DE19540769C1 - Sonnendach für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sonnendach für ein Fahrzeug mit mindestens einem Deckelelement zum mindestens teilweisen Freilegen einer Dachöffnung und mit einem Verstellmechanismus zum wahlweisen Verschieben und/oder Verschwenken des/der Deckelelements/Deckelelemente, wobei der Verstellmechanismus entlang einer dachfesten Bahn verschiebbar ist und dabei je­ weils mit einem Führungselement in mindestens eine dachfeste Führungsanordnung eingreift, sowie mit einem Antrieb für den Verstellmechanismus.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus DE 33 16 653 C2 bekannt. Dabei ist ein ein­ teiliger Deckel beidseitig mit jeweils einer Kulissenanordnung versehen, die in Dachlängsrich­ tung verschiebbar jeweils in einer Führungsschiene geführt ist. Die Kulissenanordnungen sind jeweils mit einem drucksteifen Kabelzug verbunden. Beide Kabelzüge werden über ein selbst­ hemmendes Schneckengetriebe und ein Ritzel von einem konventionellen Gleichstromelektro­ motor angetrieben.

Als nachteilig bei derartigen Anordnungen stellte sich heraus, daß, bedingt durch die hohe Motordrehzahl, ein aufwendiges Getriebe und viele mechanische Bauteile für den Antrieb des Deckels nötig sind. Dies bedingt einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand. Insgesamt ergibt sich ein schlechter Wirkungsgrad des Antriebssystems. Ferner führt die hohe Motor­ drehzahl zu Schwingungs- und Geräuschproblemen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug-Sonnendach der oben genannten Art zu schaffen, dessen Antrieb weniger mechanische Teile erfordert, wobei der Antriebswirkungsgrad erhöht wird und schnellaufende Teile vermieden werden, so daß sich keine Schwingungs- und Geräuschprobleme ergeben.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem gattungsgemäßen Fahrzeug-Sonnendach der ein­ gangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Antrieb mindestens ein elektri­ scher Linearmotor vorgesehen ist, wobei das Führungselement bzw. mindestens eines der Führungselemente jeweils den Läufer und die entsprechende mit diesem Führungselement in Eingriff stehende dachfeste Führungsanordnung den Ständer des Linearmotors bildet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dieser Lösung wird der Einsatz schnellaufender Teile vermieden. Auf ein Getriebe kann verzichtet werden. Zudem werden mechanische Teile eingespart, denn der Antrieb greift direkt an dem bzw. den Deckelelement(en) an.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an gegenüberlie­ genden Seiten des Deckelelements bzw. der Deckelelemente jeweils eine Führungsanordnung vorgesehen ist, die als Linearmotor ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist durch den beidseitigen Antrieb die Verkantungsgefahr des Deckelelements bzw. der Deckelelemente stark reduziert, so daß der Antrieb sehr zuverlässig funktioniert.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist/sind der/die Läufer permanentmagne­ tisch ausgebildet, während der/die Ständer wechselmagnetisch ausgebildet ist/sind. Bei dieser Ausführungsform müssen keine elektrischen Zuleitungen beweglich ausgeführt sein, was den Montageaufwand und den Verschleiß wesentlich verringert.

Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrzeug-Sonnendaches sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Aufsicht auf ein Fahrzeug-Sonnendach mit Linearmotorantrieb;

Fig. 2 eine perspektivische Detailansicht des Linearantriebs eines Fahr­ zeug-Sonnendaches in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild des Linearantriebs in der Ausführungsform von Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht des Linearantriebs eines Fahrzeug-Sonnendaches in einer zweiten Ausführungsform; und

Fig. 5 eine abgewandelte Läuferausbildung für den Antrieb gemäß Fig. 4.

Gemäß Fig. 1 weist ein Fahrzeugdach 1 eine Dachöffnung 2 auf. Die Dachöffnung 2 kann mittels eines einteiligen Deckels 3 verschlossen oder teilweise oder vollständig freigelegt wer­ den. In Fig. 1 ist der vollständig geöffnete Zustand dargestellt. Der Deckel 3 weist in seinem vorderen Abschnitt zu beiden Seiten jeweils ein Führungsteil 4 auf. Am hinteren Abschnitt des Deckels 3 ist beidseitig jeweils ein Führungselement 5 mit einem Befestigungsteil 6 und einem Läufer 7 befestigt, welches ebenso wie die Führungsteile 4 mit einer zu beiden Längsseiten des Daches dachfest angebrachten Führungsanordnung 8 zusammenwirkt.

