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Die Erfindung bezieht sich auf ein Überrollschutzsystem
für Kraftfahrzeuge,
mit einem Überrollbügel, über den
das Kraftfahrzeug im Überschlagfall abrollt,
der zwei Schenkelrohre aufweist, die in einem fahrzeugfesten Führungskörper verfahrbar
gehaltert sind.
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Derartige Überrollschutzsysteme dienen zum
Schutz der Insassen in Kraftfahrzeugen ohne schützendes Dach, typischerweise
in Cabriolets oder Sportwagen.
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Es ist dabei bekannt, einen die gesamte Fahrzeugbreite überspannenden,
fest installierten Überrollbügel vorzusehen.
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Bei dieser Lösung wird der erhöhte Luftwiderstand
und das Auftreten von Fahrgeräuschen
als nachteilig empfunden, abgesehen von der Beeinträchtigung
des Fahrzeugaussehens.
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Es ist auch bekannt, jedem Fahrzeugsitz
einen höhenunveränderlich
fest installierten Überrollbügel zuzuordnen.
Diese Lösung
wird typischerweise bei Sportwagen zur Unterstreichung des sportlichen Aussehens
eingesetzt. Weitverbreitet bei Cabriolets sind konstruktive Lösungen,
bei denen der Überrollbügel im Normalzustand
eingefahren ist, und im Gefahrenfall, also bei einem drohenden Überschlag, schnell
in eine schützende
Position ausgefahren wird, um zu verhindern, daß die Fahrzeuginsassen durch
das sich überschlagende
Fahrzeug erdrückt werden.
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Von einem derartigen verfahrbaren Überrollbügel geht
die Erfindung aus.
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Diese Überrollschutzsysteme weisen
typischerweise einen in einem fahrzeugfesten Führungskörper geführten U-förmigen oder aus einem Profilkörper gebildeten Überrollkörper, auf,
wobei der Führungskörper in
einem Kassetten-Gehäuse
befestigt ist. Dieser Überrollkörper wird
im Normalzustand gegen die Vorspannkraft einer Antriebs-Druckfeder durch
eine Haltevorrichtung in einer unteren Ruhelage gehalten, und ist
im Überschlagfall,
sensorgesteuert unter Lösen
der Haltevorrichtung, durch die Federkraft der Antriebs-Druckfeder
in eine obere, schützende
Stellung bringbar, wobei eine dann in Wirkeingriff tretende Verriegelungseinrichtung,
die Wiedereinfahrsperre, ein Eindrücken des Überrollbügels verhindert. Dabei ist
typischerweise jedem Fahrzeugsitz eine Kassette zugeordnet.
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Die vorgenannte Haltevorrichtung
besitzt ein am Überrollkörper befestigtes
Halteglied, das in lösbarer
mechanischer Wirkverbindung mit einem Auslöseglied an einem sensorgesteuerten
Auslösesystem
steht, das durch einen Auslösemagneten,
den sogenannten Crashmagneten, oder durch ein pyrotechnisches Auslöseglied,
gebildet ist.
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Die als Wiedereinfahrsperre dienende
Verriegelungseinrichtung besteht typischerweise aus einer schwenkbar
angelenkten, federvorgespannten Rastklinke mit Zahnsegmenten und
einer feststehenden Zahnleiste, einem Rastdorn oder dergleichen, wobei
ein Verriegelungs-Element mit dem Überrollbügel und das andere fahrzeugfest
verbunden ist.
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Eine derartige Kassetten-Konstruktion
eines Überrollbügelschutzsystems
mit einem U-förmigen Überrollbügel zeigt
beispielsweise die
DE
43 42 400 A1 ; eine alternative Kassettenkonstruktion mit
einem Überrollkörper in
Form eines Profilkörpers
zeigen insbesondere die
DE
195 23 790 C1 und
DE
198 38 989 C1 .
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Das vorgenannte bekannte Überrollschutzsystem
nach der
DE 43 42 400
A1 weist ein Gehäuse in
Form einer einseitig offenen, U-förmigen Kassette auf, mit zwei
Seitenwänden,
die auf der offenen Seite der Kassette jeweils einen nach außen abgekanteten Winkelbabschnitt
zur fahrzeugfesten Befestigung der Kassette besitzen, an denen weiterhin
ein Bodenblech befestigt ist, und die schließlich frontseitig über eine
Deckwand miteinander verbunden sind. Das Überrollschutzsystem besitzt
weiterhin einen U-förmigen Überrollbügel bestehend
aus einem gekrümmten
Abschnitt und zwei parallelen Schenkelrohren, die jeweils eine geschlossene
Mantelfläche
besitzen, und deren offene Enden über ein traversenartiges, versteifendes
Verbindungselement miteinander verbunden sind.
