DE102022101795A1

DE102022101795A1 - Überrollvorrichtung für einen Insassenraum eines Kraftfahrzeugs, Verfahren zum Herstellen derselben und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022101795A1
Application number: DE102022101795.8A
Authority: DE
Inventors: Thiemo Erb; Thomas Meier
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2023-07-27
Also published as: US20230234528A1

Abstract

Überrollvorrichtung (10) für einen Insassenraum eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren Streben (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 28) aus faserverstärktem Kunststoff, mit mehreren Befestigungsfüßen (32, 33, 36, 37) aus metallischem Werkstoff zur Anbindung der Überrollvorrichtung an einem Fahrzeugaufbau, wobei mindestens ein Befestigungsfuß (36, 37) aus metallischem Werkstoff einerseits über eine stoffschlüssige Verbindung und andererseits über eine formschlüssige Verbindung mit einer jeweiligen Strebe (25, 26) aus faserverstärktem Kunststoff verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überrollvorrichtung für einen Insassenraum eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Überrollvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Überrollvorrichtung.
In der DE 44 44 894 C2 ist ein Überrollbügel für den Insassenraum eines Kraftfahrzeugs offenbart, dessen lastaufnehmende Elemente aus Metall gefertigt sind. Der Überrollbügel weist rohrförmige Rahmenteile auf, die zusammen einen Hauptbügel darstellen, und ferner rohrförmige Rahmenteile, die zusammen einen Abstützbügel darstellen. Der Überrollbügel kann mit Montageplatten, die fest mit den Rahmenteilen verbunden sind, am angrenzenden feststehenden Fahrzeugaufbau befestigt werden.
In der US 4 900 058 A ist eine im Wesentlichen metallische Überrollvorrichtung für den Außenbereich eines Kraftfahrzeugs offenbart. Die Überrollvorrichtung weist einen Hauptbügel, bestehend aus drei formschlüssig verbundenen Einzelelementen, und einen Abstützbügel, bestehend aus zwei einzelnen Streben, auf. Die Befestigung am Fahrzeugaufbau ist über Halter ermöglicht, die an der Überrollvorrichtung formschlüssig befestigt sind.
In der WO 2005/ 092 671 A2 ist ebenfalls eine Überrollvorrichtung für ein Kraftfahrzeug offenbart. Diese Überrollvorrichtung erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und ist zu Teilen im Sichtbereich des Fahrers des Kraftfahrzeugs positioniert.
Weiterer Stand der Technik ist in der CN 101 559 788 A und in der US 2018 / 0 170 219 A1 offenbart.
Es besteht Bedarf an einer Überrollvorrichtung für den Insassenraum eines Kraftfahrzeugs, die sowohl leicht als auch robust, insbesondere gegen Kräfte in Fahrzeughochrichtung, Fahrzeugquerrichtung und in Fahrtrichtung, ausgeführt ist und die bei Einwirkung von in Fahrzeuglängsrichtung auf dieselben wirkenden Kräfte robust am Fahrzeugaufbau montierbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Überrollvorrichtung für einen Insassenraum eines Kraftfahrzeugs, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Überrollvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Überrollvorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Überrollvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Überrollvorrichtung für einen Insassenraum eines Kraftfahrzeugs umfasst mehreren Streben aus faserverstärktem Kunststoff und mehrere Befestigungsfüße aus metallischem Werkstoff zur Anbindung der Überrollvorrichtung an einem Fahrzeugaufbau. Mindestens ein Befestigungsfuß aus metallischem Werkstoff ist einerseits über eine stoffschlüssige Verbindung und andererseits über eine formschlüssige Verbindung mit einer jeweiligen Strebe aus faserverstärktem Kunststoff verbunden.
Die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff für die Streben der Überrollvorrichtung ermöglicht eine gewichtsoptimierte Gestaltung der Überrollvorrichtung bei gleichzeitig hoher Robustheit. Metallische Befestigungsfüße stellen zudem eine robuste Anbindbarkeit mit dem Fahrzeugaufbau sicher, die aufgrund der für faserverstärktem Kunststoff ungünstigen Lastfälle nicht mit Befestigungsfüßen aus faserverstärktem Kunststoff erreichbar sind. Diese Lastfälle können hohe lokale Flächenpressungen und Scher- bzw. Biegebeanspruchungen umfassen.
Die Verbindung eines jeweiligen Befestigungsfußes mit einer jeweiligen Strebe sowohl über eine stoffschlüssige Verbindung als auch über eine formschlüssige Verbindung ist robust, insbesondere gegen Kräfte in Fahrzeughochrichtung, Fahrzeugquerrichtung und in Fahrtrichtung, und erlaubt bei Einwirkung von in Fahrzeuglängsrichtung auf dieselben wirkenden Kräfte eine robuste Montage der Überrollvorrichtung am Fahrzeugaufbau.
