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Die Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Fahrzeugdach und ein Fahrzeugdach für ein Kraftfahrzeug, die jeweils zu einer erhöhten Sicherheit für Fahrzeuginsassen des Kraftfahrzeugs beitragen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugdach und einer solchen Anordnung.
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Einige Kraftfahrzeuge weisen Fahrzeugdächer mit einem Deckel auf, welcher zum Beispiel zum Freigeben einer Dachöffnung verschiebbar ausgebildet ist. Dabei wird der Deckel beispielsweise in eine Lüfterstellung angehoben, bevor er weiter nach hinten in Öffnungsrichtung in eine Offenstellung verschoben wird. Eine solche Anordnung, die ein Ausstellen und Verschieben eines Deckels ermöglicht, ist zum Beispiel in dem Dokumente
DE 102011018151 AI beschrieben.
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Deckel oder Schiebedächer sind hinsichtlich ihrer Festigkeit in der Regel für Lasten ausgelegt, die im Fahrbetrieb auftreten, sodass sie Vibrationen, Windlasten, thermischen Längenänderungen und Verspannungen vorhandener Mechanik standhalten können. Allerdings sind Deckel und Schiebedächer nicht dazu ausgelegt Personen, die gegebenenfalls nicht angegurtet sind, davor zu schützen, bei einem Unfall, insbesondere mit einem Überschlag des Kraftfahrzeugs, durch die zugehörige Dachöffnung hindurch zu stürzen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für ein Fahrzeugdach und ein korrespondierendes Fahrzeugdach für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die jeweils zu einer erhöhten Sicherheit für Fahrzeuginsassen des Kraftfahrzeugs beitragen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung für ein Fahrzeugdach umfasst ein Dachelement, das mit einer Dachkarosserie eines Kraftfahrzeugs koppelbar ist und eine Durchsicht durch das Fahrzeugdach erlaubt, und eine Sicherheitsvorrichtung, die dem Dachelement zugeordnet ist. Die Sicherheitsvorrichtung weist ein relativ zu der Dachkarosserie verfahrbares Sicherheitselement sowie ein Antriebsmittel auf, das dazu eingerichtet ist, das Sicherheitselement zu verfahren und von einem ersten, eingefahrenen Zustand, in dem das Sicherheitselement vorgegeben verstaut ist, in einen zweiten, ausgefahrenen Zustand zu überführen, in dem das Sicherheitselement einen Flächenabschnitt an einer Unterseite des Dachelements vorgegeben bedeckt und einem Durchdringen eines Körpers durch das Dachelement entgegenwirkt. Dabei sind ferner die Sicherheitsvorrichtung als Verdunkelungsvorrichtung und das Sicherheitselement als Verdunkelungselement ausgebildet, um wahlweise einen Lichteintritt durch das Dachelement in den Fahrzeuginnenraum zu reduzieren und den Fahrzeuginnenraum vorgegeben zu verdunkeln.
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Mittels der beschriebenen Anordnung ist ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug realisierbar, welches zu einer erhöhten Sicherheit für Fahrzeuginsassen des Kraftfahrzeugs beiträgt. Ein solches Sicherheitssystem kann auch an vorhandene Fahrzeugdächer beziehungsweise in bestehende Kraftfahrzeuge mit einem entsprechenden Dachelement angeordnet werden, sodass mittels Nachrüsten mit der Anordnung eine Sicherheit des jeweiligen Kraftfahrzeugs erhöht werden kann.
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Die beschriebene Anordnung ermöglicht ein Verdunkelungssystem für ein Kraftfahrzeug, welches zusätzlich so ausgebildet ist, dass für den Fall eines Unfalles des Kraftfahrzeugs nicht nur die Kräfte berücksichtigt werden, die aus der Masse des Dachelements, beispielsweise in Form eines Schiebedachs, selbst resultieren. Es werden mittels Vorsehen der Ausführung als Sicherheitsvorrichtung auch Kräfte berücksichtigt, die von stürzenden Personen ausgehen können, die bei einem Unfall unter Umständen auf beziehungsweise gegen das Dachelement fallen.
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Der beschriebene Körper, der vor einem Durchdringen durch das Dachelement geschützt werden soll, repräsentiert somit insbesondere einen menschlichen Körper mit einer entsprechenden Masse, die bei einem Unfall gegebenenfalls auf das Dachelement wirkt. In diesem Zusammenhang treten beispielsweise Kräfte in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit auf, die einer Gewichtskraft mit einer Masse von 200 kg oder 500 kg oder mehr entsprechen. Mittels der beschriebenen Anordnung sind somit Fahrzeugdächer realisierbar, die neben einer komfortablen Durchsicht durch das Dachelement zudem dazu ausgelegt sind, nicht angegurtete Personen davor zu schützen, beispielsweise im Fall eines Überschlags des Kraftfahrzeugs durch das Dachelement hindurch zu stürzen.
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Der erste Zustand repräsentiert einen Zustand, in dem das Sicherheitselement eingepackt, eingerollt oder anderweitig vorgegeben verstaut ist. In diesem ersten Zustand ist das Sicherheitselement vorzugsweise platzsparend untergebracht und bedeckt keinen wesentlichen Bereich des Dachelements. Der zweite Zustand repräsentiert einen Sicherheitszustand, in dem das Sicherheitselement vollständig ausgefahren, aufgespannt oder ausgefaltet ist, sodass ein wesentlicher Bereich des Dachelements mit dem Sicherheitselement zuverlässig und sicher bedeckt ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand kann das Sicherheitselement als Verdunkelungselement verwendet und stufenweise oder kontinuierlich verfahren werden, um eine gewünschte Abschattung des Fahrzeuginnenraums einzurichten.
