DE102008043443A1

DE102008043443A1 - Überrollschutzsystem mit verbesserter Haltevorrichtung

Info

Publication number: DE102008043443A1
Application number: DE102008043443A
Authority: DE
Inventors: Gürkan Beki; Stephan Berges; Michael Nass; Dietmar Wacker; Jörg Benz
Original assignee: Ise Automotive GmbH
Current assignee: Metalsa Automotive GmbH
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2010-05-20
Also published as: US20100109307A1; US8033573B2; FR2937925A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überrollschutzsystem für Kraftfahrzeuge mit einem Überrollkörper (1), der mittels eines Antriebs aus einer Ruhestellung in eine Schutzstellung verlagerbar ist, in der Schutzstellung von eiiner Verriegelungsvorrichtung gegen Rückverlagerung gesichert wird und in der Ruhestellung von einer Haltevorrichtung fixiert ist, wobei die Haltevorrichtung ein beweglich angeordnetes Sperrelement (5) umfasst, das von einem pyrotechnischen Aktuator (2) schlagartig außer Eingriff bringbar ist. Für solche Fälle, bei denen das Sperrelement (5) über den Auslösepunkt hinaus bewegbar ist und die Gefahr eines Rückpralls besteht, weil ein wegbegrenzender Anschlag vorhanden ist, wird erfindungsgemäß vorgesehen, ein Bauteil (14) vorzusehen, das eine Rückbewegung des Sperrelements (5) in die Haltestellung verhindert. Diese Bauteil kann eine im Stellweg des Sperrelements (5) angeordnete Rastfeder (12) sein, die am Überrollkörper (1) befestigt ist und ein Rückschwenken des Sperrelements (5) nach dem Aufprall auf eine wegbegrenzende Wand des Überrollkörpers (1) verhindert. Das Sperrelement (5) ist im Punkt (9) des fahrzeugfesten Bauteils (14) schwenkbar gelagert und wird vom pyrotechnischen Aktuator (2) schlagartig im Uhrzeigersinne drehend beschleunigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Überrollschutzsystem für Kraftfahrzeuge mit einem Überrollkörper, der mittels eines Antriebs aus einer Ruhestellung in eine Schutzstellung verlagerbar ist, in der Schutzstellung von einer Verriegelungsvorrichtung gegen Rückverlagerung gesichert wird und in der Ruhestellung von einer Haltevorrichtung fixiert ist, wobei die Haltevorrichtung ein beweglich angeordnetes Sperrelement umfasst, das von einem pyrotechnischen Aktuator schlagartig außer Eingriff bringbar ist.
Mit derartigen Sicherheitssystemen werden Kraftfahrzeuge ausgerüstet, die – wie Cabrios – keine Dachkonstruktion aufweisen oder deren Dachkonstruktion im Falle eines Überschlags den Insassen keinen ausreichenden Schutz bietet. Dynamische Systeme mit einem aus einer Ruhestellung in eine Schutzstellung verlagerbaren Überrollkörper werden eingesetzt, wenn starre Überrollkörper aus optischen Gründen nicht in Betracht kommen.
Ähnlich wie für die Aktivierung von Airbags werden zur Lösung der Haltevorrichtung pyrotechnische Aktuatoren vorgesehen, die – nachdem mittels entsprechender Sensoren ein „Überschlagssignal” generiert wurde – elektronisch angesteuert und zur Erzeugung einer mechanischen Stellbewegung gezündet werden. Pyrotechnische Aktuatoren werden bevorzugt verwendet, weil mit ihnen das „Überschlagssignal” sehr schnell in eine auslösende Stellbewegung umgesetzt werden kann, so dass die Überrollkörper rechtzeitig vor Vollendung des Überschlags in die Schutzstellung gebracht werden können.
Die Zündung des pyrotechnischen Aktuators bewirkt, dass das Sperrelement der Haltevorrichtung schlagartig außer Eingriff gebracht und die Antriebskraft für die Verlagerung des Überrollkörpers freigegeben wird.
Es hat sich allerdings herausgestellt, dass nach der schlagartigen Beschleunigung des Sperrelements Rückpralleffekte auftreten können, weil die Wegstrecke, die dem Sperrelement nach dem Auslösepunkt zur Verfügung steht, begrenzt ist. Die Begrenzung kann konstruktiv gewollt oder aber einbautechnisch bedingt sein.
