DE4112186A1 - Aufstellbarer ueberrollbuegel fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Überrollbügel für ein Kraftfahr­ zeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt (Mercedes-Benz SL-Serie 1990), den Überrollbügel in dieser Weise um eine Quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlau­ fende Achse schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie anzulenken, um ihn wahlweise versenken oder in seine Funktionsstellung auf­ stellen zu können. Die Drehbewegung des Überrollbügels kann da­ bei von Hand oder mittels eines Antriebs erfolgen, der wiederum über eine Bedienungstaste ansteuerbar ist oder sich abhängig von Fahrzeugparametern, wie z. B. Lage des Fahrzeugs,selbsttätig für die Aufstellbewegung des Bügels auslöst.

In Fahrzeugen, bei denen insbesondere bei Sitzgelegenheiten im Fondbereich keine Kopfstützen vorgesehen sind, besteht im Falle eines Fahrzeugaufpralls für einen dort befindlichen Fahrgast Verletzungsgefahr, wenn keine Abstützung des Kopfbereiches vorliegt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen aufstell­ baren Überrollbügel zu schaffen, der gleichzeitig im Fall eines Fahrzeugaufpralls die Funktion einer Kopfstütze übernimmt.

Diese Aufgabe wird von einem Überrollbügel mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Aufstellbewegung des Überrollbügels erfolgt nicht nur im Falle eines Fahrzeugüberschlags, sondern bereits bei genügend starken Fahrzeugverzögerungen bzw. -beschleunigungen, die durch einen Fahrzeugaufprall verursacht sind. Der Mittelbereich des Überrollbügels ist als gepolsterte Auffangfläche gestaltet, die den aufschlagenden Hinterkopf eines Insassen nachgiebig auf­ nimmt.

In Ausgestaltung der Erfindung wird durch die Lage des Bügel­ schwerpunkts in der versenkten Stellung relativ zum Drehpunkt eine optimale Aufstellbewegung sowohl bei einem Front- als auch bei einem Heckaufprall erzielt.

In Weiterbildung der Erfindung ist im Antrieb für den Bügel eine Dämpfervorrichtung integriert, die die abfedernde Wirkung des gepolsterten Bügelmittelteils vorteilhaft unterstützt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die die Bügelauf­ stellbewegung bestimmenden Parameter, wie Angriffsrichtung und Angriffspunkt des Antriebs sowie Trägheitsmoment, Schwerpunkt­ lage und Drehachsenlage des Bügels so gewählt, daß das Auf­ prallen und Abstützen des Kopfes der Insassen am Bügel in einem bestimmten Aufstellbereich des Bügels erfolgt, so daß der Biegewinkel zwischen Kopf und Rumpf sowie die Kopfbeschleuni­ gungen wesentlich reduziert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeich­ nungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Frontansicht eines Überrollbügels,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Überrollbügels der Fig. 1 im eingebauten Zustand in einer Fahrzeugkarosserie und iN versenkter Lage,

Fig. 3 die Ansicht des Überrollbügels der Fig. 2, jedoch mit Eintragung der Kräfte und Momente, die zu Beginn eines Heckaufpralls wirken,

Fig. 4 und 5 unterschiedliche Phasen während der Aufstellbewegung des Bügels der Fig. 2 und 3 nach dem Heckaufprall,

Fig. 6 den Überrollbügel nach Erreichen seiner Funktionsend­ stellung,

Fig. 7 die Ansicht des Überrollbügels gemäß Fig. 2, nunmehr zu Beginn eines Frontaufpralls und

Fig. 8 eine Zwischenstellung des Überrollbügels während seiner Aufstellbewegung nach dem Frontaufprall.

Der in Fig. 1 in einer schematischen Frontansicht gezeigte Über­ rollbügel (1) besteht im wesentlichen aus einem Mittelteil (5) sowie zwei Seitenteilen (4a, 4b), mittels derer er an einer Fahrzeugkarosserie in nicht näher gezeigter Weise anlenkbar ist. Die Oberkante (3) stellt im aufgestelltem Zustand die obere Begrenzung des Bügels (1) dar. Wenigstens in einem unteren, der Oberkante (3) gegenüberliegenden Bereich (2) des Mittelteils (5) ist der Bügel (1) in geeigneter Weise als nachgiebige Auffangfläche zum Abfangen des Kopfes eines Fahr­ gastes ausgebildet, z. B. gepolstert.