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Ein Verfahren des Sicherheitselements kann insbesondere unabhängig von dem Dachelement durchgeführt werden, welches zum Beispiel als Schiebedach realisiert ist und einer Dachöffnung in dem Fahrzeugdach zugeordnet ist. Gemäß einer solchen Ausgestaltung ist die Sicherheitsvorrichtung nicht zwingend dem beweglichen Dachelement, sondern vielmehr der Dachöffnung zugeordnet, um zu einer erhöhten Sicherheit des Kraftfahrzeugs beizutragen. Die beschriebene Anordnung ermöglicht somit auch einen zuverlässigen Schutz für Fahrzeuginsassen des Kraftfahrzeugs vor einem Herausstürzen durch eine Öffnung eines Schiebedachs, unabhängig davon ob das Fahrzeugdach geöffnet und die Dachöffnung freigegeben geschlossen ist.
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Die Anordnung realisiert somit ein relativ einfaches und übersichtliches Zusatzsystem oder eine Erweiterung eines bestehenden Verdunkelungssystems für ein Fahrzeugdach und ein Kraftfahrzeug, welches insbesondere zu einem Schutz vor einem Herausfallen aus dem Kraftfahrzeug bei einem Überschlag beiträgt. Es ist daher nicht erforderlich, eine Kinematik und einen Aufbau des Fahrzeugdachs strukturell zu verstärken, um zu einer erhöhten Sicherheit für Fahrzeuginsassen beizutragen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Anordnung umfasst die Sicherheitsvorrichtung eine Wickelwelle und das Sicherheitselement ist als ein auf- und abwickelbares Rollo ausgebildet, das mit der Wickelwelle gekoppelt ist. Ein solches Rollo weist zum Beispiel Metalldrähte, Kohlenstofffasern und/oder Kunststofffasern auf, die eine ausreichende Festigkeit des Sicherheitselements ausbilden, sodass bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs einem Durchdringen eines menschlichen Körpers durch das Dachelement zuverlässig und sicher entgegengewirkt werden kann.
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In diesem Zusammenhang kann das Rollo in Bezug auf das verwendete Material oder den eingesetzten Materialmix und/oder hinsichtlich der Verarbeitung des Materials so ausgebildet sein, dass es einem vorgegebenen Belastungswert standhält, um in dem zweiten Zustand ein Auftreffen eines Körpers kompensieren zu können. Insbesondere werden bei einer Ausgestaltung des Sicherheitselements und der Sicherheitsvorrichtung gegebenenfalls zukünftige, gesetzliche Bestimmungen berücksichtigt, die zum Beispiel Vorgaben an Festigkeit und Belastbarkeit für ein solches Sicherheitssystem definieren.
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Die Anordnung ist insbesondere derart ausgestaltet, dass die Sicherheitsvorrichtung form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Dachkarosserie des Kraftfahrzeugs fest verbunden werden kann. Auf diese Weise ist ein sicherer und zuverlässiger Halt der Sicherheitsvorrichtung an dem Kraftfahrzeug realisierbar. Beispielsweise werden vorgesehene Komponenten der Sicherheitsvorrichtung mit der Dachkarosserie verklebt, verschraubt und/oder verschweißt, sodass ein besonders stabiler und sicherer Halt ausgebildet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Sicherheitsvorrichtung mittels Vernieten, Verpressen und/oder weiteren Fügeverfahren mit der Dachkarosserie gekoppelt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Anordnung weist die Sicherheitsvorrichtung eine Mehrzahl von klammerförmigen Trägerelementen auf, welche jeweils die Wickelwelle umgeben. Die Trägerelemente sind entlang der länglichen Ausdehnung der Wickelwelle angeordnet und so ausgebildet, dass sie die Wickelwelle bis auf einen Spalt umschließen. Der Spalt ist so vorgesehen, dass das Rollo durch diesen von der Wickelwelle auf- und abgewickelt werden kann, die Wickelwelle aber nicht durch diesen Spalt austreten kann. Die Trägerelemente sind beispielsweise aus Aluminium oder Stahl gefertigt und bilden einen stabilen Halt für die drehbar gelagerte Wickelwelle aus.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Anordnung weist die Sicherheitsvorrichtung einen ersten und einen zweiten Querträger auf, zwischen denen das Sicherheitselement angeordnet und eingespannt ist. Das Sicherheitselement ist mit einem jeweiligen Ende jeweils mit einem der Querträger gekoppelt und in dem ersten Zustand zwischen diesen platzsparend eingepackt. In dem zweiten Zustand sind die beiden Querträger weiter voneinander beabstandet, sodass das Sicherheitselement ausgefahren und gespannt ist. Der erste Querträger ist vorzugsweise dazu eingerichtet ist, form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Dachkarosserie des Kraftfahrzeugs fest verbunden zu werden, um einen sicheren Halt der Sicherheitsvorrichtung an dem Kraftfahrzeug auszubilden. Der zweite Querträger ist dazu eingerichtet, mittels des Antriebsmittels entlang der Unterseite des Dachelements verfahren zu werden und das Rollo beziehungsweise das Sicherheitselement abzuwickeln beziehungsweise aufzuspannen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Anordnung umfasst das Antriebsmittel ein Antriebskabel und eine erste Motoreinheit, wobei das Antriebskabel einerseits mit dem Sicherheitselement und andererseits mit der ersten Motoreinheit gekoppelt ist. Die erste Motoreinheit ist dazu eingerichtet, eine erste Geschwindigkeitsstufe mit einer ersten Geschwindigkeit und eine zweite Geschwindigkeitsstufe mit einer zweiten Geschwindigkeit zum Bewegen des Antriebskabel und Verfahren des Sicherheitselements bereitzustellen, wobei die erste Geschwindigkeitsstufe zum Verdunkeln des Fahrzeuginnenraums und die zweite Geschwindigkeitsstufe zum Ausbilden des zweiten Zustands des Sicherheitselements vorgesehen ist.
