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Die
Erfindung betrifft ein Überrollschutzsystem
für Kraftfahrzeuge
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Insbesondere
bei offenen Kraftfahrzeugen wie Kabrioletts, Geländewägen u.ä. fehlt bei einem Unfall mit Überschlag
die schützende
und abstützende
Dachstruktur von geschlossenen Fahrzeugen. Deshalb sollen Überschlagsschutzeinrichtungen
helfen, die Insassen offener Kraftfahrzeuge insbesondere bei Überschlägen vor
Verletzungen durch die fehlende Dachstruktur zu bewahren.
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Bei
Kabriolett-Fahrzeugen mit Frontmotor liegt der Schwerpunkt des Fahrzeuges
beim Überschlag
in etwa auf dem A-Säulenknoten
am Dachrahmen. Ohne ein Überrollschutzsystem
im Fond bietet sich kaum Überlebensraum
für die
Insassen, da das Fahrzeug über
den Kotflügel
und die A-Säule überrollt.
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Daher
dienen bei einigen aus der Praxis bekannten offenen Fahrzeugen der
Frontscheibenrahmen und ein fester Bügel, der hinter den (Rück)Sitzen über das
Fahrzeug gespannt ist, als Überrollschutz
für die
Insassen. Der Überlebensraum
für die Insassen
bei einem Überschlag
wird bei Fahrzeugen mit einem solchen Überrollschutzsystem somit von einer
Tangente begrenzt, welche sich von einem vorderen Kotflügel über das Überrollschutzsystem
erstreckt, wie dies auch in 1 dargestellt
ist.
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Da
ein solcher fester Überrollbügel den
optischen Gesamteindruck eines Fahrzeuges stören kann, gibt es für klassische
Kabrioletts ohne diesen festen Überrollbügel im Fond
des Fahrzeuges auch versenkbare Bügel. Diese Überrollbügel werden in einem Überschlagsfall
selbsttätig
um eine Achse aus ihrer Ruhestellung in ihre Wirkstellung, also
in Fahrtrichtung gesehen in eine senkrechte Position verschwenkt,
oder sie werden auch nur teleskopartig herausgefahren.
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Solche
herausfahr- oder herausklappbaren Überrollbügel weisen jedoch den Nachteil
auf, daß hierfür im hinteren
Bereich des Fahrzeuges genügend
Bauraum für
den unterzubringenden Überrollbügel vorgesehen
sein muß.
Dies bereitet insbesondere bei sehr sportlichen Kabrioletts häufig Probleme,
da dort der Bauraum für
einen Überrollbügel nicht
vorhanden ist.
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Aus
der DE-OS 1 945 588 ist eine Schutzvorrichtung für ein Überrollen oder Umkippen eines Kraftfahrzeuges
mit einem Fahrgastraum und einem Kofferraum bekannt, bei der ein
den Kofferraum verschließender
Kofferraumdeckel an einem Ende mit einem Scharnier mit der Karosserie
des Fahrzeuges schwenkbar verbunden ist und derart vorgesehen ist, daß der Kofferraumdeckel
etwa in seiner Mitte gelenkig klappbar ausgebildet ist. Dadurch
kann der Deckel in eine Art Dreiecksgestalt geklappt werden, wobei
die so gebildete Dreiecksspitze im Crash-Fall eine Aufprallkante
bildet, welche weit höher
angeordnet ist als die Deckelfläche
des Kofferraumdeckels in ihrem normalen, verschlossenen Zustand.
So kann erreicht werden, daß der
Fahrgastraum bei umgestürztem
Fahrzeug durch den Kofferraumdeckel von der Straßenoberfläche in einem gewissen Abstand gehalten
wird.
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Bei
dieser bekannten Überrollschutzvorrichtung
hat es sich jedoch wiederum als nachteilig erwiesen, daß im hinteren
Bereich, insbesondere im Kofferraum, viel Bauraum verloren geht.