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Das System weist ferner zwei mit
einem Ende am Gehäuseboden
angebrachte, im Innern jeweils eine Druckfeder für den alleinigen Antrieb des Überrollbügels aufnehmende,
Standrohre, die jeweils von einem Schenkelrohr koaxial umgriffen
sind und ebenfalls eine geschlossene Mantelfläche aufweisen sowie einen am
oberen Ende des Gehäuses
flächig an
den Seitenwänden
der Kassette angebrachten Führungsblock
auf, der Führungsöffnungen
zur zusätzlichen äußeren Führung der
Schenkelrohre besitzt.
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Das bekannte alternative Überrollschutzsystem
nach der vorstehend zitierten
DE 198 38 989 C1 besitzt einen Überrollkörper, ausgebildet
als biegeversteifter Kastenprofil-Bügelkörper, der sich über die gesamte
Bügelbreite
erstreckt, und der in einem fahrzeugfesten, die Kassette bildenden
kastenartigen Grundprofil, dem Profil-Führungskörper, geführt ist. Im Kopf des Bügelkörpers ist
ein traversenartiges Stützelement
formschlüssig
aufgenommen, über welches
das Fahrzeug im Überschlag
abrollt, d.h, welches im direkten Bodenkontakt steht. Im Fall der ähnlich gelagerten
zitierten
DE
195 23 790 C1 besteht der Überrollbügel aus
einem brillenartigen Profil-Bügelkörper mit
zwei beabstandeten rohrförmigen Profilelementen
und einer sie verbindenden, durchgehenden Querwand, der mittels
der rohrförmigen Profilelemente
in einem fahrzeugfesten Profil-Führungskörper, der
sich nur über
einen Teilbereich des Bügel-Profilkörpers erstreckt,
geführt
ist.
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Bei einem Überschlag muß das Überrollschutzsystem
insbesondere mittels des Überrollkörpers die
stoßartig
auftretende Last aufnehmen. Die hierbei auftretenden Kräfte können in
Abhängigkeit von
Geschwindigkeit und Masse des Fahrzeuges, sowie Aufschlagwinkel
und Beschaffenheit der Aufschlagfläche nach neuesten Erkenntnissen
sehr beträchtlich
sein (größer als
5 to).
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Die beim Überschlag auftretenden Kräfte wirken
sowohl in Richtung der Fahrzeuglängsachse (X-Richtung)
als auch senkrecht dazu (Y-Richtung). Wird vom Fahrzeughersteller
ein hohes Kraftniveau bei seitlicher Y-Belastung gefordert, werden
häufig für den Überrollbügel Strangpressprofile
verwendet, währenddessen
aus Rohren mit kreisrundem Querschnitt bestehende Überrollbügel häufig nicht
das geforderte Niveau erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
eingangs bezeichnete Überrollschutzsystem
für Kraftfahrzeuge
mit einem Überrollbügel, über den das
Kraftfahrzeug im Überschlagfall
abrollt, der zwei Schenkelrohre aufweist, die in einem fahrzeugfesten Führungskörper verfahrbar
gehaltert sind, hinsichtlich des Überrollbügels so auszubilden, daß eine gute Kraftaufnahme
sowohl in X-als
auch in Y-Richtung gewährleistet
ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt
gemäß der Erfindung
dadurch, daß die
Schenkelrohre als Vierkantrohre ausgebildet sind, die diagonal in
dem Führungskörper gehaltert
sind, mit einer Diagonalen in der Bügelebene und der anderen Diagonalen senkrecht
dazu.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt
sich eine deutliche Verbesserung bei Seitenbelastung auf das Überrollschutzsystem,
d.h. in Y-Richtung. Die erfindungsgemäße technische Lösung ist im
besonderen Maße
von Bedeutung bei bestimmten Forderungen der Automobilindustrie
an das Überrollschutzsystem,
wie Einsatz von Stahlprofilen, bei Forderung nach hohen Festigkeiten
und wo das Gewicht nicht die entscheidende Rolle spielt, oder zur
Erreichung von niedrigen Kosten.
