DE19604423A1

DE19604423A1 - Überrollschutz für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19604423A1
Application number: DE19604423A
Authority: DE
Inventors: Lothar Heiner; Jens Loemker
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-14
Also published as: DE59701613D1; EP0788932A1; US5890738A; EP0788932B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Überrollschutz für ein Kraftfahrzeug.

Es ist bekannt, bei Cabriolets einen Überrollschutz in Form eines Überrollbügels vorzusehen, der bei einem Unfall und insbesondere bei einem Überschlag des Fahrzeuges eine die Insassen schützende feste Struktur bildet. Derartige Überrollbügel sind zumeist starr an der Fahrzeugkarosserie angebracht oder sie weisen einen Klappmechanismus auf, der sie aus einer abgesenkten Ruhestellung bei Bedarf in eine aktive Sicherheitsstellung hochklappt, in der der Bügel dann starr verriegelt gehalten wird.

Die starre Anordnung des Überrollbügels ist zwar aus Stabilitätsgründen erwünscht, kann aber nachteilige Auswirkungen haben, falls bei einem Unfall ein Fahrzeuginsasse mit seinem Kopf gegen den Überrollbügel prallt und sich daran verletzt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Überrollschutz der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sein Verletzungspotential, insbesondere bezüglich Kopfaufprall, verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Überrollschutz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die verformbare Lagerung des Überrollbügels an einer fahrzeugfesten Struktur kann sich der Überrollbügel bei Einleitung einer Kraft relativ zu der festen Karosseriestruktur um eine begrenzte Wegstrecke bewegen, bevor er daran starr und fest anliegt. Dann können z. B. beim Aufprall des Kopfes eines Fahrzeuginsassen die HIC-Werte gegenüber einer nicht nachgebenden Anordnung stark gesenkt werden. Die Lagerung nimmt die in den Überrollbügel eingeleitete Energie durch Verformung auf und wirkt somit dämpfend. Eine solche Verformung kann plastisch erfolgen, so kann z. B. eine Aluminium-Wabenkonstruktion als verformbares Teil für die Lagerung verwendet werden. Damit kann eine auftretende Kraft einmalig durch Verformungsarbeit abgebaut werden. Zweckmäßigerweise wird von der Lagerung eine Relativbewegung in allen Richtungen ermöglicht, wobei eine größte Bewegungsmöglichkeit im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung für den Fall des Körperaufpralls vorgesehen ist.

Besonders vorteilhaft ist eine elastisch verformbar Lagerung, die die Bewegungsenergie des Überrollbügels aufnimmt und sich anschließend bei unbelastetem Überrollbügel wieder in ihre Ausgangsstellung zurückverformen kann, um auch bei einer wiederholten Krafteinwirkung auf den Überrollbügel diesem eine begrenzt nachgebende Lagerung zu bieten.

Zweckmäßigerweise umfaßt die Lagerung ein Absorberelement, das verformbar und insbesondere elastisch verformbar ausgebildet ist, und das die durch einen Aufprall auf den Überrollbügel eingeleitete Bewegungsenergie durch Verformung teilweise oder ganz absorbieren kann.

Der Überrollbügel kann aus einem Rohr, einem Stab oder einer Profilkonstruktion bestehen und aus Stahl oder einem vergleichbaren festen Material hergestellt sein und sich im wesentlichen über die ganze Fahrzeugbreite erstrecken. Ebenso kann in etwa hinter jedem Sitz ein beispielsweise U-förmiger Überrollbügel vorgesehen sein, dessen beide Schenkel abwärts gerichtet in zwei am Fahrzeug fest angebrachten Aufnahmerohren aufgenommen und mittels der Absorberelemente darin gelagert sind. Die Absorberelemente halten im Normalzustand den Überrollbügel bzw. die beiden Schenkel von der Innenwand des jeweiligen Aufnahmerohres beabstandet und gestatten die oben beschriebene Verlagerung des Überrollbügels, bis sich die Schenkel an dem Aufnahmerohr und/oder in Axialrichtung an einem festen Anschlag anlegen.

