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Die
Erfindung betrifft eine Bewegungsvorrichtung zum Bewegen eines Teiles
eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei
immer komfortbetonteren Fahrzeugen wird die Bewegung von Fahrzeugteilen,
insbesondere deren motorisch angetriebene Bewegung immer bedeutsamer.
Insbesondere im Dachbereich oder im Bereich der Türen beispielsweise
der Fensterscheiben wird von dem Kunden eine motorische Unterstützung von
verschiedenen Bewegungsabläufen
gewünscht.
Dies betrifft insbesondere elektrische Fensterheber, Schiebedächer oder
das Versenken von festen Dächern
bei einem Cabriolet.
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Hierbei
sind stets aufwendige Mechaniken erforderlich, die in der Regel
durch Seilzüge
oder bewegbare Gestänge
ausgestaltet sind. Derartige Lösungen
benötigen
besonders viel Bauraum und sind teilweise mechanisch anfällig.
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In
der
DE 197 05 589
A1 wird die Bewegung eines Fahrzeugteiles durch einen Linearantrieb
beschrieben. Es wird insbesondere auf die Bewegung einer Fensterscheibe
in einer Kraftfahrzeugtür
eingegangen. Diese wird durch einen Linearmotor vertikal bewegt.
Hierbei handelt es sich jedoch um eine einfache Bewegung von einer
Endposition zu einer anderen Endposition. Komplexere Bewegungsabläufe, die
einen weiteren Kundennutzen hervorbringen könnten, können durch diese Lösung nicht
realisiert werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bewegungsvorrichtung für Teile
eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, die gegenüber dem Stand der Technik komplexere
Bewegungsabläufe
ermöglicht,
dabei bauraumsparend ausgestaltet ist und weniger anfällig gegenüber mechanischer
Belastung ist.
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Die
Lösung
der Aufgabe besteht in einer Bewegungsvorrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1.
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Bei
der Bewegungsvorrichtung zur Bewegung eines Teiles eines Kraftfahrzeuges
nach Patentanspruch 1 erfolgt die Bewegung durch ein direktes Linearantriebsaggregat.
Die Bewegungsvorrichtung weist mindestens eine erste Führungsschiene
auf, durch die eine Führung
des zu bewegenden Teiles erfolgt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, dass eine zweite Führungsschiene
vorgesehen ist, wobei durch die Bewegungsvorrichtung eine Bewegung
des zu bewegenden Teiles entlang der ersten Führungsschiene in einen Führungsbereich
der zweiten Führungsschiene
erfolgt und dadurch, dass die erste und die zweite Führungsschiene
zueinander bewegbar angeordnet sind.
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Es
erfolgt somit einer Übergabe
des zu bewegenden Teiles aus dem Führungsbereich der einen Führungsschiene
in den Führungsbereich
einer anderen Führungsschiene.
Wenn diese Übergabe abgeschlossen
ist, also wenn das zu führende
Teil vollständig
in den Führungsbereich
der zweiten Führungsschiene übergegangen
ist, kann eine Relativbewegung der beiden Führungsschienen zueinander erfolgen,
was besonders komplexe Bewegungsabläufe ermöglicht.
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Beispielsweise
im Dachbereich oder bei kompliziert geformten Seitenscheiben kann
so der Abtransport eines zu bewegenden Teiles beispielsweise einer
Scheibe oder eines zu öffnenden
Dachelementes erfolgen, wenn im Öffnungsbereich
kein Raum zur Lagerung des geöffneten
Teiles zur Verfügung
steht.
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Der
Linearantrieb gewährleistet
eine sichere, leise und komfortable Bewegung des zu bewegenden Teiles
und ist mechanisch wenig anfällig.
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In
einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Führungsschiene Bestandteil des
Linearantriebsaggregates. Dies spart weiter Bauraum und benötigt eine
geringere Anzahl von Bauteilen.
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Linearantriebe
weisen in der Regel einen aktiven, stromdurchflossenen Bereich und
einen passiven Bereich auf. In der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, dass
die Führungsschiene
den aktiven stromdurchflossenen Bereich des Linearantriebsaggregates
darstellt. Im Gegenzug ist das zu bewegende Teil mit passiven Bauelementen
des Linearantriebsaggregates ausgestaltet. In der Regel sind die passiven
Bauelemente Permanentmagnete mit einer alternierenden Polarisierungsabfolge,
die an dem zu bewegenden Teil angeordnet sind. Diese Ausgestaltungsform
gewährleistet
eine sichere Stromversorgung des Linearantriebsaggregates.
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Des
Weiteren ist es zur Einsparung von Bauraum zweckmäßig, dass
Endabschnitte des zu bewegenden Teiles mit den passiven Bauelementen,
insbesondere mit den Permanentmagneten versehen sind. Dabei sind
die Endabschnitte bevorzugt von beiden Seiten mit den Permanentmagneten
umgeben. Hierbei sind die Endabschnitte in der Führungsschiene, die die sie
bevorzugt U-förmig
umgibt, gelagert und bilden zusammen mit dieser das Linearabtriebsaggregat.
