Die Erfindung betrifft ein LenkeinscHagun^tützungselement insbesondere für eine Befestigungsvorrichtung für eine Stoßstange eines Fahrzeugs, z.B. eines Kraftfahrzeugs.

Stand der Technik: Mehr als 100 Jahre wurden Fahrzeuge auf die Arforderungen des VeAaeimungsmotors und die Möglichkeiten von Stahlblech perfektioniert. Die überwiegende Anordnung vom, mechanischer Antriebsstrang, hoher Kühlungsbedarf etc. haben zu Frontstrukturen geführt, die grundsätzlich vorne offen sind, links und rechts einen Längsträger besitzen und mit Anbauteüen verkleidet werden Durch die hohe Schwingungsanregung der Verbrennungsmotoren entstehen aus Korrfortgründen zusätzliche Kompromisse und Aufwand (u.a. Motor/Getriebelagernng auf einem F srahrnen). Zu Beginn der„Neuen Mobilität" mit verschiedenen alternativen Antrieben, wurden bestehende Verbrennungsfahrzeuge entkernt und die Elektromotoren, Batterien, Elektronik, Range-Extender in das Jahrzehnte bewährte Package zur sogenannten ersten E-Fahrzeuggeneration verbaut Nun sind die ersten konsequent auf alternativen Antrieb konstruierten Fahrzeuge auf der Straße, jedoch überwiegend mit dem o.g. klassischen Vorderwagen.

Klassisch ist der Vonderwagen mit sehr stabilem Längsträger links und rechts und dem, daran befestigten Stoßstangenquerträger weist über die Fahrzeugbreite einen sehr ungldchmäßigen Crashwiderstand auf. Sind Kotflügel, Haube, Frontend etc. hierbei eher vernachlässigbar, nehmen neben den Längsträgem erst die KüWer otoreinheit sowie die Räder/Achsen im weiteren Crashverlauf größere Kräfte auf, jedoch zu Lasten einer gldchmäßigen Verzögerung. Bisher hat man sich bei der Auslegung darauf verlassen, dass die Stoßstange nur eine gewisse Lastverteilung von einem Längsträger zum anderen erfüllt, der hauptsächliche Energieabbau an großflächigen Hindernissen aber von mindestens einem der beiden Längsträger übernommen w . Seit der Einführung der Crash-Kon atibilität und spätestens seit der Definition des Small- Overlap-Crashes, bei dem das Fahrzeug auf ein schmales Hindernis bei nur noch 25% Ubendeckung trifft, erfüllen derartige klassische Längsträger-Konzepte nicht mehr die gestellten Anfonderungen. Grund dafür ist u.a., dass das Fahrzeug nun z J3. auf einem Testparkour auf Hindernisse trifft, die außen am Längsträger vorbei gehen. Der Längsträger benötigt einen, für die exzentrische Punktbelastung der Stoßstange, viel zu hohen Krafipuls zum Anfalten und schert die Stoßstange als Abstützpunkt am Hindernis bereits sehr früh ab. In der Folge gleitet das Fahrzeug gerade, nahezu ohne Ehergieabbau, an dem Hindernis vorbei bis die Achse erreicht ist Nun wird an dem Hindernis Rad samt Achse heraus gerissen und dann mit immer noch sehr viel Energie der Stimwand/A-Säulen-Knoten getroffen I^ebensbedrohliche Pulse und L^formationen sind die Folge. Aufgabenstellung: Ziel ist es, ein für Ldchtrmimaterialien geeignetes, kostengünstiges Konzept mit bestmöglicher Crash-Sicherheit eines insbesondere für Eleldrofahrzeuge geeigneten Vonderwagens eines KFZ zu entwickeln Die Aufgabe w gelöst durch ein Lenkeirischlagunterstützungselernent für eine Befestigungsvomchtung einer Fahrzeugstoßstange, wobei die Befestigungsvomchtung die Fahrzeugstoßstange mit der KFZ- Karosserie mit Hilfe einer Schwenkvorrichtung bodeparallel schwenkbar verbindet und/oder wobei an der Stoßstange mindestens ein Stoßstangenvedängenrngselement angeordnet ist, welches im Falle eines durch einen Crash, insbesonderc an der Stoßstange erfolgten - also meist zusätzlichen - Kraftangriffs zumindest einen Teil dieser Kraft zumindest teilweise in die Fahrzeuglenkung einleite

Grundlage dieser Ausgestaltungsform ist daher eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange deren Aufgabe es ist, die Stoßstange zumindest mittelbar mit der KFZ-Karosserie insbesonderc tragend zu verbinden. Die Befestigungsvomchtung umfasst zumindest die Verbindung zwischen Karosserie und Stoßstangenträger. In weitercn Ausgestaltungsformen kann die Befestigungsvorrichtung auch das Zentralstück des Stoßstangenträgers umfassen, an welchem die axialen Erden der Stoßstange ausfahrbar anordenbar sind Entsprechend einer ersten Ausgestaltungsform der Erfindung kann das erfindungsgemäße Lenkeirischlagunterstützungselement schon Teil der Befestigungsvomchtung sein, also in dieses integriert sein, oder das erfindungsgemäße I^nkeinschlagunterstützungselement kann zumindest annähernd parallel zum Befestigungselement zwischen Stoßstange und KFZ-Karosserie angeordnet sein, ohne Teil der Befestigungsvorrichtung zu sein Entsprechend dieser ersten Ausgestaltungsfonn und seinen zwei Unterformen verbindet die Befestigungsvomchtung die Fahrzeugstoßstange mit der KFZ-Karosserie mit Hüffe eines Schwenkelements bodeparallel schwenkbar, wobei die Befestigungsvorrichtung auf ihrer einen Seite die Fahrzeugstoßstange trägt und an ihrem andercn Ende an der KFZ-Karosserie befestigt ist Eine Möglichkeit dies umzusetzen ist, zB. in der Mitte von der KFZ-Karosserie und der Stoßstange das Befestigungselement anzubringen. Die Stoßstange kann dann, zB. mit Hilfe von Zapfen bodenparallel schwenkbar mindestens an der Stoßstange oder an der KFZ-Karoserie, idealerweise an beiden schwenkbar verbunden werden Hierfür kann im einfachsten Falle an Stelle eines Zapfens auch ein Gelenk oder ein Scharnier Verwendung finden. Im Falle eines dezentralen Kraftangriffs auf die Stoßstange so die gesamte Stoßstange um den z.B. Zapfen des Befestigungselements hemm bodenparallel geschwenkt Erfindungsgemäß wird diese Schwenkung mit Hilfe eines zwischen der Stoßstange und der KFZ-Karosserie angeordneten mindestens einen I^nkeiriscHagunterstützungselements unterstützt Das Schwenkelement kann hierfür entweder im Befestigungselement angeordnet sein, und/oder benachbart zu diesem zwischen Stoßstange und KFZ-Karosserie, wobei eine im wesentlichen parallelle Anordnung vorzugswürdig ist Am einen Ende des derart ausgestalteten Schwenkelements ist daher zumindest mittelbar mindestens ein Teil der insbesondere vordercn KFZ-Stoßstange befestigt An seinem anderen Ende kann dieses Lenkeirischlagunterstützungselement in seiner Ausgestaltungsform als Stoßstangenschwenkelement auch an der KFZ-Karosserie befestigt sein, oder alternativ denkbar ggf. auch mittelbar über ein Befestigungselement an der KFZ-Karosserie. Im letzteren Fall kann dem Befestigungselement die Aufgabe zukommen, die Stoßstange zumindest mittelbar an der Karosserie zu befestigen, während dem Stoßstangenschwenkelement die Aufgabe zukommt, die Schwenkung sicherzustellen. Das derart ausgestaltete Lenkeirischlagunterstützungselement kann damit insbesondere zwei voneinander unabhängige aber auch zusammen einsetzbare Unter-Ausgestaltungsformen aufweisen. Vorzugsweise werden alle diese Elemente zumindest im Crashfall schwenkbar an der Stoßstange und/oder KFZ-Karosserie befestigt Im Crashfall kann die Schwenkung in ihrem extremsten Schwenkwinkel das äußre Ende der Stoßstange in Richtung des insbesondere Reifens des Vorderrads führen und diesen im Extremfall berühren und über diese Berührung des Reifens mit Hilfe der geschwenkten Stoßstange eine Lenkbewegung in das Rad einleiten und so zumindest einen Teil der Crashkraft zumindest teilweise in die Fahrzeuglenkung einleitet Entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsform ist als I^nkeiriscHagunterstützungselement an der Stoßstange mindestens ein StoßstangenverlängerLjngselernent angeordnet, welches im Falle eines durch einen Crash erfolgten Kraftangriffs diese Stoßstange axial verlängert und so zumindest einen Teil dieser Kraft zumindest teilweise in die Fahrzeuglenkung einleitet Vorliegend umfasst damit das I^nkeinscHagunterstützungselement entweder ein Stoßstangenschwenkelement, an deren einem Ende zumindest mittelbar zumindest ein Teil der Stoßstange befestigt ist, und/oder ein StoßstangenverlängerLingselement So istdas LenkeiriscHagunterstützungselement in Gestalt des Stoßstangenschwenkelements in der Lage im Crashfall die Stoßstange bodenparallel zu schwenken. Außerdem ist das I^nkeinscHagunterstützungselement in Gestalt des StoßstangenverlängerLjngselernents in der Lage im Crashfall das axiale Ende der Stoßstange zu verlängern. Das erfindungsgernäße LenkeinscHagunterstützungselement kann in dieser ersten Ausgestaltungsform den I^enkeinschlag, z.B. mit Hilfe von mit Flüssigkeit gefüllten ausziehbaren und eirfahrbahren Kolben- Zylindersystemen unterstützen, welche zB. zumindest annähernd parallel zum Befestigungselement angeordnet sind und im Falle eines Crashs an der Seite auf welcher die Crashkraft angreift eingefahren werden können und an der anderen Seite auseinandergezogen werden können, und/oder es kann ein I^nkeinschlagunterstützungselement in einer zweiten Ausgestaltungsform den Lenkeinschlag unterstützen, indem die Stoßstangenenden sich im Crashfall verlängern, um mit Hilfe dieser Verlängerung im Crashfall in die Räder eine zusätzliche Lenkbewegung einzuleiten.