Die Lagerung kann an jedem Schenkel ein oder mehrere Absorberelemente aufweisen. Das Absorberelement kann eine Federanordnung aufweisen, die den Schenkel in dem Aufnahmerohr unter Federvorspannung hält und gegen deren Kraft der Überrollbügel elastisch ausgelenkt werden kann. Andererseits kann das Absorberelement eine reversibel oder irreversibel verformbare Struktur aufweisen, z. B. eine Wabenstruktur, die eingeleitete Bewegungsenergie durch Verformung abbaut. Zweckmäßigerweise ist das Absorberelement ringförmig und ist zwischen dem Schenkel und dem Aufnahmerohr eingepaßt, wobei der Schenkel dann in einer in etwa mittigen Längsbohrung oder eingeformten Ausnehmung aufgenommen ist. Vorzugsweise ist der Schenkel in dem Aufnahmerohr in der Art exzentrisch aufgenommen, daß ihm in einer bevorzugten Richtung eine möglichst große Bewegungsstrecke zur Verfügung steht. Dazu ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung die Längsbohrung bzw. Ausnehmung in dem ringförmigen Absorberelement exzentrisch versetzt, so daß in der Einbaulage des Absorberelementes der Schenkel näher am vorderen Wandabschnitt des Aufnahmerohres (in Fahrtrichtung betrachtet) angeordnet ist.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung enthält das Absorberelement einen Außenring zum Anlegen an die Innenwand des Aufnahmerohres und einen Innenring zum festen Aufnehmen des Schenkels. Die beiden Ringe sind durch verformbare Stege, die das Verformungsvermögen des Absorberelementes mitbestimmen, miteinander flexibel verbunden.

Das Absorberelement ist zweckmäßigerweise aus einem elastomeren Werkstoff (z. B. Gummi oder ein elastomerer Kunststoff mit vergleichbaren Eigenschaften) hergestellt. Es kann auch mit anderen Werkstoffen wie auch mit Metall kombiniert sein, um Festigkeit und elastische Eigenschaften vorteilhaft zu vereinigen.

Ein Schenkel des Überrollbügels kann verlängert ausgebildet sein, um dem Überrollbügel die erforderliche starre Lagerung beim Anlegen an das Aufnahmerohr zu bieten. Je nach Anordnung der Absorberelemente bezüglich des Schenkels und Bewegungsmöglichkeit des Schenkels im Aufnahmerohr können unterschiedliche Verschiebe- und Verschwenkbewegungen des Überrollbügels zugelassen werden.

Zweckmäßigerweise ist eine zusätzliche Sicherung des Überrollbügels gegen Entnahme oder ungewolltes Herausziehen bei einem Überschlag vorgesehen. Diese kann als eine an einer Ausnehmung des Schenkels eingreifende Sperre oder Klinke ausgebildet sein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 in perspektivischer Draufsicht einen erfindungsgemäßen Überrollschutz mit Überrollbügeln mit ihrer Lagerung;

Fig. 2a-c in perspektivischer Draufsicht den Überrollbügel mit seiner Lagerung im Normalzustand;

Fig. 3a-c in perspektivischer Draufsicht den Überrollbügel mit seiner Lagerung im ausgelenkten Zustand; und

Fig. 4 in perspektivischer Draufsicht den in einem Fahrzeug eingebauten Überrollschutz im Normalzustand.

Ein erfindungsgemäßer Überrollschutz enthält zwei Überrollbügel 1, 2, die hinter den beiden Sitzen 3 bzw. 4 eines Cabriolets (siehe Fig. 1 und 4) angeordnet sind. Die beiden Überrollbügel 1, 2 sind bezüglich einer Fahrzeuglängsachse in etwa spiegelsymmetrisch angeordnet und aufgebaut, so daß die Beschreibung anhand eines der Überrollbügel (und zwar des bezüglich des Fahrzeuges rechten Überrollbügels 1, siehe Fig. 1 und 4) erfolgt.

Der Überrollbügel 1 (siehe Fig. 1) enthält zwei beabstandete, sich in seiner Einbaulage von einem Verbindungsstück 5 aus parallel abwärts erstreckende Schenkel 6, 7, wobei der fahrzeugäußere Schenkel 6 länger ist als der fahrzeuginnere Schenkel 7 und sich weiter abwärts erstreckt. Die Schenkel 6, 7 sind jeweils in einem der jeweiligen Schenkellänge entsprechenden Aufnahmerohr 8, 9 aufgenommen und gelagert. Das fahrzeuginnere Aufnahmerohr 9 ist in einem Lagerbock 17 an der Fahrzeugkarosserie enthalten. Das fahrzeugäußere Aufnahmerohr 8 steht sowohl oben wie unten über das benachbarte kürzere Aufnahmerohr 9 hinaus.

