EP1283794A1 - Kraftfahrzeug-aussenhaut - Google Patents

Kraftfahrzeug-aussenhaut

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Publication number
EP1283794A1
EP1283794A1 EP01938230A EP01938230A EP1283794A1 EP 1283794 A1 EP1283794 A1 EP 1283794A1 EP 01938230 A EP01938230 A EP 01938230A EP 01938230 A EP01938230 A EP 01938230A EP 1283794 A1 EP1283794 A1 EP 1283794A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
outer skin
motor vehicle
actuator
vehicle outer
skin according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP01938230A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich Wald
Peter Telgenbrok
Ralf Waldhoer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP1283794A1 publication Critical patent/EP1283794A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D35/00—Vehicle bodies characterised by streamlining

Definitions

  • the invention relates to an outer skin for motor vehicles according to the preamble of claim 1.
  • the outer skin is moved by pneumatic, hydraulic or mechanical assemblies.
  • pneumatic, hydraulic or mechanical assemblies are expensive and also prone to wear.
  • these assemblies are heavy and take up a lot of space.
  • the possible changes in shape of the outer skin are also extremely limited and cannot be miniaturized as desired.
  • the invention has for its object to provide a movable motor vehicle outer skin, which has an expanded functionality and which can be manufactured inexpensively.
  • At least one actuator for moving the motor vehicle outer skin which comprises a material that is movable by physical or chemical effects, polymeric and / or acts as an ion exchanger and / or has different information.
  • the Movement of the outer skin which preferably surrounds a two- or four-wheel motor vehicle, can consist of a displacement as well as a change in shape.
  • the actuator preferably contains either a polymeric ion exchange material or a material having different conformations.
  • the material having different conformations e.g. a liquid crystal elastomer, has two or more different states that can differ in the orientation or arrangement of the atoms or molecules. Chemical or physical effects are used to switch between different conformations and to move the material with different conformations.
  • the pneumatic, hydraulic or mechanical assemblies of the prior art are replaced by polymer and / or ion-exchanging and / or materials having different conformations.
  • Such materials are inexpensive to manufacture, can be miniaturized as desired and allow the generation of sufficiently high forces for a large number of very different applications.
  • reversible movements of the outer skin can be realized, which were not previously possible due to the restrictions of pneumatic, hydraulic or mechanical assemblies.
  • This enables new degrees of freedom to be achieved with regard to the functionality of the outer skin.
  • the materials according to the invention allow the outer skin to be adapted to the operating parameters of the vehicle (e.g. speed or engine temperature) or to environmental conditions (e.g. road condition, air temperature or weather conditions).
  • the actuator can be designed as an insert in the outer skin or as an attachment on the outer skin.
  • the outer skin can also have a rigid or elastic area which is coupled to the actuator in such a way that this area is displaced or deformed by the movement of the actuator.
  • the actuator is preferably under the outer skin arranged.
  • the actuator itself can also form part of the outer skin.
  • materials according to the invention have the advantage that they react automatically to a change in the ambient conditions (outside temperature drops below a predetermined value (e.g. 0 ° C), it starts to rain, etc.) by changing the structure.
  • materials according to the invention are known which change their shape when swollen when wet. This effect can be used, for example, to seal joints or close openings in the outer skin. It can also be considered to couple an actuator to a sensor.
  • the sensor can record current parameters relating to vehicle operation or environmental conditions, which are then e.g. be converted into electrical signals for controlling the poly er and / or ion-exchanging material.
  • the actuators can be used to move the most varied areas of a motor vehicle outer skin.
  • a motor vehicle outer skin For example, an outside mirror, a bonnet, a spoiler, a bumper, an opening in the outer skin or small structures arranged on the outer skin surface can be made movable at least in certain areas. It is also possible to use the actuator covers, e.g. for headlights or
  • Movable outer skin areas can also be used as design elements or for communication with the environment.
  • the actuator can be moved continuously or discretely.
  • a continuous movement of the actuator can be considered, for example, if a certain size is to be regulated. So it can be considered to passively regulate the downforce of the rear axle via the movement of the outer skin, for example in the area of a spoiler.
  • a discrete movement of the actuator can be combined with an active, controlled deformation of the outer skin. It would be conceivable, by means of actuators, to cover headlights between a first, closed one and to control a second, open position depending on the actuation of the light switch.
  • the material of the actuator that can be moved by physical or chemical effects can have the form of a strip, a hollow cylinder, part of an ellipsoid surface, etc. It is also possible to use several actuators with e.g. to arrange strip-shaped polymeric and / or ion-exchanging materials in such a way that the entirety of these materials has a hollow cylindrical, hemispherical, etc. shape.
  • the actuator can also contain several layers of these materials, which e.g. are arranged one above the other or concentrically one inside the other. The provision of several layers increases the stability of the actuator. Furthermore, significantly higher forces can be realized during the movement. Depending on the task, the movement of the moving material can be induced, for example, by changing the pH value, the humidity or the temperature of this material or by electrical processes.
  • the movable material of the actuator is made of an elastic cover e.g. Surrounded by latex.
  • the cover protects the material from environmental influences. Since some materials that can be used according to the invention must be operated in a moist environment, the casing can simultaneously prevent them from drying out.
  • FIGS. 1A and 1B an actuator in the idle state and in the actuated state, each in cross section;
  • FIGS. 2A to 2C three further embodiments of
  • FIGS. 3A to 3D two exemplary embodiments of an exterior mirror according to the invention.
  • Figures 4A to 4D a first embodiment of an outer skin according to the invention with a movable air inlet area;
  • Figures 5A to 5D a second embodiment of an outer skin according to the invention with a movable air inlet area;
  • FIGS. 6A to 6C a first exemplary embodiment of an engine hood according to the invention which can be moved in regions;
  • FIGS. 7A to 7C a second exemplary embodiment of an engine hood according to the invention which can be moved in regions;
  • Figures 8A and 8B an embodiment of a spoiler according to the invention.
  • liquid crystal elastomers examples include liquid crystal elastomers.
  • certain nematic liquid crystal elastomers, in the network of which an electrically conductive phase is embedded can be contracted, expanded or bent by electrical effects within fractions of a second.
  • the elastomer will mechanically loaded to introduce a uniaxial network anisotropy before the crosslinking reaction is complete.
  • An electrically conductive phase such as silver particles or graphite fibers is then introduced into the network by, for example, dispersing.
  • Composite materials produced in this way can perform a contraction movement due to a nematic-isotropic phase transformation by Joule heating.
  • a nematic-isotropic cooling process leads to a completely reversible expansion to the original length.
  • PAN polyacrylonitrile
  • Orion is a tough, gel-like to plastic-like substance that has to be subjected to a pretreatment before it can be used in an actuator. To do this, Orion is first heated at 220 ° C for 5 hours and then boiled in a NaOH solution.
  • Orion fibers pretreated in this way contract very quickly when the pH value is reduced (rinsing with an acidic medium) to half to a tenth of their original length. With a subsequent increase in pH (rinsing with a basic medium), the fibers are extended to their original length. It has been shown that Orion fibers can withstand a tensile load of up to 4 kg / cm 2 .
  • the polymeric material In order to use Orion-based actuators for moving an outer skin of a motor vehicle, the polymeric material must be surrounded with a liquid-tight cover after the pretreatment.
