DE19624932A1

DE19624932A1 - Kraftfahrzeug mit einer steifen Fahrgastzelle und verformbarer Front- und Heckpartie

Info

Publication number: DE19624932A1
Application number: DE1996124932
Authority: DE
Inventors: Peter Gerloff
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-01-08

Description

Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge mit einer steifen Fahrgastzelle und verformbarer Front- und Heckpartie gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Vorbekannt sind durch die Schriften DE 40 22 137 C1 und DE 43 256 269 C1 gattungs gemäße Kraftfahrzeuge mit einer steifen Fahrgastzelle und gegenüber dieser unter Krafteinfluß verschiebbaren Längsträgerstrukturen, welche die Front- bzw. Heckpartie des Kraftfahrzeuges tragen.

Die Lösung gemäß der Schrift DE 43 26 269 C1 weist zwischen dem U-förmigen, gegen die Fahrgastzelle abgestützten vorderen Rahmenteil für die Frontpartie, einen verformbaren Körper mit deformierbarer Struktur auf. Dieser ist gegen die Fahrgast zelle abgestützt und zusammenpressbar. Der Formänderungsarbeit aufnehmende Körper ist in seiner Längendimensionierung auf die Länge des Vorderwagens be schränkt, weil anschließend die steife Fahrgastzelle beginnt.

Die vorbekannte Schrift DE 40 22 137 C1 beschreibt ein Kraftfahrzeug, das ein vorderes und ein hinteres Rahmenteil für die Front- bzw. Heckpartie aufweist. Beide Rahmenteile sind an der Fahrgastzelle befestigt und weisen zwischen der Fahrgast zelle und ihrer äußeren Begrenzung jeweils verformbare Strukturen auf. An beiden Rahmenteilen ist jeweils ein Träger befestigt der unter der Fahrgastzelle bis zur inneren Partie des jeweiligen Rahmenteiles an der anderen Seite des Fahrzeuges reicht.

Bei dieser Anordnung wird bei einem Frontanprall das vordere Rahmenteil in Richtung zur Fahrgastzelle hin und das hintere Rahmenteil in Richtung weg von der Fahrgast zelle verformt. Bei einer Heckdeformation ergibt sich eine umgekehrte Kraftaufnahme. Die kraftübertragenden Träger bilden lange, das Fahrzeug etwa zwei Drittel seiner Gesamtlänge durchreichende Druckstangen.

Diese Anordnung weist zwar längere verformbare Partien auf, jedoch sind lange Druck stangen notwendig, dies ist nachteilig.

Vorbekannt ist es durch die Schrift DE 33 37 231 C2, bei im Kraftfahrzeug längs ein gebauten Frontmotor ein Seil an diesem und an der Lenksäule zu befestigen. Dabei wird dieses Seil über eine Umlenkung in der Weise geführt, daß der sich bei einem Zusammenstoß zur Fahrgastkabine hin verlagernde Motor die Lenksäule zum Armaturenbrett hin wegzieht, um Verletzungen des Fahrers durch die Lenksäule zu verhindern. Die Verlagerung der Lenksäule erfolgt gegen ein an der Spritzwand abgestütztes Deformationsglied und die Umlenkung des Seils über an der Fahrgast zelle fest gelagerte Rollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kraftfahrzeuge der eingangs bestimmten Gattung mit verformbaren Körpern großer Nutzlänge auszustatten, die für Kollisionen an beiden Fahrzeugseiten wirksam sind. Weiterhin sollen geringe Stöße elastisch, jedoch reibungsgedämpft aufgenommen werden.

Erfindungsgemäß wird dies durch die im Hauptanspruch genannten Merkmale er zielt.

Durch Anwendung von Seilen als Übertragungsmittel können geringere Einwirkungen über deren Elastizität, dabei jedoch reibungsgedämpft durch Umlenkrollen oder Um lenkführungen aufgenommen werden.

Größere Beanspruchungen werden durch eine oder mehrere unter oder in den Dach längsträgern der Fahrgastzelle angeordnete Arbeit aufnehmende Verformungskörper und/oder Reibanordnungen aufgenommen. Diese können als Knautschkörper oder über Zugdorne aufweitbare bzw. aufreißbare Rohre gebildet sein, wobei letztgenannte Ausführung Energie durch Verformungs- und Reibarbeit aufnimmt.

Merkmale der Unteransprüche werden jeweils mit ihren Wirkungen in der Beschrei bung erläutert.