Vorzugsweise bilden die Streben der Überrollvorrichtung einen Hauptbügel und einen Abstützbügel für den Hauptbügel aus. Der Hauptbügel weist eine sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Querstrebe und zu beiden Seiten der Querstrebe positionierte, sich in Fahrzeughochrichtung erstreckende Hochstreben auf. Die von der Querstrebe abgewandten ersten Enden der Hochstreben sind über an diesen ersten Enden angreifende erste Befestigungsfüße an dem Fahrzeugaufbau anbindbar. Die Gestaltung bietet den Vorteil, dass die Lasten in Fahrzeughochrichtung gezielt über den Hauptbügel in den Fahrzeugaufbau einleitbar sind und damit eine leichte Ausführung der anderen Streben ermöglicht wird, während die Robustheit der Überrollvorrichtung sichergestellt bleibt. Der Abstützbügel, der in Fahrzeuglängsrichtung gesehen hinter dem Hauptbügel angeordnet ist, umfasst Längsstreben, die sich in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeughochrichtung erstrecken, und mindestens eine sich zwischen den Längsstreben erstreckende Versteifungsstrebe. Die Längsstreben des Abstützbügels sind mit den von dem Hauptbügel abgewandten ersten Enden der Längsstreben über an denselben angreifende zweite Befestigungsfüße an dem Fahrzeugaufbau anbindbar. Der Abstützbügel für den Hauptbügel bringt den Vorteil, dass der Hauptbügel nicht drehmomentensteif am Fahrzeugaufbau angebracht sein muss, um auch Kräfte in Fahrzeuglängsrichtung aufnehmen zu können. Damit wird ermöglicht, die Verbindungen der Überrollvorrichtung mit dem Fahrzeugaufbau im Vergleich zu drehmomentensteifen Verbindungen gewichtsoptimierter zu gestalten. Die Trennung der Überrollvorrichtung in Hauptbügel und Abstützbügel schafft klar definierte Lastfälle für die Streben. Dadurch kann sowohl die erforderliche Robustheit als auch ein niedriges Gewicht der Überrollvorrichtung erreicht werden. Zumindest die zweiten Befestigungsfüße sind einerseits über eine stoffschlüssige Verbindung und andererseits über eine formschlüssige Verbindung mit den Längsstreben des Abstützbügels verbunden. Dies stellt eine robuste Verbindung der zweiten Befestigungsfüße mit den Längsstreben auch in Zugrichtung sicher. Eine hohe Sicherheit bei Zugbeanspruchung der Verbindung der jeweiligen Strebe mit dem jeweiligen Befestigungsfuß ist von zentraler Bedeutung, weil bei Nutzung der Überrollvorrichtung Kräfte in Fahrzeuglängsrichtung an der Überrollvorrichtung wirken können, die in einer Zugbeanspruchung der Verbindung der jeweiligen Strebe mit dem jeweiligen Befestigungsfuß resultieren können.
Auch die ersten Befestigungsfüße können einerseits über eine stoffschlüssige Verbindung und andererseits über eine formschlüssige Verbindung mit einer jeweiligen Strebe des Hauptbügels verbunden sein, nämlich mit einer Hochstrebe des Hauptbügels.
Vorzugsweise ist die stoffschlüssige Verbindung des jeweiligen Befestigungsfußes mit der jeweiligen Strebe als Klebeverbindung ausgeführt. Eine Klebeverbindung stellt eine stoffschlüssige Verbindung dar, die bei hoher Robustheit wenig Gewicht mit sich bringt. Zusätzlich ist eine Klebeverbindung für die Verbindung von metallischen Werkstoffen mit faserverstärkten Kunststoffen sehr gut geeignet, da sie keine hohen Flächenpressungen bei Montage verursachen.
Vorzugsweise ist die formschlüssige Verbindung des jeweiligen Befestigungsfußes mit der jeweiligen Strebe als Bolzenverbindung oder als Schraubverbindung oder als Nietenverbindung ausgeführt. Diese formschlüssigen Verbindungen haben den Vorteil, dass sie eine sehr hohe Robustheit aufweisen und gleichzeitig wenig Eigengewicht haben. Zusätzlich ist bei den genannten Verbindungen von außen ohne Demontage erkennbar, ob sie korrekt verbaut sind. Dies ist im Rahmen der Sicherstellung der Robustheit der Überrollvorrichtung von hoher Wichtigkeit.
Vorzugsweise ragt der jeweilige Befestigungsfuß in das erste Ende der jeweiligen Strebe, die zumindest abschnittsweise hohl ausgeführt ist, abschnittsweise hinein und bildet dadurch einen Überlappungsbereich mit der jeweiligen Strebe aus. Die stoffschlüssige Verbindung ist entlang des Überlappungsbereichs ausgebildet. Zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung erstreckt sich mindestens ein formschlüssiges Befestigungsmittel durch den jeweiligen Überlappungsbereich hindurch, insbesondere dort, wo die stoffschlüssige Verbindung ausgebildet ist. Der Überlappungsbereich wird bei Zugbeanspruchung der jeweiligen Verbindung der jeweiligen Strebe mit dem jeweiligen Befestigungsfuß auf Scherung beansprucht. Stoffschlüssigen Verbindungen können eine Scherbeanspruchung besonders vorteilhaft aufnehmen, weil diese Verbindungen gegenüber Scherbeanspruchungen eine besonders hohe Robustheit aufweisen. Dies führt dazu, dass die Überrollvorrichtung sowohl leicht als auch robust ausgeführt werden kann.
