CN117508373A - 车辆装置和车辆 - Google Patents
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Abstract
一种用于车辆(10)的车辆装置(20)，所述车辆装置包括车身部件(21,22,23,24,25)和控制装置(32)，其中车身部件(21,22,23,24,25)包括纤维装置(30)，纤维装置(30)包括纤维(34)并且电连接到控制装置(32)，纤维(34)被形成为导电的、反应性纤维(34)，纤维装置(30)被设置成将车身部件(21,22,23,24,25)的变形转换成电能，并且控制装置(32)被设置成向纤维(34)的至少一部分施加第一电压(82)，以便引起纤维(34)的刚度的变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆、特别是用于机动车辆的车辆装置，并且涉及一种具有这种车辆装置的车辆。
背景技术
US 7,429,074 B1示出了一种带有空气引导元件的气流控制装置，该空气引导元件包括带有形状记忆的材料。
EP 2 830 857 B1示出了一种用于飞行器的可变蒙皮的复合材料，该材料根据环境温度改变其形状。
US 10,766,594B2示出了一种带有内部支撑结构和外壁的部件，其中内部支撑结构由纤维增强塑料制成并且包括用作加热器和应变仪的导电体。
WO 2020/203 091A1示出了一种用于车辆的外部元件，该外部元件包括多个纤维复合层。
US 2021/0 260 858A1示出了一种用于卡车的复合结构，该复合结构包括纤维增强聚合物和嵌入其中的带有导电和绝缘纤维的电网。
发明内容
因此，本发明的任务是提供新的车辆装置和新的车辆。
该任务通过本发明的主题来解决。
用于车辆的车辆装置包括车身部件和控制装置，该车身部件包括纤维装置，该纤维装置包括纤维并且电连接到控制装置，该纤维装置被设置成将车身部件的变形转换成电能，并且该控制装置被设置成向纤维的至少一部分施加第一应力，以便实现纤维的刚度的变化。能量可直接对纤维施加影响，并且可改变纤维的刚度，或者可在控制单元中对其进行评估。控制装置可通过产生第一电压来影响纤维的刚度，因此它们是电抗性的。因此，例如在极端物理条件下，可使车身部件变硬。特别地，可根据需要增加或减少扭转刚度。另外，纤维导致车身部件的刚度增加。
根据优选实施方案，纤维被形成为导电纤维。因此，纤维可传导电流。
根据优选实施方案，纤维被形成为反应性纤维。反应性纤维可在施加电压时或在电流流动时或在施加电压和电流流动两者时改变其刚度。
根据优选实施方案，纤维装置被设置成通过压电效应或通过摩擦电效应来产生电能。可有利地利用这些效应来产生电能。
根据优选实施方案，控制装置被设置成通过第一电压来产生通过纤维的至少一部分的电流，以便引起纤维的刚度的变化。
根据优选实施方案，控制装置被设置成接收携带关于车辆的移动的第一信息的第一信号，并且该控制装置被设置成根据第一信号来影响第一电压。这允许根据当前情况有针对性地影响刚度。
根据优选实施方案，运动传感器设置在车身部件上，该运动传感器被设置成根据车身部件的移动来产生第二信号并将该第二信号发送到控制装置，并且该控制装置被设置成根据第二信号来输出第一电压，以优选地减少车身部件的移动。因此，车身部件可根据第二信号并由此根据其自身的移动来影响其自身的刚度。这可对刚度产生直接的、有针对性的影响。
根据优选实施方案，控制装置被设置成根据第二信号来输出第一电压，以减少车身部件的振动。由此可减少车辆令人不适的振动。
根据优选实施方案，纤维装置被设置成根据所产生的能量向控制装置输出第三信号，并且控制装置被设置成根据第三信号来产生第一电压。因此，控制装置可基于第三信号来评估纤维装置的纤维的变形，并且相应地通过输出第一电压作出反应。在简单的实施方案中，可放大第三信号，并且所放大的信号可作为第一电压输出。例如，也可考虑第三信号的变化。
