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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Mehrgelenkkinematik für ein verstellbares
Fahrzeugdach nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Verstellbare
Fahrzeugdächer
für Cabriolet-Fahrzeuge
sind über
eine Dachkinematik schwenkbar an die Fahrzeugkarosserie gekoppelt und
zwischen einer den Fahrzeuginnenraum überdeckenden Schließposition
und einer Ablageposition zu verstellen, in welcher das Fahrzeugdach
in einem heckseitigen Verdeckkasten abgelegt ist. Die Dachkinematik
ist typischerweise als Viergelenkkinematik ausgebildet und umfasst
zwei gelenkig an die Fahrzeugkarosserie gekoppelte Hauptlenker,
welche über einen
Koppellenker verbunden sind, der Träger eines Dachteiles des Fahrzeugdaches
ist. Einer der Hauptlenker kann von einem Stellantrieb beaufschlagt
werden, wodurch das Fahrzeugdach zwischen seinen Endpositionen zu
verstellen ist.
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Insbesondere
in der Ablageposition können die
beiden Hauptlenker eine Relativposition zueinander einnehmen, in
der die beiden Hauptlenker mit dem sie verbindenden Koppellenker
näherungsweise eine
Streck- bzw. Totpunktlage einnehmen, in welcher alle drei Lenker
annähernd
parallel zueinander liegen. Bei Annäherung an die Strecklage entstehen zusätzliche,
in Längsrich tung
der Lenker wirkende Kräfte,
die zu erhöhten
Bauteilverspannungen führen und
die Bauteile zusätzlich
belasten. Um diese zusätzlichen
Kräfte
aufnehmen zu können,
müssen
die Bauteile eine entsprechend hohe Festigkeit aufweisen, andernfalls
besteht die Gefahr einer Bauteildehnung. Alternativ hierzu können zur
Vermeidung unzulässig
hoher Kräfte
Bewegungstoleranzen eingeplant werden; derartige Bewegungstoleranzen
setzen ein definiertes Bewegungsspiel voraus, welches aber zu Klappergeräuschen und
gegebenenfalls auch zu Fehlfunktionen der Kinematik führen kann.
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Eine
als Viergelenkkinematik ausgeführte Dachkinematik
wird beispielsweise in der
DE
101 44 515 C2 beschrieben. Die Viergelenkkinematik ist
Träger
des vorderen Dachteils eines zweiteiligen Hardtop-Fahrzeugdaches,
das sowohl in Ablageposition des Daches als auch in Schließposition
mithilfe einer Festsetzeinrichtung zu arretieren ist. Diese Festsetzeinrichtung
umfasst einen an einem Lenker der Viergelenkkinematik schwenkbar
gehaltenen Sperrhaken, der bei geschlossenem und bei geöffnetem Dach
in Sperrstellung steht und die Kinematik blockiert. Dadurch ist
es möglich,
mit nur einer Festsetzeinrichtung in beiden Endpositionen des Daches
eine Arretierung zu erreichen und unerwünschte Bewegungen des Daches
sowohl in der geöffneten
als auch in der geschlossenen Position zu verhindern. Die Arretierung
bewirkt eine Verteilung der Abstützkräfte auf
den Sperrhaken und einen mit dem Sperrhaken zusammenwirkenden Sperrzapfen,
wodurch die in der Viergelenkkinematik wirkenden Gelenke entlastet
werden. Allerdings findet diese Entlastung erst mit dem Erreichen
der jeweiligen Endposition und dem Arretieren über den Sperrhaken statt.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute
Mehrgelenkkinematik für
ein verstellbares Fahrzeugdach zu schaffen, die über einen langen Betriebszeitraum eine
kinematisch eindeutig bestimmte Bewegung des Fahrzeugdaches ermöglicht.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Die
beiden Hauptlenker der erfindungsgemäßen Mehrgelenkkinematik sind über eine
Kulissenführung
aneinander abgestützt,
welche zwei zusammenwirkende Kulissenteile umfasst, von denen ein
erstes Kulissenteil mit einem ersten Hauptlenker und ein zweites
Kulissenteil mit dem zweiten Hauptlenker verbunden ist. Die beiden
Kulissenteile sind relativ zueinander beweglich gehalten, jedoch
in Querrichtung quer zu der Relativbewegung der beiden Hauptlenker
aneinander abgestützt.
