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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Straßenfahrzeug, dessen Frontoberfläche
zumindest teilweise von einem unter dem Aufprall einer Person verformbaren Werkstoff
gebildet ist.
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Die Kollision eines Kraftfahrzeugs mit einem Fußgänger spielt sich
im allgemeinen in zwei Phasen ab, denen auch typische Unfallfolgen bei der betroffenen
Person entsprechen. Die erste Phase ist gekennzeichnet durch den Anprall der Person
auf der Frontfläche des Fahrzeugs, zu der im weiteren Sinn bei PKW auch die Kühleroberfläche
und der Windlauf gehören. Die dabei auf die Person ausgeübten Kräfte sind, eine
gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit vorausgesetzt, abhängig von dem Verformungswiderstand
der jeweils am Aufprall beteiligten Fahrzeugteile. Es ist bekannt, die Unfallfolgen
dadurch zu mindern, daß die Frontpartien des Fahrzeugs nachgiebig gestaltet werden.
-Der Körper der betroffenen Person bleibt im allgemeinen nicht an der Frontfläche
des Fahrzeugs haften sondern wird heruntergeschleudert, wobei schwere Verletzungen
beim Aufprall auf die Fahrbahn oder an anderen harten Gegenständen, ggf. auch bei
einer erneuten Kollision mit dem Fahrzeug, entstehen können. Zur Vermeidung der
Unfallfolgen der zweiten Phase hat man versucht, den Körper an der Frontfläche des
Fahrzeugs festzuhalten, beispielsweise bei PKW mittels eines beim Unfall
anhebbaren
Bügels, der den Körper auf der Kühleroberseite festhalten soll, oder mittels eines
an der PKW-Oberfläche durch den Aufprall aktivierten Klebers (DE-OS 28 04 400).
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Diese Mittel haben sich als wenig effektiv erwiesen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Straßenfahrzeug dahingehend
zu verbessern, daß die Schwere der Unfallfolgen bei der Kollision mit einem Fußgänger,
insbesondere in der zweiten Phase, verringert wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß Oberflächenteile, die
vom unmittelbaren Aufprall des Rumpfs oder Kopfs der Person betroffen werden können,
aus nachgiebigem Werkstoff bestehen, der in solcher Weise kleinflächig verformbar
ist, daß neben einer durch Aufprall vertieften Fläche ein die Person an einem Abgleiten
in Querrichtung hindernder, nicht oder weniger verformter Rand gebildet wird.
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Die erfindungsgemäße Lehre besteht somit in der Angabe einer Verformungscharakteristik
des die Frontoberfläche bildenden, verformbaren Werkstoffs. Die Verformung soll
jeweils auf diejenigen Bereiche im wesentlichen beschränkt sein, in welchen der
Aufprall tatsächlich stattfindet.
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Die Verformung soll sich möglichst wenig durch seitlich wirkendeZug-
und Biegekräfte auf benachbarte Flächenbereiche ausdehnen. Dies ist mit dem Ausdruck
kleinflächig gemeint, der besagt, daß bei einer punktweisen Belastung des Werkstoffs
nur eine im wesentlichen punktförmige
Verformung stattfindet. Im
Gegensatz dazu erfolgt die Verformung beispielsweise der Blechhauben von Motorräumen
großflächig, weil eine kleinflächige Belastung infolge der seitlichen Ausbreitung
von Zug- und Biegekräften zu einer großflächigen Verformung führt.
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Das Resultat der erfindungsgemäßen, kleinflächigen Verformung besteht
darin, daß neben den unmittelbar vom Aufprall betroffenen Frontteilen des Fahrzeugs,
die durch entsprechende Verformung vertieft worden sind, im wesentlichen unverformte
Bereiche stehen geblieben sind, so daß sich neben der Person, die sich in den verformten
Bereichen befindet, ein Rand stehen bleibt, der die Person daran hindert, quer zu
diesem Rand nach den Seiten, nach oben oder nach unten abzugleiten. Damit dieser
Rand wirksam werden kann, muß er eine gewisse Stabilität gegenüber denjenigen Kräften
besitzen, die ein solches Abgleiten des Körpers bewirken wollen. Diese Kräfte sind
aber um Größenordnungen geringer als die Aufprallkräfte, so daß es im allgemeinen
keine Schwierigkeiten bereitet, einen Werkstoff zu finden7 der einerseits unter
den Aufprallkräften nachgiebig ist, andererseits aber einen ausreichend stabilen
Rand bildet. Dafür kommen beispielsweise porige Werkstoffe, insbesondere aus Kunstharzschaum
in Frage, wobei solche Stoffe vorzuziehen sind, die unter den Aufprall-Umständen,
also bei rascher, kräftiger Verformung, sich überwiegend unelastisch verhalten.
