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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Überrollschutzsystem
für Kraftfahrzeuge
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Derartige Überrollschutzsysteme
dienen zum Schutz der Insassen in Kraftfahrzeugen ohne schützendes
Dach, typischerweise in Cabriolets oder Roadstern bei einem Überschlag,
da das Fahrzeug über
den aufgestellten Überrollkörper abrollen
wird, der den Insassen einen Überlebensraum
bietet.
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Es
ist dabei bekannt, einen die gesamte Fahrzeugbreite überspannenden,
als Teil der Karosserie ausgebildeten Überrollbügel vorzusehen. 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 im Fahrgastraum
installierten, d. h. starren, U-förmigen Überrollbügel zuzuordnen. Diese Lösung wird
typischerweise bei Roadstern zur Unterstreichung des sportlichen
Aussehens eingesetzt.
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Weit
verbreitet bei Cabriolets sind konstruktive Lösungen, bei denen der Überrollkörper im
Normalzustand eingefahren ist, und im Gefahrenfall, also bei einem
drohenden Überschlag,
sehr schnell in eine schützende
Position aufgestellt wird, um zu verhindern, dass die Fahrzeuginsassen
durch das sich überschlagende
Fahrzeug erdrückt
werden.
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Diese
sogenannten „aktiven" Überrollschutzsysteme weisen
typischerweise einen in einem fahrzeugfesten Führungskörper geführten U-förmigen Überrollbügel oder aus einem Profilkörper gebildeten Überrollkörper auf,
wobei der Führungskörper in
einem Kassetten-Gehäuse,
das Seitenteile und ein Bodenteil aufweist, befestigt ist. Dieser Überrollbügel bzw. Überrollkörper wird
im Normalzustand gegen die Vorspannkraft mindestens 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 verzahnenden Wirkeingriff
tretende Verriegelungseinrichtung, die Wiedereinfahrsperre, ein
Zurückdrücken des Überrollbügels verhindert.
Dabei ist typischerweise jedem Fahrzeugsitz eine Kassette zugeordnet.
Eine derartige Kassetten-Konstruktion eines aktiven Überrollschutzsystems
mit einem U-förmigen Überrollbügel zeigt
beispielsweise die
DE
100 40 649 C1 .
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Neben
den Kassetten-Konstruktionen sind auch aktive Überrollschutzsysteme nach einem
Konstruktionsprinzip mit einer Rückwand-Baueinheit
bekannt, wie es beispielsweise in der
DE 103 44 446 B3 beschrieben
wird. Dieses Prinzip weist eine zwischen Fond und Gepäckraum angebrachte
Rahmenkonstruktion auf, bestehend einmal aus einem sich über die
Innenbreite des Fahrzeuges erstreckenden, karosseriefest angebrachten
Profil-Querträger,
der Führungsmittel
für zwei
nebeneinander angeordnete U-förmige
oder einen wagenbreiten Überrollbügel aufweist
sowie bestehend zum anderen aus sich vertikal nach unten erstreckenden
Profil-Trägerelementen
mit einem Bodenteil für
die Aufnahme der üblichen Komponenten
des ausfahrbaren Überrollschutzsystems,
wie z. B. den Auslösemagneten
für das
sensorgesteuerte Auslösen
der Ausfahrbewegung der Überrollbügel sowie
die Antriebs-Druckfedern.
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Sowohl
die Kassetten-Konstruktionen als auch die Querträger-Konstruktionen sind in vielfältigen Ausführungsformen,
angepasst an den jeweiligen Fahrzeugtyp, auf dem Markt eingeführt und
in Betrieb. Es sind dabei auch Fahrzeuge bekannt, bei denen ein Überrollbügel sich
nahezu über
die Wagenbreite erstreckt und entweder aus einer unteren Ruhelage
vertikal linear in eine Schutzposition aufstellbar oder aus einer
horizontalen Ruhelage in eine vertikale Schutzposition hochschwenkbar
ist.
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Es
ist ferner auch eine aktive Überrollschutz-Konstruktion
bekannt, die zwei, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung, nebeneinander
angeordnete Überrollbügel aufweist,
die jeweils um eine im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung, der sogenannten
X-Richtung, verlaufenden Schwenkachse schwenkbar sind, und somit
im Gefahrenfall aus einer abgesenkten Ruhelage in eine nach oben
gerichtete Stützlage
(und später
zurück)
schwenkbar sind. Diese Überrollbügel werden
auch als Drehbügel
bezeichnet.
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Bei
all diesen aktiven Überrollschutzsystemen,
bei denen auch die Erfindung Anwendung finden kann, ist es notwendig,
eine im Gefahrenfall auslösbare
Haltevorrichtung für
den im Grundzustand in seiner Lage zu fixierenden Überrollkörper und
einen Antrieb zum Aufstellen bzw. Verschwenken des jeweiligen Überrollkörpers nach
dem Lösen
der Haltevorrichtung vorzusehen.
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Typische
auslösbare
Haltevorrichtungen bestehen beispielsweise aus einem am Überrollkörper angebrachten
Halteglied und einer Auslösemechanik,
typischerweise einer Klinkenmechanik, an einem sensorgesteuerten
Aktuator, der durch einen sogenannten elektrisch aktivierbaren Auslösemagneten oder
alternativ durch ein pyrotechnisches Element entsprechend der
DE 43 42 401 A1 gebildet
werden kann. Ein derartiges pyrotechnisches Element weist typischerweise
einen pyrotechnischen Treibsatz (Ladung) auf, welcher in einem Gehäuse einer
Zylinder-Kolben-Einheit eingebaut ist, wobei durch den gezündeten pyrotechnischen
Treibsatz eine kleine Kolbenstange (stifteinziehend oder stiftausstoßend) die
Auslösemechanik
betätigt
und damit die Halterung des fixierten Überrollkörpers aufhebt.