Vorzugsweise sind in dem ersten Ende der jeweiligen Strebe und in dem jeweiligen Befestigungsfuß im Überlappungsbereich derselben Öffnungen ausgebildet sind, durch die sich das mindestens eine formschlüssige Befestigungsmittel erstreckt. Somit sind sowohl die stoffschlüssige als auch die formschlüssige Verbindung im selben Abschnitt der Streben angebracht, was Gewichtsvorteile mit sich bringt. Die Öffnungen sind dabei paarweise als Eintrittsöffnungen und als Austrittsöffnungen ausgeführt und jeweils gegenüberliegend an dem ersten Ende der jeweiligen Strebe und in dem jeweiligen Befestigungsfuß ausgebildet. Ein Gegenüberliegen der Öffnungen verhindert, dass besonders geschwächte Bereiche in der jeweiligen Strebe und in dem jeweiligen Befestigungsfuß entstehen. Die Längsachsen der paarweisen Öffnungen in den ersten Enden jeweiligen Strebe und in dem jeweiligen Befestigungsfuß sind auf einer Geraden angeordnet. Die Eintrittsöffnungen weisen einen größeren Durchmesser als die Austrittsöffnungen auf.
Vorzugsweise ist das jeweilige formschlüssige Befestigungsmittel als Bolzen ausgeführt. Der jeweilige Bolzen weist einen Rücksprung im Durchmesser auf, der an einer Innenseite einer Begrenzung der Austrittsöffnung des jeweiligen Befestigungsfußes als Anschlag anliegt, und so eine Einführtiefe des Bolzens in den jeweiligen Befestigungsfuß definiert. Die definierte Einführtiefe vereinfacht die Montage und die Kontrolle der ordnungsgemäßen Montage. Dies ist für die prozessstabilen Einhaltung und für die Kontrolle der ordnungsgemäßen Montage der Überrollvorrichtung vorteilhaft. Eine leichte und robuste Überrollvorrichtung, die robust am Fahrzeugaufbau montierbar ist, kann so besonders vorteilhaft bereitgestellt werden.
Vorzugsweise weist der jeweilige Bolzen an einem Bolzenende, das den kleineren Durchmesser als das andere Bolzenende aufweist, ein Innengewinde auf. Der jeweilige Bolzen ist durch jeweils eine Schraube in dem Innengewinde gegen Lösen gesichert. Eine Sicherung des jeweiligen Bolzens gegen Lösen, also gegen das Herausfallen aus der Eintrittsöffnungen, ist vorteilhaft, damit die Robustheit der Überrollvorrichtung über die gesamte Lebensdauer sichergestellt bleibt. Der Schraubenkopf der jeweiligen Schraube ragt in radialer Richtung der jeweiligen Schraube über den jeweiligen Bolzen hinaus.
Das jeweilige erste Ende der jeweiligen Strebe weist eine Vertiefung auf einer Außenseite derselben um die Austrittsöffnung herum auf, die so ausgebildet ist, dass die jeweilige Schraube beim Anziehen an dem jeweiligen Bolzen anliegt, jedoch nicht an dem ersten Ende der jeweiligen Strebe. Diese Geometrie verhindert eine Flächenpressung des faserverstärkten Kunststoffs im Bereich des Schraubenkopfes, auch wenn die Schraube stark angezogen wird. Dadurch wird ein unvorteilhafter Lastfall für die jeweilige Strebe verhindert, was gleichzeitig eine hohe Robustheit gegenüber von außen wirkenden Kräften und eine gewichtsoptimierte Gestaltung der jeweiligen Strebe ermöglicht. Eine leichte und robuste Überrollvorrichtung, die robust am Fahrzeugaufbau montierbar ist, kann so besonders vorteilhaft bereitgestellt werden.
Vorzugsweise sind die Innendurchmesser der jeweiligen Eintrittsöffnungen und der jeweiligen Austrittsöffnungen und die Außendurchmesser der Bolzenenden des jeweiligen Bolzens so dimensioniert, dass eine Presspassung zumindest zwischen dem jeweiligen Bolzen und dem jeweiligen Befestigungsfuß vorliegt. Dadurch wird sichergestellt, dass bei Zugbeanspruchung der Verbindung der jeweiligen Strebe mit dem jeweiligen Befestigungsfuß beide Verbindungen, also sowohl die stoffschlüssige Verbindung als auch die formschlüssige Verbindung, gleichzeitig wirken und jede Verbindung einen Teil der Zugbeanspruchung aufnimmt. Dadurch ist eine besonders hohe Robustheit der Verbindung sichergestellt. Eine leichte und robuste Überrollvorrichtung, die robust am Fahrzeugaufbau montierbar ist, kann so besonders vorteilhaft bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist der jeweilige Bolzen aus metallischem Werkstoff gefertigt. Eine hohe Robustheit der Bolzen kann damit sichergestellt werden.
