DE10026264A1 - Kraftfahrzeug-Außenhaut - Google Patents

Abstract

Es wird eine Kraftfahrzeug-Außenhaut (60) beschrieben, welche zumindest bereichsweise beweglich ist. Zur Bewegung der Außenhaut (60) ist mindestens ein Aktuator (68) vorgesehen, welcher ein polymeres und/oder ionenaustauschendes und/oder unterschiedliche Konformationen aufweisendes Material enthält, das durch physikalische oder chemische Effekte beweglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Außenhaut für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus verschiedenen Gründen ist es wünschenswert, die Außenhaut eines Kraftfahrzeuges zumindest bereichsweise beweglich auszu­ gestalten. So sind Spoiler bekannt, welche zur Verbesserung der Bodenhaftung erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit ausgefah­ ren werden. Weiterhin ist es bekannt, die Größe von in der Außenhaut angeordneten Lufteinlaßöffnungen an die Motortempera­ tur und die Fahrzeuggeschwindigkeit anzupassen.

Bei den oben beschriebenen Beispielen des Standes der Technik erfolgt die Bewegung der Außenhaut durch pneumatische, hydrau­ lische oder mechanische Baugruppen. Derartige Baugruppen sind jedoch teuer und außerdem verschleißanfällig. Weiterhin weisen diese Baugruppen ein hohes Gewicht und einen beträchtlichen Platzbedarf auf. Die möglichen Formänderungen der Außenhaut sind zudem äußerst begrenzt und nicht beliebig miniaturisier­ bar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bewegliche Kraftfahrzeug-Außenhaut zu schaffen, welche eine erweiterte Funktionalität besitzt und welche kostengünstig gefertigt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Es wird vorgeschlagen, mindestens einen Aktuator zur Bewegung der Kraftfahrzeug-Außenhaut vorzusehen, welcher ein durch physikalische oder chemische Effekte bewegliches, polymeres und/oder als Ionenaustauscher fungierendes und/oder unter­ schiedliche Konformationen aufweisendes Material umfaßt. Die Bewegung der Außenhaut, welche bevorzugt ein zwei- oder vier­ rädriges Kraftfahrzeug umgibt, kann sowohl in einer Verschie­ bung als auch in einer Formänderung bestehen.

Vorzugsweise enthält der Aktuator entweder ein polymeres Ionen­ austausch-Material oder ein verschiedene Konformationen aufwei­ sendes Material. Das verschiedene Konformationen aufweisende Material, z. B. ein Flüssigkristall-Elastomer, besitzt zwei oder mehr unterschiedliche Zustände, die sich bezüglich der Ausrich­ tung oder Anordnung der Atome oder Moleküle unterscheiden können. Durch chemische oder physikalische Effekte wird zwi­ schen unterschiedlichen Konformationen gewechselt und das unterschiedliche Konformationen aufweisende Material dadurch bewegt.

Die pneumatischen, hydraulischen oder mechanischen Baugruppen des Standes der Technik werden erfindungsgemäß durch polymere und/oder ionenaustauschende und/oder unterschiedliche Konforma­ tionen aufweisende Materialien ersetzt. Derartige Materialien sind kostengünstig herstellbar, beliebig miniaturisierbar und gestatten die Erzeugung ausreichend hoher Kräfte für eine Vielzahl unterschiedlichster Anwendungen. Es lassen sich mit diesen Materialien reversible Bewegungen der Außenhaut reali­ sieren, wie sie aufgrund der Einschränkungen pneumatischer, hydraulischer oder mechanischer Baugruppen bisher nicht möglich waren. Somit lassen sich neue Freiheitsgrade bezüglich der Funktionalität der Außenhaut erzielen. Insbesondere gestatten die erfindungsgemäßen Materialien ein an Betriebsparameter des Fahrzeuges (z. B. Geschwindigkeit oder Motortemperatur) oder an Umgebungsbedingungen (z. B. Fahrbahnzustand, Lufttemperatur oder Wetterbedingungen) angepaßtes Bewegen der Außenhaut.

Der Aktuator kann als Einsatz in der Außenhaut oder als Aufsatz auf der Außenhaut ausgebildet sein. Die Außenhaut kann auch einen starren oder elastischen Bereich aufweisen, welcher mit dem Aktuator derart gekoppelt ist, daß dieser Bereich durch die Bewegung des Aktuators verschoben oder verformt wird. Der Aktuator ist in diesem Fall bevorzugt unter der Außenhaut angeordnet. Der Aktuator kann aber auch selbst einen Teil der Außenhaut bilden.