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Die erste Motoreinheit kann beispielsweise als Elektromotor realisiert sein, der mit einer ersten Spannung beaufschlagt beziehungsweise mit einem ersten Strom betrieben wird, um die erste Geschwindigkeitsstufe einzustellen und das Sicherheitselement als Verdunkelungselement zu betreiben. Mittels Anlegen einer zweiten Spannung oder eines zweiten Stroms, welche deutlich höher sind als die erste Spannung beziehungsweise der erste Strom, kann das Sicherheitselement wesentlich schneller verfahren und zeitnah eine Unterseite des Dachelements oder der Dachöffnung bedecken. Zum Beispiel ist die erste Geschwindigkeitsstufe so eingerichtet, dass mittels der ersten Motoreinheit das Sicherheitselement innerhalb von fünf Sekunden einen Meter verfahren werden kann. Die zweite Geschwindigkeitsstufe ist dann zum Beispiel so vorgegeben, dass das Sicherheitselement mittels der ersten Motoreinheit das Dachelement oder gemäß einer Ausführung eines verschiebbaren Dachelements die Dachöffnung zum Beispiel innerhalb von einigen Millisekunden bedeckt werden kann.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Anordnung umfasst das Antriebsmittel eine zweite Motoreinheit zum Ausbilden der zweiten Geschwindigkeitsstufe, eine Gasleitung zum Führen von Gas und eine Gaseinheit zum Bereitstellen und Freigeben von Gas, wobei die zweite Motoreinheit einerseits mit der ersten Motoreinheit und andererseits mit der Gasleitung gekoppelt ist. Die Gasleitung ist ferner mit der Gaseinheit gekoppelt, sodass durch Freigeben von Gas mittels der Gaseinheit die zweite Motoreinheit betreibbar und dadurch die zweite Geschwindigkeitsstufe der ersten Motoreinheit ausbildbar ist.
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Durch Freigeben von Gas mittels der Gaseinheit kann das Sicherheitselement schlagartig von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand verfahren werden und im Fall eines Unfalls zeitnah und zuverlässig unter dem Dachelement beziehungsweise der Dachöffnung aufgespannt werden. Die Gaseinheit kann zum Beispiel einen Gasbehälter umfassen, der mit komprimiertem Gas oder Gasgemisch gefüllt ist, welches bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs freigegeben und in die Gasleitung zum Antreiben der zweiten Motoreinheit eingespeist wird. Die zweite Motoreinheit treibt wiederum die erste Motoreinheit mit erhöhter Geschwindigkeit an, sodass das daran gekoppelte Sicherheitselement wesentlich schneller verfahren werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Gaseinheit einen pyrotechnischen Gasgenerator aufweisen, welcher bei einem Unfall durch Zünden mittels eines Zünders ein Gas oder Gasgemisch zum Verfahren des Sicherheitselements bereitstellt. Vorzugsweise umfasst das Antriebsmittel ein oder mehrere Gasventile, welche eine jeweilige Drosselfunktion realisieren und einen kontrollierten Gasfluss ermöglichen und zu einem sicheren Aufspannen des Sicherheitselements beitragen können. Die zweite Motoreinheit realisiert somit einen Druckluftmotor, welcher bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs der ersten Motoreinheit zugeschaltet wird. Die erste Motoreinheit ist insbesondere als Elektromotor ausgeführt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Anordnung weist die Sicherheitsvorrichtung eine Aufnahmeeinheit auf, welche einen Querträger sowie ein oder mehrere Fixierungselemente umfasst, die dazu ausgebildet sind, das Sicherheitselement in dem zweiten, ausgefahrenen Zustand festzuhalten. Auf diese Weise kann ein stabiler und sicherer zweiter Zustand des Sicherheitselements realisiert werden, in dem das Sicherheitselement ausgefahren oder aufgespannt ist und einen zuverlässigen Halt für einen auftreffenden Körper ausbildet, sodass ein Durchdringen durch das Dachelement verhindert oder einem Durchdringen zumindest entgegengewirkt wird.
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Das Dachelement der Anordnung ist zum Beispiel als Glas- und/oder Kunststoffhaut ausgebildet, welche in dem Fahrzeugdach des Kraftfahrzeugs fest verbaut wird. Sie ermöglicht eine Durchsicht durch das Fahrzeugdach im Bereich des für Menschen wahrnehmbaren Lichtspektrums und ist üblicherweise hinsichtlich ihrer Festigkeit nicht dazu eingerichtet, einem Aufprall eines menschlichen Körpers standzuhalten. Mittels der beschriebenen Anordnung kann ein Durchdringen eines Körpers durch eine solche Glas- und/oder Kunststoffhaut zuverlässig und sicher verhindert oder einem solchen zumindest entgegengewirkt werden.