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Als
Antrieb zum Aufstellen des Überrollkörpers finden
bislang beherrschend sogenannte Federantriebe, die vorzugsweise
als auf Druck beanspruchte Schraubenfedern ausgebildet sind, Anwendung.
Diese Aufstellfedern sind in der Ruheposition des Überrollkörpers durch
die Haltevorrichtung vorgespannt und können nach Auslösen der
Haltevorrichtung unter Aufstellen des Überrollkörpers expandieren.
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Ein
derartiges Überrollschutzsystem
mit einem Federantrieb, der mittels einer Klinkenauslösemechanik
pyrotechnisch ausgelöst
wird, zeigt z. B. die zitierte
DE 100 40 649 C1 .
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Hintergrund
für die
Strategie mit Federantrieben ist, dass
- • die Überrollschutzsysteme
rückstellbar
(reversierbar) sein sollen, insbesondere wenn die Sensorik weniger
präzise
einen Unfall vorhersagen kann.
- • Federn über das
Fahrzeugleben wartungsfrei sind. Sogar bei Federbruch im Fall von
Druckfedern verliert das System keine Druckkraft.
- • Federn
ein preiswerter Energiespeicher sind.
- • Federn
bei zeitweiliger Blockade der Ausfahrbewegung ein bleibender Energiespeicher
darstellen, so dass nach einer Freigabe des Ausfahrweges der Überrollbügel ausfahren
kann,
- • der
Federantrieb serienerprobt ist, da die Ausfahrzeit eines Überrollschutzes
relativ langsam ist im Vergleich zu notwendigen Geschwindigkeiten bei
Airbag-Aufstellungen.
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Federantriebe
weisen eine systembedingte Trägheit,
insbesondere beim Start der Aufstellbewegung auf. Dies kann einmal
dazu führen,
dass beim Einsatz eines pyrotechnischen Aktuators in Verbindung
mit einer Klinkenauslösemechanik
nach dem sehr schnellen Auslösen
die Halteklinke zurückprallt, bevor
die Aufstellbewegung beginnt, so dass die Halterung nicht sicher
ausgelöst
wird. Zum anderen muss gerade beim Start des Aufstellhubes aus nachstehenden
Gründen
von dem Antrieb ein hohes „Losbrechmoment" überwunden werden.
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Die Überrollkörper befinden
sich derzeit fast immer im Innenraum des Fahrzeuges, und meist unter
einer inneren Abdeckung. Sie können
aber auch direkt benachbart zu einer Fahrzeugscheibe oder aber außerhalb
des Fahrzeuges unter einer äußeren Abdeckung
angebracht sein.
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Dazu
muss der Überrollkörper beim
Aufstellen zunächst
entweder die Heckscheibe zerschlagen oder aber die innere Abdeckung
bzw. die eventuell durch Eis verdeckte äußere Abdeckung freischlagen.
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Aus
diesem Grund werden die Federn überdimensioniert,
um das notwendige „Losbrechmoment" liefern zu können. Dies
bedeutet aber mehr Bauraum und höhere
Kosten.
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Eine
Feder, die stärker
als für
den eigentlichen Aufstellhub ausgelegt ist, verursacht ferner durch
ihr „heftiges" Anfahren auf den
oberen Anschlag die gleichen Nachteile wie ein pyrotechnischer Antrieb,
der im folgenden beschreiben wird.
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Es
ist auch bekannt, anstelle eines Federantriebes einen pyrotechnischen
Gasgenerator als Antrieb einzusetzen. Dabei ist es auch durch die
bereits zitierte
DE
43 42 401 A1 und die
DE 199 60 764 B4 bekannt geworden, nur einen
einzigen pyrotechnischen Gasgenerator vorzusehen, der einmal die
Haltevorrichtung auslöst
und zugleich als Antrieb der Ausfahr- bzw. Schwenkbewegung dient,
indem durch die Gasexpansion ein Kolben in einem Zylinder verschoben
wird, welcher den Überrollkörper antreibt. Die
Haltevorrichtung kann dabei durch eine gesonderte Baueinheit oder
durch eine vorgegebene Halte-Reibkraft zwischen Kolben und Zylinderwand
gebildet sein.
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Ein
solcher pyrotechnischer Antrieb hat gegenüber einem Federantrieb den
Vorteil einer hohen Energiebereitstellung, gerade in der Anfangsphase, eines
relativ einfachen Aufbaues und eines sehr schnellen Reaktionsmomentes.
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Der
Vorteil der pyrotechnischen Bewegung des Überrollkörpers hinsichtlich des Kraftüberschusses
gerade bei der Initialbewegung des Systems kann ausgenutzt werden,
um
- • das Überrollsystem
auszulösen,
- • die
innere Abdeckung im Fahrzeug aufzustoßen,
- • eine
Heckscheibe gerade im ersten Moment der Bewegung des Überrollkörpers zu
zerstören
oder
- • eine
Vereisung auf der äußeren Abdeckung
aufzubrechen.
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Der
Nachteil des pyrotechnischen Antriebes liegt darin, dass die Aufstellgeschwindigkeit
sehr groß ist
und er damit die Vorgaben der Automobilindustrie nicht immer erfüllt. Es
besteht Verletzungsgefahr für
die Fondinsassen eines Fahrzeuges dadurch, dass eine Gefährdung von
zufällig
beaufschlagten Personen durch den mit großer Beschleunigung bewegten
Teil des Überrollbügels möglich ist, insbesondere
wenn das Erreichen der maximalen Ausfahrposition so heftig ist,
dass es auf Grund des Rückpralleffektes
zu keiner oder einer nicht ausreichenden Verriegelung im aufgestellten
Zustand kommt. Ferner ist typischerweise das Aufprallgeräusch so
laut ist, dass es bei frühzeitigem
Auslösen zu
einem Fehlverhalten des Fahrers kommen kann.
