DE19831133A1 - PKW mit einem in eine im wesentlichen vertikal angehobene Position bringbaren Dachsegment - Google Patents

PKW mit einem in eine im wesentlichen vertikal angehobene Position bringbaren Dachsegment

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DE19831133A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen (PKW) mit einem einer Öffnung im Fahrzeugdach zugeordneten Dachsegment, welches bspw. geführt in einer sich beidseitig auf dem Fahrzeugdach in Fahrzeug-Längsrichtung erstreckenden Reling, ausgehend von der die Öffnung verschließenden Position im wesentlichen vertikal anhebbar ist. Erfindungsgemäß ist ein das Dachsegment im Falle eines Fahrzeug-Unfalls schlagartig in die angehobene Position bewegender Mechanismus vorgesehen. Dieser kann als Folge geeigneter Sensorsignale pyrotechnisch ausgelöst werden. Zusätzlich kann im Fahrzeug-Innenraum im Dachbereich zumindest ein Airbagsystem vorgesehen sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraft­ wagen (PKW) mit einem einer Öffnung im Fahrzeugdach zugeordneten Dachsegment, welches ausgehend von der die Öffnung verschließenden Position in eine im wesentlichen vertikal angehobene Position bringbar ist. Zum technischen Umfeld wird lediglich beispielshalber auf die DE 43 44 604 C1 verwiesen.
Bekannt sind eine Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen für beweg­ bare Dachsegmente an Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen. Neben den am häufigsten anzutreffenden üblichen Schiebedächern, die ausgehend von der eine Dachöffnung oder Dachluke verschließenden Posi­ tion unter das ansonsten starre Fahrzeugdach geschoben werden, wenn die Dachöffnung freigelegt werden soll, sind auch die sog. Spoiler- Schiebedächer bekannt, bei denen das verschiebbare Dachsegment über das hinter der Dachöffnung liegende starre Fahrzeugdach geschoben wird.
Eine weitere insbesondere im Hinblick auf eine einfache Ausbildung der Füh­ rungsschienen für das verschiebbare Dachsegment vorteilhafte Ausfüh­ rungsform zeigt die oben genannte DE 43 44 604 C1. Hier ist das Dachseg­ ment sowohl in seinem bezüglich der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges vor­ deren Bereich als auch im hinteren Bereich in der Dachreling bzw. in einem Sockel derselben verschiebbar geführt. Dabei wird ausgehend von der die Dachluke bzw. Dachöffnung verschließenden Position das Dachsegment zunächst in Vertikalrichtung angehoben, d. h. gegenüber dem Fahrzeug- Dachrahmen nach oben bewegt und kann anschließend daran in Horizontal­ richtung verschoben werden (insbesondere bezüglich Fahrtrichtung nach hinten), um die Dachöffnung mehr oder weniger freizugeben.
An einem Fahrzeug-Dachsystem mit einem im wesentlichen vertikal anheb­ baren Dachsegment systemspezifische und signifikant vorteilhafte Weiterbil­ dungen aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch einen das Dachseg­ ment im Falle eines Fahrzeug-Unfalls schlagartig in die angehobene Position bewegenden Mechanismus. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind In­ halt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird sozusagen eine Unterfunktion des aus der genannten DE 43 44 604 C1 bekannten Dachsystemes im Falle eines Fahrzeugcrashs bzw. Unfalls des KFZ's/PKW's im Hinblick auf eine gesteigerte Sicherheit der Fahrzeuginsassen bzw. im Hinblick auf ein verringertes Verletzungsrisiko derselben genutzt, und zwar die Unterfunktion des (zumindest im wesentli­ chen) vertikalen Anhebens des Dachsegmentes. Durch dieses (im wesentli­ chen) vertikale Anheben ensteht nämlich ein nach oben hin vergrößerter Fahrzeug-Innenraum, wodurch das Verletzungsrisiko durch mögliche Kolli­ sionen mit den Innenraumwänden verringert wird. Die Fahrzeug-Insassen erhalten somit im Falle eines Crashs/Unfalls einen vergrößerten Freiraum im Kopfbereich, wenn bei einem solchen Crash - hierbei kann es sich um einen Frontal- oder Heckaufprall, aber auch um einen Seitenaufprall oder um einen Fahrzeug-Überschlag handeln - das bewegbare Dachsegment quasi schlag­ artig angehoben wird.