Vorzugsweise ist der der jeweilige Bolzen in einem innengewindelosen Bereich und damit in einem Bereich desselben ohne Innengewinde hohl oder aus Vollmaterial ausgeführt. Eine hohle Ausführung ist besonders vorteilhaft für ein niedriges Gewicht der Überrollvorrichtung, eine Ausführung als Vollmaterial ist besonders vorteilhaft für die Robustheit der Überrollvorrichtung.
Vorzugsweise weist der jeweilige Befestigungsfuß mindestens eine Einführöffnung und eine Ausführöffnung für Klebstoff auf. Der jeweilige Befestigungsfuß weist ferner eine umlaufende Nut im Überlappungsbereich auf, die dazu eingerichtet ist, eine Dichtung aufzunehmen, die den Überlappungsbereich in Längsrichtung der jeweiligen Strebe abdichtet. Damit kann eine Klebeverbindung durch Einpressen des Klebstoffs in die Einführöffnung realisiert werden. Die Ausführöffnung für Klebstoff bringt den Vorteil, dass im Herstellungsprozess ohne weitere Hilfsmittel erkannt werden kann, ob der Überlappungsbereich ausreichend mit Klebstoff gefüllt ist, indem so lange Klebstoff in die Einführöffnung gepresst wird, bis ein Teil davon aus der Ausführöffnung wieder aus dem Überlappungsbereich austritt. Die Dichtung verhindert dabei ein Abfließen in den hohl ausgeführten Abschnitt der jeweiligen Strebe. Dadurch kann ein prozesssicheres Herstellen der Stoffschlüssigen Verbindung sichergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Überrollvorrichtung ist in Anspruch 13 definiert. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist in Anspruch 15 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Überrollvorrichtung von vorne,
2 eine perspektivische Ansicht der Überrollvorrichtung der 1 von hinten,
3 eine Detailansicht einer Verbindung einer Strebe mit einem Befestigungsfuß,
4 eine perspektivische Ansicht der Verbindung einer Strebe mit einem Befestigungsfuß,
5 eine Schnittdarstellung der 4, und
6 ein Detail der 5 zusammen mit einer Schraube.

Das in 1 perspektivisch dargestellte, bevorzugte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Überrollvorrichtung 10 umfasst einen Hauptbügel 11 und einen Abstützbügel 12. Der Hauptbügel 11 umfasst eine Querstrebe 13, die sich in Fahrzeugquerrichtung y erstreckt, und Hochstreben 14 und 15, die sich im Wesentlichen in die Fahrzeughochrichtung z erstrecken und an jeweils einem Ende mit jeweils einem Ende der Querstrebe 13 verbunden sind.
Zur Versteifung des Hauptbügels 11 sind vorzugsweise zwei Diagonalstreben 16 und 17 verbaut, die an jeweils einem Ende mit einem ersten, unteren Ende jeweils einer Hochstrebe 14 und 15 verbunden sind. An gegenüberliegenden Enden sind die Diagonalstreben 16 und 17 weiter mit einer sich in Fahrzeugquerrichtung y erstreckenden Verbindungsstrebe 18 verbunden und über jeweils eine sich in Fahrzeughochrichtung z erstreckende Mittelstrebe 19 und 20 mit der Querstrebe 13 verbunden. Die Verbindungen 21 und 22 der Mittelstreben 19 und 20 mit der Querstrebe 13 sind besonders robust und biegesteif ausgeführt. Dies dient der Robustheit des Hauptbügels 11 gegen eine in Fahrzeugquerrichtung y wirkende äußere Seitenkraft Fy.
Zur zusätzlichen Versteifung des Hauptbügels 11 sind vorzugsweise zwei Versteifungsstreben 23 und 24 zwischen jeweils einer der Hochstreben 14 und 15 und jeweils einer der Diagonalstreben 16 und 17 angebracht. Dadurch werden fachwerksähnliche Dreiecksstrukturen erzielt, die besonders steif gegenüber von außen in der Dreiecksebene wirkenden Kräften sind.
Der Abstützbügel 12 umfasst zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung x und in Fahrzeughochrichtung z erstreckenden Längsstreben 25 und 26, die mit jeweils einem Ende an dem Hauptbügel 11 verbunden sind. Ferner weist der Abstützbügel 12 eine als Horizontalstrebe ausgebildete Aussteifungsstrebe 27 auf, die die zwei Längsstreben 25 und 26 in Fahrzeugquerrichtung y verbindet. Durch eine in der Raumdiagonalen liegende, das obere Ende der Längsstrebe 26 mit dem unteren Ende der Längsstrebe 25 verbindende weitere Aussteifungsstrebe 28 werden wieder fachwerksähnliche Dreiecksstrukturen zur Aussteifung des Abstützbügels 12 erzielt. Die Aussteifungsstrebe 28 kreuzt sich mit der Horizontalstrebe 27 an dem Kreuzungspunkt 29, welcher biegesteif ausgeführt ist.
