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Die
Erfindung betrifft ein Insassen-Unfallschutzsystem für Fahrzeuge,
insbesondere Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Insassen-Unfallschutzsysteme
der vorgenannten Art sind für
Fahrzeuge mit zu öffnendem Dach
vielfältig
bekannt, und zwar sowohl bei durch Faltverdecke (Softtops) gebildeten
Dächern,
wie auch bei Dächern,
die durch formsteife, meist schalenartige Dachelemente gebildet
sind (Hardtops).
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Bei
derartigen, meist als Cabriofahrzeuge ausgestalteten Fahrzeugen
stellen Unfälle
mit Fahrzeugüberschlag
bei geöffnetem
Dach erkennbar ein vorrangiges Problem dar, dem meist durch zur
Karosserie feste, starr mit der Karosserie verbundene Überrollbügel begegnet
wird, die im Bereich der Rückenlehnen
der Sitze angeordnet sind, gegebenenfalls in Verbindung mit einer
zusätzlichen
Aussteifung der A-Säulen,
wie beispielsweise bei dem mit einem Hardtop ausgerüsteten zweisitzigen
SLK-Fahrzeug („Sternstunden
der Technik", 1.
Auflage, 1997, ISBN 3-9804457-9-8). Die gleiche Fundstelle enthält auch einen
Hinweis auf die der gleichen Fahrzeugfamilie zugehörigen zweisitzigen
SL-Cabriofahrzeuge,
die ein Softtop aufweisen und zur Erhöhung der Überschlagsicherheit mit einem Überrollbügel ausgestattet
sind, der sensorgesteuert in kritischen Fahrsituationen automatisch
aufgestellt wird.
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Daneben
sind aus der
DE 196
49 751 A1 Cabriofahrzeuge mit Hardtop bekannt, bei denen
die C-Säulen
durch einen Quersteg zu einem Überrollbügel verbunden
sind, der einen lagefesten Bestandteil der Karosserie bildet und
der im Übergang
zwischen einem vorderen schalenförmigen
Dachelement und einem die Heckscheibe enthaltenden rückwärtigen Dachelement
liegt, wobei diese Dachelemente an den Überrollbügel anschließen und
gegen diesen bei geschlossenem Dach auch verriegelbar sind, während bei
geöffnetem
Dach der Überrollbügel frei
liegt.
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Des
Weiteren ist aus der
DE
197 37 970 A1 wiederum eine Lösung zur Verbesserung des Überrollschutzes
bekannt, bei der das als zweiteiliges Hardtop ausgebildete Dach
geöffnet
in einer heckseitigen Ablage verstaut ist, und zwar derart gefaltet, dass
bei rückwärtiger Schwenkachse
das vordere Dachelement das heckseitige Dachelement überdeckt,
wobei zwischen die Dachelemente ein an seinem vorderen Ende schwenkbar
angelenkter Überrollbügel hineinragt.
In unfallkritischen Situationen wird dieser Überrollbügel aufgestellt, wobei über den Überrollbügel das
vordere Dachelement um die in seiner Staulage gegebene rückwärtige Schwenkachse
gegenüber
dem rückwärtigen Dachelement
ausgestellt wird und damit eine Aussteifung für den Überrollbügel bildet.
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Ungeachtet
dieser Unfallschutzmaßnahmen und
der bei Fahrzeugen mit zu öffnendem
Dach meist verstärkt
ausgebildeten Bodengruppe bereitet es Schwierigkeiten, für Fahrzeuge
mit zu öffnendem, den
Fahrzeuginnenraum in der Öffnungslage
freigebenden Dach gleiche Sicherheitsstandards zu gewährleisten
wie bei Limousinen, bei denen der Fahrzeuginnenraum sich als von
der Karosserie umschlossene Zelle darstellt. Dies gilt ungeachtet
dessen, dass es bei Hardtop-Fahrzeugen bekannt ist, die über die
Dachkinematik getragenen Dachelemente untereinander und gegenüber dem
Windlauf der Windschutzscheibe zu verriegeln, bei zum Windlauf nach
hinten versetzter Anbindung der Dachkinematik zur Karosserie, um
trotz gegebenenfalls hoher Windkräfte ein Aufklapfen der Dachspalten
und dadurch entstehende Geräusche
zu vermeiden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Fahrzeuge, wie insbesondere
Cabriofahrzeuge mit zu öffnendem
Dach bei geschlossenem Dach das Unfallverhalten zu verbessern, insbesondere
das Eindringen von Dachteilen in den Fahrzeuginnenraum zu vermeiden.