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Daher
muss zum einen beim pyrotechnischen Ausfahren eines Überrollkörpers seine
Bewegung zur Reduzierung der hohen Aufschlagkräfte entsprechend den Ausfahrzeiten
beim Einsatz von Federn verlangsamt werden.
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Diese
Bedingung steht aber im Widerspruch zum vorhandenen Kraftüberschuss
beim Einsatz eines pyrotechnischen Antriebes.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem eingangs
bezeichneten Überrollschutzsystem
ein Untersystem für
das Auslösen der
Haltevorrichtung, auch Halterung genannt, und für das Aufstellen des Überrollkörpers in
die Schutzposition zu schaffen, welches die Vorteile eines pyrotechnischen
Systems gerade bei der Initialbewegung des Überrollkörpers nutzt ohne dessen Nachteile
in Kauf nehmen zu müssen.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt bei einem Überrollschutzsystem für Kraftfahrzeuge
mit einem sensorgesteuert aktiv aufstellbaren Überrollkörper, der im betrieblichen
Normalzustand in einer Ruhelage, fixiert durch eine auslösbare Halterung,
abgelegt ist und bei einem drohenden Überschlag mittels eines durch
die Auslösung
aktivierbaren Federantriebes in eine die Fahrzeuginsassen schützende,
dort verriegelbare Lage aufstellbar ist, und mit einem pyrotechnischen
Auslöselement
zur Auslösung
der Halterung, gemäß der Erfindung
dadurch, dass zusätzlich
eine nach dem Auslösen
der Halterung aktivierbare, mechanische Antriebs-Wirkverbindung
zwischen dem pyrotechnischen Auslöseelement und dem Überrollbügel in Form
einer Anschubhilfe in der Startphase des Federantriebes bei der
Aufstellung des Überrollbügels vorgesehen
ist.
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Beim
erfindungsgemäßen Untersystem
für das
Auslösen
der Halterung und das Aufstellen des Überrollkörpers wird daher die Pyrotechnik
mit der Federkraft kombiniert. Für
die Auslösung
der Halterung und die Initialbewegung des Überrollkörpers wird die Pyrotechnik
angewendet, für
den weiteren Aufstell-Hub des Überrollkörpers eine
Antriebsfeder. Mit großem
Vorteil wird dabei die nach erfolgter Auslösung noch im pyrotechnischen
Auslöseelement vorhandene „überschüssige" Energie für die Initialbewegung
eingesetzt.
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Durch
dieses kombinatorische System werden überraschenderweise folgende
Vorteile erzielt:
- 1. sicheres Auslösen der
Halterung
- 2. sicheres Offenhalten der Halterung
- 3. Verhinderung des Rückpralleffektes
der Halterung
- 4. leichtes Überwinden
des Losbrechmomentes
- 5. Aufstellen des Schutzsystems in der geforderten Zeit bzw.
mit der geforderten Geschwindigkeit. Es wird die hohe Beschleunigung
eines allein pyrotechnisch ausfahrenden Überrollkörpers vermieden, und erreicht,
dass dennoch der Überrollkörper bei
seiner Initialbewegung eine starke Antriebskraft erfährt.
- 6. Verhinderung des Rückpralleffektes
des Aufstellvorganges
- 7. Sicheres Verriegeln der Wiedereinfahrsperre.
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Diese
Vorteile werden anhand der späteren Figurenbeschreibung
anhand eines Ausführungsbeispieles
noch näher
verdeutlicht.
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Die
Erfindung kann auf verschiedene Weise konstruktiv verwirklicht werden.
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Bei
einer ersten Version ist der pyrotechnische Aktuator, dem zugleich
eine Teil-Antriebsfunktion zugeordnet ist, hinsichtlich des Treibsatzes
im Wesentlichen ausgelegt für
die Auslösung
der Halterung. Der aber auch hierbei vorliegende Energieüberschuss
wird verwendet zur Erzeugung des Losbrecheffektes des Antriebs.
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Durch
die abgeforderte Energie zur Überwindung
des Losbrechmomentes wird auch der kleine Auslösehub anschlagsseitig abgemildert,
der Rückpralleffekt
vermieden und die Halterung sicher geöffnet und geöffnet gehalten.
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Dieses
wird beispielsweise erreicht durch den Einsatz eines üblichen,
d. h. bereits in großen Stückzahlen
verwendeten stiftausstoßenden/-einziehenden
Pyroelementes, welches so eingebaut ist, dass zunächst das
Halteelement beaufschlagt wird, welches nach einem ersten Hubweg
des Pyroelementes von ca. 2–3
mm öffnet
und damit den Überrollkörper für die Aufstellung
durch einen Federantrieb (Aufstellfeder) freigibt. Da der Gesamthub
des Pyroelementes ca. 8 bis 10 mm beträgt, ist die Haltevorrichtung
beispielsweise so aufgebaut, dass unmittelbar nach dem ersten Hubweg
ein Hebel oder dergleichen betätigt
wird, der für
die Aufstellung des Überrollkörpers erforderlich
ist und an dem direkt oder indirekt auch die Aufstellfeder angreift.
Die Betätigung
dieses Hebels mit der pyrotechnischen Restenergie über einen
zweiten begrenzten Hub von 6–8 mm überwindet
die Beharrung des Überrollkörpers in der
Ruhelage und gibt Anschub für
den dann folgenden Aufstellvorgang durch die Aufstellfeder.
