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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zum Bewegen eines Flügelelements, insbesondere einer Klappe oder eines Deckels, eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Antriebseinrichtungen zum Bewegen eines Flügelelements, beispielsweise einer Klappe oder eines Deckels, eines Kraftwagens, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik, insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau hinlänglich bekannt. Eine solche Antriebseinrichtung kommt beispielsweise bei einem offenen Personenkraftwagen zum Einsatz. Hierbei ist das Flügelelement eine sogenannte Seitenklappe oder Gestängeaustrittsklappe, welche mittels der Antriebseinrichtung aus zumindest einer Stellung in wenigstens eine demgegenüber unterschiedliche, zweite Stellung bewegbar ist. Bei der zweiten Stellung handelt es sich beispielsweise um eine Schließstellung, in welcher zumindest ein Teilbereich eines Aufnahmeraums zum Aufnehmen eines Verdecks des Personenkraftwagens durch das Flügelelement überdeckt ist. Die erste Stellung ist dabei eine Offenstellung, in welcher der Teilbereich freigegeben ist. Die Seitenklappe oder Gestängeaustrittsklappe ist beispielsweise an einem Verdeckkastendeckel relativ zum Verdeckkastendeckel verschwenkbar gelagert, wobei der Verdeckkastendeckel selbst zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist.
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In der Schließstellung des Verdeckkastendeckels ist durch diesen ein weiterer Teilbereich des Aufnahmeraums überdeckt, wobei der weitere Teilbereich in der Offenstellung des Verdeckkastendeckels freigegeben ist. Befindet sich der Verdeckkastendeckel in seiner Schließstellung und die Seitenklappe beziehungsweise die Gestängeaustrittsklappe in ihrer Offenstellung, und ist das Verdeck geschlossen, so kann über den freigegebenen Teilbereich beispielsweise ein Lenker eines Verdeckgestänges des Verdecks aus dem Aufnahmeraum herausgeführt werden. Ist das Verdeck geöffnet und demzufolge im durch den Verdeckkastendeckel zumindest teilweise begrenzten Aufnahmeraum abgelegt, so muss der Lenker nicht aus dem Aufnahmeraum an die Umgebung herausgeführt werden und sowohl der erste Teilbereich als auch der weitere Teilbereich können durch den Verdeckkastendeckel und die Seitenklappe beziehungsweise die Gestängeaustrittsklappe überdeckt werden.
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Der Antrieb zum Bewegen der Seitenklappe beziehungsweise der Gestängeaustrittsklappe erfolgt üblicherweise mittels gewichts- und kostenintensiver Elektromotoren oder über aufwendige Seilzüge. Daraus resultiert auch ein sehr hoher Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung.
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Die
DE 10 2011 076 810 A1 offenbart eine Verriegelungseinrichtung für eine Klappe. Die Klappe ist an einem Körper mit einer Mulde verschwenkbar befestigt. Die Verriegelungseinrichtung umfasst ein vorzugsweise am Körper angebrachtes Stellglied sowie ein Verriegelungselement für ein Verriegeln der Klappe. Dabei ist es vorgesehen, dass das Verriegelungselement einen Verriegelungsarm für ein Verriegeln der Klappe und einen im Vergleich dazu kurzen Betätigungsarm umfasst. Der Verriegelungsarm und der Betätigungsarm sind um eine gemeinsame Achse verschwenkbar. Das Stellglied vermag dabei den Betätigungsarm für ein Verriegeln und/oder ein Entriegeln zu verschwenken.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung zu schaffen, mittels welcher ein Flügelelement, insbesondere eine Klappe oder ein Deckel, eines Kraftwagens auf besonders einfache, gewichts- und bauraumgünstige Weise aus wenigstens einer ersten Stellung in wenigstens eine demgegenüber unterschiedliche zweite Stellung bewegbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Antriebseinrichtung zu schaffen, mittels welcher sich eine besonders bauraum- und gewichtsgünstige Bewegung eines Flügelelements eines Kraftwagens aus wenigstens einer ersten Stellung in wenigstens eine zweite Stellung realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung wenigstens ein aus einer Formgedächtnislegierung gebildetes Bewegungselement umfasst, über welches das Flügelelement bewegbar ist. Da das Bewegungselement aus einer Formgedächtnislegierung gebildet ist, kann das Bewegungselement beispielsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung an das Bewegungselement aus einer Ausgangsform in eine dem gegenüber unterschiedliche Form deformiert werden. Durch diese Deformierung kann eine Bewegung des Flügelelements beispielsweise aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewirkt werden.