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Zur
Gewährleistung
von komplexen Bewegungsabläufen
ist es in vielen Fällen
zweckmäßig, dass
die Führungsschienen
und die zu führenden
Bereiche des zu bewegenden Teiles bogenförmig ausgestaltet sind.
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Die
erste und die zweite Führungsschiene der
Bewegungsvorrichtung sind zueinander bewegbar angeordnet. Hierbei
ist insbesondere eine Schwenkbewegung zwischen den Führungsschienen
zweckmäßig. Grundsätzlich wäre jedoch
auch eine Parallelbewegung der Führungsschienen
zueinander in verschiedenen Fällen
denkbar.
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Besonders
zweckmäßig ist
die Bewegungsvorrichtung anwendbar auf zu bewegende Teile in Dachstrukturen,
beispielsweise Schiebedachdächern
oder in Seitenscheiben beziehungsweise Heckscheiben.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungsformen der Erfindung sind anhand der folgenden Figuren
näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1a–1d eine
Bewegungsvorrichtung mit verschiedenen Stufen eines schematischen
Bewegungsablaufes des zu bewegenden Teiles,
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2 eine
detailliertere Darstellung der Bewegungsvorrichtung im stationären Zustand
und
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3 einen
Querschnitt durch eine Führungsschiene
der Bewegungsvorrichtung mit Endabschnitten des zu bewegenden Teiles.
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1 zeigt den schematischen Bewegungsablauf
eines zu bewegenden Teiles im Rahmen einer Bewegungsvorrichtung.
Die Bewegungsvorrichtung 2 umfasst hierbei zwei erste Führungsschienen 3 und 3', sowie zwei
zweite Führungsschienen 4 und 4'. Zwischen diesen
Führungsschienen 3, 3' und 4.4' ist das zu bewegende
Teil 6 hin und her verschiebbar.
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Grundsätzlich wäre es möglich die
Verschiebung des zu bewegenden Teiles 6 durch jeweils eine erste
und eine zweite Führungsschiene 3,
und 4 zu realisieren. Es ist jedoch in vielen Fällen zweckmäßig, das
zu bewegende Teil 6 zwischen zwei ersten Führungsschienen 3 und 3' beziehungsweise
zwei zweiten Führungsschienen 4 und 4' zu halten,
was die Stabilität
des Bewegungsablaufes erhöht.
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In 1a ist
hierbei die Grundstellung des zu bewegenden Teiles 6 in
einem geschlossenen Zustand schematisch veranschaulicht. Das zu
bewegende Teil 6 wird entlang des Pfeiles 7 (vgl. 1b) von
dem Führungsbereich
der ersten Führungsschienen 3 und 3' in den Führungsbereich
der zweiten Führungsschienen 4 und 4' beweget. Zur
Bewegung dient hierbei ein direkter Linearmotor, auf dem später noch
näher eingegangen
werden wird.
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Nach
der Übergabe
des zu bewegenden Teiles 6 aus dem Führungsbereich der ersten Führungsschienen 3, 3' in den Führungsbereich
der zweiten Führungsschienen 4 und 4' erfolgt eine
Bewegung, in diesem Fall eine Schwenkbewegung an den Gelenken 18, 18' die zwischen
den Führungsschienen 4, 4' und 3, 3' angeordnet
sind (1c). Hierbei handelt es sich
praktisch um ein Zusammenklappen der Bewegungsvorrichtung an den
Gelenken 18, 18'.
Die so zusammengeklappte Bewegungsvorrichtung 2 kann nun
in andere Richtungen weiter bewegt beziehungsweise verschoben werden.
Beispielsweise ist ein – hier
nicht dargestelltes – Drehen
der gesamten Bewegungsvorrichtung 2 (bspw. im Bereich der
Gelenke 18, 18')
in verschiedenen Fällen
zweckmäßig. Dies
ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn
das bewegte Teil 6 in Form eines Dachstrukturbauteils ausgestaltet
ist. In diesem Fall kann ein gewölbtes Dachstrukturbauteil
so gedreht werden, dass es platzsparend im Kofferraum eines Cabriolets
untergebracht werden kann.
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Grundsätzlich können die
Schienen 4, 4' auch
direkt aus dem zustand nach 1a in
den Zustand gemäß 1d klappbar
sein. Hierbei ist ein Verschieben des Teils 6 nicht in
jedem Fall erforderlich.
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In 2 ist
eine detailliertere Ausgestaltung der Bewegungsvorrichtung 2 dargestellt,
wobei auch diese Bewegungsvorrichtung 2 zwei erste Führungsschienen 3 und 3' sowie zwei
zweite Führungsschienen 4, 4' aufweist. Im
in 2 dargestellten Grundzustand ist das zu bewegende
Teil 6 zwischen den beiden ersten Führungsschienen 3, 3' angeordnet. Zwischen
den jeweilig korrespondierenden ersten und zweiten Führungsschienen
(3, 4 und 3', 4') ist jeweils das Gelenk 18, 18' angeordnet,
wobei die Gelenke 18, 18' nicht notwendiger Weise Teil der
Führungsschienen 3, 3', 4 oder 4 sein
müssen.