Im Fall, daß durch einen Crash an der Stoßstange ein zusätzlicher Kraftangriffs erfolgt, wird diese Kraft zumindest teilweise durch das I^nkeiriscHagunterstützungselement in die Fahrzeuglenkung eingeleitet Bisherige Konzepte bauten auf eine translatorische Kraft / Fjiergiekompensation auf. Hiervon abweichend wird zB. durch das LenkeiriscHagunterstützungselement die Energie des Crashs nicht wie traditionell nur translalorisch (durch Abbau der Crashenergie mit Hilfe des Aufbaus von Verformungsenergie) sondern es wird (auch) rotatorisch Kraft/Energie kompensiert Um modernen Crash-Prüfmethoden gerecht zu werden setzt die Lösung an, einen möglichst gldclimäßigen Crashwiderstand über die Fahrzeugbreite sicherzustellen:

In einer ersten Ausgestaltungsfonn ist das Schwenkelement schwenkbar zwischen Stoßstange und KFZ- Karosserie angeordnet und umfasst ein ausziehbares und eirfahrbahres Kolben-Zylmdersystem Vorzugsweise ist das Schwenkelement, umfassend ein Kolben-Zylinder-System, auf der einen Seite mit der Stoßstange verbunden und auf der anderen Seite über das Kolben-Zylinder System mit der KFZ-Karosserie. Durch das Ausziehen und / oder Einfahren des Kolben-Zylinder Systems können zusätzliche Energien und Kräfte kornpensiert werden. Das Schwenkelement ist vorzugsweise ebenfalls schwenkbar zB. mit Hilfe von Scharnieren an der Stoßstange befestigt An seiner anderen Seite ist es ebenfalls vorzugsweise schwenkbar z.B . mit Scharnieren an der KFZ-Karosserie befestigt Während auf der Stoßstangenseite die Befestigung vorzugswiese von der Befestigungsvorrichtung beabstandet ausgestaltet ist, kann sie an der KFZ-Karosserie entweder nahe an der Befestigungsvorrichtung oder auch von dieser beabstandet erfolgen. Alternativ ist auch eine Ausgestaltung denkbar, bei welcher das Schwenkelement und das Befestigungselement in Reihe hintereinander geschalten sind und die Zapfen / Scharniere / Gelenke zwischen diesen angeordnet sind. Über diese ist dann die Stoßstange bzw. Stoßstangenhalterung mit der Karosserie verbunden Realisierbar ist das beschriebene Konzept auch mit einer noch anderen, gleich wirkenden Kopplung zwischen Karosserie und Stoßstange.

Fakultativ kann das Kolben-Zylmdersystem als Zylinder ein Schalelement aufweisen, in welchem der Kolben beweglich geführt w und wobei das Schalelement zB. in Richtung der befestigten Stoßstange ausgerichtet ist und der Kolben an zumindest in Richtung der hieran befestigten KFZ-Karosserie ausgerichtet ist Crash- Energiemanagement durch Schälen statt Beulen Fast alle heutigen Fahrzeugstrulduren bauen Crashenergie hauptsächlich durch Beulen und Falten mit großen Verformungen ab. Genau bei dieser Beanspruchung neigen viele Ldchtbaumaterialien wie z.B. CFK, GFK, hochfestes Aluminium(Al) und Magnesium(Mg) zu Rissbildung. Leichte, dünnwandige Stahlbauteile wiederum zu anfänglich großen Kraftspitzen und im weiteren Verlauf zum Einbruch des Kraflniveaus. Beide Eigenschaften sind nachteilig. Daher die Energieaufnahme speziell für die geplanten Leichtbaukonzepte optimiert werden. In bisherigen Konzepten bei welchen eine Lenldsraöunterstützung genutzt wurde, konnten zwischen Crash und Beginn der Lenldsraftunterstützung minimale Zeiten von 50ms realisiert werden. Durch das erfindungsgemäß verwendete Kolben-Zylinder-System wM im Falle einer dezentral von der Befestigungsvorrichtung angreifenden Kraft der Kolben an der Seite, so die Kraft angreift, in den Zylinder gedrückt werden und an der anderen Seite der Befestigungsvorrichtung kann der Kolben aus dem Zylinder gezogen werden. Bei beiden Bewegungen wM Kraft kompensiert, also Crashenergie aus dem Aufprall genommen. Hierzu kann dieses Kolben-Zylinder- System entweder in Reihe oder mehr oder weniger parallel zwischen Stoßstange und Karosserie befestigt sein. Fakultativ kann der Raum zwischen Kolben und Schalelement leer sein, ein Fluid umfassen, und/oder einen Schaum umfassen, wobei bei dem I^nkeinscHagunterstützungselement die beweglichen Elemente mit Hydraulikschläuchen untereinander verbunden sind und hydraulisch bewegbar sind. Bei einem derartigen Aufbau kann die Fluidfüllung des Schälträgers nicht nur geeignet sein, um die angreifende Crashkraft zu dämpfen, sondern darüber hinaus auch dazu genutzt werden, um z.B. bei einem Crash den hierdurch in dem Schalträger geführten Kolben oder den durch den Kolben im Schalelement aufgebauten z.B. zusätzlichen Druck zu nutzen, um beim Vorderrad / bei der Vorderachse eine Ausweichbewegung einzuleiten. Vorzugsweise sind alle Mdführenden beweglichen Teile des Lenkeinschlagunterstützungselements über ein Schlauchsystem hydraulisch miteinander verbunden, sodaß darin aufgebaute Drücke an die beweglichen Teile des Systems urimittelbar weitergeleitet werden So kann beispielsweise der im Zylinder auf der kraftangreifenden Seite aufgebaute Druck unmittelbar mechanisch durch ein Verbindungselement zwischen Kolben Zylinder und Lenkung und/oder mittelbar, beispielsweise zusätzlich durch einen Hydraulikschlauch zwischen Kolben/Zylinder und Hydraulik der Lenkung übertragen werden und auf diese Weise auch ohne Schwenkung unmittelbar eine Lenkbewegung einleiten. Durch dieses Konzept kann die die Schwenkbewegung der Vorderräder um einen Faktor 10 schneller eingeleitet werden, als bis heute möglich (50ms). Dies eröffnet ein erhebliches Potential an Steigerung der Sicherheit Ein derartiges Lenkeirischlagunterstützungselement für eine Befestigungsvorrichtung, wobei mindestens ein solches Druckschälelement elektrorheologische Fluide beinhaltet, bewirkt die Bereitstellung eines noch weiteren zusätzlichen Kraft / Fjiergieaufnalmereservoirs, welches insbesondere durch die ERF auch während der Fahrt oder eines Unfalls einstellbar bzw. veränderbar ist Das Widqräizip der axialen Verschiebung von Zylindern eröffnet ein weites Feld von passiver und aktiver Kraft-Steuerung im Crash z.B. über elektrorheologische Fluide, Fluide mit Ventilen oder mittels Mechanik Damit wird der Weg zu dem voHadaptiven, echtzeitgeregelten Froii^rashmanagement geöffnet

Dieses Konzept ist auch zur Nachrüstung geeignet Wenn man die sowieso in jedem Fahrzeug vorhanden Typschadenelemente (wieder) als FMddämpfer ausführt, dann kann man mit einfachen Hydraulikleitungen diesen Betätigungseffekt ohne großen Aufwand auch in bestehenden Fahrzeugen nachrüsten und damit die passive Sicherheit deutlich verbessern. Eine derartige Befestigungsvorrichtung, wobei die Fahrzeugstoßstange an mindestens einem Befestigungselement und an mehr als einem als Schwenkelement I^nkeinschlagunterstützungselement befestigt ist, bewirkt eine präzisiere Schwenkbewegung und eine höhere Zug-/Dmck-Kraftkompensation. So kann letzten Endes auf diese Weise sichergestellt werden, dass Bei Uberschreiten der Zug-/Dmck-Krafikompensation im Schwenkelement die Stoßstange am Ende ihrer Schwenkbewegung z.B. einen Reifen berührt und ihn wegzudrücken in der Lage ist Durch dieses Wegdrücken kann durch die Stoßstange noch sicherer eine Lenkbewegung eingeleitet werden, die das Fahrzeug aus der Hauptstoßrichtung der angreifenden Kraft weglenkt Ein derartiges Lenkeinschlagmterstützimgselement als Schwenkelement für eine Befestigungsvomchtung, wobei die Fahrzeugstoßstange an mindestens einem Befestigungselement und an mehr als einem Lenkeirischlagunterstützungselement als Schwenkelement befestigt ist, bewirkt eine präzisere Führung des Schwenkvorgangs. Ein derartiges I^nkeinscHagunterstützungselement für eine Befestigungsvonichtung, wobei bei mindestens zwei der Schwenkelemente deren erstes Ende nahe der Fahrzeugstoßstange weiter voneinander beabstandet ist, als deren zweites Ende, bewirkt eine z.B. angenäherte„Y"-Gestalt (bildlich an eine Balkenwage erinnernd) der Befestigungselemente. Diese angenäherte „Y"-Gestalt der Befestigungselemente unterstützt die Schwenkbewegung zusätzlich.