根据优选实施方案，控制装置与数据存储器相关联，该数据存储器已经存储了至少第一数据值，该第一数据值包括关于车身部件的振动行为的信息，并且控制装置被设置成根据第一数据值来输出第一电压。因此，控制装置可更具体地抵抗振动，例如通过在某些频率出现时改变第一电压。
根据优选实施方案，纤维通过连接方式组中的至少一种连接方式附接到车身部件，该连接方式组包括：
-层压，
-粘合，以及
-叠合(Folierung)。
这些连接方式以及车身部件和纤维提供一种结构，通过该结构可有效地影响刚度。
根据优选实施方案，车身部件被设置成形成车辆的外蒙皮。在该区域中，由行驶风产生的移动和振动可有利地用于产生电能。替代地或累积地，车身部件可设置在内壁面板和/或结构元件上。
根据优选实施方案，纤维包括压电材料，该压电材料能够根据变形来产生电压并且根据电流来改变刚度。也可使用这些效应中的仅一者，并且通过不同的材料实现另一效应。这种材料例如被HEAD公司用于网球拍，其中HEAD公司使用“intellifiber”品牌的材料。
根据优选实施方案，压电材料通过层压和/或粘合剂附接。也可附接到金属。
根据优选实施方案，纤维包括来自由以下组成的纤维类型组中的至少一种类型的纤维：
-碳纤维，
-玻璃纤维，
-塑料纤维。
这些纤维有利地使得能够对纤维组件的刚度施加影响。
根据优选实施方案，车身部件包括至少一个车身部件，该至少一个车身部件包括由以下组成的一组车身部件：
-前罩，
-车门，
-侧板，
-尾门，
-后备箱，
-后备箱盖，
-电池壳体，
-车身底部保护结构，
-充电装置的壳体，
-门槛区域，
-车顶，
-车辆底板，以及
-横梁。
通过在这些车身部件中的一者或多者中采用所述车辆装置，可改善车辆的噪声行为。
车辆包括这种车辆装置。因此，可使车辆振动明显减弱，特别是在较高速度下，并且可在需要时使车辆更硬。
根据优选实施方案，车身部件在车辆中具有预定位置，并且纤维装置的纤维至少在局部上且至少在一些部分上倾斜向上延伸。测试表明，这种成角度的向上路径可有利地影响刚度，特别是扭转刚度。
根据优选实施方案，纤维至少在局部上且至少在一些部分上以与水平面成第一角度54的方式倾斜向上延伸，该第一角度在20°至70°的范围内，优选地在30°至60°的范围内，并且特别优选地在40°至50°的范围内。这些角度可对刚度产生有利的影响。
附图说明
本发明的进一步细节和有利的进一步发展从下面描述并在附图中示出的实施方案中显现，并且决不被理解为限制本发明。应当理解，在不偏离本发明的范围的情况下，上述特征和下面将要讨论的那些特征不仅可以以分别指定的组合使用，而且还可以以其他组合使用或单独使用。示出了以下内容：
图1是车辆的示意性侧视图，
图2是图1的车辆的车门的示意性侧视图，
图3是图1的车辆的车辆装置的示意图，并且
图4是具有纤维装置的车门的剖视图。
相同或具有相同效果的部分在下文中具有相同的附图标记，并且通常仅描述一次。对所有附图的描述都是以彼此为基础的，以避免不必要的重复。
具体实施方式
图1示出了具有车身部件21-25的车辆10。这些车身部件例如是前门21、后门22、前罩23、车顶24和保险杠或挡板25。
在示例实施方案中，前门21和后门22各自包括车辆装置20。
图2详细示出了带有车辆装置20的前门21的区域。车辆装置20具有带有纤维34的纤维装置30。纤维34优选地是导电的、反应性纤维。纤维34例如是碳纤维、碳纤维复合材料、玻璃纤维或玻璃纤维复合材料，特别是在导电设计中。纤维装置30连接到控制装置32。例如，控制装置32可直接地设置在前门21内，或者可居中地设置在车辆10的另一位置处。
此外，固定地安装在车辆中的车辆坐标系被绘制成x轴指向前方、z轴指向上方以及y轴指向左侧。
