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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugdach gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Gattungsgemäße Fahrzeugdächer weisen eine Dachöffnung auf und einen Deckel zum wahlweisen Öffnen und Verschließen der Öffnung. Der Deckel ist dabei mittels eines Gleiterschlittens in einer dachfesten Führungsschiene entlang einer Fahrzeuglängsachse verschiebbar gelagert. Um bei einem Unfall den Deckel gegen eine unkontrollierte Bewegung relativ zum Fahrzeug zu sichern, ist eine Bremsvorrichtung vorgesehen, welche den Deckel in Unfallsituationen abbremst und relativ zum Fahrzeugdach festlegt. Eine solche Bremsvorrichtung ist aus der
DE 103 25 327 B3 bekannt. Hier ist in einem Antriebsstrang zwischen einem Antrieb des Deckels und dem Deckel selbst eine Sollbruchstelle vorgesehen, die ab einem bestimmten Beschleunigungswert abgeschert wird, und damit die Verbindung zwischen Deckel und Antrieb irreversibel unterbricht, um den Deckel freizugeben und mit einem Bremselement in Eingriff zu bringen.
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Die
US 4,626,027 A offenbart ein über eine Antriebswelle bewegbares Schiebedach. Aus der
DE 10 2007 041 797 A1 ist eine Antriebseinheit für ein Schiebedach eines Kraftfahrzeugs bekannt, welcher eine Bremseinrichtung zugeordnet ist, um eine Verstellbewegung unter der Rückwirkung abtriebsseitiger Kräfte zu verhindern. In der
DE 101 01 363 C1 wird eine Parksperrenvorrichtung beschrieben, bei der Nasen einer Sperrklinke in die Lücken eines Klinkenrades einrasten.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Bremsvorrichtung für einen Deckel eines öffenbaren Fahrzeugdachs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeugdach gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1.
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Erfindungsgemäß ist an der Antriebswelle ein Bremsrad drehfest angeordnet, welches von einer Bremsanordnung bei einem Überschreiten einer Beschleunigung des Deckels, insbesondere bei eine Beschleunigung mit negativem Vorzeichen, also einer Abbremsung, oder alternativ bei einem Überschreiten einer Geschwindigkeit des Deckels relativ zum Fahrzeug, mit einer Bremskraft beaufschlagt wird.
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Damit wird vermieden, dass der Deckel bei einem Unfall das Fahrzeug beschädigt oder sich sogar vom Fahrzeug löst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorzugsweise weist die Bremsanordnung einen Hebel auf, der um eine Drehachse, die senkrecht zur Fahrzeuglängsachse und parallel zu der Drehachse des Bremsrads drehbar gelagert ist. Eine erste Hälfte des Hebels, die dem Bremsrad abgewandt ist, weist ein höheres Trägheitsmoment bezüglich der Drehachse auf, als eine zweite Hälfte des Hebels, die dem Zahnrad zugewandt ist. Dies bewirkt, dass der Hebel bei einer negativen Beschleunigung des Fahrzeugs in Fahrtrichtung, also bei einem Bremsvorgang, ein Drehmoment erfährt, welches die zweite Hälfte des Hebels zum Bremsrad hin verschwenkt. Die Antriebswelle kann eine Abtriebswelle eines den Deckel antreibenden Elektromotors sein, und die Antriebswelle kann in horizontaler oder vertikaler Richtung ausgerichtet sein. Auf ihr ist das Bremsrad drehfest angeordnet und dreht sich entsprechend ebenfalls um eine vertikale oder horizontale Drehachse. Erfindungsgemäß bewegt sich der Hebel in einer Ebene, in der das Bremsrad liegt, oder in einer hierzu parallelen Ebene. Durch das Verschwenken der zweiten Hälfte des Hebels zum Bremsrad hin, kann vorgesehen sein, dass Hebel und Bremsrad miteinander in Kontakt treten, und dabei der Hebel als Bremsanordnung wirkt, welche das Bremsrad mit der Bremskraft beaufschlagt.
