DE4311260C1 - Federanordnung zur Hilfskraftunterstützung einer schwenkbeweglichen Fahrzeugabdeckung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Federanordnung zur Hilfskraftun­ terstützung einer schwenkbeweglichen Fahrzeugabdeckung, insbe­ sondere für Faltverdecke von Cabriolets, der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Art.

Eine derartige, aus einem Heckbereich eines Faltverdeckes be­ stehende Abdeckung, die von einem Heckbügel des Verdeckgestells begrenzt ist, geht aus der DE 39 01 051 C2 bereits als bekannt hervor. Diese Abdeckung muß beim Öffnen oder Schließen des Faltverdeckes relativ zu den aufrecht stehenden Verdecksäulen um insgesamt etwa 90° hochgeklappt werden, damit der gegenläu­ fig angeschlagene Verdeckkastendeckel am Heckbereich des-Falt­ verdecks vorbeigeschwenkt werden kann. Hierzu sind die seit­ lichen Schenkel des Heckbügels schwenkbeweglich an der zuge­ ordneten seitlichen Verdecksäule des Verdeckgestells gelagert und sind drehfest mit einem gelenkseitig überstehenden Hebelarm verbunden. An den Enden dieser beiden Hebelarme ist jeweils das obere Ende einer als Teleskoplenker ausgebildeten Gasfeder ge­ lagert, deren unteres Ende an einem Hebelarm der Verdecksäule angelenkt ist. Durch diese insgesamt spiegelsymmetrisch ange­ ordneten Gasfedern wird sowohl die Hochklappbewegung des Heck­ bügels im Sinne einer Gewichtsentlastung des Heckbereiches als auch die Herunterklappbewegung des Heckbügels durch die Feder­ kräfte unterstützt, denn die Federanordnung ist in Abhängigkeit vom Relativschwenkwinkel des Heckbügels zu den Verdecksäulen übertotpunktgesteuert.

Bei der konstruktiven Auslegung können dabei Kompromisse er­ forderlich sein, weil die für eine Gewichtsentlastung beim An­ heben des Heckbügels günstige Federkraft nicht ohne weiteres für den durch das Eigengewicht des Heckbereiches unterstützten Herunterklappvorgang zweckmäßig sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federanordnung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß eine konstruktive Anpassung der Federkraft an die vorgesehene Entlastungswirkung kompromißloser möglich wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruches. Aus den übrigen Ansprüchen gehen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung hervor.

Nach der Erfindung lassen sich die Federelemente so auslegen, daß die Summe ihrer Federkräfte über einen besonders entlastungswürdigen Schwenkwinkelbereich der Abdeckung wirksam ist, z. B. wenn beim Anheben der Abdeckung ihr Eigengewicht weitestgehend ausgeglichen werden soll. Im anschließenden Schwenkwinkelbereich, also nach Überfahren des Totpunktes, wirkt an der Abdeckung nur noch die Differenzkraft der beiden Feder­ elemente.

Soll die Abdeckung nach Überfahren der Übertotpunktstellung noch von der Federanordnung schwenkbelastet sein, so muß eine hinreichende Differenzkraft vorgesehen werden, die bei Feder­ elementen mit gleicher Federkraft z. B. durch unterschiedliche Hebelverhältnisse erzielt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann es zweckmäßig sein, Federelemente mit unter­ schiedlicher Federkraft vorzusehen. Hierdurch ist es problemlos möglich, ohnehin vorhandene Hebelarme der Abdeckung zur Federbeaufschlagung zu nutzen, so daß sich Vorteile hinsichtlich Materialverbrauch bzw. Gewicht sowie auch hin­ sichtlich einer besonders guten Bauraumausnutzung erzielen lassen.

Damit die Federelemente gleichzeitig als Getriebeglieder ge­ nutzt werden können, sind sie vorzugsweise als teleskopartige Lenker bekannter Art, wie Gasfedern oder dgl., ausgebildet.

Zur Anpassung an variierende Unterstützungserfordernisse wäh­ rend der von beiden Federelementen im gleichen Richtungssinn unterstützten Bewegungsphase der Abdeckung kann eines der Fe­ derelemente unter einem Freigang angelenkt sein, der den Weg­ fall der Unterstützungskraft dieses Federelementes verursacht, sobald weniger Unterstützungskraft benötigt wird.

