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Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung, welche einen Aufstellkörper aufweist, der in einer fahrzeugfesten Führung geführt und durch ein Antriebsystem von einer Bereitschaftsposition in eine Schutzposition verlagerbar ist.
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In modernen Kraftfahrzeugen ist eine aktive Fahrzeugschutzvorrichtung ein wichtiger Bestandteil. Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Überrollschutzsysteme, bei denen ein Aufstellkörper in Form eines Überrollbügels entriegelt und in Sekundenbruchteilen von einer abgesenkten Bereitschafts- bzw. Normalposition in eine aufgestellte Schutzposition ausgefahren wird. Hierdurch soll speziell der Kopfbereich der Insassen geschützt werden.
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In der
DE 43 42 400 A1 ist ein weit verbreitetes Prinzip eines aktiven Überrollschutzsystems beschrieben. Dieses weist einen in einem fahrzeugfesten Kassettengehäuse geführten Überrollkörper auf, der im Normalzustand gegen die Vorspannkraft einer Antriebsdruckfeder durch eine Haltevorrichtung in der Bereitschaftsposition gehalten wird und im Überschlagsfall sensorgesteuert unter Lösen der Haltevorrichtung durch die Federkraft in die Schutzposition überführt wird.
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Einen pyrotechnisch auslösbaren Überrollbügel für Kraftfahrzeuge offenbart die
DE 43 42 401 B4 . Dort wird die Ausfahr- oder Ausschwenkbewegung bei Überschlagsgefahr durch Entsperrung einer Schraubendruckfeder mittels eines pyrotechnischen Zündsatzes ausgelöst.
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Das Antriebselement bei den bekannten Systemen ist in der Regel eine Schraubendruckfeder. Diese ist, um ein Ausknicken zu vermeiden, üblicherweise auf oder in einer Federführung angeordnet. Zur Geräuschreduzierung in Folge von Reibungsbewegungen der Schraubendruckfeder werden besondere Maßnahmen getroffen, beispielsweise wird die Feder beflockt. Dies ist mit entsprechendem Mehraufwand verbunden.
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Generell erscheinen die bekannten Ausführungen hinsichtlich des Bauteil- und Montageaufwands unvorteilhaft und bringen auch hinsichtlich des Bauteilgewichts nicht die besten Voraussetzungen mit sich.
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Der Erfindung liegt daher, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung zu schaffen mit einem in der Funktionsweise, dem Bauraumbedarf und dem Gewicht verbesserten Antriebssystems für den Aufstellkörper.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.
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Die Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung weist einen Aufstellkörper auf, der in einer fahrzeugfesten Führungen, üblicherweise in einer Lagerkassette, geführt verlagerbar ist. Durch ein Antriebssystem ist der Aufstellkörper von der abgesenkten Bereitschaftsposition in eine aufgestellte Schutzposition überführbar. Erfindungsgemäß umfasst das Antriebssystem zumindest eine Spiralfeder.
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Die Spiralfeder, auch als flache Drehfeder oder Schneckenfeder bezeichnet, dient als mechanischer Energiespeicher (Federmotor) im Antriebssystem für den Aufstellkörper bzw. zur Erzeugung der für das Ausfahren des Aufstellkörpers in die aufgestellte Schutzposition notwendigen Kraft. Die Spiralfeder ist eine eben gewundene Biegefeder und als ein in einer Ebene spiralförmig aufgewickeltes Metallband gefertigt. Die Spiralfeder weist mehrere Windungen bzw. Wickelungen übereinander auf.
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Die Spiralfeder dient zur Erzeugung einer Drehkraft, die ausgenutzt wird, um den Aufstellkörper in die Schutzposition zu überführen. Die Spiralfeder arbeitet reibungsfrei oder nahezu reibungsfrei und geräuschminimiert. Vorteilhaft sind weiterhin ihr geringes Gewicht, ihr kleines, kompaktes Bauvolumen und der geringe Bauraumbedarf. Dies alles wirkt sich vorteilhaft innerhalb der Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung aus. Eine aufwendige und vergleichsweise schwere Federführung, um die lineare Ausfahrbewegung der Feder zu gewährleisten, ist nicht notwendig. Darüber hinaus kann auf zusätzliche geräuschmindernde Maßnahmen, wie beispielsweise eine Beflockung, verzichtet werden.
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Eine für den praktischen Einsatz besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass eine Spiralfeder zum Einsatz gelangt, die zwischen den Umwicklungen bzw. Windungen offen ist. Die Windungen verlaufen mit Abstand zueinander und sind nicht dicht gewickelt. Die Windungen weisen einen Windungsabstand auf und berühren sich – auch gespannt – nicht. Eine solche Ausführung einer Spiralfeder wird fachterminologische auch als Schneckenfeder bezeichnet. Sie arbeitet reibungsfrei und geräuscharm bzw. geräuschfrei.
