DE19855948A1 - Profil zur Verklebung einer Fahrzeugscheibe - Google Patents

Abstract

Ein Profil zur Verklebung einer Fahrzeugscheibe (4) mit einem Karosserierahmen (6) ist in seinem Inneren mit einer rheologischen Flüssigkeit (88) befüllt, deren Viskosität durch Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes verändert werden kann. So ist es möglich, beim Befahren von Fahrbahnunebenheiten die Viskosität der rheologischen Flüssigkeit (88) schlagartig zu erhöhen, um eine starre Anbindung der Fahrzeugscheibe (4) an den Karosserierahmen (6) zu erreichen. Außerdem kann durch Anlegen eines Feldes geringerer Stärke die Viskosität der Flüssigkeit (88) so verändert werden, daß die Dämpfungseigenschaften des Profils (81) entsprechend dem Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder den Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs verändert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung ist ein Zusatz zu Patent . . . (Patentanmeldung 198 06 122.6) und betrifft ein Profil zur Verklebung einer Fahrzeugscheibe mit einem Ka­ rosserierahmen.

Gemäß dem Hauptpatent . . . (Hauptanmeldung 198 06 122.6) wird durch das mit pastösem Material gefüllte Profil eine besonders wirksame Dämpfung der Eigen­ schwingungen von Fahrzeugscheiben erzielt.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Profil so auszugestalten, daß die Anbindung zwi­ schen Fahrzeugscheibe und Karosserierahmen weiter beeinflußt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 4 be­ schreibt ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäß eingesetzten Fahrzeugscheibe. Die Ansprüche 8 und 9 geben Verfahren zur Beeinflussung der Eigenschaften eines zur Verklebung einer Fahrzeugscheibe in einem Karosserierahmen verwendeten Profils an.

Kerngedanke der Erfindung nach Anspruch 1 ist es, das Profil mit einer rheologi­ schen Flüssigkeit zu befüllen, deren Eigenschaften in Abhängigkeit von einem Ma­ gnetfeld (Anspruch 2) oder einem elektrischen Feld (Anspruch 3) verändert werden können. Hierdurch ist es möglich, die physikalischen Eigenschaften des Füllmaterial des Profils in Abhängigkeit von dem Betriebszustand und/oder den Umgebungsbe­ dingungen des Fahrzeugs zu verändern.

Rheologische Flüssigkeiten sind Fluide, deren Fließverhalten sich im Einwirkungs­ bereich magnetischer bzw. elektrischer Felder ändert. Sie setzen sich aus einem Basisfluid (Mineral- oder Silikonöl) und darin enthaltenen Feststoffpartikeln zusam­ men. Die Partikel richten sich im Einflußbereich eines magnetischen bzw. elektri­ schen Feldes aus und ordnen sich zu Überstrukturen an, wodurch mehr oder weni­ ger weitmaschige, stabile Zusammenschlüsse unter Einschluß von Basisfluid ent­ stehen. Zur Veranschaulichung der Eigenschaften des rheologischen Fluids ohne bzw. unter Einwirkung eines magnetischen oder elektrischen Feldes eignet sich das Modell eines fließenden Gewässers ohne bzw. mit Eisgang, wobei das Treibeis den Überstrukturen entspricht, die die Fließeigenschaften des Fluids verändern.

Anspruch 4 sieht zu diesem Zweck bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug eine Ansteuerungseinrichtung vor, die über wenigstens einen Sensor einen für den Betrieb des Fahrzeugs relevanten Parameter erfaßt. Mögliche Parameter sind z. B. die Beschleunigung eines Karosserieabschnittes oder eines Elementes der Radauf­ hängung in Hoch-, Längs-, Querrichtung des Fahrzeugs, die Beschleunigung um die Hoch-, Längs- oder Querachse des Fahrzeugs zur Erfassung von Gier-, Wank- oder Nickbewegungen, Geschwindigkeit des Fahrzeugs etc. Über weitere Sensoren können auch Bedingungen aus der Fahrzeugumgebung, wie beispielsweise die Lufttemperatur, erfaßt und als Vorgabegrößen zur Veränderung der Viskosität der rheologischen Flüssigkeit eingesetzt werden.