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Die Deformation des Bewegungselements ist jedoch reversibel, so dass das Bewegungselement in seine Ausgangsform gebracht werden kann. Hierdurch kann eine Bewegung des Flügelelements aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung zugelassen werden. Das aus einer Formgedächtnislegierung gebildete Bewegungselement ermöglicht somit die Darstellung einer bauraum- und kostengünstigen Bewegung des Flügelelements mit einer nur sehr geringen Teileanzahl, insbesondere mit einer nur geringen Anzahl an bewegten Teilen. Dadurch können auch ein besonders geringes Gewicht sowie eine hohe Robustheit der Antriebseinrichtung realisiert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine schematische Draufsicht auf ein erstes Flügelelement in Form eines Verdeckkastendeckels eines offenen Personenkraftwagens, wobei an dem Verdeckkastendeckel zwei weitere Flügelelemente in Form von Seitenklappen gehalten sind und wobei eine Antriebseinrichtung mit wenigstens einem aus einer Formgedächtnislegierung gebildeten Bewegungselement vorgesehen ist, über welches die Seitenklappen relativ zum Verdeckkastendeckel aus einer jeweiligen ersten Stellung in eine demgegenüber unterschiedliche, jeweilige zweite Stellung bewegbar sind;
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2 eine schematische Seitenansicht auf den Verdeckkastendeckel mit den Seitenklappen, wobei sich der Verdeckkastendeckel und die Seitenklappen in einer jeweiligen Schließstellung befinden:
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3 eine weitere schematische Seitenansicht auf den Verdeckkastendeckel und die Seitenklappen bei einem Öffnen dieser;
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4 eine weitere schematische Seitenansicht auf den Verdeckkastendeckel mit den Seitenklappen beim Öffnen; und
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5 eine weitere schematische Seitenansicht auf den Verdeckkastendeckel und die Seitenklappen, wobei sich der Verdeckkastendeckel in seiner Schließstellung und die Seitenklappen in einer jeweiligen Offenstellung befinden.
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1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein erstes Flügelelement in Form eines Verdeckkastendeckels 10 für einen offenen Personenkraftwagen. Der offene Personenkraftwagen umfasst ein in 1 nicht dargestelltes Verdeck, welches zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung verlagerbar ist. Der offene Personenkraftwagen umfasst auch einen Verdeckkasten, durch welchen ein Aufnahmeraum begrenzt ist. In der geöffneten Stellung ist das Verdeck in dem Aufnahmeraum angeordnet. Das Verdeck kann als Stoffverdeck, das heißt als sogenanntes Soft-Top oder aber als Klappdach mit eigensteifen Verdeckelementen ausgebildet sein. Als Stoffverdeck umfasst das Verdeck ein Verdeckgestänge mit Lenkerelementen und einen Verdeckstoff, welcher durch das Verdeckgestänge gespannt wird.
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Der Verdeckkastendeckel 10 ist an der Karosserie des offenen Personenkraftwagens gehalten und ist relativ zur Karosserie und relativ zu dem Verdeckkasten zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verschwenkbar. In der Schließstellung ist ein erster Teilbereich des Aufnahmeraums beziehungsweise des Verdeckkastens in Fahrzeughochrichtung nach oben durch den Verdeckkastendeckel 10 überdeckt beziehungsweise verschlossen. In der Offenstellung ist der erste Teilbereich freigegeben.
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In 1 sind ferner zwei weitere Flügelelemente in Form von sogenannten Seitenklappen 12 und 14 erkennbar. Die Seitenklappen 12, 14 sind an dem Verdeckkastendeckel 10 gelagert und relativ zum Verdeckkastendeckel 10 zwischen einer jeweiligen in 1 und 2 gezeigten Schließstellung verschwenkbar. Aus 2 bis 5 ist eine Lagerstelle 16 erkennbar, an welcher der Verdeckkastendeckel 10 um eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Schwenkachse 18 verschwenkbar gelagert ist. Aus 2 bis 5 ist ferner eine sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Schwenkachse 20 erkennbar, um welche die jeweilige Seitenklappe 12, 14 relativ zum Verdeckkastendeckel 10 verschwenkbar ist.
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Zum Bewegen beziehungsweise Verschwenken der Seitenklappen 12, 14 aus der jeweiligen Offenstellung in die jeweilige Schließstellung ist eine Antriebseinrichtung mit wenigstens einem Bewegungselement 22 vorgesehen. Das Bewegungselement 22 ist dabei aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt und als einstückiger Draht ausgebildet. Mit anderen Worten sind die Seitenklappen 12, 14 über das aus einer Formgedächtnislegierung gebildete Bewegungselement 22 relativ zum Verdeckkastendeckel 10 bewegbar.
