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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugbauteil.
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Aus der
DE 10 2019 001 377 A1 ist ein als Spoilerbauteil ausgebildetes Kraftfahrzeugbauteil bekannt, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verlagerbar ist. Das Kraftfahrzeugbauteil verfügt über mehrere Körper, die unter Ausbildung eines Skeletts relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Die Körper sind mittels wenigstens eines Aktuators in ihrer relativen Lage zueinander verstellbar. Das Skelett ist mit einer elastischen Hülle ummantelt. Eine Kontur der Hülle ist von der Konfiguration des Skeletts abhängig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Kraftfahrzeugbauteil zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeugbauteil gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind die Körper an Seitenflächen, mit welchen dieselben an einen anderen Körper angrenzen, so konturiert, dass die jeweilige Seitenfläche einen ersten, insbesondere unteren, Rand aufweist, der über eine erste Funktion mit einem gewellten Verlauf und mit einer Anzahl von mindestens fünf Extrempunkten definiert ist, dass die jeweilige Seitenfläche einen zweiten, insbesondere oberen, Rand aufweist, der über eine zweite Funktion mit einem gewellten Verlauf und mit der Anzahl von mindestens fünf Extrempunkten definiert ist, dass die erste Funktion und die zweite Funktion zueinander gespiegelt oder um 180° zueinander verdreht sind, und dass Punkte der ersten Funktion und der zweite Funktion über Geradenstücke verbunden sind.
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Die Erfindung schlägt ein völlig neuartiges Kraftfahrzeugbauteil vor, welches zwischen einer eingefahrenen Ruhestellung und einer ausgefahrenen Betriebsstellung verlagerbar ist. Hierzu sind die Körper des Kraftfahrzeugbauteils, die relativ zueinander verlagerbar sind, an Seitenflächen definiert konturiert, wobei diese Konturierung eine Selbstverriegelung, eine Torsionsfestigkeit und Biegefestigkeit des Kraftfahrzeugbauteils gewährleistet.
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Vorzugsweise sind aneinander angrenzende Körper an ihren aneinander angrenzenden Seitenflächen komplementär konturiert, derart, dass die jeweiligen aneinander angrenzenden Seitenflächen in der zweiten Stellung des Kraftfahrzeugbauteils flächig und formschlüssig aneinander anliegen, jedoch in der ersten Stellung des Kraftfahrzeugbauteils dieselben auseinander bewegt und voneinander beabstandet sind. In der zweiten Stellung liegen die einander zugewandten Seitenflächen von aneinander angrenzenden Körpern flächig und formschlüssig aneinander. Die zweite Stellung entspricht dabei bei einem als Spoilerbauteil ausgebildeten Kraftfahrzeugbauteil der ausgefahrenen Betriebsstellung. In der ersten Stellung sind die Körper auseinander bewegt und voneinander beabstandet. Die erste Stellung entspricht bei einem als Spoilerbauteil ausgebildeten Kraftfahrzeugbauteil der eingefahrenen Ruhestellung.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Körper in einer Tragstruktur angeordnet, die eine Rückstellkraft bereitstellt, um das Kraftfahrzeugbauteil von der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung zu überführen. Alternativ, kann ein zweiter Aktuator eine Kraft auf die Körper ausüben, um das Kraftfahrzeugbauteil aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung zu überführen. Es ist bevorzugt, wenn die Kraft, um die Körper von der zweiten Stellung in die erste Stellung zurück zu überführen, durch die Tragstruktur bereitgestellt wird. Hierzu kann die Tragstruktur passive Federelemente aufweisen, die nicht aktiv angesteuert werden müssen. Es ist jedoch auch möglich, einen zweiten, aktiven Aktuator zur Überführung des Kraftfahrzeugbauteils aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung vorzusehen.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Körper in einem gekrümmten Raster nebeneinander positioniert und weisen in Krümmungsrichtung gesehen eine Breite auf, wobei die Körper in stärker gekrümmten Abschnitten des Kraftfahrzeugbauteils eine geringere Breite aufweisen als in weniger stark gekrümmten Abschnitten des Kraftfahrzeugbauteils. Die Unterteilung des Kraftfahrzeugbauteils in die Körper, welche das Kraftfahrzeugbauteil segmentieren, ist von der Krümmung des Kraftfahrzeugbauteils in der zweiten Stellung, in welche die Körper formschlüssig aneinander anliegen, abhängig. Die Segmentierung ist dabei proportional zur Krümmung des Kraftfahrzeugbauteils in der zweiten Stellung. In stärker gekrümmten Abschnitten verfügen hierzu die Bauteile über eine geringere Breite als in weniger stark gekrümmten Abschnitten des Kraftfahrzeugbauteils. Hiermit kann eine besonders vorteilhafte Überführung des Kraftfahrzeugbauteils in die erste Stellung gewährleistet werden. Insbesondere ist es möglich, dass in der ersten Stellung die nunmehr auseinander bewegten und voneinander beabstandeten Körper ohne Beulenbildung in die erste Stellung überführt werden können.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine stark schematisierte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbauteils in einer ersten Stellung des Kraftfahrzeugbauteils,
- 2 eine bevorzugte Konturierung einer Seitenwand eines Körpers des Kraftfahrzeugbauteils in perspektivischer Ansicht,
- 3 ein stark schematisiertes Detail eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbauteils in einer zweiten Stellung des Kraftfahrzeugbauteils.