Die Ansteuerungseinrichtung steht mit einer Einrichtung zur Veränderung der Vis­ kosität in Verbindung, die ein magnetisches oder elektrisches Feld erzeugt und un­ mittelbar benachbart zu dem Profil angeordnet ist. Gemäß Anspruch 5 ist zu beiden Seiten des mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit befüllten Profils eine Spule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes vorgesehen. Bei Befüllung des Profils mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit wird über eine kondensatorartige Einrichtung zu beiden Seiten des Profils ein elektrisches Feld aufgebaut (Anspruch 6).

Gemäß Anspruch 7 ist das Profil lediglich in den Eckbereichen der Fahrzeug­ scheibe mit einer Einrichtung zur Veränderung der Viskosität der rheologischen Flüssigkeit versehen. Für die übrigen Bereiche des Profils (entlang der Längsränder der Fahrzeugscheibe) sind beispielsweise folgende Möglichkeiten denkbar: einheit­ liche Befüllung mit der rheologischen Flüssigkeit, Füllung aus einem pastösen Ma­ terial gemäß dem Hauptpatent, konventioneller Aufbau des Profils etc.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 8 wird die Viskosität der rheologischen Flüssigkeit beim Befahren von Bodenunebenheiten, wie beispiels­ weise Querfugen, Schlaglöchern, Kopfsteinpflaster etc. kurzzeitig erhöht, um die Fahrzeugscheibe vorübergehend starr an den Karosserierahmen anzubinden. Auf diese Weise wird die Karosseriesteifigkeit bei stoßartigen Belastungen durch die mittragende Fahrzeugscheibe kurzzeitig erhöht. Mit der Erhöhung der Steifigkeit des Profils zwischen Fahrzeugscheibe und Karosserierahmen ist allerdings vor­ übergehend eine Verschlechterung der akustischen Eigenschaften verbunden, da die vorteilhaften Dämpfungseigenschaften des Profils für die Dauer der starren Koppelung verloren gehen. Das beschriebene Verfahren eignet sich in besonderer Weise für ein Fahrzeug nach Anspruch 7, bei dem die starre Koppelung wirkungs­ voll in den Eckbereichen der Fahrzeugscheibe erfolgt. Selbstverständlich kann die Viskosität der rheologischen Flüssigkeit darüber hinaus oder alternativ auch entlang (eines Teilbereichs) der Längsränder der Fahrzeugscheibe erhöht werden.

Die Erfassung von Bodenunebenheiten erfolgt durch eine geeignete Sensorik, bei­ spielsweise Beschleunigungssensoren im Bereich der Radaufhängung des Fahr­ zeugs, wie bereits unter Anspruch 4 ausgeführt.

Die Dämpfungseigenschaften des Profils können gemäß Anspruch 9 durch eine abgestufte oder kontinuierliche Veränderung der Viskosität der rheologischen Flüs­ sigkeit gesteuert oder geregelt beeinflußt werden. Die Veränderung der schwin­ gungsdämpfenden Eigenschaften des Profils kann individuell durch den Fahrer oder gemäß Anspruch 10 selbsttätig in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern aus dem Betrieb oder der Umgebung des Fahrzeuges erfolgen.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 und 2 einen Bereich einer in einen Karosserierahmen eingeklebten Scheibe mit einem Profil, das mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit befüllt ist, im Querschnitt, ohne bzw. mit magneti­ schem Feld und

Fig. 3 und 4 eine den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellung, mit einem Profil, das mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit befüllt ist.

Ein in den Fig. 1 und 2 dargestelltes Profil 81 zur unmittelbaren Verklebung einer Fahrzeugscheibe 4 mit einem Karosserierahmen 6 ist in seinem Inneren mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit 88 befüllt. Das Profil 81 weist einen ge­ schlossenen Querschnitt mit einer Kammer 84 auf, mit einer scheibenseitigen Wandung 82 und einer karosserierahmenseitigen Wandung 89. Das Profil 81 wird durch Extrusion eines geeigneten Klebstoffmaterials aus einem Werkzeug unmit­ telbar auf die Fahrzeugscheibe 4 bzw. den Karosserierahmen 6 aufgebracht. Alternativ ist auch die Verwendung eines vorgefertigten Profils 81 möglich, das mit der magnetorheologischen Flüssigkeit 88 befüllt und mit der Fahrzeugscheibe 4 und dem Karosserierahmen 6 mit separat einzubringendem Klebstoff verbunden wird.