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Das Bewegungselement 22 ist über einen elektrischen Anschluss 24 mit einer elektrischen Spannungsquelle koppelbar. Über den elektrischen Anschluss 24 kann das Bewegungselement 22 direkt bestromt werden. Wird über den elektrischen Anschluss 24 eine elektrische Spannung an das Bewegungselement 22 (Draht) angelegt, so wird dadurch eine Deformation in Form einer Längenverkürzung des Bewegungselements 22 bewirkt. Das Bewegungselement 22 ist dabei beispielsweise derart an einer jeweiligen Scharnierachse der Seitenklappe 12, 14 angeordnet, dass die Längenverkürzung des Bewegungselements 22 eine Bewegung der jeweiligen Seitenklappe 12, 14 aus der Offenstellung in die Schließstellung bewirkt wird. Somit kann die jeweilige Seitenklappe 12, 14 durch Anlegen einer elektrischen Spannung an das Bewegungselement 22 ausgefahren werden.
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Zum Einfahren, das heißt zum Bewegen der Seitenklappen 12, 14 aus der jeweiligen Schließstellung in die jeweilige Offenstellung ist eine externe beziehungsweise extern auf das Bewegungselement 22 und die Seitenklappen 12, 14 wirkende Kraft erforderlich. Bei dieser Kraft kann es sich beispielsweise um die jeweilige Gewichtskraft der Seitenklappen 12, 14 handeln.
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2 zeigt den Verdeckkastendeckel 10 und die Seitenklappen 12, 14 in der jeweiligen Schließstellung. Der Verdeckkastendeckel 10 und die Seitenklappen 12, 14 nehmen ihre jeweilige Schließstellung ein, wenn das Verdeck geöffnet und im Verdeckkasten abgelegt ist. Durch die Seitenklappen 12, 14 ist dabei ein jeweilige, sich an den ersten Teilbereich anschließender zweiter Teilbereich des Aufnahmeraums in Fahrzeughochrichtung nach oben überdeckt. Wünscht beispielsweise der Fahrer des offenen Personenkraftwagens, das Verdeck zu schließen, so werden – wie in 3 und 4 dargestellt ist – der Verdeckkastendeckel 10 und die Seitenklappen 12, 14 geöffnet. Hierzu wird beispielsweise der Verdeckkastendeckel 10 motorisch, insbesondere mittels wenigstens eines Elektromotors, angetrieben und in seine in 4 gezeigte Offenstellung bewegt. Die jeweilige Bewegung der Seitenklappen 12, 14 aus der Schließstellung in die Offenstellung wird beispielsweise durch die Schwerkraft und die daraus resultierende, jeweilige Gewichtskraft der Seitenklappen 12, 14 bewirkt.
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Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Federelement 24 vorgesehen sein, durch welches die Bewegung der jeweiligen Seitenklappen 12, 14 aus der Schließstellung in die Offenstellung bewirkt oder zumindest unterstützt wird. Dies erfolgt beispielsweise derart, dass das Federelement 24 in der jeweiligen Schließstellung vorgespannt ist. Dadurch werden die Seitenklappen 12, 14 vom Federelement 24 mit einer Federkraft beaufschlagt. Wird der Verdeckkastendeckel 10 geöffnet, so kann sich das Federelement 24 zumindest teilweise entspannen, so dass die Seitenklappen 12, 14 beispielsweise zusätzlich zu ihrer jeweiligen Gewichtskraft mittels der Federkraft aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt werden. Mit anderen Worten kann der Vorgang des Öffnens der Seitenklappen 12, 14 durch das Federelement 24 verstärkt werden. Hierbei wirkt das Federelement 24 somit als Unterstützungsfeder. Die von dem Federelement 24 auf die Seitenklappen 12, 14 und über diese auf das Bewegungselement 22 wirkende Federkraft ist die genannte externe Kraft.
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Beim Öffnen des Verdeckkastendeckels 10 und der Seitenklappen 12, 14 wird keine elektrische Spannung an das Bewegungselement 22 angelegt. Dadurch wird eine Deformation des Bewegungselements 22 in Form einer Längenvergrößerung zugelassen. Mit anderen Worten wird durch das Bewegen der Seitenklappen 12, 14 aus der Schließstellung in die Offenstellung eine Längenvergrößerung des Bewegungselements 22 bewirkt, so dass das Bewegungselement 22 aus einem durch das Anlegen der elektrischen Spannung bewirkten deformierten Zustand in einen Ausgangszustand verbracht wird.