Die Streben 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 28 bestehen jeweils aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise aus einem CFK- oder GFK-Werkstoff.
Die Befestigungsfüßen 32, 33, 36, 37 bestehen jeweils aus metallischem Werkstoff, vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium.
Die ersten Enden 30 und 31 der Hochstreben 14 und 15 des Hauptbügels sind mit ersten Befestigungsfüßen 32 und 33 durch eine stoffschlüssige Klebeverbindung verbunden.
Die ersten Enden 34 und 35 der Längsstreben 25 und 26 des Abstützbügels 12 sind sowohl stoffschlüssig als auch formschlüssig mit zweiten Befestigungsfüßen 36 und 37 verbunden.
Sowohl die ersten Befestigungsfüße 32 und 33 als auch die zweiten Befestigungsfüße 36 und 37 sind mit einem nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau formschlüssig über nicht näher dargestellte Schrauben verbunden.
Bei einer Zugbeanspruchung Fx in Fahrtrichtung oder in Fahrzeuglängsrichtung x werden die jeweiligen Verbindungen der ersten Enden 34 und 35 der Längsstreben 25 und 26 des Abstützbügels 12 mit den jeweiligen zweiten Befestigungsfüßen 36 und 37 hauptsächlich auf Zug beansprucht, um die Zugbeanspruchung Fx in den Fahrzeugaufbau einzuleiten. Die ersten Befestigungsfüße 32 und 33 hingegen werden in diesem Lastfall hauptsächlich auf Druck beansprucht. Weil dieser Lastfall für die erfindungsgemäße Überrollvorrichtung 10 insbesondere im Bereich der zweiten Befestigungsfüße 36 und 37 kritisch ist, sind zumindest die Befestigungen der zweiten Befestigungsfüße 36 und 37 an den beiden ersten Enden 34 und 35 der Längsstreben 25 und 26 des Abstützbügels 12 robust gegen eine Zugbeanspruchung ausgeführt, nämlich durch die stoffschlüssige und formschlüssige Verbindung.
Die stoffschlüssige Verbindung des jeweiligen zweiten Befestigungsfußes 36, 37 mit der jeweiligen Längsstrebe 25, 26 des Abstützbügels 12 ist vorzugsweise als Klebeverbindung ausgeführt.
Die formschlüssige Verbindung des jeweiligen zweiten Befestigungsfußes 36, 37 mit der jeweiligen Längsstrebe 25, 26 des Abstützbügels 12 ist vorzugsweise als Bolzenverbindung oder als Schraubverbindung oder als Nietenverbindung ausgeführt.
In dem Ausführungsbeispiel sind die ersten Befestigungsfüße 32 und 33 ausschließlich durch eine stoffschlüssige Klebeverbindung an den ersten Enden 30 und 31 der Hochstreben 14 und 15 des Hauptbügels 11 verbunden. Dieser Aufbau stellt eine robuste Einleitung äußerer Kräfte wie beispielsweise die Seitenkraft Fy oder die Zugbeanspruchung Fx über die Überrollvorrichtung 10 in den nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau sicher.
Alternativ ist auch ist eine formschlüssige Verbindung und eine stoffschlüssige Verbindung der ersten Enden 30 und 31 der Hochstreben 14 und 15 des Hauptbügels 11 mit den ersten Befestigungsfüßen 32 und 33 möglich.
2 stellt eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überrollvorrichtung 10 von in Fahrtrichtung gesehen hinten perspektivisch dar. Es wird die Anordnung der Horizontalstrebe 27 und der Aussteifungsstrebe 28 besonders gut sichtbar.
3 stellt eine Detailansicht eine vorteilhafte Ausführungsform der Verbindung des ersten Endes 35 der Strebe 26 des Abstützbügels 12 mit dem jeweiligen zweiten Befestigungsfuß 37 dar. Die Verbindungen der ersten Enden 30, 31 und 34 der jeweiligen Streben 14, 15 und 25 mit den jeweiligen ersten Befestigungsfüßen 32 und 33 bzw. dem zweiten Befestigungsfuß 36 können in gleicher Weise ausgeführt sein.