Hierzu ist eine Drehschiebeanlenkung eines Endes des den Frei­ gang aufweisenden Federelementes in einer entsprechend ausge­ richteten Drehschiebeführung vorgesehen, die z. B. aus einer technisch einfachen Langlochführung bestehen kann.

Um eine selbsttätige Ausrichtung der Schiebeführung und somit einen optimalen Hebelarm zu ermöglichen, ist eine pendelartige Aufhängung der Drehschiebeführung zweckmäßig.

Falls nach dem Wegfall der Unterstützungskraft eines der Fe­ derelemente noch ein weitergehender Rückgang der Unterstützungskraft angezeigt ist, kann die Kinematik so ausgelegt werden, daß die Wirkungslinie des noch unterstützenden Federelements näher an den Totpunkt heranbewegt wird oder diesen zur Abstützung in entgegengesetzter Richtung überfährt.

Bei Abdeckungen, die in bekannter Weise über zwei voneinander beabstandete Scharnierhebel gelagert sind, wird zweckmäßig je­ dem der beiden Scharnierhebel eines der beiden Federelemente zugeordnet sein. Die räumliche Zuordnung bedingt insbesondere Bauraumvorteile, weil für die Scharnierhebel ohnehin ein Schwenkfreiraum vorhanden sein muß, der zumindest teilweise vom zugeordneten Federelement mitgenutzt werden kann. Prinzipiell wäre es jedoch auch möglich, beidseitig eines Scharnierhebels jeweils eines der Federelemente anzuordnen.

Die Federanordnung wurde zwar für ein Faltverdeck entwickelt, ist jedoch für alle Abdeckungen von Fahrzeugen mit vergleich­ barer Problematik geeignet. Als Beispiele hierzu seien Türen, Deckel, Hauben oder auch sonstige bekannte Schwenkbauteile in oder an Fahrzeugen genannt. Über eine gut angepaßte Unterstützungswirkung der Federanord­ nung in unterschiedlichen Schwenkbewegungsphasen hinaus kann die Federanordnung auch zur Lagesicherung der Abdeckung in ei­ ner ihrer Endlagen genutzt werden.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.

In der Darstellung zeigen:

Fig. 1 einen Anlenkbereich einer linken Verdecksäule eines Faltverdecks mit einem der beiden Feder­ eleinente bei abgelegtem Verdeck,

Fig. 2 einen Anlenkbereich einer rechten Verdecksäule des Faltverdecks mit dem anderen Federelement ebenfalls bei abgelegtem Verdeck,

Fig. 3 den Anlenkbereich gemäß Fig. 1 bei geschlossenem Verdeck,

Fig. 4 den Anlenkbereich gemäß Fig. 2 bei geschlossenem Verdeck, und

Fig. 5 den Anlenkbereich nach den Fig. 1 und 3 mit einer modifizierten Drehschiebeanlenkung des Fe­ derelements.

Ein von der mittleren Baureihe der Mercedes-Benz AG abgelei­ tetes viersitziges Cabriolet bekannter Art weist ein Faltver­ deck mit Parallelogrammgestänge auf, das in einem hinter dem Fahrgastraum liegenden Verdeckkasten versenkbar ist. Bei der manuell betätigbaren Version des Faltverdeckes muß dieses beim Schließvorgang nach Öffnen des Verdeckkastendeckels aus dem Verdeckkasten heraus nach oben geschwenkt werden, bis die über den Hauptspriegel miteinander verbundenen Verdecksäulen ihre aufgerichtete Endlage eingenommen haben. Aufgrund des in Ab­ hängigkeit von Schwenkwinkel der Verdecksäulen gesteuerten ki­ nematischen Zwangslaufes der spiegelsymmetrischen Seitenwand­ gestänge entfaltet sich das Verdeck hierbei selbsttätig und überdeckt anschließend den vor dem Hauptspriegel liegenden Be­ reich des Fahrzeuginnenraumes, wodurch die den vorderen Ab­ schluß des Verdeckes bildende Dachkappe mit dem vorderen Dach­ rahmen der Karosserie verriegelt werden kann.

Um eine bequeme manuelle Bedienung des Verdeckes sowie eine Lagefixierung des im Verdeckkasten abgelegten Verdecks zu er­ reichen, ist eine richtungsumkehrbare Schwenkunterstützung der aufgrund ihrer Spriegelverbindung miteinander bewegungsge­ koppelten Verdecksäulen vorgesehen, mit denen alle übrigen Ge­ stellglieder des Verdeckgestells gelenkig verbunden sind.