Ein derartiges I^nkeinscHagunterstützungselement für eine Befestigungsvonichtung, wobei mindestens eines der Lenkeinschlagunterstützungselemente wirkendes Schwenkelement mindestens ein Hydraulikelement umfasst, bewirkt, dass im Fall von zwei Hydraulikelementen, also mindestens eines im rechten als Lenkeinschlagunterstützungselement wirkenden Schwenkelement und mindestens eines im linken als Lenkeinschlagunterstützungselement wirkenden Schwenkelement, wobei diese beiden Hydraulikelemente untereinander verbunden sein können, um im Schwenkfall, also im Crashfall, Hydraulikflüssigkeit von dem mit Druck beaufschlagten Hydraulikelement in das andere, also in das auf Zug beaufschlagte Hydraulikelement überzuleiten, was wiederum die Schwenkbewegung unterstützt Zum weiteren Unterstützen der Schwenkbewegung kann zB. mit Hüffe einer Pumpe, die wiederum über ein Steuerungsgerät aktiviert wird, wobei das Steuerungsgerät im Crashfall Crashdaten erhält, auf deren Basis die Hydrauli^umpengesteuert werden, zusätzliche Flüssigkeit vom auf Druck beaufschlagten Hydraulikzylinder auf den mit Zug beaufschlagten Hydraulikzylinder gepumpt werden Auch denkbar ist, mit Hilfe eines Verrändungsschlauchs zwischen jedem der Zug-/Druckelemente und einer Hydraulik der Lenkung vom auf Druck beaufschlagten Zylinder Hydraulikflüssigkeit zB. über ein Ventil in die Lenldiydraulik überzuleiten, um dort beschleunigt eine Lenld^wegung einzuleiten

Ein derartiges I^nkeinscHagunterstützungselement für eine Befestigungsvonichtung, wobei mindestens eines der als Schwenkelemente wirkenden I^nkeinscHagunterstützungselemente mindestens ein Druckschälelement umfasst bewirkt, dass ein zusätzliches Reservoir bereitgestellt werden kann, welches in der Lage ist, weitere Kräfte aufzunehmen. Derartige Druckschälelemente sind ausgelegt, Energie zu absorbieren, indem die beaufschlagende Energie nicht durch ein Knittern des Materials absorbiert wird, sondern zB. durch sondern durch ein schälen, indem das Druckschälelement Elemente umfasst, welche in einem solchen Fall zB. gezielt zerspant werden. Auch kann eine mehrschnittige Lagerung vorgesehen werden. Ein derartiges Druckschälelement kann in jedem der Elemente befestigt sein, also im Mittleren, und / oder Rechten / Linken. Einen weitere Wirkung eines derart eingesetzten Dmckschälelements ist, dass eine Überlastung der Stoßstange vermieden werden kann, indem der Energieabbau im Druckschälelement dann beginnt, wenn die Krafibeaufschlagung damit beginnen würde, die geschwenkte Stoßstange zu verformen. Wenn dann auch die Kraft / Fiiergiekornpensalion des Druckschälelements erschöpft ist, kann wdterhin angnafendes Kraftpotenlial durch eine Verformung des Befestigungselements bzw. des Druckschälelements erfolgen. Zur Verbesserung des Crashverhaltens wurde diese Ausgestaltungsform vom Bild einer Balkenwaagen abgeleitet Das Balkenwaagen-Verhalten wird gemäß dem vorliegenden Konzept durch einen Mckstabilen Stoßstangenquerträger der mit Befestigungsvorrichtung und Schwenkelementen, wie z.B. drei Schällrägem (also z.B. incl. Druckschälelement) anstatt zwei Längslrägem (SdT) gelagert wird, ergänzt und damit deutlich verbessert. Zwei Seitlichen mit z.B. geringerer und einem Zentralen mit einer zJ3. höheren Schälkraft. Trifft das Fahrzeug vollüberdeckend auf ein Hindernis, deformieren sich alle drei Schällräger gleichzeitig mit einem sehr gldchmäßigen Kraftniveau. Je einseiliger ein Hindernis getroffen wird, desto mehr dreht sich der Stoßstangenquerträger in der ersten Phase des Crashes um seine Hochachse um den mittleren Schällräger der zunächst fest stehen bleibt Dabei wird der stoßzugewandte Schällräger mit moderatem Kraflniveau zusarnmengedrückt und der gegenüberliegende Schällräger auseinandergezogen und beide wandeln zJ3. durch Zerspanen Energie um Dafür wurde ein Druckschällräger mit einem„gebauten" Schneidring zur einem doppelwirkenden Zug Druckschällräger erweitert Vorteil in dieser ersten, frühen Phase (insbes. <20ms) des Crashes ist nun, dass der Stoßstangenquerträger mit moderatem Kraflniveau (insbes. <50kN) sehr früh wie eine Balkenwaage" an das exzentrische Hindernis koppelt ohne slrukturell zerstört zu werden Um die hohe Kniclstabilitäl der Balkenwaage mit möglichst geringem Gewicht zu erreichen, wird z.B. ein geschlossenes Metallprofil mit Slrukturschaumfüllung eingeselzt Diese Funktionsweise wirkt in ihrer Gesamtheit mit dem Fahrzeug dann als ,3alkenwagen-Vorderwagen" aus zJ3. Mn-E-Mischbauweise, der mit einem solchen A do-Prinzip (bildlich angelehnt an die asiatische Sportart deren Ziel es ist, die Kraft des gegnerischen Angriffs abzuleiten (Abwehr) und den Gegner mit derselben Kraft vorübergehend angriffsunfähig zu machen (Absicherung)) eine Antwort auf den Sn -Overlap-Lastfall gibt, besonders für Modellvielfalt geeignet ist und den Einsatz eines VoU-Magnesium (MnE) Vorderwagens erst möglich macht Vorzugsweise werden die Kräftekompensation durch die Schwenkbewegung und die Kräftekompensation durch die Verformung des Befestigungselements selbst derart ausgelegt und aufeinander abgestimmt, dass sie im Wesentlichen nacheinander beaufschlagt werden und nicht gleichzeitig.

Ein derartiges I^nkeiriscHagunterstützungselement für eine Befestigungsvorrichtung, wobei dieses Dmckschälelement Bauteile umfasst, welche sich bei Druckbeaufschlagung relativ zueinander bewegen und bei dieser Relativbewegung Energie abbauen, bewirkt die Bereitstellung eines zusätzlichen Kraft / EhergieaufhalmeiEservoirs. Der Ehergieabbau kann verstärkt werden, durch das Zerspanen von Material in den sog. Druckschälelementen. Hierbei schieben sich Bauteile übereinander, wobei an dem einen Teil angebrachte Schneiden Material aus dem anderen Teil herausschneiden. Das Ergebnis ist eine sehr defMerle Losbrechkraft fast ohne Überhöhung und ein sehr gldclimäßiger, konstanter Kraft verlauf über den gesamten Stauchweg. Ideal also, um eine für die Crashsicherheit optimale, gldchmäßige Verzögerung zu erzielen. Diese Art des Energieabbaus ist speziell für Magnesium, CFK und GFK ideal und w im Weiteren als Schalträger bezeichnet

Darüber hinaus kann das I^nkeiriscHaguntotützungselement für eine Befestigungsvomchtung eine Fachwerk-Struktur aus MElOOStrangpressprofilen umfassen oder Teil einer solchen sein. Das Fachwerk dient hierbei als kinematische Führung: Das geschilderte Konzept funktioniert im Crash unter vielen verschiedenen Aufpraüwinkeln. Hierfür wM das Konzept über den gesamten Deformationsweg so geführt, dass eine optimale Verzögerung möglich ist Um darüber hinaus auch noch so kostengünstig und leicht wie möglich zu sein, wunde in einer Ausfühningsform ein Fachwerk gewählt, umfassend eine Befestigungsvomchtung mit IVElOOStiangpressprofflen, die zur besseren Steifigkeit und aus Fui oiisgründen z.B. mit Schubfeldem beplankt ist Dieses bildet zusammen mit den 3 Schältiägem sowie der Balkenwaage die Vonderwagenstruktur und trägt auch z.B. Lenkgetriebe und Federbein. Die beiden äußeren Schällräger sind sehr steif und so positioniert, dass die unteren Querlenkerlager einer handelsüblichen McPherson Vorderachse ohne Hilfsrahmen direkt daran befestigt wenden können. Da ME100, wie viele andere Ldchtbaurnaterialien auch, keine zu großen Verformungen erträgt wird das Fachwerk entgegen bestehenden Gitter und Spaceframe-Konstruktionen im Crashfall nicht als wesentliches Energiernanagementsystem eingesetzt, sondern hauptsächlich zur kinematischen Führung der Schältiäger. Erreicht wird das zum einen durch die Wahl der Lage der Knotenstellen und zum anderen durch den Einsatz von hochduktilen Knoten (plastische Gelenke; zwischen den Profilen. Im statischen Fall verhält sich das Fachwerk sehr steif, bei großer plastischer Verformung aber ähnlich einem gelenkigen Stabwerk und beeinflusst den Crashpuls durch seine eigenen Verformungswiderstände wenig. Damit sind nun auch Vonderwagenstiukturen aus spröde versagenden Werkstoffen wie z.B. CFK sehr robust realisierbar.

Die edindungsgernäß angestrebte Schwenkbewegung kann jedoch auf zwei Weisen unterstützt wenden. Entweder, wie bis hier beschrieben durch das als Schwenkelement wirkende Lenkeirischlagunterstützungselement z.B. in Gestalt eines Zylinder-Kolben-Systems, welches zB. ein Schalelement umfasst, oder ergänzend bzw. alternativ hierzu, durch eine als Schwenkelement wirkende Lenkeirischlagunterstützungselement in Gestalt einer Stoßstangenverlängerung, die geeignet ist, im Crashfall eine Schwenkbewegung in mindestens eines der Vorderräder einzuleiten, um so ein zusätzliches Lenkbewegung von außen einzuführen. Natürlich können auch beide Ausgestaltungsformen des I^enkeirischlagunterstützungselements zugleich angewendet werden:

Eine alternative Ausgestsaltungsform umfasst ein I^nkeinscHagunterstützungselement für eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange, wobei die Stoßstange an ihren Enden jeweils ein Element umfasst, welches geeignet ist, im Falle eines Crashs die Stoßstange zu verlängern. Eine solche Stoßstange besteht aus einem Element, welches die Länge der Stoßstange vergrößert und ebenfalls als Lenkeinschlagunterstützungselement charakterisierbar ist, weil es die selbe Wirkung bereitstellt, wie das zuvor beschriebene Kolben-Zylinder-System Vorzugsweise handelt es sich hierbei um ein Element, welches im Normalbetrieb, zB. kaum sichtbar, in dem Sinne ein Teil der Stoßstange ist, daß es die Stoßstange in ihrer Funktion, einen Crash aufzunehmen unterstutzt Hierzu kann es jedoch unabhängig von dem zentralen Teil der Stoßstange und realtiv zu diesem bewegt werden. Um dies umzusetzen kann dieses Lenkeirischlagunterstützungselement entweder über eine weitere, von der Befestigungsvonichtung der Stoßstange unabhängige Befestigungsvonichtung an der Stoßstange befestigt sein, oder es kann an einer Befestigungsvorrichtung befestigt sein, an welcher auch die Stoßstange befestigt ist Diese Ausgestaltungsform umfasst somit ein Befestigungselement einer Stoßstange zum Fahrzeug, umfassend ein als Stoßstangenträger wirkendes Befestigungselement, sowie an jeder Seite benachbart zu diesem mindestens einen weiteren Stoßstangenträger, wobei auf dem zentralen Stoßstangenträger, sowie auf den weiteren Stoßstangenträgem wie schon zuvor beschrieben die Stoßstange schwenkbar angeordnet ist, und wobei mindestens einer der Stoßstangenträger auf jeder Seite eine Befestigungsvorrichtung gemäß dem zuvor beschriebenen Befestigungselement umfasst Dieser Aufbau erinnert an eine Balkenwaage.