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Alternativ ist das Dachelement als verschiebbarer Deckel ausgebildet ist, der relativ zu der Sicherheitsvorrichtung und der Dachkarosserie beweglich ist, um eine Dachöffnung in dem Fahrzeugdach wahlweise zu verschließen oder freizugeben. Die Sicherheitsvorrichtung trägt sowohl bei geöffnetem Deckel als auch bei geschlossenem Deckel zur Sicherheit von Fahrzeuginsassen des Kraftfahrzeugs bei, indem sie im Falle eines Unfalls die zugehörige Dachöffnung in dem Fahrzeugdach bedeckt und bei einem geöffneten Deckel einem Stürzen eines Körpers durch die Dachöffnung entgegenwirkt.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeugdach für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Anordnung, die in oder an dem Fahrzeugdach angeordnet ist. Die Anordnung ist insbesondere an einer Unterseite des Fahrzeugdachs angeordnet, welche in einem betriebsbereiten Zustand eines zugehörigen Kraftfahrzeugs dem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist. Das Fahrzeugdach umfasst beispielsweise auch Rahmenteile und/oder Karosserieelemente, die als Anschlusskomponenten ein Anbringen des Fahrzeugdachs an einer Dachkarosserie des Kraftfahrzeugs ermöglichen. Dadurch, dass das Fahrzeugdach eine der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Anordnung umfasst, sind, sofern zutreffend, beschriebene Eigenschaften und Merkmale der Anordnung auch für das Fahrzeugdach offenbart und umgekehrt.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein Fahrzeugdach und eine Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Anordnung, die mit einer Dachkarosserie des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Dadurch, dass das Kraftfahrzeug eine der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Anordnung umfasst, sind, sofern zutreffend, beschriebene Eigenschaften und Merkmale der Anordnung auch für das Kraftfahrzeug offenbart und umgekehrt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Fahrzeugdach eines Kraftfahrzeugs in einer perspektivischen Ansicht,
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung für ein Fahrzeugdach,
- 3 ein Ausführungsbeispiel einer ersten und zweiten Motoreinheit der Anordnung für ein Fahrzeugdach.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht alle dargestellten Elemente in sämtlichen Figuren mit zugehörigen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Fahrzeugdach 3, das ein Dachelement 5 aufweist. Das Dachelement 5 ist zum Beispiel mittels Rahmenteile oder Kopplungsmittel fest mit einer Dachkarosserie 9 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden und realisiert beispielsweise ein zum Fahrzeugdach 3 unbewegliches Festglas- oder Festkunststoffelement. Alternativ ist das Dachelement 5 als beweglicher Deckel ausgestaltet, der relativ zum Fahrzeugdach 3 verfahrbar ist, um wahlweise eine Dachöffnung in dem Fahrzeugdach 3 freizugeben oder zu verschließen. Das Dachelement 5 realisiert insbesondere eine Komponente, die eine Durchsicht durch das Fahrzeugdach 3 des Kraftfahrzeugs 1 erlaubt.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist ferner eine Anordnung 10 auf, welche an einer Unterseite des Fahrzeugdachs 3 angeordnet ist, die dem Fahrzeuginnenraum zugewandt ist. Wie anhand der nachfolgenden 2 und 3 erläutert wird, trägt die Anordnung 10 zu einer erhöhten Sicherheit für Fahrzeuginsassen des Kraftfahrzeugs 1 bei und wirkt bei einem Überschlag einem Herausfallen durch das Dachelement 5 beziehungsweise durch die Dachöffnung in dem Fahrzeugdach 3 entgegen.
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Die Anordnung 10 umfasst eine Sicherheitsvorrichtung, die dem Dachelement 5 und/oder, in Bezug auf einen verfahrbaren Deckel oder ein Schiebedach, der Dachöffnung zugeordnet ist. Die Sicherheitsvorrichtung weist ein relativ zu der Dachkarosserie 9 verfahrbares Sicherheitselement 12 sowie ein Antriebsmittel 20 auf, das dazu eingerichtet ist, das Sicherheitselement 12 zu verfahren und von einem ersten, eingefahrenen Zustand, in dem das Sicherheitselement 12 vorgegeben verstaut ist, in einen zweiten, ausgefahrenen Zustand zu überführen, in dem das Sicherheitselement 12 einen Flächenabschnitt an einer Unterseite des Dachelements 5 vorgegeben bedeckt und einem Durchdringen eines Körpers durch das Dachelement 5 beziehungsweise durch die freigegebene Dachöffnung entgegenwirkt. Darüber hinaus sind die Sicherheitsvorrichtung als Verdunkelungsvorrichtung und das Sicherheitselement 12 als Verdunkelungselement ausgebildet, um wahlweise einen Lichteintritt durch das Dachelement 5 oder die freigegebene Dachöffnung in den Fahrzeuginnenraum zu reduzieren und den Fahrzeuginnenraum zu verdunkeln.