Ferner ist mit einer solchen Ausgestaltung ein hoher baulicher Aufwand
verbunden, da der Kofferraumdeckel mit einem nach oben ausfahrbaren
Gelenk versehen werden muß.
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Aus
der
DE 37 24 273 C2 ist
ein Kabriolett mit einem Überrollschutz,
bestehend aus einer vorderen Abstützeinrichtung und einer hinteren
Abstützeinrichtung
bekannt, wobei die vordere Abstützeinrichtung
durch einen Rahmen der Frontscheibe und die hintere Abstützeinrichtung
durch einen hierfür selbsttätig aufschwenkenden
heckseitigen Gepäckraumdeckel,
der durch wenigstens ein Stützelement in
einer hochgeschwenkten Lage gehalten wird, gebildet wird.
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Dieser Überrollschutz
bedient sich somit der A-Säulen
als vordere Abstützeinrichtung,
welche die Aufgabe hat, einen Überlebensraum
in dem besonders zu schützenden
Bereich der Vordersitze zu schaffen.
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Hier
wie bei den meisten bisher aus dem Stand der Technik bekannten Überrollschutzsystemen
hat es sich als nachteilig erwiesen, daß die A-Säule immer sehr fest und damit
auch zwangsläufig
dick angelegt sein muß,
um eine Schutzfunktion für
die Insassen, insbesondere auf den am häufigsten belegten Vordersitzen,
bei einem Überschlag
zu gewährleisten.
Dies hat jedoch ebenfalls zur Folge, daß das Sichtfeld des Fahrers
durch die dick und stabil ausgebildeten A-Säulen eingeschränkt ist.
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Eine
Lösung
dieses Problems wird beispielsweise in der
EP 0 738 629 B1 vorgeschlagen,
aus der es bekannt ist, einen Personenkraftwagen, insbesondere ein
Kabriolett, mit einem Überrollschutz
vorzusehen, der sensorgesteuert aus einer abgesenkten Ruhelage in
eine über
die Fahrzeugbrüstungslinie nach
oben gerichtete Stützlage
verlagerbar ist, in der er gegenüber
dem Fahrzeugaufbau verriegelbar ist, wobei die den Überrollschutz
vertikal abstützenden Stützelemente
im Bereich der A-Säulen
des Fahrzeuges vor den Türen
vorgesehen sind.
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Dieser Überrollschutz
weist jedoch den Nachteil auf, daß er im Bereich der vorderen
Motor-/Kofferraumhaube zusätzlich
inte griert werden muß und
daher einen relativ aufwendigen zusätzlichen Bauaufwand erfordert.
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Ausgehend
von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Überrollschutzsystem
der eingangs genannten Art bereitzustellen, das es ermöglicht,
mit Hilfe einer einfachen baulichen Gestaltung einen guten Schutz
der Insassen zu gewährleisten
und trotzdem die Sicht des Fahrers beim Betrieb des Fahrzeuges nur
so wenig wie möglich
zu beeinträchtigen.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Überrollschutzsystem
gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Überrollschutzsystem
für Kraftfahrzeuge,
insbesondere für
Kabrioletts, mit einer in Vorwärtsfahrtrichtung
gesehen vor der Windschutzscheibe liegenden Haube für einen Motor-
und/oder Kofferraum, wird in einem kritischen Fahrzustand die Haube
hochgestellt und in diesem Zustand verriegelt. Die Haube wird dabei
in eine Abstützposition
gebracht, in der sie zum Schutz des Fahrgastraumes im Überrollfall
beiträgt.
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Die
Erfindung ermöglicht
es, daß bei
einem Überschlag
durch die Vorverlagerung des vorderen Lastangriffspunktes der Überlebensraum
für die
Insassen vergrößert wird.