In Fig. 2 ist eine der Führungsanordnungen 8 zusammen mit dem entsprechenden Führungs­ element 5 des Deckels 3 im Detail dargestellt. Die Führungsanordnung 8 weist eine Führungs­ schiene 9 auf, mit der ein an dem Befestigungsteil 6 ausgebildetes Gleitelement 10 derart in Eingriff steht, daß das Gleitelement 10 entlang der Führungsschiene 9 verschiebbar geführt ist. An der Innenseite des Gleitelements 10 sitzt ein Anlenkpunkt 11, über welchen eine nicht dargestellte Dachmechanik, die einen Verstellmechanismus aufweist, mit dem Gleitelement 10 verbunden ist. Die Dachmechanik kann in an sich bekannter Weise so ausgebildet sein, daß sie ein Verschieben und/oder Verschwenken des Deckels 3 erlaubt. An der Außenseite des Gleitelements 10 ist der Läufer 7 befestigt. Parallel zu der Führungsschiene 9 ist an der Außenseite ein Ständer 12 angeordnet. Der Ständer 12 weist ein U-förmiges Profil auf, welches nach innen geöffnet ist und den Läufer 7 umschließt. Der Ständer 12 ist in regelmäßigen Abständen mit Spulen 13 versehen, wobei sich jeweils zwei Spulen 13 in senk­ rechter Richtung gegenüberliegen. Die Spulen 13 können über Zuleitungen 14 aus einem Kabelbaum 15 mit Strom versorgt werden. Der Läufer 7 ist als Permanentmagnet ausgeführt, wobei die Polarisierung in Vertikalrichtung verläuft, d. h., der Nordpol ist an der Oberseite und der Südpol an der Unterseite des Läufers 7 bzw. umgekehrt ausgebildet. Der Läufer kann auch aus mehreren Einzelmagneten bestehen. Je nach Stellung und Bewegungsrichtung des Läufers 7 werden einige der Spulen 13 von Gleichstrom in einer bestimmten Durchflußrichtung durchflossen. Zwischen zwei gegenüberliegenden stromdurchflossenen Spulen 13 bildet sich jeweils in Vertikalrichtung ein Magnetfeld aus, dessen Richtung von der Stromflußrichtung in den Spulen bestimmt wird. Durch die Wechselwirkung der Magnetfelder des Ständers 12 und des Läufers 7 erfährt der Läufer 7 eine Antriebskrafteinwirkung in Längsrichtung des Stän­ ders 12. Durch die Führung entlang der Führungsschiene 9 bewegt sich der Läufer 7 im wesentlichen kontaktfrei entlang des Ständers 12.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform handelt es sich um einen Gleichpol-Linearmotor, da der Läufer als magnetischer Gleichpol ausgeführt ist. Die für den kontinuierlichen Antrieb des Läufers nötige Kommutierung, d. h., das korrelierte Ein- bzw. Ausschalten des Stromes bzw. die Umkehr der Stromflußrichtung in einer jeden Spule 13 kann mechanisch oder elek­ tronisch (bürstenlos) erfolgen. Bei der mechanischen Kommutierung werden von dem Läufer 7 betätigte Bürstenkontakte zur Stromsteuerung verwendet, wogegen diese Funktion bei der elektronischen Kommutierung von Stellungssensoren, z. B. Feldplatten oder Hallsensoren, im Zusammenwirken mit entsprechenden Halbleiterschaltern erfüllt wird. Ein Vorteil der ständer­ seitigen Anordnung der Spulen 13 gemäß Fig. 2 besteht darin, daß die Stromzuleitungen 14 bzw. der Kabelbaum 15 beim Betrieb nicht bewegt werden.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Ansteuerung der Spulen eines Linear­ antriebs in der Art der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform. Dabei sind jeweils mehrere (im Beispiel drei) Spulen 13 elektrisch parallel geschaltet, die in einem regelmäßigen Abstand in Längsrichtung des Linearantriebs zueinander angeordnet sind, wobei es sich nicht um direkt benachbarte Spulen handelt. Jede dieser (im Beispiel aus drei Spulen gebildete) Spulengrup­ pen wird jeweils von einem Treiberpaar 16 mit Strom versorgt. Die Spulengruppen sind je­ weils in Längsrichtung des Linearantriebs gegeneinander versetzt angeordnet. Jedes Treiber­ paar 16 wird von einem Microcontroller 17 (oder einer sonstigen digitalen Schaltung) in Abhängigkeit von den Positionssignalen einer Anzahl von Hallsensoren 18, die entlang der Längsrichtung des Linearantriebs angeordnet sind, angesteuert. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um einen elektrisch kommutierten Linearantrieb. Entspre­ chend der mittels der Hallsensoren 18 erfaßten Stellung des permanentmagnetischen Läufers 7 wird eine bestimmte Spulengruppe so mit Strom einer bestimmten Richtung versorgt, daß sich entsprechende Magnetfelder für den Antrieb des Läufers 7 in den Spulen 13 ausbilden. Der Microcontroller 17 übernimmt die entsprechende Ansteuerung der Treiber 16. Die An­ steuerung kann durch Blockbildung der Spulen 13 optimiert werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Linearantrieb eines Fahrzeug-Sonnendaches ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Ein Ständer 22 ist hierbei mit Permanentmagneten 23 verse­ hen, die sich in Vertikalrichtung mit entgegengesetzter Polarität paarweise gegenüberliegen, so daß in Vertikalrichtung ein statisches Magnetfeld ausgebildet ist. Die Polarität des Magnet­ feldes ist dabei jeweils zwischen benachbarten Spulenpaaren umgekehrt. Der Läufer (nicht dargestellt) ist mit einem Paar von Spulen 24 versehen, denen über Zuführungen 25 Gleich­ strom von einem Kabelbaum 26 zugeführt werden kann. Die Spulen 24 sind vertikal ausge­ richtet, d. h., die Windungen liegen etwa parallel zur Dachebene. Der Stromfluß durch die Spulen 24 erzeugt ein Magnetfeld in Vertikalrichtung. Bei der Bewegung des Läufers muß dieses Magnetfeld, d. h. der Stromfluß durch die Spulen 24, entsprechend der Stellung des Läufers kommutiert werden. Dies kann wiederum mechanisch oder elektrisch geschehen.