Von besonderem Vorteil ist ein solchermaßen vergrößerter Innenraum, der durch das Anheben des oder ggf. der mehreren Dachsegmente(s) mit der Umgebung verbunden wird - schließlich wird durch dieses schlagartige An­ heben die Dach-Öffnung teilweise freigelegt - auch in Verbindung mit der Auslösung von im Fahrzeug-Innenraum vorhandenen Airbagsystemen. Ein durch die Auslösungen dieser Airbagsysteme im Falle eines Crashs hervor­ gerufener Luftdruckanstieg im Fahrzeug-Innenraum kann auf diese Weise vermieden werden.
In diesem Zusammenhang kann es besonders vorteilhaft sein, im Innenraum insbesondere im Dachrahmenbereich nahe des vertikal anhebbaren Dach­ segmentes ein (ggf. zusätzliches) Airbagsstem vorzusehen, das diesem Fahrzeug-Dachsystem in spezieller Weise angepaßt ist. Durch dieses Air­ bagsystem kann dann nicht nur der Bereich seitlich des Kopfes des oder der Fafhrzeug-Insassen abgepolstert werden, sondern auch der Bereich ober­ halb des Kopfes, was bei üblichen PKWs ohne ein derartiges vertikal anheb­ bares Dachsegment wegen der nicht ausreichenden Kopfraumfreiheit nicht möglich ist.
Was die Auslösung des das oder ggf. die mehreren Dachsegment(e) in die angehobene Position bewegenden Mechanismus betrifft, so kann dies ana­ log den Airbagsystemen oder den bekannten Gurtstraffern für die Insassen- Sicherheitsgurte auf pyrotechnischem Wege erfolgen. Alternativ ist jedoch auch eine Auslösung eines vorgespannten Federelementes, welches somit den besagten Mechanismus bildet, möglich, und das dann - analog den bei Cabriolets bekannten ausfahrbaren Überrollbügeln - das zumindest im we­ sentlichen vertikal anhebbare Dachsegment unter Einfluß der Federkraft in die gewünschte (angehobene) Position bewegt. Initiiert wird dabei die Auslö­ sung des das Dachsegment bewegenden Mechanismus durch geeignete Sensorsignale (Crashsensor und/oder Überschlagsensor), wie die anderen bekannten Sicherheitssysteme auch.
Insbesondere für die Ausführungsvariante einer pyrotechnischen Auslösung des besagten Mechanismus ist es möglich, diesen das Dachsegment schlagartig anhebenden Mechanismus als Kolben-Zylinder-Einheit auszubil­ den, die dann über geeignete (geläufige und daher dem Fachmann be­ kannte) Übertragungsglieder die gewünschte Dachsegment-Bewegung her­ vorruft. Betätigt werden kann diese Kolben-Zylinder-Einheit dann durch das die (oder das) Airbagsystem(e) befüllende Gas; d. h. die für die Befüllung der Airbags bzw. Luftsäcke vorgesehene Gasmasse betätigt zunächst die Kol­ ben-Zylinder-Einheit im gewünschten Sinne und wird danach in die Airbags eingeleitet.
Was die Führung des Dachsegmentes zur Umsetzung der im wesentlichen vertikalen Anhebebewegung betrifft, so gibt es hierfür verschiedene Möglich­ keiten.