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Erreicht
wird dies gemäß der Erfindung
mit den Merkmalen des Anspruches 1, denen zufolge in unfallkritischen
Situationen das Dach nach außen vorgespannt
wird, und damit in einer Weise beaufschlagt wird, die wie vorstehend
dargelegt, im Widerspruch zu der konstruktiv vorgegebenen Verspannung
des Daches in Richtung auf den Innenraum und die karosserieseitigen
Abstützungen
des Daches bzw. der Dachkinematik steht. Eine solche Vorspannung
wirkt einem Einfalten des Daches, insbesondere auch einem Einfalten
der Dachkinematik in Richtung auf den Fahrzeuginnenraum entgegen,
wobei dies nicht nur im Hinblick auf den Fahrzeugüberschlag,
sondern auch im Hinblick auf Frontal-, Heck- und Seitenaufprall-Unfälle von
Bedeutung ist.
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Zweckmäßigerweise
lässt sich
eine solche Vorspannung des Daches über eine Vorspannung der Dachkinematik
realisieren, wobei die situationsbedingt anzustrebende Vorspannung
in unterschiedlicher Weise zu realisieren ist, beispielsweise durch in
die Dachkinematik integrierte Spannvorrichtungen, die eine Spreizung
von Kinematikelementen gegeneinander ermöglicht oder auch durch eine
Verlagerung von karosserieseitigen Anlenkpunkten der wölbung des
Daches nach außen
erreicht wird. Beispielsweise ist dies dadurch möglich, dass die karosserieseitige
Anlenkung verschwenkbar erfolgt, wobei solche Schwenkbewegungen,
ebenso wie die vorerwähnte
Spreizung über
entsprechend vorgespannte Kraftspeicher, Treibsätze oder dergleichen erfolgen kann.
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Eine
besonders zweckmäßige Lösung liegt im
Rahmen der Erfindung darin, die Dachkinematik im Sinne einer Vorspannung
des Daches nach außen über ein
Drehmoment zu beaufschlagen, wobei die Aufbringung dieses Drehmomentes über an der Dachkinematik
angreifende Zug- oder Druckmittel erfolgen kann. Als Zugmittel können hierbei
insbesondere erprobte Elemente eingesetzt werden, wenn auf in Verbindung
mit dem Insassenschutz bewährte Gurtstraffsysteme,
bzw. deren Elemente zurückgegriffen
wird. Hierzu erweist es sich insbesondere als zweckmäßig, wenn
die Zugmittel an zumindest, bezogen auf die jeweilige Fahrzeugseite,
einem der in der Anbindung der Dachkinematik zur Karosserie vorgesehenen
Lenker angreift, so dass die Spannvorrichtung in günstiger
Weise in dem Bereich des Fahrzeuges angeordnet werden kann, der
auch die Verdeckaufnahme enthält.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner
wird die Erfindung nachstehend mit weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungsmerkmalen
anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1 im Schema ein dreiteiliges
Hardtop, geschlossen ausgespannt zwischen Windlauf und heckseitiger
Aufnahme eines ansonsten nicht dargestellten Fahrzeuges, mit einer
Spannvorrichtung, über
die durch Beaufschlagung der Dachkinematik das Dach in Richtung
auf seine Außenseite
vorzuspannen ist, wobei die Spannvorrichtung als rotierende Spannvorrichtung
ausgebildet ist, und
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2 eine der 1 entsprechende Darstellung, wobei die
Spannvorrichtung als lineare Spannvorrichtung ausgebildet ist.
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In
den Figuren ist das den Innenraum 1 eines nicht weiter
dargestellten Fahrzeuges in seiner Schließposition überspannende Dach mit 2 bezeichnet,
wobei das Dach 2 frontseitig an den schematisch angedeuteten,
durch einen Windlauf 3 gebildeten oberen Abschluss einer
Windschutzscheibe anschließt
und heckseitig an einen Heckdeckel 4 angrenzt, der einen
Kofferraum 5 überdeckt,
welcher bei geöffnetem
und in seine nicht gezeigte Ablageposition überführtem Dach 2 dieses
aufnimmt. Zur Überführung des
Heckdeckels 4 in eine nach hinten oben aufgeschwenkte Öffnungslage
ist dieser heckseitig um eine Achse 6 schwenkbar und gibt
aufgeschwenkt für
das als Hardtop ausgebildete, zusammengefaltete Dach 2 den
Zugang zum Kofferraum 5 frei.