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Der erste Zustand repräsentiert einen Zustand, in dem das Sicherheitselement 12 eingepackt, eingerollt oder anderweitig vorgegeben verstaut ist. In diesem ersten Zustand ist das Sicherheitselement 12 vorzugsweise platzsparend, zum Beispiel in einem vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs 1 oberhalb der Windschutzscheibe, untergebracht und bedeckt keinen wesentlichen Bereich des Dachelements 5. Der zweite Zustand repräsentiert einen Sicherheitszustand, in dem das Sicherheitselement 12 vollständig ausgefahren, aufgespannt oder ausgefaltet ist, sodass ein wesentlicher Bereich des Dachelements 5 beziehungsweise der Dachöffnung mit dem Sicherheitselement 12 zuverlässig und sicher bedeckt ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand kann das Sicherheitselement 12 als Verdunkelungselement verwendet und stufenweise oder kontinuierlich verfahren werden, um eine gewünschte Abschattung des Fahrzeuginnenraums einzustellen.
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In 1 ist der zweite Zustand des Sicherheitselements 12 illustriert, welches als ein Rollo ausgebildet ist, das zum Beispiel Metalldrähte, Kohlenstofffasern und/oder Kunststofffasern aufweist, die eine ausreichende Festigkeit des Sicherheitselements 12 realisieren, sodass bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs 1 einem Durchdringen eines menschlichen Körpers durch das Dachelement 5 beziehungsweise die Dachöffnung zuverlässig und sicher entgegengewirkt wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Anordnung 10 ist das Sicherheitselement 12 als Schiebehimmel ausgebildet.
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Das Sicherheitselement 12 ist in Bezug auf das verwendete Material oder den verarbeiteten Materialmix so ausgebildet, dass es einem vorgegebenen Belastungswert standhält, um in dem zweiten Zustand ein Auftreffen eines Körpers kompensieren zu können, ohne dass dieser das Rollo beziehungsweise das Sicherheitselement 12 durchdringt. Mittels der beschriebenen Anordnung 10 werden somit auch Kräfte berücksichtigt, die von stürzenden Personen ausgehen können, die bei einem Unfall unter Umständen auf beziehungsweise gegen das Dachelement 5 beziehungsweise in Richtung der Dachöffnung fallen. In diesem Zusammenhang können Kräfte auf das Sicherheitselement 12 wirken, die einer Gewichtskraft mit einer Masse von 200 kg oder 500 kg oder mehr entsprechen.
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2 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel der Anordnung 10 beziehungsweise der Sicherheitsvorrichtung mit dem Sicherheitselement 12 in Ausführung eines Rollos, welches in dem illustrierten Ausführungsbeispiel ausgerollt und aufgespannt zwischen einem ersten Querträger 13 und einem zweiten Querträger 14 angeordnet ist. Demgemäß zeigt die 2 den zweiten Zustand des Sicherheitselements 12, in dem dieses vollständig aufgespannt und fixiert ist.
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Das Sicherheitselement 12 ist mit einem jeweiligen Ende jeweils mit einem der Querträger 13, 14 gekoppelt. Der erste Querträger 13 ist form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Fahrzeugdach 3 und/oder der Dachkarosserie 9 des Kraftfahrzeugs 1 fest verbunden, um einen sicheren Halt der Sicherheitsvorrichtung an dem Kraftfahrzeug 1 auszubilden. Der zweite Querträger 14 ist dazu eingerichtet, mittels eines Antriebsmittels 20 entlang der Unterseite des Dachelements 5 oder des Fahrzeugdachs 3 verfahren zu werden und das Sicherheitselement 12 auszurollen oder abzuwickeln beziehungsweise aufzuspannen.
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Die Anordnung 10 umfasst eine Wickelwelle 11, mit der das Sicherheitselement 12 als auf- und abwickelbares Rollo gekoppelt ist. Ein solches Rollo weist zum Beispiel Metalldrähte, Kohlenstofffasern und/oder Kunststofffasern auf, die eine ausreichende Festigkeit des Sicherheitselements ausbilden, sodass bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs 1 einem Durchdringen eines menschlichen Körpers durch das Dachelement 5 beziehungsweise durch eine Dachöffnung in dem Fahrzeugdach 3 zuverlässig und sicher entgegengewirkt werden kann.
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Die Sicherheitsvorrichtung weist ferner eine Mehrzahl von klammerförmigen Trägerelementen 16 auf, welche jeweils die Wickelwelle 11 umgeben. Die Trägerelemente 16 sind entlang der länglichen Ausdehnung der Wickelwelle 11 angeordnet und so ausgebildet, dass sie die Wickelwelle 11 bis auf einen Spalt umschließen. Der Spalt ist so vorgesehen, dass das Rollo durch diesen von der Wickelwelle 11 auf- und abgewickelt werden kann, die Wickelwelle 11 aber nicht durch diesen Spalt austreten kann. Die Trägerelemente 16 sind beispielsweise aus Aluminium oder Stahl gefertigt und bilden einen stabilen Halt für die drehbar gelagerte Wickelwelle 11 aus.
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Die Trägerelemente 16 sind zum Beispiel fest mit dem ersten Querträger 13 verbunden und liefern dadurch einen stabilen und sicheren Halt für die Wickelwelle 11 und das Sicherheitselement 12. Alternativ oder zusätzlich können die Trägerelemente 16 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Fahrzeugdach 3 oder der Dachkarosserie 9 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden sein, um einen stabilen Halt auszubilden, sodass gemäß einer solchen alternativen Ausführungsform der erste Querträger 13 eingespart werden könnte und ein noch platzsparender Aufbau der Anordnung 10 realisierbar wäre.