Viele erfindungsgemäße Materialien besitzen den Vorteil, daß sie auf eine Veränderung der Umgebungsbedingungen (Außentempe­ ratur sinkt unterhalb eines vorgegebenen Wertes (z. B. 0°C), es beginnt zu Regnen, usw.) selbsttätig durch eine Strukturverän­ derung reagieren. So sind erfindungsgemäße Materialien bekannt, die in feuchtem Zustand ihre Form durch Aufquellen verändern. Dieser Effekt kann beispielsweise zum Abdichten von Fugen oder Schließen von Öffnungen in der Außenhaut benutzt werden. Es kann auch daran gedacht werden, einen Aktuator mit einem Sensor zu koppeln. Der Sensor kann aktuelle Parameter bezüglich des Fahrzeugbetriebes oder der Umgebungsbedingungen erfassen, welche anschließend z. B. in elektrische Signale zur Ansteuerung des polymeren und/oder ionenaustauschenden Materials gewandelt werden.

Die Aktuatoren können zur Bewegung unterschiedlichster Bereiche einer Kraftfahrzeug-Außenhaut eingesetzt werden. So können beispielsweise ein Außenspiegel, eine Motorhaube, ein Spoiler, ein Stoßfänger, eine Öffnung der Außenhaut oder kleine, auf der Außenhaut-Oberfläche angeordnete Strukturen zumindest bereichs­ weise beweglich ausgestaltet werden. Auch ist es möglich, mit Hilfe der Aktuatoren Abdeckungen z. B. für Scheinwerfer oder Türgriffe zu betätigen. Weiterhin können bewegliche Außenhaut­ bereiche als Designelemente oder zur Kommunikation mit der Umwelt eingesetzt werden.

Die Bewegung des Aktuators kann kontinuierlich oder auch dis­ kret erfolgen. Eine kontinuierliche Bewegung des Aktuators kommt z. B. dann in Frage, wenn eine bestimmte Größe geregelt werden soll. So kann daran gedacht werden, über die Bewegung der Außenhaut z. B. im Bereich eines Spoilers den Abtrieb der Hinterachse passiv zu regeln. Eine diskrete Bewegung des Aktua­ tors kann mit einer aktiven, gesteuerten Verformung der Außen­ haut verbunden werden. So wäre es denkbar, mittels Aktuatoren Scheinwerfer-Abdeckungen zwischen einer ersten, geschlossenen und einer zweiten, geöffneten Stellung in Abhängigkeit von der Betätigung des Lichtschalters zu steuern.

Das durch physikalische oder chemische Effekte bewegliche Material des Aktuators kann die Form eines Streifens, eines Hohlzylinders, eines Teils einer Ellipsoidfläche usw. aufwei­ sen. Auch ist es möglich, mehrere Aktuatoren mit z. B. streifen­ förmigen polymeren und/oder ionenaustauschenden Materialien derart anzuordnen, daß die Gesamtheit dieser Materialien eine hohlzylindrische, halbkugelförmige, usw. Gestalt aufweist. Der Aktuator kann auch mehrere Schichten dieser Materialien enthal­ ten, welche z. B. übereinander oder konzentrisch ineinander angeordnet sind. Das Vorsehen mehrerer Schichten erhöht die Stabilität des Aktuators. Weiterhin lassen sich deutlich höhere Kräfte bei der Bewegung realisieren. Die Bewegung des bewegli­ chen Materials kann je nach Aufgabenstellung beispielsweise durch Änderung des pH-Wertes, der Feuchtigkeit oder der Tempe­ ratur dieses Materials oder durch elektrische Prozesse indu­ ziert werden.

Vorteilhafterweise ist das bewegliche Material des Aktuators von einer elastischen Hülle aus z. B. Latex umgeben. Die Hülle schützt das Material vor Umgebungseinflüssen. Da einige erfin­ dungsgemäß verwendbare Materialien in einer feuchten Umgebung betrieben werden müssen, kann die Hülle gleichzeitig deren Austrocknen verhindern.

Weitere Einzelheiten und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfin­ dung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen und den Figuren. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B einen Aktuator im Ruhezustand und in betätigtem Zustand jeweils im Querschnitt;

Fig. 2A bis 2C drei weitere Ausführungsbeispiele von Aktuatoren;

Fig. 3A bis 3D zwei Ausführungsbeispiele eines erfindun­ gemäßen Außenspiegels;

Fig. 4A bis 4D ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Außenhaut mit einem be­ weglichen Lufteinlaßbereich;

Fig. 5A bis 5D ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Außenhaut mit einem be­ weglichen Lufteinlaßbereich;

Fig. 6A bis 6C ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, bereichsweise bewegli­ chen Motorhaube;

Fig. 7A bis 7C ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, bereichsweise bewegli­ chen Motorhaube; und

Fig. 8A und 8B ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Spoilers.