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Bei
der ersten Version ist eine gesonderte Auslösemechanik als Baueinheit,
wie im Fall der eingangs zitierten
DE 199 60 764 B4 vorgesehen. Es ist jedoch
auch gemäß einer
zweiten Version möglich, ohne
eine solche separate Baueinheit auszukommen, indem die Halterung
wie im Fall eines Ausführungsbeispieles
der eingangs zitierten
DE
43 42 401 A1 durch eine vorgegebene Halte-Reibkraft zwischen
Kolben und Zylinderwand des Aktuators, z. B. durch eine Verstemmung,
gebildet ist. Die pyrotechnische Ladung ist aber nur so groß, dass
die Halterung gelöst
und ein erstes Losbrechmoment für
die Aufstellung des Überrollkörpers gegeben
ist. Die überschüssige Energie,
die nach dem Lösen
der Halterung vorhanden ist, reicht noch zum Erzeugen des Losbrechmomentes,
sie reicht aber nicht aus, den Überrollkörper aufzustellen
bzw. auszuschwenken.
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Die
nach Erzeugen des Losbrechmomentes eventuell noch vorhandene Energie
kann gegebenenfalls über
Entlüftungslöcher in
der Zylinderwand abgebaut werden, um nur die oben beschriebenen Vorteile
einer Federendaufstellung zu gewährleisten.
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Das
pyrotechnisch erzeugte Losbrechelement ist besonders bei außenliegenden Überrollschutzsystemen
sehr vorteilhaft, weil hierdurch beispielsweise die Vereisung, die
sich bei einer das Überrollschutzsystem
abdeckenden äußeren Klappe (oder
Deckel) gebildet hat, „geknackt" wird.
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Weitere
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet
und ergeben sich auch aus der folgenden Figurenbeschreibung.
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Anhand
von drei in den Patentzeichnungen in verschiedenen Ansichten und
Zuständen
dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispielen
mit Drehbügeln
und einem linear aufstellbaren U-förmigen Überrollbügel wird die Erfindung näher erläutert.
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Die
vorliegende Erfindung soll sich jedoch nicht nur auf Drehbügel oder
linear aufstellbare Systeme beziehen, sondern auch für die eingangs
dargestellten hochschwenkbaren Systeme verwendbar sein.
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Es
zeigen:
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1 in
einer schematisierten rückseitigen Frontansicht
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäß ausgebildeten
Drehbügels
mit Kniehebelaufstellung und Hybrid-Antrieb, bestehend aus Federantrieb
und pyrotechnischem Auslöseelement im
abgelegten Ruhezustand,
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2 den
Drehbügel
nach 1 in einer isometrischen Darstellung,
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3 den
Drehbügel
nach 1 mit teilweise weggebrochener Schraubenfeder
des Federantriebes und Befestigungsplatte, zur näheren Darstellung des pyrotechnischen
Auslöse-
und Antriebselementes sowie der Auslösemechanik für den Federantrieb
und für
die pyrotechnische Aufstellung in der Startphase,
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4 in
einer Frontansicht den Drehbügel nach 1 im
vollständig
aufgestellten Zustand,
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5 in
drei Figurenteilen A, B, C jeweils einen Ausschnitt aus
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3 unter
näherer
Darstellung der Auslösemechanik
und der pyrotechnischen Antriebsmechanik für die Startphase,
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6 in
einer isometrischen, rückseitigen Darstellung
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung auf der Basis des Drehbügel-/Kniehebelsystems nach
dem ersten Ausführungsbeispiel
im Grundzustand, jedoch mit einem unterschiedlichen Hybridantrieb,
bestehend aus einem Schraubenfeder-Antrieb mit darin konzentrisch
aufgenommenem zylindrischen pyrotechnischem Auslöse-/Antriebselement,
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7 eine
Frontansicht der Ausführungsform
nach 6,
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8 eine
Frontansicht der zweiten Ausführungsform
im vollständig
aufgestellten Zustand,
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9 in
einer isometrischen Darstellung eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit
einem linear aufstellbaren U-förmigen Überrollbügel und
einem Schraubenfeder-Antrieb sowie einem pyrotechnischen Auslöseelement,
das gleichzeitig als Startantrieb dient, in der Grundstellung,
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10 eine
rückwärtige Frontansicht
auf das im Ruhezustand befindliche System nach 9,
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11 eine
rückwärtige Frontansicht
des Systems nach 9, jedoch im aufgestellten Zustand
des Überrollbügels, und
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12 in
drei Figurenteilen A, B und C Ausschnitte aus den 10 und 11 unter
Darstellung der Auslösemechanik
für den
Schraubenfeder-Antrieb und der Funktion des pyrotechnischen Auslöseelementes
als Startantrieb.
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Die
1 bis
5 zeigen
einen sensorgesteuert aktiv aufstellbaren Überrollkörper in Form eines Drehbügels
1 für ein Überrollschutzsystem
für Kraftfahrzeuge,
wobei dem Drehbügel
1 eine
erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebssystems,
einem linear aufstellenden Schraubenfeder-Antrieb
2 mit
einer Klinken-Auslösemechanik
3 und
einem pyrotechnischen Auslöseelement
4,
das zugleich als Antriebselement in der verzögerten Startphase des Schraubenfeder-Antriebes
2 dient,
zugeordnet ist. Eine derartige Überrollschutz-Konstruktion
mit Drehbügeln
zeigen z. B. die
DE
39 25 515 C1 und die
DE 40 17 778 A1 . Sie weist typischerweise
zwei, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung, nebeneinander angeordnete
Drehbügel
auf, die jeweils um eine im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung,
der sogenannten X-Richtung, verlaufenden Schwenkachse in einer im
wesentlichen lotrechten Fahrzeugquerebene schwenkbar sind, und somit
im Gefahrenfall aus einer abgesenkten Ruhelage in eine nach oben
gerichtete Stützlage (und
später
zurück)
schwenkbar sind.
