinterwagen des Kraftfahrzeugs 3 erstrecken, in den Hinterwagen eingeleitet.
-
Hierdurch sind vorteilhaft Lastpfade geschaffen, die im Falle eines Frontal-Crashereignisses die Anstoßkraft „F“ vom Vorderwagen 1 an der Fahrgastzelle 9 vorbei in den Hinterwagen einleiten, wodurch weiter vorteilhaft eine Intrusion von Fahrzeugbauteilen und/oder Aggregaten, wie beispielsweise einem nicht zeichnerisch dargestellten Motor- und Getriebeblock, in die Fahrgastzelle 9 verhindert, zumindest jedoch wirkungsvoll behindert ist.
-
Um im Falle eines Frontal-Crashereignisses, insbesondere im Falle, die Anstoßkraft „F“ wirkt nicht in der Mittenlängsebene des Kraftfahrzeugs 3 auf dasselbe ein, sondern seitlich daneben, die Gefahr besagter Intrusion von Fahrzeugbauteilen und/oder Aggregaten in die Fahrgastzelle 9 noch weiter zu minimieren, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Schutzvorrichtung 20 vorgesehen, welche ein Prallelement 21 aufweist, das gegen die Kraftrichtung 22 einer aus einem Crashereignis resultierenden und in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) wirkenden Anstoßkraft „F“ gesehen vor der beispielgebend vorderen, linken Radhausschale 18 angeordnet ist (vgl. 1 - 3).
-
Im Besonderen ist das Prallelement 21 derart vor dieser Radhausschale 18 angeordnet, dass in Kraftrichtung 22 der Anstoßkraft „F“ gesehen diese über das Prallelement 21, die Radhausschale 18 und ein innerhalb der Radhausschale 18 angeordnetes und in den 4a bis 4d dargestelltes Fahrzeugrad 23 in den nachgeordneten Längsträger 6 und/oder Schweller 8 eingeleitet wird. Gemäß den 4a bis 4d wird dabei die Anstoßkraft „F“ in die Außenumfangsfläche 24 des Fahrzeugrades 23 eingeleitet und weiter über dieselbe zum nachgeordneten Längsträger 6 und/oder Schweller 8 geleitet.
-
Wie bereits oben dargetan, ist durch diese Maßnahme vorteilhaft das Fahrzeugrad 23 zur Ausbildung eines äußeren Lastpfades eingesetzt, indem dieses mittels des Prallelements 21 gezielt auf den folgenden Längsträger 6 und/oder Schweller 8 ausgerichtet wird.
-
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante des Prallelements 21 ist dasselbe mittels Haltemitteln 25 an einer Karosseriestruktur 26 des Kraftfahrzeugs 3, vorliegend am oberen Querträger 13 und am vorderen Längsträger 12 befestigt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Haltemittel 25 durch Haltebleche gebildet. Als Haltebleche werden im Rahmen dieser Erfindung nicht nur Haltemittel 25 aus Metall, sondern auch aus Kunststoff, aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus jedwedem anderen geeigneten Werkstoff verstanden.
-
Um eine sichere Funktion eines derart gehalterten Prallelements 21 zu gewährleisten, sind die Haltemittel 25 bevorzugt derart eingerichtet, dass diese sich infolge einer einen vorgegebenen Schwellwert übersteigenden Anstoßkraft „F“ von der Karosseriestruktur 26 und/oder dem Prallelement 21 selbständig lösen (vgl. 4d). Dadurch behält des Prallelement 21 während des Anstoßes seine definierte, funktionsgerechte Lage zum Fahrzeugrad 23 bei.
-
Gemäß einer nicht zeichnerisch dargestellten zweiten Ausführungsvariante des Prallelements 21 ist dasselbe an der Radhausschale 18 befestigt, wodurch die vorstehenden Haltemittel 25 respektive Haltebleche entbehrlich sind, welches zu Einsparungen an Material und Gewicht führt. Die Fügeverbindung kann dabei stoffschlüssiger, formschlüssiger und/oder kraftschlüssiger Art sein.
-
Gemäß einer in 3 dargestellten dritten Ausführungsvariante der Erfindung ist das Prallelement 21 integraler bzw. einstückiger Bestandteil der Radhauschale 18. Durch diese Maßnahme ist das Einsparungspotential an Material und Gewicht sowie Herstellungs- und Montagezeit noch weiter erhöht.
-
Das Prallelement kann ferner derart eingerichtet sein, dass dieses infolge einer einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigenden Anstoßkraft „F“ sich energieverzehrend plastisch verformt und/oder bricht (nicht zeichnerisch dargestellt). Durch diese Maßnahme ist die Funktion eines Lastpfades vorteilhaft mit der Funktion eines Energieabsorptionselements kombiniert.