Beispielsweise kann das Dachsegment ähnlich der bereits genannten DE 43 44 604 C1 in einer sich beidseitig auf dem Fahrzeugdach in Fahr­ zeug-Längsrichtung erstreckenden Reling, d. h. insbesondere in im wesent­ lich vertikal verlaufenden Streben derselben vorgesehen sein. U. a. aus Sta­ bilitätsgründen kann dabei die Reling mit ihren Streben in den Dachrahmen der Fahrzeug-Karosseriestruktur integriert sein. Hiermit ist eine weitere Stei­ gerung der Fahrzeug-Sicherheit im Hinblick auf einen Unfall und insbesonde­ re auf einen Überschlag des Fahrzeuges erzielbar, nämlich wenn diese Re­ ling bei geeigneter Dimensionierung zusätzlich als Überrollbügel wirkt.
Es ist aber auch möglich, das im wesentlichen vertikal anhebbare Dachseg­ ment in geeigneter Weise über Hebel oder dgl. am Fahrzeugdach bzw. am Dachrahmen zu befestigen, die dann die besagte Anhebbewegung ermögli­ chen. Beispielsweise ist über vier Hebel eine Vierpunktlagerung des rechteckigen Dachsegmentes jeweils in seinen Ecken realisierbar, wobei diese He­ bel in gleicher Richtung verschwenkbar sein können, derart daß sie als Par­ allelogramm-Lenker wirken, wie auch eines der beiden im folgenden erläu­ terten bevorzugten Ausführungsbeispiele zeigt.
Die beiden beigefügten Fig. 1, 2 zeigen jeweils in einer stark verein­ fachten Perspektivansicht den Dachbereich eines erfindungsgemäßen Per­ sonenkraftwagens. Fig. 1 zeigt dabei ein in einer Reling geführtes, vertikal anhebbbares Dachsegment, während in Fig. 2 eine Dachsegment-Führung mit Hebeln dargestellt ist. Gleiche Elemente sind in den beiden Figuren mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
Mit der Bezugsziffer 1 ist der Dachrahmen eines Personenkraftwagens (PKW's) bezeichnet, der sich wie üblich an die vordere A-Säule 2 anschließt. Mit der Bezugsziffer 3 ist die übliche B-Säule der Karosserie des PKW's bzw. Kraftfahrzeuges bezeichnet und mit der Bezugsziffer 4 die lediglich bruch­ stückhaft dargestellte C-Säule. Im hinteren Bereich läuft der Dachrahmen 1 in einer sog. D-Säule 5 aus.
Im vom Dachrahmen 1 umschlossenen Fahrzeugdach 6 ist zumindest eine Dach-Öffnung 7 vorgesehen, der ein unterschiedlich positionierbares Dach­ segment 8 zugeordnet ist. Die Dach-Öffnung 7 (im folgenden auch Öffnung 7 genannt) ist somit vom Dachsegment 8 verschließbar oder freilegbar. Dabei sind beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 hintereinander angeordnet zwei verschiebbare Dachsegmente 8a, 8b vorgesehen, die demzufolge einer vor­ deren Dach-Öffnung 7a sowie einer hinteren Öffnung 7b zugeordnet sind.
Im folgenden wird zunächst das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erläutert:
Hier ist eine zwischen den beiden Öffnungen 7a, 7b quer zur Fahrzeug- Längsrichtung 9 verlaufende Querstrebe 10 Bestandteil des Dachrahmens 1 und erhöht die Stabilität des Fahrzeugdaches 6 bzw. der gesamten PKW- Karosserie.
Um die Dach-Öffnungen 7a, 7b freilegen bzw. wieder verschließen zu kön­ nen, sind die Dachsegmente 8a, 8b verschiebbar und sind hierzu in einer an sich bekannten auf dem Fahrzeugdach 6 vorgesehenen Reling 11 ver­ schiebbar geführt. Diese Reling 11 erstreckt sich wie üblich in Fahrzeug- Längsrichtung 9 und ist sowohl linksseitig als auch rechtsseitig des PKW's vorgesehen. Dabei besteht die Reling 11 aus einer im wesentlichen hori­ zontal verlaufenden sog. Horizontalleiste 11a sowie mehreren die Horizon­ talleiste 11a tragenden und die Verbindung zum Dachrahmen 1 herstellen­ den Vertikalstreben 11b. Wie ersichtlich läuft hier die Horizontalleiste 11a im vorderen Bereich in die A-Säule 2 aus, wobei kurz dahinter eine erste Verti­ kalstrebe 11b vorgesehen ist. In etwa im Bereich der B-Säule 3 sowie der Querstrebe 10 befindet sich eine zweite Vertikalstrebe 11b und eine dritte Vertikalstrebe 11b ist im Bereich der C-Säule 4 vorgesehen. Im hinteren Endbereich läuft die Horizontalleiste 11a (ähnlich dem vorderen Endbereich) in die D-Säule 5 aus.