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Das Antriebsmittel 20 umfasst eine erste Motoreinheit 21, eine zweite Motoreinheit 22, zwei Antriebskabel 23 sowie eine Gaseinheit 25 zum Bereitstellen und Freigeben von Gas und eine Gasleitung 24 zum Führen von Gas. Die Antriebskabel 23 sind jeweils an einem Ende mit dem zweiten Querträger 14 verbunden und mit dem Sicherheitselement 12 gekoppelt und andererseits mit der ersten Motoreinheit 21 gekoppelt, welche ein Verfahren des Sicherheitselements 12 ermöglicht. Die zweite Motoreinheit 22 ist einerseits mit der ersten Motoreinheit 21 und andererseits durch die Gasleitung 24 mit der Gaseinheit 25 gekoppelt. Durch Freigeben von Gas mittels der Gaseinheit 25 ist die zweite Motoreinheit 22 als Druckluftmotor betreibbar, sodass dieser in Zuschaltung zu der ersten Motoreinheit 21 ein besonders schnelles Verfahren des Sicherheitselements 12 von dem ersten Zustand oder einem teilweise ausgerollten Zustand in den zweiten Zustand ermöglicht, um bei einem Unfall das Sicherheitselement 12 zeitnah und zuverlässig unter dem Dachelement 5 beziehungsweise der Dachöffnung als Sicherung für Fahrzeuginsassen aufzuspannen.
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Die erste Motoreinheit 21 ist zum Beispiel ausgebildet, eine erste Geschwindigkeitsstufe zum Verfahren des Sicherheitselements 12 als Verdunkelungselement bereitzustellen. Die zweite Motoreinheit 22 ist dazu ausgebildet, eine zweite Geschwindigkeitsstufe zum Verfahren des Sicherheitselements 12 zum Schutz für Fahrzeuginsassen bereitzustellen. Eine zu der zweiten Geschwindigkeitsstufe zugehörige zweite Geschwindigkeit zum Verfahren des Sicherheitselements 12 ist deutlich größer als eine erste Geschwindigkeit der ersten Geschwindigkeitsstufe, die zum Beispiel auf einen angenehm empfundenen Betrieb der Sicherheitsvorrichtung als Verdunkelungsvorrichtung abgestimmt ist.
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Die Gaseinheit 25 kann zum Beispiel einen Gasbehälter 26 umfassen, der mit komprimiertem Gas oder Gasgemisch gefüllt ist, welches bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs 1 freigegeben und in eine oder mehrere Gasleitung 24 eingespeist und zur zweiten Motoreinheit 22 befördert wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Gaseinheit 25 einen pyrotechnischen Gasgenerator 26 aufweisen, welcher bei einem Unfall durch Zünden mittels eines Zünders ein Gas oder Gasgemisch zum Verfahren des Sicherheitselements 12 bereitstellt und in die Gasleitung 24 einspeist. Die zweite Motoreinheit 22 treibt die erste Motoreinheit 21 alternativ oder zusätzlich zu ihrem eigenen Betrieb an, sodass die zweite Geschwindigkeitsstufe mit einer im Vergleich zur ersten Geschwindigkeit wesentlich erhöhten zweiten Geschwindigkeit realisiert werden kann.
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Das Antriebsmittel 20 umfasst ferner ein Gasventil 27, mittels dessen eine Drosselfunktion realisierbar und ein kontrollierter Gasfluss zur zweiten Motoreinheit 22 möglich ist, um ein sicheres Aufspannen des Sicherheitselements 12 zu ermöglichen.
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Darüber hinaus weist die Sicherheitsvorrichtung eine Aufnahmeeinheit 15 auf, welche einen Querträger 17 und mehrere klammerförmige Fixierungselemente 18 umfasst, die an dem Querträger 17 angeordnet sind. Die Fixierungselemente 18 sind dazu ausgebildet, das Sicherheitselement 12 in dem zweiten, ausgefahrenen Zustand stabil und zuverlässig festzuhalten, um einen zuverlässigen Halt für einen auf das Sicherheitselement 12 auftreffenden Körper auszubilden. Der Querträger 17 und die Fixierungselemente 18 sind zu diesem Zweck gegenüberliegend zu dem ersten Querträger 13 im Bereich eines axialen Endes der Zylinder 22 angeordnet und auf eine ausgefahrene Position des Sicherheitselement 12 abgestimmt ausgebildet.
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Der Querträger 17 der Aufnahmeeinheit 15 ist zum Beispiel, wie der erste Querträger 13, kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Fahrzeugdach 3 oder der Dachkarosserie 9 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden, um einen zuverlässigen und stabilen Halt der Sicherheitsvorrichtung auszubilden. Alternativ oder zusätzlich können die Fixierungselemente 18, wie die zuvor beschriebenen Trägerelemente 16, kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Fahrzeugdach 3 oder der Dachkarosserie 9 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden sein, um einen stabilen Halt auszubilden, sodass gemäß einer solchen alternativen Ausführungsform der Querträger 17 der Aufnahmeeinheit 15 eingespart werden könnte und ein noch platzsparender Aufbau der Anordnung 10 realisierbar wäre.