Auf diese Weise werden auf die Mehrgelenkkinematik wirkende Querkräfte, welche
aus der Gewichtskraft des Fahrzeugdaches resultieren, über die
zusammenwirkenden Kulissenteile abgestützt. Zugleich bleibt die Relativbeweglichkeit
zwischen den beiden Hauptlenkern erhalten, so dass die grundsätzliche
Schwenkbewegung der Mehrgelenkkine matik nicht beeinträchtigt wird.
Insbesondere bei Erreichen der Ablageposition ist aber sichergestellt,
dass die sich annähernd
in Strecklage befindenden Hauptlenker sowie der verbindende Koppellenker
durch die Quer- bzw. Streckkräfte
nicht unzulässig
hoch belastet werden. Aufgrund der Abstützung über die zusammenwirkenden Kulissenteile
werden die Streckkräfte
an einer zusätzlichen
Stelle aufgenommen, wodurch die in den Gelenken der Hauptlenker
wirkenden Reaktionskräfte
reduziert werden.
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Die
Abstützung
zwischen den beiden Kulissenteilen ist nicht über den gesamten Bewegungsablauf
der Mehrgelenkkinematik zwischen den beiden Endpositionen des Fahrzeugdaches
hinweg erforderlich. Vielmehr reicht es prinzipiell aus, in bestimmten Bewegungsphasen,
insbesondere im Bereich einer Endlage oder beider Endlagen, eine
gegenseitige Abstützung
zwischen den Kulissenteilen vorzusehen, beispielsweise kurz vor
Erreichen der Ablageposition. Es kann ausreichen, die beiden Kulissenteile erst
nach Durchfahren von beispielsweise 80 % oder 90 % des Winkelbereiches
der Mehrgelenkkinematik zwischen Schließ- und Ablagestellung in Anschlag
zu bringen und aneinander entlang gleiten zu lassen.
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Die
Mehrgelenkkinematik ist zweckmäßig als Viergelenkkinematik
ausgeführt,
wobei der Koppellenker Träger
eines ersten Dachteiles und einer der Hauptlenker Träger eines
weiteren Dachteiles sein kann. Aufgrund der Relativbewegung zwischen
dem Koppellenker und dem zweckmäßig ein
Dachteil aufnehmenden Hauptlenker führen die beiden Dachteile bei
der Ablagebewegung eine Relativbewegung zueinander aus und können in
Ablagestellung ein übereinander
liegendes Dachteilpaket bilden.
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Zweckmäßig ist
ein erstes Kulissenteil als Gleitstein ausgebildet, das zweite Kulissenteil
kann dagegen als Abstützflansch
ausgeführt
sein, an dem der Gleitstein entlang gleiten kann.
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Die
beiden Kulissenteile sind bei gelenkiger Anordnung der beiden Hauptlenker
an der Fahrzeugkarosserie mit Abstand zu den karosserieseitigen Drehachsen
der Hauptlenker an diesen gehalten, so dass sich auch mit Abstand
zu den Drehachsen ein zusätzlicher
Kraftübertragungspunkt
zwischen den Kulissenteilen einstellt. Dieser Kraftübertragungspunkt
stellt einen Momentanpol dar, der sich bis zum Erreichen der Endstellung
aufgrund der Relativbewegung der beiden Kulissenteile verschiebt.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine
als Viergelenk ausgeführte
Mehrgelenkkinematik für
ein verstellbares Fahrzeugdach für
ein Cabriolet-Fahrzeug,
dargestellt für
die Schließposition
des Fahrzeugdaches,
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2 die
Mehrgelenkkinematik des Fahrzeugdaches bei Erreichen der Ablageposition,
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3 eine
vergrößerte Darstellung
aus dem Bereich von zwei zusammenwirkenden Kulissenteilen, die jeweils
an einem der beiden Hauptlenker der Mehrgelenkkinematik angeordnet
sind, kurz vor Erreichen der Ablagestellung,
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4 eine 3 entsprechende
Darstellung, jedoch in Ablagestellung.