  • bundles of Orion fibers can be placed in latex tubes.
  • the Orion fibers arranged in the latex tubes are rinsed with media of different pH values.
  • Actuators with electrically activatable materials acting as ion exchangers based on, for example, resins, gels, powders, fibers, etc. can also be used to move the outer skin.
  • Suitable raw materials and Possible production processes for such actuators are described, for example, in WO 97/26039 (PCT / US96 / 17870), the disclosure content of which in relation to the starting materials for the production of actuators and possible production processes for actuators are hereby expressly included.
  • Ion exchangers based on polymeric membranes are preferably used. Suitable is e.g. the membrane sold by DuPont under the trade name Nafion TM 117.
  • Figures 1A and 1B show an embodiment of a fully processed actuator.
  • 1A shows an sectional view of an actuator 10 based on a composite material made of a perfluorinated, polymeric ion exchange membrane 12 and platinum electrodes 14, 16 chemically deposited on both surfaces of the membrane 12.
  • a contact electrode 18, 20 is arranged on each of the two platinum electrodes 14, 16.
  • the two contact electrodes 18, 20 are in turn electrically contacted by wires 22, 24.
  • an elastic sheath 26 made of e.g. Surrounded by latex.
  • the sleeve 26 also prevents the escape of a liquid ion transport medium, which is necessary for the actuator 10 to function.
  • the wires 22, 24 extend through this sheath 26.
  • FIG. 1A If no voltage is applied to the wires 22, 24, the initial state shown in FIG. 1A is established. In the initial state, the actuator 10 has an essentially planar shape. If a voltage of typically 1 V to 3 V is now applied to the wires 22, 24, the composite material made of ion exchange membrane 12 and platinum electrodes 14, 16 bends in the direction of the anode. This situation is shown in Figure 1B. The maximum deflection of the composite material can be several centimeters.
  • FIGS. 2A to 2C schematically show some designs of actuators based on chemically or electrically activatable, polymeric and / or ion-exchanging and / or materials having different conformations. The actuators shown are able to perform bending movements. To convert contraction movements into bending movements, the contracting materials are, if necessary, attached to a flexible substrate, which itself is not contractible.
  • the actuator 30 shown in FIG. 2A has a mounting unit 32 and a movable section 34.
  • the mounting unit 32 is fastened in the area of the motor vehicle outer skin and does not move with it.
  • the assembly unit 32 has supply connections, not shown, e.g. in the form of electrical connections or hose connections for supplying or returning a fluid medium with a defined pH value.
  • the movable section 34 of the actuator 30 has a strip shape and comprises a flexible shell within which the polymeric material and / or the material which functions as an ion exchanger and / or the material having different conformations is arranged.
  • the actuator 30 according to FIG. 2A is shown in the activated state. In the non-activated state, the actuator 30 has a flat shape.
  • FIG. 2B shows a second design of an actuator 40 with an assembly unit 42 and a movable section 44.
  • Actuator 40 essentially coincides with actuator 30 shown in FIG. 2A.
  • the movable gate 44 is significantly longer than in the actuator 30 shown in FIG. 2A.
  • the actuator 40 is shown in FIG. 2B in the non-activated initial state. This means that the movable section 44 is already bent in the initial state and the curvature of this section 44 can be increased by physical or chemical activation.
  • FIG. 2C shows a third design of an actuator 50.
  • This actuator 50 has a structure similar to that Actuator 30 according to FIG. 2A.
  • the actuator 50 has a second movable section 56 in addition to a first movable section 54.
  • the two movable sections 54, 56 protrude from a mounting unit 52 in the shape of a wing and are already bent in the non-activated state.
  • the curvature of the movable sections 54, 56 can be further increased, for example, by electrical or chemical activation.
  • FIGS. 2A to 2C can be used in a variety of ways for moving an outer skin of a motor vehicle.
  • FIGS. 3A and 3B show a first exemplary embodiment of a movable outer skin in the form of a deformable outer mirror 60.
  • the outside mirror 60 has an elastically deformable mirror housing 62.
  • two mirrors 64, 66 which are movable relative to one another are connected to the mirror housing 62.
  • An assembly unit 68 of an actuator 65 is arranged in the apex of a parabola within the mirror housing 62, which has a parabolic cross section.
  • the actuator 65 corresponds essentially to the actuator shown in FIG. 2C, but the shape of the movable sections 67, 69 is adapted to the ellipsoidal shape of the mirror housing 62.
  • the polymeric and / or ion-exchanging materials of the movable sections 67, 69 therefore also have the shape of an ellipsoid surface.
  • FIG. 3A shows the shape of the outside mirror 60 when the motor vehicle is at a standstill.
  • the actuator 65 is not activated and the mirror housing 62 has an optically appealing, flat shape.
  • the actuator 65 is activated so that the mirror housing 62, as shown in FIG. 3B, is deformed in the direction of the arrow such that the exterior mirror 60 assumes a more aerodynamically favorable shape. Due to the deformation of the mirror housing 62, the mirrors 64, 66 are displaced relative to one another in such a way that they overlap one another and the total mirror surface becomes smaller.
  • the deformation of the mirror housing 62 shown in FIG. 3B can occur abruptly when a predetermined speed is reached or else continuously and as a function of the speed.
  • FIGS. 3C and 3D show a second exemplary embodiment of a movable outer skin in the form of a deformable outer mirror 60 '.
  • the outside mirror 60 ' in turn has an elastically deformable mirror housing 62, but only a single mirror 64 ".
  • two actuators 65 ', 65" are arranged in the region of the mirror element 64'.
  • the actuators 65 ', 65 " essentially correspond to the actuator shown in FIG. 2A, but the shape of the movable sections 67 • , 69' is adapted to the ellipsoidal shape of the mirror housing 62 *.
  • the movable sections 67 ', 69' already in the initial state (FIG. 3C).
  • FIGS. 4A to 4D show a first exemplary embodiment of a movable outer skin in the form of a bumper 72 with a deformable air inlet area.
  • the bumper 72 is shown in a front view in FIG. 4A and in a sectional view in FIG. 4B.
  • An actuator 74 with an annular assembly unit 80 and a movable section 82 connected to the assembly unit 80 is arranged in the region of a bumper opening 70.
  • Section 82 has an approximately hollow cylindrical shape in the initial state.
  • the actuator 74 forms, together with an elastic hollow cylinder 76 actuated by the actuator 74 and arranged radially on the outside thereof, an air inlet duct 78.
  • the rigid, ring-shaped assembly unit 80 is arranged at an inlet-side end of the air inlet duct 78 and defines the size of the Opening 70. The actuator therefore simultaneously forms part of the outer skin.
  • the outlet-side diameter of the air inlet channel 78 is smaller than the diameter of the inlet-side opening 70.
  • the air volume passing through the opening 70 is therefore throttled.
  • activation of the actuator 74 causes the hollow-cylindrical, movable section 82 to deform radially outward at an end facing away from the mounting unit 80.
  • the elastic hollow cylinder 76 is also detected by this deformation.
  • the outlet-side diameter of the air inlet duct 78 becomes larger and the volume of air passing through the air inlet duct 78 increases.
  • the actuator 74 shown in FIGS. 4A to 4D with the movable section 82 in the form of a hollow cylinder can be replaced by a plurality of the actuators 30 shown in FIG. 2A.