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Die
DE 41 00 506 C1 zeigt einen ausfahrbaren
U-förmigen Überrollbügel mit
einem viereckig geschlossenen, starren Führungsrahmen, in welchem komplementär quadratisch
ausgeformte Seitenschenkel des Überrollbügels geführt aufgenommen sind.
Die Kanten der Seitenschenkel verlaufen dabei jeweils paarweise
in der Bügelebene
und senkrecht dazu. Der starre Führungsrahmen
ist auch bei einer auftretenden Verwindung des Fahrzeugbodens unnachgiebig
und verhindert ein Verkanten gegenüber den im Rahmen geführten Seitenschenkeln.
Durch die komplementäre
Aufnahme der Bügelschenkel
in dem Führungsrahmen,
d.h. durch die seitenparallele Ausrichtung des quadratischen Schenkelprofils
in den Ecken des rechteckigen Führungsrahmens, kann
jedoch keine Erhöhung
der Seitenbelastung erzielt werden.
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Wie beim Stand der Technik üblich, besteht auch
der erfindungsgemäße Überrollbügel vorzugsweise
nicht aus einem einstückigen,
gebogenen Rohr, sondern ist aus drei Teilen zusammengesetzt, indem
die beiden Schenkelrohre aus Einzel-Vierkantrohren bestehen, die
kopfseitig über
ein rohrförmiges
Querjoch miteinander verbunden sind. Anstelle über ein rohrförmiges Querjoch
können
die beiden Einzelvierkantrohre auch kopfseitig über eine Quertraverse in Form
eines Profilkörpers
miteinander verbunden sein. Diese Quertraverse ist dabei vorzugsweise
als Soll-Deformationselement ausgebildet, um hohe, kurzzeitig auftretende
Lastspitzen abzubauen.
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Alternativ oder ergänzend zu
der Verbindung über
die Quertraverse bzw. das Querjoch kann die Verbindung der beiden
Einzel-Vierkantrohre auch so getroffen sein, daß diese zumindest teilweise
längs ihrer
axialen Erstreckung über
eine Blechschale verbunden sind.
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Diese Blechschale kann kopfseitig
auch ein Polsterelement eines vollflächigen Kopfaufprallschutzs
(Kopfstütze)
tragen.
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Die Führung der Vierkantrohre ist
gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig so getroffen, daß in dem
Führungskörper V-förmige, zumindest
die in der Bügelebene
liegenden, beiden äußeren, Ecken
der Vierkantrohre umfassende Führungselemente
vorgesehen sind.
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Diese Art der Führung wirkt in gleicher Weise in
X- wie in Y-Richtung.
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Eine weitere Verbesserung der Lastaufnahmefähigkeit
läßt sich
durch eine zusätzliche,
neuartige Führung
der bereits erwähnten
Blechschale erreichen, und zwar dadurch, daß an beiden Stirnseiten des
Führungsblockes
jeweils innenliegend in komplementären Ausnehmungen ein Ende eines
U-förmigen
Seitenteiles als Seitenwand eines Kassettengehäuses angebracht ist, die am
freien Ende über
ein Bodenteil miteinander verbunden sind, und dadurch, daß an den
beiden Stirnseiten einer die freien Enden der Schenkelrohre verbindenden
Quertraverse jeweils ein Führungsglied
angebracht ist, das nach Art einer Kulissenführung im Wirkeingriff mit einer Längsöffnung in
dem jeweiligen Seitenteil steht.
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Um die Führung auch unter Last sehr
sicher zu machen, ist gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Führungsglied flächig ausgebildet
ist, mit einem zapfenförmigen Fortsatz
zur Aufnahme in der Längsöffnung,
und daß auf
der gegenüberliegenden
Seite des Seitenteiles ein mit dem Führungsglied mitbewegtes flächiges Schließelement
vorgesehen ist. Diese formschlüssige
Fixierung verhindert mit Vorteil ein seitliches Abheben der Quertraverse
aus ihrer Führung
in den Seitenteilen.
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Um das Führungsglied sowie das Schließelement
sicher untereinander zu verbinden, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß Quertraverse,
Führungsglied
und Schließelement über einen
vernieteten Stift miteinander verbunden sind.