Dadurch, daß neben
der A-Säule
noch eine weitere Überrollvorrichtung
durch die hochgestellte Haube gebildet wird, wirkt nicht mehr die
gesamte Kraft auf die A-Säulen,
so daß diese
bei einem Überschlag
gegen ein Durchbiegen stabilisiert sind. Da ein Großteil des
Gewichtes nun bei einem Überschlag über die
hochgestellte Haube rollt und im Überschlagfall die A-Säule kaum verformt wird,
können
die Insassen noch besser geschützt werden.
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Des
weiteren kann auch der Querschnitt der A-Säulen verringert werden, da
sie aufgrund der geringeren Beanspruchung weniger massiv ausgebildet sein
können.
Schlanke A-Säulen,
die durch die Erfindung möglich
sind, sind deshalb vorteilhaft, da so das Sichtfeld des Fahrers
vergrößert werden
kann, womit eine größere Sicherheit
beim Betrieb des Fahrzeuges erreicht werden kann. Weiterhin kann
dadurch eine Gewichtserleichterung erreicht werden. Dies ist insbesondere
im Hinblick auf den Treibstoffverbrauch und damit die Treibstoffkosten
beim Betrieb des Fahrzeuges ein wichtiger Punkt.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Überrollschutzsystems ergeben sich
aus den weiteren Patentansprüchen
und dem nachfolgend anhand der Zeichnung im Prinzip beschriebenen
bevorzugten Ausführungsbeispiel.
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Es
zeigt hierbei:
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1 einen Überrollzustand
eines Kraftfahrzeuges mit einem Überrollschutzsystem,
wie es aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist;
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2 ein
Kraftfahrzeug mit einem aktivierten Überrollschutzsystem gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
schematisierte Schnittansicht einer Haube des Kraftfahrzeuges gemäß 1 mit dem
erfindungsgemäßen Überrollschutzsystem,
wobei die Haube in ihrem ge schlossenen Zustand bei einem nichtkritischen
Fahrzustand gezeigt ist;
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4 eine
Schnittansicht der Haube eines Kraftfahrzeuges gemäß 3,
wobei die Haube in ihrem geöffneten
Zustand gezeigt ist; und
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5 eine
Schnittansicht der Haube eines Kraftfahrzeuges gemäß 3,
wobei die Haube in einer Überschlagsfallposition
gezeigt ist.
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In 1 ist,
wie auch schon oben in Bezug auf den Stand der Technik beschrieben
wurde, ein Kraftfahrzeug 1 mit einem aus dem Stand der
Technik bekannten Überrollschutzsystem 2 gezeigt,
welches als ein fester Überrollbügel in einem
Fondbereich 3 eines Fahrgastraumes 4 ausgebildet
ist. Hierbei sind die A-Säulen 5 sehr
fest und stabil ausgebildet.
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Bei
heutzutage üblichen
Kabriolett-Fahrzeugen mit einem Frontmotor liegt der Schwerpunkt
des Fahrzeuges bei einem Überschlag
in etwa auf dem A-Säulenknoten 6 am
Dachrahmen. Wäre
bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kabrioletts im Fondbereich 3 kein
zusätzliches Überrollschutzsystem 2 vorgesehen,
wäre bei
einem Überschlag
kaum ein Überlebensraum 7 für die Insassen
vorhanden. Der Überlebensraum 7 im Überschlagsfall
wird bei einem Fahrzeug mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Überrollschutzsystem 2 von
einer Tangente begrenzt, die über
einen vorderen Kotflügel 8 und
die A-Säule 5 auf
den Überrollbügel 2 läuft und über die
das Fahrzeug abrollt.
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In 2 ist
dagegen das Kraftfahrzeug 1 mit einem erfindungsgemäßen Überrollschutzsystem 9 gezeigt,
mit dem der vor dere Lastangriffspunkt im Überschlagsfall vorverlagert
werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Überrollschutzsystem 9 für Kabrioletts
weist eine in Vorwärtsfahrtrichtung
gesehen vor einer Windschutzscheibe 10 liegende Haube 11 für einen
Motorraum, seltener für
einen Kofferraum auf, wobei in einem kritischen Fahrzustand die
Haube 11 in Vorwärtsfahrtrichtung
gesehen hinten hochgestellt und in diesem Zustand verriegelt wird.
