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Die
Erfindung betrifft eine Überrollschutz-Vorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 näher definierten Art.
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In
der
DE 43 45 394 C2 ist
eine Überrollschutz-Vorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug der eingangs erwähnten
Art beschrieben. Dabei wird ein U-förmiger Überrollbügel in seiner Ruhelage durch eine
lösbare
Haltevorrichtung gehalten. Die Haltevorrichtung umfaßt einen
mit dem Überrollbügel verbundenen
Querstift und einen daran angreifenden ortsfest gelagerten Halteriegel.
An dem Querstift ist eine Haltewippe angeordnet, die in Ruhelage
des Überrollbügels in
Schlitze einer an einem Gehäuse
befestigbaren Haltekonsole eingreift. Die Haltewippe ist schwenkbar
ausgebildet, um Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können. An
der Haltekonsole ist ein Aktuator vorgesehen, mittels dessem der
Halteriegel zum Lösen
der Haltevorrichtung betätigbar
ist. Der Aktuator greift an einem Ende des Halteriegels an und dreht
das andere Ende des Halteriegels aus dem Eingriff mit der Haltewippe.
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Nachteilig
ist dabei jedoch, daß zum
Lösen der
Haltevorrichtung der Halteriegel aus dem Eingriff mit der schwenkbaren
Haltewippe gebracht werden muß.
Um dies zu gewährleisten,
muß eine
geeignete Führung
der Haltewippe vorgesehen werden, wodurch zusätzlicher konstruktiver Aufwand
notwendig ist und das Lösen
bei einem Ausfall der Führung
der Haltewippe verzögert
bzw. verhindert werden kann.
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Aus
der Praxis sind Aktuatoren zum Betätigen von Halteriegeln bei Überrollschutz-Vorrichtungen
für Kraftfahrzeuge
bekannt, die als Elektromagneten ausgebildet sind. Dabei wird der
Anker des Elektromagneten in erregtem Zustand der Magnetspule derart
angesteuert, daß der
Halteriegel aus dem Eingriff eines mit dem Überrollbügel verbundenen Halteelementes
gebracht wird. Der Halteriegel wird meist von einer Federeinrichtung
in seiner Haltestellung gehalten.
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Nachteilig
ist dabei jedoch, daß große Übersetzungsverhältnisse
zur Erzeugung der erforderlichen Stellkräfte vorgesehen werden müssen. Dazu wird
ein Hebelarm des Halteriegels, an welchem der Anker des Elektromagneten
angreift, sehr lang ausgebildet. Daraus resultieren wiederum große Stellwege,
die eine Verzögerung
der Verlagerung bzw. des Ausfahrens des Überrollbügels bei einem Unfall insbesondere
mit einem Überschlag
des Kraftfahrzeuges aus seiner verriegelten Ruhelage in seine Stützlage verursachen.
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Aus
der
DE 196 40 108
C1 ist ein piezoelektrisches Antriebsmodul bekannt, welches
einen piezoelektrischen Linearaktuator in Stapel- oder Multilayerbauweise
und ein formschlüssiges
Weg- oder Winkelvergrößerungssystem
mit geeigneter Anzahl und geeigneten Abmessungen von Übertragungsgliedern
aufweist. Der piezoelektrische Aktuator bildet zusammen mit den Übertragungsgliedern
eine kompakte modulartige Baueinheit, wobei der Aktuator und die Übertragungsglieder
in einem Gehäuse gelagert
und angeordnet sind. Das piezoelektrische Antriebsmodul soll als
schlanker Aktuator mit Antriebshüben
bis zu einigen Millimetern oder Antriebswinkeln bis zu mehreren
Grad bei zielorientierten Übertragungsfunktionen
vielseitig einsetzbar sein.
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Dabei
ist jedoch von Nachteil, daß das
Antriebsmodul einen komplexen Aufbau aufweist und trotz kompakter
Bauweise viel Bauraum benötigt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache Überrollschutz-Vorrichtung zur
Verfügung
zu stellen, mittels der ein Lösen
einer Halteeinrichtung eines Überrollbügels sicher
gewährleistet
ist und die nur geringe Zeit benötigt,
um den Überrollbügel aus
seiner verriegelten Ruhelage in seine endgültige Stützlage zu verlagern.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Überrollschutz-Vorrichtung für Kraftfahrzeuge
gemäß den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist der
Aktuator mit einer Piezokeramik versehen, die aufgrund einer spannungsabhängigen Längenänderung
das Sperrelement betätigt
und die Halteeinrichtung löst.
Mit einer Piezokeramik können
hohe Stellkräfte
erzeugt werden. Dies hat den Vorteil, daß nur geringe Übersetzungsverhältnisse
mit kleinen Stellwegen der Piezokeramik vorgesehen werden müssen, wodurch
die Gesamtaufstellzeit bzw. die Aktivierungszeit der Überrollschutz-Vorrichtung
gering ist und nur wenig Bauraum benötigt wird.