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Das
Dach 2 umfasst im Ausführungsbeispiel drei
formsteife Dachelemente als Dachabdeckung, nämlich ein vorderes Dachelement 7,
ein mittleres Dachelement 8 und ein heckseitiges, hinteres
Dachelement 9, wobei Letzterem üblicherweise die Heckscheibe
zugeordnet ist. Die Dachelemente 6–8 können im
Rahmen der Erfindung einzeln, gruppenweise oder auch gemeinsam über eine
Dachkinematik 10 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sein,
wobei im Ausführungsbeispiel
eine Dachkinematik 10 vorgesehen ist, die, wie schematisch
angedeutet, eine gemeinsame Anlenkung 11 für das vordere
Dachelement 7 und das mittlere Dachelement 8 vorsieht,
und eine separate Anlenkung für
das hintere Dachelement 9. Die gemeinsame Anlenkung 11 ist
zur Veranschaulichung als an sich bekannte Viergelenkkinematik 21 ausgebildet
und umfasst einen so genannten C-Säulen-Lenker 13 und
einen angetriebenen Steuerlenker 14, deren karosserieseitige
Anbindung über
hier im Bereich des Kofferraumes 5 liegende Schwenkachsen 15 bzw. 16 erfolgt.
Der C-Säulen-Lenker 13 ist
des Weiteren mit dem mittleren Dachelement 8 über eine
Schwenkachse 17 verbunden, während der Steuerlenker 14 über eine Schwenkachse
18 am mittleren Dachelement 8 angreift. Dieses wiederum
ist mit dem vorderen Dachelement 7 über eine weitere Viergelenkkinematik 19 mit
dem vorderen Dachelement 7 verbunden, wobei der Antrieb
für diese
Viergelenkkinematik 19 beispielsweise, was hier nicht gezeigt
ist, durch eine Verbindung zum Steuerlenker 14 erfolgen
kann. Die durch den C-Säulen-Lenker 13 und
den Steuerlenker 14 gebildete Viergelenkkinematik und die
in der Verbindung zwischen vorderem Dachelement 7 und mittlerem
Dachelement 8 vorgesehene Viergelenkkinematik 19 sind
so ausgestaltet, dass, wie durch den Pfeil 20 angedeutet,
bei Verlagerung des Daches 2 in seine Ablageposition das
vordere Dachelement 7 unter das mittlere Dachelement 8 einschwenkt,
während
das mittlere Dachelement 8 über die zugeordnete, durch
C-Säulen-Lenker 13 und
Steuerlenker 14 gebildete Viergelenkkinematik 21 unter
Beibehalt seiner Ausrichtung in den Kofferraum abgelegt wird. Die separate
Anlenkung 12 für
das hintere Dachelement 9 ist durch einen Lenker 23 veranschaulicht,
dessen karosserieseitige Schwenkachse mit 24 bezeichnet ist,
um die das hintere Dachelement 9 unter Umkehrung seiner
Ausrichtung in seine Ablageposition verschwenkt werden kann, derart,
dass bei in die Ablageposition überführtem Dach 2 das
mittlere Dachelement zwischen vorderem Dachelement 7 und
hinterem Dachelement 9 liegt, und zwar bei dem hinteren Dachelement 9 entsprechender
Kopflage, also mit nach unten weisender Dachhaut.
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In
der dargestellten Schließposition
schließen
die Dachelemente 7 bis 9 aneinander an und sind
gegebenenfalls, was hier nicht gezeigt ist, auch gegeneinander lagefest
verriegelt, wobei bezogen auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
das vordere Dachelement 7 und das mittlere Dachelement 9 über die
gemeinsame, durch die Viergelenkkinematik 21 gebildete
Anlenkung 11 gegen den Windlauf 3 verspannt sind,
bei Verriegelung des vorderen Dachelementes 7 gegen den
Windlauf 3. In Verbindung mit der gemeinsamen Anlenkung 11 bilden
somit das vordere Dachelement und das mittlere Dachelement 8 in
Verbindung mit der gemeinsamen Anlenkung 11 eine den Innenraum 1 überdeckende
und in der Schließposition
gegebenenfalls auch gegen den Innenraum 1 vorgespannte
Brücke,
die bei entsprechender Abstützung
und Verriegelung durch das hintere Dachelement 9 bei zusätzlicher
Abstützung
desselben gegen die Karosserie über
die Schwenkachse 24 ergänzt
ist.