Mit der Haube 11 ist das Überrollschutzsystem 9 vorteilhafterweise
mit sowieso an Fahrzeugen vorhandenen Bauelementen gebildet.
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Das
Hochstellen der Haube 11 erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Überrollschutzsystem 9 für Kraftfahrzeuge
vorzugsweise durch eine Hochstelleinrichtung 12 mit einem
Teleskopsystem 13, welches in 3 bis 5 näher ersichtlich
ist.
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Dabei
sind beispielsweise jeweils an den seitlichen Bereichen der Haube 11 in
deren dem Fahrgastraum 4 zugewandten Bereich Teleskopelemente 14 vorgesehen.
Je nach Ausführungsform könnte aber
auch nur mittig ein Teleskopelement 14 vorgesehen sein
oder auch mehr als zwei Teleskopelemente 14 zum Hochstellen
der Haube 11 verwendet werden.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
sind die einzelnen Teleskopelemente 14 der Hochstelleinrichtung 12 derart
ausgebildet, daß sie
mittels einer ständig
vorgespannten Feder 15 ausgefahren werden. Dies ist auch
andeutungsweise den 3 bis 5 zu entnehmen.
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Daneben
könnte
das Hochstellen jedoch ebenso auch rotatorisch oder auch auf jede
andere erdenkliche, dem Fachmann geläufige Art erfolgen. So könnte auch
nur durch ein Verschwenken eines Hochstellarmes das Hochstellen
der Haube 11 bewirkt werden.
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In
einem normalen Fahrzustand oder auch beim Stillstand ist die Haube 11 des
Fahrzeuges 1 mit dem erfindungsgemäßen Überrollschutzsystem 9 üblicherweise
geschlossen. Ein solcher Zustand ist der 3 zu entnehmen,
die schematisch einen Schnitt durch den Bereich der Haube 11 des
Fahrzeuges 1 zeigt. Die Haube 11 ist über eine
scharnierartige Anbindung 16, welche in Form von Haubenscharnieren ausgebildet
ist, an eine Karosseriestruktur 17 in einem an den Fahrgastraum 4 grenzenden
Bereich angebunden. Das Verschließen erfolgt über übliche Verschlußmittel 18,
die in der gezeigten Ausführung an
der Fahrzeugfront vorgesehen sind und meist vom Innenbereich des
Fahrzeuges 1 her durch den Fahrer zumindest teilweise und/oder
von außen
geöffnet werden
können.
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Soll
die Haube 11 beispielsweise zum Überprüfen des Motorraumes bzw. zum
Befüllen
eines sich dort befindlichen Kofferraumes geöffnet werden, so kann die Haube 11 in üblicher
Art und Weise durch Öffnen
der Verschlußmittel 18 geöffnet werden,
wobei das Haubenscharnier 16 nach oben geklappt und die
Haube 11 vorzugsweise in ihrem geöffneten Zustand stabilisiert
wird. Die Haube 11 in ihrem geöffneten Zustand ist in 4 dargestellt,
wobei hier eine bevorzugte Ausführung
gezeigt ist, bei der die Haube 11 von vorne her geöffnet und
geschlossen werden kann.
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Daneben
wäre es
jedoch ebenso denkbar, daß die
Haube 11 in einer alternativen Ausführung an ihrem dem Fahrgastraum 4 zugewandten
Ende oder seitlich geöffnet
werden kann. Auch solche Öffnungsmechanismen
für Motor-
bzw. Kofferräume
sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
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Gemäß der gezeigten
bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist die Haube 11 über das Haubenscharnier 16 zur
Anbindung an die Karosseriestruktur 17 mit einer Rahmenkonstruktion 19 verbunden,
welche ihrerseits über
die Hochstelleinrichtung 12 kinematisch mit der Karosserie 17 verbunden
ist. Die Rahmenkonstruktion 19 ermöglicht zum einen das Aufstellen
des Systems und erlaubt zum anderen die einfache Befestigung von
Haubenscharnieren 16 und Verschlußmitteln 18.