Nun sind in der Horizontalleiste 11a sowie zumindest in den im Bereich der Dach-Öffnungen 7a und 7b liegenden Vertikalstreben 11b Führungsschienen vorgesehen, in denen jedes Dachsegment 8 bzw. 8a und 8b verschiebbar geführt ist bzw. sind. Anhand der Figur soll zunächst die Verschiebebewe­ gung der Dachsegmente 8 erläutert werden, wobei sich im hier dargestellten Zustand das vordere Dachsegment 8a in der die vordere Dach-Öffnung 7a verschließenden Position befindet, während das hintere Dachsegment 8b die hintere Öffnung 7b freigibt und sich somit in der gemäß den Pfeilen 19 voll­ ständig in Vertikalrichtung angehobenen Position befindet. Wie ersichtlich liegt das Dachsegment 8b in dieser Position oberhalb der freigelegten Dach- Öffnung 7b in Höhe der Horizontalleiste 11a der Reling 11.
Um ausgehend von seiner nicht dargestellten, die Öffnung 7b verschließen­ den Position in Fig. 1 dargestellte Position zu gelangen, wird das Dach­ segment 8b somit gemäß Pfeil 19 vertikal angehoben, d. h. entlang der mitt­ leren im Bereich der B-Säule 3 sowie der hinteren im Bereich der C-Säule 4 vorgesehenen Vertikalstreben 11b aus seiner bündig im Dachrahmen 1 lie­ genden Position in die Höhe der Horizontalleiste 11a der Reling 11 verfah­ ren. Anschließend daran kann im übrigen das Dachsegment 8b längs dieser Horizontalleiste 11a innerhalb der Führungsschiene derselben im wesentli­ chen in horizontaler Richtung nach vorne verschoben werden, was hier je­ doch nicht dargestellt ist.
Beim hier erläuterten Ausführungsbeispiel ist es im übrigen auch möglich, das vordere Dachsegment 8a analog dem hinteren Dachsegment 8b zu be­ wegen bzw. verschiedenartig zu positionieren.
Diese beschriebene Gestaltung eines PKW-Dachsystemes besitzt nun grundsätzlich eine Vielzahl von Vorteilen:
Befinden sich die Dachsegmente 8a, 8b in ihrer jeweiligen abgesenkten und somit die Dach-Öffnungen 7a, 7b verschließenden Position, so besitzt der PKW das Exterieur-Design eines üblichen relativ flachen niedrigen Fahrzeu­ ges und bietet somit ein sportlich elegantes Erscheinungsbild. Bei schneller Fahrt beispielsweise auf Autobahnen macht sich die damit verbundene nied­ rige Querschnittsfläche vorteilhaft bemerkbar. Wird hingegen zumindest ei­ nes der Dachsegmente 8a, 8b in die angehobene Position gebracht, d. h. vertikal nach oben auf die Höhe der Horizontalleiste 11a der Reling 11 ver­ fahren, so wird im Fahrzeug-Innenraum unterhalb dieses angehobenen Dachsegmentes 8a bzw. 8b ein vergrößerter Freiraum und somit eine er­ höhte Kopffreiheit geschaffen. Dies kann bei Fahrten in schwierigem Gelän­ de erwünscht sein, ermöglicht aber darüber hinaus auch dem jeweiligen Passagier beispielsweise ein bequemes Tragen eines Kopfhörers oder er­ laubt erhöhte Sitzpositionen, was in machen Situationen für den Fahrer des PKW's wünschenswert sein kann. Auch ist mit einem Freilegen der Dachöff­ nung 7 (7a, 7b) nahezu jede gewünschte Luftdurchströmung des Fahrzeug- Innenraumes einstellbar. Dabei ergibt sich durch alleiniges Anheben eines oder der beiden Dachsegmente 8a, 8b vorteilhafterweise ein vergrößertes Fahrzeug-Innenraumvolumen, wodurch Wärmestau verhindert werden kann bzw. die Fahrgastzellenaufheizung reduziert werden kann.