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Die Haltewirkung des neben dem verformten Bereich stehen bleibenden
Randes ist um so besser, je höher er ist im
Verhältnis zu den Abmessungen
der zu haltenden Körperteile.
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Der die Frontoberfläche bildende, nachgiebige Werkstoff soll deshalb
an jeder Stelle jeweils in einer Dicke von mindestens etwa ein Viertel der Querabmessungen
derjenigen Körperteile vorhanden sein, mit deren Aufprall an dieser Stelle zu rechnen
ist. Bevorzugt wird eine Dicke von mindestens etwa zwei Drittel der Körperteile.
In solchen Fällen, in denen die seitliche Haltewirkung besonders wichtig ist, nämlich
insbesondere bei Fahrzeugen mit im wesentlichen senkrechten Frontverlauf, ist die
Dicke des Werkstoffs gemäß der Erfindung sogar noch wesentlich größer, nämlich vorzugsweise
mindestens etwa ein halber Meter. Bei Schienenfahrzeugen können sogar Dicken von
der Größenordnung ein Meter vorteilhaft sein.
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Der Werkstoff sollte zweckmäßigerweise nicht nur die erwähnte randbildende
Wirkung haben sondern auch als solcher energieverzehrend ausgebildet sein, um dadurch
die Beschleunigungswerte in der ersten Phase des Unfallgeschehens herabzusetzen.
Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die energieverzehrende Verformung ausschließlich
dem genannten Werkstoff zugeschrieben wird. Vielmehr kann unter einer Schicht des
Werkstoffs eine energieverzehrend verformbare Unterkonstruktion vorgesehen sein,
beispielsweise eine Blechschicht.
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Vorteilhaft ist es insbesondere bei Schienenfahrzeugen, wenn die mit
der verformbaren Werkstoffschicht versehene Frontfläche im wesentlichen bis zur
Stehhöhe etwa senkrecht verläuft. Ferner kann zur Verbesserung der Haftung vorgesehen
sein, daß der nachgiebige Werkstoff ein bei Verformung
frei werdendes
Haftmittel enthält.
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Schließlich kann nach der Erfindung vorgesehen sein, daß die Frontoberfläche
in Beinhöhe, insbesondere unterhalb der Kniehöhe eines Erwachsenen, weniger nachgiebig
als darüber ausgebildet ist, damit beim Aufprall ein Drehmoment auf den Körper ausgeübt
wird, das zu einer um sosichereren Haftung und Einbettung der oberen Teile des Körpers
(insbesondere Rumpf und Kopf) führt.
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Dies kommt insbesondere bei Schienenfahrzeugen den konstruktiven Gegebenheiten
entgegen, weil im unteren Frontbereich des Schienenfahrzeugs häufig eine vorragende
Kupplung vorgesehen ist, die wegen der Gefahr schwerer Verletzungen bei der Verformung
des davor liegenden nachgiebigen Werkstoffs nicht erreicht werden sollte.
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Der verformbare Werkstoff kann zweckmäßigerweise die Form eines abnehmbaren
Körpers annehmen, damit beispielsweise an den dahinter bzw. darunter liegenden Teilen
Wartungsarbeiten augeführt werden können oder damit, insbesondere bei Schienenfahrzeugen,
ein davor befindliches Fahrzeug angekuppelt werden kann.
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Der verformbare Werkstoff sollte sich zweckmäßigerweise über die gesamte
Breite der Frontfläche erstrecken.
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Damit dies innerhalb des vorgeschriebenen Lichtraumprofils insbesondere
bei Schienenfahrzeugen im Hinblick auf Kurvenfahrt möglich ist, ist nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die erste Fahrachse des Fahrzeugs nähe der
Frontfläche angeordnet ist. Diese Lehre ist vor dem Hintergrund zu sehen, daß bei
Schienenfahrzeugen
neuzeitlicher Bauweise die erste Fahrachse bzw.
der Drehzapfen des vordersten Drehgestells ziemlich weit von der Frontfläche zurückverlegt
ist, so daß man sogar gezwungen ist, das Fahrzeug vorne keilförmig schmaler zulaufen
zu lassen. Diese keilförmig schmale Front ist unter den Gesichtspunkten der Erfindung
unerwünscht.