Nachfolgend werden einige Materialien vorgestellt, welche durch chemische oder physikalische Aktivierung beweglich sind. Alle diese Materialien können für die Herstellung eines Aktuators zur Bewegung einer Kraftfahrzeug-Außenhaut verwendet werden.

Ein Beispiel für Materialien mit unterschiedlichen Konformatio­ nen sind Flüssigkristall-Elastomere. So können bestimmte nema­ tische Flüssigkristall-Elastomere, in deren Netzwerk eine elektrisch leitende Phase eingebettet ist, durch elektrische Effekte innerhalb von Sekundenbruchteilen kontrahiert, expan­ diert oder gebogen werden.

Derartige Flüssigkristall-Elastomere sind beispielsweise er­ hältlich in einer Toluol-Lösung durch eine Hydrosilylierung von Poly(Methylhydrogen)Siloxan (PMHS), 4-(3-Butenoxy)-Benzoesäure- (4-Methoxy)-Phenylester als Seitenketten-Mesogen und Oligo-TPB- 10PV (x = 13) als MCLC-Vernetzungspolymer. Das Elastomer wird mechanisch belastet, um vor Abschluß der Vernetzungsreaktion eine uniaxiale Netzwerk-Anisotropie einzuführen. Anschließend wird durch z. B. Dispergieren eine elektrisch leitende Phase wie Silberpartikel oder Graphitfasern in das Netzwerk eingebracht.

Solchermaßen hergestellte Komposit-Materialen können aufgrund einer nematisch-isotropen Phasentransformation durch Joulesches Erwärmen eine Kontraktionsbewegung vollziehen. Durch einen nematisch-isotropen Abkühlungsvorgang erfolgt eine vollständig reversible Expansion auf die ursprüngliche Länge.

Ein Beispiel für ein durch chemische Effekte aktivierbares Polymer ist Polyacrylnitril (PAN), das unter dem Handelsnamen "Orlon" bekannt ist. Orlon ist eine zähe, gel- bis plastikarti­ ge Substanz, welche vor ihrem Einsatz in einem Aktuator zu­ nächst noch einer Vorbehandlung unterzogen werden muß. Dazu wird Orlon zunächst für 5 Stunden bei 220°C erhitzt und an­ schließend in einer NaOH-Lösung gekocht.

Derart vorbehandelte Orlon-Fasern kontrahieren sich bei einer Verringerung des pH-Wertes (Spülung mit einem sauren Medium) sehr rasch auf die Hälfte bis ein Zehntel ihrer Ausgangslänge. Bei einer nachfolgende Erhöhung des pH-Wertes (Spülung mit einem basischen Medium) erfolgt eine Verlängerung der Fasern auf ihre Ausgangslänge. Es hat sich gezeigt, daß Orlon-Fasern einer Zugbelastung von bis zu 4 kg/cm² standhalten.

Um Aktuatoren auf der Basis von Orlon zur Bewegung einer Kraft­ fahrzeug-Außenhaut zu verwenden, muß das polymere Material nach der Vorbehandlung mit einer flüssigkeitsdichten Hülle umgeben werden. So können beispielsweise Bündel von Orlon-Fasern in Latex-Röhren angeordnet werden. Zur Bewegung dieser Anordnung erfolgt eine Spülung der in den Latex-Röhren angeordneten Orlon-Fasern mit Medien von unterschiedlichem pH-Wert.

Es können auch Aktuatoren mit elektrisch aktivierbaren, als Ionenaustauscher fungierenden Materialien auf der Basis von z. B. Harzen, Gelen, Pulvern, Fasern usw. zur Bewegung der Außenhaut eingesetzt werden. Geeignete Ausgangsmaterialien und mögliche Herstellungsverfahren für derartige Aktuatoren werden beispielsweise in der WO 97/26039 (PCT/US96/17870) beschrieben, deren Offenbarungsgehalt bezüglich der Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Aktuatoren und möglicher Herstellungsver­ fahren für Aktuatoren hiermit ausdrücklich mit einbezogen wird.

Bevorzugt werden Ionenaustauscher auf der Basis von polymeren Membranen verwendet. Geeignet ist z. B. die unter dem Handelsna­ men Nafion TM 117 von DuPont vertriebene Membran.