Insbesondere zu nennen ist jedoch ein erheblicher Sicherheitsgewinn, wenn - wie eingangs bereits ausführlich erläutert - die Dachsegmente 8a, 8b im Falle eines Fahrzeug-Crashs bzw. -Unfalls ausgehend von ihrer die Dachöff­ nungen 7a, 7b verschließenden Position schlagartig gemäß den Pfeilen 19 in die vertikal angehobene (hier nur für das hintere Dachsegment 8b darge­ stellte) Position gebracht werden. Figürlich nicht dargestellt ist der diese schlagartige Anhebebewegung auslösende Mechanismus, da dieser ver­ schiedenartig ausgebildet sein kann, so bspw. als weiter oben bereits be­ schriebene Kolben-Zylinder-Einheit oder in Form eines oder mehrerer vorge­ spannter Federelemente.
Neben diesen genannten Beispielen kommen jedoch auch andere Mecha­ nismen zur schlagartigen Anhebung des Dachsegmetes 8 (bzw. der Dach­ segmente 8a, 8b) in Frage. Weniger geeignet ist hingegen der regulär für die Dachsegmente 8a, 8b vorgesehene Antrieb, mit welchem diese in jeweils gewünschte die Dachöffnungen 7a und/oder 7b freilegende Positionen ge­ fahren werden können. Dieser Antrieb wäre für die erfindungsgemäße Si­ cherheitsfunktion nämlich üblicherweise zu langsam.
Für diesen regulären Antrieb bzw. für die Verschiebebewegung des in den Führungsschienen gleitgelagerten oder wälzgelagerten Dachsegmentes 8 können im übrigen geeignete Zugmittelgetriebe oder Hebelgetriebe vorgese­ hen sein. Als Zugmittel kommen die üblichen Seil- oder Kettenzüge oder fle­ xible Kabel zum Einsatz, ähnlich den Hebelgetrieben können auch Kreuz­ gelenke verwendet werden. Neben karosseriefest angebundenen Stellmoto­ ren für den Antrieb kann auch vorgesehen sein, daß das Dachsegment 8 selbst mit einem seine Verschiebebewegung initiierenden Stellmotor verse­ hen ist.
Zumindest abstrakt dargestellt ist in Fig. 1 jedoch ein weiteres Sicherheits­ element, nämlich ein im Fahrzeug-Innenraum im Bereich des Dachrahmens 1 vorgesehenes (und hier im aufgeblasenen Zustand gezeigtes) Airbagsystem 20. Dieses Airbagsystem 20 ist der Geometrie des beschriebenen Dachsy­ stemes angepaßt und deckt somit im aufgeblasenen Zustand nicht nur den Seitenbereich des Kopfes des oder der Fahrzeug-Insassen ab, sondern auch den Bereich oberhalb des Kopfes, was aufgrund des gemäß Pfeil 19 angehobenen Dachsegmentes 8 wegen der daraus resultierenden Kopf­ raumfreiheit einfach möglich ist.
Ein derartiges Airbagsystem 20 ist auch im weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vorgesehen, welches im folgenden erläutert wird:
Hier sind der Einfachheit halber neben dem Dachrahmen 1 lediglich die A- Säule 2 sowie die D-Säule 5 der Fahrzeug-Karosseriestruktur dargestellt. Im Fahrzeugdach 6 ist hier nur eine Dachöffnung 7 dargestellt, die von einem Dachsegment 8 verschließbar ist bzw. üblicherweise verschlossen ist.
