DE10159279C2 - Mehrgelenkkinematik in einem Cabriolet-Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrgelenkkinematik in ei­ nem Cabriolet-Fahrzeugdach nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Druckschrift DE 44 45 580 C1 wird ein Hardtop- Fahrzeugdach mit einer vorderen und einer hinteren starren Dachschale beschrieben, das mit Hilfe einer Dachkinematik zwi­ schen einer Schließposition und einer Ablageposition zu ver­ stellen ist, in der die Dachschalen in einem heckseitigen Stau­ raum abgelegt sind. Die Dachkinematik zur Überführung der bei­ den Dachschalen zwischen Schließ- und Ablageposition ist als Gelenk-Parallelogramm ausgeführt, welches eine Mehrzahl schwenkbar gekoppelter Lenker und Hebel umfasst und über einen hydraulischen Aktuator zu verstellen ist. Der Gelenkkinematik sind zwei Hauptlenker zugeordnet, welche über ein mittleres Drehgelenk schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie gelagert sind und jeweils über äußere Drehgelenke auf einer Seite mit einem gemeinsamen Koppellenker und auf der anderen Seite mit weiteren Lenkern bzw. Hebeln verbunden sind. Der hydraulische Aktuator greift an einem der beiden Hauptlenker an und verschwenkt die­ sen über sein karosserieseitiges Drehgelenk. Über den Koppelhe­ bel wird die Schwenkbewegung auch auf den zweiten Hauptlenker übertragen.

Der Schwenkwinkel des nicht angetriebenen Hauptlenkers ist auf einen Winkelbereich kleiner 180° begrenzt, da Strecklagen zwi­ schen dem nicht angetriebenen Hauptlenker und dem ihn beauf­ schlagenden Koppelhebel vermieden werden müssen, da in diesen Lagen kein den nicht angetriebenen Hauptlenker beaufschlagendes Drehmoment erzeugt werden kann.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Mehrgelenkkine­ matik für ein Cabriolet-Fahrzeug zu schaffen, welche Schwenkbe­ wegungen eines Lenkers der Kinematik größer als 180° ermög­ licht.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiter­ bildungen an.

Die erfindungsgemäße Mehrgelenkkinematik ist als Sechsgelenkki­ nematik ausgeführt und umfasst zwei Hauptlenker, von denen zu­ mindest einer zwei winklig zueinander angeordnete und starr miteinander verbundene Lenkerabschnitte aufweist, in denen je­ weils ein äußeres Drehgelenk angeordnet ist. Die Mehrgelenkki­ nematik umfasst insgesamt zwei Koppelstangen zwischen den bei­ den Häuptlenkern, welche jeweils zwischen den äußeren Drehge­ lenken in jedem Hauptlenker angeordnet sind.

Die winklige Anordnung der Lenkerabschnitte in zumindest einem Hauptlenker in Verbindung mit den beiden Koppelstangen zwischen den beiden Hauptlenkern ermöglicht eine 360°-Drehbewegung der Mehrgelenkkinematik, ohne dass die Gefahr besteht, dass die ge­ samte Kinematik in eine Totpunkt- bzw. Strecklage gerät, in welcher eine Momentenübertragung zwischen beiden Hauptlenkern nicht mehr möglich ist. Es können zwar Strecklagen zwischen ei­ ner der beiden Koppelstangen und dem nicht angetriebenen Haupt­ lenker auftreten; in diesen Phasen schließt jedoch die gegenü­ berliegende, zweite Koppelstange mit einem Lenkerabschnitt des nicht angetriebenen Hauptlenkers einen Winkel ein, so dass die zweite Koppelstange in der Lage ist, eine Kraft vom angetriebe­ nen auf den nicht angetriebenen Hauptlenker zu übertragen und dadurch ein Antriebsmoment im nicht angetriebenen Lenker zu er­ zeugen. Es ist deshalb generell ausreichend, nur einen der bei' den Hauptlenker über einen Aktuator, insbesondere einen hydrau­ lischen Aktuator zu beaufschlagen und trotzdem in jeder Positi­ on der Gelenkkinematik ein Antriebsmoment in beiden Hauptlen­ kern zu erzeugen.