Der Innenquerschnitt bzw. Innendurchmesser der beiden Aufnahmerohre 8, 9 ist größer als der Außenquerschnitt bzw. Außendurchmesser des jeweiligen, z. B. rohr- oder stabförmigen, biegesteifen (z. B. aus Stahl hergestellten) Schenkels 6, 7 mit vorzugsweise rundem Querschnitt, so daß diese mit Spiel zur Innenwandung der Aufnahmerohre 8, 9 aufgenommen werden können.

An jedem Schenkel 6, 7 sind zwei Absorberelemente 10 voneinander beabstandet angebracht, mit denen der Überrollbügel 1, 2 in den Aufnahmerohren 8, 9 zur Wandung beabstandet gelagert ist.

Das Absorberelement 10 ist ein ringförmiger Körper mit einer exzentrisch angeordneten Längsbohrung oder Durchgangsöffnung 11. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist es einen Außenring 12 und einen Innenring 13 auf, der exzentrisch im Außenring 12 angeordnet ist und über mehrere Stege 14 mit dem Außenring 12 verbunden ist, so daß mehrere Hohlräume 15 oder Längsdurchgänge zwischen Außenring 12 und Innenring 13 geschaffen sind. Das Absorberelement ist aus elastomerem Werkstoff, z. B. aus Gummi, hergestellt. Der Innendurchmesser des Innenringes 13 ist dem Außendurchmesser des zu lagernden Schenkels 6, 7 derart angepaßt, daß das Absorberelement 10 verschiebefest auf dem Schenkel 6, 7 sitzt. Zu diesem Zweck kann es auf den Schenkel 6, 7 aufgeschoben und mit einer Schraube oder mit Klebstoff am Schenkel 6, 7 fixiert sein, sowie aufgepreßt oder aufvulkanisiert sein.

Der Außendurchmesser des Absorberelementes 10 ist derart an den Innendurchmesser des Aufnahmerohres 8, 9 angepaßt, daß das Absorberelement 10 elastisch und fest in das Aufnahmerohr 8, 9 eingepaßt werden kann. Das Aufnahmerohr 8, 9 und das Absorberelement 10 können statt dem dargestellten Kreisquerschnitt auch elliptischen oder ähnlichen geeigneten Querschnitt aufweisen.

Jedes Absorberelement 10 ist derart ausgerichtet angeordnet, daß der Innenring 13 bzw. die Längsbohrung 11 exzentrisch in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne versetzt ist. Das bedeutet, daß die Wandstärke des Absorberelementes 10 gemessen von der Innenseite des Innenringes 13 bis zur Außenseite des Außenringes 12, in einer vertikalen Schnittebene in Fahrzeuglängsrichtung an der Vorderseite (Pfeil A in Fig. 2 b) geringer ist als an der gegenüberliegenden Rückseite (Pfeil B).

Durch die elastische Aufhängung des Innenringes 13 am Außenring 12 über die Stege 14 kann sich der Schenkel 6, 7 bei entsprechender Krafteinleitung radial oder allgemein in einer horizontalen Ebene in dem Absorberelement 10 relativ zum Außenring 12 und somit zum Aufnahmerohr 8, 9 bewegen, bis er sich an die Wandung des Aufnahmerohres 8, 9 anlegt. Gemäß der exzentrischen Anordnung des Absorberelementes 10 bzw. des Schenkels 6, 7 im Absorberelement 10 ist der Bewegungs- bzw. Verformungsweg in Fahrzeuglängsrichtung am größten. Jedoch kann sich der Schenkel 6, 7 auch seitlich bewegen, bis er am Aufnahmerohr 8, 9 anliegt. Die Bewegungsmöglichkeit wird durch die Dämpfungsfähigkeit des Werkstoffes der Stege 14, durch deren Anzahl, Größe und Verteilung bestimmt. In Abhängigkeit von der Lageranordnung (Länge, gegenseitiger Abstand und Anordnung der Absorberelemente) kann auch eine Kippbewegung des Schenkels 6, 7 im Absorberelement 10, d. h. ein Verschwenken der Längsachse des Schenkels 6, 7 und des Innenringes 13 relativ zum Außenring 12, erfolgen (siehe beispielsweise Fig. 3).

Das Absorberelement 10 kann ein Kombinationslager sein, das einen Außenring und einen Innenring aus einem harten, nichtverformbaren Werkstoff wie z. B. Metall oder Hartkunststoff aufweist, die durch elastisch verformbare Stege miteinander verbunden sind.