Ein derartiges I^nkeinscHagunterstützungselement für eine Befestigungsvonichtung für eine Fahrzeugstoßstange, wobei die Fahrzeugstoßstange an deren beiden axialen Enden axial ausfahrbar gestaltet ist unterstützt damit die Schwenkbewegung, indem das Soßstangenteil, welches ausgefahren ist im Falle eines dezentralen Kraftangriffs und der damit verbundenen Schrägstellung der Stoßstange geeignet ist, mit dem ausgefahrenen Stoßstangenteil das Vorderrad von außen zu berühren und im Zuge der Schrägstellung der Stoßstange z.B. einen Terl des Reifens von außen nach innen zu drücken um so eine Lenkbewegung von außen in die Räder einzuleiten:

Eine AusgestaltungsfonTi des I^nkeinscHagunterstützungselements umfasst eine derartige Befestigungsvorrichtung, wobei das ausfahrbare Stoßstangenende mit Hilfe einer gleitenden Verbindung mit dem Zentralstück der Stoßstange axial führbar verbunden ist und mit Hilfe einer Stoßstangen-Ausfahr- Vorrichtung ausgefahren werden kann Hierfür ist die Stoßstange z.B. in ein Zentralstück mit mindestens einem Endstück am jeweiligen axialen Ende der Stoßstange ausgestaltet Das jeweilige Endstück ist vom Zentralstück ausfahrbar gestaltet, beispielsweise mit Hilfe einer z.B. lammartigen Verzahnung. Bei der Verzahnung greifen die Zähne des Zentralstücks und des Endstücks derart ineinander, daß das Endstück der Stoßstange die Stoßstange im Wesentlichen in axialer Richtung zu verlängern in der Lage ist In eingefahrenem Zustand sind die Zinken des Zentralstücks und die Zinken des jeweiligen Außenstücks erfür vorzugsweise komplett ineinander verschrankt, sodaß in diesem Fall das Außenstück der Stoßstange komplett in das Zentralstück der Stoßstange aufgenommen ist Das Aus- und ggf. Einfahren der Stoßstangenenden in die z . kammarüge Verzahnung kann mit Hüfe einer Ausfahrvorrichtung erfolgen, die beispielsweise hydraulisch, mechanisch, elektrisch o.a. sein kann. Die Ausfahrbewegung kann entsprechend der Ausfahrvorrichtung dann ebenfalls hydraulisch, mechanisch, elektrisch eingeleitet werden, wobei der Beginn der Ausfahrbewegung mit der Schwenkung der Stoßstange korreliert. Das Konelieien kann beispielsweise durch eine Steuerungsvorrichtung erfolgen, welche basierend auf Crashdaten und/oder den Daten der Schwenkbewegung dann das Signal bereitstellt, damit das Stoßstangenende hydraulisch, mechanisch, elektrisch ausgefahren werden kann. Alternativ oder ergänzend kann auch die Crashkraft genutzt werden, indem bei einem Crash durch die hierbei eingeleitete Verformungsenergie ein Hydraulikflüssigkeit beinhaltender Behälter, wie zB. das in einer vorhergehenden Ausgestaltung beschriebene Kolben-Pumpe- System, welches Merfür mit Hilfe eines Hydraulikschlauchs mit dem die Hydraulikflüssigkeit beinhaltender Behälter einer Stoßstangen-Ausfato-Vorrichtung verbunden ist und in welchem im Crashfall im Kolben- Pumpe-System aufgebauter hydraulischer Druck z.B über ein Uberdruckventil in die Stoßstangen-Ausfahr- Vorrichtung an den ausfahrbaren Stoßstangenenden weitergeleitet wird, die hierdurch ausgefahren werden, weil zB. in der Stoßstangen-Ausfahr-Vomchtag das Ende des Hydrau schlauchs als flmddichter Kolben wirkt, der in einem Zylinder des beweglichen Stoßstangenendes geführt wird. Im Falle eines Aufbaus von Druck wird so Druck in diesem Zylinder aufgebaut und der der Hydraulikschlauch axial in dem Zylinder bewegt, wodurch das Stoßstangenende durch die z.B. Zinken geführt in Bewegung gerät Optional kann durch eine Umkehrung dieses Vorgangs das Stoßstangenende dann wieder eingefahren werden. Statt der beschriebenen Verzahnung sind auch andere Ausgestaltungen denkbar, solange sie eine Verlängerung der Stoßstangenenden sicherstellen können, wie z.B. Bolzen in Zylindern, oder ein Ausklappen. Auch die Stoßstangen-Ausfato-Vorrichtung kann beliebig ausgeführt sein, so langte sie sicherstellt, daß das Stoßstangenende im Crashfall schnell ausgefahren werden kann, also in axialer Richtung eine Distanz zum Zentralstück der Stoßstange aufbauen kann. Für den Fall, daß die Ausfahrbewegung mit Hüfe von Hydraulik, beispielsweise mit Hüfe von Hydraulikzylindern erfolgt, geschieht dies beispielsweise, indem sich bei einem Unfall durch diesen Unfall im Hydraulikzylinder der Stoßstangen-Ausfato-Vonichtung Druck aufbaut, der wiederum mindestens eine der beiden Stoßstangenende ausfährt. Hierdurch wird Stoßstange beispielsweise um ca. 10cm verlängert, über die Verkärnmung, bestehend aus zB. 10 Zinken in 10 Taschen ausgefahren, wobei Versuche gezeigt haben, daß in diesem Fall die Stabilität der Gesamtstoßstange gewährleistet bleibt

Eine derart als LenkeinscHagunterstützungselement mit herausziehbaren Enden ausgestalte Stoßstange ist mit der Stoßstange herausziehbar verbunden und daher mit der Stoßstange ebenso wie das zuvor beschriebene Schwenkelement und das Befestigungselement mit der KFZ-Karosserie verbunden. Die als Lenkeirischlagunterstützungselement wirkenden Stoßstangenenden sind an der Stoßstange zusanmenfahrbar und herausziehbar ausgestaltet Als diese Bewegung diese Bewegung einleitende Vonichtungen sind z.B. ausziehbare und eirfahrbare Kolben-Zylindersysteme geeignet Diese können z . als hydraulisches System mit Flüssigkeit gefüllt sein.

Die Aufgabe wird daher wdterhin gelöst durch einen Vorderwagen, oder Fahrzeugkarosserie, oder Kraftfahrzeug umfassend mindestens eines der beschriebenes LenkeiriscHagunterstützungselemente für eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange nach einem der zuvor genannten Ansprüche. Ein derartiger Vorderwagen kann sehr flexibel und günstig auf verschiedene Fahrzeuge angepasst werden. Er nutzt ein Balkenwaagenprinzip, um adaptiv auf unterschiedlichste Crash-Fälle zu reagieren und verspricht eine sehr einfache Crashpuls-Abstimmung. Durch das physikalisch intelligentere und robustere Wirlqmnzip hat er ein deutlich besseres Leichtbaupotential als klassische Lösungen und macht den Einsatz einer breiten Palette von Leichtbauwerkstoffen erst möglich. Mithin kann das vorgestellte Konzept eine Lösung für den Vorderwagen der Zukunft sein.

Eine derartiger Vorderwagen, oder Fahrzeugkarosserie, oder Kraftfahrzeug umfassend eine LenkeinscHagunterstützungselement für eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange, wobei im Falle des Schwenkens der Stoßstange um das zentrale Befestigungselement der Schwenkvorgang mindestens bis zur Berührung eines Endes des Vorderrads zu erfolgen in der Lage ist und danach im Falle einer weitergehenden Schwenkbewegung durch die Berührung mit dem Vorderrad eine Lenkbewegung einzuleiten in der Lage ist, bewirkt, dass das Fahrzeug hierdurch durch die Kraftbeaufschlagung (z.B. durch Unfall) von der Kraftbeaufschlagung (zJ3. Unfall) weg gelenkt wird. Im Zusammenspiel mit dem Vorderwagen kommen die Vorteile des nach dem Aikido Prinzip aufgebaute Balkenwaagen-Konzepts noch besser zum Tragen. Im weiteren Crash- Verlauf dreht sich die Balkenwaage bis sich ihr äußeres Ende auf der Kante des Vorderrades abstützt, um das Vorderrad von außen tendenziell auf die stoßabgewandte Seite einzudrehen D.h. die Balkenwaage stützt sich selbst bei sehr kleiner Uberdeckung nicht mehr , fliegend" am äußeren Schälträger ab, sondern zunehmend auch am Rad. Damit ist der Haupt- Eindrehvorgang der Balkenwaage bei relativ großer Schrägstellung weitgehend beendet und ihre Biegesteifigkeit ist voll erhalten.

Nun beginnt sich durch einen solchen Qffset-Crash der Vorderwagen im Htademisbereich nach hinten zu schieben und die Schälträger bauen gemeinsam sehr konstant Energie ab. Die Räder und die Balkenwaage werden, bei kleinen Uberdeckungen, immer weiter eingedreht und bilden zusammen eine schiefe Ebene, die eine Querkraft zwischen Hindemis und Vorderwagen ausübt Dadurch muss z.B. bei sehr kleinen Crash- Uberdeckungen nicht die gesamte Bewegungsenergie bis zum Stillstand umgewandelt werden, sondern das Fahrzeug wird tendenziell seitlich an dem Hindernis vorbei geleitet Um den maximalen Deformalionsweg nutzen zu können, ist der mittlere Schälträger mit seinem Schneidelement direkt an dem steifen Stimwand Tunnel-Knoten befestigt und taucht bei Bedarf leicht schräg unter dem Wagenboden durch. Die äußeren Zug Dmckschältiäger sind so ausgelegt, dass vorzugsweise etwa 50% der Vorderwagenlänge im Schälvorgang genutzt werden können, wobei das innenliegende Tauchrohr ebenfalls unter dem Wagenboden durchtaucht Bei weiterer Verformung können sich die eingefahrcnen äußeren Schältiäger als Ganzes unter den Wagenboden schieben, ggf mit je einem weiteren Schälelement am Fuß des Trägers.