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Somit
gewährleistet
die erfindungsgemäße Überrollschutz-Vorrichtung, daß der Überrollbügel bei
einem Unfall bzw. einem Überschlag
des Kraftfahrzeuges in kürzester
Zeit von seiner verriegelten Ruhelage in seine Stützlage verlagert
werden kann.
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Dadurch,
daß der
Aktuator mit einer Piezokeramik versehen ist, ist zusätzlich in
vorteilhafter Weise eine Beeinträchtigung
des Auslösemechnismus durch Überspannungen
und eine daraus resultierende Beschädigung des Aktuators ausgeschlossen,
so daß eine
höhere
Sicherheit erreicht wird.
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Weiter
ist von Vorteil, daß die
erfindungsgemäße Überrollschutz-Vorrichtung
aufgrund der reduzierten Teileanzahl niedrige Herstellkosten verursacht
und ein geringes Gewicht aufweist.
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Weitere
Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen
und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispiel.
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Die
einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Teil einer Überrollschutz-Vorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug
mit einem aus einer abgesenkten Ruhelage in eine obere Stützlage und
zurück
verlagerbaren Überrollbügel (nicht
dargestellt), der in seiner Ruhelage von einer lösbaren Halteeinrichtung 2 gehalten ist.
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Die
Haltevorrichtung 2 umfaßt ein mit dem Überrollbügel verbundenes
Halteelement 3 und ein daran angreifendes ortsfest drehbar
gelagertes Greifelement 4.
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Zum
Lösen der
Halteeinrichtung 2 wird ein das Greifelement 4 gegen
Drehen sicherndes Sperrelement 5 von einem Aktuator 6 betätigt. Der Aktuator 6 weist
eine Piezokeramik 7 auf, welche von einem Aktuatorgehäuse 8 umgeben
ist. Die Betätigung
des Sperrelements 5 erfolgt durch eine spannungsabhängige Längenänderung
der Piezokeramik 7, wobei die Längenänderung der Piezokeramik 7 über ein
Zwischenglied 9 von der Piezokeramik 7 auf das
Sperrelement 5 übertragen
wird, welches in eine die Halteeinrichtung 2 in gelöste Stellung
bringende Drehbewegung versetzt wird.
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Der
Querschnitt des Zwischengliedes 9 ist T-förmig ausgebildet,
wobei das Zwischenglied 9 mit einer Stirnfläche 10 seines
Quersteges 11 an die Piezokeramik 7 angrenzt und
mit einer Stirnfläche 12 seines
Längssteges 13 an
dem Sperrglied 5 anliegt.
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Das
Zwischenglied 9 ist über
den Längssteg 13 in
dem Aktuatorgehäuse 8 geführt und
mittels einer koaxial zu dem Längssteg 13 angeordneten
Feder bzw. Schraubenfeder 14, welche zwischen dem Aktuatorgehäuse 8 und
dem Quersteg 11 in Einbaulage vorgespannt ist, gegen die
Piezokeramik 7 gedrückt.
Damit ist in jeder Stellung des Zwischengliedes 9 eine
spielfreie Anlage zwischen der Piezokeramik 7 und dem Zwischenglied 9 gewährleistet,
so daß eine
Verzögerung
der Übertragung
der Längenänderung
der Piezokeramik 7 vermieden wird.
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Das
Sperrelement 5 weist einen ersten Hebelarm 15 und
einen zweiten Hebelarm 16 auf, die rechtwinklig zueinander
angeordnet sind, wobei das Sperrelement 5 an der Verbindungsstelle
der beiden Hebelarme 15, 16 drehbar in dem Aktuatorgehäuse 8 gelagert
ist. Der erste Hebelarm 15 ist länger als der zweite Hebelarm 16 ausgebildet,
wodurch die Längenänderung
der Piezokeramik 7 eine Auslenkbewegung des ersten Hebelarmes 15 bewirkt,
die um einen dem Längenverhältnis der
beiden Hebelarme 15, 16 entsprechenden Faktor
größer als
die Längenänderung
ist.
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Zwischen
dem Aktuatorgehäuse 8 und
dem ersten Hebelarm 15 des Sperrelements 5 ist
eine das Sperrelement 5 in Sperrlage haltende Federeinrichtung 17 angeordnet.
In Sperrlage übergreift
das Sperrelement 5 mit einem an dem ersten Hebelarm 15 ausgebildeten
Fortsatz 19 einen Vorsprung 20 des Greifelementes 4.
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Das
Greifelement 4 ist drehbar in dem Aktuatorgehäuse 8 gelagert
und wird bei geschlossener Halteeinrichtung 2 von dem Sperrelement 5 entgegen
einer Federkraft einer weiteren Federeinrichtung 21 in
einer vorbestimmten Position gehalten.
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Befindet
sich der Überrollbügel in seiner
eingefahrenen Ruhelage, greift das mit dem Überrollbügel fest verbundene Halteelement 3 bei
geschlossener Halteeinrichtung 2 in eine Aussparung 22 des Greifelementes 4 ein.
Dabei wird der Überrollbügel von
dem Greifelement 4 über
das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Bolzen ausgebildete Halteelement 3 in seiner Ruhelage
gehalten.
