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Die Erfindung bezieht sich auf einen
dreiteiligen Überrollbügel, bestehend
aus zwei Bügel-Schenkelrohren,
die an einem Ende über
einen gerundeten Bügelkopf
mechanisch miteinander U-förmig
verbunden sind.
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Überrollschutzsysteme
für Kraftfahrzeuge sind
in mannigfaltigen Ausführungsformen
bekannt geworden.
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Derartige Überrollschutzsysteme dienen zum
Schutz der Insassen in Kraftfahrzeugen ohne schützendes Dach, typischerweise
in Cabriolets oder Sportwagen.
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Es ist dabei bekannt, einen die gesamte Fahrzeugbreite überspannenden,
fest installierten Überrollbügel vorzusehen
oder jedem Fahrzeugsitz einen höhenunveränderlich
fest installierten Überrollbügel zuzuordnen.
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Bei beiden Lösungen wird der erhöhte Luftwiderstand
und das Auftreten von Fahrgeräuschen als
nachteilig empfunden, abgesehen von der Beeinträchtigung des Fahrzeugaussehens
bei Cabriolets.
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Am Markt gewinnen daher immer mehr
konstruktive Lösungen
Bedeutung, bei denen der Überrollbügel im Normalzustand
eingefahren ist, und im Gefahrenfall, also bei einem drohenden Überschlag, schnell
in eine schützende
Position ausgefahren wird, um zu verhindern, daß die Fahrzeuginsassen durch
das sich überschlagende
Fahrzeug erdrückt werden.
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Diese Lösungen weisen typischerweise
für jeden
Fahrzeugsitz einen in einem fahrzeugfesten Kassetten-Gehäuse geführten U-förmigen oder
aus einem Profilkörper
gebildeten Überrollbügel, auf,
der im Normalzustand gegen die Vorspannkraft einer Antriebs-Druckfeder
durch eine Haltevorrichtung in einer unteren Ruhelage gehalten wird,
und im Überschlagfall
sensorgesteuert unter Lösen
der Haltevorrichtung, durch die Federkraft in eine obere, schützende Stellung
bringbar ist, wobei eine dann in Wirkeingriff tretende Verriegelungseinrichtung
ein Eindrücken
des Überrollbügels in
die Kassette verhindert.
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Die Haltevorrichtung besitzt dabei
typischerweise ein am Überrollkörper befestigtes
Halteglied, das in lösbarer
mechanischer Wirkverbindung mit einem Auslöseglied an einem sensorgesteuerten
Auslösesystem
steht, das typischerweise durch einen Auslösemagneten, den sogenannten
Crashmagneten, oder durch ein pyrotechnisches Auslöseglied, gebildet
ist.
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Die Verriegelungseinrichtung besteht
typischerweise aus einer schwenkbar angelenkten, federvorgespannten
Rastklinke mit Zahnsegmenten und einer feststehenden Zahnleiste,
einem Rastdorn oder dergleichen, wobei ein Verriegelungs-Element mit
dem Überrollbügel und
das andere fahrzeugfest verbunden ist.
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Eine derartige Kassetten-Konstruktion
eines Überrollbügelschutzsystems
zeigt beispielsweise die
DE
100 40 649 C1 .
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Die Erfindung wendet sich an solche Überrollschutz-Systeme,
die einen Uförmigen Überrollbügel aufweisen.
Dieser Überrollbügel besteht
typischerweise aus drei Komponenten, den beiden Schenkelrohren,
die in der Kassette geführt
sind, und dem Bügelkopf,
auch Querjoch genannt, der ebenfalls rohrförmig sein kann, und über den
die Schenkelrohre kopfseitig U-förmig
miteinander verbunden sind.
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Bei den bekannten U-förmigen Überrollbügeln bestehen
die Schenkelrohre und der Bügelkopf aus
Stahlrohren, die miteinander verschweißt sind. Es sind auch U-förmige Überrollbügel bekannt,
deren Komponenten aus Aluminiumrohren bestehen, die ebenfalls miteinander
verschweißt
sind.