Vom Faltverdeck ist aus Vereinfachungsgründen nur der von der Federanordnung beaufschlagte Endbereich der zueinander spiegelsymmetrischen Verdecksäulen 1 bzw. 1a gezeigt, der am zugeordneten Hauptlager 2 bzw. 2a schwenkbar gelagert ist. Die ebenfalls spiegelsymmetrischen Hauptlager 2 und 2a sind bei montiertem Verdeck im zugeordneten Schenkel des Verdeckkastens versenkt mit der Karosserie des Cabriolets verschraubt. Dadurch sind von einer Breitseite der Hauptlager 2 und 2a abstehende Achsbolzen 3 und 3a koaxial zueinander angeordnet und definie­ ren eine horizontale Fahrzeugquerachse als geometrische Haupt­ schwenkachse des Faltverdecks.

Die Federanordnung umfaßt zwei Gasfedern 4 und 4a unterschied­ licher Federkraft, wobei die Gasfeder 4 dem linken Hauptlager 2 und die Gasfeder 4a dem rechten Hauptlager 2a zugeordnet sind. Bei den Gasfedern 4 und 4a handelt es sich um handelsübliche Ausführungsformen, die an den entgegengesetzten Enden von Zy­ linder und Kolbenstange mit einem Lagerauge zur beidendigen Anlenkung versehen sind.

Um eine Anlenkung des unteren Endes der Gasfedern 4 und 4a in einem Abstand unterhalb und vor dem dreiecksförmigen Hauptlager 2 bzw. 2a zu ermöglichen, ragt vom Eckbereich der Hauptlager 2 und 2a jeweils eine dreiecksförmige Plattenkonsole 5 bzw. 5a ab, die sich schräg nach unten vorn erstreckt, und die unbe­ weglich mit dem zugeordneten Hauptlager 2 bzw. 2a verbunden ist.

Die Plattenkonsole 5 des linken Hauptlagers 2 ist zusätzlich durch eine plattenförmige Drehschiebeführung 6 verlängert, aus der ein sich schräg nach unten vorn erstreckendes Langloch 7 ausgespart ist. In diesem Langloch 7 ist ein Bolzen 8 schiebe­ geführt und axial gesichert, an dem das untere Ende der Gasfe­ der 4 angelenkt ist. Die Drehschiebeführung 6 ist über zwei Befestigungspunkte an der Plattenkonsole 5 sowie einer weiteren Konsole des Hauptlagers angebracht und dadurch unbeweglich ge­ halten.

Das obere Ende der Gasfeder 4 ist über einen Achsbolzen 9 an einem Hebelarm 10 der Verdecksäule 1 angelenkt, der bezogen auf die Schwenkachse der Verdecksäule 1 in entgegengesetzter Rich­ tung auskragt wie die Verdecksäule 1 selbst. Der Anlenkpunkt des Achsbolzens 9 am Hebelarm 10 ist dabei konstruktiv so festgelegt, daß die Wirkungslinie 11 der Gasfeder 4 bei abge­ legtem Verdeck, also umgelegter Verdecksäule 1, in einem geringen Abstand vor der Mittellängsachse des Achsbolzens 3 verläuft, wie in Fig. 1 zu sehen ist.

Die unsymmetrisch zur Gasfeder 4 am Hauptlager 2a angeordnete Gasfeder 4a ist mit ihrem unteren Ende über einen Achsbolzen 8a an einem Lagerauge angelenkt, das sich am unteren Ende der Plattenkonsole 5a befindet. Mit ihrem oberen Ende ist die Gas­ feder 4a an einem Hebelarm 10a angelenkt, der aus einem nahe dem Achsbolzen 3a liegenden Längenbereich der Verdecksäule 1a besteht. Wie in Fig. 2 sichtbar ist, verläuft die Wirkungslinie 11a der Gasfeder 4a dadurch bei umgelegter Verdecksäule 1a in einem erheblichen Abstand hinter dem Achsbolzen 3a. Somit wer­ den die Verdecksäule 1 bei abgelegtem Verdeck über die Druck­ kräfte der zusammengeschobenen Gasfeder 4 mittels eines rechtsdrehenden Moments und die Verdecksäule 1a über die Druckkräfte der zusammengeschobenen Gasfeder 4a mit einem linksdrehenden Moment federbelastet. Die Druckkräfte der Gas­ feder 4 sind dabei so erheblich größer als die Druckkräfte der Gasfeder 4a, daß die Federwirkung der Gasfeder 4a von der Fe­ derwirkung der Gasfeder 4 überspielt wird. Im Ergebnis werden die synchron miteinander bewegungsgekoppelten Verdecksäulen 1 und 1a somit von der Differenzkraft der Gasfedern 4 und 4a in ihrer Ablagestellung im Verdeckkasten niedergehalten. Da hier­ durch eine gesicherte Ablagestellung des Verdecks gewährleistet ist, können im Unterschied zu einer Federanordnung die perma­ nent auf das Aufrichten der Verdecksäulen 1 und 1a abzielt, Beschädigungen am Verdeck, am Verdeckkasten sowie am Verdeck­ kastendeckel oder dgl. zuverlässig vermieden werden.