Eine der beiden Koppelstangen kann als Nutzstange für die Auf­ nahme des zu bewegenden Fahrzeugteiles genutzt werden. Es kommt hierbei insbesondere eine Anwendung in Öffnungsfähigen Fahr­ zeugdächern in Betracht, insbesondere in Hardtops, bei denen eine der starren Dachschalen mit der als Nutzstange verwendeten Koppelstange verbunden wird. Daneben sind aber auch weitere An­ wendungen denkbar, beispielsweise zum Bewegen eines Dachsprie­ gels in Softtops oder zum Öffnen und Schließen eines Heckde­ ckels, eines Verdeckkastendeckels oder einer Hutablage.

In vorteilhafter Weiterbildung ist vorgesehen, dass beide Hauptlenker jeweils zwei winklig zueinander angeordnete Lenker­ abschnitte aufweisen und somit als Dreieckslenker ausgeführt sind. Hierbei kann es zweckmäßig sein, dass die Lenkerabschnit­ te in den beiden Hauptlenkern jeweils den gleichen Winkel ein­ schließen und gegebenenfalls zumindest einer der korrespondie­ renden Lenkerabschnitte in den beiden Hauptlenkern die gleiche Länge aufweist, wobei in einer weiteren zweckmäßigen Ausführung beide korrespondierende Lenkerabschnitte in beiden Hauptlenkern gleich lang sind. Im letzteren Fall sind die beiden Hauptlenker identisch ausgebildet, wobei für den Fall einer parallel ver­ schobenen Relativlage der beiden Hauptlenker zueinander auch die beiden Koppelstangen die gleiche Länge aufweisen. Diese symmetrische Anordnung zeichnet sich durch konstruktive Ein­ fachheit und niedrige Herstellungskosten aus.

Das mittlere Drehgelenk, über welches die Kopplung zur Fahr­ zeugkarosserie herzustellen ist, sitzt zweckmäßig im Verbin­ dungsbereich der beiden winklig zueinander angeordneten Lenker­ abschnitte im Hauptlenker, wodurch das Trägheitsmoment gegen­ über Schwenkbewegungen des Hauptlenkers reduziert wird.

Bei einer identischen Ausführung der beiden Hauptlenker in pa­ rallel verschobener Anordnung führen die beiden Koppelstangen - gleiche Winkel und gleiche Länge der zugeordneten Lenkerab­ schnitte vorausgesetzt - bei einem 360°-Umlauf der Hauptlenker eine Schwenkbewegung aus, bei der die Ausrichtung der Koppel­ stangen beibehalten wird. Beispielsweise behält eine horizontal ausgerichtete Koppelstange ihre Horizontallage über alle Win­ kelbereiche bei einer Umdrehung der Hauptlenker bei.

In einer weiteren Ausführung weicht zumindest der Abstand zwi­ schen den mittleren, karosseriefesten Drehgelenken und den äu­ ßeren Drehgelenken zu einer der Koppelstangen in den beiden Hauptlenkern voneinander ab, was zur Folge hat, dass der Rela­ tivabstand zwischen den äußeren Drehgelenken in den betreffen­ den Lenkerabschnitten der Hauptlenker bei einem 360°-Umlauf sich ändert, was über ein Längenkompensationsglied in der betreffenden Koppelstange ausgeglichen wird. In diesem Fall än­ dert sich auch die Ausrichtung der Koppelstange bei einem Um­ lauf der Hauptlenker. Die Anbindung an ein zu bewegendes Fahr­ zeugbauteil kann entweder mit einem der beiden Koppelstangenab­ schnitte diesseits oder jenseits des Längenkompensationsgliedes erfolgen oder aber über die gegenüberliegende Koppelstange, die zweckmäßig zwischen äußeren Drehgelenken konstanten Abstandes angeordnet ist. In dieser Ausführung kommt bevorzugt auch eine dritte Koppelstange zwischen den beiden Hauptlenkern zum Ein­ satz, welche ebenfalls schwenkbar mit jedem Hauptlenker verbun­ den ist. Diese dritte Koppelstange verbindet vorteilhaft die beiden Hauptlenker in einem mittleren Abschnitt und ist insbe­ sondere als Stange konstanter Länge ohne Kompensationsglied ausgeführt. Vorteilhaft besitzt die Mehrgelenkkinematik in die­ ser Ausführung insgesamt zwei Koppelstangen konstanter Länge und eine Koppelstange variabler Länge mit einem darin angeord­ neten Längenkompensationsglied, wobei die Koppelstange variab­ ler Länge insbesondere als außenliegende Nutzstange zur Anbin­ dung an das zu bewegende Fahrzeugbauteil herangezogen wird.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu ent­ nehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Mehrgelenkkinematik mit zwei Hauptlenkern und zwei verbindenden Koppelstangen,