Der zweite Befestigungsfuß 37 hat in einer vorteilhaften Ausführungsform abschnittsweise eine runde Außenkontur, die einen geringeren Außendurchmesser als die ebenfalls rund ausgeführte Innenkontur der hohl ausgeführten Strebe 26 aufweist. Der zweite Befestigungsfuß 37 ragt in das erste Ende 35 der Strebe 26 hinein und bildet damit einen Überlappungsbereich 38 aus. Der Überlappungsbereich 38 bildet aufgrund des Spalts zwischen der Außenkontur des zweiten Befestigungsfußes 37 und der Innenkontur des ersten Endes 35 der Strebe 26 im Bereich des Überlappungsbereichs 38 ein Volumen aus. Die Verbindung des ersten Endes 35 der Strebe 26 und des zweiten Befestigungsfußes 37 ist sowohl stoffschlüssig als Klebeverbindung als auch formschlüssig als Bolzenverbindung ausgeführt. Für die formschlüssige Bolzenverbindung sind Öffnungen 39 in dem ersten Ende 35 der Strebe 26 vorgesehen. Die entsprechenden Öffnungen im Befestigungsfuß 37 sind in 3 nicht zu erkennen. Für die stoffschlüssige Klebeverbindung ist eine Einführöffnung 40 für Klebstoff und eine Ausführöffnung 41 für Klebstoff vorgesehen. Die Einführöffnung 40 ist in dem zweiten Befestigungsfuß 37 so positioniert, dass sie in den Überlappungsbereich 38 führt. Die Ausführöffnung 41 ist im ersten Ende 35 der Strebe 26 positioniert und führt aus dem Überlappungsbereich 38 heraus. Das fahrzeugaufbauseitige Ende 42 des Befestigungsfußes 37 ist so ausgebildet, dass es mit nicht näher dargestellten Aufnahmen am Fahrzeugaufbau verbunden werden kann. Dazu wird das fahrzeugaufbauseitige Ende 42 in eine Aufnahme im Fahrzeugaufbau gesteckt und mit ihr lösbar mit einer Schraubenverbindung verbunden.
4 stellt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des ersten Endes 35 der Strebe 26 mit dem zweiten Befestigungsfuß 37 perspektivisch dar. In der Öffnung 39 ist ein Bolzen 43 eingesetzt, der als Hohlteil ausgeführt ist. Das fahrzeugaufbauseitige Ende 42 des Befestigungsfußes 37 weist zwei Schraublöcher 44 auf, um mit einer nicht näher dargestellten Aufnahme im Fahrzeugaufbau verbunden werden zu können. Zudem ist die Kontur des fahrzeugaufbauseitigen Endes 42 nicht rotationssymmetrisch ausgeführt. Diese Kontur führt zu einer Reduzierung der Belastung der Schraubverbindung durch die Schraublöcher 44 bei Torsion der Verbindung in Strebenlängsrichtung.
5 zeigt eine Schnittdarstellung der vorteilhaften Ausführungsform des ersten Endes 35 der Strebe 26 mit dem zweiten Befestigungsfuß 37 von 4. Der Bolzen 43 ist hohl ausgeführt und ragt durch eine als Eintrittsöffnung 45 ausgebildete Öffnung 39 des ersten Endes 35 der Strebe 26 und durch eine als Austrittsöffnung 46 ausgebildete Öffnung 39 des ersten Endes 35 der Strebe 26 hindurch. Der Befestigungsfuß 37 weist sowohl eine dazu passend angeordnete Eintrittsöffnung 47 als eine dazu passend angeordnete Austrittsöffnung 48 auf. Die Längsachsen der paarweisen Eintritts- und Austrittsöffnungen 45, 46, 47, 48 liegen dabei so auf einer Geraden 49, dass der Bolzen 43 durch die Eintrittsöffnungen 45, 47 einführbar und aus den Austrittsöffnungen 46, 48 wieder bis hin zur dargestellten Lage herausführbar ist. Die Eintrittsöffnungen 45, 47 weisen einen größeren Innendurchmesser als die Austrittsöffnungen 46, 48 auf. Der Bolzen 43 ist mit einem Rücksprung 50 im Durchmesser ausgeführt, sodass er mit dieser Wellenschulter an der Innenseite 51 des Befestigungsfußes 37 im Bereich der Austrittsöffnung 48 anliegt und nicht weiter in Richtung der Austrittsöffnungen entlang der Geraden 49 verschoben werden kann.
Zur Reduktion von lokalen Spannungen bei Biegebeanspruchung ist der abschnittsweise hohl ausgeführte Befestigungsfuß 37 am Übergang von Hohlmaterial zu Vollmaterial mit einem Radius 52 versehen.
6 zeigt eine Detailansicht der Schnittdarstellung von 5. Am Befestigungsfuß 37 befindet sich im Überlappungsbereich 38 eine umlaufende Nut 53, die einen O-Ring 53a aufnimmt und damit den Überlappungsbereich 38 in Richtung der Strebe 26 dicht abschließt. Die Öffnungen 39, die Eintrittsöffnung 47 und die Austrittsöffnung 48 werden durch den eingeführten Bolzen 43 dicht abgeschlossen, da die Außendurchmesser des Bolzens 43 derart gewählt sind, dass sie zusammen mit den Eintritts- und Austrittsöffnungen 45, 46, 47, 48 eine Presspassung bilden. Somit kann eine prozesssichere Verklebung des Befestigungsfußes 37 mit dem ersten Ende 35 der Strebe 26 sichergestellt werden. Klebstoff kann nur durch die Einführöffnung 40 eingebracht werden und kann nur durch die Austrittsöffnung 41, die hier nicht näher dargestellt sind, wieder austreten.