Die Ausführungsform mit wechselmagnetischem Läufer bietet dies Möglichkeit, entsprechend Fig. 5 zwei oder mehr Paare von Spulen 24 hintereinander anzuordnen und elektrisch parallel zu schalten. Dies hat den Vorteil, daß sich die Kraft des Motors entsprechend vergrößert, während der elektronische Schaltungsaufwand gleichbleibt. Die Kommutierung geschieht dabei vorzugsweise elektrisch.

Es wurden beispielhaft zwei verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäß ausgebildeten Fahr­ zeug-Sonnendaches mit Linearantrieb beschrieben. Anstelle der beschriebenen Linearmotoren kann vorliegend jedes beliebige Linearmotorprinzip eingesetzt werden. Es können anstelle von Gleichstrommotoren auch Linear-Wechselstrommotoren verwendet werden.

Auf in Fig. 1 beispielhaft gezeigte Anordnung der Führungsschiene 9 und des Ständers 12 kann vielfach abgeändert werden. So können beispielsweise die Führungsschiene 9 außen und der Ständer 12 innen liegen. Die offene Seite des Ständers 12 bzw. der Führungsschiene 9 kann auch nach oben oder unten weisen. Die Führungsschiene 9 kann ferner innerhalb des vom Ständer 12 umschlossenen Bereichs liegen oder direkt in den Ständer 12 integriert sein. Die Führung des Läufers bzw. des Gleitelements 11 in Deckelöffnungsrichtung kann auf andere Weise als mittels einer separaten Führungsschiene erfolgen, beispielsweise mittels einer in einen Dachrahmen integrierten Führung.

Anstelle der beschriebenen Ausführungsformen mit einteiligem Deckel kann der Deckel auch von mehreren separaten Elementen gebildet sein, z. B. in Form von miteinander dichtenden Lamellen. Ein solches Lamellendach ist an sich z. B. aus DE 41 23 229 C bekannt.