Bei einem Überschlag, bei dem der Überrollbügel 1, 2 das Fahrzeuggewicht abstützen muß, wird eine wesentliche Kraftkomponente in Längsrichtung der Schenkel 6, 7 (d. h. vertikal) in den Überrollbügel 1, 2 eingeleitet. Dieser wird axial um einen bestimmten Abstand, z. B. um 5 mm, bis zu einem Axialanschlag (nicht dargestellt) am Aufnahmerohr 8, 9 verschoben und stützt sich starr daran ab. Die elastischen Stege 14 können sich entsprechend dieser Axialbewegung verformen.

Eine Abdeckung umgibt die beiden Aufnahmerohre 8, 9 bzw. den Lagerbock 10 (siehe Fig. 4). Der Bereich des eingebauten Überrollbügels 1, 2, der außerhalb der beiden Aufnahmerohre 8, 9 ist (d. h. im wesentlichen das Verbindungsteil 5, das U-förmig oder ähnlich geformt sein kann, und ein oberer Abschnitt des Schenkels 7), ist mit einer Polsterung 16 versehen, die im Ausführungsbeispiel als Schaumstoffummantelung gebildet ist.

In Fig. 3a-c ist ein in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten ausgelenkter Überrollbügel dargestellt (strichliert ist der unausgelenkte Normalzustand dargestellt). Fig. 3c zeigt deutlich das verformte Absorberelement 10 (Schenkel nicht dargestellt), dessen Innenring 13 vom Schenkel unter Verformung der Stege 14 relativ zum Außenring 12 nach hinten verschoben worden ist.

Claims

1. Überrollschutz für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch zumindest einen Überrollbügel (1, 2), der an einer fahrzeugfesten Struktur mittels einer verformbaren, eine begrenzte Relativbewegung des Überrollbügels (1, 2) zur fahrzeugfesten Struktur gestattenden Lagerung gelagert ist.

2. Überrollschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung elastisch verformbar ist.

3. Überrollschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung zumindest ein verformbares, insbesondere elastisch verformbares Absorberelement (10) aufweist.

4. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überrollbügel (1, 2) mit zwei Schenkeln (6, 7) in fahrzeugfesten Aufnahmerohren (8, 9) gelagert ist.

5. Überrollschutz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Normalzustand jeder Schenkel (6, 7) durch zumindest ein Absorberelement (10) von der Wandung seines Aufnahmerohres (8 bzw. 9) beabstandet gehalten ist.

6. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorberelement (10) den Schenkel (6, 7) ringförmig umgibt.

7. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (6, 7) im Absorberelement (10) exzentrisch aufgenommen ist.

8. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorberelement (10) einen Außenring (12) und einen Innenring (13) aufweist und die beiden Ringe (12, 13) mit Stegen (14) miteinander verbunden sind.

9. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorberelement (10) aus Elastomerwerkstoff hergestellt ist.

10. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorberelement (10) ein Elastomer-Metall-Kombinationselement ist.

11. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorberelement (10) mit Schrauben am Schenkel (6, 7) oder am Aufnahmerohr (8, 9) befestigt ist.

12. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorberelement (10) auf dem Schenkel (6, 7) aufvulkanisiert ist.

13. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Bewegungsweg des Schenkels (6, 7) im Absorberelement (10) in etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist.

14. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Überrollbügel (1, 2) einen verlängerten Schenkel (6) aufweist.

15. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Abschnitt (5) des Überrollbügels (1, 2) eine Polsterung (16) aufweist.

16. Überrollschutz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung (16) ein den Überrollbügel (1, 2) ummantelnder Schaumstoff ist.

17. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Überrollbügels (1, 2) an jedem Schenkel (6, 7) zwei voneinander beabstandete Absorberelemente (10) beinhaltet.

18. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung bzw. das Absorberelement (10) eine Axialbewegung der beiden Schenkel (6, 7) bis zu einem Axialanschlag am Aufnahmerohr (8, 9) zuläßt.

19. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Überrollbügel (1, 2) an einem Cabriolet in etwa hinter den beiden Sitzen (3, 4) angeordnet sind.

20. Überrollschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entnahmesicherung für den Überrollbügel (1, 2) vorgesehen ist.

21. Überrollschutz nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmesicherung eine mechanische Sperre ist.