Um Ionenaustauscher als Aktuatoren einsetzen zu können, müssen diese in der Regel noch weiter prozessiert werden. Die Fig. 1A und 1B zeigen ein Ausführungsbeispiel eines fertig prozes­ sierten Aktuators. In Fig. 1A ist ein Aktuator 10 auf der Basis eines Verbundmaterials aus einer perfluorierten, polyme­ ren Ionenaustauschmembran 12 und chemisch auf beiden Oberflä­ chen der Membran 12 abgeschiedenen Platinelektroden 14, 16 in einer Schnittansicht dargestellt. Auf jeder der beiden Platin­ elektroden 14, 16 ist jeweils eine Kontaktelektrode 18, 20 angeordnet. Die beiden Kontaktelektroden 18, 20 wiederum werden von Drähten 22, 24 elektrisch kontaktiert.

Zum Schutz des Verbundmaterials aus Ionenaustauschmembran 12 und Platinelektroden 14, 16 ist dieses mit einer elastischen Hülle 26 aus z. B. Latex umgeben. Die Hülle 26 verhindert außer­ dem das Entweichen eines flüssigen Ionen-Transportmediums, welches für die Funktion des Aktuators 10 erforderlich ist. Die Drähte 22, 24 erstrecken sich durch diese Hülle 26 hindurch.

Wenn an die Drähte 22, 24 keine elektrische Spannung angelegt ist, stellt sich der in Fig. 1A dargestellte Ausgangszustand ein. Im Ausgangszustand besitzt der Aktuator 10 eine im wesent­ lichen planare Form. Wird nun an die Drähte 22, 24 eine Span­ nung von typischerweise 1 V bis 3 V angelegt, so biegt sich das Verbundmaterial aus Ionenaustauschmembran 12 und Platinelektro­ den 14, 16 in Richtung auf die Anode. Diese Situation ist in Fig. 1B dargestellt. Der maximale Ausschlag des Verbundmateri­ als kann mehrere Zentimeter betragen.

In den Fig. 2A bis 2C sind schematisch einige Bauformen von Aktuatoren auf der Basis von chemisch oder elektrisch aktivier­ baren, polymeren und/oder ionenaustauschenden und/oder ver­ schiedene Konformationen aufweisenden Materialien dargestellt. Die abgebildeten Aktuatoren sind in der Lage, Biegebewegungen auszuführen. Zur Umwandlung von Kontraktionsbewegungen in Biegebewegungen werden erforderlichenfalls die sich kontrahie­ renden Materialien auf einem biegsamen Substrat befestigt, welches selbst nicht kontrahierbar ist.

Der in Fig. 2A dargestellte Aktuator 30 besitzt eine Montage- Einheit 32 und einen bewegliche Abschnitt 34. Die Montage- Einheit 32 wird im Bereich der Kraftfahrzeug-Außenhaut befe­ stigt und bewegt sich selbst nicht mit. Die Montage-Einheit 32 besitzt nicht dargestellte Versorgungsanschlüsse z. B. in Form elektrischer Anschlüsse oder Schlauchanschlüsse zum Zuführen bzw. Zurückleiten eines fluiden Mediums mit einem definierten pH-Wert. Der bewegliche Abschnitt 34 des Aktuators 30 weist eine Streifenform auf und umfaßt eine flexible Hülle, innerhalb welcher das polymere und/oder als Ionenaustauscher fungierende und/oder das unterschiedlich Konformationen aufweisende Materi­ al angeordnet ist. Der Aktuator 30 gemäß Fig. 2A ist in akti­ viertem Zustand dargestellt. In nicht aktiviertem Zustand besitzt der Aktuator 30 eine ebene Form.

In Fig. 2B ist eine zweite Bauform eines Aktuators 40 mit einer Montage-Einheit 42 und einem beweglichen Abschnitt 44 dargestellt. Der Aktuator 40 stimmt im wesentlichen mit dem in Fig. 2A dargestellten Aktuator 30 überein. Der bewegliche Anschnitt 44 ist jedoch deutlich länger als bei dem in Fig. 2A dargestellten Aktuator 30. Außerdem ist in Fig. 2B der Aktua­ tor 40 im nicht aktivierten Ausgangszustand dargestellt. Dies bedeutet, daß der bewegliche Abschnitt 44 bereits im Ausgangs­ zustand gebogen ist und die Krümmung dieses Abschnittes 44 durch physikalische oder chemische Aktivierung verstärkt werden kann.

In Fig. 2C ist eine dritte Bauform eines Aktuator 50 darge­ stellt. Dieser Aktuator 50 weist einen ähnlichen Aufbau wie der Aktuator 30 gemäß Fig. 2A auf. Der Aktuator 50 besitzt jedoch neben einem ersten beweglichen Abschnitt 54 einen zweiten beweglichen Abschnitt 56. Die beiden beweglichen Abschnitte 54, 56 stehen flügelförmig von einer Montage-Einheit 52 ab und sind bereits im nicht aktivierten Zustand gebogen. Die Krümmung der beweglichen Abschnitte 54, 56 läßt sich beispielsweise durch elektrische oder chemische Aktivierung noch verstärken.