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Ist das Federelement 24 beispielsweise in der Offenstellung der Seitenklappen 12, 14 noch etwas gespannt, so können die Seitenklappen 12, 14 mittels des noch gespannten Federelements 24 in der jeweiligen Offenstellung gehalten werden. In der jeweiligen Offenstellung kann das Verdeck geschlossen werden. Im Anschluss daran kann der Verdeckkastendeckel 10 wieder geschlossen werden, wobei die Seitenklappen 12, 14 in ihrer jeweiligen Offenstellung verbleiben. Wie aus 5 erkennbar ist, ist dadurch der erste Teilbereich des Aufnahmeraums mittels des Verdeckkastendeckels 10 überdeckt, während der sich daran anschließende, zweite Teilbereich des Aufnahmeraums freigegeben ist. Über diesen freigegebenen, zweiten Teilbereich kann beispielsweise das Verdeckgestänge aus dem Aufnahmeraum herausgeführt werden, so dass sich das Verdeck in seiner geschlossenen Stellung befinden kann.
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Befinden sich die Seitenklappen 12, 14 und der Verdeckkastendeckel 10 in der Schließstellung, so ist sowohl der erste Teilbereich als auch der zweite Teilbereich überdeckt. Dies ist möglich, wenn das Verdeck abgelegt ist und somit das Verdeckgestänge nicht aus dem Aufnahmeraum herausgeführt werden muss.
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Wünscht der Fahrer des offenen Personenkraftwagens, das Verdeck wieder zu öffnen, so wird zunächst der Verdeckkastendeckel 10 motorisch in seine Offenstellung bewegt. Das Verdeck kann dann in den Verdeckkasten abgelegt werden. Durch Anlegen der elektrischen Spannung an das Bewegungselement 22 wird die Längenverkürzung des Bewegungselements 22 bewirkt, was mit der Bewegung der Seitenklappen 12, 14 aus der jeweiligen Offenstellung in die jeweilige Schließstellung einhergeht. Im Anschluss daran kann der Verdeckkastendeckel 10 mit den Seitenklappen 12, 14 wieder abgesenkt werden.
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Die Formgedächtnislegierung lässt beispielsweise eine maximale Dehnung beziehungsweise eine maximale Längenverkürzung von circa acht Prozent zu. Hierbei ist es vorteilhaft, das Bewegungselement 22 in Form des einstückigen Drahtes zu nutzen, um beide Seitenklappen 12, 14 gleichzeitig zu bewegen. Hierzu ist das Bewegungselement 22 beispielsweise mit der linken Seitenklappe 12 gekoppelt, zur rechten Seitenklappe 14 geführt und auch mit dieser gekoppelt. Hierdurch ist eine Länge des Bewegungselements 22 geschaffen, so dass mittels des einen Bewegungselements 22 beide Seitenklappen 12, 14 gleichzeitig angetrieben werden können.
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Um das Bewegungselement 22 zu schützen, ist dieses zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in einem Schutzelement 26 aufgenommen. Bei dem Schutzelement 26 handelt es sich beispielsweise um ein Rohr oder dergleichen Ummantelung, welche beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet ist. Zur Realisierung einer definierten und sicheren Führung des als Draht ausgebildeten Bewegungselements 22 kann wenigstens ein Umlenkelement, insbesondere eine Umlenkrolle, verwendet werden. Mittels des Umlenkelements kann das Bewegungselement 22 von der linken Seitenklappe 12 zur rechten Seitenklappe 14 unter mehrmaliger Richtungsänderung geführt werden.
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Durch die Verwendung des aus einer Formgedächtnislegierung gebildeten Bewegungselements 22 zum Antreiben der Seitenklappen 12, 14 kann eine kosten-, gewichts- und bauraumgünstige Bewegung der Seitenklappen 12, 14 relativ zum Verdeckkastendeckel 10 dargestellt werden. Ferner sind die Seitenklappen 12, 14 unabhängig von anderen Bewegungsfunktionen, insbesondere unabhängig von der Bewegung des Verdeckkastendeckels 10, bewegbar, da die Seitenklappen 12, 14 nicht über Seilzüge oder dergleichen Koppeleinrichtungen mit dem Verdeckkastendeckel 10 und/oder der Karosserie des Personenkraftwagens gekoppelt sein müssen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011076810 A1 [0005]