Somit ist ein großer Teil der Vorbaulänge als Eteformationsweg nutzbar. Um die Abstütz- und Fjndrchwirkung der Balkenwaage (Stoßstange) auf das Voirierrad gewichtsoptimal zu nutzen, werden bei dieser Lösung die zweigeteilten (kleinen) Kühler fest mit der Struktur der Stoßstange verbunden und dienen als biegesteife , J^adleitschaufeln' ' Eine derartiger Vorderwagen, oder Fahrzeugkarosserie, oder Kraftfahrzeug umfassend eine Lenkeinschlagunterstützungselement für eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange, wobei im Falle einer dezentral auf die Stoßstange auftreffenden, im wesentlichen bodenparallelen, Kraft der Schwenkvorgang und die Befestigungselemente bei Erschöpfen ihrcr Fähigkeit Kräfte aufzunehmen, geeignet sind, eine weitere Kraftaufnahme durch die Verformung des Vorderwagens einzuleiten, bewirkt, dass erst wenn die gesamte Physik aus Befestigungselement und Druckschälelement was die Kraft / Energieaufnahme betrifft, ausgeschöpft ist, als letzte Krafikompensation die Verformung des Vorderwagens eingeleitet w . Auf diese Weise wM der Fahrgast optimal vor derartigen von außen angreifenden Kräften geschützt

Die Aufgabe wM wdterhin gelöst durch ein beschriebenes Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug ein Fahrzeug mit Fieldroantrieb ist Derartige Fahrzeuge werden insbesondere mit Antrieben ausgestattet, bei welchen der Fieldromotor direkt an ein anzutreibendes Rad angekoppelt ist

Bessere Steifigkeit Durch immer effizientere, leichtere zB. E(Radnaben)Motoren entfällt der wesentliche Bauraum und Kühlungsbedarf im Vorderwagen. Dies ermöglicht dann eine„geschlossene" Kasten- Frontstruktur aus z.B. Profilen und Schubfeldern, mit optimaler Gestaltbarkeit hinsichtlich Steifigkeit, Leichtbau, Crashpuls etc. Da die oben beschriebenen Schältiäger mit den formschlüssig verpressten Schneidringen selbst sehr biege und torsionssteife Elemente darstellen und aufgrund der notwendigen Knickstabilität sowieso einen relativ großen Durchmesser erfordern, bietet sich zB. ME100 als Leichtbauwerkstoff an. Damit können bei geringem Gewicht zusätzlich verhMtnismäßig große Wandstärken gewählt werden. Um die Masse der notwendigen starken Balkenwaage auch für die Steifigkeit bestmöglich zu nutzen, werden die Schältiäger mit speziellen Biegeplatten fest mit dieser verschraubt Diese Lösung erzielt eine hohe Eigenfrequenz des Vorderwagens und erlaubt im Crashfall eine Verdrehung der Balkenwaage mit moderaten Zwangskräften in den Trägem ohne die SchäDdnernatik zu blockieren.

Die Aufgabe wM weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betätigen einer Lenkeinschlagunterstützungselement für eine Befestigungsvomchtung für eine Fahrzeugstoßstange umfassend eine zuvor beschriebene Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange, wobei im Falle dass die Stoßstange rechts oder links von dem zentralen Befestigungselement mit einer Kraft beaufschlagt wird, in einem ersten Schritt durch diese Kraftbeaufschlagung diese Stoßstange eine im wesentlichen bodenparallele Schwenkbewegung um das zentrale Befestigungselement durchmfuhren in der Lage ist wodurch durch die Bauteilauswahl ein zweischr ges Ablauf verfahren eingeleitet wird.

Ein derartiges Verfahren zum Betätigen einer I^nkeinschlagunterstützungselement für eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange, wobei nach Beginn der DurcMühmng der im Wesentlichen bodenparallelen Schwenkbewegung die trarislatorische Verformung der Befestigungselemente beginnt, bewirkt durch diese sequentielle Kräftekompensation einen optimalen Bauelementeschutz, da z.B . die Stoßstange noch keine Verformungsenergie aufnehmen mußte.

Ein derartiges Verfahren zum Betätigen einer I^nkeinschlagunterstützungselement für eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange, wobei nach Beginn der translatorischen Verformung der Befestigungselemente die Verformung des Vorderwagens beginnt, bewirkt durch diese sequentielle Krä ompensation neben einem optimalen Bauelementeschutz zusätzlich noch einen gesteigerten Insassenschutz.

Ein derartiges Verfahren zum Betätigen einer I^nkeinschlagunterstützungselement für eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange, wobei die translatorische Verformung der Befestigungselemente im Wesentlichen nicht vor dem Zeitpunkt beginnt, zu welchem die im wesentlichen bodenparallel geschwenkte Stoßstange eines der Vorderräder des Fahrzeugs berührt hat, bewirkt dass das Fahrzeug von der angreifenden Kraft aus durch diese angreifende Kraft weggelenkt werden kann.

Ein derartiges Verfahren zum Betätigen einer Lenkeirischlagunterstützungselement für eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange nach einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei der Beginn der Verformung des Vorderwagens entweder nach Beginn der im Wesentlichen bodenparallelen Schwenkbewegung der Stoßstange, oder nach Beginn der Berührung der Stoßstange mit einem der Vorderreifen, oder nach Beginn der translatorischen Verformung der Befestigungselemente erfolgt, bewirkt durch diese sequentielle Krä ompensation neben einem optimalen Bauelementeschutz zusätzlich noch einen optimalen Insassenschutz.

Ein derartiges Verfahren zum Betätigen einer Lenkeirischlagunterstützungselement für eine Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange, wobei der Beginn der Verformung des Vorderwagens entweder im Wesentlichen zeitgleich mit dem Ende der der im wesentlichen bodenparallelen Schwenkbewegung der Stoßstange, oder im Wesentlichen zeitgleich mit der Berührung der Stoßstange mit einem der Vorderreifen, oder im Wesentlichen zeitgleich mit dem Ende der translatorischen Verformung der Befestigungselemente erfolgt, bewirkt durch eine derartig aufeinander abgestimmte sequentielle Kräfekornpemation eine letztaögjiche Inarispmchnahme des Kompensationspotentials des Vorderwagens und insbesondere der mit dem Vorderwagen verbundenen Fahrgastzelle.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform wird das erfindungsgemäße Leichtbauprofil wie folgt erzeugt und ausgestaltet Hierbei zeigt Fig. 100: einen innovativen Vorderwagen insbesondere für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben

Fig. 101 die gleichzeitig Eteforrnation dreier Schälträger mit einem gldclimäßigen Rrafiniveau

Fig. 102: einen Schälträger welche durch Zerspanen Energie umwandeln

Rg. 103 : ein Fahrzeug welches tendenziell seitlich an einem Hindernis vorbei geleitet wird

Fig. 104: ein FallrohrprofiL Schälrohr und Kraftverlauf über Weg Rg. 105: einen 3Punkt Biegeversuch

Rg. 106: einen Vorderwagen

Rg. 107: einen Aufbau innovativer Vorderwagen aus ME100

Rg. 108: eine Draufsicht Aufbau innovativer Vorderwagen aus ME100

Rg. 109: eine Seitenansicht Aufbau innovativer Vorderwagen aus ME1002) Seitlicher Schälträger Rg. 110: eine Positionen duktiler Knotenverbindungen

Rg. 111: eine Jochplattemit Schälelement amzenlralenSchällräger

Rg. 112: ein mehrteiliges Schälelement am linken und rechten Schälträger

Rg. 113: einen mögüchenRinarMAauTypschadenele^

Rg. 114: Hauptlastpfade in der Seitenansicht Rg. 115: ein Wirkprinzip der Typschadenelemente

Rg. 116: einen Front-Crash 100%

Rg. 117: einen Front-Crash 20 % bzw.40 %

Rg. 118: Unterstützung der Schwenkbewegung der Vorderräder durch Nutzung der Crashenergie

Die vorliegende Beschreibung führt eine Ausgestsaltungsform am Beispiel eines innovaliven Fahrzeugs mit Magnesium-Rahmen/ Karosserie aus, ohne eraufbescteänld; zu sein.

Grund erfür sind die Vorteile von Magnesiumblechen gegenüber Mg-Druckgussbauteilen. Diese liegen in gldclirnäßigeren mechanischen Eigenschaften und damit höheren Festigkeiten. Beim Mg-Druckguss ergeben sich über die verschiedenen Bauteilbereiche verschiedene Materialkennwerte, z.B. durch ungldclimäßiges Abkühlen in der Form, unterschiedliche Wandstärken oder Füeß enb ung an den Füeßfronten. Auch realitätsnahe zuverlässige Bauteilsimulation und -auslegung wird mit gleichmäßigen Wedstoffdgenschaften einfacher. Dazu kommt, dass Mg-Blech ein höheres plastisches Verformungsvermögen besitzt und somit höhere Energien im Crash aufnehmen kann. Damit erhöht sich gleichzeitig die Ermüdungsfestigkeit und Schadenstoleranz. Der Leichtbau ist meist auch durch dünnwandige Flächenkoristruldionen geprägt, was sich mit Gussbauteilen nur schwer realisieren lässt

Weitere Vorteile von Mg gegenüber anderen Materialien liegen in der sehr guten spanenden Bearbeifbarkeit, in der sehr guten Recyclebarkeit, einem hohen Schwingungsdämpfungsvermögen, guter Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Strahlung und einer guten WärmeldtfäHgkeit Längsträger mit Schälprinzip: Bei einem Crash sollte der Energieabbau möglichst über einen konstanten Kraftverlauf ohne Kraftspritzen erfolgen, um die Insassen bestmöglich vor Beschleunigungsspitzen zu schützen. Bei den herkömmlichen, in den meisten Fahrzeugen als Längsträger eingesetzten Faltprofilen (siehe Fig. 104 rechts) zur Energieabsorption, ist das nicht möglich. Hier liegt das Prinzip des Beulens zu Grunde. Die Kraft baut sich auf bis die Beulsteifigkeit des ersten Triggerpunkts erreicht wird, dann fängt der Träger an auszubeuten und eine Falte zu bilden. Das Kraftniveau fallt dabei solange stark ab, bis der Faltvorgang beendet ist und sich das Niveau am nächsten Triggerpunkt erneut aufbaut bis Beulen eintritt (siehe Fig. 104 links).