  • these actuators 30 must be arranged such that the movable sections 34 form a hollow cylinder.
  • Actuator 74 could also be replaced by actuator 40 shown in FIG. 2B. In this case, the assembly unit 42 would have to be arranged axially to the air inlet duct 78.
  • FIGS. 5A to 5D show a second exemplary embodiment of a movable outer skin in the form of a bumper 72 'with a movable air inlet area.
  • the second exemplary embodiment largely coincides with the first exemplary embodiment, however, in contrast to the first exemplary embodiment, the ring-shaped assembly unit 80 'is arranged at an outlet-side end of the air inlet duct 78'.
  • the air inlet duct 78' In the initial position of the actuator 74 'shown in FIGS. 5A and 5B, the air inlet duct 78' in turn has an essentially hollow cylindrical shape. Activation of the actuator 74 'now causes the movable section 82' to move radially at an end facing away from the assembly unit 80 ' deformed outwards ( Figures 5C and 5D). The deformation also affects the elastic hollow cylinder 76 'and an elastic region 84 * of the bumper outer skin, which adjoins the elastic hollow cylinder 76' at the front in the direction of travel. This deformation causes the diameter of the inlet-side opening 70 'to increase. The inlet duct 78 'consequently takes the form of a funnel and the volume of air passing through the air inlet duct 78' increases.
  • the control of the air volume passing through the openings 70, 70 'shown in FIGS. 4A to 4D and 5A to 5D in the bumper outer skin 72, 72' can be dependent both on the driving situation (for example speed-dependent) and also on environmental parameters (for example the outside temperature).
  • FIGS. 6A to 6C show a first exemplary embodiment of a bonnet 86 which can be moved in certain areas.
  • the engine hood 86 has a central section 88 that extends axially to the direction of travel and lateral sections 90, 92 arranged to the left and right of this central section 88. While the central section 88 is designed to be immovable, the elastic lateral sections 90, 92 can each by an actuator 94 shown in FIG. 6C can be moved.
  • the actuator 94 has a design comparable to that of the actuator 30 shown in FIG. 2A, although the length of the mounting unit 96 and the length-to-width ratio of the movable section 98 of the actuator 94 have been adapted to the dimensions of the bonnet 86 ,
  • the movable bonnet 86 shown in FIGS. 6A to 6C facilitates parking of the motor vehicle.
  • the hood Before the parking process, the hood has the shape shown in FIG. 6A. This shape is indicated in FIG. 6C by the dashed line 100.
  • an area of each of the two lateral sections 90, 92 arranged at the front in the direction of travel is deformed in the direction of the roadway. This deformation is indicated by the arrows 102, 104 in FIG. 6B and by the arrow 104 in FIG. 6C.
  • the Deformation of the side sections 90, 92 in areas in the direction of the road surface improves the view to the front and below, and thus makes parking easier.
  • FIGS. 7A to 7C show a second exemplary embodiment of a bonnet 86 'which can be moved in certain areas.
  • the bonnet 86 ' has an elastic central section 88' which extends axially to the direction of travel and immovable, lateral sections 90 ', 92' arranged to the left and right of this central section 88 '.
  • two actuators 94 ', 94 are located below the elastic central section 88' of the bonnet 86 '.
  • the mounting units 96', 96" of these actuators 94 ', 94 "extend approximately axially to the direction of travel the entire length of the central section 88 'and are arranged on opposite longitudinal sides of the central section 88'.
  • FIGS. 8A and 8B show an exemplary embodiment of a movable outer skin in the form of a spoiler 110 which can be moved in regions.
  • the spoiler 110 is arranged on the underside of a motor vehicle 112 and has an aerodynamically favorable shape.
  • the direction of travel is indicated by arrow 114.
  • the spoiler 110 is shown in a sectional view in FIG. 8B.
  • the spoiler 110 is connected to the underside of the motor vehicle 112 shown in FIG. 8A via two brackets 116, 118.
  • a flat surface 120 of the spoiler 110 facing the underside of the motor vehicle is made of a rigid material.
  • the surface 122 can be deformed by an actuator 124.
  • the actuator 124 has two assembly units 126,
  • the movable section 130 moves relative to the roadway in order to press the motor vehicle more strongly onto the roadway in the event of high air humidity (rain).
  • the movable section 130 consists of e.g. an ion-exchanging polymer material, which automatically deforms when the air humidity increases due to swelling.
  • the spoiler 110 is made at least in the area of the surface 122 from a material that is permeable to moisture.
  • the movable section 130 of the actuator 124 is made of a material that deforms automatically due to changed environmental conditions, the mounting units 126, 128 do not have to have any supply connections for activating the actuator 124. Rather, the assembly units 126, 128 primarily have a fastening or stabilizing function for the movable section 130.
  • a large number of closely adjacent, electrically actuatable actuators in the form of small cylinders are embedded in the outer skin in such a way that the surfaces of the actuators are flush with the outer skin in the initial state. This allows the aesthetic impression of a smooth surface to be achieved when the vehicle is stationary.
  • the cylindrical actuators can be deformed perpendicular to the outer skin in such a way that a nub structure is created.
  • the air resistance can be reduced and undesirable wind noise at high speeds can be reduced. It is also possible to form ice or snow from the outside with the help of pimples. to loosen skin.
  • Cylindrical actuators with variable lengths can be manufactured, for example, on the basis of the above-described polymers encapsulated in latex, the lengths of which can be influenced by chemical processes.

Abstract

Es wird eine Kraftfahrzeug-Aussenhaut (60) beschrieben, welche zumindest bereichsweise beweglich ist. Zur Bewegung der Aussenhaut (60) ist mindestens ein Aktuator (68) vorgesehen, welcher ein polymeres und/oder ionenaustauschendes und/oder unterschiedliche Konformationen aufweisendes Material enthält, das durch physikalische oder chemische Effekte beweglich ist.

Description

Kraftfahrzeug-Außenhaut
Die Erfindung betrifft eine Außenhaut für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus verschiedenen Gründen ist es wünschenswert, die Außenhaut eines Kraftfahrzeuges zumindest bereichsweise beweglich auszugestalten. So sind Spoiler bekannt, welche zur Verbesserung der Bodenhaftung erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit ausgefahren werden. Weiterhin ist es bekannt, die Größe von in der Außenhaut angeordneten Lufteinlaßöffnungen an die Motortempera- tur und die FahrZeuggeschwindigkeit anzupassen.
Bei den oben beschriebenen Beispielen des Standes der Technik erfolgt die Bewegung der Außenhaut durch pneumatische, hydraulische oder mechanische Baugruppen. Derartige Baugruppen sind jedoch teuer und außerdem verschleißanfällig. Weiterhin weisen diese Baugruppen ein hohes Gewicht und einen beträchtlichen Platzbedarf auf. Die möglichen Formänderungen der Außenhaut sind zudem äußerst begrenzt und nicht beliebig miniaturisierbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bewegliche Kraftfahrzeug-Außenhaut zu schaffen, welche eine erweiterte Funktionalität besitzt und welche kostengünstig gefertigt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
Es wird vorgeschlagen, mindestens einen Aktuator zur Bewegung der Kraftfah zeug-Außenhaut vorzusehen, welcher ein durch physikalische oder chemische Effekte bewegliches, polymeres und/oder als Ionenaustauscher fungierendes und/oder unterschiedliche Kσnformationen aufweisendes Material umfaßt. Die Bewegung der Außenhaut, welche bevorzugt ein zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug umgibt, kann sowohl in einer Verschiebung als auch in einer Formänderung bestehen.