Benachbart zu den Wandungen 82 und 89 ist jeweils eine Spule 93 mit wenigstens einer Windung vorgesehen. Durch Beschicken der Spulen 93 mit elektrischem Strom wird zu beiden Seiten des Profils 81 ein magnetisches Feld aufgebaut, das mit seinen Feldlinien 92 das Profil 81 durchsetzt.

Die magnetorheologische Flüssigkeit 88 ist eine Suspension aus mikroskopisch kleinen, magnetisierbaren Partikeln 90, wie beispielsweise Eisenspänen, in einer ölartigen Flüssigkeit 91. Ohne den Einfluß eines Magnetfeldes ist das magneto­ rheologische Fluid 88 eine frei fließfähige Flüssigkeit mit einer motorölähnlichen Konsistenz (Fig. 1). Wird die Flüssigkeit Fluid 88 jedoch einem ausreichend star­ ken magnetischen Feld (Feldlinien 92) ausgesetzt, verwandelt sie sich innerhalb von weniger als 10 Millisekunden in ein Fluid 88 mit festkörperähnlichen Eigen­ schaften. Durch das Anlegen des magnetischen Feldes richten sich die Partikel 90 gleichmäßig entlang der magnetischen Feldlinien 92 aus, wie in Fig. 2 dargestellt. Hierdurch entsteht ein starres Gitter, wodurch das Fluid 88 und somit das gesamte Profil 81 an den magnetisierten Stellen eine starre Verbindung zwischen der Fahr­ zeugscheibe 4 und dem Karosserierahmen 6 herstellt. Die Stärke des aufgebrach­ ten Magnetfeldes bestimmt hierbei das Ausmaß der Ausrichtung der Partikel 90 und damit die Viskosität des Fluids 88.

Bei Wegnahme des Magnetfeldes erfolgt in umgekehrter Weise mit ebenso hoher Geschwindigkeit der Übergang des Fluids 88 vom festen in den flüssigen Zustand.

Als magnetorheologische Flüssigkeiten kommen grundsätzlich alle auf dem Markt befindlichen derartigen Flüssigkeiten in Frage. Beispielhaft sind die "Rheonetic^TM Magnetic Fluids" der Lord Corporation genannt, mit einem Arbeitstemperaturbereich von -40°C bis +150°C sowie einer dynamischen Viskosität (ohne Magnetfeld) von 1 bis 15 Pa × s (bei 25° und 10/sec) oder 0,3 bis 4,0 Pa × s (bei 25°C und 100/sec).

Wie oben beschrieben, verändert die magnetorheologische Flüssigkeit 88 durch Anlegen eines entsprechend starken Magnetfeldes schlagartig ihren Aggregatzu­ stand. Damit kann eine grundsätzlich relativ weich und somit schwingungsdämp­ fend ausgelegte Anbindung der Fahrzeugscheibe 4 an den Karosserierahmen 6 z. B. beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten so verhärtet werden, daß der ge­ samte Fahrzeugaufbau durch die starre Anbindung der Fahrzeugscheibe 4 an den Karosserierahmen 6 vorübergehend versteift wird, um Verformungen der Karosse­ rie 6 zu unterbinden.

Zusätzlich oder alternativ können die Dämpfungseigenschaften der Flüssigkeit 88 durch Veränderung ihrer Viskosität verändert werden, indem ein permanentes oder veränderliches Magnetfeld geringerer Stärke angelegt wird, das keine absolute Verfestigung, sondern lediglich eine "Eindickung" der Flüssigkeit 88 bewirkt. Damit kann die Dämpfung durch die Flüssigkeit 88 entsprechend der Vorgabe des Fahr­ zeugnutzers verändert oder selbsttätig dem Betriebszustand oder den Umgebungs­ bedingungen des Fahrzeugs angepaßt werden. Hierdurch ist beispielsweise ein Ausgleich von Temperaturänderungen oder eine Berücksichtigung der Art und Be­ schaffenheit der Wegstrecke (z. B. Autobahn, Landstraße mit vielen Ausbesse­ rungsstellen etc.) möglich.