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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugbauteil, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verlagerbar ist. Insbesondere handelt es sich beim erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbauteil um ein Spoilerbauteil, das zwischen einer eingefahrenen Ruhestellung, die der ersten Stellung entspricht, und einer ausgefahrenen Betriebsstellung, die der zweiten Stellung entspricht, verlagerbar ist.
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1 zeigt eine stark schematisierte Ansicht eines Kraftfahrzeugbauteils 10, wobei das Kraftfahrzeugbauteil 10 mehrere zueinander verlagerbare Körper 11 aufweist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind beispielhaft zehn derartige Körper 11 unter Ausbildung eines reihenförmigen Rasters nebeneinander angeordnet, nämlich Körper 11a, 11b, 11c, 11d, 11 e, 11f, 11g, 11h, 11i und 11j.
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Jeder der Körper 11 ist an seinen Seitenflächen 12, mit welchen derselbe an einen anderen Körper 11 angrenzt, definiert konturiert. So weist die jeweilige definiert konturierte Seitenwand 12 des jeweiligen Körpers 11, mit welcher derselbe an einen benachbarten Körper 11 angrenzt, einen ersten, insbesondere unteren, Rand 13 und einen zweiten, insbesondere oberen, Rand 14 auf.
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2 zeigt in der rechten Hälfte in perspektivischer Ansicht eine Seitenfläche 12 eines Körpers 11 mit dem ersten Rand 13 und dem zweiten Rand 14, wobei in der linken Hälfte der 2 diese beiden Ränder 13 und 14 in Alleindarstellung gezeigt sind.
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Der erste Rand 13 ist über eine erste Funktion mit einem gewellten Verlauf und mit einer Anzahl von mindestens fünf Extrempunkten 13a, 13b, 13c, 13d und 13e definiert. Ebenso ist der zweite Rand 14 durch eine zweite Funktion mit einem gewellten Verlauf und mit einer Anzahl von mindestens fünf Extrempunkten 14a, 14b, 14c, 14d und 14e definiert. Die Extrempunkte können auch als Hochpunkte und Tiefpunkte der jeweiligen gewellten Funktion, die den jeweiligen Rand 13 bzw. 14 definiert, bezeichnet werden.
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Die erste Funktion und die zweite Funktion, die den ersten Rand 13 und den zweiten Rand 14 definieren, sind zueinander gespiegelt oder um 180° zueinander verdreht. Handelt es sich demnach bei der ersten Funktion, welche den ersten Rand 13 definiert, um eine Sinusfunktion, so handelt es sich bei der zweiten Funktion, die den zweiten Rand 14 definiert, um eine Cosinusfunktion.
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Um die jeweilige Seitenfläche 12 zwischen den Rändern 13 und 14, welche durch die Funktionsverläufe mit der Anzahl von jeweils mindestens fünf Extrempunkten 13a, 13b, 13c, 13d, 13e und 14a, 14b, 14c, 14d, 14e definiert sind, aufzuspannen, erstrecken sich zwischen korrespondierenden Punkten der Ränder 13 und 14 Geradenstücke, das heißt, dass die Punkte der ersten Funktion, die den ersten Rand 13 definiert, und die Punkte der zweiten Funktion, die den zweiten Rand 14 definiert, durch Geradenstücke verbunden sind. Korrespondierende Punkte der Ränder 13, 14 sind spiegelbildlich korrespondierend oder um 180° zueinander gedreht korrespondierend.