Vorzugsweise enthält der Aktuator entweder ein polymeres Ionenaustausch-Material oder ein verschiedene Konformationen aufweisendes Material. Das verschiedene Konformationen aufweisende Material, z.B. ein Flüssigkristall-Elastomer, besitzt zwei oder mehr unterschiedliche Zustände, die sich bezüglich der Ausrichtung oder Anordnung der Atome oder Moleküle unterscheiden können. Durch chemische oder physikalische Effekte wird zwischen unterschiedlichen Konformationen gewechselt und das unterschiedliche Konformationen aufweisende Material dadurch bewegt.
Die pneumatischen, hydraulischen oder mechanischen Baugruppen des Standes der Technik werden erfindungsgemäß durch polymere und/oder ionenaustauschende und/oder unterschiedliche Konforma- tionen aufweisende Materialien ersetzt. Derartige Materialien sind kostengünstig herstellbar, beliebig miniaturisierbar und gestatten die Erzeugung ausreichend hoher Kräfte für eine Vielzahl unterschiedlichster Anwendungen. Es lassen sich mit diesen Materialien reversible Bewegungen der Außenhaut reali- sieren, wie sie aufgrund der Einschränkungen pneumatischer, hydraulischer oder mechanischer Baugruppen bisher nicht möglich waren. Somit lassen sich neue Freiheitsgrade bezüglich der Funktionalität der Außenhaut erzielen. Insbesondere gestatten die erfindungsgemäßen Materialien ein an Betriebsparameter des Fahrzeuges (z.B. Geschwindigkeit oder Motortemperatur) oder an Umgebungsbedingungen (z.B. Fahrbahnzustand, Lufttemperatur oder Wetterbedingungen) angepaßtes Bewegen der Außenhaut.
Der Aktuator kann als Einsatz in der Außenhaut oder als Aufsatz auf der Außenhaut ausgebildet sein. Die Außenhaut kann auch einen starren oder elastischen Bereich aufweisen, welcher mit dem Aktuator derart gekoppelt ist, daß dieser Bereich durch die Bewegung des Aktuators verschoben oder verformt wird. Der Aktuator ist in diesem Fall bevorzugt unter der Außenhaut angeordnet. Der Aktuator kann aber auch selbst einen Teil der Außenhaut bilden.
Viele erfindungsgemäße Materialien besitzen den Vorteil, daß sie auf eine Veränderung der Umgebungsbedingungen (Außentemperatur sinkt unterhalb eines vorgegebenen Wertes (z.B. 0 °C) , es beginnt zu Regnen, usw.) selbsttätig durch eine Strukturveränderung reagieren. So sind erfindungsgemäße Materialien bekannt, die in feuchtem Zustand ihre Form durch Aufquellen verändern. Dieser Effekt kann beispielsweise zum Abdichten von Fugen oder Schließen von Öffnungen in der Außenhaut benutzt werden. Es kann auch daran gedacht werden, einen Aktuator mit einem Sensor zu koppeln. Der Sensor kann aktuelle Parameter bezüglich des Fahrzeugbetriebes oder der Umgebungsbedingungen erfassen, welche anschließend z.B. in elektrische Signale zur Ansteuerung des poly eren und/oder ionenaustauschenden Materials gewandelt werden.
Die Aktuatoren können zur Bewegung unterschiedlichster Bereiche einer Kraftfahrzeug-Außenhaut eingesetzt werden. So können beispielsweise ein Außenspiegel, eine Motorhaube, ein Spoiler, ein Stoßfänger, eine Öffnung der Außenhaut oder kleine, auf der Außenhaut-Oberfläche angeordnete Strukturen zumindest bereichsweise beweglich ausgestaltet werden. Auch ist es möglich, mit Hilfe der Aktuatoren Abdeckungen z.B. für Scheinwerfer oder
Türgriffe zu betätigen. Weiterhin können bewegliche Außenhautbereiche als Designelemente oder zur Kommunikation mit der Umwelt eingesetzt werden.
Die Bewegung des Aktuators kann kontinuierlich oder auch diskret erfolgen. Eine kontinuierliche Bewegung des Aktuators kommt z.B. dann in Frage, wenn eine bestimmte Größe geregelt werden soll. So kann daran gedacht werden, über die Bewegung der Außenhaut z.B. im Bereich eines Spoilers den Abtrieb der Hinterachse passiv zu regeln. Eine diskrete Bewegung des Aktuators kann mit einer aktiven, gesteuerten Verformung der Außenhaut verbunden werden. So wäre es denkbar, mittels Aktuatoren Scheinwerfer-Abdeckungen zwischen einer ersten, geschlossenen und einer zweiten, geöffneten Stellung in Abhängigkeit von der Betätigung des Lichtschalters zu steuern.
Das durch physikalische oder chemische Effekte bewegliche Material des Aktuators kann die Form eines Streifens, eines Hohlzylinders, eines Teils einer Ellipsoidflache usw. aufweisen. Auch ist es möglich, mehrere Aktuatoren mit z.B. streifen- förmigen polymeren und/oder ionenaustauschenden Materialien derart anzuordnen, daß die Gesamtheit dieser Materialien eine hohlzylindrische, halbkugelförmige, usw. Gestalt aufweist. Der Aktuator kann auch mehrere Schichten dieser Materialien enthalten, welche z.B. übereinander oder konzentrisch ineinander angeordnet sind. Das Vorsehen mehrerer Schichten erhöht die Stabilität des Aktuators. Weiterhin lassen sich deutlich höhere Kräfte bei der Bewegung realisieren. Die Bewegung des beweglichen Materials kann je nach Aufgabenstellung beispielsweise durch Änderung des pH-Wertes, der Feuchtigkeit oder der Temperatur dieses Materials oder durch elektrische Prozesse induziert werden.
Vorteilhafterweise ist das bewegliche Material des Aktuators von einer elastischen Hülle aus z.B. Latex umgeben. Die Hülle schützt das Material vor Umgebungseinflüssen. Da einige erfindungsgemäß verwendbare Materialien in einer feuchten Umgebung betrieben werden müssen, kann die Hülle gleichzeitig deren Austrocknen verhindern.
Weitere Einzelheiten und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausfüh- rungsbeispielen und den Figuren. Es zeigen:
Figuren 1A und 1B: einen Aktuator im Ruhezustand und in betätigtem Zustand jeweils im Querschnitt;
Figuren 2A bis 2C: drei weitere Ausführungsbeispiele von
Aktuatoren; Figuren 3A bis 3D: zwei Ausführungsbeispiele eines erfindun- gemäßen Außenspiegels;
Figuren 4A bis 4D: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Außenhaut mit einem beweglichen Lufteinlaßbereich;
Figuren 5A bis 5D: ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Außenhaut mit einem beweglichen Lufteinlaßbereich;
Figuren 6A bis 6C: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, bereichsweise beweglichen Motorhaube;
Figuren 7A bis 7C: ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, bereichsweise beweglichen Motorhaube; und
Figuren 8A und 8B : ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spoilers .