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Die Spiralfeder bzw. das Metallband der Spiralfeder besteht aus rostfreiem Stahl. Berechnungen zeigen, dass eine Spiralfeder mit einem Durchmesser von 28 mm ausreichend ist, um die für das Aufstellen notwendige Triebkraft abzugeben. Die Dicke bzw. Materialstärke des Metallbandes beträgt 1,25 mm bei einer Materialbreite von 12 mm. Diese Spiralfeder bietet ein Drehmoment von 3.600 Nmm bis 4.500 Nmm. Bei einem Gewicht des Aufstellkörpers von 2 kg und einem Ausfahrweg von 0,317 m beträgt die Ausfahrzeit 71,9 ms. Diese Ausfahrzeit ist ausreichend schnell, um das Überleben der Insassen zu sichern.
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In der Bereitschaftsposition des Aufstellkörpers ist die Spiralfeder gespannt. Im gespannten Zustand ist die Spiralfeder durch ein Halteelement, beispielsweise einen Zuhaltering, ein Band, einen Stift oder Bolzen, gehalten.
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Ein besonders vorteilhafter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Spiralfeder auf einem drehbar gelagerten Federträger angeordnet ist. Der Federträger bildet die Achse, auf der eine oder mehrere Spiralfedern angeordnet ist bzw. sind. Die Spiralfeder ist als spiralförmig um den Federträger bzw. die Achse gewickeltes Federband ausgeführt mit beidseitig fest eingespannten Federenden. Mit dem einen, inneren Ende ist das Federband am Federträger festgelegt. Das äußere Federende ist in einem Widerlager festgelegt, beispielsweise in einer Seitenwand eines zugehörigen Gehäuses oder dem Aufstellkörper.
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Die Spiralfeder und der Aufstellkörper sind unmittelbar oder mittelbar über ein Zugmittel kraftübertragend gekoppelt. Vorzugsweise ist das Zugmittel ein Band. Mit einem Ende ist das Zugmittel bzw. das Band am Federträger befestigt. Mit dem anderen Ende ist das Zugmittel bzw. das Band am Aufstellkörper oder einem anderen geeigneten Widerlager angeschlossen. Die Spannung der aufgewickelten Spiralfeder wird als Triebkraft für das Ausfahren des Aufstellkörpers genutzt. Durch das Entspannen der Spiralfeder wird die Achse des Federträgers in Rotation versetzt. Hierdurch wird das Zugmittel auf der Achse aufgerollt. Über das Zugmittel wird die Drehbewegung beim Entspannen der Spiralfeder in eine lineare Aufstellbewegung des Aufstellkörpers umgesetzt und das Ausfahren des Aufstellkörpers bewirkt.
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Wie bereits ausgeführt, ist die Spiralfeder in der Bereitschaftsposition des Aufstellkörpers durch ein Halteelement gespannt gehalten. Zusätzlich hierzu oder alternativ kann der Aufstellkörper in der Bereitschaftsposition durch ein Halteelement arretiert sein. Hierzu wirkt das Haltelement mit einem Widerlager am Aufstellkörper zusammen, beispielsweise einer Öffnung oder Umstellung.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung ist die Spiralfeder mit dem Federträger in der Führung bzw. in zu der Führung gehörenden Komponenten angeordnet, beispielsweise innerhalb einer Lagerkassette. Der als Achse ausgeführte Federträger ist in Seitenwänden der Führung drehbar gelagert. Auf der Achse sitzt die zumindest eine Spiralfeder.
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Möglich ist es auch, dass die Spiralfeder im Aufstellkörper selbst angeordnet ist. Insbesondere ist die Spiralfeder im unteren Ende des Aufstellkörpers angeordnet. Je nach Anordnung der Spiralfeder bzw. von mehreren Spiralfedern ist das Zugmittel über Umlenkungen geführt.
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Zur Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung gehört des Weiteren eine Auslöseeinheit mit einem Aktuator zur Freigabe des Aufstellkörpers. Der Aktuator kann unmittelbar oder mittelbar mit den Halteelementen zusammenwirken und die Arretierung der Spiralfeder und/oder des Aufstellkörpers aufheben und die Auslösung der Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung bzw. das Ausfahren des Aufstellkörpers einleiten.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere Spiralfedern vorgesehen. Insbesondere sind mehrere, parallel geschaltete Spiralfedern auf einem Federträger angeordnet. Der Federträger bildet die Achse des mit den Spiralfedern bestückten Antriebssystems. Durch den Einsatz mehrerer Spiralfedern wird sowohl die Betriebs- als auch die Bauteilsicherheit erhöht. Selbst bei Ausfall einer Spiralfeder bleibt das System funktionsfähig. Zudem kann die Antriebskraft und Ausfahrgeschwindigkeit des Aufstellkörpers je nach Auslegung des Antriebssystems erhöht werden.