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Weil sich nur im wesentlichen gleiche
Werkstoffe miteinander unter Erfüllung
der hohen Fertigkeitsspezifikationen gut verschweißen lassen,
ist es mit der Schweiß-Verbindungstechnik
nach dem Stand der Technik nicht möglich, die drei Komponenten
des Überrollbügels aus
unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen. Selbst wenn die Komponenten aus
demselben Werkstofftyp hergestellt sind, aber unterschiedliche Werkstoffdaten,
insbesondere hinsichtlich der Festigkeit, aufweisen, gibt es enge
Grenzen in der Variationsmöglichkeit
der Werkstoffdaten.
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Zur Erreichung von vorgegebenen Eigenschaften
des Überrollbügels bezüglich Festigkeit, Dehnung,
Deformierbarkeit, insbesondere zur Energieabsorption, usw., d. h.
zur Erzielung eines vorgegebenen Weg/Kraft-Verlaufes bei Last, ist
es jedoch wünschenswert,
für die
Bügel-Schenkelrohre
und Bügelkopf
angepaßte,
unterschiedliche Werkstoffe verwenden zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den
eingangs bezeichneten dreiteiligen U-förmigen Überrollbügel so auszubilden, daß die Bügel-Komponenten aus unterschiedlichen
Werkstoffen bestehen sowie unterschiedlichen Fertigungs-Verfahren
entstammen können
und dabei dennoch mechanisch sicher miteinander verbunden werden
können.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt
bei einem dreiteiligen Überrollbügel, bestehend
aus zwei Bügel-Schenkelrohren,
die am einen Ende über
einen gerundeten Bügelkopf
mechanisch miteinander U-förmig
verbunden sind, gemäß der Erfindung
dadurch, daß die
Verbindungs-Enden der Bügel-Schenkelrohre jeweils
mit dem Bügelkopf über zugehörige Verbindungsstellen
verschraubt sind.
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Durch die Verschraubung der Bügelkomponenten
ist es daher möglich,
zur Absicherung des Überlebensraumes
bei einem Überschlag
und zum Abbau von Lastspitzen bei einem Überschlag, die Komponenten
des Überrollbügels aus
verschiedenen Werkstoffen je nach Anforderungen an Festigkeit, Deformierbarkeit,
etc. herzustellen und mechanisch fest miteinander zu verbinden.
Die Werkstoffe können
beispielsweise so gewählt
werden, daß starre, d.h.
feste und wenig elastische Schenkelrohre mit einem definiert verformbaren,
d.h. nachgiebigen Bügelkopf,
miteinander verbindbar sind.
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Es sind damit mit großem Vorteil
Zusammenpaarungen von Bügelkomponenten
möglich,
die bislang wegen ihrer Nichtverschweißbarkeit ausgeschlossen waren.
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Durch das Verschrauben der Bügelkomponenten
sind auch neue Materialkombinationen möglich. Beispielsweise kann
das Bügel-Schenkelrohr aus
Aluminium, oder Stahl, oder einem faserverstärkten Kunststoff (GFK oder
CFK) bestehen und mit einem Bügelkopf
verschraubt werden, der alternativ ein gebogenes Stahlrohr bzw.
Aluminiumrohr, oder ein metallisches Druckguß- oder -Schmiedeteil oder ein faserverstärktes Kunststoffteil
sein kann. Es sind daher auch materialmäßig sogenannte Hybid-Überrollbügel möglich, wobei
die faserverstärkten
Bügel-Komponenten
vorzugsweise metallische Gewindeteile aufweisen, z.B. metallische
Gewindebuchsen im Bügelkopf
oder Schenkelrohr.
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Durch den nunmehr möglichen
Einsatz von verschiedenen Fertigungsverfahren für die Herstellung des Bügelkopfes,
z.B. Kaltverformung von Rohren, Schmieden, Gießen, Spritzen, etc. sind Bügelköpfe mit
besonderer Formgebung herstellbar, z.B. angepaßt an Forderungen der wegbegrenzten
Deformierbarkeit des Kopfes.
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Die Verschraubung des Bügelkopfes
mit den Schenkelrohren führt
mit Vorteil auch zu einer Austauschbarkeit des Bügelkopfes. Dadurch ist beispielsweise
ein Wechsel, ein Austausch des Bügelkopfes
bei Beschädigung
möglich,
was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn der Bügelkopf
umschäumt, lackiert
oder beflochten ist, weil diese Umkleidungen betrieblichen Abnutzungen
unterliegen.