Das beschleunigte Sperrelement kann dann in Richtung Ausgangsposition reflektiert werden und seine Sperrwirkung erneut entfalten, bevor der Überrollkörper mit seiner im Vergleich zum Sperrelement sehr viel größeren Massenträgheit ausreichend beschleunigt und in Richtung Schutzstellung soweit verlagert wunde, dass das Sperrelement die Eingriffsposition nicht mehr einnehmen kann. Die Reaktionszeiten zwischen Generierung des „Überschlagssignals” und der Verlagerung des Überrollkörpers zumindest bis in eine nicht mehr sperrbare Position liegen im Bereich von 15 ms.
Zudem muss berücksichtigt werden, dass bei einem Überschlag auf alle Elemente des Systems unvorhersehbare Beschleunigungskräfte wirken, die den zeitlichen Ablauf – verglichen mit den prüftechnisch ermittelten Werten – erheblich verändern können.
Daraus ergibt sich die Aufgabe, ein Rückprallen des zum Lösen der Haltevorrichtung schlagartig beschleunigten Sperrelements nach dem Auftreffen auf ein den Auslaufweg begrenzendes Konstruktionselement zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Sperrelement über den Auslösepunkt hinaus bewegbar ist und dass ein Bauteil vorgesehen ist, das eine Rückbewegung des Sperrelements in die Haltestellung verhindert.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das Bauteil eine schräg zur Bewegungsrichtung angeordnete Anlauf- oder Klemmfläche ist, die in Verbindung mit der Lagerung bzw. Führung des bewegten Sperrelements dafür sorgt, dass das Sperrelement gebremst wird und dadurch entweder das seinen Auslaufweg begrenzende Konstruktionselement gar nicht erreicht oder so stark verzögert ist, dass kein schädlicher Rückpralleffekt mehr auftreten kann.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass der Stellweg des Sperrelements durch einen Anschlag begrenzt ist und dass im Bereich des Auftreffpunktes entweder am Anschlag oder am Sperrelement plastisch verformbares Material angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein im Hinblick auf die mechanische Festigkeit materialbedingt zwangsläufig erfolgender elastischer Stoß mit Rückpralleffekt vermieden. Die kinetische Energie des Sperrelements kann dadurch im Wesentlichen in plastische Umformung umgesetzt werden, so dass ein Rückprallen gänzlich vermieden oder aber auf ein unschädliches Maß vermindert wird.
Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass der Stellweg des Sperrelements durch einen Anschlag begrenzt ist und dass im Stellweg eine vom Sperrelement elastisch verformbare Rasteinrichtung angeordnet ist. Die Rasteinrichtung kann aus zwei gabelförmig zueinander angeordneten, vom Sperrelement in seiner Vorwärtsbewegung spreizbaren Rasthaken, die die Rückbewegung des Sperrelements nach dem Aufprallen begrenzen.
Statt der Rasthaken kann auch eine im Stellweg des Sperrelements angeordnete Rastfeder vorgesehen werden, die bei der Vorwärtsbewegung aus der Bahn des Sperrelements verdrängt wird, danach aber einen Vorsprung am Sperrelement hintergreift und so eine Rückbewegung nach dem Aufprallen verhindert.
Wenn das Sperrelement aus einer schwenkbar angeordneten Klinke besteht, ist es ferner möglich, im Bereich der Schwenklagerung eine Rasteinrichtung anzuordnen, die bei der Vorwärtsbewegung der Klinke elastisch verformt wird und eine Rückbewegung verhindert.
Der Erfindungsgedanke kann auch bei einem anderen Sicherheitssystem für Kraftfahrzeuge angewendet werden. Bei diesem kann die Fronthaube oder Motorhaube des Kraftfahrzeugs aus der Ruhestellung in eine angehobene Schutzstellung verlagert werden, um das Verletzungsrisiko beim Aufprall eines Passanten zu verringern. Auch hier wird die Front- bzw. Motorhaube durch ein pyrotechnisch lösbares Sperrelement in der Ruhestellung gehalten und nach dem Zünden des pyrotechnischen Aktuators zur Verlagerung in die Schutzstellung freigegeben. Es versteht sich von selbst, dass auch hier ein Rückprallen des Sperrelements in seine Ausgangsstellung vermieden werden muss.
Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen jeweils in zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern:
1 einen Rückprallstopp mittels spreizbarer Rasthaken
2 einen Rückprallstopp mittels Rastfeder
3 einen Rückprallstopp mittels Anlauffläche
4 einen Rückprallstopp mittels Rastelement im Bereich der Schwenklagerung.
Alle Figuren sind als Prinzip-Darstellungen zu verstehen, die jeweils nur den Ausschnitt eines Überrollschutzsystems zeigen, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutsam ist. In allen Figuren ist mit 1 ein Teil des ausfahrenden Überrollkörpers und mit 2 der die Haltevorrichtung lösende pyrotechnische Aktuator bezeichnet. Die Bezugsziffer 7 steht jeweils für das mit dem beweglichen Sperrelement zusammenwirkende Bauteil der Haltevorrichtung und 14 bezeichnet ein fahrzeugfestes Bauteil des Überrollschutzsystems, das gleichzeitig den wegbegrenzenden Anschlag für das bewegliche Sperrelement bildet.
In 1A ist die Situation vor dem Auslösen der Haltevorrichtung dargestellt. Die Haltevorrichtung besteht aus einem am Überrollkörper 1 schwenkbar gelagerten Sperrelement 4, dass einen fahrzeugfesten Bolzen 7 oder dergleichen hintergreift und damit sicherstellt, dass der Überrollkörper 1 nicht in Richtung des nach oben weisenden Pfeiles verlagert werden kann. Am fahrzeugfesten Bolzen 7 ist eine Rasteinrichtung in Form vom Sperrelement 4 spreizbarer Rasthaken 11 befestigt, von dem in 1A nur der hintere Teile dargestellt ist. In der Schnittdarstellung gemäß 1D sind beide Rasthaken 11 zu sehen, die einander zugewandte schräge Flächenteile aufweisen, so dass das Rastelement 4 bei seiner Bewegung von rechts nach links die Rasthaken 11 spreizen kann, die nach Durchlauf des Sperrelements 4 zurückschnappen und so die Rückkehr des Sperrelements in die Ausgangsposition verhindern. Aus den 1B und 1C ist ersichtlich, wie sich das Sperrelement 4 vom pyrotechnischen Aktuator 2 angestoßen zunächst bis zum Anschlag am fahrzeugfesten Bauteil 14 bewegt und anschließend zurückprallt, wobei der Rückweg von den zunächst gespreizten und dann zurückschnappenden Rasthaken 11 versperrt wird.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 zeigt ein fahrzeugfest schwenkbar gelagertes Sperrelement 5, das mit einem am Überrollkörper 1 angeordneten Bolzen 7 oder dergleichen zusammenwirkt. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist also das Sperrelement 5 nicht mit ausfahrend sondern im fahrzeugfest angeordneten Teil 14 des Überrollschutzsystems im Punkt 9 schwenkbar gelagert (kinematische Umkehr).
In diesem Fall ist der Schwenkweg des Sperrelements 5 auch nicht durch ein fahrzeugfestes Bauteil begrenzt, sondern durch eine Wand des Überrollkörpers 1. Die Darstellung gemäß 2A zeigt die Ausgangsposition, die 2B das Lösen der Haltevorrichtung durch den pyrotechnischen Aktuator 2 und den Anschlag des Sperrelements 5 an der wegbegrenzenden Wand des Überrollkörpers 1. Bei dieser Bewegung wird die Rastfeder beiseite gedrückt, verhindert aber gemäß 2C eine Rückkehr des Sperrelements 5 in die Ausgangsstellung nach dem Aufprallen auf die wegbegrenzende Wand des Überrollkörpers 1.
Bei der Ausführungsform gemäß 3 ist am ausfahrenden Überrollkörper 1 eine Ausnehmung oder Bohrung 15 vorgesehen, in die ein Sperrelement 3 eingreift, das seinerseits in einem fahrzeugfesten Teil 8 der Haltevorrichtung gelagert ist. Bei einer Zündung des pyrotechnischen Aktuators wird das Sperrelement 3 nach links verlagert und in der konischen Bohrung 10 des fahrzeugfesten Bauteils 14 abgebremst. Dadurch wird ein Rückpralleffekt vermieden.
Statt einer konischen Bohrung 10 kann bei schwenkbar gelagertem Sperrelement auch eine einseitig schräg zur Bewegungsrichtung angeordnete Anlauffläche vorgesehen werden, die entweder verhindert, dass das Sperrelement bis zu einem wegbegrenzenden Anschlag vordringen kann oder aber die schlagartig ausgelöste Vorwärtsbewegung des Sperrelements soweit abbremst, dass der Rückpralleffekt auf einen unkritischen Wert gemindert wird.