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Damit der Effekt des Auffangen des Körpers sicherer erreicht wird,
kann es zweckmäßig sein, daß eine obere Schicht des nachgiebigen Werkstoffs einen
geringeren Eindringwiderstand aufweist als eine tiefer liegende, überwiegend dem
Energieverzehr dienende Schicht. Das Merkmal, daß eine obere Schicht einen verhältnismäßig
geringen Eindringwiderstand aufweist, schließt nicht aus, daß die ganze Anordnung
durch eine widerstandsfähige, Beschädigungen im normalen Betrieb ausschließende
und beim Unfall zu zerstörende Deckschicht geschützt ist. Ferner sei klargestellt,
daß die mehr oder weniger große Nachgiebigkeit des erfindungsgemäß zu verwendenden
Werkstoffs nichts zu tun hat mit der Polsterwirkung beispielsweise von Komfortpolstern.
Vielmehr würde auch das Material mit vergleichsweise geringem Eindringwiderstand
bei normaler Beanspruchung einen verhältnismäßig harten Eindruck machen, weil der
Eindringwiderstand bzw.
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die Verformbarkeit an den bei einem Unfall auftretenden Kräften zu
messen ist.
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Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht und Fig. 2 und
3 Seitenansichten eines Schienenfahrzeugs.
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Bei dem dargestellten Fahrzeug möge es sich um ein Stadtbahn-Fahrzeug
handeln, also um Fahrzeuge, die zumindest teilweise am öffentlichen Straßenverkehr
teilnehmen und verhältnismäßig hohe Geschwindigkeiten erreichen können.
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Kollisionen von Schienenfahrzeugen mit Fußgängern und Zweiradfahrern
sind zwar selten; wenn sie jedoch auftreten, so sind die Folgen für die Unfallpartner
meist schwerwiegend, weil die Front von Schienenfahrzeugen im allgemeinen sehr steif
ausgebildet ist und vorragende Kupplungsorgane vorhanden sein können. Der Raum unterhalb
des Fahrzeugs vor der ersten Radachse enthält vielfach gefährliche Einbauten. Bekannte
Fangschutzeinrichtungen sind bei den hohen Geschwindigkeiten moderner Fahrzeuge
unbrauchbar und schützen im übrigen natürlich auch nicht vor Verletzungen beim Aufprall
auf den Frontflächendes Fahrzeugs.
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In der Zeichnung erkennt man vor der Front 1 des Fahrzeugs ein Verformungselement
2, das beispielsweise an einem Schild 3 befestigt ist, der seinerseits lösbar mit
der Frontfläche 1 verbindbar ist. Das Verformungselement samt Schild 3 ist selbstverständlich
der Form der Frontfläche in geeigneter Weise angepaßt. Beispielsweise kann es einen
Raum zur Aufnahme von Kupplungseinrichtungen 4 aufweisen.
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Das Verformungselement 2 besteht aus irgendeinem geeigneten Werkstoff,
der eine örtlich begrenzte Verformung im Bereich des Wirkens der Aufprallkräfte
gestattet. In erster Linie bieten sich dafür Schaumstoffe an, und zwar im wesentlichen
sog. Hartschäume, die auf örtlich begrenzte Druckkraft durch örtlich begrenzte,
plastische Deformation antworten, ohne durch die Übertragung von Zugkräften oder
Biegekräften zu einem wesentlichen Anteil auf benachbarte Bereiche zu übertragen.
Auch manche lockeren Faser- oder Flockenkörper sind zu solchem Verhalten in der
Lage. Die Druckfestigkeit des Materials wird nach bekannten Gesichtspunkten so gewählt,
daß in demjenigen Geschwindigkeitsbereich, in welchem das Verformungselement schützend
wirken soll, die dem menschlichen Körper maximal zumutbaren Beschleunigungswerte
nicht überschritten werden.
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Dafür ist ein bestimmter Verformungsweg erforderlich, der die Dicke
des Elements bestimmt. Wenn der Verformungsweg nicht von dem verformbaren Werkstoff
allein sondern auch noch von irgendwelchen Unterkonstruktionen bereitgestellt wird,
kann die Schichtdicke des verformbaren Werkstoffs selbstverständlich entsprechend
geringer sein.