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Ferner
kann durch die Rahmenkonstruktion 19, die relativ fest
ausgebildet ist, auch die Haube 11 selbst etwas dünner und
weniger stabil ausgebildet werden, da im Überschlagsfall die Rahmenkonstruktion 19 die
abstützende
Funktion zumindest mitübernehmen
kann.
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Aus
den 3 bis 5 ist zu entnehmen, daß die Rahmenkonstruktion 19 derart
vorgesehen ist, daß beim
alleinigen Öffnen
der Haube 11 die Rahmenkonstruktion 19 nicht mitangehoben
wird. Erst beim Aufstellen der Haube 11 als Überrollschutz
wird die Rahmenkonstruktion 19 mit der Haube 11 aufgestellt.
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Soll
nun nach Erkennen eines kritischen Fahrzustandes, wie hier insbesondere
eines drohenden Überschlagsfalles,
das erfindungsgemäße Überrollschutzsystem 9 ausgelöst werden,
d.h. die Haube 11 in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen hinten
nach oben gestellt werden, so muß das Teleskopsystem 13 und
zwar gemäß der bevorzugten
gezeigten Ausführungsform
die einzelnen Teleskopelemente 14 entriegelt werden, damit
diese ausfahren können
und dadurch die Haube 11 hochstellen.
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Unter
Entriegeln soll hier jede Art von Aktivierung verstanden werden,
damit das Teleskopsystem 13 seinen ausgefahrenen Zu stand
erreichen kann, so daß die
Haube 11 hochgestellt werden kann und der Überrollschutz
gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt werden kann. Wie 5 zu entnehmen
ist, wird die Haube 11 dabei vorzugsweise um ein Drehgelenk 20 im
Bereich der Fahrzeugfront geschwenkt und dadurch in eine Abstützposition
gebracht. Das Drehgelenk 20 kann dabei auch durch die Verschlußmittel 18 gebildet
sein.
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Die
Entriegelung kann durch einen elektromechanischen Aktor oder durch
ein piezokeramisches System erfolgen, wie sie dem Fachmann aus dem
Stand der Technik durchaus geläufig
sind.
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So
ist beispielsweise eine Ent- bzw. Verriegelungsvorrichtung bekannt,
die einen Elektromagneten, eine Verriegelungsvorrichtung und eine
Haltestange mit Haltevorrictung verwendet, wobei die Verriegelungsvorrichtung
drei wirkungsmäßig hintereinander
angeordnete Klinken aufweist, die von dem Elektromagneten ausgelöst werden
können.
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Nach
dem Entriegeln werden die Teleskopelemente 14 vorzugsweise
durch die Feder 15 nach oben gefahren. Der Antrieb könnte jedoch
auch durch jeden anderen dem Fachmann geläufigen mechanischen, elektrischen
oder hydraulischen Antrieb erfolgen.
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Daneben
wäre es
aber ebenso denkbar, daß das
Teleskopsystem pyrotechnisch, wie beispielsweise durch ein aktives
Element aktiviert wird. Hierfür könnte beispielsweise
ein Airbagmodul eingesetzt werden. Eine solche Aktivierung hat sich
deshalb als vorteilhaft erwiesen, da sie sehr schnell erfolgen kann
und im abgesenkten Zustand keine Verriegelung stattfinden muß.
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Als
vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn das Hochstellen der
Haube 11 beim erfindungsgemäßen Überrollschutzsystem 9 sensorgesteuert
erfolgt. Zwar wäre
es auch denkbar, daß das Hochstellen
durch Auslösen
durch den Fahrer erfolgt, jedoch hat ein Fahrzeuglenker in einem
kritischen Fahrzustand üblicherweise
nicht mehr die Zeit, eine Auslösung
zu bewirken. Daher erfolgt das Hochstellen also vorzugsweise sensorgesteuert.