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Dabei sind auch unterschiedliche
Farbkombinationen von Schenkelrohr/Bügelkopf möglich.
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Je nach der Konfiguration des Bügelkopfes und
der verwendeten Materialien für
Schenkelrohre und Bügelkopf
sind verschiedene Ausbildungen der Schraubverbindung möglich.
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Bei einem Bügelkopf mit stutzenartig hervorstehenden
Verbindungsstellen ist diese Ausbildung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung
vorteilhaft so getroffen, daß die
Verbindungs-Enden der Bügel-Schenkelrohre
ein Innengewinde und die Verbindungsstellen am Bügelkopf ein dazu komplementäres Außengewinde
aufweisen. Diese Ausführungsform
ermöglicht
eine einfache Realisierung der Gewindeabschnitte.
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Alternativ dazu kann die Gewindeausbildung auch
so getroffen sein, daß an
den Verbindungs-Enden der Bügelschenkelrohre
jeweils ein Außengewinde
oder ein Gewindezapfen mit einem Durchmesser kleiner als der der
Bügel-Schenkelrohre angebracht ist,
und die Verbindungsstellen am Bügelkopf
jeweils ein komplementäres
Innengewinde bzw. eine zum Gewindezapfen komplementäre Gewindebohrung aufweisen.
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Hierbei ist allerdings für die 2.
Variante die Herstellung eines Gewindezapfens und seine Befestigung
im jeweiligen Schenkelrohr notwendig.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
sind in weiteren Unteransprüchen
gekennzeichnet und ergeben sich auch anhand der Beschreibung eines
in den Zeichnungen in verschiedenen Ansichten und Ausschnitten dargestellten
Ausführungsbeispieles der
Erfindung.
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Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Überrollschutzsystems in Kassettenbauweise, bei
dem der erfindungsgemäße U-förmige Überrollbügel, zusammengeschraubt
aus drei Komponenten, eingesetzt ist,
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2 in
einer Ausschnitt-Darstellung aus 1 den
näheren
Aufbau des Überrollbügels und
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3 die
mit dem erfindungsgemäßen Überrollbügel erzielbare
Kraft-Weg-Kurve.
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Die 1 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung eine Kassettenkonstruktion
eines Überrollschutzsystems
für Kraftfahrzeuge,
das jeweils einem Fahrzeugsitz zugeordnet ist, bei dem der erfindungsgemäß ausgebildete Überrollbügel vorgesehen
ist. Es versteht sich, daß der
erfindungsgemäße Überrollbügel auch
bei anderen Überrollschutzsystemen
Anwendung finden kann.
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In 1 ist
dabei der eingefahrene Zustand des Überrollschutzsystems, d.h.
die betriebliche des Überrollbügels dargestellt.
In der folgenden Beschreibung der 1 werden
dabei der besseren Übersicht
halber nur die wesentlichen Komponenten des Überrollschutzsystems angesprochen.
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Dieses Überrollschutzsystem weist zunächst einen
U-förmigen Überrollbügel 1 auf,
welcher aus drei Rohren 2, 3, 4 zusammengesetzt
ist. Dabei bildet den Bügelkopf
im wesentlichen ein gekrümmtes
Rohr 2, welches an seinen Enden mit zwei Schenkelrohren 3, 4 durch
Verschrauben starr verbunden ist.
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Außer zylindrischen Querschnitten
für die Bügel-Schenkelrohre
können
aus Stabilitätsgründen auch
ovale oder eckige Querschnitte gewählt werden.
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Die offenen Enden der Schenkelrohre 3, 4 sind
mittels einer Traverse 5 miteinander starr verbunden. Zu
diesem Zweck ist die Traverse 5 als Profilkörper mit
vorgegebener Höhe
ausgebildet, der Bohrungen 6 zur Aufnahme der Schenkelrohre 3, 4 aufweist,
in denen sie befestigt sind.