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An der ersten Hälfte des Hebels, die dem Bremsrad abgewandt ist, können eine oder mehrere Federn angelenkt sein, die den Hebel zusätzlich, neben dem Drehmoment, welches der Hebel durch eine Beschleunigung des Fahrzeugs erfährt, mit weiteren Drehmomenten beaufschlagen. Ein solches Drehmoment, welches durch eine Feder erzeugt wird, kann dem Drehmoment durch die Beschleunigung entgegengerichtet sein. Dies bietet den Vorteil, dass über die Dimensionierung der Feder (Federlänge und Federkonstante) vorgesehen werden kann, dass erst bei einer Negativbeschleunigung des Fahrzeugs, wie sie typischerweise bei einem Unfall auftreten kann, der Hebel das Bremsrad mit einer Bremskraft beaufschlagt. Eine Feder kann dabei entweder so angeordnet sein, dass sie bei einer Bewegung des Hebels durch eine abrupte Abbremsung des Fahrzeugs auf Zug oder auf Druck belastet wird und so der Hebelbewegung entgegenwirkt. Weiterhin kann eine zweite Feder vorgesehen sein, welche den Hebel mit einem Drehmoment beaufschlagt, welches dem Drehmoment durch die erste Feder entgegengerichtet ist. Mit Hilfe zweier Federn kann so einerseits eine bestimmte Ruheposition des Hebels festgelegt werden, und weiterhin das Ansprechverhalten dieser Bremsanordnung so eingestellt werden, dass, wie bereits erläutert, lediglich beim Überschreiten eines Grenzwerts einer negativen Beschleunigung das Bremsrad mit einer Bremskraft beaufschlagt wird.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bremsrad als Zahnrad ausgebildet, dessen Zähne wiederum so ausgeformt sind, dass die zweite Hälfte des Hebels bei einem Verschwenken zum Zahnrad hin mit den Zähnen in Bremseingriff tritt. Vorzugsweise sind die Zähne des Zahnrads und zwar insbesondere die Zahnflanken dabei so ausgebildet, dass bei einem Bremseingriff das Zahnrad nicht vollständig blockiert wird. Das Zahnrad dreht sich also bei einem Bremseingriff in Kontakt mit dem beweglich gelagerten Hebel ähnlich wie bei einer Ratsche oder Schnarre, wobei die zweite Hälfte des Hebels im Kontaktbereich mit dem Zahnrad über dessen Zähne gleitet, und von diesen gegen das Drehmoment, mit dem der Hebel gegen das Zahnrad gepresst wird, mit einem Gegendrehmoment beaufschlagt wird, welches zu der gewünschten Bremswirkung führt. Dabei können beide möglichen Drehrichtungen des Zahnrads relativ zur Hebelbewegung vorgesehen sein, sofern die Flanken der Zähne so flach ausgebildet sind, dass kein sofortiges Blockieren des Zahnrads durch den Hebel stattfindet, was zur Zerstörung von Hebel oder insbesondere Zahnrad führen könnte.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zwischen einer ersten Oberfläche des Bremsrads, die senkrecht zur Drehachse des Bremsrads ausgerichtet ist, und einer zweiten, dachfest angeordneten Oberfläche, eine Kugel (oder analog eine Walze) so angeordnet, dass die Kugel in Kontakt mit beiden Oberflächen steht. Bei einem Bewegen des Deckels und dem damit verbundenen Drehen des Bremsrads findet eine kombinierte Roll- und Gleitbewegung der Kugel auf der Oberfläche des Bremsrads und der dachfest angeordneten Oberfläche statt, wobei jede Gleitbewegung eine Gleitreibungskraft erzeugt, welche die Bremsscheibe abbremst. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung dieser Variante, bei welcher die dachfest angeordnete zweite Oberfläche mit der Oberfläche des Bremsrads einen Winkel ausbildet, der so ausgerichtet ist, dass bei einer Drehrichtung des Bremsrads, die mit einer Verschieben des Deckels in Fahrtrichtung einhergeht, die Kugel durch mit zunehmender Drehgeschwindigkeit zunehmende Reibungskräfte in diesen Winkel hineinbewegt wird. Es tritt dann eine zunehmende Bremswirkung zwischen der Kugel und den beiden Oberflächen auf, wodurch eine ansteigende Bremswirkung auf das Bremsrad entfaltet wird. Eine Klemmwirkung tritt insbesondere dann ein, wenn sich im Falle eines Unfalls der Deckel und mit ihm die Antriebsanordnung plötzlich auf eine hohe Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeugdach gebracht wird. Die Gleitreibung zwischen der Kugel und den beiden Oberflächen steigt in einem solchen Fall stark an, wodurch die Kugel in den Winkel hinein, also in Bereiche kleineren Abstands zwischen beiden Oberflächen getrieben wird, und mit beiden Oberflächen in Klemmwirkung tritt, wodurch eine hohe Bremswirkung erzielt wird, die den Deckel bis zum Stillstand abbremst. Durch eine Drehung des Bremsrads in Gegenrichtung kann anschließend die Kugel aus der Verklemmung wieder gelöst werden.