Nachfolgend werden einige Materialien vorgestellt, welche durch chemische oder physikalische Aktivierung beweglich sind. Alle diese Materialien können für die Herstellung eines Aktuators zur Bewegung einer Kraftfahrzeug-Außenhaut verwendet werden.
Ein Beispiel für Materialien mit unterschiedlichen Konformationen sind Flüssigkristall-Elastomere. So können bestimmte nema- tische Flüssigkristall-Elastomere, in deren Netzwerk eine elektrisch leitende Phase eingebettet ist, durch elektrische Effekte innerhalb von Sekundenbruchteilen kontrahiert, expandiert oder gebogen werden.
Derartige Flüssigkristall-Elastomere sind beispielsweise erhältlich in einer Toluol-Lösung durch eine Hydrosilylierung von Poly (Methylhydrogen) Siloxan (PMHS) , 4- (3-Butenoxy) -Benzoesäure- (4-Methoxy)-Phenylester als Seitenketten-Mesogen und Oligo-TPB- 10PV (x=13) als MCLC-Vernetzungspolymer. Das Elastomer wird mechanisch belastet, um vor Abschluß der Vernetzungsreaktion eine uniaxiale Netzwerk-Anisotropie einzuführen. Anschließend wird durch z.B. Dispergieren eine elektrisch leitende Phase wie Silberpartikel oder Graphitfasern in das Netzwerk eingebracht.
Solchermaßen hergestellte Komposit-Materialen können aufgrund einer nematisch-isotropen Phasentransformation durch Joulesches Erwärmen eine Kontraktionsbewegung vollziehen. Durch einen nematisch-isotropen Abkühlungsvorgang erfolgt eine vollständig reversible Expansion auf die ursprüngliche Länge.
Ein Beispiel für ein durch chemische Effekte aktivierbares Polymer ist Polyacrylnitril (PAN) , das unter dem Handelsnamen "Orion" bekannt ist. Orion ist eine zähe, gel- bis plastikarti- ge Substanz, welche vor ihrem Einsatz in einem Aktuator zunächst noch einer Vorbehandlung unterzogen werden muß. Dazu wird Orion zunächst für 5 Stunden bei 220°C erhitzt und anschließend in einer NaOH-Lösung gekocht.
Derart vorbehandelte Orion-Fasern kontrahieren sich bei einer Verringerung des pH-Wertes (Spülung mit einem sauren Medium) sehr rasch auf die Hälfte bis ein Zehntel ihrer Ausgangslänge. Bei einer nachfolgende Erhöhung des pH-Wertes (Spülung mit einem basischen Medium) erfolgt eine Verlängerung der Fasern auf ihre Ausgangslänge. Es hat sich gezeigt, daß Orion-Fasern einer Zugbelastung von bis zu 4 kg/cm2 standhalten.
Um Aktuatoren auf der Basis von Orion zur Bewegung einer Kraftfahrzeug-Außenhaut zu verwenden, muß das polymere Material nach der Vorbehandlung mit einer flüssigkeitsdichten Hülle umgeben werden. So können beispielsweise Bündel von Orion-Fasern in Latex-Röhren angeordnet werden. Zur Bewegung dieser Anordnung erfolgt eine Spülung der in den Latex-Röhren angeordneten Orion-Fasern mit Medien von unterschiedlichem pH-Wert.
Es können auch Aktuatoren mit elektrisch aktivierbaren, als Ionenaustauscher fungierenden Materialien auf der Basis von z.B. Harzen, Gelen, Pulvern, Fasern usw. zur Bewegung der Außenhaut eingesetzt werden. Geeignete Ausgangsmaterialien und mögliche Herstellungsverfahren für derartige Aktuatoren werden beispielsweise in der WO 97/26039 (PCT/US96/17870) beschrieben, deren Offenbarungsgehalt bezüglich der Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Aktuatoren und möglicher Herstellungsverfahren für Aktuatoren hiermit ausdrücklich mit einbezogen wird.
Bevorzugt werden Ionenaustauscher auf der Basis von polymeren Membranen verwendet. Geeignet ist z.B. die unter dem Handelsnamen Nafion TM 117 von DuPont vertriebene Membran.
Um Ionenaustauscher als Aktuatoren einsetzen zu können, müssen diese in der Regel noch weiter prozessiert werden. Die Figuren 1A und 1B zeigen ein Ausführungsbeispiel eines fertig prozessierten Aktuators. In Figur 1A ist ein Aktuator 10 auf der Basis eines Verbundmaterials aus einer perfluorierten, polymeren Ionenaustauschmembran 12 und chemisch auf beiden Oberflächen der Membran 12 abgeschiedenen Platinelektroden 14, 16 in einer Schnittansicht dargestellt. Auf jeder der beiden Platinelektroden 14, 16 ist jeweils eine Kontaktelektrode 18, 20 angeordnet. Die beiden Kontaktelektroden 18, 20 wiederum werden von Drähten 22, 24 elektrisch kontaktiert.
Zum Schutz des Verbundmaterials aus Ionenaustauschmembran 12 und Platinelektroden 14, 16 ist dieses mit einer elastischen Hülle 26 aus z.B. Latex umgeben. Die Hülle 26 verhindert außerdem das Entweichen eines flüssigen Ionen-Transportmediums, welches für die Funktion des Aktuators 10 erforderlich ist. Die Drähte 22, 24 erstrecken sich durch diese Hülle 26 hindurch.
Wenn an die Drähte 22, 24 keine elektrische Spannung angelegt ist, stellt sich der in Figur 1A dargestellte Ausgangszustand ein. Im Ausgangszustand besitzt der Aktuator 10 eine im wesentlichen planare Form. Wird nun an die Drähte 22, 24 eine Spannung von typischerweise 1 V bis 3 V angelegt, so biegt sich das Verbundmaterial aus Ionenaustauschmembran 12 und Platinelektroden 14, 16 in Richtung auf die Anode. Diese Situation ist in Figur 1B dargestellt. Der maximale Ausschlag des Verbundmaterials kann mehrere Zentimeter betragen. In den Figuren 2A bis 2C sind schematisch einige Bauformen von Aktuatoren auf der Basis von chemisch oder elektrisch aktivierbaren, polymeren und/oder ionenaustauschenden und/oder verschiedene Konformationen aufweisenden Materialien dargestellt. Die abgebildeten Aktuatoren sind in der Lage, Biegebewegungen auszuführen. Zur Umwandlung von Kontraktionsbewegungen in Biegebewegungen werden erforderlichenfalls die sich kontrahierenden Materialien auf einem biegsamen Substrat befestigt, welches selbst nicht kontrahierbar ist.
Der in Figur 2A dargestellte Aktuator 30 besitzt eine Montage- Einheit 32 und einen bewegliche Abschnitt 34. Die Montage- Einheit 32 wird im Bereich der Kraftfahrzeug-Außenhaut befestigt und bewegt sich selbst nicht mit. Die Montage-Einheit 32 besitzt nicht dargestellte Versorgungsanschlüsse z.B. in Form elektrischer Anschlüsse oder Schlauchanschlüsse zum Zuführen bzw. Zurückleiten eines fluiden Mediums mit einem definierten pH-Wert. Der bewegliche Abschnitt 34 des Aktuators 30 weist eine Streifenform auf und umfaßt eine flexible Hülle, innerhalb welcher das polymere und/oder als Ionenaustauscher fungierende und/oder das unterschiedlich Konformationen aufweisende Material angeordnet ist. Der Aktuator 30 gemäß Figur 2A ist in aktiviertem Zustand dargestellt. In nicht aktiviertem Zustand besitzt der Aktuator 30 eine ebene Form.