图3示意性地示出了车辆装置20的构造。纤维装置30连接到控制装置32。控制装置32连接到能量存储装置44和数据输入装置46。纤维装置30包括纤维34，并且在实施方案中这些纤维连接到收集线61或62。此外，纤维装置30包括能量产生装置36，该能量产生装置被设置成在车身部件21变形时产生电能，并且优选地将该能量供应给控制装置32。例如，控制装置32可通过例如开关或二极管在纤维装置30与能量存储装置44之间建立电连接而将电能存储在能量存储装置44中，或者控制装置可评估来自能量存储装置44的电能以在纤维装置30处产生电压。电能也可直接用于影响纤维的刚度。
能量产生装置36优选地被设置成通过压电效应或通过摩擦电效应来产生电能。
例如，可通过使用压电聚合物或另一种压电材料来实现压电效应。
摩擦电效应使两个物体在相互摩擦时相互带电。
电能也可由电容器组件产生，在这种情况下，通过改变两个电容器极板之间的距离来增加或减少电压。例如，两个电容器极板可设置在前门21的两个间隔开的区域处或由其形成，或通常设置在车身部件21至25的两个间隔开的区域处或由其形成。根据电能，可产生信号83，该信号由箭头指示。动能(其例如通过行驶风或通过地下的颠簸对车身零件21至25的影响而产生)可由能量产生装置36转换成电能。能量产生装置36优选地通过由压电材料形成纤维34来实现。
控制装置32被设置成使得应力82能够被施加到纤维34，以便由此引起纤维34的刚度的变化。例如，电压82可施加到收集线61、62上。例如，纤维34的刚度的变化可受到电流和由此产生的热量的影响，其中电流受到电压82的影响，或者可利用纤维34的机电效应。使用包含压电材料的纤维是特别有利的。例如，通过影响刚度，可根据道路质量和/或速度来影响车辆10的横向刚度。
优选地，根据信号83产生电压82，例如通过放大该信号或通过评估其时间变化。
数据输入装置46能够接收传感器数据，并且该传感器数据作为信号81被传输到控制装置32。信号81携带关于车辆10的移动的第一信息，并且控制装置32被设置成根据第一信号81来影响电压82。因此，可考虑关于车辆10的即将发生的移动的信息。例如，颠簸可由车辆10的前部部分中的车辆传感器来确定，并且控制装置32可通过输出电压82来相应地响应，并且影响纤维34的刚度以及由此也影响车身部件21至25的刚度。优选地从相机或车辆雷达装置获得信号81。
优选地，车身部件21具有运动传感器85，该运动传感器被设置成根据车身部件21的移动来产生信号84并将该信号发送到控制装置32。控制装置32被设置成用于根据信号84来输出电压82，例如以便在转弯时或在行驶经过坑洼时减少车身部件21的移动，或者减少车身部件21的强烈振动。
车辆装置20具有已经存储至少第一数据值的数据存储器40。第一数据值包括关于车身部件21的振动行为的信息，并且控制装置32被设置成根据第一数据值来输出第一电压82。这使得控制装置32能够改善对纤维装置30的影响，并且可很好地减少车身部件21的移动和/或振动。
优选地，纤维装置30的纤维34至少在局部上且至少在一些部分上倾斜向上延伸。因此，纤维34优选至少在局部上且至少在一些部分上以与水平面成角度55的方式倾斜向上延伸，该角度55在20°至70°的范围内，优选地在30°至60°的范围内，特别优选地在40°至50°的范围内。特别优选的角度55等于45°。
图4示意性地示出了车身部件21，并且纤维34设置在车身部件21的外部91上。优选地，从连接方式组中提供至少一种连接方式50来紧固纤维34，该连接方式包括：
-层压，
-粘合，以及
-叠合。
纤维34可通过这些连接方式很好地固定到车身部件21，并且良好的附接增加了纤维34的刚化效应。纤维34也可设置在车身部件21的内侧93上或者设置在车身部件21的内区92中具有一种结构的车身部件21上。
在本发明的范围内，许多变型和改型当然是可能的。
Claims (15)
1.一种用于车辆(10)的车辆装置(20)，所述车辆装置包括车身部件(21,22,23,24,25)和控制装置(32)，所述车身部件(21,22,23,24,25)包括纤维装置(30)，所述纤维装置(30)包括纤维(34)并且电连接到所述控制装置(32)，所述纤维装置(30)被设置成将所述车身部件(21,22,23,24,25)的变形转换成电能，并且所述控制装置(32)被设置成向所述纤维(34)的至少一部分施加第一电压(82)，以便实现所述纤维(34)的刚度的变化。