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Vorzugsweise ist die zweite Oberfläche eine Oberfläche eines Bremskeils, welcher so verstellbar am Dach angeordnet ist, dass der Winkel zwischen dieser Oberfläche des Bremskeils und der Oberfläche des Bremsrads und mit dem Winkel die Bremskraft einstellbar ist.
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Das Bremsrad ist vorzugsweise als Scheibe ausgebildet mit zwei planen, parallelen Kreisflächen, wobei die Kugel auf einer der beiden Kreisflächen abrollt und diese Kreisfläche die erste Oberfläche des Bremsrads ausbildet.
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Damit die Kugel einen festgelegten Bereich auf dem Bremsrad nicht verlassen kann, ist vorzugsweise ein dachfest angeordnetes Gehäuse vorgesehen, in welchem die Kugel auf dem Bremsrad abrollbar gelagert ist. Das Gehäuse ist dabei so ausgebildet, dass es die Bewegung der Kugel auf der ersten Oberfläche in zwei zueinander senkrechten Richtungen einschränkt. Damit kann einerseits verhindert werden, dass die Kugel bei einer Drehung des Bremsrads zum Lösen der Klemmwirkung so weit von der zweiten Oberfläche weg verlagert wird, dass sie mit dieser nicht mehr in Klemmwirkung treten kann. Weiterhin kann verhindert werden, dass die Kugel in einer radialen Richtung vom Bremsrad geschleudert werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 eine schematische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Fahrzeugdach mit einem Hebel, der mit einem Bremsrad zur Vermittlung einer Bremskraft in Eingriff treten kann;
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2 die Anordnung der 1, wobei der Hebel in diesem Fall in Bremseingriff mit dem Bremsrad steht; und
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3 eine alternative Ausführungsform mit einer Bremsscheibe und einer auf ihr angeordneten Kugel zur Erzeugung einer Bremskraft.
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1 zeigt ein Zahnrad 10, welches drehfest auf einer Antriebswelle eines Fahrzeugdachs angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (in der 1 nicht gezeigt) dazu dient, einen Deckel entlang einer Fahrzeuglängsachse zu verschieben. Das Zahnrad dreht sich dabei um eine Drehachse 118. Das Zahnrad 10 ist so in dem Fahrzeugdach verbaut, dass es horizontal in der Ebene liegt, die durch die Fahrtrichtung X des Fahrzeugs einerseits und die Fahrzeugquerrichtung Y andererseits aufgespannt wird. Ein Hebel 12 ist um eine Drehachse 18, die vertikal ausgerichtet ist, drehbar gelagert. Der Hebel weist eine erste Hälfte 14 auf, sowie eine zweite Hälfte 16. Die zweite Hälfte 16 ist dabei dem Zahnrad 10 zugewandt. Bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs in Fahrtrichtung X und bei einem Abbremsen des Fahrzeugs erfahren beide Hälften 14, 16 des Hebels 12 jeweils ein Drehmoment bezüglich der Drehachse 18. Bei einem Abbremsen des Fahrzeugs wirkt das Drehmoment, welches auf die erste Hälfte 14 des Hebels 12 wirkt, wie mit dem Pfeil angedeutet gegen den Uhrzeigersinn, während das Drehmoment, welches auf die zweite Hälfte 16 des Hebels 12 dem Drehmoment der ersten Hälfte 14 entgegenwirkt. Die Drehmomente, die auf die beiden Hälften 14 und 16 wirken, hängen von den Trägheitsmomenten der beiden Hälften 14 und 16 ab. Je größer das Trägheitsmoment ist, umso größer ist auch das Drehmoment auf die entsprechende Hälfte des Hebels 12. Je nach Gewichtsverteilung wird dabei das Drehmoment, welches die erste Hälfte 14 des Hebels 12 erfährt, größer oder kleiner sein als die zweite Hälfte 16 des Hebels. Beide Drehmomente addieren sich, sodass bei einem Abbremsen des Fahrzeugs das resultierende Gesamtdrehmoment, welches auf den Hebel 12 wirkt, diesen im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn dreht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Hebel 12 so ausgestaltet, dass das Trägheitsmoment der ersten Hälfte 14 des Hebels 12 größer ist als das der zweiten Hälfte 16. Dies führt zu dem resultierenden Drehmoment bzw. der Drehbewegung des Hebels 12 entgegen der Uhrzeigerrichtung im Falle eines Abbremsens des Fahrzeugs. Der Hebel 12 könnte hierzu so ausgestaltet sein, dass die erste Hälfte 14 bei gleichem Querschnitt entsprechend länger als die zweite Hälfte 16 des Hebels ausgebildet ist. Vorzugsweise (beispielsweise um den Bauraum, der zum Einbau der Bremsanordnung benötigt wird, zu beschränken) ist aber an der ersten Hälfte 14 des Hebels 12 ein Gewicht 20 angeordnet, welches das Trägheitsmoment der ersten Hälfte 14 so vergrößert, dass es größer ist als das Trägheitsmoment der zweiten Hälfte 16.