Um den Bolzen 43 gegen ein entlang der Geraden 49 axiales Herausrutschen in Richtung der Eintrittsöffnung 45 zu sichern, ist an dem Ende des Bolzens 32 mit dem niedrigeren Außendurchmesser ein Innengewinde 54 angebracht, in das eine Schraube 55 verschraubt ist. Die Schraube 55 weist einen Schraubenkopf 56 auf, dessen radialer Überstand über den Bolzen 43 hinausragt, um den Bolzen 43 gegen eine Axialbewegung zu sichern.
Die Strebe 26 weist eine Vertiefung 57 im Bereich des Schraubenkopfs 56 auf. Somit liegt die Schraube 55 am Bolzen 43 an, nicht aber an der Strebe 26. Damit hat der Bolzen 43 trotz des Rücksprungs 50 und des Schraubenkopfs 56, die den Bolzen 43 gegen axiales Verrutschen entlang der Geraden 49 sichern, etwas Spiel. Dieses Spiel verhindert ein Anpressen des Schraubenkopfs 56 gegen die Strebe 26. Zur rotatorischen Sicherung des Bolzes 43 beim Anziehen der Schraube 55 ist eine hier nicht näher dargestellte Innensechskant-Kontur im der Schraube 55 gegenüberliegenden Bereich des Bolzens 43 vorgesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4444894 C2 [0002]
US 4900058 A [0003]
WO 2005/092671 A2 [0004]
CN 101559788 A [0005]
US 2018/0170219 A1 [0005]

Claims

Überrollvorrichtung (10) für einen Insassenraum eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren Streben (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 28) aus faserverstärktem Kunststoff, mit mehreren Befestigungsfüßen (32, 33, 36, 37) aus metallischem Werkstoff zur Anbindung der Überrollvorrichtung (10) an einem Fahrzeugaufbau, wobei mindestens ein Befestigungsfuß (36, 37) aus metallischem Werkstoff einerseits über eine stoffschlüssige Verbindung und andererseits über eine formschlüssige Verbindung mit einer jeweiligen Strebe (25, 26) aus faserverstärktem Kunststoff verbunden ist.
Überrollvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überrollvorrichtung (10) einen Hauptbügel (11) und einen Abstützbügel (12) für den Hauptbügel (11) umfasst, der Hauptbügel (11) eine sich in Fahrzeugquerrichtung (y) erstreckende Querstrebe (13) und zu beiden Seiten der Querstrebe (13) positionierte, sich in Fahrzeughochrichtung (z) erstreckende Hochstreben (14, 15) aufweist, die mit von der Querstrebe (13) abgewandten ersten Enden (30, 31) über an diesen ersten Enden (30, 31) angreifende erste Befestigungsfüße (32, 33) an dem Fahrzeugaufbau anbindbar sind, der Abstützbügel (12), der in Fahrzeuglängsrichtung (x) gesehen hinter dem Hauptbügel (11) angeordnet ist, sowohl sich in Fahrzeuglängsrichtung (x) und in Fahrzeughochrichtung (z) erstreckende Längsstreben (25, 26) als auch mindestens eine sich zwischen den Längsstreben (25, 26) erstreckende Aussteifungsstrebe (27, 28) aufweist, die Längsstreben (25, 26) des Abstützbügels (12) mit von dem Hauptbügel (11) abgewandten ersten Enden (34, 35) über an denselben angreifende zweite Befestigungsfüße (36, 37) an dem Fahrzeugaufbau anbindbar sind, zumindest die zweiten Befestigungsfüße (36, 37) einerseits über eine stoffschlüssige Verbindung und andererseits über eine formschlüssige Verbindung mit den Längsstreben (25, 26) des Abstützbügels (12) verbunden sind.
Überrollvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung des jeweiligen Befestigungsfußes (36, 37) mit der jeweiligen Strebe (25, 26) als Klebeverbindung ausgeführt ist.
Überrollvorrichtung (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung des jeweiligen Befestigungsfußes (36, 37) mit der jeweiligen Strebe (25, 26) als Bolzenverbindung oder als Schraubverbindung oder als Nietenverbindung ausgeführt ist.
Überrollvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Befestigungsfuß (36, 37) in das erste Ende (34, 35) der jeweiligen Strebe (25, 26), die zumindest abschnittsweise hohl ausgeführt ist, abschnittsweise hineinragt und einen Überlappungsbereich (38) mit der jeweiligen Strebe (25, 26) ausbildet, die stoffschlüssige Verbindung entlang des Überlappungsbereichs (38) ausgebildet ist, sich zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung mindestens ein formschlüssiges Befestigungsmittel (43) durch den jeweiligen Überlappungsbereich (38) hindurch erstreckt.
Überrollvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Ende (34, 35) der jeweiligen Strebe (25, 26) und in dem jeweiligen Befestigungsfuß (36, 37) im Überlappungsbereich (38) derselben Öffnungen (39) ausgebildet sind, durch die sich das mindestens eine formschlüssige Befestigungsmittel (43) erstreckt, die Öffnungen (39) paarweise als Eintrittsöffnungen (45, 47) und als Austrittsöffnungen (46, 48) ausgeführt sind, die paarweisen Öffnungen (39) jeweils gegenüberliegend an dem ersten Ende (34, 35) der jeweiligen Strebe (25, 26) und in dem jeweiligen Befestigungsfuß (36, 37) ausgebildet sind, Längsachsen der paarweisen Öffnungen (39) in den ersten Enden (34, 35) jeweiligen Strebe (25, 26) und in dem jeweiligen Befestigungsfuß (36, 37) auf einer Geraden (49) angeordnet sind, die Eintrittsöffnungen (45, 47) einen größeren Durchmesser als die Austrittsöffnungen (46, 48) aufweisen.
Überrollvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige formschlüssige Befestigungsmittel als Bolzen (43) ausgeführt ist, der jeweilige Bolzen (43) einen Rücksprung (50) im Durchmesser aufweist, der Rücksprung (50) an einer Innenseite (51) einer Begrenzung der Austrittsöffnung (48) des jeweiligen Befestigungsfußes (36, 37) als Anschlag anliegt, und so eine Einführtiefe für den Bolzen (43) definiert.
Überrollvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Bolzen (43) an einem Bolzenende, das den kleineren Durchmesser als das andere Bolzenende aufweist, ein Innengewinde (54) aufweist, der jeweilige Bolzen (43) durch jeweils eine Schraube (55) in dem Innengewinde (54) gegen Lösen gesichert ist, der Schraubenkopf (56) der jeweiligen Schraube (55) in radialer Richtung der jeweiligen Schraube (55) über den jeweiligen Bolzen (43) hinausragt, das jeweilige erste Ende (34, 35) der jeweiligen Strebe (25, 26) eine Vertiefung (57) auf einer Außenseite derselben um die Austrittsöffnung (46) herum aufweist, die so ausgebildet ist, dass die jeweilige Schraube (55) beim Anziehen an dem jeweiligen Bolzen (43) anliegt jedoch nicht an dem ersten Ende (34,35) der jeweiligen Strebe (25, 26).
Überrollvorrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innendurchmesser der jeweiligen Eintrittsöffnungen (45, 47) und der jeweiligen Austrittsöffnungen (46, 48) und die Außendurchmesser von Bolzenenden des jeweiligen Bolzens (43) so dimensioniert sind, dass eine Presspassung zumindest zwischen dem jeweiligen Bolzen (43) und dem jeweiligen Befestigungsfuß (36, 37) vorliegt.
Überrollvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Bolzen (43) aus metallischem Werkstoff gefertigt ist.
Überrollvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Bolzen (43) in einem Bereich desselben ohne Innengewinde (54) hohl oder aus Vollmaterial ausgeführt ist.
Überrollvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Befestigungsfuß (36, 37) mindestens eine Einführöffnung (40) und eine Ausführöffnung (41) für Klebstoff aufweist, der jeweilige Befestigungsfuß (36, 37) ferner eine umlaufende Nut (53) im Überlappungsbereich (38) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Dichtung (53a) aufzunehmen, die den Überlappungsbereich (38) in Längsrichtung der jeweiligen Strebe (25, 26) abdichtet.
Verfahren zum Herstellen einer Überrollvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen der Streben (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 28) aus faserverstärktem Kunststoff und der Befestigungsfüße (32, 33, 36, 37) aus metallischem Werkstoff, Verbinden mindestes eines Befestigungsfußes (36, 37) aus metallischem Werkstoff mit einer jeweiligen Strebe (26, 27) aus faserverstärktem Kunststoff sowohl über eine stoffschlüssige Verbindung als auch über eine formschlüssige Verbindung.
Verfahren nach dem Anspruch 13 zum Herstellen der Überrollvorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden des jeweiligen Befestigungsfußes (36, 37) mit der jeweiligen Strebe (26, 27) über die stoffschlüssige Verbindung folgende Schritte aufweist: der jeweilige Befestigungsfuß (36, 37) wird in das erste Ende der jeweiligen Strebe (25, 26) unter Ausbildung des Überlappungsbereichs (38) eingesetzt, Klebstoff wird in die Einführöffnungen (40) des jeweiligen Befestigungsfußes (36, 37) eingebracht, der Klebstoff verteilt sich in dem jeweiligen Überlappungsbereich (38), ein Teil des eingebrachten Klebstoffs tritt aus der jeweiligen Ausführöffnung (41) wieder aus.
Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe eine Überrollvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist, wobei die Verbindung der Befestigungsfüße (32, 33, 36, 37) der Überrollvorrichtung (10) mit dem Fahrzeugaufbau lösbar ausgeführt ist.