Soll das Faltverdeck aus seiner abgelegten Position geschlossen werden, so kann es nach dem Öffnen des Verdeckkastendeckels leicht angehoben werden, da hierbei nur die Differenzkraft zwischen den Wirkungen der Gasfedern 4 und 4a überdrückt werden muß. Beim damit verbundenen Hochschwenken der Verdecksäulen 1 und 1a wird der Achsbolzen 9 auf einer Kreisbahn um den Achs­ bolzen 3 im Uhrzeigergegensinn bewegt, wobei die Wirkungslinie 11 die Mittellängsachse des Achsbolzens 3 bereits nach geringem Anhebeweg überfährt. Durch Überfahren dieses Totpunktes greift die Gasfeder 4 nunmehr unter einem linksdrehenden Moment an der Verdecksäule 1 an und unterstützt somit die bereits im gleichen Richtungssinn wirksame Federbelastung der Gasfeder 4a an der Verdecksäule 1a.

Beim somit weitgehend gewichtsausgeglichenem und entsprechend leichtgängigen Anheben des Faltverdecks richten sich die Ver­ decksäulen 1 und 1a zunehmend auf und der Schwerpunkt des Faltverdecks verlagert sich zunehmend nach vorn. Dabei wird der Scheitelpunkt überschritten, nach dessen Passieren das Eigen­ gewicht des Faltverdecks bzw. dessen Schwerpunkt vor den Achs­ bolzen 3 bzw. 3a verlagert wird und das somit im Sinne einer Unterstützung des Faltverdeckes in Schließrichtung wirkt.

Um ab diesem Scheitelpunkt eine Reduzierung der Unterstüt­ zungskräfte herbeizuführen, ist die vollständig ausgeschobene Länge der Gasfeder 4 so bemessen, daß diese auf Block geht und damit keine Kraft auf die Verdecksäule 1 mehr ausübt. Jedoch behindert sie auch die weitergehende Schließbewegung nicht, da der Bolzen 8 im Langloch 7 entlang nach oben gleitet. Der dadurch erzielte Freigang reicht aus, wie in Fig. 3 sichtbar ist, die aufgerichtete Endlage der schräg nach vorn geneigten Verdecksäule 1 zu ermöglichen. Demgegenüber bleibt die Unter­ stützungskraft der Gasfeder 4a weiter wirksam, nimmt jedoch stetig ab, da die Wirkungslinie 11a im Zuge der weitergehenden Schließbewegung näher an den Achsbolzen 3a heranverschoben wird. Um in der letzten Schließbewegungsphase ein Anschlagen der Dachkappe am vorderen Dachrahmen der Karosserie zu verhin­ dern, kann eine weitere Übertotpunktstellung der Gasfeder 4a vorgesehen sein. Wie in Fig. 4 sichtbar ist, muß das obere Ende der Gasfeder 4a hierzu derart am Hebelarm 10a der Ver­ decksäule 1a angelenkt sein, daß die Wirkungslinie 11a der Gasfeder 4a in der letzten Schließbewegungsphase des Verdecks vor der Mittellängsachse des Achsbolzens 3a verläuft. Somit ergibt sich eine federnde Abstützung der Dachkappe des Verdecks über die Gasfeder 4a.