Fig. 2 eine Mehrgelenkkinematik in einer weiteren Ausführung mit zwei Hauptlenkern und drei verbindenden Koppel­ stangen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 handelt es sich um ei­ ne Mehrgelenkkinematik mit zwei Hauptlenkern 2 und 3, insgesamt sechs Drehgelenken 4a bis 4c sowie 5a bis 5c und zwei die bei­ den Hauptlenker 2 und 3 miteinander verbindenden Koppelstangen 6 und 7. Die beiden Hauptlenker 2 und 3 sind identisch aufge­ baut und relativ zueinander parallel verschoben. Jeder Haupt­ lenker weist L-Form auf und besitzt zwei winklig zueinander an­ geordnete Lenkerabschnitte 2a und 2b bzw. 3a und 3b, die einen Winkel α einschließen, der zweckmäßig 90° beträgt, gegebenen­ falls aber auch einen anderen Winkelbetrag einnehmen kann. Die Lenkerabschnitte innerhalb eines Hauptlenkers weisen unter­ schiedliche Länge auf, wobei ein kürzerer Lenkerabschnitt 2a bzw. 3a im Ausführungsbeispiel mit der Länge l₁ und der längere Lenkerabschnitt 2b bzw. 3b mit der Länge l₂ ausgezeichnet ist. Jeder Hauptlenker ist mit insgesamt drei Drehgelenken 4a, b, c bzw. 5a, b, c versehen, die sich in den äußeren stirnseitigen Abschnitten jedes Lenkerabschnittes sowie im Übergangsbereich zwischen den beiden Lenkerabschnitten befinden. In den äußeren Drehgelenken 4a und 4c bzw. 5a und 5c sind die Koppelstangen 6 und 7 gelenkig angekoppelt, über das mittlere Drehgelenk 4b bzw. 5b sind die Hauptlenker 2 und 3 schwenkbar mit der Fahr­ zeugkarosserie verbunden. Die Koppellenker 6 und 7 sind mit den Drehgelenken 4a und 5a bzw. 4c und 5c gleichartiger Lenkerab­ schnitte 2a und 3a bzw. 2b und 3b verbunden. Auf Grund der winkligen Anordnung der Lenkerabschnitte 2a und 2b bzw. 3a und 3b mit den in den Eckpunkten angeordneten Drehgelenken können die Hauptlenker 2 und 3 auch als Dreieckslenker bezeichnet wer­ den.

Die identische und parallel verschobene Ausführung der beiden Hauptlenker 2 und 3 hat zum einen zur Folge, dass die beiden Koppelstangen 6 und 7 die gleiche Länge aufweisen und zum ande­ ren bei einer Drehbewegung der Hauptlenker 2 und 3 um 360° jede Koppelstange 6 und 7 ihre ursprüngliche - in der Fig. 2 hori­ zontale - Ausrichtung beibehält und zugleich eine kreisförmige Bewegung ausführt. Die Koppelstangen 6 und 7 können beide als Nutzstangen verwendet werden, an die ein Fahrzeugbauteil, wel­ ches gegenüber der Fahrzeugkarosserie zu bewegen ist, anzubin­ den ist.