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Mittels der Anordnung 10 ist ein schnell schließendes Rollo für das Fahrzeugdach 3 realisierbar, welches zudem zum Schutz vor einem Herausfallen von Personen aus dem Kraftfahrzeug 1 bei einem Überschlag beiträgt. Im Folgenden wird die Anordnung 10 in Ausgestaltung mit einem Rollo als Sicherheitselement 12 und einem verschiebbaren Deckel oder Schiebedach beschrieben, welches zum Verschließen und Freigeben einer zugehörigen Öffnung in dem Fahrzeugdach vorgesehen ist.
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Das Rollo ist auf der drehbar gelagerten Wickelwelle 11 aufgewickelt und durch Federkraft, die auf die Wickelwelle wirkt, unter Spannung gehalten. Die Wicklung des Rollos um die Wickelwelle 11 ist zusätzlich in den klammerförmigen Trägerelementen 16 gehalten, die die Wicklung umfassen und nur nach hinten (in Richtung der Aufnahmeeinheit 15) einen Spalt haben, durch den der Rollostoff austreten kann, der jedoch kleiner ist, als eine radiale Abmessung der Wickelwelle 11, sodass die Wickelwelle 11 mit dem Stoff nicht aus den Trägerelementen 16 herausgelangen kann. Die Trägerelemente 16 sind an einem ersten Querträger 13 befestigt, welcher direkt in oder an dem Fahrzeugdach 3 gelagert ist. Alternativ sind die Trägerelemente 16 direkt in oder an dem Fahrzeugdach 3 gelagert. Somit können die Kräfte, die bei einem Sturz eines Fahrzeuginsassen auf den Stoff des Rollos wirken, über die Trägerelemente in die Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 geleitet werden, da die Wickelwelle an sich üblicherweise nicht eine erforderliche Biegefestigkeit aufweist, um Kräften eines auftreffenden menschlichen Körpers standzuhalten.
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In einem geschlossenen Zustand des Rollos hält der zweite Querspriegel oder Querträger 14 kurz vor den klammerförmigen Aufnahmeelementen 18, die diesen aufnehmen können. Wenige Wicklungen Rollostoff sind noch auf der Wickelwelle 11 aufgewickelt.
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Am hinteren Ende des Fahrzeugdachs 3 befindet sich der Querträger 17 der Aufnahmeeinheit 15, der fest mit dem Fahrzeugdach 3 verbunden ist und sich kurz hinter der Endstellung des zweiten Querträgers 14 befindet bezogen auf eine Position in dem zweiten Zustand des Sicherheitselements 12 mit gespanntem Rollo. An diesem Querträger 17 sind mehrere C-förmige Fixierungselemente 18 angebracht, die den zweiten Querträger 14 in seiner Endstellung bei gespanntem Rollo aufnehmen können. Diese Fixierungselemente 18 beinhalten vorzugsweise einen Einrastmechanismus und Einführschrägen, damit der zweite Querträger 14 auch bei geringfügig außermittiger Annäherung in das Innere der jeweiligen C - förmigen Clips beziehungsweise der jeweiligen Fixierungselemente 18 gelangen kann.
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Ein Einrastmechanismus der jeweiligen Fixierungselemente 18 kann zum Beispiel in Form von Wiederhaken mit einer keilförmigen Anlaufschräge ausgebildet sein, durch welche diese Wiederhaken vom herannahenden zweiten Querträger 14 zur Seite gebogen werden können oder das jeweilige Fixierungselement 18 ausreichend weit aufgebogen werden kann, sodass der zweite Querträger 14 in das jeweilige Fixierungselement 18 gelangen kann. Nach Erreichen einer solchen Endposition bei einem Unfall, welche hinter der Endposition für einen abdunkelnden Normalbetrieb liegt, federt der Wiederhaken oder das jeweilige Fixierungselement 18 zurück und bildet eine steile Rückkante aus, welche des dem zweiten Querträger 14 den Weg aus dem Fixierungselement 18 heraus versperrt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Einrastmechanismus mittels eines federbelasteten Stifts oder Bolzens ausgebildet sein. Die Fixierungselemente 18 sind beispielsweise aus Aluminium oder Stahl gefertigt, um einen sicheren und zuverlässigen Halt des Rollos in dem zweiten Zustand zu ermöglichen.
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Auf diese Weise werden der erste Querträger 13 und der Querträger 17 der Aufnahmeeinheit 15 beim späteren Auftreffen von Gegenständen oder einem menschlichen Körper auf das Rollo die entstehenden Kräfte in die Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 leiten, sodass weitere Elemente der Kinematik entlastet werden. Der Rollostoff ist in dieser zweiten Endposition vollständig von der Wickelwelle 11 abgewickelt und zwischen Wickelwelle 11 und Querträger 17 der Aufnahmeeinheit 15 gespannt. Eine Abmessung des Rollos beziehungsweise des Sicherheitselements 12 ist insbesondere auf den zweiten Zustand und die Endposition innerhalb der Fixierungselemente 18 abgestimmt. Alternativ, wenn der Rollostoff konstruktionsbedingt noch nicht vollständig von der Wickelwelle 11 abgewickelt wäre, könnte die Sicherheitsvorrichtung einen Verriegelungsmechanismus aufweisen, welcher die Wickelwelle 11 in dieser Endposition gegen ein weiteres Verdrehen sichert.