In Figur 2B ist eine zweite Bauform eines Aktuators 40 mit einer Montage-Einheit 42 und einem beweglichen Abschnitt 44 dargestellt. Der Aktuator 40 stimmt im wesentlichen mit dem in Figur 2A dargestellten Aktuator 30 überein. Der bewegliche Anschnitt 44 ist jedoch deutlich länger als bei dem in Figur 2A dargestellten Aktuator 30. Außerdem ist in Figur 2B der Aktua- ,■ tor 40 im nicht aktivierten Ausgangszustand dargestellt. Dies bedeutet, daß der bewegliche Abschnitt 44 bereits im Ausgangszustand gebogen ist und die Krümmung dieses Abschnittes 44 durch physikalische oder chemische Aktivierung verstärkt werden kann.
In Figur 2C ist eine dritte Bauform eines Aktuator 50 dargestellt. Dieser Aktuator 50 weist einen ähnlichen Aufbau wie der Aktuator 30 gemäß Figur 2A auf. Der Aktuator 50 besitzt jedoch neben einem ersten beweglichen Abschnitt 54 einen zweiten beweglichen Abschnitt 56. Die beiden beweglichen Abschnitte 54, 56 stehen flügeiförmig von einer Montage-Einheit 52 ab und sind bereits im nicht aktivierten Zustand gebogen. Die Krümmung der beweglichen Abschnitte 54, 56 läßt sich beispielsweise durch elektrische oder chemische Aktivierung noch verstärken.
Die in den Figuren 2A bis 2C dargestellten und weitere Baufor- men von Aktuatoren lassen sich auf vielfältige Weise zur Bewegung einer Kraftfahrzeug-Außenhaut einsetzen.
In den Figuren 3A und 3B ist eine erstes Ausführungsbeispiel einer beweglichen Außenhaut in Gestalt eines verformbaren Außenspiegels 60 dargestellt. Der Außenspiegel 60 besitzt ein elastisch verformbares Spiegelgehäuse 62. Im Bereich einer Öffnung des Spiegelgehäuses 62 sind zwei relativ zueinander bewegliche Spiegel 64, 66 mit dem Spiegelgehäuse 62 verbunden.
Innerhalb des Spiegelgehäuses 62 , welches einen parabolischen Querschnitt aufweist, ist im Scheitel einr Parabel eine Montage-Einheit 68 eines Aktuators 65 angeordnet. Der Aktuator 65 entspricht im wesentlichen dem in Figur 2C dargestellten Aktuator, wobei jedoch die Form der beweglichen Abschnitte 67, 69 an die ellipsoide Form des Spiegelgehäuses 62 angepaßt ist. Auch die polymeren und/oder ionenaustauschenden Materialien der beweglichen Abschnitte 67, 69 weisen daher die Form einer Ellipsoidflache auf.
In Figur 3A ist die Form des Außenspiegels 60 bei Stillstand des Kraftfahrzeuges dargestellt. Der Aktuator 65 ist nicht aktiviert und das Spiegelgehäuse 62 weist eine optisch ansprechende, flache Form auf. Bei erhöhter Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges wird der Aktuator 65 aktiviert, so daß sich das Spiegelgehäuse 62, wie in Figur 3B gezeigt, derart in Pfeilrichtung verformt, daß der Außenspiegel 60 eine aerodynamisch günstigere Form annimmt. Aufgrund der Verformung des Spiegelgehäuses 62 werden die Spiegel 64, 66 derart relativ zueinander verschoben, daß sie sich gegenseitig überlappen und die sieht- bare Spiegelfläche insgesamt geringer wird. Die in Figur 3B dargestellte Verformung des Spiegelgehäuses 62 kann abrupt bei Erreichen einer vorbestimmten Geschwindigkeit oder aber kontinuierlich und geschwindigkeitsabhängig erfolgen.
In den Figuren 3C und 3D ist eine zweites Ausführungsbeispiel einer beweglichen Außenhaut in Gestalt eines verformbaren Außenspiegels 60' dargestellt. Der Außenspiegel 60' besitzt wiederum ein elastisch verformbares Spiegelgehäuse 62 • , aber nur einen einzigen Spiegel 64". Innerhalb des Spiegelgehäuses 62', welches einen parabolischen Querschnitt aufweist, sind im Bereich des Spiegelelementes 64' zwei Aktuatoren 65', 65" angeordnet. Die Aktuatoren 65', 65" entsprechen im wesentlichen dem in Figur 2A dargestellten Aktuator, wobei jedoch die Form der beweglichen Abschnitte 67 • , 69 ' an die ellipsoide Form des Spiegelgehäuses 62* angepaßt ist. Außerdem sind die beweglichen Abschnitte 67', 69' bereits im Ausgangszustand (Figur 3C) gebogen. Durch Aktivierung der Aktuatoren 65', 65" wird das Spiegelgehäuse 62', wie in Figur 3D gezeigt, derart in Pfeil- richtung verformt, daß der Außenspiegel eine aerodynamisch günstigere Form annimmt.
In den Figuren 4A bis 4D ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer beweglichen Außenhaut in Gestalt eines Stoßfängers 72 mit einem verformbareh Lufteinlaßbereich dargestellt. Der Stoßfänger 72 ist in Figur 4A in einer Frontalansicht und in Figur 4B in einer Schnittdarstellung abgebildet. Im Bereich einer Stoßfänger-Öf nung 70 ist ein Aktuator 74 mit einer ringförmigen Montage-Einheit 80 und einem mit der Montage-Einheit 80 verbun- denen, beweglichen Abschnitt 82 angeordnet. Der bewegliche
Abschnitt 82 besitzt im Ausgangszustand eine annähernd hohlzylindrische Form.
Der Aktuator 74 bildet zusammen mit einem von dem Aktuator 74 betätigten und radial außen von diesem angeordneten elastischen Hohlzylinder 76 einen Lufteinlaßkanal 78. Die starre, ringförmige Montage-Einheit 80 ist an einem einlaßseitigen Ende des Lufteinlaßkanals 78 angeordnet und definiert die Größe der Öffnung 70. Der Aktuator bildet daher gleichzeitig einen Teil der Außenhaut.
In der in den Figuren 4A und 4B dargestellten Stellung des Aktuators 74 ist der auslaßseitige Durchmesser des Lufteinlaßkanals 78 kleiner als der Durchmesser der einlaßseitigen Öffnung 70. Das durch die Öffnung 70 hindurch tretende Luftvolumen wird daher gedrosselt. Wie in den Figuren 4C und 4D gezeigt, bewirkt eine Aktivierung des Aktuators 74, daß sich der hohlzy- lindrische, bewegliche Abschnitt 82 an einem der Montage- Einheit 80 abgewandten Ende radial nach außen verformt. Von dieser Verformung wird auch der elastische Hohlzylinder 76 erfaßt. Der auslaßseitige Durchmesser des Lufteinlaßkanals 78 wird größer und das durch den Lufteinlaßkanal 78 hindurch tretende Luftvolumen nimmt zu.