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Durch
die Verspannung des sich zwischen seinen karosserieseitigen Anbindungen
brückenartig erstreckenden
Daches 1 gegen die Karosserie, gegebenenfalls zusätzlich durch
eine Verriegelung oder Verrastung der Dachelemente 7–9 gegeneinander wird
für den
Fahrbetrieb sichergestellt, dass das Dach 1 ungeachtet
der strömungsbedingt
auf das Dach 1 wirkenden und dieses in Gegenrichtung zum Fahrzeuginnenraum 1 belastenden
Zugkräfte
seine Schließlage
beibehält.
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Unfallbedingte
Kräfte,
sei es bei Frontal-, Heck- und Seitenaufprall können zu Belastungen des Daches 2 führen, durch
die das Dach gegen den Innenraum 1 belastet und gegebenenfalls
eingefaltet wird. Entsprechende Effekte ergeben sich auch beim Fahrzeugüberschlag.
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Um
dem entgegenzuwirken, wird das Dach 1 in unfallkritischen
Situationen in Gegenrichtung zum Innenraum 1, also nach
außen
erfindungsgemäß vorgespannt,
so dass sich eine nach außen überwölbte Lage,
wie in 1 strichliert
dargestellt, ergibt, in der die Dachelemente 7–9 bezüglich ihrer
der Dachhaut zugewandten, äußeren Seite,
wie gezeigt, sich zueinander aufspreizen. In den Ausführungsbeispielen wird,
als eine Ausgestaltungsmöglichkeit
für dieses Prinzip,
mit einer Spannvorrichtung 25 gearbeitet, die auf die die
gemeinsame Anlenkung 11 bildende Viergelenkkinematik 21 wirkt.
Diese Spannvorrichtung 25 greift bevorzugt, wie im Ausführungsbeispiel
veranschaulicht, am C-Säulen-Lenker 13 der
Viergelenkkinematik 21 an, der seinerseits über die
Schwenkachsen 15 und 18 frei verschwenkbar zur
Karosserie und zum mittleren Dachelement 8 ist, so dass
die Spannvorrichtung 25 nicht unmittelbar gegen den Antrieb des
Steuerlenkers 14 arbeitet, über den das Dach 2 in
Richtung auf den Innenraum 1 gegebenenfalls verspannt ist.
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Die
Spannvorrichtung 25 ist symbolisch dargestellt über einen
Seilzug 26, dessen zur Schwenkachse 15 beabstandeter
Angriffspunkt zum C-Säulen-Lenker 13 mit 27 bezeichnet
ist und der über
eine Spanneinrichtung 28 zu beaufschlagen ist. Als eine solche
Spanneinrichtung 28 kann ein rotatorisch arbeitender Spannantrieb 29 (1) oder ein linear wirkender
Spannantrieb 30 (2)
eingesetzt werden, wobei solche Spannantriebe in Verbindung mit Sitzgurtsystemen
bereits bekannt ist, so beispielsweise ein rotatorischer Spannantrieb
für die
Wickelrolle eines Sitzgurtes oder ein linear arbeitender Spannantrieb
zur Straffung des Sitzgurtes durch Verlagerung des Gurtschlosses.
Insbesondere ein rotatorischer Spannantrieb 29 mit einer
in Aufwickelrichtung federbelasteten Wickelautomatik erweist sich auch
als zweckmäßig, um
den Seilzug 26 beim Öffnen
des Daches 2 und dessen Ablage im Kofferraum 5 einzuziehen.
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Die
Ansteuerung der Spannvorrichtung 25, bzw. ihres Spannantriebes 29 oder 30 erfolgt
in nicht gezeigter Weise über
ein Steuergerät,
in dem vorab erfasste unfallkritische Daten in entsprechende Signale
umgesetzt werden, wobei diesbezügliche
Daten im Regelfall bereits für
anderweitige Zwecke erfasst werden, so für aktive Insassenschutzsysteme
wie auch für
Fahrdynamiksysteme.