Beim Schälprinzip wird das Prinzip des Energieabbaus durch Schälen bzw. Schneiden genutzt Beim Schälen durch Schneiden (zB. von eigens eingebauten Zerspanelementen) baut sich die Kraft zu Beginn auf, bis die Widerstandskraft des Materials gegenüber dem Schälwerkzeuge erreicht wird. Startet der Schälvorgang, bleibt das Kraftniveau konstant und damit auch der Energieabbau. Es ergeben sich somit keine überhöhten Kraft bzw. Beschleunigungsspitzen und der Puls auf die Fahrzeuginsassen wird wesentlich kontrollierbarer.

Vorteile, die sich aus diesem Prinzip ergeben, liegen in der einfachen Adaptierbarkeit als I^gsträgerstruktur. Die Struktur und Steifigkeit des teleskopisch einfahrenden Rohres bleiben während eines Crashs erhalten und das erforderliche Kraftniveau kann mittels kleinen Bauteiländerungen einfach angepasst werden. Hybride Träger bestehen zB. aus einer mit Schaum gefüllten Trägerstruktur. Die Idee dabei ist, den (Verschnitt eines HoHprofils bei punktueller Biegebelastung, wie z.B. beim Seitencrash gegen frühzeitiges Beulen zu stabilisieren. Hohlträger besitzen zwar eine hohe Steifigkeit pro kg Gewicht, reagieren bei konzentrierter Biegebelastung aber mit Beulen, was den Querschnitt stark schwächt und die Biegesteifigkeit des Trägers stark herabsetzt Schafft man eine Stabilisierung des Querschnitts eines Trägers während des Biegevorgangs, lassen sich Findringwiderstand und Energieabsorption erheblich verbessern. In einem 3- Punkt-Biegeversuch, welcher schematisch in Fig. 105 oben dargestellt wird, wurde das Potential von sclmimgefüllten Biegeträgem nachgewiesen. In dem Versuch wurden ein Hohllräger aus z.B. DC04 ohne Sclmimfüllung und ein Hohlliäger mit Sclmimfüllung geprüft Es wurde ein Schaum mit einer Dichte von (X3kg/m3 gewählt Das Gewicht stieg damit auf das l,72fache des hohlen Trägers.

Die gewichtsspezifische Energieabsorption stieg mehr als das Dreifache des einfachen Hohltiägers bei nicht mal doppeltem Gewicht Die Idee des hybriden Trägers Irägt somit ein hohes Leichtbaupotential. Durch Anpassung der verschiedenen Parameter, wie Material und Dichte der Kemfullung oder dem Material des Biegeträgers, können die Eigenschaften auf den vorhandenen Bauraum optimal abgestimmt werden. Des Weiteren können Anpassungen der Energieabsoφtiorlseigerlschaften einfach durch Variationen der Füllung erfolgen, was eine einfache Adaption von Crash-Eigenschafen ohne Änderungen des Bauraums bedeutet Die heute gängigsten Crashabsorber in den Längsträgem sind Faltrohre. Sie bauen die kinetische Energie durch Beulen und Knicken ab. Die Deforrnationselemente werden in drei Kategorien aufgeteilt Typschadenelement, Fußgängerschutz und Crashelement

Die Typschadenelemente haben ein relativ niedriges Kraftniveau und sollen Energien bei Kollisionen mit niedrigen Geschwindigkeiten abbauen und die Schäden am Fahrzeug möglichst gering halten. Der Fußgängerschutz ist zum Schutz der Fußgänger und soll bei Kollisionen die Unfallschwere der beteiligten Passanten möglichst gering halten. Dazu gehören z.B. nachgiebige elastische Stoßflächen oder Leitelemente, die den Passanten in eine unkritische Fallposition bringen sollen

Die Crashelemente sind dazu da, einen Großteil der kinetischen Energie bei einem Front-Crash in Deformationsenergie umzuwandeln. Je mehr Weg sie dabei zur Verfügung haben, desto höher ist ihre dämpfende Wirkung und desto geringer wird der Beschleunigungspuls, der auf den Insassen wirkt Um die Deformationen in der Fahrgastzelle so gering wie möglich zu halten, werden die Kräfte im Vorderwagen während eines Crashs meist über drei Lastpfade verteilt Unterer, mittlerer und oberer Lastpfad. In Festigkeit und Steifigkeit sind sie so stabil ausgelegt, dass sie während einer Kollision nicht versagen und den Überlebensraum des Insassen schützen. Der untere Lastpfad führt über den Fahrzeugboden. Die Kräfte werden dabei von den Längsträgem über einen Querträger in die Schweller und das Bodenblech geleitet Der mittlere und obere Lastpfad führt von den Längsträgem in die A-Säule, welche die Lasten in die Türbrüstung (mittlerer Lastpfad) und den Seitenrahmen (oberer Lastpfad) einleitet

Der Vorderwagen besteht größtenteils

3.1 beschrieben. Es wird mit dem dafür entwickelten Warm-in-Warm- Verfahren (Hersteller www.Stolfig.de) verarbeitet, um die Herstellung möglichst energiesparend und wirtschaftlich zu gestalten. Diese Idee findet sich in einem zentralliegenden Längsträger wieder und soll für einen möglichst gleichmäßigen Energieabbau im Crash sorgen. Zwei seitlich liegende Längsträger mit Zug und Druckschälelementen können Kräfte in Zug und DmcMchtung aufnehmen. Die drei Längslräger sind an der Front mit einem hybriden Stoßstangenquerlräger verbunden. Der Querträger bedient sich dem Prinzip einer Balkenwaage und ermöglicht, zusammen mit den Zug/Druck Schälelementen, im Qffset-Crash einen höheren Energieabbau, womit der crashabgewandte Längsträger sehr effektiv mit in den Energieabbau eingebunden werden kann. Die Typschadenelemente arbeiten auch mit SchMprinzip, sind direkt in die Längsträger integriert und werden mit elastisch/plastischen Gelenken an den hybriden Stoßstangenquerlräger befestigt Die Kuhler dienen als Verlängerung des Stoßfänger-Querträgers, wo sie das Vorderrad im Front-Crash fangen und in eine günstige Stellung leiten

Der dezentrale elektrische Radnabenantrieb ermöglicht ein völlig neues Package im Vorderwagen. Bisherige Karosserien sind nach vorne und unten offen, um den nötigen Platz für einen Hubkolbenmotor und seinen Einbau zu schaffen Durch den Wegfall eines Hubkolbenmotors bei Elektiofahrzeugen, ist es möglich den Vorderwagen komplett mit Blechen auszukleiden, was ein geschlossenes Kastenprofil darstellt Damit wird die Gesamtsteifigkeit der Karosserie erhöht und es können zusätzlich Kräfte in die Schubebene übertragen werden. Um extremes Knicken der MElOOProfile und damit ein frühzeitiges Versagen im Crash zu verhindern, werden alle Verbindungspunkte mit hochduktilen Knoten ausgeführt Sie dienen als Idnematische, plastische Elemente und sorgen durch optimierte Crashdeformation für einen optimalen Kraftfluss in die Schälträger.

Einen weiteren Vorteil verspricht die direkte Anbindung der unteren Fahrwerkslenker an die beiden seitlich liegenden Längsträger. Ein Hilfsrahmen, wie er heute oft verbaut wird, kann dadurch entfallen und einiges an Gewicht und Bauteilen sparen. Im Folgenden werden der Aufbau und anschließend die Funktion des Konzepts genauer beschrieben.

Die Einzelteile des Vorderwagens sind Fig. 108, Fig. 109 und Fig. 110 zu sehen. Er besteht aus drei Längsträgem (1 und 2) mit Schälprinzip, welche im Folgenden nur Schällräger genannt werden. Sie bestehen zB. alle aus dickwandigen ME100 Rohren. Der zentral liegende Schälträger ist unten mittig im Vorderwagen positioniert und lagert in einem nur in Druckrichtung wirkendem Schälelement (lb). Er kann die größten Kräfte im Crash aufnehmen und ist deshalb größer dimensioniert als die beiden seitlich liegenden Schälträger (2). Diese sind rechts und links vom Hauptschälträger angeordnet und bestehen aus einem Tauchrohr (2a) und einem Tragrohr (2b).

Fig. 108 zeigt den Aufbau eines innovativen Vorderwagens aus ME100 (geschlossene Blechverkleidung nicht dargestellt), umfassend die Elemente Zentraler Schälträger (1); Seitlicher Schällräger (2); Stoßstangen- Querträger (3); Kühler (4); Diagonalstrebe (5); Schweller (6); Tunnellängsträger (7) oberer A-Säulenträger (8); Abstützung Federbeindom (kurz FD) (9); Verlängerung Abstützung FD (10); A-Säule (11); Unterer Stirnwand-Querträger (12); Lagerung Lenker (13); Frontend-Rahmen (14); unterer Vorderwagenquerlräger.

Auf dem Tauchrohr sitzt im mittleren Bereich ein mehrteiliges Schälelement (2c), welches Zug und Druckkräfte aufnehmen kann und fest in das Ende des Tragrohrs verbaut ist Das Tragrohr ist im unteren Stimwandquerlräger integriert. Alle drei Längsträger stützen sich am unteren Stimwandquerträger (12) ab und sind an der Fahrzeugfront über elastisch/plastische Gelenke (ohne Rg.) und Typschadenelemente (20) mit einem hybriden Querträger (3), dem Stoßfänger-Querträger verbunden.