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Gegebenenfalls ist das Rollo zwischen zwei seitlichen Führungsschienen in Querrichtung aufgespannt, sodass eine Aufnahme von Kräften über den ersten Querträger 13 und den Querträger 17 der Aufnahmeeinheit 15 in Längsrichtung nicht zwingend erforderlich ist. Die Spannweite des Rollostoffs in Querrichtung ist jedoch gewöhnlich größer als in der Längsrichtung (bezogen auf eine Fahrzeuglängsachse eines betriebsbereiten Kraftfahrzeugs 1). Da aus diesem Grund bei Belastung des Rollostoffs Spannungen in dem Rollo bei Übertragung in Querrichtung größer sind als bei Übertragung in Längsrichtung, ist die Kraftaufnahme in Längsrichtung vorteilhaft.
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3 illustriert den in 2 gestrichelt eingezeichneten Bereich in einer vergrößerten perspektivischen Darstellung. Der Antrieb des Rollos erfolgt zunächst über zwei Antriebskabel 23 die bezogen auf die Längsrichtung einer linken und einer rechten Seiten des Rollos zugeordnet sind. Die Antriebskabel 23 werden über ein Zahnradgetriebe mit einem Antriebsritzel 31 von der ersten Motoreinheit 21 angetrieben. In Kopplung zu der zweiten Motoreinheit 22 weist die erste Motoreinheit 21 ein Untersetzungsgetriebe mit einem Hohlrad 32, einem sich in das Hohlrad 32 erstreckendes Sonnenrad 34 und drei zwischen dem Hohlrad 32 und dem Sonnenrad 34 angeordnete Planetenräder 33 auf, welche im Zusammenwirken ein Planetengetriebe als eine Art Differentialgetriebe realisieren.
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Die erste Motoreinheit 21 treibt direkt über eine Motorwelle 35 das Sonnenrad 34 an. Das Antriebszahnrad oder Antriebsritzel 31 für die Antriebskabel 23 ist zugleich ein Planetenträger für Planetenräder 33. Das Hohlrad 32 ist drehbar in einem Getriebegehäuse (in der 3 nicht dargestellt) gelagert. Die zweite Motoreinheit 22 realisiert im Zusammenwirken mit der Gaseinheit 25 einen Druckluftmotor und treibt über ein Antriebsritzel 29 das Hohlrad 32 an. Bei Zuschaltung der zweiten Motoreinheit 22, welche in der Regel nur für den Falle eines Unfalles vorgesehen ist, werden die Antriebskabel 23 mit wesentlich höherer Geschwindigkeit abgetrieben, als beim Antrieb durch die erste Motoreinheit 21, wobei über das Planetengetriebe beide Motoreinheiten 21 und 22 unabhängig beziehungsweise bei gleichzeitiger Betätigung überlagernd das Rollo mittels des Planetengetriebes antreiben können.
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Der Druckluftmotor beziehungsweise die zweite Motoreinheit wird im Falle eines Unfalls über die Gasleitung 24 aus einer Druckgas- oder Druckluftflasche 26 oder einem pyrotechnischen Gasgenerator 26 mit komprimierten Gas gespeist. Dabei wird entweder die Druckluftflasche 26 durch ein elektrisch gesteuertes Gasventil 27 mit der zweiten Motoreinheit 22 verbunden, oder gemäß einer Ausführungsform mit einem pyrotechnischen Gasgenerator 26 durch Zündung einer pyrotechnischen Ladung.
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Alternativ sind auch andere Antriebe zur Betätigung des Sonnenrades 34 möglich, wie beispielsweise ein weiterer Elektromotor oder ein Federantrieb. Es ist auch möglich, die Verwendung eines einzigen Motors über ein Stirnradgetriebe vorzusehen, wobei der einzige Motor mit höherer Geschwindigkeit betrieben beziehungsweise mit höherer Spannung oder Strom beaufschlagt wird.
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Mittels der beschriebenen Anordnung 10 ist ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug 1 realisierbar, welches zu einer erhöhten Sicherheit für Fahrzeuginsassen des Kraftfahrzeugs 1 beiträgt. Ein solches Sicherheitssystem kann auch an vorhandene Fahrzeugdächer beziehungsweise in bestehende Kraftfahrzeuge mit einem entsprechenden Dachelement 5 angeordnet werden, sodass mittels Nachrüsten mit der Anordnung 10 eine Sicherheit des jeweiligen Kraftfahrzeugs erhöht werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 3
- Fahrzeugdach
- 5
- Dachelement
- 9
- Dachkarosserie
- 10
- Anordnung
- 11
- Wickelwelle
- 12
- Sicherheitselement / Rollo
- 13
- erste Querträger
- 14
- zweiter Querträger
- 15
- Aufnahmeeinheit
- 16
- Trägerelement
- 17
- Querträger der Aufnahmeeinheit
- 18
- Fixierungselemente der Aufnahmeeinheit
- 20
- Antriebsmittel
- 21
- erste Motoreinheit
- 22
- zweite Motoreinheit
- 23
- Antriebskabel
- 24
- Gasleitung
- 25
- Gaseinheit
- 26
- Gasbehälter / Gasgenerator
- 27
- Gasventil / Drossel
- 29
- Antriebsritzel
- 31
- Antriebsritzel
- 32
- Hohlrad
- 33
- Planetenräder
- 34
- Sonnenrad
- 35
- Motorwelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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