Anhand einer Zeichnung werden nachfolgend verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Strukturdarstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung in ihrer Anordnung im Kraftfahrzeug, dabei rechtsseitig im ursprünglichen Zu stand und linksseitig mit einer Frontdeformation nach einem Unfall,

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 1, jedoch mit beidseitiger Bean spruchungsmöglichkeit der zu verformenden Körper,

Fig. 3 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 2, mit beidseitiger Beanspruchungs möglichkeit der zu verformenden Körper, jedoch anderer Seilführung,

Fig. 4 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 1, jedoch mit beidseitiger Bean spruchungsmöglichkeit der zu verformenden Körper,

Fig. 5 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 2, mit beidseitiger Beanspruchung von front- und heckseitigen verformbaren Strukturen.

Fig. 6 eine Strukturdarstellung bei Anordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung im Dachlängsholm eines Kraftfahrzeuges.

In Fig. 1 ist die Anordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung im Kraftfahrzeug dargestellt, dabei rechtsseitig im ursprünglichen Zustand und linksseitig mit einer Frontdeformation nach einem Unfall.

Einer steifen Fahrgastzelle 1 ist eine verschiebbar geführte Längsträgeranordnung 2 für die Frontpartie zugeordnet, die unter starker Krafteinwirkung eines Unfalles gegen die Fahrgastzelle verschiebbar ist. An der Längsträgeranordnung 2 für die Frontpartie sind an den zur Fahrzeugmitte gerichteten Führungsstangen 20 Seile 3 befestigt die über an der Fahrgastzelle 1 angelenkte Rollen 11 oder befestigte Umlenkprofile - nicht dargestellt - durch jeweils einen unter Arbeitsaufnahme verformbaren Körper 4 geführt sind. Am Ende ihres Austrittes aus dem verformbaren Körper 4 sind die Seile 3 jeweils mit einer Druckplatte 31 gegen von ihnen durchquerten Körper 4 verspannt. Diese Körper 4 sind am entgegengesetzten Ende des Angriffes der Druckplatte 31 in einem Gegenlager 12 an der Fahrgastzelle 1 geführt und abgestützt.

Die rechtsseitige Darstellung zeigt den Körper 4 in seiner ursprünglichen Einbau länge l. Linksseitig ist eine Frontdeformation, z. B. nach einem frontalen Auffahr unfall gezeigt. Der Körper 4 weist eine Deformation durch die Energieaufnahme beim Frontanprall auf, seine Länge l_u ist gegenüber der ursprünglichen Einbaulänge l geringer.

Bei geringem Anprall werden erst die Seile 3 elastisch gedehnt, dabei entsteht gleich zeitig weniger oder mehr dämpfende Reibarbeit, in Abhängigkeit, ob Umlenkrollen oder Umlenkprofile mit gleitender Seilreibung an Fahrgastzelle angeordnet sind. In Fig. 2 wird eine Ausführung gezeigt die eine front- sowie heckseitige Beanspru chungsmöglichkeit der verformbaren Körper 4 ermöglichen.

An der steifen Fahrgastzelle 1 sind beidseits verschiebbar geführte Längsträgeran ordnungen 2F; 2H für die Front- und Heckpartie zugeordnet, die unter starker Kraft einwirkung eines Unfalles gegen die Fahrgastzelle 1 verschiebbar ist. An den Längs trägeranordnungen 2F; 2H sind an den zur Fahrzeugmitte gerichteten Führungs stangen 20F und 20H Seile 3F und 3H befestigt die über an der Fahrgastzelle 1 angelenkte Rollen 11 oder befestigte Umlenkprofile - nicht dargestellt - durch jeweils einen unter Arbeitsaufnahme verformbare Körper 4 geführt sind. Am Ende ihres Aus trittes aus dem verformbaren Körper 4 sind die Seile 3F und 3H jeweils mit einer Druckplatte 31 gegen den von ihnen durchquerten Körper 4 verspannt. Die Körper 4 sind am entgegengesetzten Ende jeweils unter Zwischenschaltung von Druckplatten 31F bzw. 31H an Gegenlagern 12F und 12H an der Fahrgastzelle 1 geführt und abgestützt.

Eine solche Anordnung reagiert wie folgt auf einen Front- und Heckaufprall:
Der Körper 4 wird von beiden Druckplatten 31F und 31H entgegenwirkend bean sprucht. Dabei liegen jedoch, entsprechend der wirkenden Massenkraft der Fahr gastzelle 1, entweder die Druckplatten 31 F oder 31H an deren Gegenlagern 12 oder 12H.

In Fig. 3 wird eine Ausführung gezeigt, die eine front- sowie heckseitige Beanspru chungsmöglichkeit der verformbaren Körper 4 ermöglichen, dabei werden jedoch längere Seile 3F und 3H eingesetzt, da die Körper 4 jeweils mit einem Seil 3F oder 3H von einer Führungsstange 20F oder 20H der entgegengesetzten Fahrzeugseite - rechts oder links - in Verbindung steht. Bei dieser Anordnung ist der elastische, jedoch reibgedämpfte Anteil der Nachgiebigkeit größer als bei der Ausführung gemäß Fig. 3. Die Wirkungsweise ist prinzipiell gleichartig.