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Die
beiden Drehbügel
können
aber auch jeweils in einer Seitenwand des Fahrzeuges schwenkbar
um eine Achse in Fahrzeugquerrichtung angebracht sein.
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Zum
Umsetzen der translatorischen Ausfahrbewegung des Antriebssystems
in die notwendige rotatorische Bewegung des Drehbügels dient
eine Kniehebel-Anordnung 5. Dargestellt sind auch zwei andere
notwendige Komponenten des Überrollschutzsystems,
die Haltevorrichtung oder Halterung (Lagefixierung des abgelegten
Drehbügels)
in Form der Auslösemechanik 3 und
die Wiedereinfahrsperre (Verriegelung im aufgestellten Zustand des
Bügels) in
Form einer formschlüssigen
Anschlagverbindung.
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Alle
anderen Bauteile sind der besseren Übersicht nicht dargestellt.
Sie entsprechen bekannten Ausbildungen.
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Der
Drehbügel 1 ist,
wie insbesondere die isometrischen Darstellungen zeigen, als schmalbandiger
Rahmen ausgebildet, und weist kopfseitig einen bogenförmigen Rahmenabschnitt 1a und
basisseitig einen nach oben offenen rechteckförmigen Rahmenabschnitt 1b mit
abgerundeten Ecken auf. An dem einen Übergang zwischen beiden Abschnitten
ist ein ösenartiger
Fortsatz 1c angeformt, der eine als Bohrung symbolisch
dargestellte Lagerbuchse 6 zur Aufnahme der in einem karosseriefesten
Gegenlager 7 aufgenommenen Drehachse des Bügels aufweist.
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Die Übergänge zwischen
beiden Abschnitten sind durch eine schmalbandige Querstrebe 1e miteinander
verbunden, die einen oberen konkaven Abschnitt besitzt. Die gegenüberliegenden
Rahmenteile des rechteckförmigen
Abschnittes sind durch eine teilweise diagonal gerichtete Diagonalstrebe 1d in Verbindung
mit einem zugehörigen
Diagonal-Fortsatz 1f miteinander versteifend verbunden.
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Die
Kniehebel-Anordnung 5 besteht entsprechend dem Grundprinzip
eines Kniehebels aus zwei durch ein Gelenk, das Knie, – hier im
Drehpunkt 5a – miteinander
verbundenen einarmigen Hebeln – hier ein
Stützhebel 5b und
ein Schwenkhebel 5c –,
die auch an ihren anderen Enden in einem Gelenk beweglich gelagert
sind.
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Das
freie Ende des Schwenkhebels 5c ist mittig an dem Fortsatz
der Diagonalstrebe 1d im Drehpunkt 5d und das
freie Ende des Stützhebels 5b ist
an einer karosseriefesten Befestigungsplatte 8 im Drehpunkt 5e angelenkt.
Damit der Drehbügel 1 in diesen
Drehpunkten nicht zu stark in der Tiefe aufträgt, sind die jeweils zu verbindenden
Elemente miteinander verzapft. Der vorbeschriebene Drehbügel mit
der Kniehebel-Anordnung ermöglicht
es, ein Überrollschutzsystem
zu schaffen, das mit großem Vorteil
eine kompakte Bauweise besitzt und daher nur einen sehr geringen
Bauraum sowohl in der Tiefe als auch in der vertikalen Erstreckung
benötigt.
Es ist daher auch mit Vorteil zum Nachrüsten vorhandener Cabriolet-Fahrzeuge
bzw. zum Einbau in kleinen Cabriolets geeignet.
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Eine
besonders kompakte Bauweise kann dadurch erzielt werden, wenn die
Kniehebel-Anordnung in der Ruheposition des Drehbügels zusammengefaltet
zumindest teilweise innerhalb der vom Drehbügel aufgespannten Fläche liegt,
wie es in 1 dargestellt ist.
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Der
Schraubenfederantrieb 2 weist eine Schraubenfeder 2a mit
abstützenden
Druckringen an beiden Enden auf, die von einem Federführungsstab 2b aufgenommen
ist. Das eine Ende des Federführungsstabes 2b ist
im Drehpunkt 2c drehbeweglich im Bereich des Knies am Stützhebel 5b angelenkt. Das
andere Ende des Federführungsstabes 2b ist drehbeweglich
im Drehpunkt 2d an der Befestigungsplatte 8 angelenkt.
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Das
pyrotechnische Auslöseelement 4 besteht
aus einem Zylinder 4a, welcher bodenseitig einen pyrotechnischen
Treibsatz (auch als Ladung bezeichnet) enthält und darüber einen Kolben mit einer Kolbenstange 4b axial
verschiebbar aufnimmt.
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Der
Zylinder 4a ist, wie die 3 zeigt,
in einer becherförmigen
Halterung 8a der fahrzeugfesten Befestigungsplatte 8 aufgenommen.
Die Kolbenstange 2b steht kopfseitig mit einer Drehklinke 3a der Auslösemechanik 3 im
Wirkeingriff. Diese Drehklinke 3a ist, wie insbesondere
die 3 und 5 erkennen lassen, im Drehpunkt 3b am
unteren Bügel-Rahmenabschnitt 1b drehbeweglich
angelenkt. Sie besitzt einen hakenförmigen Halteteil 3c für einen
lösbaren
Wirkeingriff mit einer Hinterschneidung 8b in der Befestigungsplatte 8 und
einen Betätigungsteil 3d für den Wirkeingriff
mit der Kolbenstange 4b des pyrotechnischen Auslöseelementes,
wie insbesondere die 5 zeigt.