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Damit der Körper in bzw. an dem Verformungselement möglichst festgehalten
und nicht vom Fahrzeug weg auf die Straße geschleudert wird, wird der vorderste
Bereich des Verformungselements mit einem so geringen Eindringwiderstand ausgerüstet,
daß möglichst schon im Bereich der Minimalgeschwindigkeit, bei der ein solcher Schutz
erforderlich ist, der Körper so weit in das Verformungselement eindringt, daß er
nicht mehr ohne weiteres weggeschleudert werden kann. Ferner wird dadurch erreicht,
daß
bei geringeren Aufprallgeschwindigkeiten der Körper geringeren Beschleunigungswerten
ausgesetzt wird, als sie beim Unfall bei höheren Geschwindigkeiten erforderlich
sind und wie sie von den tiefer liegenden Schichten des Verformungselements gewährleistet
werden.
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Man erkennt aus Fig. 3 am Höhenvergleich des Verformungselements 2
mit einer Person 5, daß das Verformungselement 2 Stehhöhe hat und daß seine Unterkante
im Beinbereich liegt, und zwar vorzugsweise unterhalb der Knie. Ferner erkennt man
aus der Zeichnung bei 6 eine umlaufende Stoßleiste, die härter ist als das übrige
Verformungselement. Sie soll nicht nur das Verformungselement vor der Beschädigung
bei Trivialkontakten schützen sondern auch einer kollidierenden Person einen Drall
um den Körperschwerpunkt erteilen mit dem Effekt, daß die Füße von der Straße entfernt
werden und somit der Gefahr des Überfahrens vorgebeugt wird. Der Höhenabstand der
Stoß leiste von der Fahrbahn liegt im Bereich von etwa 0,2 - 0,4 m, d.h. oberhalb
des Knöchelbereichs und unterhalb des Kniebereichs. Ein Bruch von Schienen-und Wadenbein
ist als das kleinere Übel anzusehen. Die Stoß leiste 6 soll etwa die Steifigkeit
von PKW-Stoßstangen besitzen.
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Bei modernen Schienenbahnen ist das vorderste Drehgestell im allgemeinen
verhäitnismäßg weit von der Frontfläche 1 des Fahrzeugs entfernt. Dies führt dazu,
daß zur Einhaltung des Lichtraumprofils bei Kurvenfahrt das Fahrzeugende etwa gemäß
der strichpunktierten Linie 7 keilförmig spitz zulaufen muB. Bei dem vor der Frontfläche
liegenden
Verformungselement würde sich diese Keilform noch stärker auswirken. Bevorzugt wird
nach der Erfindung daher ein geringerer Abstand zwischen dem Drehzapfen 8 bzw. der
ersten Fahrachse und der Frontfläche 1, damit eine Fahrzeugbegrenzung beispielsweise
etwa gemäß der strichpunktierten Linie 9 erzielt werden kann, die eine breitflächige
Ausdehnung des Verformungselements 2 ermöglicht. Die Anordnung der Drehgestelle
kann Probleme hinsichtlich der Türanordnung hervorrufen. Es kann zweckmäßig sein,
gemäß Fig. 2 lediglich eine schmale Tür 10 vor dem ersten Drehgestellt anzuordnen,
während eine weitere schmale Tür 11 dahinter liegt. Schließlich kann gemäß Fig.
3 auch die gesamte Türanordnung 12 hinter dem verhältnismäßig weit vorne angeordneten
Drehgestell vorgesehen sein. Falls Türeinstiege ein Vorverlegen üblicher Drehgestelle
nicht ohne weiteres gestatten, kann das in Fahrtrichtung erste Drehgestell derart
umgestaltet werden, daß der Drehgestellaufhängepunkt innerhalb des Drehgestells
nach vorn rückt.
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Damit der Fahrer trotz des Verformungselements ein hinreichendes Blickfeld
13 auch nach vorn unten hat, kann es zweckmäßig sein, seinen Sitz gegenüber konventionellen
Fahrzeugen zu erhöhen.
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In entsprechender Weise läßt sich das Verformungselement bei Fahrzeugen
mit im wesentlichen vertikaler Frontpartie anwenden. Anwendbar ist der Erfindungsgedanke
jedoch auch bei Personenkraftwagen, und zwar vornehmlich hinsichtlich der Ausbildung
der oberen Vorderkante und der oberen Flache der vorderen, niedrigen Fahrzeugpartien
(Motorhaube, Radkastenabdeckung). Die Dicke der nachgiebigen
Werkstoffschicht
braucht dabei nicht so groß zu sein wie bei im wesentlichen vertikalen Frontflächen,
weil die Schwerkraft das Festhalten des Körpers in der durch den Aufprall gebildeten
Verformungswanne unterstützt.
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In allen Fällen besteht die Möglichkeit, die Haftung des Körpers durch
den Einsatz eines Klebers zu verbessern, der bei der Verformung bzw. Zerstörung
des verformbaren Werkstoffs frei wird.