Die A-Säule (11) sitzt auf dem unteren Stimwandquerträger und verläuft in der z-Achse nach oben. Sie trifft auf halber Höhe auf den oberen A-Säulenquerträger (8) und läuft dann in den Seitenrahmen. Ein zweiter Lastpfad in der A-Säule verläuft entlang des Radkastens und stützt die in der xy-Ebene liegende Federdomabstützung (9) in z-Richtung ab. Die beiden Federdomabstützungen werden mit Profilen (10) nach vorne Richtung Front verlängert und mit einer oben liegenden Querstrebe verbunden. Diese, zwei Streben in z-Richtung und eine unten liegende Querstrebe, bilden den Frontendrahmen (14).

Fig. 109 zeigt in Draufsicht den Aufbau eines innovativen Vorderwagen aus ME100 mit den Elementen Tragrohr zentraler Schälträger (la); Druck-Schälelement zentraler Schällräger (lb); Tauchrohr seitlicher Schälträger (2a); Tragrohr seitlicher Schälträger (2b); Zug/Druckschälelement (2c); Abstützung Federbeindom (9); A-Säule (11); Abschlepphaken (19); Typschadenelemente (20); Konsolen für Schälträger im Front- Endrahmen (21); Durchtauchraum für Tauchrohre (22); Längsstrebe unterer Vorderwagen (23).

Um den unteren Stimwandquerträger zu entlasten, befindet sich mittig im Vorderwagen ein zusätzlicher Querträger (15), der untere Vorderwagenquerträger. Er dient als Abstützung in z-Richtung für die beiden seitlich liegenden Schälträger und ist mit Diagonalstreben (5) mit dem oberen A-Säulenquerträger verbunden. Zwei Streben in Längsrichtung verbinden den Vorderwagenquerträger mit dem Frontendrahmen.

Der Vorderwagen ist mit Blechen ausgekleidet, welche ein geschlossenes Gehäuse bilden. Sie geben der Karosserie Torsionssteifigkeit und ermöglichen eine Kraftübertragung in der Schubebene. Die Durchbriiche an denen die Längsträger aus dem Blechgehäuse austreten, können mittels Faltenbälgen abgedichtet werden.

Rg. 110 zeigt eine Seitenansicht eines innovativen Vorderwagens aus ME100 bestehend aus: Seitlicher Schälträger (2); unterer Stimwand-Querträger (12); Lagerung Lenker (13); unterer Vonderwagen-Querträger (15); Stirnwand (16); Lenkgetriebe (17); Bodenblech Vorderwagen (18);.

Ein möglicher Bauraum für ein Lenkgetriebe (17) befindet sich unter den Diagonalstreben, vor der Stirnwand (16) und innerhalb des Blechgehäuses. Die Querlenker werden direkt am unteren Stimwandquerträger bzw. am Tragrohr der seitlich liegenden Längsträger gelagert, womit kein zusätzlicher Hilfsrahmen mehr benötigt wird. Alle Profile und Bleche im Vorderwagen bestehen vorliegend aus ME100. Da Magnesium bei extremen Knicken versagt, werden an den wichtigen Verbindungsstücken duktile Knoten (siehe Fig. 111) eingesetzt Diese werden im Crash zu Idnematischen Gelenken, lassen den Vorderwagen definiert versagen, sorgen für eine optimale Kraftverteilung im Vorderwagen und führen die Crashelemente. Fig. 111 zeigt hierzu Positionen duktiler Knotenverbindungen

Der zentral liegende Längsträger besteht aus einem dickwandigen Mg-Rohr. Er sitzt in einem einteiligen Schälelement (siehe Fig. 112), welches über eine Jochplatte fest mit dem unteren Stimwandquerträger verbunden ist und sich zusätzlich an den Tunnellängsträgern abstützt Das Schälelement wird z.B. durch Schrauben mit der Jochplatte verbunden. Die Schneidelemente sind in eine Richtung ausgerichtet und können nur Druckkräfte aufhehmen. Um eine verdrehgesicherte Verbindung zu schaffen, hat das Schneidelement ein Profil, ähnlich der Schälelemente in Hg. 113. Beim Einbau wird das Schälrohr bis zu einer definierten Länge in das Schälelement gesteckt Dabei wird das Profil der Schneidelemente auf das Rohr geschnitten. So entsteht ein Fbrmschluss, und gleichzeitig werden Tauchrohr und Schälelement Mbriert

Hg. 112 zeigt eine Jochplatte mit Schälelement am zentralen Schälträger. Die seitlich liegenden Längsträger (siehe Hg. 113) bestehen aus einem Mg-Tragrohr, einem Mg-Tauchrohr und einem mehrteiligen Schälelement Sie sind in ihren Wandstärken und Rohrdurchmessern kleiner als der zentral liegende Hauptlängsträger. Die Enden der Tragrohre sind im unteren Stimwandquerträger eingebettet Das andere Ende weitet sich auf, um das mehrteilige Schälelement aufzunehmen und dient als lineare Führung und Zentrierung für das Tauchrohr. Die Schälelemente für die seitlich liegenden Längsträger schneiden in Zug und Dmckrichtung.

Hg. 113 zeigt ein mehrteiliges Schälelement am linken und rechten Schällräger. Sie müssen im mittleren Bereich des Tauchrohrs sitzen, damit genug Zerspanungsweg für Zug und Dmckrichtung bei einem Crash vorhanden ist Um das Schälelement zu montieren, ohne das Tauchrohr zu zerspanen, ist es mehrteilig ausgeführt Es besteht aus zwei Halbschalen und einem Spannring. Die Halbschalen nehmen die Schneidelemente auf und werden mit dem Spannring zusammengehalten. Der Spannring hat zJ3. einen Flansch um das Schälelement am Stülprohr zu fixieren, z J . durch Schrauben oder Schweißen.

An den Enden aller drei Tauchrohre, in Richtung Front, sind Typschadenelemente integriert Diese werden in Kapitel 4.4.3 genauer beschrieben. Die Typschadenelemente verbinden die Schälträger mittels steifen, aber im Überlastfall elastisch, plastischen Verbindungsstücken mit dem Stoßfänger-Querträger.

Die Typschadenelemente werden an den Enden der drei Längsträger verbaut Sie kommen bei Kollisionen mit niedrigen Geschwindigkeiten zum Einsatz. Aus diesem Grund liegt ihr Krafiniveau wesentlich niedriger als das der Hauptschälelemente an den drei Längsteägern. Der prinzipielle Aufbau eines Typschadenelementes ist in Hg. 114 dargestellt Rg. 114 zeigt beispielhaft einen Prinzipaufbau,, Typschadenelement''.

Es besteht aus einem Stahl-Schneidbolzen mit einseilig aufgebrachter Kerbveizahnung. Bei der Montage schneidet sich der Bolzen in das Tauchrohr und ist damit verdrehsicher verbaut In Längsrichtung wird das Rohr mit einer Scheibe und einer Uberwurfrnutter positioniert und fixiert Die Mutter kann gegebenenfalls verschweißt oder verklebt werden. Um Umwelteinflüsse vom Schneidelement fem zu halten und die Funktion über Lebensdauer zu garantieren, befindet sich in der Uberwiirfmutter eine Dichtung.

Am anderen Ende ist der Schneidbolzen verdrehsicher mit dem Stoßfänger-Querträger verbunden. Dafür sind auf dem Querträger Metall-Platten verschraubt, die im Crash als elastisch/plastische Gelenke dienen. Um die Montage zu gewährleisten, befinden sich im ausgeschäumten Querträger Durchbrüche, die aus Festigkeitsgründen und für die Kraftübertragung mit Stützhülsen versehen sind.

Bei einem Kraftangriff (z.B. Unfall) verlaufen die horizontalen Lastebenen ähnlich wie bei bestehenden Vorderwagenkonzepten. Rg. 115 zeigt die HaupÜaslpfade in der Seitenansicht Es gibt eine untere (siehe Rg. 115: rot eingezeichnet) und obere Trägerebene (siehe Rg. 115: grün eingezeichnet). Dabei ist die rechte und linke Fahrzeugseite mit Querträgeren (siehe Rg. 115: gelb eingezeichnet) verbunden.

Zur Fimtufung der Versicherungsklasse wird ein Front-Crash mit 15 km/h genutzt Zusätzlich existiert seit 2010 der Bumper-Test, der bei 5 bzw. 10 km/h durchgeführt wird. Um den Schaden am Fahrzeug möglichst gering zu halten kommen bei diesen Lastfällen Typschadenelemente zum Einsatz. Sie wandeln einen Großteil der kinetischen Energie in Deformationsenergie um, dämpfen damit die Kräfte auf die Karosserie und beschränken den Fahrzeugschaden auf den Kollisionsbereich.

Die Typschadenelemente in dem vorliegenden Konzept basieren auf dem beschriebenen Schälprinzip. Sie liegen in den Hohlräumen der Tauchrohre und absorbieren die Energie, indem sie sich in die Tauchrohre schneiden (Rg. 115). Damit benötigen sie sehr wenig Bauraum und verschwinden bei einer Kollision in den Längsteägern. Das Krafiniveau der Typschadenelemente liegt unter dem der Längsteäger. Somit wird gewährleistet, dass sich der Schaden von vorne nach hinten fortpflanzt Bei leichten Schäden müssen bei den Längsteägem dann lediglich die beteoffenen Tauchrohre und beschädigten Bauteile in der Ront ausgetauscht werden, was zu einer guten Verächerungseimtufung führt Fig. 115; 116; 117 zeigen zeigt dieses Wirkprinzip der Typschadenelemente. Das Wiriqmnzip beim Front-Crash 100 % Uberdeckung: Fig. 116 zeigt einen Front-Crash 100%. Beim Front-Crash mit 100% Uberdeckung, z.B. nach FMVSS 208, fährt das Fahrzeug mit 56 km/h auf eine starre Barriere. Die Barriere frifft dabei die gesamte Fahrzeugfront (siehe Rg. 117). Ein Großteil der dabei auf das Fahrzeug wirkenden kinetischen Energie muss dabei in Verformungsenergie umgewandelt werden, damit die auftretenden Beschleunigungen auf insassenverträgliche Werte reduziert und gedämpft werden. Ansonsten wird der auf den Insassen wirkende Beschleunigungspuls zu groß, und das Vedetzungsrisiko steigt beträchtlich. In beschriebenem Konzept erfolgt ein erster Energieabbau über den Schaum im Stoßfänger-Querträger und über Zerspanen in den 3 Typschadenelementen. Im Vergleich zu herkömmlichen Stoßstangen können hybride Stoßstangen fast doppelt so viel Energie abbauen. Die Stoßstange hat einen großen Querschnitt und der Schaum sorgt für höhere Formstabilität Damit bleibt ihre Struktur länger als bei einfachen Stoßstangen intakt, und die I^tverteüungsfui on bleibt länger erhalten. Der weitere Verformungsverlauf erfolgt über alle drei Schälträger in Parallelschaltung. Durch das Schälprinzip ergibt sich ein gldchmäßiges Rraftniveau ohne Kraftspitzen. Damit gestaltet sich auch der Energieabbau sehr gldchmäßig und der Insassenpuls weist keine extremen BescHeumgungsspitzen auf.