Wegen der Kopplung zwischen den beiden Hauptlenkern 2 und 3 ü­ ber die Koppelstangen 6 und 7 führen beide Hauptlenker identi­ sche Drehbewegungen aus. Als Stellglied für die Auslösung der Drehbewegung dient ein Aktuator 10, der insbesondere als Dreh­ antrieb ausgeführt ist und den Hauptlenker 3 um dessen karosse­ riefestes mittleres Drehgelenk 5b beaufschlagt, wodurch der Hauptlenker 3 als angetriebener Lenker wirkt. Der Aktuator 10 kann hydraulisch betätigbar ausgebildet sein. Über die Koppel­ stangen 6 und 7 wird die Drehbewegung auf den gegenüberliegen­ den, nicht angetriebenen Hauptlenker 2 übertragen. Die winklige Anordnung der beiden Lenkerabschnitte 2a und 2b bzw. 3a und 3b zueinander führt in Verbindung mit der Kopplung über die insge­ samt zwei Koppelstangen 6 und 7 dazu, dass auch bei einer Rota­ tionsbewegung des angetriebenen Hauptlenkers 3 um 360° in jeder Winkellage des angetriebenen Lenkers eine antreibende Kraft auf den nicht angetriebenen Lenker übertragen wird, welche ein An­ triebsmoment dieses Lenkers um das mittlere Drehgelenk 4b gene­ riert. Für den Fall, dass in einer Winkellage der Mehrgelenkki­ nematik 1 beispielsweise die Koppelstange 6 koaxial zum Lenker­ abschnitt 2a des nicht angetriebenen Hauptlenkers 2 liegt und somit kein antreibendes Moment auf den Hauptlenker 2 übertrag­ bar ist, wirkt zugleich eine Kraft über die zweite Koppelstange 7 auf das Drehgelenk 4c; da die Koppelstange 7 wegen der wink­ ligen Ausrichtung der Lenkerabschnitte zueinander in dieser La­ ge mit dem das Drehgelenk 4c enthaltenden Lenkerabschnitt 2b einen Winkel einschließt, kann über die zweite Koppelstange 7 ein wirksames Drehmoment auf den nicht angetriebenen Hauptlen­ ker 2 übertragen werden.

Entsprechend umgekehrte Verhältnisse liegen vor, falls die Kop­ pelstange 7 koaxial zum Lenkerabschnitt 2b liegt. In diesem Fall schließt die erste Koppelstange 6 einen Winkel zum Lenker­ abschnitt 2a ein, so dass über diese Koppelstange ein Drehmo­ ment auf den nicht angetriebenen Hauptlenker 2 übertragbar ist.

Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführung einer Mehrgelenkkine­ matik 1, wobei gleiche Bauteile wie in Fig. 1 mit gleichen Be­ zugszeichen versehen sind. Die Mehrgelenkkinematik 1 besitzt die gleiche Grundkonfiguration wie diejenige des ersten Ausfüh­ rungsbeispieles, jedoch mit dem Unterschied, dass die beiden Hauptlenker 2 und 3 jeweils einen weiteren Lenkerabschnitt 2c und 3c aufweisen, welcher sich an den Lenkerabschnitt 2b bzw. 3b anschließt. Die nunmehr äußeren Lenkerabschnitte 2c und 3c schließen mit den nunmehr mittleren Lenkerabschnitten 2b bzw. 3b einen Winkel von etwa 25° ein und erstrecken sich auf der den Lenkerabschnitten 2a und 3a gegenüberliegenden Seite in Be­ zug auf die Längsachse der mittleren Lenkerabschnitte 2b bzw. 3b. Im Bereich der freien Stirnseite weist der Lenkerabschnitt 2c bzw. 3c ein weiteres Drehgelenk 4d bzw. 5d auf, an das eine dritte Koppelstange 8 angekoppelt ist. Da die äußeren Lenkerab­ schnitte 2c und 3c in den beiden Hauptlenkern eine unterschied­ liche Länge aufweisen, verändert sich der Abstand zwischen den äußeren Drehgelenken 4d und 5d bei einer Rotation der beiden Hauptlenker um ihr jeweiliges karosseriefestes Drehgelenk 4b bzw. 5b. Diese Längenvariation wird in der dritten Koppelstange mit Hilfe eines Längenausgleichsgliedes 9 kompensiert, über das die Länge der dritten Koppelstange 8 variabel einstellbar ist. Zweckmäßig wird die dritte Koppelstange 8 als Nutzstange ver­ wendet, an die das zu bewegende Fahrzeugbauteil angebunden ist.