Der in den Figuren 4A bis 4D dargestellte Aktuator 74 mit dem beweglichen Abschnitt 82 in Form eines Hohlzylinders läßt sich durch eine Mehrzahl der in Figur 2A dargestellten Aktuatoren 30 ersetzen. Zu diesem Zweck müssen diese Aktuatoren 30 derart angeordnet werden, daß die beweglichen Abschnitte 34 einen Hohlzylinder formen. Auch könnte der Aktuator 74 durch den in Figur 2B dargestellten Aktuator 40 ersetzt werden. In diesem Fall müßte die Montage-Einheit 42 axial zum Lufteinlaßkanal 78 angeordnet werden.
In den Figuren 5A bis 5D ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer beweglichen Außenhaut in Gestalt eines Stoßfängers 72 ' mit einem beweglichen Lufteinlaßbereich dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel stimmt größtenteils mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein, die ringförmige Montage-Einheit 80' ist jedoch abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel an einem auslaßseitigen Ende des Lufteinlaßkanals 78' angeordnet.
In der in den Figuren 5A und 5B dargestellten Ausgangsstellung des Aktuators 74' besitzt der Lüfteinlaßkanal 78' wiederum eine im wesentlichen hohlzylindrische Form. Eine Aktivierung des Aktuators 74' bewirkt nun, daß sich der bewegliche Abschnitt 82' an einem der Montage-Einheit 80' abgewandten Ende radial nach außen verformt (Figuren 5C und 5D) . Von der Verformung wird auch der elastische Hohlzylinder 76' und ein elastischer Bereich 84* der Stoßfänger-Außenhaut, welcher sich an den elastischen Hohlzylinder 76' in Fahrtrichtung vorne anschließt, erfaßt. Diese Verformung bewirkt eine Vergrößerung des Durchmessers der einlaßseitigen Öffnung 70'. Der Einlaßkanal 78' nimmt folglich die Form eines Trichters an und das durch den Lufteinlaßkanal 78' hindurch tretende Luftvolumen steigt an.
Die Steuerung des durch die in den Figuren 4A bis 4D und 5A bis 5D dargestellten Öffnungen 70, 70' in der Stoßfänger-Außenhaut 72, 72' hindurch tretenden Luftvolumens kann sowohl abhängig von der Fahrsituation (z.B. geschwindigkeitsabhängig) als auch abhängig von Umgebungsparametern (z.B. der Außentemperatur) erfolgen.
In den Figuren 6A bis 6C ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer bereichsweise beweglichen Motorhaube 86 dargestellt. Die Motorhaube 86 besitzt einen sich axial zur Fahrrichtung er- streckenden zentralen Abschnitt 88 und links und rechts von diesem zentralen Abschnitt 88 angeordnete seitliche Abschnitte 90, 92. Während der zentrale Abschnitt 88 unbeweglich ausgebildet ist, können die elastischen seitlichen Abschnitte 90, 92 jeweils durch einen in Figur 6C dargestellten Aktuator 94 bewegt werden. Der Aktuator 94 weist eine vergleichbare Bauform auf wie der in Figur 2A dargestellte Aktuator 30, wobei allerdings die Länge der Montage-Einheit 96 und das Länge-zu-Breite- Verhältnis des beweglichen Abschnittes 98 des Aktuators 94 an die Abmessungen der Motorhaube 86 angepaßt wurden.
Die in den Figuren 6A bis 6C dargestellte bewegliche Motorhaube 86 erleichtert das Einparken des Kraftfahrzeuges. Vor dem Einparkvorgang weist die Motorhaube die in Figur 6A dargestellte Form auf. Diese Form ist in Figur 6C durch die gestrichelte Linie 100 angedeutet. Zur Einleitung des Einparkvorganges wird ein in Fahrtrichtung vorne angeordneter Bereich jeder der beiden seitlichen Abschnitte 90, 92 in Richtung auf die Fahrbahn verformt. Diese Verformung ist durch die Pfeile 102, 104 in Figur 6B und durch den Pfeil 104 in Figur 6C angedeutet. Die bereichsweise Verformung der seitlichen Abschnitte 90, 92 in Richtung auf die Fahrbahn verbessert die Sicht nach vorne unten und erleichtert damit das Einparken.
In den Figuren 7A bis 7C ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer bereichsweise beweglichen Motorhaube 86' dargestellt. Die Motorhaube 86' besitzt einen elastischen, sich axial zur Fahrrichtung erstreckenden zentralen Abschnitt 88' und links und rechts von diesem zentralen Abschnitt 88' angeordnete unbeweg- liehe, seitliche Abschnitte 90', 92'. Wie in Figur 7C gezeigt, befinden sich unterhalb des elastischen zentralen Abschnittes 88' der Motorhaube 86' zwei Aktuatoren 94', 94". Die Montage- Einheiten 96', 96" dieser Aktuatoren 94', 94" erstrecken sich axial zur Fahrtrichtung über annähernd die gesamte Länge des zentralen Abschnittes 88 ' und sind an gegenüberliegenden Längsseiten des zentralen Abschnittes 88' angeordnet.
Eine Aktivierung der Aktuatoren 94', 94" gestattet es, die aerodynamisch günstigste Motorhaubenform für eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit zu wählen. Bei Stillstand des Fahrzeuges ist der zentrale Abschnitt 88', wie in Figur 7A dargestellt, im wesentlichen eben. Bei erhöhter Geschwindigkeit werden die Aktuatoren 94', 94" aktiviert und der zentrale Bereich 88' wölbt sich (Figuren 7B und 7C) .
In den Figuren 8A und 8B ist ein Ausführungsbeispiel einer beweglichen Außenhaut in Gestalt eines bereichsweise beweglichen Spoilers 110 dargestellt. Der Spoiler 110 ist auf der Unterseite eines Kraftfahrzeuges 112 angeordnet und besitzt eine aeorodynamisch günstige Form. Mit dem Pfeil 114 ist die Fahrtrichtung angedeutet.
In Figur 8B ist der Spoiler 110 in einer Schnittansicht abgebildet. Der Spoiler 110 ist über zwei Halterungen 116, 118 mit der Unterseite des in Figur 8A dargestellten Kraftfahrzeuges 112 verbunden. Eine der Kraftfahrzeug-Unterseite zugewandte ebene Oberfläche 120 des Spoilers 110 ist aus einem starren Material gefertigt. Eine der Kraftfahrzeug-Unterseite abgewand- te Oberfläche 122 des Spoilers 110 hingegen besteht aus einem elastischen Material.
Die Oberfläche 122 kann durch einen Aktuator 124 verformt werden. Der Aktuator 124 besitzt zwei Montage-Einheiten 126,
128, zwischen welchen ein beweglicher Abschnitt 130 angeordnet ist. Der bewegliche Abschnitt 130 bewegt sich in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt der Luft relativ zur Fahrbahn, um das Kraftfahrzeug im Falle hoher Luftfeuchtigkeit (Regen) stärker an die Fahrbahn zu pressen. Zu diesem Zweck besteht der bewegliche Abschnitt 130 aus z.B. einem ionenaustauschenden polymeren Material, welches sich bei einer Zunahme der Luftfeuchtigkeit durch Aufquellen selbsttätig verformt. Der Spoiler 110 ist zumindest im Bereich der Oberfläche 122 aus einem Material gefertigt, welches feuchtigkeitsdurchlässig ist.