In der Seitenansicht der Fig. 2 ist der Bügel (1) in seiner ver­ senkten Einbaulage (S1) dargestellt.Die Richtung des Pfeiles (V) weist hierbei in Richtung der Fahrzeugvorderseite und in Fahrt­ richtung. Der Bügel (1) ist, wie bereits oben gesagt,über seine Seitenteile (4a und 4b) um eine Achse (D) drehbar angelenkt, welche quer zur Fahrzeuglängsachse verläuft. Die Anlenkung erfolgt an einem horizontalen Karosserieabschnitt (7), der im Ausführungsbeispiel der hintere Abschluß des Fahrgastraumes sein soll, an dem sich z. B. bei einem offenen Cabriolet ein et­ wa waagrecht verlaufender Verdeckkastendeckel anschließt, mit dem der Überrollbügel (1) in seiner Lage nach Fig. 3 fluchtet. Eine entscheidende Bedeutung kommt dabei der Lage des Schwer­ punkts (L_M) des Bügels (1) zu. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, liegt er hinter der Drehachse (D) und auf einem tieferen Niveau als diese. Ein nicht näher gezeigter Antrieb für die Aufstell­ bewegung des Überrollbügels (1) greift an einem Punkt (A) des Bügels (1) an.

Erleidet das Fahrzeug einen Heckaufprall, so herrschen zu des­ sen Beginn die in Fig. 3 gezeigten Kräfteverhältnisse. Die Fahrzeugkarosserie und damit die Drehachse (D) erfahren eine Beschleunigung in Vorwärtsrichtung, so daß am Bügel (1) mit der Masse (M) eine Trägheitskraft (M) in Rückwärtsrichtung ent­ steht. Diese Trägheitskraft verursacht ein Drehmoment (M_T) im Gegenuhrzeigersinn. Gleichzeitig wird durch den hohen Beschleu­ nigungswert beim Aufprall der Antrieb für den Bügel (1) ausge­ löst und beaufschlagt letzteren im Angriffspunkt (A) mit einer Kraft (F_FD), die beispielsweise von einer unter Spannung ge­ setzten Feder, einer pneumatischen oder hydraulischen Einrich­ tung o. dgl. herrühren kann, wobei zusätzlich ein gleichfalls nicht näher gezeigtes Dämpfungselement integriert ist. Die An­ triebskraft führt zu einem Drehmoment (M_F), das ebenfalls zu einer Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn Anlaß gibt, woraus sich aufgrund der beiden Drehmomente (M_T und M_F) die dann fol­ gende Aufstellbewegung des Bügels (1) ergibt.

Schematisch ist des weiteren der Kopf (K) eines Fahrzeuginsas­ sen gezeigt, der vom Bügel (1) während der Aufstellbewegung ab­ gefangen werden soll. Am Kopf (K) mit der Masse (m) greift eine entsprechende Trägheitskraft (m) an, die dazu führen würde, daß ohne Kopfstützfunktion des Bügels (1) der Kopf (K) ungefähr der gestrichelten Kurve (R) folgen würde. Dies hätte zum einen einen sehr hohen Biegewinkel zwischen Kopf und Rumpf und zum andern ein hartes Aufschlagen auf dem - beim Ausführungsbei­ spiel gedachten - waagrechten Verdeckkastendeckel (6) zur Folge.

Weil bei dem hier gezeigten Heckaufprall der Kopf (K) des In­ sassen sofort durch die Trägheitskraf gegenüber dem Rumpf nach hinten beschleunigt wird, ist eine Aufstellbewegung des Bügels (1) erwünscht, die im ersten Moment möglichst rasch erfolgt, damit in verhältnismäßig kurzer Zeit der Bügel (1) eine Lage erreicht, die zur Kopfstützfunktion ausreicht. Weil der Schwer­ punkt (L_M) unter und hinter der Drehachse (D) liegt, unter­ stützt die Trägheitskraft (M) und damit das Drehmoment (M_T) die Aufstellbewegung zusätzlich zum Drehmoment (M_F) des An­ triebs. Dies gewährleistet das erwünschte, rasche anfängliche Aufstellen des Bügels (1).