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Der Überrollbügel 1 ist mit seinen
beiden Schenkelrohren 3, 4, die eine geschlossene
Mantelfläche
aufweisen und der Verbindungs-Traverse 5, in einem kassettenartigen
Gehäuse 7 aufgenommen und
aus- bzw. einfahrbar darin gehaltert. Dieses Gehäuse weist zwei Seitenteile 8, 9 auf,
die durch einen U-förmigen
Profilkörper
gebildet werden, die vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl,
bestehen. Diese Seitenprofile 8, 9 sind unten über ein Bodenblechteil 10 und
oben über
einen fahrzeugfesten Führungsblock 11 miteinander
verbunden, z.B. durch Nieten, Schrauben, Verschweißen oder
dergleichen.
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Im Bodenblech 10 sind zwei
Federführungsbolzen 12, 13 verankert,
auf denen (nicht dargestellte) vorspannbare Druckfedern zum Ausfahren
des Überrollbügels 1 im
Gefahrenfall, bzw. bei Handauslösung,
aufgeschoben sind und die die Schenkelrohre führen.
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An den Federführungsbolzen 12, 13 ist
dabei jeweils mindestens ein Satz (nicht dargestellt) gespreizter
Zentrierarme angebracht, vorzugsweise einstöckig angeformt, die einen gleichmäßigen Abstand
zwischen der zugehörigen
Druckfeder und dem zugeordneten Schenkelrohr 3, 4 sichern,
was sich mit Vorteil auch geräuschmindernd
auswirkt.
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Es ist auch denkbar, die Federführungsbolzen 12, 13 mit
ebenfalls im Bodenteil 10 verankerten Standrohren mit geschlossenen
Mantelflächen
zu umgeben, über
die die Schenkelrohre, die Standrohre übergreifend, geführt sind.
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Die beiden Seitenprofile 8, 9 sind
zweckmäßig, zumindest
auf einer Frontseite der Kassette, mit einem Deckblech verbunden,
das sich zweckmäßig, aber
nicht notwendigerweise, über
die gesamte Kassettenhöhe
erstreckt (nicht dargestellt) .
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Der Führungsblock 11 besitzt
zwei Führungsbohrungen 14, 15,
die die Mantelfläche
der Schenkelrohre 3, 4 seitlich abstützen und
eine sehr weit tolerierte Führung
für die
sich längs
der Führungsbohrungen 14, 15 bewegenden
Schenkelrohre 3, 4 bieten. Am oberen, dem gekrümmten Rohr 2 zugewandten
Ende der Führungsbohrungen 14, 15 ist zweckmäßig eine
radiale Ansenkung oder Ringnut angelegt, welche in bekannter Weise
eine ringförmige,
radial elastische Führungsbuchse
aufnimmt (nicht dargestellt), wodurch das radiale Spiel der Bügel-Schenkelrohre 3, 4 in
den Führungsbohrungen 14, 15 ausgeglichen
wird. Zusätzlich
ist für
die Schenkelrohre noch eine innere Führung vorgesehen, die durch
die erwähnten
gehäusefesten
Federführungsbolzen
bzw. Standrohre gewährleistet
ist.
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Um den Überrollbügel 1 in seiner dargestellten
unteren Position, der Ruhelage, gegen die Kraft der dann vorgespannten
Druckfedern halten zu können,
ist an der Traverse 5 eine um eine Achse 16 gegen
den Uhrzeigersinn federvorgespannte, drehbar gelagerte Halteklinke 17 mit
einer hakenförmig
abgebogenen Haltenase angebracht, die in Wirkeingriff mit einem
im Bodenteil 10 verankerten Haltebolzen 18 bringbar
ist. Bei abgesenktem Überrollbügel 1, und
damit auch bei abgesenkter Traverse 5, liegt die Haltenase
an dem Haltebolzen 18 an und hält den Überrollbügel 1 in der Ruhelage.
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Am Bodenteil 10 ist weiterhin
ein sensorgesteuertes Auslösesystem
in einer Halterung 20a, 20b fest angebracht, das
vorzugsweise durch ein einen Stift ausstoßendes, pyrotechnisches Auslöseelement 19 gebildet
ist, das sicherer als ein üblicher
Auslösemagnet
die relativ hohe Auflagekraft der Halteklinke 17 an dem
Haltebolzen 18 überwinden
kann. In der Halterung 20a, 20b ist auch der Haltebolzen 18 gelagert,
der zugleich eine Welle für
eine verschwenkbare Wippe 24 darstellt, die einen über Wangen
abgeknöpften
Verbindungsschenkel besitzt, der zwischen der Stirnseite des Stiftes
des Auslöseelementes
und der Stirnseite der Nase der Halteklinke 17 liegt, d.h. als
bewegliches Distanzstück
den Raum zwischen Stift und Haltebolzen 18 überbrückt.