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Insgesamt zeichnet sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Antriebssystem mit einer oder mehreren Spiralfedern durch eine geringe Geräuschentwicklung bzw. -belastung aus. Das Antriebssystem arbeitet funktionssicher. Eine aufwendige Federführung linear über die Aufstellbewegung des Aufstellkörpers hinweg ist nicht erforderlich. Zudem ist nur ein geringer Bauraum notwendig. Da keine Kraftübertragung über eine untere Kassettenführung erfolgt, kann auch auf die untere Kassettenführung verzichtet werden. Dies ermöglicht eine zusätzliche Gewichtseinsparung.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 die schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung mit der Darstellung des Aufstellkörpers in der abgesenkten Bereitschaftsposition;
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2 die Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung gemäß der 1 in der Draufsicht;
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3 die Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung mit dem Aufstellkörper in der ausgefahrenen Schutzposition;
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4 einen vertikalen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung;
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5 die Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung gemäß 4 in einem vertikalen Querschnitt;
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6 die Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung in einer Draufsicht;
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7 die Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung entsprechend der Darstellung von 4 in einer perspektivischen Seitenansicht mit eingefahrenem Aufstellkörper in der Bereitschaftsposition und
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8 die Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung mit ausgefahrenem Aufstellkörper in der Schutzposition.
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Anhand der 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung 1 erläutert.
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Die 4 bis 8 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung 2.
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Die Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung 1 bzw. 2 weist jeweils eine Führung 3 mit einer fahrzeugfesten Kassette 4 auf, in welche ein Aufstellkörper 5 verlagerbar angeordnet ist. Im Normal- bzw. Ausgangszustand befindet sich der Aufstellkörper 5 in einer unteren Bereitschaftsposition B, wie sie in den 1 sowie 4 bis 7 zu erkennen ist. Durch ein Antriebssystem 6 bzw. 7 ist der Aufstellkörper 5 in eine obere Schutzposition S überführbar. Die obere, ausgefahrene Schutzposition S ist für die Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung 1 in der 3 und für die Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung 2 in der 8 zu erkennen.
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Das Antriebssystem 6 der Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung 1, wie in den 1 bis 3 zu erkennen, umfasst eine Spiralfeder 8. Die Spiralfeder 8 ist auf einem drehbar gelagerten Federträger 9 in der Führung 3 angeordnet. Der Federträger 9 weist eine Achse 10 auf, die in Seitenwänden 11, 12 der Kassette 4 gelagert ist. Mit ihrem inneren Federende 13 ist die Spiralfeder 8 an der Achse 10 befestigt. Das äußere Ende 14 der Spiralfeder 8 stützt sich an der Stirnwand 15 der Kassette 4 ab. Im gespannten Zustand ist die Spiralfeder 8 durch ein Halteelement 16 in Form eines Bolzens arretiert.
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Das Antriebssystem 7 der Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung 2 (4 bis 8) weist zwei Spiralfedern 17, 18 auf, die auf dem drehbar gelagerten Federträger 19 angeordnet sind. Der Federträger 19 umfasst eine Achse 20, auf der die Spiralfedern 17, 18 parallel zueinander und mit horizontalem Abstand festgelegt sind. Wie in den 4 bis 8 zu erkennen, sind die Spiralfedern 17, 18 auf dem Federträger 19 bzw. der Achse 20 sitzend im unteren Ende 21 des als ein Hohlprofil ausgeführten Aufstellkörpers 5 angeordnet. Die Achse 20 ist drehbar in den Seitenwänden 22, 23 des Aufstellkörpers 5 gelagert. Die inneren Enden 24 der Spiralfedern 17, 18 sind am Federträger 19 festgelegt. Die äußeren Enden 25 der Spiralfedern 17, 18 stützen sich in einem durch einen Schlitz in der Seitenwand 22 gebildetes Widerlager 26 ab.
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Durch ein Halteelement 27 ist der Aufstellkörper 5 in der Bereitschaftsposition B gegen die Kraft der gespannten Spiralfedern 17, 18 arretiert.
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Die Spiralfedern 8 bzw. 17, 18 sind jeweils durch ein spiralförmig aufgewickeltes Metallband gebildet mit mehreren Windungen. Zwischen den Windungen ist die Spiralfeder 8; 17, 18 offen, d. h. die Windungen verlaufen mit Abstand a zueinander und sind nicht dicht gewickelt. Hierdurch arbeitet die Spiralfeder 8 bzw. 17, 18 reibungs- und geräuschlos.
