DE19937150A1 - Überrollschutz-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Es wird eine Überrollschutz-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Cabriolet, mit einem aus einer abgesenkten Ruhelage in eine obere Stützlage und zurück verlagerbaren Überrollbügel beschrieben, der in seiner Ruhelage von einer lösbaren Halteeinrichtung gehalten ist. Die Halteeinrichtung umfaßt ein mit dem Überrollbügel verbundenes Halteelement und ein daran angreifendes ortsfest drehbar gelagertes Greifelement. Zum Lösen der Halteeinrichtung ist ein das Greifelement gegen Drehen sicherndes Sperrelement von einem Aktuator betätigbar. Der Aktuator weist eine Piezokeramik auf, wobei das Sperrelement durch eine spannungsabhängige Längenänderung der Piezokeramik derart betätigbar ist, daß die Halteeinrichtung den Überrollbügel freigibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überrollschutz-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 nä­ her definierten Art.

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 ausgebil­ det, um Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können. An der Hal­ tekonsole ist ein Aktuator vorgesehen, mittels dem der Halte­ riegel zum Lösen der Haltevorrichtung betätigbar ist. Der Ak­ tuator greift an einem Ende des Halteriegels an und dreht das andere Ende des Halteriegels aus dem Eingriff mit der Haltewip­ pe.

Nachteilig ist dabei jedoch, daß zum Lösen der Haltevorrichtung der Halteriegel aus dem Eingriff mit der schwenkbaren Haltewip­ pe gebracht werden muß. Um dies zu gewährleisten, muß eine ge­ eignete Führung der Haltewippe vorgesehen werden, wodurch zu­ sätzlicher konstruktiver Aufwand notwendig ist und das Lösen bei einem Ausfall der Führung der Haltewippe verzögert bzw. verhindert werden kann.

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.

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. Dar­ aus resultieren wiederum große Stellwege, die eine Verzögerung der Verlagerung bzw. des Ausfahrens des Überrollbügels bei ei­ nem Unfall insbesondere mit einem Überschlag des Kraftfahrzeu­ ges aus seiner verriegelten Ruhelage in seine Stützlage verur­ sachen.

Aus der DE 196 40 108 C1 ist ein piezoelektrisches Antriebsmo­ dul bekannt, welches einen piezoelektrischen Linearaktuator in Stapel- oder Multilayerbauweise und ein formschlüssiges Weg- oder Winkelvergrößerungssystem mit geeigneter Anzahl und ge­ eigneten Abmessungen von Übertragungsgliedern aufweist. Der piezoelektrische Aktuator bildet zusammen mit den Übertra­ gungsgliedern 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 Milli­ metern oder Antriebswinkeln bis zu mehreren Grad bei ziel­ orientierten Übertragungsfunktionen vielseitig einsetzbar sein.

Dabei ist jedoch von Nachteil, daß das Antriebsmodul einen kom­ plexen Aufbau aufweist und trotz kompakter Bauweise viel Bau­ raum benötigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache Überrollschutz-Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels der ein Lösen einer Halteeinrichtung eines Überrollbü­ gels sicher gewährleistet ist und die nur geringe Zeit benö­ tigt, um den Überrollbügel aus seiner verriegelten Ruhelage in seine endgültige Stützlage zu verlagern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Überrollschutz- Vorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist der Aktuator mit einer Piezokeramik verse­ hen, 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 klei­ nen Stellwegen der Piezokeramik vorgesehen werden müssen, wo­ durch die Gesamtaufstellzeit bzw. die Aktivierungszeit der Überrollschutz-Vorrichtung gering ist und nur wenig Bauraum be­ nötigt wird.

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.

Dadurch, daß der Aktuator mit einer Piezokeramik versehen ist, ist zusätzlich in vorteilhafter Weise eine Beeinträchtigung des Auslösemechnismus durch Überspannungen und eine daraus resul­ tierende Beschädigung des Aktuators ausgeschlossen, so daß eine höhere Sicherheit erreicht wird.

Weiter ist von Vorteil, daß die erfindungsgemäße Überroll­ schutz-Vorrichtung aufgrund der reduzierten Teileanzahl niedri­ ge Herstellkosten verursacht und ein geringes Gewicht aufweist.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Teil einer Über­ rollschutz-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.