Die in Fig. 5 gezeigte Variante unterschiedet sich von der in dem Fig. 1 und 3 gezeigten lediglich dadurch, daß keine un­ bewegliche Drehschiebeführung sondern eine pendelbewegliche Lenkerführung 12 für das untere Ende der Gasfeder 4 vorgesehen ist. Hierzu ist ein länglicher, plattenförmiger Lenker pendelbeweglich am unteren Ende der Plattenkonsole 5 aufgehängt, der somit in einer zur Plattenkonsole 5 parallelen Ebene schwingbeweglich ist. Entsprechend der Drehschiebeführung 6 ist auch der Lenker mit einem Langloch 7a versehen, in das ein Bolzen 8 verschiebebeweglich eingreift, an welchem das un­ tere Ende der Gasfeder 4 angelenkt ist. Aufgrund der Pendelaufhängung ergibt sich durch die Axialkraft der Gasfeder 4 in jeder Stellung der Verdecksäule 1 eine selbsttätige Pen­ delausrichtung der Lenkerführung 12 nach dem jeweils vorlie­ genden Verlauf der Wirkungslinie 11 und somit immer der opti­ male Hebelarm. Im übrigen stimmt die technische Funktion mit der Funktion der Drehschiebeführung 6 überein.

Claims (10)

1. Federanordnung zur Hilfskraftunterstützung einer schwenkbe­ weglichen Fahrzeugabdeckung, insbesondere für Faltverdecke von Cabriolets, mit zwei sich während der Kraftabgabe in ihrer Länge verändernden Federelementen, die jeweils mit einem ihrer beiden Enden an einem Haltepunkt des Fahrzeugs und mit ihrem anderen Ende an einem zugeordneten Hebelarm der Abdeckung ab­ gestützt sind, mit einer Schwenkbeaufschlagung der Abdeckung durch im gleichen Richtungssinn an ihr angreifende Federkräfte beider Federelemente, und mit einer von der Schwenklage der Abdeckung abhängigen Übertotpunktsteuerung der Federanordnung, durch welche die Abdeckung nach Überfahren des Totpunktes über einen Schwenkwinkelbereich im entgegengesetzten Richtungssinn federbelastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federelemente (Gasfedern 4 bzw. 4a) der Feder­ anordnung derart unsymmetrisch angeordnet sind, daß beim Pas­ sieren der Übertotpunktstellung nur eines der beiden Federele­ mente (Gasfeder 4) in die Übertotpunktstellung überführt ist, wodurch die Federkraft des einen Federelements (Gasfeder 4) über den Schwenkwinkelbereich der Abdeckung der Federkraft des anderen Federelements (Gasfeder 4a) entgegengerichtet ist.

2. Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federwirkung eines der Federelemente (Gasfeder 4a) von der Federwirkung der in entgegengesetzter Schwenkrichtung an der Abdeckung angreifenden Federelements (Gasfeder 4) überkom­ pensiert ist.

3. Federanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entgegenwirkenden Federelemente (Gasfedern 4 bzw. 4a) mit unterschiedlicher Federkraft arbeiten.

4. Federanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Federelementen (Gasfedern 4 bzw. 4a) zugeordneten Hebelarme (10 bzw. 10a) der Abdeckung eine voneinander abwei­ chende Hebellänge aufweisen.

5. Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (Gasfedern 4 und 4a) als teleskopartig längenveränderbare Lenker ausgebildet sind, die gegen die Stützkraft eines Druckmittels zusammenschiebbar sind, und deren Enden am zugeordneten Hebelarm (10 bzw. 10a) der Abdeckung an­ gelenkt sind.

6. Federanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung im Zuge ihrer Schwenkbewegung auf einer Kreisbahn mit ansteigendem und abfallendem Bogenabschnitt be­ wegbar ist, und daß die Unterstützungswirkung des den Totpunkt überfahrenden Federelements (Gasfeder 4) im Übergangsbereich vom ansteigenden zum abfallenden Bogenabschnitt durch einen Freigang eines der angelenkten Enden des Federelements (Gasfe­ der 4) aufgehoben ist.

7. Federanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Federelements (Gasfeder 4) an einer Dreh­ schiebeführung (6) angelenkt ist.

8. Federanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement über eine Lenkerführung (12) pendelbeweglich gelagert ist.

9. Federanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das während des Freigangs des Federelements (Gasfeder 4) noch stützende Federelement (Gasfeder 4a) im Zuge der Absenk­ bewegung der Abdeckung in eine totpunktnahe Wirkstellung bewegt ist.

10. Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung über zwei voneinander beabstandete Schar­ nierhebel (Verdecksäulen 1 und 1a) schwenkbar gelagert ist, wobei jedem der beiden Scharnierhebel (Verdecksäulen 1 und 1a) ein Federelement (Gasfeder 4 bzw. 4a) zugeordnet ist.