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Die
Arbeitsweise der ersten Variante des erfindungsgemäßen Drehbügels ist
wie folgt:
Im abgelegten Grundzustand des Drehbügels 1 (1 bis 3)
ist das Kniehebel-Gestänge 3 „zusammengefaltet" und bedeckt im wesentlichen
nur die vom Drehbügel 1 eingenommene
Fläche,
so dass der Überrollbügel mit
seinem Antriebsmechanismus sehr kompakt baut und nur einen sehr
geringen Bauraum benötigt,
insbesondere was die vertikale Erstreckung anbelangt.
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Erkennt
die (nicht dargestellte) konventionelle Sensorik einen drohenden Überschlag,
wird der pyrotechnische Treibsatz im Zylinder 4a des pyrotechnischen
Auslöseelementes 4 gezündet und
der Kolben mit seiner Kolbenstange 4b fährt aus. Er gelangt in Wirkeingriff
mit dem Betätigungsteil 3d der Drehklinke 3a und
verschwenkt dabei nach einem ersten kurzen Schalthub gemäß 5B die
Drehklinke aus dem Grundzustand nach 5A so,
dass ihr hakenförmiges
Halteteil 3c aus der Hinterschneidung 8b in der
fahrzeugfesten Befestigungsplatte 8 freikommt.
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Die
Auslösemechanik
ist damit freigeschaltet, d. h. ausgelöst, so dass der Bügelrahmen 1b nicht
mehr niedergehalten wird und der Schraubenfeder-Antrieb 2 mit
seiner komprimierten Schraubenfeder 2a verzögert den
Kniehebel über
den Kniebereich des Stützhebels 5b aufstellen
und damit den Drehbügel 1 verdrehend
hochschwenken kann.
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Nach
dem kurzen Starthub liegt die obere Fläche des Betätigungsteiles 3d an
der inneren Fläche
der Ausnehmung 1g im Rahmen 1b an, wie die 5B im
direkten Vergleich mit der 5A zeigt. Da
der ausgelöste
Federantrieb aufgrund seiner inhärenten
trägen
Startbewegung noch nicht wirkt, ist der untere Bügel-Rahmenabschnitt 1b noch
in seiner Ruhelage, so dass die Kolbenstange 4b des Auslöseelementes 4 weiter
ausfährt
und dabei die Drehklinke 3a weiterverschwenkt. Ein die
Auslösung
aufhebender Rückpralleffekt
der Drehklinke kann dadurch nicht eintreten. Das am Rahmenabschnitt
in der Ausnehmung 1g anliegende Betätigungsteil 3d stellt
dabei den Bügel-Rahmen
mit einem starken Impuls als Starthilfe auf. Das Auslöseelement 4 wirkt daher
in dieser Startphase als Antrieb mit einem hohen Losbrechmoment
und kann so die eingangs erwähnten
notwendigen Funktionen am Beginn der Bügelaufstellung erfüllen.
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Der Überrollbügel erfährt dabei
schon nach wenigen mm-Ausstellweg eine hohe kinetische Energie.
Es wird daher einmal ohne Verzögerung
aufgestellt und kann zum anderen bei einer Anwendung in einem Überrollschutzsystem
bei einem Cabriolet mit geschlossenem Dach auch eine im Aufstellweg
befindliche Heckscheibe durchschlagen, um den vollen Aufstellhub
zu erreichen.
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Nach
dieser Startphase übernimmt
allein der Schraubenfeder-Antrieb 2 die Aufstellung mit
einem typischen „weichen" Anschlag in die
Endstellung, welche in 4 dargestellt ist. Wie dabei
zu erkennen ist, bildet die entfaltete Kniehebel-Anordnung ein Stützelement
zur Ableitung von bei einem Überschlag
auftretenden Kräften.
Dabei liegt das Knie des Kniehebels mit dem Schwenkhebel 5c und
einem Teil des Stützhebels 5b an
der unteren Fläche
der Diagonalstrebe 1d nahezu formschlüssig an und verhindert zusammen
mit einer Übertotpunktlage
des entfalteten Kniehebels ein „Zusammenfalten" des Kniehebels bei
einem Lastangriff auf den aufgestellten Bügel. Vorzugsweise ist dabei
eine verriegelbare Sicherungseinrichtung für den aufgestellten Zustand
der Kniehebel-Anordnung mit einem ersten, am Drehbügel angebrachten
Sicherungselement und einem zweiten, an der Kniehebel-Anordnung
angebrachten Sicherungselement, vorgesehen. Dadurch dient diese
Teilkonstruktion als Wiedereinfahrsperre ohne dass zusätzliche
Komponenten und Bauraum benötigt
wird.
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Die 6 bis 8 zeigen
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung, ebenfalls mit einem Drehbügel. Die Ausführung des
Drehbügels 1 und der
Kniehebelanordnung 5 entspricht völlig derjenigen des beschriebenen
ersten Ausführungsbeispieles
nach den 1 bis 4. Daher
sind insoweit nur die wesentlichen, entsprechenden Bezugszeichen
eingetragen. Die zweite Ausführungsform
unterscheidet sich in der Ausbildung des Hybrid-Antriebes und seiner
Ankopplung an den Drehbügel 1 sowie
an die karosseriefeste Befestigungsplatte 8.