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die
in 1 dargestellte Meergelenkkinematik 2 ist
Träger
eines Fahrzeugdaches 1, welches verstellbar ausgebildet
ist und zwischen der gezeigten, einen Fahrzeuginnenraum überdeckenden Schließposition
und einer Ablageposition zu verstellen ist, in welcher das Fahrzeugdach
in einem heckseitigen Verdeckkasten abgelegt ist. Die als Viergelenkkinematik
ausgeführte
Mehrgelenkkinematik 2 stützt das Fahrzeugdach 1 gegenüber der
Fahrzeugkarosserie 3 ab, die im Ausführungsbeispiel nur mit ihrer
oberen Karosserielinie dargestellt ist. Das Fahrzeugdach 1 ist
beispielhaft als Hardtop ausgeführt und
umfasst ein vorderes Dachteil 4 sowie ein hinteres Dachteil 5,
wobei die beiden Dachteile 4 und 5 in Schließposition
hintereinander liegend angeordnet sind und eine gemeinsame Dachaußenhaut
bilden. Im Rahmen der Erfindung kommt aber auch eine Ausführung als
Softtop mit einem Verdeckgestänge und
einem Verdeckbezugstoff in Betracht.
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Die
Viergelenkkinematik 2 umfasst einen ersten, vorderen Hauptlenker 6,
einen zweiten, hinteren Hauptlenker 7 sowie einen beide
Hauptlenker verbindenden Koppellenker 8. Der erste Hauptlenker 6 ist über ein
karosserieseitiges Drehgelenk 6a schwenkbar an die Fahrzeugkarosserie 3 gekoppelt. Der
zweite Hauptlenker 7 ist über ein Drehgelenk 7a ebenfalls
schwenkbar an die Fahrzeugkarosserie angebunden. Der Koppellenker 8 ist über ein
Drehgelenk 6b mit dem ersten Hauptlenker 6 und
ein Drehgelenk 7b mit dem zweiten Hauptlenker 7 drehbar verbunden.
Der Koppellenker 8 ist im Ausführungsbeispiel Träger des
vorderen Dachteiles 4, der zweite, hintere Hauptlenker 7 dagegen
Träger
des hinteren Dachteiles 5. Die Viergelenkkinematik wird
von einem nicht gezeigten Stellantrieb angetrieben, der beispielsweise
den vorderen Hauptlenker 6 beaufschlagt und diesen um sein
karosserieseitiges Drehgelenk 6a verschwenkt.
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Die
beiden Hauptlenker 6 und 7 sind in einem Winkelbereich
benachbart zur Ablageposition des Fahrzeugdaches über eine
Kulissenführung
gegeneinander abgestützt,
die zusammenwirkende Kulissenteile 10 und 12 an
den beiden Hauptlenkern 6 und 7 umfasst. Das erste
Kulissenteil 10 ist als Gleitstein ausgeführt, der
an einem Ausleger 9 gehalten ist, welcher fest und unbeweglich
mit dem ersten Hauptlenker 6 verbunden ist. Das zweite
Kulissenteil 12 ist dagegen als Abstützflansch ausgeführt, der
an einem weiteren Ausleger 11 befestigt ist, der fest und unbeweglich
mit dem zweiten Hauptlenker 7 verbunden ist. Der Gleitstein 10 am
Ausleger 9 befindet sich etwa in der Mitte des ersten Hauptlenkers 6.
Der Abstützflansch 12 am
Ausleger 11 ist benachbart zum karosserieseitigen Drehgelenk 7a des
zweiten Hauptlenkers 7 angeordnet. In einer Position nahe der
Ablagestellung kann der Gleitstein 10 am Abstützflansch 12 entlang
gleiten; vor Erreichen dieser Position stehen Gleitstein und Abstützflansch
in Außereingriff.