Fig. 4 ist eine Ausführung mit einem zentralen Körper 5 zur Arbeitsaufnahme für die front- und heckseitigen Längsträgeranordnungen 2F; 2H.

Beidseitig sind jeweils Seile 3F und 3H mit den zur Fahrzeugmitte gerichteten Füh rungsstangen 20F und 20H verbunden. Von dort werden Sie über an der Fahrgast zelle 1 angelenkte Rollen 11 oder befestigte Umlenkprofile - nicht dargestellt - durch jeweils einen unter Arbeitsaufnahme verformbaren Körper 5 zu jeweils dessen gegen überliegendem Ende geführt, an dem sie an einer der Druckplatten 31H; 31F befestigt sind. Dabei durchlaufen die Seile 3F und 3H jeweils wechselseitig die Gegenlager 12H bzw. 12F bzw. auch die Druckplatten 31H; 31F, ohne daß sie kraft- und formschlüssig mit diesen verbunden sind. Das Wirkungsverhalten des verformbaren Körpers 5 ist prinzipiell gleichartig wie bei den Körpern 4 der Fig. 2 und 3.

In Fig. 5 sind an Stelle der verformbaren Körper 4 bzw. 5 gemäß den vorher beschrie benen Ausführungen verformbare Strukturen 6F zwischen Fahrgastzelle 1 und ver schiebbar geführten Längsträgeranordnungen 2F; 2H angeordnet. Die verformbaren Strukturen 6F; 6H sind bei der Beanspruchung parallel geschaltet, jedoch unter Zwischenschaltung von elastischen, reibgedämpften Seilzügen.

Erläutert sei dies an einem frontseitigen Anprall. Über die Längsträgeranordnungen 2F werden die frontseitigen Strukturen 6F unmittelbar verformt. Zu den, der Frontseite entgegengesetzten Strukturen 6H wird der Verformungsweg mittels der Übertragungs kette - Längsträgeranordnung 2F, Seile 3F geleitet über Rollen 11 oder Umlenkprofile - nicht dargestellt - zur Längsträgeranordnung 2H und von dieser auf sie übertragen.

In Fig. 6 ist die Anordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung im Dachlängsholm eines Kraftfahrzeuges gezeigt. Das Kraftfahrzeug ist in senkrecht verlaufendem Längs schnitt schematisiert sowie mit geschnittener A-Säule 13 und geschnittenem Dach längsholm 10 dargestellt.

Die steife Fahrgastzelle 1 weist eine verschiebbar geführte Längsträgeranordnung 2 für die Frontpartie auf, die unter starker Krafteinwirkung eines Unfalles gegen die Fahr gastzelle verschiebbar ist. An der Längsträgeranordnung 2 für die Frontpartie sind an den zur Fahrzeugmitte gerichteten Führungsstangen 20 beidseitig Seile 3 befestigt die über an der Fahrgastzelle 1 angelenkte Rollen 11 oder befestigte Umlenkprofile - nicht dargestellt - durch jeweils einen unter Arbeitsaufnahme verformbaren Körper 4 geführt sind. Die Seile 3 verlaufen dabei jeweils durch eine A-Säule 13 und innerhalb des Körpers 4 in einem Dachlängsträger 10.

Am Ende ihres Austrittes aus dem verformbaren Körper 4 sind die Seile 3 jeweils mit einer Druckplatte 31 gegen von ihnen durchquerten Körper 4 verspannt. Diese Körper 4 sind am entgegengesetzten Ende des Angriffes der Druckplatte 31 in einem Gegen lager 12 an der Fahrgastzelle 1 geführt und abgestützt. Im übrigen können auch für diese Anordnung beidseitig beanspruchte Körper 4 vorgesehen werden, wie sie in Fig. 2 und 3 dargestellt sind. Die von der hinteren verschiebbaren Längsträgeran ordnung geführten Seile verlaufen dann durch die hintere C-Säule in ähnlicher Form geführt wie in der A-Säule in Fig. 6 dargestellt.

Die Seile 3F federn einen Teil der Kraft elastisch ab, dies wird jedoch durch die Füh rung über Rollen 11 oder Umlenkprofile - nicht dargestellt - gedämpft.

Denkbar wäre es auch, die Seile 3 als sich zuerst einschnürende, sich dabei bleibend verlängernde Verformungsglieder auszuführen, die erst nach vorbeschriebener Längung als sich unter der Belastung quasi nichtdehnende Seile 3 wirken.

Die Anwendung von Seilen als Übertragungsglieder weist gegenüber der von Druck stangen den Vorteil der Selbstspannung unter Belastung auf. Druckstangen weisen die Gefahr des Ausknickens oder Ausbeulens unter Belastung auf und sind nicht in einfacher Weise durch Reibung zu dämpfen.