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An dem Führungsblock 11 ist
ein Rastdorn 21 befestigt, der in der oberen Stellung mit
einer Verriegelungsklinke, die in der Traverse 5 ebenfalls
um die Welle 16 schwenkbar angelenkt ist, verriegelnd in Wirkeingriff
bringbar ist, um ein ungewolltes Eindrücken des Überrollbügels in einer ausgefahrenen
Position zu verhindern.
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In der Traverse 5 ist weiterhin,
ebenfalls um die Welle 16 schwenkbar, ein Entriegelungshebel 22 ausgelenkt,
der Steuerfunktionen hat, da er über
seitliche Abstellungen sowohl auf die hakenförmige Halteklinke 17 als
auch auf die Verriegelungsklinke einwirken kann.
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Im Aktivierungsfall stößt der Stift
des pyrotechnischen Auslösesystems 19 über den
abgeknöpften
Verbindungsschenkel der Wippe 24 die Nase der Halteklinke 17 aus
dem Wirkeingriff mit dem Haltebolzen 18 und gibt damit
den Überrollbügel 1 frei,
der, samt der Traverse 5, angetrieben von den Druckfedern,
in seine obere Position fährt.
Während dieser
Aufstellbewegung ratscht die in der bewegten Traverse 5 gehalterte
Verriegelungsklinke über
die Verzahnung des an dem Führungsblock 11 fahrzeugfest
angebrachten Rastdornes 21 und verriegelt in der oberen
Stellung ein Wiedereinfahren.
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Nach einer gewollten Auslösung, insbesondere
zu Testzwecken bei der Fertigung und bei betrieblichen Inspektionen
im Fahrbetrieb, muß der Überrollbügel, hier
manuell, wieder selbstätig
in die Ruhelage nach 1 reversiert
werden können,
d.h. die federvorgespannte Halteklinke 17 muß wieder selbstätig am Haltebolzen 18 einrasten
können.
Dies ist durch die dargestellte Konstruktion mittels der Wippe 24 möglich.
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Die 2 zeigt
in einer Art Explosionsdarstellung eines Ausschnittes der 1 die erfindungsgemäße Ausbildung
des dreiteiligen Überrollbügels mit
dem kompletten Bügelkopf 2 und
den Verbindungsenden der Schenkelrohre 3, 4. Der
Bügelkopf 2 ist
in diesem Beispiel als massives gebogenes Schmiedeteil ausgebildet,
und besitzt an den Verbindungsenden jeweils ein Außengewinde 2a bzw. 2b. In
entsprechender Weise besitzen die Verbindungsenden der metallischen
Schenkelrohre 3, 4 ein Innengewinde 3a bzw. 4a,
das jeweils mit dem Außengewinde 2a bzw. 2b des
zugehörigen
Verbindungsende des Bügelkopfes 2 bündig verschraubbar
ist.
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Die Ausbildung kann auch so getroffen
sein, daß die
Verbindungsenden der Schenkelrohre 3, 4 ein Außengewinde
und die Verbindungsenden des Bügelkopfes 2 ein
Innengewinde besitzen.
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Wie eingangs erwähnt, können die Schenkelrohre 3, 4 aus
Aluminium oder Stahl, aber auch aus einem faserverstärkten Kunststoff
bestehen, bzw. der Bügelkopf 2 kann
anstelle eines Schmiedeteiles auch ein gebogenes Stahl- oder Alumiumrohr oder
faserverstärktes
Kunststoffteil sein. Dadurch, daß die Bügekomponenten und der Bügelkopf
aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen können sowie der Bügelkopf
nach unterschiedlichen Fertigungsverfahren hergestellt und ausgebildet
werden kann, gelingt es, wie im Weg-/Kraft-Diagramm in 3 dargestellt, für den Überrollbügel einen Kraft/Weg-Verlauf
vorzugeben (durchgehende Linie), der zwischen einer maximalen und
minimalen Sollkurve liegt und insoweit eine sichere Funktionsweise des Überrollschutzsystems
im Überschlagsfall
gewährleistet.