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In 2 ist
die Viergelenkkinematik 2 in Ablageposition des Fahrzeugdaches
dargestellt. Die beiden Hauptlenker 6 und 7 sind
gegenüber
der Schließposition
um ihre karosserieseitigen Drehgelenke 6a und 7a in
Richtung der Heckseite des Fahrzeuges verschwenkt und liegen in
der Ablagesituation gemeinsam mit dem Koppellenker 8 annähernd parallel
zueinander. Die gesamte Viergelenkkinematik befindet sich in der
Nähe ihrer
Strecklage, in der die Gewichtskräfte des Fahrzeugdaches, die
in 2 mit Pfeil 13 dargestellt sind, in der
Viergelenkkinematik eine mit Pfeil 14 dargestellte Querkomponente
erzeugen, welche von der Kulissenführung mit dem Gleitstein 10 und
dem Abstützflansch 12 abgestützt wird.
Aufgrund der Querkomponente 14 der auf die Viergelenkkinematik 2 wirkenden
Kräfte
sind die beiden Hauptlenker 6 und 7 bestrebt,
eine in Pfeilrichtung der Querkomponente gerichtete Querbewegung
auszuführen,
welche quer zur Schwenkbewegung der beiden Hauptlenker 6 und 7 gerichtet
ist und die karosserieseitigen Drehgelenke 6a und 7a belasten
würde.
Da aber in Ablageposition die beiden Hauptlenker 6 und 7 über die
Kulissenführung
aneinander abgestützt
sind, kann diese in Querrichtung wirkende Kraft über den Gleitstein 10 und
den Abstützflansch 12 aufgenommen
werden, wodurch die Reaktionskräfte
in den Drehgelenken 6a und 7a deutlich herabgesetzt
werden.
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Die 3 und 4 zeigen
eine vergrößerte Darstellung
der Viergelenkkinematik aus dem Bereich der Kulissenführung, wobei 3 die
Situation kurz vor Erreichen der Ablagestellung und 4 die Ablagestellung
darstellt.
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Gemäß 3 liegt
der Gleitstein 10 bereits kurz vor der Ablagestellung gleitend
an einer Seitenkante 15 des Abstützflansches 12 an
und kann in Pfeilrichtung 16 an der Seitenkante 15 entlang
gleiten. Die Pfeilrichtung 16 repräsentiert die Bewegungsrichtung
der Relativbewegung zwischen den beiden Hauptlenkern 6 und 7 bei
der Ablage des Fahrzeugdaches. Die Pfeil- bzw. Bewegungsrichtung 16 schließt mit der
Pfeilrichtung 14 einen Winkel ein, die die Richtung der
Querkräfte
darstellt, die aus der Gewichtskraft des Fahrzeugdaches resultieren.
Die Pfeilrichtung 16 liegt quer zur Pfeilrichtung 14,
beide Pfeile liegen insbesondere etwa orthogonal zueinander. Bis
zum Erreichen der Ablagestellung kann der Gleitstein 10 in
Pfeilrichtung 16 an der Seitenkante 15 des Abstützflansches 12 entlang
gleiten, zugleich werden die Querkräfte 14 zwischen Gleitstein 10 und Abstützflansch 12 übertragen.
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In 4 liegt
der Gleitstein 10 am unteren Abschnitt der Seitenkante 15 am
Abstützflansch 12. Diese
Position kennzeichnet die Ablagestellung des Fahrzeugdaches.
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Beim
Anheben des Daches aus der Ablageposition kann der Gleitstein 10 aus
seiner unteren Lage entlang der Seitenkante 15 am Abstützflansch 12 nach
oben gleiten, bis der Gleitstein 10 in Außereingriff
mit der Seitenkante 15 gelangt, was nach dem Verlassen
der Strecklage der Viergelenkkinematik der Fall ist.