Die in den Fig. 2A bis 2C dargestellten und weitere Baufor­ men von Aktuatoren lassen sich auf vielfältige Weise zur Bewe­ gung einer Kraftfahrzeug-Außenhaut einsetzen.

In den Fig. 3A und 3B ist eine erstes Ausführungsbeispiel einer beweglichen Außenhaut in Gestalt eines verformbaren Außenspiegels 60 dargestellt. Der Außenspiegel 60 besitzt ein elastisch verformbares Spiegelgehäuse 62. Im Bereich einer Öffnung des Spiegelgehäuses 62 sind zwei relativ zueinander bewegliche Spiegel 64, 66 mit dem Spiegelgehäuse 62 verbunden.

Innerhalb des Spiegelgehäuses 62, welches einen parabolischen Querschnitt aufweist, ist im Scheitel einr Parabel eine Monta­ ge-Einheit 68 eines Aktuators 65 angeordnet. Der Aktuator 65 entspricht im wesentlichen dem in Fig. 2C dargestellten Aktua­ tor, wobei jedoch die Form der beweglichen Abschnitte 67, 69 an die ellipsoide Form des Spiegelgehäuses 62 angepaßt ist. Auch die polymeren und/oder ionenaustauschenden Materialien der beweglichen Abschnitte 67, 69 weisen daher die Form einer Ellipsoidfläche auf.

In Fig. 3A ist die Form des Außenspiegels 60 bei Stillstand des Kraftfahrzeuges dargestellt. Der Aktuator 65 ist nicht aktiviert und das Spiegelgehäuse 62 weist eine optisch anspre­ chende, flache Form auf. Bei erhöhter Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges wird der Aktuator 65 aktiviert, so daß sich das Spiegelgehäuse 62, wie in Fig. 3B gezeigt, derart in Pfeil­ richtung verformt, daß der Außenspiegel 60 eine aerodynamisch günstigere Form annimmt. Aufgrund der Verformung des Spiegelge­ häuses 62 werden die Spiegel 64, 66 derart relativ zueinander verschoben, daß sie sich gegenseitig überlappen und die sicht­ bare Spiegelfläche insgesamt geringer wird. Die in Fig. 3B dargestellte Verformung des Spiegelgehäuses 62 kann abrupt bei Erreichen einer vorbestimmten Geschwindigkeit oder aber konti­ nuierlich und geschwindigkeitsabhängig erfolgen.

In den Fig. 3C und 3D ist eine zweites Ausführungsbeispiel einer beweglichen Außenhaut in Gestalt eines verformbaren Außenspiegels 60' dargestellt. Der Außenspiegel 60' besitzt wiederum ein elastisch verformbares Spiegelgehäuse 62', aber nur einen einzigen Spiegel 64'. Innerhalb des Spiegelgehäuses 62', welches einen parabolischen Querschnitt aufweist, sind im Bereich des Spiegelelementes 64' zwei Aktuatoren 65', 65" angeordnet. Die Aktuatoren 65', 65" entsprechen im wesentlichen dem in Fig. 2A dargestellten Aktuator, wobei jedoch die Form der beweglichen Abschnitte 67', 69' an die ellipsoide Form des Spiegelgehäuses 62' angepaßt ist. Außerdem sind die beweglichen Abschnitte 67', 69' bereits im Ausgangszustand (Fig. 3C) gebogen. Durch Aktivierung der Aktuatoren 65', 65" wird das Spiegelgehäuse 62', wie in Fig. 3D gezeigt, derart in Pfeil­ richtung verformt, daß der Außenspiegel eine aerodynamisch günstigere Form annimmt.

In den Fig. 4A bis 4D ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer beweglichen Außenhaut in Gestalt eines Stoßfängers 72 mit einem verformbaren Lufteinlaßbereich dargestellt. Der Stoßfän­ ger 72 ist in Fig. 4A in einer Frontalansicht und in Fig. 4B in einer Schnittdarstellung abgebildet. Im Bereich einer Stoß­ fänger-Öffnung 70 ist ein Aktuator 74 mit einer ringförmigen Montage-Einheit 80 und einem mit der Montage-Einheit 80 verbun­ denen, beweglichen Abschnitt 82 angeordnet. Der bewegliche Abschnitt 82 besitzt im Ausgangszustand eine annähernd hohlzy­ lindrische Form.