Die Haltevorrichtung 2 umfaßt ein mit dem Überrollbügel verbun­ denes Halteelement 3 und ein daran angreifendes ortsfest dreh­ bar gelagertes Greifelement 4.

Zum Lösen der Halteeinrichtung 2 wird ein das Greifelement 4 gegen Drehen sicherndes Sperrelement 5 von einem Aktuator 6 be­ tätigt. Der Aktuator 6 weist eine Piezokeramik 7 auf, welche von einem Aktuatorgehäuse 8 umgeben ist. Die Betätigung des Sperrelements 5 erfolgt durch eine spannungsabhängige Längen­ änderung der Piezokeramik 7, wobei die Längenänderung der Pie­ zokeramik 7 über ein Zwischenglied 9 von der Piezokeramik 7 auf das Sperrelement 5 übertragen wird, welches in eine die Halte­ einrichtung 2 in gelöste Stellung bringende Drehbewegung ver­ setzt wird.

Der Querschnitt des Zwischengliedes 9 ist T-förmig ausgebildet, wobei das Zwischenglied 9 mit einer Stirnfläche 10 seines Quer­ steges 11 an die Piezokeramik 7 angrenzt und mit einer Stirn­ fläche 12 seines Längssteges 13 an dem Sperrglied 5 anliegt.

Das Zwischenglied 9 ist über den Längssteg 13 in dem Aktuator­ gehäuse 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.

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 gela­ gert ist. Der erste Hebelarm 15 ist länger als der zweite He­ belarm 16 ausgebildet, wodurch die Längenänderung der Piezoke­ ramik 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.

Zwischen dem Aktuatorgehäuse 8 und dem ersten Hebelarm 15 des Sperrelements 5 ist eine das Sperrelement 5 in Sperrlage hal­ tende Federeinrichtung 17 angeordnet. In Sperrlage übergreift das Sperrelement 5 mit einem an dem ersten Hebelarm 15 ausge­ bildeten Fortsatz 19 einen Vorsprung 20 des Greifelementes 4.

Das Greifelement 4 ist drehbar in dem Aktuatorgehäuse 8 gela­ gert und wird bei geschlossener Halteeinrichtung 2 von dem Sperrelement 5 entgegen einer Federkraft einer weiteren Feder­ einrichtung 21 in einer vorbestimmten Position gehalten.

Befindet sich der Überrollbügel in seiner eingefahrenen Ruhe­ lage, greift das mit dem Überrollbügel fest verbundene Halte­ element 3 bei geschlossener Halteeinrichtung 2 in eine Ausspa­ rung 22 des Greifelementes 4 ein. Dabei wird der Überrollbügel von dem Greifelement 4 über das in dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel als Bolzen ausgebildete Halteelement 3 in seiner Ruhelage gehalten.

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 selbstverständ­ lich im Ermessen des Fachmannes liegt, andere für den Anwen­ dungsfall geeignete Federarten für die Schraubenfedern 18, 23 vorzusehen.

Die Halteeinrichtung 2 bzw. der Aktuator 6 wird bei einem Un­ fall bzw. einem Überschlag des Kraftfahrzeuges von einem Über­ schlagsensor angesteuert, wobei an der Piezokeramik 7 eine Spannung angelegt wird, die deren Längenänderung bewirkt. Die Piezokeramik 7 wird dabei an ihrem dem Zwischenglied 9 abge­ wandten 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.

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.

Wenn das Greifelement 4 nicht mehr von dem Sperrelement 5 ge­ halten wird, dann wird das Greifelement 4 von der Schraubenfe­ der 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.

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 eingefahre­ nen Ruhelage in seine ausgefahrene Stützlage verlagert. Im vor­ liegenden Ausführungsbeispiel bedeutet dies, daß sobald das Halteelement 3 aus dem Eingriff des Greifelements 4 gelangt, der Überrollbügel in seiner Stützlage gebracht werden kann.