Alternativ zu magnetorheologischen Flüssigkeiten 88 kann gemäß den Fig. 3 und 4 auch eine elektrorheologische Flüssigkeit 94 mit Partikeln 99 verwendet werden. Zur Veränderung der Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit 94 in der Kammer 84 des Profils 81 wird ein elektrisches Feld erzeugt. Hierzu ist ein Kondensator 95 vorgesehen, dessen Pluspol von einer elektrisch leitenden Platte 96 an der scheibenseitigen Wandung 82 des Profils 81 gebildet wird. Der Karosse­ rierahmen 6, an dem die Wandung 89 des Profils 81 anliegt, bildet unmittelbar den Minuspol des Kondensators 95. Während die Partikel 99 gemäß Fig. 3 zufällig in der elektrorheologischen Flüssigkeit 94 verteilt sind, richten sich die Partikel 99 unter der Wirkung des elektrischen Feldes entlang der Feldlinien 97 aus (Fig. 4).

Grundsätzlich sind alle im Zusammenhang mit magnetorheologischen Flüssigkeiten beschriebenen physikalischen Effekte entsprechend auch mit elektrorheologischen Flüssigkeiten erzielbar. Im Vergleich zu elektrorheologischen Flüssigkeiten können magnetorheologische Flüssigkeiten jedoch mit geringerem Energieeinsatz und nied­ rigeren Spannungen angesteuert werden. Außerdem sind magnetorheologische Flüssigkeiten weniger empfindlich gegenüber Verunreinigungen und Temperatur­ schwankungen. Die gebräuchlichsten Feststoffpartikel in elektrorheologischen Flüs­ sigkeiten sind mineralische Stoffe (für Basisfluide mit Additiven), Halbleiterpolymere (für anhydride elektrorheologische Suspensionen) und organische Salze mit ange­ lagerten Säuren (für vollständig homogene elektrorheologische Fluide).

Claims (10)

1. Profil zur Verklebung einer Fahrzeugscheibe mit einem Karosserierahmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (81) wenigstens eine Kammer (84) aufweist, die mit einer rheologischen Flüssigkeit (88, 94) befüllt ist.

2. Profil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (88) eine magnetorheologische Flüssigkeit ist.

3. Profil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (94) eine elektrorheologische Flüssigkeit ist.

4. Fahrzeug mit einer Fahrzeugscheibe, die mittels eines Profils (81) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Karosserierahmen (6) verbunden ist, mit einer Einrichtung zur Veränderung der Viskosität der rheologischen Flüssig­ keit (88, 94), die von einer Ansteuerungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder den Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs ansteuerbar ist.

5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränderung der Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit (88) zwei an gegenüberliegenden Wandungen (82, 89) des Profils (81) angeordnete Spulen (93) aufweist, die durch Beaufschlagung mit elektrischem Strom ein Magnetfeld (92) erzeugen, das das Profil (81) durchsetzt.

6. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränderung der Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit (94) zwei an gegenüberliegenden Wan­ dungen (82, 89) des Profils (81) angeordnete elektrisch leitende Platten (96, 6) aufweist, die durch Anlegen einer elektrischen Spannung ein elektrisches Feld (97) erzeugen, das das Profil (81) durchsetzt.

7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränderung der Viskosität der rheologischen Flüssigkeit (88, 94) ausschließlich auf die Eckbereiche der Fahrzeugscheibe (4) wirkt.

8. Verfahren zur Veränderung der Viskosität einer rheologischen Flüssigkeit (88, 94) in einem Profil (81) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder in einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Viskosität der rheologischen Flüssigkeit (88, 94) beim Befahren von Fahrbahnunebenheiten kurzzeitig so weit erhöht wird, daß sich eine starre Anbindung der Fahrzeug­ scheibe (4) an den Karosserierahmen (6) ergibt.

9. Verfahren zur Veränderung der Viskosität einer rheologischen Flüssigkeit (88, 94) in einem Profil (81) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder in einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Viskosität der rheologischen Flüssigkeit (88, 94) zur Beeinflussung der Dämpfung von Schwingungen der Fahrzeugscheibe (4) verändert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Viskosität der rheologi­ schen Flüssigkeit (88, 94) selbsttätig in Abhängigkeit von dem Betriebszu­ stand des Fahrzeugs und/oder den Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs erfolgt.