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Der
Hybrid-Antrieb nach der zweiten Ausführungsform besteht aus einem
Federantrieb mit einer Schraubenfeder 2a, die von einem
pyrotechnischen Auslöseelement 4,
bestehend aus einem Zylinder 4a und einem Kolben mit Kolbenstange 4b,
welches gleichzeitig als Antrieb in der Startphase des Federantriebes
dient, aufgenommen ist.
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Das
pyrotechnische Auslöse-/Antriebselement
dient dabei gleichzeitig als Federführungsstab.
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Der
Kolben in dem Zylinder 4a weist im Ruhezustand einen „strammen" Sitz auf, z. B.
durch entsprechende Kolbenringe, eine Verquetschung, eine Verbördelung,
eine Verstemmung oder einesonst wie geartete direkte, lokal begrenzte
kraft- und/oder formschlüssige
oder stoffschlüssige
Verbindung. Somit ist der Drehbügel
in der Ruhelage dadurch auch lagefixiert; der „stramme" Sitz (oder Klemmsitz) mit einer vorgegebenen
Haltekraft stellt somit die Haltevorrichtung dar. Die Haltekraft
beträgt
mindestens 300 N und maximal 5000
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An
der Befestigungsplatte 8 ist auch das bodenseitige Ende
des Zylinders 4a des pyrotechnischen Auslöse-/Antriebselementes
mit einer Schelle 4c im Drehpunkt 8c drehbeweglich
angelenkt.
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Das
freie Ende der Kolbenstange 4b ist am Stützhebel 5b im
Bereich des Knies 5a im Drehpunkt 2c drehbeweglich
verzapft angelenkt.
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Die
Schraubenfeder 2a stützt
sich über
entsprechende übliche
Druckplatten einerseits am Stützhebel 5b im
Bereich des Drehpunktes 2c und andererseits an der Schelle 4c ab.
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Die
Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform
ist wie folgt:
Erkennt die Sensorik einen drohenden Überschlag, wird
der pyrotechnische Treibsatz im Zylinder 4a des pyrotechnischen
Auslöseelementes
gezündet.
Der Kolben des Auslöseelementes
muss danach zunächst
die vorgegebene „interne" Haltekraft zwischen
Kolben und Zylinderinnenwand überwinden,
d. h. die Halterung des Bügels
im Grundzustand, auslösen.
Mit dem Auslösen
der Halterung ist der Federantrieb zwar freigeschaltet, zeigt jedoch
aufgrund der ihm inhärenten
Startträgheit
noch keine Wirkung. In dieser Startphase fährt der Kolben weiter aus und
die am Knie des Kniehebels angelenkte Kolbenstange stellt den Bügel um den
Starthub auf. Danach tritt der Federantrieb in Funktion und stellt
den Bügel
vollständig
auf. Damit das pyrotechnische Auslöseelement nur in der Startphase
als Antrieb wirkt, kann einmal der Treibsatz entsprechend kleiner
dimensioniert werden, oder es können
entsprechend positionierte Entlüftungsbohrungen
in der Zylinderwand vorgesehen werden, die abhängig vom Kolbenweg das Innere
des Zylinders mit der Umgebung verbinden.
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In
den
9 bis
12 ist eine dritte Ausführungsform
eines Überrollschutzsystems
mit einem weiteren Beispiel des erfindungsgemäßen Hybrid-Antrieb dargestellt.
Im Kontrast zu den beiden ersten Ausführungsformen, die einen Drehbügel als
aufstellbaren Überrollkörper zum
Gegenstand haben, ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel ein konventioneller,
mittels eines Federantriebes linear aufstellender U-förmiger Überrollbügel
9 in
einem sitzbezogenen Kassettensystem vorgesehen. Ein derartiges System
ist Gegenstand der eingangs zitierten
DE 100 40 649 C1 , so dass
darauf ausdrücklich
Bezug genommen werden kann und hier nur die wesentlichen Komponenten
mit Bezugszeichen versehen und erläutert werden müssen. Der
U-förmige Überrollbügel
9 weist
einen Bügelkopf
9a und
zwei Bügelschenkel
9b auf,
wobei letztere an ihren freien Enden über eine Traverse
10 miteinander
verbunden sind, welche somit mit dem Überrollbügel linear bewegbar ist. Die
Bügelschenkel
9b sind
in einem Führungsblock
11 geführt aufgenommen,
weicher in einer fahrzeugfesten Kassette, bestehend aus zwei seitlichen U-förmigen Rahmenteilen
12 und
einem Bodenteil
13, befestigt ist. Zusätzlich sind zur unteren Führung des Überrollbügels die
seitlichen Enden der Traverse
10 in den Rahmenteilen
12 geführt aufgenommen.
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Im
Bodenteil 13 sind zwei Federführungsbolzen 14 mit
vorzugsweise kreuzförmigem
Querschnitt verankert, welche jeweils eine Antriebs-Schraubenfeder 15 aufnehmen.
Die Antriebs-Schraubenfedern 15 stützen sich mit einem Ende an
einem Anschlag 16 des Federführungsbolzens 14 und
mit dem anderen Ende an einem (nicht dargestellten) Anschlag in den
Bügelschenkeln 9b ab.
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Im
Grundzustand des Systems sind dabei die Antriebs-Schraubenfedern 15 komprimiert.