Die Fig. 4 zeigt ein Momentanbild während der auf die Fig. 3 folgenden Phase der Bügelaufstellbewegung. Hierbei ist inzwi­ schen ein Aufstellwinkel (α) erreicht, der dadurch bestimmt ist, daß die Trägheitskraft (M) in einer durch die Drehachse (D) gehenden horizontalen Wirklinie (H) liegt. Dies hat zur Folge, daß in der hier gezeigten Position die Trägheitskraft (M) kein Drehmoment verursacht (M_T=0). Natürlich ist in der­ selben Zeit auch der Rumpf/Kopf-Biegewinkel auf einen Wert (ϕ) angewachsen. Der Kopf (K) hat noch nicht die Auffangfläche des Bügelmittelteils (5) erreicht. Dies geschieht erst später, nämlich bei einem Aufstellwinkel (β) des Bügels (1), der größer als der Winkel (α) ist. Damit ist verhindert, daß der Rumpf/Kopf-Biegewinkel auf einen zu großen Wert anwächst. Der Kopf (K) trifft auf den gepolsterten Bereich (2) des Bügel­ mittelteils (5) auf und wird sowohl von der dort vorgesehenen Polsterung als auch von der Wirkung des im Antrieb integrierten Dämpferelements weich abgedämpft aufgefangen. Das Dämpfer­ element und die Federkraft absorbierten hierbei das vom Kopf (K) auf den Bügel (1) ausgeübte, der Aufstellbewegung ent­ gegengerichtete Drehmoment. Außerdem wirkt nach Erreichen des Winkels (α) das von der Trägheitskraft des Bügels (1) ver­ ursachte Drehmoment (M_T) verzögernd auf die Aufstellbewegung ein, so daß die Drehgeschwindigkeit des Bügels (1) nicht zu groß ist, wenn der Insassenkopf bei einem Aufstellwinkel (β) größer als (α) auf dem Bügelmittelteil (5) in dessen gepol­ stertem Bereich (2) auftrifft. Die Beschleunigungsbelastungen für den Kopf (K) lassen sich mit dieser Maßnahme zusammen mit der Polsterung des Bereichs (2) und dem Dämpferelement im An­ trieb sehr gering halten. Während der weiteren Aufstellbewegung nimmt der Bügel (1) den Kopf (K) des Insassen wenigstens teil­ weise mit.

Das Momentanbild in Fig. 5 zeigt bereits, wie der Kopf (K) des Insassen durch eine vom Bügel (1) auf ihn ausgeübte Kraft (F_S) aufgerichtet wird. Das Drehmoment für die Aufstellbewegung des Bügels (1) ergibt sich in dieser Phase als Differenz zwischen dem Drehmoment (M_F) des Antriebs und demjenigen (M_T) der Träg­ heitskraft (Mx).

In Fig. 6 ist schließlich die Endlage der Aufstellbewegung er­ reicht. Der Überrollbügel (1) befindet sich in seiner Funk­ tionsendstellung (S₂). Die Auffangfläche des Bügelmittelteils (5) dient nunmehr als Kopfstütze, die den Kopf (K) des Fahr­ gastes wiederum in etwa in der Senkrechten hält.

In Fig. 7 ist die Situation zu Beginn eines Frontaufpralls des Fahrzeugs illustriert. Das Fahrzeug erleidet eine plötzliche Verzögerung, die zu einer Trägheitskraft (M) des Bügels (1) in die gegenüber dem oben beschriebenen Heckaufprall entgegenge­ setzte Richtung, also zur Fahrzeugfront hin, Anlaß gibt. Ein solcher Frontaufprall hat außerdem zur Folge, daß der Kopf (K) des Fahrzeuginsassen durch eine vorwärts gerichtete Trägheits­ kraft (m) zunächst nach vorn geworfen wird, bevor er wiederum nach hinten zurückprallt. Gegenüber einem Heckaufprall erreicht also der Kopf (K) die schädliche, nach hinten gerichtete Biege­ stellung gegenüber dem Rumpf erst zu einem späteren Zeitpunkt. Dem trägt die erfindungsgemäße Konstruktion des Überrollbügels (1) und seiner Anlenkung Rechnung. Wie in Fig. 7 gezeigt, wirkt die Trägheitskraft (M) nunmehr zu Beginn der Aufstellbewegung des Bügels (1) dergestalt, daß das von ihr erzeugte Drehmoment (M_T) im Uhrzeigersinn und damit entgegen dem den Bügel (1) auf­ stellenden Drehmoment (M_F) des Antriebs wirkt. Gegenüber dem oben beschriebenen Fall des Heckaufpralls verlangsamt dies die Aufstellbewegung des Bügels (1) in der Anfangsphase, so daß der Aufstellwinkel (α), in dem der Schwerpunkt (L_M) wiederum auf Höhe der Drehachse (D) liegt, erst später erreicht wird. Das von der Trägheitskraft (M) verursachte Drehmoment ist nicht mehr wirksam, wenn der Kopf (K) des Insassen bei einem Auf­ stellwinkel des Bügels auftrifft, der größenordnungsmäßig demjenigen (β) im Fall des Heckaufpralls entspricht. Damit ist die Relativgeschwindigkeit zwischen Kopf (K) und Überrollbügel (1) im Kontaktzeitpunkt durch das Trägheitsmoment (M_T) nicht nachteilig erhöht.