Der Aktuator 74 bildet zusammen mit einem von dem Aktuator 74 betätigten und radial außen von diesem angeordneten elastischen Hohlzylinder 76 einen Lufteinlaßkanal 78. Die starre, ringför­ mige Montage-Einheit 80 ist an einem einlaßseitigen Ende des Lufteinlaßkanals 78 angeordnet und definiert die Größe der Öffnung 70. Der Aktuator bildet daher gleichzeitig einen Teil der Außenhaut.

In der in den Fig. 4A und 4B dargestellten Stellung des Aktuators 74 ist der auslaßseitige Durchmesser des Lufteinlaß­ kanals 78 kleiner als der Durchmesser der einlaßseitigen Öff­ nung 70. Das durch die Öffnung 70 hindurch tretende Luftvolumen wird daher gedrosselt. Wie in den Fig. 4C und 4D gezeigt, bewirkt eine Aktivierung des Aktuators 74, daß sich der hohlzy­ lindrische, bewegliche Abschnitt 82 an einem der Montage- Einheit 80 abgewandten Ende radial nach außen verformt. Von dieser Verformung wird auch der elastische Hohlzylinder 76 erfaßt. Der auslaßseitige Durchmesser des Lufteinlaßkanals 78 wird größer und das durch den Lufteinlaßkanal 78 hindurch tretende Luftvolumen nimmt zu.

Der in den Fig. 4A bis 4D dargestellte Aktuator 74 mit dem beweglichen Abschnitt 82 in Form eines Hohlzylinders läßt sich durch eine Mehrzahl der in Fig. 2A dargestellten Aktuatoren 30 ersetzen. Zu diesem Zweck müssen diese Aktuatoren 30 derart angeordnet werden, daß die beweglichen Abschnitte 34 einen Hohlzylinder formen. Auch könnte der Aktuator 74 durch den in Fig. 2B dargestellten Aktuator 40 ersetzt werden. In diesem Fall müßte die Montage-Einheit 42 axial zum Lufteinlaßkanal 78 angeordnet werden.

In den Fig. 5A bis 5D ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer beweglichen Außenhaut in Gestalt eines Stoßfängers 72' mit einem beweglichen Lufteinlaßbereich dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel stimmt größtenteils mit dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel überein, die ringförmige Montage-Einheit 80' ist jedoch abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel an einem auslaßseitigen Ende des Lufteinlaßkanals 78' angeordnet.

In der in den Fig. 5A und 5B dargestellten Ausgangsstellung des Aktuators 74' besitzt der Lufteinlaßkanal 78' wiederum eine im wesentlichen hohlzylindrische Form. Eine Aktivierung des Aktuators 74' bewirkt nun, daß sich der bewegliche Abschnitt 82' an einem der Montage-Einheit 80' abgewandten Ende radial nach außen verformt (Fig. 5C und 5D). Von der Verformung wird auch der elastische Hohlzylinder 76' und ein elastischer Bereich 84' der Stoßfänger-Außenhaut, welcher sich an den elastischen Hohlzylinder 76' in Fahrtrichtung vorne anschließt, erfaßt. Diese Verformung bewirkt eine Vergrößerung des Durch­ messers der einlaßseitigen Öffnung 70'. Der Einlaßkanal 78' nimmt folglich die Form eines Trichters an und das durch den Lufteinlaßkanal 78' hindurch tretende Luftvolumen steigt an.

Die Steuerung des durch die in den Fig. 4A bis 4D und 5A bis 5D dargestellten Öffnungen 70, 70' in der Stoßfänger-Außenhaut 72, 72' hindurch tretenden Luftvolumens kann sowohl abhängig von der Fahrsituation (z. B. geschwindigkeitsabhängig) als auch abhängig von Umgebungsparametern (z. B. der Außentemperatur) erfolgen.

In den Fig. 6A bis 6C ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer bereichsweise beweglichen Motorhaube 86 dargestellt. Die Motorhaube 86 besitzt einen sich axial zur Fahrrichtung er­ streckenden zentralen Abschnitt 88 und links und rechts von diesem zentralen Abschnitt 88 angeordnete seitliche Abschnitte 90, 92. Während der zentrale Abschnitt 88 unbeweglich ausgebil­ det ist, können die elastischen seitlichen Abschnitte 90, 92 jeweils durch einen in Fig. 6C dargestellten Aktuator 94 bewegt werden. Der Aktuator 94 weist eine vergleichbare Bauform auf wie der in Fig. 2A dargestellte Aktuator 30, wobei aller­ dings die Länge der Montage-Einheit 96 und das Länge-zu-Breite- Verhältnis des beweglichen Abschnittes 98 des Aktuators 94 an die Abmessungen der Motorhaube 86 angepaßt wurden.