Es ist nicht notwendig, daß das/die Deckelelement(e) zu beiden Seiten angetrieben wird/werden. Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Fahrzeug-Sonnendach kann auch so ausgebildet sein, daß das/die Deckelelement(e) seitlich nur geführt ist/sind und ein Linearmotormittelantrieb vorgesehen ist. So kann beispielsweise in der Mitte des hinteren Teils des/der Deckelelements/Deckelelemente ein Läufer angebracht sein. Dieser Läufer wirkt mit einem Ständer zusammen, der in der Mitte der Dachöffnung 2 parallel zur Deckelverschieberichtung dachfest angeordnet ist.

Ferner muß das Öffnen/Schließen des Deckels nicht wie in den beschriebenen Ausführungsformen entlang der Dach- bzw. Fahrzeuglängsrichtung erfolgen, sondern der Deckel kann auch in Dach- bzw. Fahrzeugquerrichtung verschoben werden. Die dachfeste(n) Führungsanordnung(en) ist/sind dann entsprechend in dieser Richtung angeordnet.

Schließlich ist die Formulierung, daß mindestens eines der Führungselemente den Läufer bildet und daß die dachfeste Führungsanordnung den Ständer bildet nicht derart einschränkend zu verstehen, daß die Funktionsteile für Läufer bzw. Ständer einstückig an Führungselementen bzw. Führungsanordnungen vorgesehen sind; vielmehr können auch separate Funktionsteile mit diesen Bauteilen lösbar oder unlösbar verbunden sein.

Claims (11)

1. Sonnendach für ein Fahrzeug, mit mindestens einem Deckelelement (Deckel 3) zum mindestens teilweisen Freilegen einer Dachöffnung (2) und mit einem Verstellmechanismus zum wahl­ weisen Verschieben und/oder Verschwenken des/der Deckelelements/Deckelelemente, wobei der Verstellmechanismus entlang einer dachfesten Bahn verschiebbar ist und da­ bei jeweils mit einem Führungselement (5) in mindestens eine dachfeste Führungsanord­ nung (8) eingreift, sowie mit einem Antrieb für den Verstellmechanismus, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb mindestens ein elektrischer Linearmotor vorgesehen ist, wobei das Füh­ rungselement (5) bzw. mindestens eines der Führungselemente jeweils den Läufer (7) und die entsprechende mit diesem Führungselement in Eingriff stehende dachfeste Füh­ rungsanordnung (8) den Ständer (12 bzw. 22) des Linearmotors bildet.

2. Sonnendach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Führungsanordnun­ gen (8) an gegenüberliegenden Seiten des Deckelelements bzw. der Deckelelemente vorgesehen sind.

3. Sonnendach nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Füh­ rungsanordnungen (8) parallel dazu eine dritte Führungsanordnung angeordnet ist.

4. Sonnendach nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Führungsanordnung gen (8) als Linearmotor ausgebildet sind.

5. Sonnendach nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur die dritte Führungs­ anordnung (8) als Linearmotor ausgebildet ist.

6. Sonnendach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Läufer (7) permanentmagnetisch ausgebildet ist/sind und der/die Ständer (12) wechselmagnetisch ausgebildet ist/sind.

7. Sonnendach nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Läufer (7) wechselmagnetisch ausgebildet ist/sind und der/die Ständer (22) permanent­ magnetisch ausgebildet ist/sind.

8. Sonnendach nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (7) jeweils mehrere elektrische Spulenpaare (24) aufweist, die elektrisch parallel geschaltet sind.

9. Sonnendach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Linearmotoren ausgebildete(n) Führungsanordnung(en) (8) jeweils eine Füh­ rungsschiene (9) aufweist/aufweisen, in welcher das entsprechende Führungselement (5) geführt ist.

10. Sonnendach nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jeder Führungs­ schiene (9) jeweils eine zweite Schiene angeordnet ist, die den Ständer (12 bzw. 22) des Linearmotors bildet und innerhalb derer sich der entsprechende Läufer (7) kontaktfrei bewegt.

11. Sonnendach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Linearmotor(en) als Gleichstrommotoren ausgeführt sind.