DE102004021083A1

DE102004021083A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004021083A1
Application number: DE102004021083A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Oancea; Gero Pflanz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: DE102004021083B4

Abstract

Aus der DE 19820617 ist bereits ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung bekannt, bei der ein Aktuator die Länge der Versteifungsstrebe in Längsrichtung verändert. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist.
Dies wird dadurch erreicht, dass die jeweilige Versteifungsstrebe (12, 13) gelenkig am Seitenschweller (6, 7) und am Boden (3) der selbsttragenden Karosserie (2) angeordnet ist, dass mindestens ein Aktuator (35) zwischen dem Boden (3) der Karosserie (2) und der jeweiligen Versteifungsstrebe (12, 13, 38, 39) angeordnet ist, und dass der Aktuator (35) zur Erzeugung einer Längenänderung δ_l der Versteifungsstrebe (12, 13) die Versteifungsstrebe (12, 13, 38, 39) aus einer Ruheposition (33) in mindestens eine Betriebsposition (32a, 32b) und zurück bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 198 20 617 ist bereits eine selbsttragende Karosserie eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei der am Boden der Karosserie V-förmig angeordnete Versteifungsstreben am Fahrzeugvorbau und am Fahrzeugheck vorgesehen sind. Die Versteifungsstreben weisen längenveränderliche Aktuatoren auf. Ferner sind Sensoren vorgesehen, die im Fahrbetrieb auftretende Karosserieverwindungen erfassen.

Über ein Stellglied wird die Länge der Versteifungsstrebe entsprechend einer von einer Regelungseinheit ermittelten Länge verändert, um eine Gegenkraft, die der Karosserieverwindung entgegenwirkt, in die Karosserie einzuleiten. Durch die aktiv erzeugten Torsionsschwingungen, die gegenphasig zu den im Fahrbetrieb entstehenden Torsionsschwingungen sind, wird eine Schwingungsdämpfung erreicht.

Eine solche Schwingungsdämpfung ist insbesondere bei Fahrzeugen mit einem offenen Dach, wie beispielsweise einem Cabriolet oder bei Fahrzeugen mit einem großen Dachausschnitt einsetzbar. Als Steuereinheit kann ein Rechner Verwendung finden, durch den eine aktive Regelung möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug erfolgt eine Schwingungsdämpfung der Karosserie dadurch, dass in einen an sich vorbekannten Regelkreis mindestens zwei erfindungsgemäße Versteifungsstreben eingebaut sind, deren Länge über einen Aktuator veränderbar ist, der unter einem Winkel von 90°±20° zur Längsachse der jeweiligen Versteifungsstrebe angeordnet ist.

Die jeweilige erfindungsgemäße Versteifungsstrebe weist in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Gelenk auf, das zwischen den beiden verschwenkbaren Befestigungsstellen der Versteifungsstrebe an der Karosserie ausgebildet ist und die Versteifungsstrebe in zwei Versteifungsstrebenabschnitte unterteilt.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist eine einteilige Versteifungsstrebe um einen vorbestimmten Betrag elastisch verbiegbar.

Der längenveränderbare Aktuator ist in einer vorteilhaften Ausführungsform mit einem Ende am Gelenk der Versteifungsstrebe oder an einem Versteifungsstrebenabschnitt verbunden, während das andere Ende des Aktuators am Fahrzeugboden befestigt ist.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens ein längenveränderbarer Aktuator vorgesehen, der mit einem Ende an einer elastisch verbiegbaren Position der Versteifungsstrebe angeordnet ist.

Die Befestigungsstellen der Versteifungsstreben an der Karosserie und das Gelenk weisen mindestens eine Drehachse auf, so dass die erfindungsgemäßen Versteifungsstrebenabschnitte oder die elastisch verbiegbare Versteifungsstrebe aus einer Ruheposition bis in die jeweilige Betriebsstellung und zurück verschiebbar sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Versteifungsstrebe in der Ruheposition eine minimale Gesamtlänge in Längsrichtung und in einer extremen Betriebsstellung eine maximale Gesamtlänge auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Versteifungsstrebe in der Ruheposition eine mittlere Gesamtlänge in Längsrichtung und in einer oberen oder einer unteren extremen Betriebsstellung eine maximale oder eine minimale Gesamtlänge auf. Aus der Differenz der maximalen und minimalen Gesamtlänge I_max – I_min ergibt sich die maximal mögliche Längenveränderung δ_I der Versteifungsstrebe. Diese Längenveränderung δ_I ist über den Aktuator durch ein Verschieben des Gelenks oder eines Versteifungsstrebenabschnittes oder durch die Biegung der elastisch verbiegbaren Versteifungsstrebe erreichbar.