Im Übrigen sind die Geometrieverhältnisse in der Mehrgelenkki­ nematik identisch mit denjenigen aus dem ersten Ausführungsbei­ spiel.

Claims (11)

1. Mehrgelenkkinematik in einem Cabriolet-Fahrzeug, mit zwei Hauptlenkern (2, 3), die jeweils über ein mittleres Drehgelenk (4b; 5b) mit der Fahrzeugkarosserie sowie über erste äußere Drehgelenke (4a; 5a) mit einer Koppelstange (6) verbunden sind und über zweite, gegenüberliegende äußere Drehgelenke (4c; 5c) mit einem Fahrzeugbauteil gekoppelt sind, das mit Hilfe der Mehrgelenkkinematik (1) relativ zur Fahrzeugkarosserie zu bewe­ gen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hauptlenker (2; 3) zwei winklig zueinander angeordnete, starr miteinander verbundene Lenkerabschnitte (2a, 2b; 3a, 3b) aufweist und in jedem Lenkerabschnitt (2a, 2b; 3a, 3b) jeweils ein äußeres Drehgelenk (4a, 4c; 5a, 5c) vorgesehen ist und dass eine der ersten Koppelstange (6) gegenüberliegen­ de, zweite Koppelstange (7) zwischen äußeren Drehgelenken (4c; 5c) der Hauptlenker (2; 3) vorgesehen ist.

2. Mehrgelenkkinematik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Hauptlenker (2, 3) jeweils zwei winklig zueinander angeordnete Lenkerabschnitte (2a, 2b; 3a, 3b) aufweisen.

3. Mehrgelenkkinematik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Hauptlenker (2; 3) die beiden Lenkerabschnitte (2a, 2b; 3a, 3b) den gleichen Winkel (α) einschließen.

4. Mehrgelenkkinematik nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass miteinander über eine der Koppelstangen (6) verbundene Lenkerabschnitte (2a, 3a) in den beiden Hauptlenkern (2, 3) die gleiche Länge (11) aufweisen.

5. Mehrgelenkkinematik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auch die mit der zweiten Koppelstange (7) verbundenen Len­ kerabschnitte (2b, 3b) in den Hauptlenkern (2, 3) die gleiche Länge (12) aufweisen.

6. Mehrgelenkkinematik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer der Koppelstangen (7) verbundene Lenkerabschnit­ te (2c, 3c) in den Hauptlenkern (2, 3) eine voneinander abwei­ chende Länge aufweisen, wobei die zugeordnete Koppelstange (8) ein Längenkompensationsglied (9) besitzt.

7. Mehrgelenkkinematik nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt drei Koppelstangen (6, 7, 8) vorgesehen sind, die gelenkig mit den beiden Hauptlenkern (2, 3) verbunden sind.

8. Mehrgelenkkinematik nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Koppelstangen (6, 7) eine konstante, unveränderliche Länge aufweisen.

9. Mehrgelenkkinematik nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen den beiden Lenkerabschnitten (2a, 2b; 3a, 3b) eines Hauptlenkers (2; 3) 90° beträgt.

10. Mehrgelenkkinematik nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkerabschnitte (2a, 2b; 3a, 3b) eines Hauptlenkers (2; 3) im Bereich ihres mittleren Drehgelenks (4b; 5b) mitein­ ander verbunden sind.

11. Mehrgelenkkinematik nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptlenker (3) von einem Aktuator (10) betätigbar ist.