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An den Hebel 12 sind im Bereich des Gewichts 20, also an der ersten Hälfte 14 des Hebels 12 eine erste Feder 22 und eine zweite Feder 24 angeordnet. Das Anordnen der Federn 22 und 24 am Hebel 12 ist insbesondere vorteilhaft, um zu verhindern, dass bereits bei negativen Beschleunigungen, wie sie durch normale Bremsvorgänge im üblichen Fahrbetrieb generiert werden, der Hebel 12 zum Zahnrad 10 hin soweit verschwenkt wird, dass die zweite Hälfte 16 des Hebels 12 mit dem Zahnrad 10 in Bremseingriff tritt. Hierzu ist mindestens eine Feder vorgesehen. Diese Funktion kann beispielsweise die erste Feder 22 wahrnehmen, die dann so verbaut wird, dass sie die Kräfte, die auf den Hebel 12 bei üblichen Bremsvorgängen wirken, durch Zugspannung so weit kompensiert, dass der Hebel 12 nicht mit dem Zahnrad 10 in Kontakt tritt. Ein ähnlicher Effekt kann durch die zweite Feder 24 erzeugt werden, wenn diese so ausgelegt und verbaut wird, dass sie in dem beschriebenen Fall den Hebel 12 mit einer Druckkraft beaufschlägt. Beide Federn 22 und 24 können so ausgelegt sein, dass sie den Hebel 12 einerseits in einer gewünschten Ruheposition halten (für den Fall einer konstanten Geschwindigkeit) und andererseits gewährleisten, dass erst ab einem Grenzwert für eine negative Beschleunigung des Fahrzeugs der Hebel 12 mit dem Zahnrad 10 in Kontakt treten kann.
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In der 2 ist die Bremsanordnung der 1 im Zustand einer Unfallsituation dargestellt mit großer negativer Beschleunigung des Fahrzeugs. In diesem Fall wirkt insbesondere auf das Gewicht 20 eine große Beschleunigung in Fahrtrichtung, welche mit dem Pfeil auf dem Gewicht 20 symbolisiert ist. Umgekehrt generiert auch der nicht dargestellten verlagerbaren Deckel große Kräfte, da sich der Deckel durch seine Massenträgheit zunächst mit der ursprünglichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs vor dem Unfall weiterbewegt. Diese Beschleunigung des Deckels relativ zum festen Fahrzeugdach führt dazu, dass der Deckel über eine Anbindung an die Antriebswelle (beispielsweise eine Kabelverbindung) die Antriebswelle mit einem Drehmoment belastet und somit das Zahnrad 10, welches als Bremsrad drehfest auf der Antriebswelle angeordnet ist, dreht. In der Ausführungsform der 2 ist der Antrieb des Deckels so ausgeführt, dass eine entsprechende Beschleunigung des Deckels relativ zum Fahrzeug und in Fahrtrichtung, das Zahnrad 10 sich in Uhrzeigerrichtung dreht (großer Pfeil). Da umgekehrt die negative Beschleunigung des Fahrzeugs den Hebel 12 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, tritt die zweite Hälfte 16 des Hebels 12 mit dem der Drehachse 18 entgegengesetzten Ende mit Zähnen 26 des Zahnrads 10 in Eingriff. Das Zahnrad 10 und mit ihm der Deckel wird daher vom Hebel 12 abgebremst und dadurch wird verhindert, dass der Deckel das Fahrzeugdach beschädigen kann. Die Flanken der Zahnräder 26 sind dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass sie unter dem Hebel 12 durchrutschen können, also eine Blockierung des Zahnrads 10 verhindert wird. Alternativ oder ergänzend kann auch der Kontaktbereich des Hebels 12 mit dem Zahnrad 10 entsprechend gestaltet, also beispielsweise abgeschrägt sein, sodass insgesamt durch die Formgebung der Zähnen 26 des Zahnrads 10 und des Hebels 12 eine gewünschte Bremskraft eingestellt werden kann.