-
Ein solches Prallelement 21 kann beispielsweise durch einen
- a) komprimierbaren Hohlkörper aus einem Kunststoff oder Metall, oder
- b) komprimierbaren Hohlkörper aus einem Kunststoff oder Metall mit zumindest einem im Inneren desselben angeordneten oder ausgebildeten, komprimierbaren Stützelement, oder
- c) komprimierbaren und/oder in Einzelteile zerfallenden oder zerbröselnden Hartschaumkörper aus einem Kunststoff oder Metall, oder
- d) in Einzelteile zerfallenden oder zerbröselnden Vollmaterialkörper aus einem Kunststoff gebildet sein (nicht zeichnerisch zeichnerisch dargestellt).
-
Was den besagten Kunststoff zur Ausbildung des Prallelements 21 anbelangt, kann dieser durch einen faserverstärkten, beispielsweise glasfaserverstärkten Kunststoff gebildet sein. Im Hinblick auf insbesondere die Alternativen c) und d) ist durch Wahl des Kunststoffes, welches bevorzugt ein Thermoplast ist, und durch den Umfang sowie die Anordnung der Verstärkungsfasern in der Kunststoffmatrix die Bruchkinematik des Prallelements 21 in weiten Grenzen einstell- und steuerbar.
-
Nachstehend wird anhand der 4a bis 4d die Funktionsweise der Erfindung näher beschrieben.
-
Insoweit zeigt 4a zunächst die Ausgangssituation der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 20, wonach ein Prallelement 21, beispielgebend der ersten Ausführungsvariante, vor der der besseren Übersichtlichkeit nicht zeichnerisch dargestellten Radhausschale 18 angeordnet und mittels der vorstehend beschriebenen Haltemittel 25 an der Karosseriestruktur 26 gehaltert ist.
-
Gesetzt den Fall, es ist ein Frontal-Crashereignis zu verzeichnen, vorliegend schematisch dargestellt durch einen Prallkörper 27, so wird gemäß 4b das Prallelement 21 mittels des auf die Haltemittel 25 auftreffenden Prallkörpers 27 und unter Vermittlung der nicht zeichnerisch dargestellten Radhausschale 18 gegen die Außenumfangsfläche 24 des Fahrzeugrades 23 gedrückt.
-
Gemäß 4c wird zu fortgeschrittener Zeit das Fahrzeugrad 23 weiter in Richtung des Längsträgers 6 und Schweller 8 gedrückt, bis gemäß 4d zu weiter fortgeschrittener Zeit, bei dem die Anstoßkraft „F“ einen bestimmten vorgegebenen Schwellwert übersteigt, sich die Haltemittel 25 von der Karosseriestruktur 26 lösen und das Fahrzeugrad 23 letztlich gegen den nachgeordneten Längsträger 6 und/oder Schweller 8 prallt und so einen Lastpfad zur Ableitung der Anstoßkraft „F“ nach Fahrzeug-hinten bewirkt.
-
Wird in der Folge ein weiterer vorgegebener Schwellwert der Anstoßkraft „F“ überschritten, ist bevorzugt vorgesehen, dass sich das Prallelement 21 energieverzehrend plastisch verformt und/oder bricht (nicht zeichnerisch dargestellt). Das hierzu eingerichtete Prallelement 21 ist bereits vorstehend beschrieben.
-
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt auf ein Frontal-Crashereignis ab, wobei lediglich der vorderen linken Radhausschale 18 das Prallelement 21 der Schutzvorrichtung 20 zugeordnet ist. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel, sondern erfasst auch eine Ausführung, bei der der vorderen rechten Radhausschale 17 ein derartiges Prallelement 21 zugeordnet ist, oder bei der beiden Radhausschalen 17, 18 je ein derartiges Prallelement 21 zugeordnet ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
-
Darüber hinaus sind auch Schutzvorrichtungen 20 der erfindungsgemäßen Art mit erfasst, die im Hinblick auf ein Heck-Crashereignis ein Prallelement 21 aufweisen, dass einer nicht zeichnerisch dargestellten hinteren Radhausschale zugeordnet ist (nicht zeichnerisch dargestellt). D.h., das Kraftfahrzeug 3 kann zusätzlich oder in Alleinstellung an zumindest einer der hinteren Radhausschalen ein derartiges Prallelement 21 aufweisen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorderwagen
- 2
- Rohbaukarosserie
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Bodengruppe
- 5
- Längsträger
- 6
- Längsträger
- 7
- Schweller
- 8
- Schweller
- 9
- Fahrgastzelle
- 10
- Stirnwand
- 11
- vorderer Längsträger
- 12
- vorderer Längsträger
- 13
- oberer Querträger
- 14
- unterer Querträger
- 15
- Radhausstruktur
- 16
- Radhausstruktur
- 17
- Radhausschale
- 18
- Radhausschale
- 19
- Fahrtrichtung
- 20
- Schutzvorrichtung
- 21
- Prallelement
- 22
- Kraftrichtung (Anstoßkraft „F“)
- 23
- Fahrzeugrad
- 24
- Außenumfangsfläche
- 25
- Haltemittel
- 26
- Karosseriestruktur
- 27
- Prallkörper