Diese können
auch an angrenzenden Bauteilen angeordnet sein. Die Gelenke 18, 18' bewirken den
in 1 veranschaulichten Schwenkbewegungsprozess.
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Die
Bewegungsvorrichtung 2 umfasst ein Linearantriebsaggregat 8.
In 3 ist ein Querschnitt des Linearantriebsaggregates 8 dargestellt.
Dieses umfasst Führungsschienen 3, 3', 4, 4' sowie Endabschnitte 14 des
zu bewegenden Teiles 6.
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Bei
dem hier dargestellten linearen Direktantrieb handelt es sich um
einen synchronen Linearantrieb. Grundsätzlich wären auch weitere Arten von
Linearantrieben, wie Piezomotoren, Gleichstrommotoren, Synchronmotoren
und Schrittmotoren zweckmäßig.
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An
den Endabschnitten 14 des zu bewegenden Teiles 6 sind
Dauermagneten 10 in alternierenden Polarisierung (+–+–)angeordnet,
wobei die Endabschnitte 14 in einem U-förmigen
Querschnitt 16 der Führungsschiene 3, 3' und 4, 4' angeordnet
sind. Die Führungsschiene 3, 3' und 4, 4' weisen in ihrem Querschnitt
Spulen auf, die zum Betrieb des Linearantriebsaggregates 8 mit
Strom versorgt werden. Diese Anordnung ist insofern zweckmäßig, da
es leichter ist, die stationären
Führungsschienen 3, 3' und 4, 4' mit Strom zu
versorgen als das zu bewegende Teil 6. Wobei eine Umkehrung
der Stromversorgung über
das bewegte Teil 6 und die Anordnung von Permanentmagneten
in den Führungsschienen 3, 3' und 4, 4' ebenfalls technisch
möglich
ist.
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Die
in 3 dargestellte Ausgestaltung ist besonders bauraumsparend.
Dies ist deshalb der Fall, da die Endbereiche 14 des zu
bewegenden Teiles 6 direkt in das Linearantriebsaggregat 8 integriert sind.
In verschiedenen Ausgestaltungen gemäß des Standes der Technik ist
an den zu bewegenden Teilen ein weiterer Mitnehmer vorgesehen, der
wiederum im Eingriff mit dem Linearantriebsaggregat 8 steht.
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Eine
solche Ausgestaltungsform kann zweckmäßig sein, sie benötigt jedoch
mehrere Bauteile und ist in der Regel nicht in dem Maße bauraumsparend
wie die vorliegende Darstellung.
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Der
in 1 schematisch dargestellte Bewegungsablauf
der Bewegungsvorrichtung 2 kann auch in zweckmäßiger Weise
in einer anderen Art erfolgen. Hierbei wäre es beispielsweise denkbar,
dass die jeweils korrespondierenden Führungsschienen 3 und 4 beziehungsweise 3' und 4' nicht durch
ein Gelenk 18 schwenkbar gelagert sind, sondern dass diese
Führungsschienen
zueinander seitlich bewegbar sind, wie dies in 2 durch
den gestrichelten Pfeil 9 angedeutet ist.
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Die
Bewegungsvorrichtung 2 weist verschiedene Anwendungsbereiche
auf. Besonders zweckmäßig ist
die Anwendung der Bewegungsvorrichtung 2 bei Cabriolets,
beziehungsweise Coupes mit klappbaren Festdächern. Bei derartigen komplexen
Dachsystemen kann es notwendig sein, dass Teile wie Seitenscheiben
oder Dachmodule nicht nur linear bewegt werden, sondern nach einer
erfolgten Linearbewegung ein weiterer Abtransport des Teiles in
einen anderen Bereich der Fahrzeugkarosserie erfolgt. Dies kann
beispielsweise das Einschwenken der Dachstruktur in den Kofferraum
umfassen.
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Andererseits
kann es auch zweckmäßig sein,
kleinere Seitenscheiben beispielsweise dreieckförmige Heckseitenscheiben die
in einem Bereich angeordnet sind, der nur wenig Bauraum aufweist, beim
Versenken diese in einen anderen Karosseriebereich zu befördern. Hierzu
kann die beschriebene Bewegungsvorrichtung in zweckmäßiger Weise
eingesetzt werden.
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Bei
kleineren zu bewegenden Teilen kann es auch möglich sein, lediglich eine
erste und eine zweite Führungsschiene
zu verwenden. Hierbei kann ein zusätzlicher Mitnehmer an dem zu
bewegenden Teil angeordnet sein, wobei dieser zusätzliche
Mitnehmer (in den Zeichnungen nicht dargestellt) mit den Führungsschienen
korrespondiert. Hierbei kann auch eine Bewegung entlang einer gebogenen,
kurvenförmigen
Führungsschiene
erfolgen. Dadurch kann gewährleistet
werden, dass in engen Einbauzuständen die
Bewegung des zu bewegenden Teiles dem zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst
werden.