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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Cabrio,
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs
1.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich deshalb insbesondere auf ein
Cabrio, weil insbesondere Cabrios aufgrund des fehlenden festen
Dachs eine relativ torsionsweiche Karosserie aufweisen. Bei relativ
torsionsweichen Karosserien treten neben statischen Torsionsdeformationen
auch leicht Torsionsschwingungen während der Fahrt auf.
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STAND DER TECHNIK
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Aus
der
EP 0 955 228 A ist
ein erstes Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen
Patentanspruchs 1 bekannt. Hier sind in beide ein Paar von V-förmig
angeordneten Torsionsstabilisatoren ausbildenden Streben Aktuatoren integriert,
mit denen die Länge der Streben zwischen ihren Angriffspunkten
an der Karosserie, d. h. dem Abstützelement einerseits
und den Karosserieteilen auf beiden Seiten der Längsmittelebene
der Karosserie andererseits veränderbar ist. Die Aktuatoren sollen
dabei Spannungs-Druck-Wandler, d. h. Piezoaktuatoren sein. Mit diesen
lassen sich jedoch ohne extremen Zusatzaufwand nur kleine Längenänderungen
der Torsionsstabilisatoren erreichen und damit nur geringe Einflüsse
auf den Torsionszustand der Karosserie ausüben.
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Aus
der
EP 1 225 119 A ist
ein zweites Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen
Patentanspruchs 1 bekannt, bei dem die die Torsionsstabilisatoren
ausbildenden Streben ebenfalls zwischen ihren Angriffspunkten an
der Karosserie längenveränderlich sind, bei dem
aber jeder Torsionsstabilisator einen hydraulischen Aktuator aufweist,
der im Grundzustand des Kraftfahrzeugs soweit mit Hydraulikmedium
beaufschlagt ist, dass eine Zugvorspannung zwischen seinen Angriffspunkten
an der Karosserie vorliegt. Diese Zugvorspannung ist zur aktiven
Torsionsunterdrückung verringerbar und vergrößerbar.
Der Einsatz hydraulischer Aktuatoren ermöglicht größere
Längenveränderungen der Torsionsstabilisatoren
als mit Piezoaktuatoren. Der Aufwand für Hydraulikaktuatoren
in beiden Torsionsstabilisatoren eines Paars ist jedoch ebenfalls vergleichsweise
groß. Deshalb ist es gemäß der
EP 1 225 119 B1 vorgesehen,
statt Hydraulikzylindern vorzugsweise hydraulische Schlauchaktuatoren
einzusetzen. Bei deren Verwendung sind die Torsionsstabilisatoren
aber keine auf Druck belastbaren Streben mehr, sondern nur noch
für eine reine auf Zug beanspruchte Verspannung geeignet.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, bei
dem eine aktive Unterdrückung statischer und dynamischer
Torsinnen der Karosserie mit Hilfe der Torsionsstabilisierungseinrichtung
einen möglichst geringen Aufwand erfordert.
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LÖSUNG
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
des neuen Kraftfahrzeugs sind in den abhängigen Ansprüchen
2 bis 11 definiert.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei
dem neuen Kraftfahrzeug ist das Abstützelement, an dem
beide Torsionsstabilisatoren angreifen, mit dem Linearaktuator der
Torsionsstabilisierungseinrichtung in Richtung normal zu der Längsmittelebene
verschieblich. Dabei ist diese Verschiebung im Wesentlichen gleichwirkend
mit einer gleichzeitigen Verlängerung des einen und Verkürzung
des anderen Torsionsstabilisators. Das heißt, mittels des
verschiebbaren Abstützelements kann auf Linearaktuatoren
in beiden Torsionsstabilisatoren verzichtet werden. Diese können
vielmehr im Wesentlichen als herkömmliche starre Streben
ausgebildet werden. So kommt ein erfindungsgemäßes
Kraftfahrzeug mit einem einzigen Linearaktuator für das Abstützelement
aus, der zudem nicht direkt in seiner Arbeitsrichtung normal zu
der Längsmittelebene von den einen Längsverlauf
aufweisenden Torsionsstabilisatoren belastet wird und unter günstigen
Hebelverhältnissen an den Torsionsstabilisatoren angreift.