Ein Prä-Crash-Sensor
bzw. Überroll-Sensor
erkennt dabei den Beginn eines Fahrzeug-Überschlags und aktiviert dann
eine mechanische, elektrische, pyrotechnische oder hydraulische
Antriebseinrichtung, wie schon oben teilweise beschrieben wurde.
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Da
ein Überschlag
in jede Richtung möglich ist,
muß die Überschlagserkennung
auch für
alle Richtungen wirksam sein. Die verschiedenen Sensoren nehmen
die dafür
notwendigen Größen auf,
aus denen ein Steuergerät
einen unmittelbar bevorstehenden Fahrzeugaufprall bzw. einen möglichen Überschlag
berechnet. Dabei kann eine Sensorik derart ausgebildet sein, daß für das Erkennen
der Gefahr des Überschlags
und für
das Auslösen
des Überschlagschutzsystems
zwei Kriterien verwendet werden.
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Für das erste
Auslösekriterium
erfaßt
je ein Sensor in Fahrzeuglängs-
und Fahrzeugquerrichtung die Beschleunigungswerte. Ein Mikrocomputer
vergleicht die resultierende Beschleunigung mit einer vorprogrammierten
Auslöseschwelle.
Wird diese Schwelle überschritten,
wird das System aktiviert.
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Für die zweite
Auslösebedingung
wertet ein Neigungsschalter die Fahrzeugneigung aus. Sobald auch
hier ein Grenzwert überschritten
wird, wird das System aktiviert.
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Diese
beiden Auslösekriterien
stehen dabei unabhängig
nebeneinander. Als Sensoren können beispielsweise
Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren, Radarsensoren einzeln oder
auch in Kombination verwendet werden.
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Nach
dem Hochstellen soll die Haube 11 dann in dem hochgefahrenen
Zustand verriegelt werden, damit sie beim Überschlag nicht zurückklappt und
auch ausreichend belastet werden kann. Zum Verriegeln können dabei
wiederum alle dem Fachmann geläufigen
Mittel verwendet werden, insbesondere auch solche, die oben schon
beim Entriegeln erwähnt
wurden.
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Weiterhin
ist das erfindungsgemäße Überrollschutzsystem 9 vorzugsweise
derart vorgesehen, daß es
reversibel ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann dann in dem
Fall, in dem nach Detektion eines kritischen Fahrzustandes doch
kein Überschlag
erfolgt ist, das Überrollschutzsystem
einfach wieder eingefahren werden, ohne daß dazu größere Reparaturen notwendig
werden.
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Wenn
das Fahrzeug 1 im hinteren Bereich sehr kurz ist, kann
es auch vorteilhaft sein, wenn neben dem erfindungsgemäßen Überrollschutzsystem 9 zusätzlich ein Überrollkörper 2 im
Fondbereich 3 vorgesehen ist. Ist das Fahrzeug im hinteren
Bereich sehr kurz ausgebildet, so ist der Überlebensraum 7 der
Insassen im Überschlagsfall
sehr beschränkt,
da die Tangente von dem erfindungsgemäßen Überrollschutzsystem 9 zur
Heckkante, also die Tangente, die beim Überschlagsfall den Überlebensraum 7 der Insassen
im Fahrzeug begrenzt, sehr steil abfällt und so für die Insassen
nur wenig Platz bleibt.
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Ein
noch größerer Überlebensraum 7 kann dann
also bei solchen Fahrzeugen dadurch erreicht werden, daß im Fondbereich 3 ein
weiterer Überrollkörper 2 vorgesehen
ist. Solche im Fondbereich 3 enthaltenen Überrollkörper sind
dem Fachmann in großer
Anzahl aus dem Stand der Technik bekannt, so daß hier nicht näher darauf
eingegangen werden soll.