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So kann der rechten Seite der 2 entnommen werden, dass der Extrempunkt 13a des ersten Rands 13 und der Extrempunkt 14a des zweiten Rands 14 über ein Geradenstück 18 verbunden sind. Auf analoge Art und Weise sind die Extrempunkte 13b und 14b, die Extrempunkte 13c und 14c, die Extrempunkte 13d und 14d sowie die Extrempunkte 13e und 14e jeweils durch Geradenstücke verbunden, auch sämtliche übrigen zueinander korrespondierenden Punkte der die beiden Ränder 13 und 14 definierenden Funktion mit dem jeweiligen gewellten Verlauf.
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Obwohl oben auf einen Sinusverlauf und Cosinusverlauf der beiden Ränder 13, 14 Bezug genommen wurde, können auch andere gewellte Verläufe für die beiden Ränder 13, 14 gewählt werden. Es ist von Bedeutung, dass die erste Funktion, die den ersten Rand 13 definiert, zur zweiten Funktion, die den zweiten Rand 14 definiert, oder alternativ die zweite Funktion zur ersten Funktion gespiegelt oder um 180° zueinander verdreht ist.
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Die die beiden gewellten Ränder 13 und 14 definierenden Funktionen stellen Punktepaare aus korrespondierenden Punkten bereit, die über die Geradenstücke verbunden.
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Die aneinander angrenzenden Seitenflächen 12 von aneinander angrenzenden Körpern 11 sind jeweils komplementär konturiert. Dies erfolgt derart, dass die jeweiligen aneinander angrenzenden Seitenflächen 12 von aneinander angrenzenden Körpern 11 in der zweiten Stellung des Kraftfahrzeugbauteils flächig und formschlüssig aneinander anliegen. In der ersten Stellung des Kraftfahrzeugbauteils hingegen sind die aneinander angrenzenden Seitenflächen 12 bzw. die sich gegenüberliegenden Seitenflächen 12 auseinander bewegt und voneinander beabstandet.
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1 zeigt das Kraftfahrzeugbauteil 10 in der ersten Stellung, also bei einem Spoilerbauteil in der eingefahrenen Ruhestellung, in welcher die Körper 11 desselben auseinander bewegt und voneinander beabstandet sind. 3 zeigt stark schematisiert das Kraftfahrzeugbauteil 10 in der zweiten Stellung, also bei einem Spoilerbauteil in der ausgefahrenen Betriebsstellung, wobei in 3 jedes Bauteil 11 lediglich durch eine Seitenfläche 12 stark abstrahiert dargestellt ist.
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Um das Kraftfahrzeugbauteil 10 zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zu verlagern, verfügt das Kraftfahrzeugbauteil 10 über einen Aktuator 15.
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Der Aktuator 15 übt auf die Körper 11 des Kraftfahrzeugbauteils 10 eine Kraft aus, um zur Überführung des Kraftfahrzeugbauteils 10 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung die Körper 11 zueinander zu verlagern. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel übt der Aktuator 15 eine Kompressionskraft FK auf die Körper 11 aus, um die Körper 11 aufeinander zu zubewegen und demnach aneinander zu pressen, um also die sich gegenüberliegenden Seitenflächen 12 der benachbarten Körper 11 flächig und formschlüssig aneinander anzulegen. Hierdurch kann dann das Kraftfahrzeugbauteil 10 in die Kontur der 3 überführt werden.
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Alternativ ist es auch möglich, dass der Aktuator 15 eine Expansionskraft auf die Körper 11 ausübt, um so das Kraftfahrzeugbauteil 10 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung zu überführen.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 handelt es sich bei dem Aktuator 15 um einen mechanischen Aktuator, nämlich um einen Bowdenzug, der sich durch die nebeneinander positionierten Körper 11 hindurch erstreckt. Der Bowdenzug 15 erstreckt sich derart durch den nebeneinander positionierten Körper hindurch, dass der Bowdenzug an einem ersten äußeren Körper 11j des Rasters aus den nebeneinander positionierten Körpern 11 befestigt ist, sich ausgehend von diesem ersten äußeren Körper 11j innen durch das Raster aus den nebeneinander positionierten Körpern 11i, 11h, 11g, 11f, 11e, 11d, 11c, 11b in Richtung auf den gegenüberliegenden, zweiten äußeren Körper 11a des Rasters erstreckt und im Bereich dieses zweiten äußeren Körpers 11a aus dem zweiten äußeren Körper 11a und dem Raster aus den nebeneinander positionierten Körpern 11 austritt.
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Über den Bowdenzug 15 kann die Kompressionskraft FK zunächst auf den ersten äußeren Körper 11j ausgeübt werden, um denselben in Richtung auf den angrenzenden bzw. benachbarten Körper 11i zu verlagern und die entsprechenden einander zugewandten Seitenflächen 12 formschlüssig und flächig aneinander anzulegen.