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Die
Angabe ”Richtung normal zu der Längsmittelebene” ist
hier so zu verstehen, dass sie nicht auf Richtungen beschränkt
ist, die exakt senkrecht, d. h. unter einem rechten Winkel zu der
Längsmittelebene verlaufen. Vielmehr ist es ausreichend,
dass die Richtung irgendwie quer zu der Längsmittelebene orientiert
ist und nicht mit der Richtung eines der beiden Torsionsstabilisatoren
zusammenfällt. Möglichst sollten die Winkel beider
Torsionsstabilisatoren zu der Richtung der Verschiebung des Abstützelements etwa
gleich groß und jeweils ungleich 90° sein.
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Damit
bei dem neuen Kraftfahrzeug keine unerwünschte Querkraft
auf den Linearaktuator einwirkt, ist vorzugsweise eine in Richtung
normal zu der Längsmittelebene verlaufende Linearführung
für das Anschlusselement gegenüber der angrenzenden
Karosserie vorgesehen.
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Für
die Verwendung bei dem neuen Kraftfahrzeug ist insbesondere ein
hydraulischer Aktuator als Linearaktuator geeignet, da durchaus
Verschiebungen von einigen Milltimetern bei dem Abstützelement
realisiert werden müssen, um den bei einem Kraftfahrzeug
mit weicher Karosserie auftretenden Torsinnen begegnen zu können.
Es sind aber ohne Weiteres kompakte hydraulische Aktuatoren kommerziell
verfügbar, die für derartige Stellwege im ausreichend
hochfrequenten Bereich ausgelegt sind.
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Konkret
kann der hydraulische Aktuator bei dem neuen Kraftfahrzeug einen
doppelt wirkenden Hydraulikzylinder aufweisen, der hydraulisch verspannt
sein kann, um eine gute Grund steifigkeit für die Abstützung
des Abstützelements an der angrenzenden Karosserie in der
Richtung normal zu der Längsmittelebene des Kraftfahrzeugs
bereitzustellen. In allen anderen Richtungen wird die notwendige Steifigkeit
für die Abstützung des Abstützelements
an den angrenzenden Bereichen der Karosserie durch dessen Linearführung
bewirkt.
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Vorzugsweise
ist aufgrund der dort günstigeren Platzverhältnisse
das Paar der aktiv angesteuerten Torsionsstabilisatoren im Heck
des neuen Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Konkret
kann das Abstützelement dabei im Bereich einer Reserveradmulde
der Karosserie vorgesehen sein. Hierbei wird von einer herkömmlichen Kraftfahrzeugkarosserie
mit einer solchen Reserveradmulde ausgegangen, in der dann die weiteren
Einrichtungen der Torsionsstabilisierungseinrichtung untergebracht
sein können. Wichtig ist aber in jedem Fall eine steife
Abstützung des Linearaktuators und der Linearführung
für das Abstützelement an den angrenzenden Bereichen
der Karosserie. Hierfür sind in der Nähe der Hinterachse
und der Vorderseite der hieran angrenzenden Reserveradmulde jedoch üblicherweise
gute Voraussetzungen vorhanden.
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Die
Karosserieteile, an denen die Torsionsstabilisatoren auf beiden
Seiten der Längsmittelebene des Kraftfahrzeugs angreifen,
können z. B. die Schweller der jeweiligen Karosserie sein.
Konkret können die Torsionsstabilisatoren in Wagenheberangriffspunkten
an den Schwellern angreifen.
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Die
Haupterstreckungsrichtung der Torsionsstabilisatoren bei dem neuen
Kraftfahrzeug kann ganz oder nahezu horizontal verlaufen, wobei
die Gesamtkonfiguration des Paars der Torsionsstabilisatoren, die
einen Längsverlauf aufweisen, V-förmig ist. Diese
V-förmige Konfiguration muss nicht spiegelsymmetrisch zu
der Längsmittelebene des Kraftfahrzeugs verlaufen. Vielmehr
kann das im Bereich der Längsmittelebene angeordnete Abstützelement
für die Torsionsstabilisatoren auch in seiner Grundstellung
einen durchaus deutlichen Versatz zu der Längsmittelebene
aufweisen, der dann z. B. durch unterschiedliche Längen
der Torsionsstabilisatoren zu kompensieren ist.
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Wie
bereits angesprochen wurde, ist das neue Kraftfahrzeug insbesondere
ein Cabrio, d. h. ein Kraftfahrzeug mit einer torsionsweichen Karosserie ohne
festes Dach. Bei einem Cabrio weist die Torsionsstabilisierungseinrichtung
vorzugsweise eine Quelle für ein Hydraulikmedium auf, die
auch zur Versorgung von hydraulischen Aktuatoren zum Öffnen und
Schließen eines Dachs des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
Dabei sind wechselseitige Störungen bei der Funktion der
Torsionsstabilisierungseinrichtung und des Dachs nicht zu erwarten,
da die Torsionsstabilisierungseinrichtung typischerweise dann nicht
aktiv ist, wenn das Dach eines Cabrios geöffnet oder geschlossen
wird und umgekehrt. D. h. die Quelle für das Hydraulikmedium
muss nicht mehrere Verbraucherkreise zugleich bedienen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen,
der Beschreibung und der Zeichnung. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ
oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend
von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind der Zeichnung – insbesondere
den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile
zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu
entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche
ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen
der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt.
Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen
dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese
Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche
kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen
aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur näher
erläutert und beschrieben.
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1 zeigt
eine Ansicht von unten auf ein Bodenblech einer Karosserie eines
Kraftfahrzeugs, wobei der heckseitige Teil des Bodenblechs zusammen
mit daran angreifenden Torsionsstabilisatoren dargestellt ist.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 zeigt
den Heckbereich eines Bodenblechs 1 einer Karosserie 2 eines
hier ansonsten nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. An dem Bodenblech 1 greifen
zwei Torsionsstabilisatoren 3 und 4 an. Die Torsionsstabilisatoren 3 und 4 greifen
dabei einerseits an Wagenheberangriffspunkten 5 an der Unterseite
von Schwellern 6 der Karosserie 2 und andererseits
an einem gemeinsamen Abstützelement 7 an. Das
Abstützelement 7 ist seinerseits im Bereich einer
Längsmittelebene 8 des Kraftfahrzeugs an dem Bodenblech 1 abgestützt
und zwar an der Unterseite einer Reserveradmulde 9, in
deren Inneren sich Bestandteile einer Torsionsstabilisierungseinrichtung zum
aktiven Ansteuern der Torsionsstabilisatoren 3 und 4 befinden.
Die Torsionsstabilisatoren 3 und 4 selbst sind
jedoch passive starre Streben 10, die sich von herkömmlichen
passiven Torsionsstabilisatoren nur durch biegeweiche Anbindungen
in den Wagenheberangriffspunkten und an dem Abstützelement 7 unterscheiden
können. Aber auch dieser Unterschied muss nicht gegeben
sein. Die aktive Ansteuerung der Torsionselemente 3 und 4 erfolgt über
eine Verschiebung des Abstützelements 7 normal
zu der Längsmittelebene 8 mittels eines doppelt
wirkenden Hydraulikzylinders 11. Neben dem Hydraulikzylinder 11 ist für
das Abstützelement 7 eine hier aus zwei Führungsstangen 12 und
ausgebildete Linearführung 13 vorgesehen, die
ihrerseits starr an dem Bodenblech 1 gelagert ist. Bei
Verschiebung des Abstützelements 7 mit dem Hydraulikzylinder 11 normal
zu der Längsmittelebene 8 beispielsweise nach
oben in 1 verkürzt sich die
effektive Länge des Torsionsstabilisators 4, während
die effektive Länge des Torsionsstabilisators 3 verlängert
wird. Hierdurch werden Torsionskräfte auf die Karosserie 2 ausgeübt,
mit denen externe statische oder dynamische Torsinnen kompensierbar
sind. Zu einer nennenswerten passiven Längung oder Stauchung
der Torsionsstabilisatoren 3 und 4 kommt es dabei
nicht. Die in 1 unterschiedlichen Längen
der Torsionsstabilisatoren 3 und 4 beruhen ausschließlich
auf der gegenüber der Längsmittelebene 8 versetzten
Ausgangsposition des Abstützelements 7. Die Ansteuerung
des Hydraulikzylinders 11 durch die hier nicht weiter dargestellte
Torsionsstabilisierungseinrichtung kann Prinzipien folgen, die dem
Fachmann bekannt sind. Die dabei von dem Abstützelement 7 zurück
zu legenden Wege normal zu der Längsmittelebene 8 sind
vergleichsweise groß und betragen typischerweise einige
Millimeter, die jedoch mittels des Hydraulikzylinders 11 leicht
realisierbar sind.
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- 1
- Bodenblech
- 2
- Karosserie
- 3
- Torsionsstabilisator
- 4
- Torsionsstabilisator
- 5
- Wagenheberangriffspunkt
- 6
- Schweller
- 7
- Abstützelement
- 8
- Längsmittelebene
- 9
- Reserveradmulde
- 10
- Strebe
- 11
- Hydraulikzylinder
- 12
- Führungsstange
- 13
- Linearführung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0955228
A [0003]
- - EP 1225119 A [0004]
- - EP 1225119 B1 [0004]