Um sie in diesem vorgespannten Zustand lösbar zu halten, ist eine zur
ersten Ausführungsform
funktionsgleiche Auslösemechanik 3 in
Form einer federvorgespannten Drehklinke 3a mit einem Halteteil 3c und einem
Betätigungsteil 3d,
drehbar im Drehpunkt 3b an einem fest am Bodenteil 13 angebrachten
Halter 17 für
ein pyrotechnisches Auslöseelement 4,
bestehend aus einem darin gehalterten Zylinder 4a und einem
Kolben mit Kolbenstange 4b, angelenkt. Das Halteteil 3c der
Drehklinke steht dabei in lösbar
haltendem Wirkeingriff mit einem Haltebolzen 18, der fest
an der Traverse 10 angebracht ist. An der Traverse ist
ferner ein Antriebs-Bock 19 fest angebracht, der eine Fläche für den Wirkeingriff
mit dem Betätigungsteil 3d der
Drehklinke 3a aufweist.
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Ein
an der Traverse 10 befestigter Rastdorn 20 und
eine in dem Führungsblock 11 drehbar
angelenkte Sperrklinke, von der jeweils nur der obere Hebelarm 21 für eine manuelle
Entklinkung in den Figuren erkennbar ist, bilden in bekannter Weise
die Verriegelung des vollständig
aufgestellten Bügels
in dieser Position (Wiedereinfahrsperre).
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Die
Wirkungsweise der dritten Ausführungsform
stellt sich wie folgt dar:
Im Grundzustand (9, 10 und 12A) ist die Drehklinke 3a mit ihrem
hakenförmigen
Halteteil 3c in Wirkeingriff mit dem an der Traverse 10 befestigten
Haltebolzen 18 und hält
den U-förmigen Überrollbügel 9 über die
Traverse 10 gegen die Vorspannkraft der beiden Antriebs-Schraubenfedern 15 nieder.
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Stellt
die Sensorik einen drohenden Überschlag
fest, wird das pyrotechnische Auslöseelement 4 gezündet und
die dadurch aus dem Zylinder 4a austretende Kolbenstange 4b kommt
dadurch in einen verdrehenden Wirkeingriff mit der Drehklinke 3a. Da
deren Betätigungsteil 3d im
Ruhezustand einen vorgegebenen kleinen Abstand zum Antriebs-Bock 19 besitzt
(12A), kann die Kolbenstange zunächst mit
einem kleinen Steuerhub ausfahren und dabei die Drehklinke 3a so
weit verschwenken, dass deren Halteteil 3c außer Wirkeingriff
mit dem Haltebolzen 18 kommt. Dieser Zustand ist in 12B dargestellt.
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Durch
den ausgelösten
Wirkeingriff ist der Federantrieb freigeschaltet und die Antriebs-Schraubenfedern 15 können den Überrollbügel 9 aufstellen. Diese
Aufstellbewegung beginnt allerdings, wie bereits dargelegt, verzögert, und
in dieser Startphase greift das pyrotechnische Auslöseelement 4 als
Starthilfe unterstützend
ein. Da die Kolbenstange 4b sehr schnell und mit hoher
Kraft ausgestoßen
wird, verschwenkt sie die Drehklinke 3a weiter und drückt sie dabei über deren
Betätigungsteil 3d gegen
den Antriebs-Bock 19, wodurch die Traverse 10,
und damit der Überrollbügel 9 selbst,
um einen kräftigen
Starthub aufgestellt wird (12C).
Die Antriebs-Schraubenfedern 15 stellen dann den Überrollbügel vollständig auf.
Dieser Zustand ist in 11 dargestellt.
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Es
versteht sich, dass die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen
nur, wenn auch bevorzugte Ausführungsbeispiele
darstellen. Im Rahmen der Erfindung, d. h. das Vorsehen eines Hybrid-Antriebes, sind zahlreiche
Variationen möglich,
hinsichtlich des Überrollbügels, welcher
auch als kastenförmiger
Profilkörper
ausgebildet sein kann, der Auslösemechanik,
der Aufstellung des Überrollbügels durch
einen Kniehebel, des Federantriebes, und des pyrotechnischen Auslöseelementes
sowie dessen Antriebs-Wirkverbindung
mit dem jeweiligen Überrollbügel.
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- 1
- Drehbügel
- 1a
- bogenförmiger Rahmenabschnitt
- 1b
- rechteckförmiger Rahmenabschnitt
- 1c
- ösenartiger
Fortsatz
- 1d
- Diagonalstrebe
- 1e
- Querstrebe
- 1f
- Diagonalfortsatz
- 1g
- Ausnehmung
- 2
- Schraubenfeder-Antrieb
- 2a
- Schraubenfeder
- 2b
- Federführungsstab
- 2c,
d
- Drehpunkte
- 3
- Auslösemechanik
- 3a
- Drehklinke
- 3b
- Drehpunkt
- 3c
- Halteteil
- 3d
- Betätigungsteil
- 4
- pyrotechnisches
Auslöseelement
- 4a
- Zylinder
- 4b
- Kolbenstange
- 4c
- Schelle
- 5
- Kniehebel-Gestänge (Anordnung)
- 5a
- Drehpunkt
(Knie) des Kniehebels
- 5b
- Stützhebel
- 5c
- Schwenkhebel
- 5d,
e
- Drehpunkte
- 6
- Lagerbuchse
- 7
- Gegenlager
- 8
- Befestigungsplatte
- 8a
- becherförmige Halterung
- 8b
- Hinterschneidung
- 8c
- Drehpunkt
- 9
- U-förmiger Überrollbügel
- 9a
- Bügelkopf
- 9b
- Bügelschenkel
- 10
- Traverse
- 11
- Führungsblock
- 12
- seitliche
Rahmenteile
- 13
- Bodenteil
- 14
- Federführungsbolzen
- 15
- Antriebs-Schraubenfeder
- 16
- Anschlag
- 17
- Halter
- 18
- Haltebolzen
- 19
- Antriebs-Bock
- 20
- Rastdorn
- 21
- Hebelarm
der Sperrklinke