Als verformbare Körper kommen hydraulische Einrichtungen, einfedernde und ge dämpfte Puffereinrichtungen ggf. mit Endlagenverriegelung und/oder Zerstörungs elemente zur Aufnahme von Formänderungsarbeit in Betracht.

Ebenso können verformbare Strukturen am Fahrzeug, z. B. unter Grenzbelastung auf Ausbeulen, Knicken oder Falten ausgelegte Profile oder Raumstrukturen sein.

Bezugszeichenliste

1 Fahrgastzelle
10 Dachlängsträger
11 Rollen, angelenkt an 1 befestigt
12; 12F; 12H Gegenlager
2; 2F; 2H Längsträgeranordnung, verschiebbar geführt an 1
20; 20F; 20H Führungsstange
3; 3F; 3H Seile
31; 31F; 31H Druckplatte
4 Körper, verformbar zur Arbeitsaufnahme
5 Körper
6F; 6H verformbare Strukturen zwischen Fahrgastzelle 1 und verschiebbar geführten Längsträgeranordnungen 2F; 2H;
l ursprüngliche Einbaulänge 1 von 4
l_u Länge nach Deformation durch Frontaufprallunfall

Claims

1. Kraftfahrzeug mit einer steifen Fahrgastzelle und gegenüber dieser unter Krafteinfluß längs verschiebbaren Längsträgeranordnungen, welche die Vorder- bzw. Endpartie des Kraftfahrzeuges tragen und gegen an der Fahr gastzelle abgestützte, unter Arbeitsaufnahme verformbare Körper verschieb bar sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

- der oder die verformbaren Körper (4) ist bzw. sind, sich längs der Fahr gastzelle (1) erstreckend mindestens einseitig gegen die Fahrgastzelle (1) abgestützt angeordnet,
- ein Seil (3) ist über an der Fahrgastzelle (1) angeordnete Umlenkmittel (11) durch einen dieser verformbaren Körper (4) geführt, dabei ist es einerseits mit einer verschiebbaren Längsträgeranordnung (2) verbunden und anderer seits reicht es durch den verformbaren Körper (4) hindurch,
- an jener, der Längsträgeranordnung (2) abgewandten Seite des verform baren Körpers (4) ist das Seil (3) an einer Druckplatte (31) befestigt die vorgespannt und lose am verformbaren Körper (4) anliegt.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig am Fahrzeug Längsträgerstrukturen (2F; 2H) mit Seilen (3F; 3H) angeordnet sind, wobei die Seile (3F; 3H) jeweils gegenläufig durch einen ver formbaren Körper (4) bis zu dessen, der jeweiligen Längsträgerstruktur (2F; 2H) abgewandten Ende verlaufen und dort jeweils mit einer Druckplatte (31F; 31H) verbunden sind, die zwischen dem verformbaren Körper (4) und dessen zuge ordneten Gegenlager (12F; 12H) an der Fahrgastzelle (1) angeordnet ist.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Körper (4) durch zur Arbeitsaufnahme bei gewählter Be lastung zusammenbrechende Waben- oder Gitterstrukturen gebildet sind.

4. Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verformbare Körper (4) durch bei gewählte Belastung ausbauchende, reißende, knickende bzw. faltende Strukturen (6F; 6H) am Fahrzeug gebildet sind.

5. Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Körper (4) durch hydraulische Puffer- und mechanische Reibeinrichtungen gebildet sind.

6. Kraftfahrzeug mit einer steifen Fahrgastzelle und gegenüber dieser unter Krafteinfluß längs verschiebbaren Längsträgeranordnungen, welche die Vorder- bzw. Endpartie des Kraftfahrzeuges tragen und gegen an der Fahrgastzelle abgestützte, unter Arbeitsaufnahme ausbauchende, reißende, knickende oder faltende Strukturen verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß Seile (3F; 3H) über an der Fahrgastzelle (1) angeordnete Umlenkmittel (11) jeweils wechselweise von einer zur anderen Längsträgeranordnung (2F; 2H) geführt und mit diesen Längsträgeranordnungen (2F; 2H) verbunden sind.

7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Körper (4) in seitlichen oder mittigen Längsholmen im Bodenbereich der unter dem Fahrzeugboden angeordnet sind.

8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Körper (4) im Dachbereich, vorzugsweise in längs liegenden Dachholmen (10) und die Seile (3) über Umlenkrollen (11) geführt, durch die A- (13) bzw. C-Säule verlaufend, angeordnet sind.

9. Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seile (3) als sich zuerst einschnürende, sich dabei bleibend verlängernde Verformungsglieder ausgeführt sind, die erst nach einer Längung, als sich unter Belastung quasi nichtdehnende Seile (3) wirksam sind.