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Im Sinne eines Kaskadeneffekts wird dann der Körper 11i auf den Körper 11h, der Körper 11h auf den Körper 11g, der Körper 11g auf den Körper 11 f, der Körper 11e auf den Körper 11d, der Körper 11d auf den Körper 11c, der Körper 11c auf den Körper 11b und letztendlich der Körper 11b auf den Körper 11a bewegt, jeweils unter flächigem und formschlüssigem untereinander Anlegen der einander zugewandten Seitenflächen 12 dieser Körper 11, um dann über diesen Kaskadeneffekt das Kraftfahrzeugbauteil 10 ausgehend von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu überführen.
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Anstelle eines mechanischen Aktuators kann auch ein pneumatischer oder hydraulischer Aktuator genutzt werden, um die Körper 11 und damit das Kraftfahrzeugbauteil 10 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung zu verlagern.
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Gemäß 1 sind die Körper 11 in einer Tragstruktur 16 angeordnet, wobei die Tragstruktur 16 eine Rückstellkraft FR bereitstellt, um das Kraftfahrzeugbauteil von der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung zu überführen. Wird demnach über den Aktuator 15 keine Kraft FK mehr auf die Körper 11 ausgeübt, so können die Körper 11 über die Rückstellkraft FR der Tragstruktur 16 auseinander bewegt werden, um das Kraftfahrzeugbauteil zurück in die erste Stellung zu überführen. In die Tragstruktur 16 können hierzu Federelemente integriert sein, welche die Rückstellkraft FR bereitstellen.
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Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass ein zweiter, nicht gezeigter Aktuator vorhanden ist, der eine Kraft auf die Körper ausübt, um das Kraftfahrzeugbauteil 10 aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung zu überführen. Ein derartiger zweiter Aktuator erfordert jedoch eine weitere Ansteuerung. Es ist daher bevorzugt, dass die Tragstruktur 16 die Rückstellfunktion bereitstellt und demnach die Rückstellkraft FR für die Körper 11 bereitstellt.
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Gemäß 1 verfügt das Kraftfahrzeugbauteil 10 weiterhin über eine Hüllstruktur 17. Die Hüllstruktur 17 kann eine äußere Oberfläche des Kraftfahrzeugbauteils definieren.
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Obwohl in 1 sowohl im Bereich der Oberseite als auch im Bereich der Unterseite der Körper 11 jeweils eine Tragstruktur 16 und eine Hüllstruktur 17 vorhanden ist, ist es auch möglich, das lediglich im Bereich der Oberseite oder lediglich im Bereich der Unterseite eine Tragstruktur 16 und/oder eine Hüllstruktur 17 vorhanden ist.
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Wie oben bereits ausgeführt, liegen die Körper 11 des Rasters aus mehreren Körpern 11 in der zweiten Stellung des Kraftfahrzeugbauteils 10 mit ihren einander gegenüberliegenden und aneinander angrenzenden Seitenflächen 12 flächig und formschlüssig aneinander an.
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Gemäß 3 sind in dieser zweiten Stellung die Körper 11 in einem gekrümmten Raster nebeneinander positioniert. In Krümmungsrichtung des gekrümmten Rasters gesehen verfügen die Körper 11 über eine Breite. In stärker gekrümmten Abschnitten des Kraftfahrzeugbauteils 10 verfügen die Körper 11 dabei über eine geringere Breite als in weniger stark gekrümmten Abschnitten des Kraftfahrzeugbauteils 10.
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Die Körper 11, welche das Kraftfahrzeugbauteil 10 segmentieren, stellen also in solchen Abschnitten des Kraftfahrzeugbauteils 10, die in der zweiten Stellung desselben eine starke Krümmung aufweisen, eine größere Segmentierung als in weniger stark gekrümmten Abschnitten bereit. Die Unterteilung bzw. Segmentierung des Kraftfahrzeugbauteils 10 durch die Körper 11 ist demnach proportional zur Krümmung des Kraftfahrzeugbauteils 10 in der zweiten Stellung.
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Die Erfindung schlägt ein völlig neuartiges Kraftfahrzeugbauteil 10 vor. Dasselbe ist selbstverriegelnd, torsionsfest und biegefest. Durch die definierte Segmentierung des Kraftfahrzeugbauteils 10 über die Körper 11 mit ihren definierten Seitenwänden 12 kann das Bauteil über einen Aktuator einfach in eine Zielkontur überführt werden, welche das Kraftfahrzeugbauteil 10 in der zweiten Stellung einnimmt.