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Die
Federeinrichtung 17 und die weitere Federeinrichtung 21 weisen
jeweils eine Schraubenfeder 18, 23 auf, welche
fest mit dem Aktuatorgehäuse 8 verbunden
sind, wobei es selbstverständlich
im Ermessen des Fachmannes liegt, andere für den Anwen dungsfall geeignete
Federarten für
die Schraubenfedern 18, 23 vorzusehen.
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Die
Halteeinrichtung 2 bzw. der Aktuator 6 wird bei
einem Unfall bzw. einem Überschlag
des Kraftfahrzeuges von einem Überschlagsensor
angesteuert, wobei an der Piezokeramik 7 eine Spannung angelegt
wird, die deren Längenänderung
bewirkt. Die Piezokeramik 7 wird dabei an ihrem dem Zwischenglied 9 abgewandten
Ende von dem Aktuatorgehäuse 8 abgestützt, so
daß sich
die Piezokeramik 7 in Richtung des Zwischengliedes 9 ausdehnt.
Diese Ausdehnung bewirkt eine translatorische Verschiebung des Zwischenglieds 9,
welches wiederum an dem zweiten Hebelarm 16 des Sperrelementes 5 angreift.
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Die
Verschiebung des Zwischenglieds 9 wiederum bewirkt, daß das Sperrelement 5 entgegen
der Federkraft der Schraubenfeder 18 der Federeinrichtung 17 um
eine Drehachse 24 gedreht wird und der Fortsatz 19 des
ersten Hebelarmes 15 aus dem Eingriff mit dem Vorsprung 20 des
Greifelements 4 gebracht wird.
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Wenn
das Greifelement 4 nicht mehr von dem Sperrelement 5 gehalten
wird, dann wird das Greifelement 4 von der Schraubenfeder 24 der
weiteren Federeinrichtung 22 um eine Drehachse 25 in Einbaulage
derart nach oben gedreht, daß das
Halteelement 3 aus der Aussparung 22 des Greifelementes 4 austreten
kann.
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Der Überrollbügel wird über einen
an sich aus dem Stand der Technik bekannten Mechanismus, der eine
mit dem Überrollbügel fest
verbundenen federbelasteten Zylinder-Kolbeneinheit (nicht dargestellt)
aufweist, durch Federkraft aus seiner eingefahrenen Ruhelage in
seine ausgefahrene Stützlage
verlagert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet
dies, daß sobald
das Halteelement 3 aus dem Eingriff des Greifelements 4 gelangt,
der Überrollbügel in seiner
Stützlage
gebracht werden kann.
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Darüber hinaus
besteht bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verstellmechanismus des Überrollbügels die
Möglichkeit, den Überrollbügel durch
ein gewillkürtes
Signal eines Fahrers des Kraftfahrzeuges mittels einer weiteren
ebenfalls mit dem Überrollbügel verbundenen
hydraulischen bzw. pneumatischen Zylinder-Kolbeneinheit 26 entgegen der
Federkraft der federbelasteten Zylinder-Kolbeneinheit willkürlich aus
seiner Ruhelage in seine Stützlage
zu verstellen. Dabei ist der Überrollbügel in jeder Position
zwischen der Ruhelage bis zu seiner oberen Stützlage durch eine Verriegelungseinrichtung
entgegen seiner Einfahrrichtung arretierbar.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist das Halteelement 3 an der weiteren Zylinder-Kolbeneinheit 26 angebracht,
wodurch bei gelöster
Halteeinrichtung 2 die Wirkung der weiteren Zylinder-Kolbeneinheit 26 auf
den Überrollbügel aufgehoben
wird und dieser ungestört
in seine Stützlage
verlagert werden kann.
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Wird
der Überrollbügel nach
einem unfallbedingten Lösen
der Halteeinrichtung aus seiner ausgefahrenen Stützlage in seine eingefahrene
Ruhelage zurückbewegt,
greift das Halteelement 3 in die Aussparung 22 des
Greifelements 4 ein. Das Greifelement 4 ist von
der Federeinrichtung 21 in Einbaulage nach oben verdreht,
so daß das
Halteelement 3 mühelos
in die Aussparung 22 eingeführt werden kann. Nachdem das
Halteelement 3 an dem Greifelement 4 zum Anliegen
kommt, wird das Greifelement 4 entgegen der Federkraft
der Federeinrichtung 21 von dem Halteelement 3 in
Richtung des Aktuators 6 verdreht.
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Gleichzeitig
erfolgt eine Ansteuerung des Aktuators 6, so daß das Sperrelement 5 aus
seiner Sperrlage heraus geschwenkt ist. Befindet sich der Vorsprung 20 des
Greifelementes unterhalb des Fortsatzes 19 des Sperrelementes 5,
wird der Aktuator stromlos geschaltet, so daß das Sperrelement 5 von der
Federeinrichtung 17 in seine Sperrlage verlagert wird und
das Greifelement 4 an dem Vorsprung 20 festhält.