Die weitere Aufstellbewegung des Bügels (1) unter wenigstens teilweiser Mitnahme des Kopfes (K) des Insassen erfolgt danach analog zum Fall des oben beschriebenen Heckaufpralls.

Wie erläutert, leistet der erfindungsgemäße Überrollbügel (1) eine abstützende Funktion für den Kopf eines Insassen zur Ver­ hinderung einer zu starken Biegung des Kopfes gegenüber dem Rumpf nach hinten bei starken Fahrzeugbeschleunigungen bzw. -verzögerungen aufgrund eines Aufpralls. Insbesondere ermög­ licht der Bügel die Kopfstützenfunktion sowohl bei einem Front­ wie auch bei einem Heckaufprall. In beiden Fällen wird zum je­ weils richtigen Zeitpunkt ein für das Auffangen des Kopfes gün­ stiger Aufstellwinkel erreicht. Die Schwerpunktlage des Bügels gegenüber dessen Drehachse paßt die Aufstellgeschwindigkeit quasi automatisch der Geschwindigkeit des nach hinten geworfe­ nen Insassenkopfes an, indem die entstehende Trägheitskraft des Überrollbügels ein Drehmoment in der jeweils gerade passenden Richtung und Größe erzeugt. Weitgehend unabhängig von Richtung und Größe der Fahrzeugbeschleunigung ist auf diese Weise ein Aufstellwinkel (β) des Bügels (1) gewährleistet, wenn der Kopf (K) auf den Bügel auftrifft, der jeweils in derselben Größen­ ordnung liegt und so groß ist, daß die Wahrscheinlichkeit von Kopfverletzungen des Insassen deutlich reduziert wird. Neben der Lage von Bügelschwerpunkt (L_M) und Drehachse (D) sind zu diesem Zweck auch die weiteren bewegungsbestimmenden Parameter, wie Antriebskraft (F_FD), Lage des Angriffspunktes (A) und Bügelträgheitsmoment bezüglich der Drehachse (D) geeignet aufeinander abgestimmt. Eine Programmsteuerung des Antriebs für die Aufstellbewegung des Bügels abhängig von dem jeweiligen Beschleunigungswert, was selbstverständlich auch vorgesehen sein kann, ist dadurch nicht zwingend erforderlich.

Selbstverständlich schützt der Überrollbügel die Fahrzeuginsas­ sen weiterhin in üblicher Weise im Falle eines Fahrzeugüber­ schlages, wozu geeignete Sensoren und ein von diesen ge­ steuerter Auslösemechanismus für den Antrieb zur Bügelauf­ stellung vorgesehen sind.

Claims (8)

1. Überrollbügel für ein Kraftfahrzeug, der von einer etwa waagrechten, versenkten Stellung (S₁) durch eine von einem An­ trieb bewirkte Drehbewegung um eine Achse (D) in eine etwa senkrechte Funktionsstellung (S₂) aufstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ausgelöst wird, wenn die Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert überschrei­ tet, und daß der Mittelteil (5) des U-förmigen Überrollbügels (1) in einem der Drehachse (D) zugewandten Bereich (2) als nachgiebige Auffangfläche gestaltet ist, auf die bei einem Fahrzeugaufprall der Kopf (K) eines Insassen auftrifft.

2. Überrollbügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt (L_M) des Bügels (1) in der versenkten Stellung (S₁) tiefer als die Drehachse (D) und hinter derselben liegt.

3. Überrollbügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt (L_M) ab einem vorbestimmten Aufstellwinkel (α) höher als die Drehachse (D) liegt.

4. Überrollbügel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle die Aufstellbewegung bestimmenden Parameter, wie An­ griffspunkt (A) und Antriebskraft (F_FD) des Antriebes, Träg­ heitsmoment des Bügels bezüglich der Drehachse (D) und Lage des Schwerpunktes (L_M) des Bügels und damit der Winkel (α) zu dieser Bewegung aufeinander abgestimmt sind.

5. Überrollbügel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangbereich (2) gepolstert ist.

6. Überrollbügel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Bügelbewegung in Richtung der versenkten Stellung (S₁) dämpfendes Dämpfungselement vorgesehen ist.

7. Überrollbügel nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufstellwinkel (β), bei dem der Kopf (K) des Insassen auf die Auffangfläche (2) des Bügels (1) auftrifft, so gewählt ist, daß der Biegewinkel zwischen Kopf und Rumpf und die Kopf­ beschleunigungen auf ein tolerierbares Maß beschränkt sind.

8. Überrollbügel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (β) gleich groß oder größer ist als der Winkel (α).