Darüber hinaus besteht bei dem aus dem Stand der Technik be­ kannten 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 Zy­ linder-Kolbeneinheit 26 entgegen der Federkraft der federbela­ steten 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.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Halteelement 3 an der weiteren Zylinder-Kolbeneinheit 26 angebracht, wodurch bei gelöster Halteeinrichtung 2 die Wirkung der weiteren Zylin­ der-Kolbeneinheit 26 auf den Überrollbügel aufgehoben wird und dieser ungestört in seine Stützlage verlagert werden kann.

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 ver­ dreht, so daß das Halteelement 3 mühelos in die Aussparung 22 eingeführt werden kann. Nachdem das Halteelement 3 an dem Grei­ felement 4 zum Anliegen kommt, wird das Greifelement 4 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 21 von dem Halteelement 3 in Richtung des Aktuators 6 verdreht.

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.

Claims (15)

1. Überrollschutz-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbeson­ dere für ein Cabriolet, mit einem aus einer abgesenkten Ru­ helage in eine obere Stützlage und zurück verlagerbaren Überrollbügel, der in seiner Ruhelage von einer lösbaren Halteeinrichtung gehalten ist, wobei die Halteeinrichtung ein mit dem Überrollbügel verbundenes Halteelement und ein daran angreifendes ortsfest drehbar gelagertes Greifelement umfaßt, und wobei zum Lösen der Halteeinrichtung ein das Greifelement gegen Drehen sicherndes Sperrelement von einem Aktuator betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (6) eine Piezokeramik (7) aufweist, wobei das Sperrelement (5) durch eine spannungsabhängige Längenän­ derung der Piezokeramik (7) derart betätigbar ist, daß die Halteeinrichtung (2) den Überrollbügel freigibt.

2. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (5) mit der Piezokeramik (7) derart wirkverbunden ist, daß eine Längenänderung der Piezokeramik (7) das Sperrelement (5) in eine die Halteeinrichtung (2) in gelöste Stellung bringende Drehbewegung versetzt.

3. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (6) ein die Piezokeramik (7) umfassendes Aktuatorgehäuse (8) aufweist.

4. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sperrelement (5) und der Piezokeramik (7) ein Zwischenglied (9) zur Übertragung der Längenänderung dieser auf das Sperrelement (5) vorgesehen ist.

5. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Zwischengliedes (9) wenigstens annä­ hernd T-förmig mit einem Quersteg (11) und einem Längssteg (13) ausgebildet ist.

6. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (9) mit einer Stirnfläche (10) seines Quersteges (11) an die Piezokeramik (7) angrenzt und/oder mit einer Stirnfläche (12) seines Längssteges (13) an dem Sperrelement (5) anliegt.

7. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (9) über den Längssteg (13) in dem Ak­ tuatorgehäuse (8) geführt ist.

8. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (9) mittels einer koaxial zu dem Längssteg (13) angeordneten Feder (14), welche zwischen dem Aktuatorgehäuse (8) und dem Quersteg (11) in Einbaulage vor­ gespannt ist, gegen die Piezokeramik (7) gedrückt ist.

9. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (5) von einer Federeinrichtung (17) in Sperrlage gehalten ist.

10. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifelement (4) mittels einer weiteren Federein­ richtung (21) zum Lösen der Halteeinrichtung (2) derart drehbar ist, daß das Halteelement (3) aus dem Eingriff des Greifelementes (4) bringbar ist.

11. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifelement (4) und das Sperrelement (5) drehbar in dem Aktuatorgehäuse (8) gelagert sind.

12. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (5) einen ersten und einen zweiten He­ belarm (15, 16) aufweist, die wenigstens annähernd recht­ winklig zueinander angeordnet sind, wobei das Sperrelement (5) an der Verbindungsstelle der beiden Hebelarme (15, 16) drehbar gelagert ist.

13. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Hebelarm (16) das Zwischenglied (9) an­ liegt und der erste Hebelarm (15) mit einem Fortsatz (19) ausgebildet ist, der in Sperrlage das Greifelement (4) fest­ hält.

14. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hebelarm (15) länger als der zweite Hebelarm (16) ausgebildet ist.

15. Überrollschutz-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifelement (4) eine Aussparung (22) aufweist, in welche das Halteelement (3) in Sperrstellung des Greifele­ mentes (4) eingreift.