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Die Spiralfeder 8 der Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung 1 und die Spiralfedern 17, 18 der Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung 2 sind mit dem Aufstellkörper 5 über ein Zugmittel 28 in Form eines Bandes kraftübertragend gekoppelt. Das Zugmittel 28 ist mit seinem einen spiralfederseitigen Ende 29 am Federträger 9 bzw. 19 festgelegt. Wie insbesondere die 5 zeigt, ist bei dem Antriebssystem 7 das Zugmittel 28 in der Mitte zwischen den beiden Spiralfedern 17, 18 am Federträger 19 befestigt. Mit seinem anderen aufstellkörperseitigen Ende 30 ist das Zugmittel 28 bei dem Antriebssystem 6 am unteren Ende 21 des Aufstellkörpers 5 befestigt. Bei dem Antriebssystem 7 ist das Zugmittel 28 aus dem offenen, unteren Ende 21 des Aufstellkörpers 5 herausgeführt und nach oben umgelenkt, wo es mit dem Ende 30 an der Kassette 4 bzw. Bestandteilen der Kassette 4 festgelegt ist.
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Zur Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung 1 bzw. 2 gehören direkte und indirekte Detektoren und eine Sensorik sowie die Steuerung für die Schutzvorrichtung 1, 2, welche nicht näher dargestellt sind. Ermittelt das Steuergerät auf Basis von Signalen von Crashsensoren, beispielsweise Beschleunigungs- und/oder Neigungssensoren und/oder Raddrehzahlsensoren, einen drohenden Überschlag oder Aufprall (Front, Heck und/oder Seite) wird die Schutzvorrichtung 1, 2 aktiviert.
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Hierzu ist eine Auslöseeinheit integriert mit einem Aktuator 31 zur Freigabe des Aufstellkörpers 5. Bei dem Aktuator 31 kann es sich beispielsweise um einen pyrotechnischen Zünder handeln, der mit den Halteelementen 16 bzw. 27 zusammenwirkt und diese entriegelt. Hierdurch wird die Arretierung des Aufstellkörpers 5 aufgehoben und der Aufstellkörper 5 durch das Antriebssystem 6 bzw. 7 in Sekundenbruchteilen in die aufgestellte Schutzposition S überführt. Durch das Entriegeln der Halteelemente 16, 27 wird die Spiralfeder 8 unmittelbar oder die Spiralfedern 17, 18 mittelbar durch Entriegeln des Aufstellkörpers 5 freigegeben. Damit wird das Antriebssystem 6 bzw. 7 aktiviert. Die Spannung der aufgewickelten Spiralfedern 8 bzw. 17, 18 bewirkt eine Drehbewegung des Federträgers 9, 19 bzw. der Achse 10, 20. Hierdurch wird das Zugmittel 28 auf die Achse 10 bzw. 20 aufgewickelt. Durch die Verkürzung des Zugmittels 28 wird der Aufstellkörper 5 angehoben und in die obere Schutzposition S überführt.
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In der Schutzposition S wird der Aufstellkörper 5 durch Verriegelungsmittel verriegelt, um eine Rückverlagerung gegen ein Einschieben zu sichern. Bei den Verriegelungsmitteln handelt es sich um einen Zahnstangenabschnitt 32 an einer Seitenfläche des Aufstellkörpers 5, der in der Schutzposition S mit einer Rastklinke 33 verriegelnd zusammenwirkt. Die Rastklinke 33 ist in der Kassette 4 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung
- 2
- Kraftfahrzeug-Schutzvorrichtung
- 3
- Führung
- 4
- Kassette
- 5
- Aufstellkörper
- 6
- Antriebssystem
- 7
- Antriebssystem
- 8
- Spiralfeder
- 9
- Federträger
- 10
- Achse
- 11
- Seitenwand
- 12
- Seitenwand
- 13
- inneres Ende v. 8
- 14
- äußeres Ende v. 8
- 15
- Stirnwand v. 4
- 16
- Halteelement
- 17
- Spiralfeder
- 18
- Spiralfeder
- 19
- Federträger
- 20
- Achse
- 21
- unteres Ende v. 5
- 22
- Seitenwand v. 5
- 23
- Seitenwand v. 5
- 24
- inneres Ende v. 17, 18
- 25
- äußeres Ende v. 17, 18
- 26
- Widerlager
- 27
- Halteelement
- 28
- Zugmittel
- 29
- Ende v. 28
- 30
- Ende v. 28
- 31
- Aktuator
- 32
- Zahnstangenabschnitt
- 33
- Rastklinke
- a
- Abstand
- B
- Bereitschaftsposition
- S
- Schutzposition
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4342400 A1 [0003]
- DE 4342401 B4 [0004]