Durch die Anordnung eines erfindungsgemäßen Gelenkes zwischen Versteifungsstrebenabschnitten oder durch die Biegung der elastisch verbiegbare Versteifungsstrebe sind aufgrund der dadurch entstehenden Hebelarme eine relativ geringe Verstellkraft zur Einstellung des ermittelten Stellweg erforderlich. Dadurch sind Aktuatoren einsetzbar, die einen geringen Bauraum erfordern. Solche Aktuatoren sind beispielsweise Linearmotoren, hydraulische Muskel, aktiv regelbare Hydrolager usw.. Ein hydraulischer Muskel ist beispielsweise ein von einem Gewebe umhüllter Schlauch, dessen Dickenänderung und Längenänderung durch ein Fluid einstellbar ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine Ansicht auf einen Boden einer selbsttragenden Karosserie eines Kraftfahrzeuges, aus der die symmetrische Anordnung von zwei Versteifungsstreben zu einer in der Fahrzeugmitte verlaufenden Fahrzeuglängsachse hervorgeht,
2 eine schematische Darstellung einer Versteifungsstrebe von der Seite, bei der gemäß dem Stand der Technik ein längenveränderbarer Aktuator in Längsrichtung der Versteifungsstrebe eingebaut ist und
3 eine Seitenansicht einer mit einem Gelenk versehenen Versteifungsstrebe, wobei das Gelenk durch einen Aktuator in der Höhenausrichtung verschiebbar ist.
Die 1 zeigt einen Boden 3 einer selbsttragenden Karosserie 2 eines Kraftfahrzeuges 1. Im Bereich einer nicht dargestellten Fahrgastzelle sind an Seitenrändern 4 und 5 Längsträger oder Seitenschweller 6 und 7 ausgebildet. An einem Heckbereich 8 des Bodens 3 ist eine Anbindungsstelle 9, beispielsweise in Form eines in Fahrzeugquerrichtung y verlaufenden Querträgers 10 dargestellt.
Symmetrisch zu einer in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufenden Symmetrieachse 11 sind zwei Versteifungsstreben 12 und 13 vorgesehen. Jeweils ein Ende 14, 15 der entsprechenden Versteifungsstrebe 12, 13 ist an einem hinteren Abschnitt 16, 17 des Seitenschwellers 6, 7 um eine Drehachse 18, 19 schwenkbar befestigt. Das jeweilige dazu gegenüberliegende Ende 20, 21 der betreffenden Versteifungsstrebe 12, 13 ist ebenfalls über eine Drehachse 22, 23 an der vorgesehenen Anbindungsstelle 9 benachbart zur Symmetrieachse 11 schwenkbar angeordnet, so dass sich ein schräger oder V-förmiger Verlauf der Versteifungsstreben ergibt.
Ungefähr in der Mitte 24, 25 der jeweiligen Versteifungsstrebe 12, 13 ist eine weitere Drehachse 26, 27 in Form eines Gelenks 28, 29 vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform befinden sich die Drehachsen 18, 19; 26, 27; und 22, 23 ungefähr in einer horizontalen Ebene. Oberhalb des jeweiligen Gelenkes 28, 29 ist ein Aktuator 30, 31 vorgesehen, der in einer Ausführungsform in der Ruheposition ungefähr senkrecht zu einer Längsrichtung der Versteifungsstrebe 12, 13 angeordnet ist.
Die jeweilige Versteifungsstrebe 12, 13 weist in den den Ausführungsformen entsprechenden möglichen Betriebssituationen eine Gesamtlänge von I₁ bis I_max oder I_min und in den möglichen Ruhepositionen eine Gesamtlänge I₀ von I_min oder I_mittel auf.
In der 1 ist beispielsweise die Betriebsposition 32 mit der maximalen Länge I_max der Versteifungsstrebe 12, 13 dargestellt. Ein Winkel γ zwischen der jeweiligen Versteifungsstrebe 12, 13 und der Symmetrieachse 11 liegt bei 30 bis 60°. Optimale Werte werden bei einem Winkel γ = 45° erreicht.
Die 2 zeigt eine schematisch dargestellte, aus der DE 198 20 617 bekannte Versteifungsstrebe 34. Bei dieser Versteifungsstrebe 34 ist ungefähr in der Mitte ein Aktuator 35 eingebaut, dessen Länge a in der Längsrichtung der Versteifungsstrebe 34 veränderbar ist, wie dies durch die Pfeile 36 und 37 dargestellt ist. Bei einer solchen Bauweise ist ein Aktuator 35 mit einer hohen Stellkraft erforderlich.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung der Versteifungsstrebe 12, 13, die durch das Gelenk 28, 29 in zwei Versteifungsstrebenabschnitte 38, 39 aufgeteilt ist. Das Gelenk 28, 29 ist aus einer mittleren Position oder Ruheposition 33 in eine obere und in eine untere Betriebsposition 32a und 32b und zurück um einen Verstellweg z₁ verschiebbar, wie dies durch die Pfeile 40, 41 dargestellt ist.
Ein Ende 42 des Aktuators 30, 31 ist am Boden 3 der Karosserie 2 des Kraftfahrzeuges 1 befestigt. Ein dazu gegenüberliegendes Ende 43 des Aktuators 30, 31 ist mit dem Gelenk 28, 29 verbunden. In der 3 ist schematisch ein Regelkreis 44 mit einem Sensor 45 eingezeichnet, der mit dem Aktuator 30, 31 verbunden ist.
In der Ruheposition 33 sind die Versteifungsstrebenabschnitte 38, 39 unter einem stumpfen Winkel β_mittel angewinkelt zueinander angeordnet. Der Winkel β_mittel beträgt in der gezeigten Ausführungsform ungefähr β_mittel = 188°±10°. Eine mittlere Winkeländerung Δβ zwischen der oberen und der unteren Betriebsposition 32a und 32b liegt bei Δβ = ± 10°. Der Verstellweg z₁ zwischen der oberen und der unteren Betriebsposition 32a und 32b beträgt ungefähr z₁ = ±3 cm. Die dabei erreichbare Längenveränderung liegt bei δ_I = I_max – I_min = ±1 cm.