Insbesondere im Falle eines Fahrzeug-Unfalles ist jedoch dieses Dachseg­ ment 8 schlagartig in die dargestellte, gegenüber dem Fahrzeugdach 6 ge­ mäß Pfeilrichtung 19 im wesentlichen vertikal angehobene Position bringbar, um hierdurch einen insbesondere im Hinblick auf die Kopffreiheit vergrößer­ ten Fahrzeug-Innenraum zu schaffen. Wie ersichtlich ist das hier rechteckige Dachsegment 8 über insgesamt vier jeweils in den Eckbereichen angeord­ nete Hebel 21 nach Art eines Parallelogrammgelenkes am Fahrzeugdach 6 bzw. genauer am Dachrahmen 1 befestigt. Diese Hebel 21 sind somit um ei­ ne quer zur Fahrzeug-Längsrichtung 9 verlaufende Achse jeweils bezüglich des Dachrahmens 1 sowie bezüglich des Dachsegmentes 8 verschwenkbar, so daß mit einer durch die Pfeile 22 dargestellten Verschwenkbewegung derselben das Dachsegment 8 aus seiner die Dach-Öffnung 7 verschließen­ den Position vertikal nach oben (und zusätzlich geringfügig in Fahrzeug- Längsrichtung 9 nach hinten) bewegt wird. Dabei ist ein diese Bewegung des Dachsegmentes 8 gemäß Pfeil 19 bzw. der Hebel 9 gemäß Pfeilen 22 initiierender Mechanismus nicht dargestellt, kann jedoch in unterschiedlich­ ster Weise - bspw. wie weiter oben allgemein erläutert - ausgebildet sein.
Insgesamt bewirkt die erfindungsgemäße Ausbildung eines Kraftfahrzeug- Dachsystemes eine Veringerung der Verletzungsgefahren für die Fahrzeug- Insassen bei Kollisionen und Überschlägen des Fahrzeuges. Dabei sei noch darauf hingewiesen, daß selbstverständlich eine Vielzahl von Details insbe­ sondere konstruktiver Art durchaus abweichend von den gezeigten Ausfüh­ rungsbeispielen gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1
Dachrahmen
2
A-Säule
3
B-Säule
4
C-Säule
5
D-Säule
6
Fahrzeugdach
7
,
7
a(vordere) Dach-Öffnung
7
bhintere Dach-Öffnung
8
,
8
a(vorderes) Dachsegment
8
bhinteres Dachsegment
9
Fahrzeug-Längsrichtung
10
Querstrebe (zwischen
7
a und
7
b, ist Bestandteil von
1
)
11
Reling
11
aHorizontalleiste von
11
11
bVertikalstrebe von
11
19
Pfeil: Anheben von
8
in Vertikalrichtung
20
Airbagsystem
21
Hebel
22
Pfeil: Verschwenken von
21

Claims (6)

1. Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen (PKW) mit einem einer Öffnung (7, 7a, 7b) im Fahrzeugdach (6) zugeordneten Dach­ segment (8, 8a, 8b), welches ausgehend von der die Öffnung (7) ver­ schließenden Position in eine im wesentlichen vertikal angehobene Position bringbar ist, gekennzeichnet durch einen das Dachsegment (8) im Falle eines Fahrzeug-Unfalls schlagartig in die angehobene Position bewegenden Mechanismus.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Dachsegment (8) schlagartig anhebende Mechanismus als Folge geeigneter Sensorsignale pyro­ technisch ausgelöst wird.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Fahrzeug-Innenraum im Dachbe­ reich zumindest ein Airbagsystem (20) vorgesehen ist.
4. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dachsegment (8, 8a, 8b) im we­ sentlichen vertikal anhebbar in einer sich beidseitig auf dem Fahr­ zeugdach (6) in Fahrzeug-Längsrichtung (9) erstreckenden Reling (11) geführt ist.
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reling (11) in den Dachrahmen (1) der Fahrzeug-Karosseriestruktur integriert ist.
6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dachsegment (8) über die im we­ sentlichen vertikale Anhebbewegung ermöglichende Hebel (21) am Fahrzeugdach (6) befestigt ist.
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