Die Schälträger tauchen im Crash unter dem unteren Stimwandquerträger weg. Dabei wird ein langer Schälweg für den Energieabbau geschaffen, und der Deformationsweg im Verhältnis zur Länge des Vorderwagens wird sehr groß. Damit kann bei niedrigerem Insassenpuls mehr Energie durch Deformation abgebaut werden. Ein zusätzlicher Vorteil liegt in den teleskopartig wirkenden Schälträgern. Das Rohrprofil wird im Crash erhalten, damit verlieren die Rohrprofile kaum an Quersteifigkeit, was in einem Folgecrash Leben retten kann.

Die Gitterstruktur des Vorderwagens dient der kinematischen Führung der Schälträger. Sie muss so ausgelegt werden, dass über 80% der Energien in die Schälträger geleitet werden, um Undefinierte zusätzliche Kraftniveaus über das Stabwerk zu vermeiden. Damit wird der Insassenpuls reproduzierbar und exakt abstimmbar. Dazu werden an definierten Knickstellen des Stabwerks duktile Verbindungsknoten eingesetzt, zB. aus Aluminium Sie dienen zum einen als kinematische, plastische Gelenke und verhindern ein frühzeitiges Versagen der Mg-Profile durch Knicken. Wiikprinzip beim Qffset-Crash 25 % bzw.40 % Uberdeckung: Es gibt verschiedene Offset-Crashtests, zB. einen 40% Qffset-Crash nach ECE R94 mit 40 km/h auf eine defonnierbare Barriere, oder der seit 2012 von der IIHS (Insurance Institute for Highway Safety) durchgeführte Small-Overlap mit 25% Uberdeckung bei 64 km/h gegen eine starre Barriere. Die Anforderungen bei Qffset-Crashtests an die Struktur eines Fahrzeugs sind wesentlich höher als bei einer 100% Uberdeckung. Die Kraft greift hierüber eine kleinere Fläche am Fahrzeug an, was das Kraftniveau an den Längsträgem stellenweise wesentlich höher als bei einem 100%-Qffset-Crash ansteigen lässt Der Insassenpuls liegt dabei meist niedriger als bei einer 100% Uberdeckung, was in den meisten Fällen an der größeren Deformation liegt Rg. 117 zeigt einen Front-Crash 20 % bzw. 40 % Uberdeckung. In einem Front-Crash mit 40% Uberdeckung wird bei fast allen Karosserieformen ein Längslräger getroffen. Diese sind in ihrer Festigkeit so ausgelegt, dass sie möglichst viel Energie durch Deformation abbauen können und den Insassenpuls möglichst gering halten. Der Längsträger stützt sich dabei auf der Stirnwand und dem Seitenschweller ab. Beim Small-Overlap mit 25% Uberdeckung versagen die meisten gängigen Karosseriekonzepte. Der Längsträger wird beim Aufprall nicht getroffen und kann somit keine Kräfte aufnehmen. Die Kräfte auf den Stoßstangen-Querträger treffen nicht mehr in einer Linie auf die Gegenkräfte der Längsträger. Es entstehen hohe Scherkräfte, die den Querträger einfach abknicken lassen, bzw. einfach abscheren. Seine Kraftverteüungsfui on ist damit nicht mehr gegeben, und die kinetische Energie kann nicht über die Crash- Boxen aufgenommen und abgebaut werden. Der Überlebensraum der Insassen wird meist nicht mehr ausreichend geschützt, und schwere Verletzungen sind die Folge.

Das in diesem Konzept beschriebene Waagen-Prinzip (siehe Rg.32), in Kombination mit einem formstabilen Stoßstangen-Querträger, bewirkt einen wesentlich höheren Energieabbau bei einem Qffset-Crash, als bei allen gängigen Karosseriekonzepten und schützt die Fahrgastzelle auch bei kleinen Uberdeckungen vor großen Deformationen und hohen Beschleunigungspulsen.

Ein mit Schaum gefüllter Stoßstangen-Querträger mit großem Querschnitt kann hierbei für die benötigte Fbrmstabilität sorgen. Das wesentlich niedrigere Krafiniveau der seitlich liegenden Längsträger, im Vergleich zu herkömmlichen Vorderwagenkonzepten, verringert zusätzlich die Scherkräfte am Querträger und verhindert ein frühzeitiges Versagen. Die Verteüungsfunktion bleibt damit im Crashverlauf erhalten, und die Kräfte können in die Schällräger geleitet werden. Der Querträger wird dabei wie bei einer Waage um das elastische Gelenk am mittig liegenden Schälträger gedreht Dadurch wird Druck auf den stoßzugewandten Schälträger und Zug auf den stoßabgewandten Schälträger ausgeübt Das doppelt wirkende Schälelement in den beiden seitlich liegenden Längsträgem kann auf diese Weise die Stoßenergie in Zug und Druckrichtung aufnehmen. Somit kann auch über den stoßabgewandten Längsträger ein großer Anteil der Energie durch Deformation abgebaut werden Zusätzlich ergeben die Zug und Druckkräfte ein Moment um das Gelenk am mittleren Längsträger und drehen das Fahrzeug aus der Kollisionslinie. Eine Verlängerung am Stoßfänger- Querträger, zB. durch das KüMermoduL fängt die Vorderkante des Vorderrades der stoßzugewandten Seite und dreht dieses vorne nach innen. Das Rad wird dabei quergestellt und bildet zusammen mit dem Querträger eine Leitfläche für beide Kollisionspartner. Die Fahrzeuge können so dem ,,AiMdo-Prinzip'' folgend aneinander abgleiten. Die Kraft wird dabei umgeleitet, nicht aufgefangen. Somit können sich die Kollisionspartner früher voneinander trennen, und es muss im Gesamten weniger Energie durch L^formation abgebaut werden. Zusätzlich unterstützt das eingedrehte Rad die Lenkbewegung weg vom Unfallgegner, unterbindet eine größere Blockbildung durch das Vorderrad und damit ein Eindringen in den Fußraum Der formstabile Stoßstangen-Querträger lässt den Insassenpuls wahrscheinlich früher ansteigen als bei gängigen Karosseriekonzepten Durch den gldclirnäßigen Energieabbau in allen drei Längsträgern und die frühere Tiennung des Fahrzeugs vom Kollisionspartner sollte der Maxirnalpuls aber wesentlich niedriger ausfallen. Der Insassenpuls im Gesamten könnte somit gldchmäßiger und wesentlich niedriger gestaltet werden.

Hg. 118 zeigt eine Weiterentwicklung des obigen Konzepts, umfassend ein LenkeinscHagunterstützungselement Das I^nkeiriscHagunterstützungselement ist Teil einer Befestigungsvorrichtung für eine Fahrzeugstoßstange. Die Befestigungsvorrichtung umfasst ein Befestigungselement und ein Schwenkelement, wobei das Schwenkelement dazu geeignet ist, eine befestigte Fahrzeugstoßstange bodenparallel zu schwenken. Das Schwenkelement umfasst ein vorzugsweise mit einem Fluid gefülltes Lenkeirischlagunterstützungselement Das I^nkeinschlagunterstützungselement umfasst ein Schalelement, in welchem das erste Ende eines Kolbens beweglich geführt wird und wobei am zweiten Ende des Kolbens zumindest mittelbar eine Stoßstange befestigbar ist

Ein Crash bewirkt eine Erhöhung des Drucks im Fluid. Dieser erhöhte Druck wird eifindungsgemäß dazu genutzt, die Räder des Wagens einschwenken zu lassen, um bei einem Crash das Fahrzeug vom Crash weg zu lenken. Ohne diese Unterstützung gelingt dies zum gegenwärtigen Zdtpur rdcllscImeUer als 50ms. Mit dieser Unterstützung gelingt dies erfindungsgernäßen Ansatzes gelingt dies bereits bei um die 5ms.

Dieses Konzept ist auch zur Nachrüstung geeignet Wenn man die sowieso in jedem Fahrzeug vorhanden Typschadenelemente (wieder) als Fldddämpfer ausführt, dann kann man mit einfachen Hydimd eitungen diesen Betätigungseffekt ohne großen Aufwand auch in bestehenden Fahrzeugen nachrüsten und damit die passive Sicherheit deutlich verbessern

Folgende Technologien wurden zur Umsetzung des geschilderten Konzepts wie folgt weiterentwickelt

1) Umstellung der YAG-Laser auf modernste Lasertechnologie; erfolgreiche Schweißversuche und Paramdrierung an Blechen (zB. 1mm) mit Stumpf und Uberlappstoß; Schweißgeschwindigkeit >= 15 nVminbdnur500WI _^ aserleistu^^

2) Durchbruch in der Oberflächenbeschichtung von Mg und im Speziellen MnE21/MnE100; > 1000h im Salzsprühtest bestanden

3) GM hat das bisherige als MnE21 bekannte Mischmetall unter der Bezeichnung MnElOO weltweit für seine Fahrzeuge frei gegeben; kann jetzt von jedem ohne lizenzgebühren verwendet werden. 4) Aktuelle Konzepthauben mit MnE-Innenstruktur weisen eine 50% Gewichtsersparnis der Innenstruktur im Vergleich zu der Serienhaube, bessere Steffigkeitswerte, günstigeres Verhalten im Kopfaufprall und sehr gutes Abschneiden auf den Vergleichsfahrten auf. ) Ein weiteres Eirisatzfeld der kommenden Jahrzelmte ist de Mehrwasserentsalzung.