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Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in der 3 dargestellt. Hier ist anstelle des Zahnrads 10 der 1 eine Kreisscheibe 110 vorgesehen, die ebenfalls drehfest auf einer Antriebs- und Drehachse 118 angeordnet ist. Im oberen Bereich der 3 ist die Kreisscheibe 110 in einer Seitenansicht gezeigt, im unteren Bereich der 3 eine Ansicht von oben auf die Kreisscheibe 110. Die Drehachse 118 ist vorzugsweise vertikal im Fahrzeugdach angeordnet. Auf der Kreisscheibe 110 ist eine Kugel 130 angeordnet. Im oberen Bereich der 3 ist gezeigt, wie diese Kugel 130 zwischen der Kreisscheibe 110 und einer Oberfläche 134 eines Keils 132 verklemmt ist. Die Oberfläche 134 ist mit einem Winkel α relativ zur Oberfläche 138 der Kreisscheibe 110 angeordnet. Der Keil 132 ist im unteren Bereich der 3, also in der Ansicht von oben, nicht dargestellt. Bei einer Drehung der Kreisscheibe 110 im Uhrzeigersinn (in der Ansicht von oben) wird die Kugel in den sich verjüngenden Spalt zwischen dem Keil 132 und der Kreisscheibe 110 bewegt. Die Bewegung der Kugel 130 auf der Oberfläche 134 des Keils 32 bzw. auf der Oberfläche 138 der Kreisscheibe 110 ist dabei zwangsweise nicht nur rollend, sondern mindestens auf einer der beiden Oberflächen 134, 138, findet auch ein Gleiten der Kugel 130 statt, wodurch eine Gleitreibungskraft generiert wird, und die Kugel 130 in den Spalt zwischen den beiden Oberflächen 134 und 138 mitgerissen wird. Dieser Effekt ist umso stärker, je größer die Rotationsgeschwindigkeit der Kreisscheibe 110 und damit die auftretenden Reibungskräfte sind. Die Bremsanordnung kann dabei so ausgestaltet sein, dass ab einem Grenzwert für die Rotationsgeschwindigkeit der Kreisscheibe 110 die Klemmwirkung durch die Kugel 130 so groß wird, dass der Deckel des Fahrzeugdachs relativ zum Fahrzeugdach bis zum Stillstand abgebremst wird. Zunächst wird also bei einem Unfall wie einem Auffahrunfall oder einem Zusammenstoß mit den entsprechenden großen negativen Beschleunigungen für das Fahrzeug der Deckel die zugeordnete Antriebswelle und mit dieser die Kreisscheibe 110 stark beschleunigen und dann auf eine Rotationsgeschwindigkeit bringen, die so groß ist, dass sie die Kugel 130 gegen den Keil 132 bewegt. Über die Klemmwirkung der Kugel 130 mit der Kreisscheibe 110 einerseits und dem Keil 132 wird ein starkes Abbremsen der Kreisscheibe 110 und mit ihr des Deckels bewirkt. Somit wird verhindert, dass die Kreisscheibe 110 und mit ihr die Antriebswelle auf Rotationsgeschwindigkeiten beschleunigt werden, welche den Antrieb beschädigen können. Durch die ansteigende Bremswirkung dieser Bremsanordnung wird der Deckel ferner so abgebremst, dass Beschädigungen am Fahrzeugdach verhindert werden und insbesondere ein Lösen des Deckels vom Fahrzeugdach unterbleibt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zahnrad
- 12
- Hebel
- 14
- erste Hälfte
- 16
- zweite Hälfte
- 18
- Drehachse
- 20
- Gewicht
- 22
- erste Feder
- 24
- zweite Feder
- 26
- Zähne
- 110
- Kreisscheibe
- 118
- Drehachse
- 130
- Kugel
- 132
- Keil
- 134
- Oberfläche
- 138
- Oberfläche