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Anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen
wird die Erfindung näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 in
einer schematisierten isometrischen Darstellung den Aufbau eines Überrollbügel-Kassettensystems
mit den erfindungsgemäß diagonal
eingebauten Vierkantrohren des Überrollbügels, die
in einem Führungsblock
geführt
sind,
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2 eine
Querschnitts Ansicht auf Höhe des
Führungsblockes,
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3 in
einer vereinfachten Darstellung den Überrollbügel nach l im
ausgefahrenen Zustand unter Verdeutlichung einer die beiden Vierkantrohre des Überrollbügels verbindenden
Blechschale,
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4 eine
vereinfachte Darstellung entsprechend 3 jedoch
ohne die verbindende Blechschale,
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5 in
zwei Figurenteilen A, B eine vergleichende Darstellung von konstruktiven
Unterschieden zwischen Überrollbügeln aus
Rohren mit kreisrundem Querschnitt und solchen mit diagonal eingebauten
Vierkantrohren,
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6 einen
schematisierten Längsschnitt durch
das Kassettensystem nach 1,
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7 einen
Ausschnitt aus der isometrischen Darstellung nach 1 im Bereich der Führung der die Vierkantrohre
verbindenden unteren Quer-Traverse in den Kassetten-Seitenteilen,
und
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8 einen
Ausschnitt einer Querschnitt-Darstellung im Bereich der Führung der Quer-Traverse
mittels eines Führungsschuhes.
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Die 1 zeigt
in einer isometrischen Darstellung den bekannten Kassetten-Aufbau eines Überrollschutzsystems
für Kraftfahrzeuge
mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Überrollbügel 1 im eingefahrenen
Zustand. Dabei sind nur die im vorliegenden Sachzusammenhang wesentlichen
Elemente gezeigt.
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Dieser Überrollbügel besteht aus zwei Einzel-Vierkantrohren 2, 3,
die kopfseitig über
eine Quertraverse 4 in Form eines Profilkörpers miteinander
verbunden sind. Über
diese Quertraverse 4 rollt das Kraftfahrzeug im Überschlagsfall
ab. Um dabei größere Lastspitzen
vorab abzubauen, ist der die Quertraverse 4 bildende Profilkörper als
Soll-Deforrnationselement ausgebildet.
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Die Schenkelrohre 2, 3 werden,
wie insbesondere auch die Querschnitts-Ansicht nach 2 zeigt, in einem fahrzeugfesten Führungskörper 5,
an dem stirnseitig jeweils ein U-förmiges Seitenteil 6, 7 angebracht
ist, geführt.
Die beiden Seitenteile 6, 7 sind unten über ein
Bodenblech 8 miteinander verbunden, auf dem einmal zwei
Feder-Führungsbolzen 9, 10 mit
kreuzförmigem
Querschnitt für
die Führung der
Antriebs-Druckfedern zum Aufstellen des Überrollbügels im Gefahrenfall (2) und zum anderen ein sensorgesteuerter
Aktuator 11 zum Auslösen
der Aufstellbewegung angeordnet sind.
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Andere Komponenten des Überrollschutzsystems,
wie die Wiedereinfahrsperre oder die Haltevorrichtung für das Niederhalten
des Überrollbügels gegen
die Federkräfte
im Normalzustand, sind nicht gesondert dargestellt. Sie werden in
bekannter Weise realisiert.
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Zusätzlich zu der Traverse 4 sind
vorteilhafterweise die beiden Vierkantrohre 2, 3 über eine Blechschale 13 miteinander
verbunden (2, 3), was die Steifigkeit des Überrollbügels zusätzlich erhöht.
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Wird auf der Vorderseite des Überrollschutzsystem
ein vollflächiger
Kopfaufprallschutz verlangt, dient vorteilhafterweise die Blechschale 13 auch
zur Unterstützung
eines Polsterelements 14. Da dieses Polsterelement eine
vorgegebene Dicke hat und im eingefahrenen Zustand (1) teilweise in den Führungsblock 5 eintaucht,
muß im
Führungsblock
ein entsprechender Freiraum sein. Beim Ausfahren des Überrollbügels bzw.
des Polsterelementes aus dem Führungsblock
wäre durch
den dann freiwerdenden Freiraum das Spiel zwischen den Schenkelrohren 2, 3 und
ihrer Führung
im Führungsblock
zu groß.
Es ist daher ein mehrfach abgekröpftes
Distanzblech 12 als untere Quertraverse vorgesehen, das
den Freiraum ausfüllt.
Es ist an den Schenkelrohren befestigt und wird in den Seitenteilen
geführt.