In 4 ist noch einmal eine Haltevorrichtung mit einem am Überrollkörper 1 schwenkbar gelagerten Sperrelement 6 dargestellt, das mit einem fahrzeugfest angeordneten Bolzen 7 oder dergleichen zusammenwirkt. Bei einer Zündung des pyrotechnischen Aktuators 2 wird das Sperrelement 6 schlagartig bis gegen das fahrzeugfeste Bauteil 14 beschleunigt, wobei gleichzeitig ein im Bereich der Schwenklagerung vorgesehenes elastisches Rastelement 13 überlaufen wird. Dieses Element schnappt dann in die in 4C dargestellte Position zurück und verhindert so ein Rückschwenken des Sperrelements 6 bis in die Ausgangsstellung.
Der Erfindungsgedanke ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Für den Fachmann ist aber ohne weiteres ersichtlich, dass eine Vielzahl von Möglichkeiten besteht, einen schädlichen Rückpralleffekt abzuschwächen oder zu verhindern. Immer dann, wenn der Weg des schlagartig gelösten Sperrelements – aus welchen Gründen auch immer – begrenzt ist und die Gefahr einer Rückkehr des Sperrelements in die Ausgangsstellung infolge eines Rückpralleffekts besteht, kann diese Gefahr erfindungsgemäß ausgeschlossen werden.
Im Übrigen kann die Rückprallsicherung – etwa gemäß 3 und 4 – so konzipiert werden, dass der Überrollkörper nach einer Auslösung des Überrollschutzsystems und einer Rückverlagerung in der Ruhestellung nicht mehr fixierbar ist. Bei der Auslösung wird der pyrotechnische Aktuator verbraucht und muss in der Werkstatt ausgetauscht werden. Wenn der Überrollkörper in der Ruhelage fixierbar wäre, könnte der Fahrer der Meinung sein, das Überrollschutzsystem sei wieder automatisch aktivierbar.

Claims

Überrollschutzsystem für Kraftfahrzeuge mit einem Überrollkörper (1), der mittels eines Antriebs aus einer Ruhestellung in eine Schutzstellung verlagerbar ist, in der Schutzstellung von einer Verriegelungsvorrichtung gegen Rückverlagerung gesichert wird und in der Ruhestellung von einer Haltevorrichtung fixiert ist, wobei die Haltevorrichtung ein beweglich angeordnetes Sperrelement (3, 4, 5, 6) umfasst, das von einem pyrotechnischen Aktuator (2) schlagartig außer Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (3, 4, 5, 6) über den Auslösepunkt hinaus bewegbar ist und dass ein Bauteil (10, 11, 12, 13) vorgesehen ist, das eine Rückbewegung des Sperrelements (3, 4, 5, 6) in die Haltestellung verhindert.
Überrollschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine schräg zur Bewegungsrichtung angeordnete Anlauffläche (10) ist.
Überrollschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellweg des Sperrelements durch einen Anschlag (14) begrenzt ist und dass im Bereich des Auftreffpunktes entweder am Anschlag oder am Sperrelement plastisch verformbares Material angeordnet ist.
Überrollschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellweg des Sperrelements (4, 5, 6) durch einen Anschlag (14) begrenzt ist und dass im Stellweg eine vom Sperrelement (4, 5, 6) elastisch verformbare Rasteinrichtung (11, 12, 13) angeordnet ist.
Überrollschutzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung aus zwei gabelförmig zueinander angeordneten, vom Sperrelement (4) spreizbaren Rasthaken (11) besteht.
Überrollschutzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung aus einer im Stellweg des Sperrelements (5) angeordneten Rastfeder (12) besteht.
Überrollschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (6) aus einer schwenkbaren Klinke besteht und dass im Bereich der Schwenklagerung ein Rastelement (13) vorgesehen ist.
Anwendung des Erfindungsgedankens auf Sicherungsvorrichtungen in Kraftfahrzeugen, bei denen die Motorhaube aus einer Ruhelage in eine angehobene Schutzstellung verlagerbar ist und bei der eine Haltevorrichtung durch einen pyrotechnischen Aktuator lösbar ist.