2.根据权利要求1所述的车辆装置(20)，其中所述纤维装置(30)被设置成通过压电效应或通过摩擦电效应来产生所述电能。
3.根据前述权利要求中的一项所述的车辆装置(20)，其中所述控制装置(32)被设置成通过所述第一电压(82)来产生通过所述纤维(34)的至少一部分的电流，以便引起所述纤维(34)的所述刚度的变化。
4.根据前述权利要求中的一项所述的车辆装置(20)，其中所述控制装置(32)被设置成接收第一信号(81)，所述第一信号(81)携带关于所述车辆(10)的移动的第一信息，并且所述控制装置(32)被设置成根据所述第一信号(81)来影响所述第一电压(82)。
5.根据前述权利要求中的一项所述的车辆装置(20)，其中运动传感器(85)设置在所述车身部件(21,22,23,24,25)上，所述运动传感器(85)被设置成根据所述车身部件(21,22,23,24,25)的移动来产生第二信号(84)并且将所述第二信号发送到所述控制装置(32)，并且所述控制装置(32)被设置成优选地根据所述第二信号(84)来输出所述第一电压(82)，以便减少所述车身部件(21,22,23,24,25)的所述移动。
6.根据权利要求5所述的车辆装置(20)，其中所述控制装置(32)被设置成根据所述第二信号(84)来输出所述第一电压(82)，以便减少所述车身部件(21,22,23,24,25)的振动。
7.根据前述权利要求中的一项所述的车辆装置(20)，其中所述纤维装置(30)被设置成根据所产生的能量向所述控制装置(32)输出第三信号(83)，并且其中所述控制装置(32)被设置成根据所述第三信号(83)来产生所述第一电压(82)。
8.根据前述权利要求中的一项所述的车辆装置(20)，其中数据存储器(40)与所述控制装置(32)相关联，所述数据存储器(40)已经存储了至少第一数据值，所述第一数据值包括关于所述车身部件(21,22,23,24,25)的振动行为的信息，并且其中所述控制装置(32)被设置成根据所述第一数据值来输出所述第一电压(82)。
9.根据前述权利要求中的一项所述的车辆装置(20)，在所述车辆装置的情况下，所述纤维(34)通过来自连接方式组中的至少一种连接方式(50)附接到所述车身部件(21,22,23,24,25)，所述连接方式组包括：
-层压，
-粘合，以及
-叠合。
10.根据前述权利要求中的一项所述的车辆装置(20)，其中所述车身部件(21,22,23,24,25)被设置成形成车辆(10)的外蒙皮。
11.根据前述权利要求中的一项所述的车辆装置(20)，其中所述纤维(34)包括压电材料，所述压电材料能够根据变形来产生电压并且根据电流来改变刚度。
12.根据前述权利要求中的一项所述的车辆装置(20)，其中所述纤维(34)包括来自纤维类型组中的至少一种类型的纤维，所述纤维类型组包括：
-碳纤维，
-玻璃纤维，以及
-塑料纤维。
13.一种车辆，所述车辆包括根据前述权利要求中的一项所述的车辆装置(20)。
14.根据权利要求13所述的车辆(10)，其中所述车身部件(21,22,23,24,25)在所述车辆(10)中具有预定位置，并且其中纤维装置(30)的纤维(34)至少在局部上且至少在一些部分上倾斜向上延伸。
15.根据权利要求14所述的车辆(10)，其中所述纤维(34)至少在局部上且至少在一些部分上以与水平面成第一角度(55)的方式倾斜向上延伸，所述第一角度(55)在20°至70°的范围内，优选地在30°至60°的范围内，并且特别优选地在40°至50°的范围内。
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2023
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