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Wie insbesondere die 2 zeigt, sind die Vierkantrohre 2, 3 diagonal
in dem Führungskörper 5 gehaltert,
mit einer Diagonalen in der Bügelebene (Y-Richtung) und der
anderen senkrecht dazu (X-Richtung).
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Zur Führung der Vierkantrohre bzw.
einer Schweißgruppe
aus Vierkantrohren und Verbindungselementen 4, 12, 13,
dienen die äußeren Ecken
der Vierkantrohre. Diese werden in V-förmigen Führungselementen 15 bewegt.
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Prinzipiell ist es auch möglich, den Überrollbügel ohne
die versteifende Blechschale 13 auszubilden, indem die
Vierkantrohre 2, 3 und die Traverse 4 entsprechend
steif ausgelegt werden. Eine derartige Konstruktion zeigt die 4.
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Die 5 zeigt
zu Vergleichszwecken eine Gegenüberstellung
von rohrförmigen
Schenkelrohren 2', 3' mit kreisrundem
Querschnitt und von Schenkelrohren 2, 3, die erfindungsgemäß durch
diagonal angeordnete Vierkantrohre gebildet sind. Der Figurenteil
A macht dabei die durch die Erfindung verbesserten Führungseigenschaften
in X- und Y-Richtung
deutlich. Durch die winklige Umschlingung U des Vierkantrohres mittels
des U-förmigen Führungselementes 15 ist
die bei gleicher Breite des Führungselementes
in X-Richtung erzielbare Führungsfläche größer als
im Fall der Umschlingung U' durch
ein Führungselement
mit einem Bogenabschnitt 15',
das das Schenkelrohr 2', 3' mit kreisrundem
Querschnitt umfaßt.
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Der Figurenteil B macht anhand der
beispielhaft vorgegebenen Werte für Materialabmessungen und -stärke der
Schenkelrohre die beachtlich verbesserten Werte für Jx ( = Trägheitsmoment
in X-Richtung) und A ( = Fläche)
bei Verwendung von Vierkantrohren deutlich. Bei annähernd gleichem,
von der Fläche
mitbestimmten Metergewicht läßt sich
bei Vierkantrohren ein deutlich höheres Trägheitsmoment erzielen.
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Die verbesserten Belastungswerte
des Überrollschutzsystems,
insbesondere für
die Querbelastung in Y-Richtung,
können
durch die neuartige Anordnung der Seitenteile 6, 7 mit
vermindertem Abstand noch verbessert werden. Bei den bekannten Kassetten-Systemen
werden die Seitenteile von außen
am Führungsblock 5,
beispielsweise durch Verschrauben, angebracht. Wie insbesondere
die 1 und 2 zeigen, werden in dem Ausführungsbeispiel nach
der Erfindung die Seitenteile 6, 7 innenliegend in
dem Führungsblock 5 eingebaut
und mit ihm verschraubt. Am Führungsblock 5 angebrachte
Rippen 5a oder Abstützungen
dienen zur Kraftübertragung
in den Führungsblock 5 bzw.
die Verschraubung.
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Wie insbesondere die 6 bis 8 zeigen,
ist an dem beweglichen Distanzblech 12 ein Führungsschuh 16 (ähnlich einem
Kulissenstein) angebracht. Dieser dient einerseits zur Führung des
Distanzbleches 12 in den Seitenteilen 6, 7 beim Ausfahren
des Systems, andererseits zur Kraftübertragung bei Druckbelastung.
Dazu besitzt jedes Seitenteil eine entsprechend dem Ausfahrhub langgestreckte, schlitzförmige Öffnung 6a, 7a (7). Durch ein zusätzlich aufgesetztes
Schließelement 16 (z.B.
eine über
einen Stift 17a vernietete Scheibe 17), erhält das bewegliche
Distanzblech 12 mit dem Führungsschuh 16 eine
formschlüssige
Verbindung zu den Seitenleisten 6, 7. Diese Verbindung
kann besonders bei Querbelastung (Y) die auftretenden Kräfte in die Seitenleiste
leiten, welche sich wiederum im Führungsblock 5 abstützt.
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Die vorstehende formschlüssige Fixierung verhindert
bei einer Querbelastung und einer Beanspruchung des unteren Teiles
der Bügelanordnung entsprechend
dem gebogenen Pfeil in 6 ein
seitliches Abheben des Distanzbleches 12 aus seiner Führung und
erhöht
somit die entsprechende Belastbarkeit.