Claims

Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung einer selbsttragenden Karosserie, mit Versteifungsstreben, die mit ihrem einen Ende an einem Seitenschweller und mit ihrem anderen Ende an einem Boden der Karosserie angeordnet sind, mit einer Regeleinrichtung, die Sensoren zur Ermittelung von Messwerten aufweist, mit mindestens einem Aktuator zur Längenverstellung einer zugeordneten Versteifungsstrebe, mit einer Steuereinheit, die aus den ermittelten Messwerten ein Signal berechnet und an den Aktuator überträgt, so dass der Aktuator eine solche Längenänderung der Versteifungsstrebe bewirkt, die erforderlich ist, um aktiv mindestens Torsionsschwingungen zu erzeugen, die gegenphasig zu den Schwingungen sind, die beim Fahrbetrieb in der Karosserie entstehen, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Versteifungsstrebe (12, 13) gelenkig am Seitenschweller (6, 7) und am Boden (3) der selbsttragenden Karosserie (2) angeordnet ist, dass mindestens ein Aktuator (35) zwischen dem Boden (3) der Karosserie (2) und der jeweiligen Versteifungsstrebe (12, 13, 38, 39) angeordnet ist, und dass der Aktuator (35) zur Erzeugung einer Längenänderung δ_I der Versteifungsstrebe (12, 13) die Versteifungsstrebe (12, 13, 38, 39) aus einer Ruheposition (33) in mindestens eine Betriebsposition (32a, 32b) und zurück bewegt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (35) unter einem Winkel von 90 ° ±30° zur Längsachse der Versteifungsstrebe (12, 13) angeordnet ist
Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Enden (14, 15) der jeweiligen Versteifungsstrebe (12, 13) ein Gelenk (28, 29) vorgesehen ist, das die Versteifungsstrebe (12, 13) in zwei Versteifungsstrebenabschnitte (38, 39) aufteilt und dass der Aktuator (35) zwischen dem Boden (3) der Karosserie (2) und dem Gelenk (28, 29) angeordnet ist,
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstrebenabschnitte (38, 39) in der Ruheposition (33) unter einem Winkel (β₀) und einer Länge (I₀) zueinander angeordnet sind und durch den Aktuator (35) in eine obere und/oder eine untere Betriebsposition (32a, 32b) zur Erzeugung der Längenänderung δ_I der Versteifungsstrebe (12, 13) verschiebbar sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Versteifungsstrebe (12, 13) durch den Aktuator (35) zur Erzeugung der Längenänderung δ_I der Versteifungsstrebe (12, 13) um einen vorbestimmten Betrag elastisch verbiegbar ist
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenänderung δ_I der Versteifungsstrebe (12, 13) zwischen der maximalen Länge I_max und der minimalen Länge I_min der Versteifungsstrebe (12, 13) bei δ_I = I_max – I_min = ±1 cm beträgt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel β ein stumpfer Winkel ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkeländerung Δβ des Winkels β zwischen dem maximalen Winkel β_max und dem minimalen Winkel β_min bei Δβ = ± 10° liegt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstellweg des Gelenks (28, 29) bzw. die Durchbiegung der Versteifungsstrebe (12, 13) bei z₁ = ±3 cm liegt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstreben (12, 13) unter einem Winkel γ zur Symmetrieachse (11) in Längsrichtung angeordnet sind, wobei der Winkel γ = 30 bis 60° ±5, insbesondere 45° beträgt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (35) ein Linearmotor, ein hydraulischer Muskel, ein aktiv regelbares Hydrolager oder dergleichen ist.