Die in den Fig. 6A bis 6C dargestellte bewegliche Motorhaube 86 erleichtert das Einparken des Kraftfahrzeuges. Vor dem Einparkvorgang weist die Motorhaube die in Fig. 6A dargestell­ te Form auf. Diese Form ist in Fig. 6C durch die gestrichelte Linie 100 angedeutet. Zur Einleitung des Einparkvorganges wird ein in Fahrtrichtung vorne angeordneter Bereich jeder der beiden seitlichen Abschnitte 90, 92 in Richtung auf die Fahr­ bahn verformt. Diese Verformung ist durch die Pfeile 102, 104 in Fig. 6B und durch den Pfeil 104 in Fig. 6C angedeutet. Die bereichsweise Verformung der seitlichen Abschnitte 90, 92 in Richtung auf die Fahrbahn verbessert die Sicht nach vorne unten und erleichtert damit das Einparken.

In den Fig. 7A bis 7C ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer bereichsweise beweglichen Motorhaube 86' dargestellt. Die Motorhaube 86' besitzt einen elastischen, sich axial zur Fahr­ richtung erstreckenden zentralen Abschnitt 88' und links und rechts von diesem zentralen Abschnitt 88' angeordnete unbeweg­ liche, seitliche Abschnitte 90', 92'. Wie in Fig. 7C gezeigt, befinden sich unterhalb des elastischen zentralen Abschnittes 88' der Motorhaube 86' zwei Aktuatoren 94', 94". Die Montage- Einheiten 96', 96" dieser Aktuatoren 94', 94" erstrecken sich axial zur Fahrtrichtung über annähernd die gesamte Länge des zentralen Abschnittes 88' und sind an gegenüberliegenden Längs­ seiten des zentralen Abschnittes 88' angeordnet.

Eine Aktivierung der Aktuatoren 94', 94" gestattet es, die aerodynamisch günstigste Motorhaubenform für eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit zu wählen. Bei Stillstand des Fahrzeu­ ges ist der zentrale Abschnitt 88', wie in Fig. 7A darge­ stellt, im wesentlichen eben. Bei erhöhter Geschwindigkeit werden die Aktuatoren 94', 94" aktiviert und der zentrale Bereich 88' wölbt sich (Fig. 7B und 7C).

In den Fig. 8A und 8B ist ein Ausführungsbeispiel einer beweglichen Außenhaut in Gestalt eines bereichsweise bewegli­ chen Spoilers 110 dargestellt. Der Spoiler 110 ist auf der Unterseite eines Kraftfahrzeuges 112 angeordnet und besitzt eine aeorodynamisch günstige Form. Mit dem Pfeil 114 ist die Fahrtrichtung angedeutet.

In Fig. 8B ist der Spoiler 110 in einer Schnittansicht abge­ bildet. Der Spoiler 110 ist über zwei Halterungen 116, 118 mit der Unterseite des in Fig. 8A dargestellten Kraftfahrzeuges 112 verbunden. Eine der Kraftfahrzeug-Unterseite zugewandte ebene Oberfläche 120 des Spoilers 110 ist aus einem starren Material gefertigt. Eine der Kraftfahrzeug-Unterseite abgewand­ te Oberfläche 122 des Spoilers 110 hingegen besteht aus einem elastischen Material.

Die Oberfläche 122 kann durch einen Aktuator 124 verformt werden. Der Aktuator 124 besitzt zwei Montage-Einheiten 126, 128, zwischen welchen ein beweglicher Abschnitt 130 angeordnet ist. Der bewegliche Abschnitt 130 bewegt sich in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt der Luft relativ zur Fahrbahn, um das Kraftfahrzeug im Falle hoher Luftfeuchtigkeit (Regen) stärker an die Fahrbahn zu pressen. Zu diesem Zweck besteht der beweg­ liche Abschnitt 130 aus z. B. einem ionenaustauschenden polyme­ ren Material, welches sich bei einer Zunahme der Luftfeuchtig­ keit durch Aufquellen selbsttätig verformt. Der Spoiler 110 ist zumindest im Bereich der Oberfläche 122 aus einem Material gefertigt, welches feuchtigkeitsdurchlässig ist.

Da der bewegliche Abschnitt 130 des Aktuators 124 aus einem Material gefertigt ist, welches sich selbsttätig aufgrund veränderter Umgebungsbedingungen verformt, müssen die Montage- Einheiten 126, 128 keine Versorgungsanschlüsse für die Aktivie­ rung des Aktuators 124 aufweisen. Die Montage-Einheiten 126, 128 haben vielmehr vor allem eine Befestigungs- bzw. Stabili­ sierungsfunktion für den beweglichen Abschnitt 130.

Gemäß einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl eng benachbarter, elektrisch betätigbarer Aktuatoren in Form kleiner Zylinder in die Außenhaut derart eingebettet, daß die Oberflächen der Aktuatoren im Ausgangszustand bündig mit der Außenhaut verlaufen. So läßt sich der ästhetische Eindruck einer glatten Oberfläche bei Stillstand des Fahrzeuges erzielen. Die zylindrischen Aktuatoren lassen sich derart senkrecht zur Außenhaut verformen, daß eine Noppenstruktur entsteht.

Wenn die Noppenstruktur beispielsweise auf dem Gehäuse eines Außenspiegels ausgebildet wird, läßt sich der Luftwiderstand verringern und können unerwünschte Windgeräusche bei hohen Geschwindigkeiten reduziert werden. Auch ist es möglich, mit Hilfe der Ausbildung von Noppen Eis oder Schnee von der Außen­ haut zu lösen. Zylindrische Aktuatoren mit variierbarer Länge lassen sich beispielsweise auf der Basis der oben beschriebe­ nen, in Latex gekapselten Polymere fertigen, deren Längen durch chemische Prozesse beeinflußbar sind.

Claims (21)

1. Kraftfahrzeug-Außenhaut, welche zumindest bereichsweise beweglich ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Aktuator (10, 30, 40, 50, 65, 65', 65", 74, 74', 94, 94', 94", 124) zur Bewegung der Außenhaut (60, 60', 72, 72', 86, 86', 110) vorgesehen ist, welcher ein polymeres und/oder ionenaustauschendes und/oder unter­ schiedliche Konformationen aufweisendes Material (12) um­ faßt, das durch physikalische oder chemische Effekte beweglich ist.

2. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenhaut (60, 60', 72, 72', 86, 86', 110) einen mit dem Aktuator (65, 65', 65", 74, 74', 94, 94', 94", 124) gekoppelten, starren oder elastischen Be­ reich (62, 62', 76, 76', 84', 90, 92, 88', 122) aufweist.

3. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (74, 74') selbst einen Teil der Außenhaut (72, 72') bildet.

4. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut im Bereich eines Außenspiegels (60, 60') beweglich ist.

5. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch den Aktuator (65, 65', 65") die Form eines Spiegelgehäuses (62, 62') und/oder die Abmessungen einer Spiegelfläche (64, 66) veränderbar sind.

6. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut im Bereich einer Motorhaube (86, 86') beweglich ist.

7. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Aktuator (94) in einem in Fahrtrichtung vorderen Bereich der Motorhaube (86) angeordnet ist

8. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Aktuator (94', 94") axial zur Fahrtrich­ tung in der Mitte (88') der Motorhaube (86') angeordnet ist.

9. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut im Bereich eines Spoilers (110) beweglich ist.

10. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spoiler (110) auf einer Fahrzeugunter­ seite angeordnet ist.

11. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (94, 94', 94", 124) in einer Richtung senkrecht zur Fahrbahn beweglich ist.

12. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (74, 74') im Be­ reich einer Öffnung (70, 70') der Außenhaut (72, 72') an­ geordnet ist.

13. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Aktuator (74, 74') einen sich an die Öffnung (70, 70') anschließenden Kanal (78, 78') bildet.

14. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (74, 74') zum Schließen, Abdecken, Verkleinern und/oder Vergrößern der Öffnung (70, 70') ausgebildet ist.

15. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von benachbarten Aktuatoren im Bereich der Außenhaut angeordnet ist und die Aktuatoren zur Ausbildung einer Noppenstruktur senkrecht zur Außenhaut beweglich sind.

16. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator mit einem Sensor gekoppelt ist.

17. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator mehrere Schichten des polymeren und/oder ionenaustauschenden Materials (12) umfaßt.

18. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (10) eine Hülle (26) umfaßt, welche das polymere und/oder ionenaustau­ schende Material (12) umgibt.

19. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere und/oder ionen­ austauschende Material (12) die Form eines Streifens, ei­ nes Hohlzylinders oder eines Teils einer Ellipsiodfläche aufweist.

20. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere und/oder ionen­ austauschende Material (12) durch elektrische Prozesse oder durch Änderung des pH-Wertes, der Feuchtigkeit oder der Temperatur des polymeren und/oder ionenaustauschenden Materials (12) beweglich ist.

21. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das unterschiedliche Konforma­ tionen aufweisende Material ein durch elektrische Prozesse bewegliches Flüssigkristall-Elastomer ist.