Da der bewegliche Abschnitt 130 des Aktuators 124 aus einem Material gefertigt ist, welches sich selbsttätig aufgrund veränderter Umgebungsbedingungen verformt, müssen die Montage- Einheiten 126, 128 keine Versorgungsanschlüsse für die Aktivierung des Aktuators 124 aufweisen. Die Montage-Einheiten 126, 128 haben vielmehr vor allem eine Befestigungs- bzw. Stabilisierungsfunktion für den beweglichen Abschnitt 130.
Gemäß einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl eng benachbarter, elektrisch betätigbarer Aktuatoren in Form kleiner Zylinder in die Außenhaut derart eingebettet, daß die Oberflächen der Aktuatoren im Ausgangszustand bündig mit der Außenhaut verlaufen. So läßt sich der ästhetische Eindruck einer glatten Oberfläche bei Stillstand des Fahrzeuges erzielen. Die zylindrischen Aktuatoren lassen sich derart senkrecht zur Außenhaut verformen, daß eine Noppenstruktur entsteht.
Wenn die Noppenstruktur beispielsweise auf dem Gehäuse eines Außenspiegels ausgebildet wird, läßt sich der Luftwiderstand verringern und können unerwünschte Windgeräusche bei hohen Geschwindigkeiten reduziert werden. Auch ist es möglich, mit Hilfe der Ausbildung von Noppen Eis oder Schnee von der Außen- haut zu lösen. Zylindrische Aktuatoren mit variierbarer Länge lassen sich beispielsweise auf der Basis der oben beschriebenen, in Latex gekapselten Polymere fertigen, deren Längen durch chemische Prozesse beeinflußbar sind.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug-Außenhaut, welche zumindest bereichsweise beweglich ausgestaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Aktuator (10, 30, 40, 50, 65, 65', 65", 74, 74', 94, 94', 94", 124) zur Bewegung der Außenhaut (60, 60', 72, 72', 86, 86', 110) vorgesehen ist, welcher ein polymeres und/oder ionenaustauschendes und/oder unterschiedliche Konformationen aufweisendes Material (12) umfaßt, das durch physikalische oder chemische Effekte beweglich ist.
2. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (60, 60', 72, 72', 86, 86', 110) einen mit dem Aktuator (65, 65', 65", 74, 74', 94, 94', 94", 124) gekoppelten, starren oder elastischen Bereich (62, 62', 76, 76', 84', 90, 92, 88', 122) aufweist.
3. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (74, 74') selbst einen Teil der Außenhaut (72, 72») bildet.
4. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut im Bereich eines Außenspiegels (60, 60') beweglich ist.
5. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß durch den Aktuator (65, 65', 65") die Form eines Spiegelgehäuses (62, 62') und/oder die Abmessungen einer Spiegelfläche (64, 66) veränderbar sind. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut im Bereich einer Motorhaube (86, 86') beweglich ist.
Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (94) in einem in Fahrtrichtung vorderen Bereich der Motorhaube (86) angeordnet ist
Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Aktuator (94', 94") axial zur Fahrtrichtung in der Mitte (88') der Motorhaube (86') angeordnet ist.
Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut im Bereich eines
Spoilers (110) beweglich ist.
Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spoiler (110) auf einer Fahrzeugunter- seite angeordnet ist.
Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (94, 94', 94", 124) in einer Richtung senkrecht zur Fahrbahn beweglich ist.
Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (74, 74') im Bereich einer Öffnung (70, 70') der Außenhaut (72, 72') an- geordnet ist.
Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (74, 74') einen sich an die Öffnung (70, 70') anschließenden Kanal (78, 78') bildet.
Kraftfahrzeug-Außenhaut nach Anspruch 12 oder 13 , dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (74, 74') zum Schließen, Abdecken, Verkleinern und/oder Vergrößern der Öffnung (70, 70') ausgebildet ist.
5. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von benachbarten Aktuatoren im Bereich der Außenhaut angeordnet ist und die Aktuatoren zur Ausbildung einer Noppenstruktur senkrecht zur Außenhaut beweglich sind. 6. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator mit einem Sensor gekoppelt ist. 7. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator mehrere Schichten des polymeren und/oder ionenaustauschenden Materials (12) umfaßt. 8. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (10) eine Hülle (26) umfaßt, welche das polymere und/oder ionenaustau- sehende Material (12) umgibt.
19. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 18 , dadurch gekennzeichnet, daß das polymere und/oder ionenaustauschende Material (12) die Form eines Streifens, ei- nes Hohlzylinders oder eines Teils einer Ellipsiodflache aufweist.
20. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere und/oder ionen- austauschende Material (12) durch elektrische Prozesse oder durch Änderung des pH-Wertes, der Feuchtigkeit oder der Temperatur des polymeren und/oder ionenaustauschenden Materials (12) beweglich ist.
21. Kraftfahrzeug-Außenhaut nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das unterschiedliche Konformationen aufweisende Material ein durch elektrische Prozesse bewegliches Flüssigkristall-Elastomer ist.
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10026264A1 (de) 2000-05-26 2001-11-29 Bayerische Motoren Werke Ag Kraftfahrzeug-Außenhaut
WO2002051688A2 (de) * 2000-12-23 2002-07-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Flächiger abschnitt einer aussenhaut einer fahrzeugkarosserie
DE10158364A1 (de) 2001-11-28 2003-06-12 Bayerische Motoren Werke Ag Elastisches Material für eine sichtbare Außenhaut
ITTO20020134A1 (it) * 2002-02-15 2003-08-18 Ferrari Spa Pannello a deformazione comandata.
TW200515027A (en) * 2003-09-15 2005-05-01 Reveo Inc Applications of light movable liquid crystal
DE10352338A1 (de) * 2003-11-06 2005-06-16 Daimlerchrysler Ag Fahrzeugteil mit Aktuator
US7872396B2 (en) 2004-06-14 2011-01-18 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical actuator
WO2005124918A2 (en) 2004-06-14 2005-12-29 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical actuating methods, devices and structures
US7994686B2 (en) 2004-06-14 2011-08-09 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical methods, devices, and structures
US7999435B2 (en) 2004-06-14 2011-08-16 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical actuator
US8247946B2 (en) 2004-06-14 2012-08-21 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical actuator
FR2879158B1 (fr) * 2004-12-13 2008-07-04 Plastic Omnium Cie Capot avant a conducteurs electriques pour vehicule automobile
WO2008036122A2 (en) * 2006-04-26 2008-03-27 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical methods, devices, and structures
US20080245624A1 (en) * 2007-04-05 2008-10-09 Shaw Schuyler S Latching device for electro-mechanical actuators
KR20100053536A (ko) 2007-06-29 2010-05-20 아트피셜 머슬, 인코퍼레이션 감각적 피드백을 부여하는 전기활성 고분자 변환기
EP2178584A2 (de) * 2007-07-26 2010-04-28 Entra Pharmaceuticals Inc. Infusionspumpe mit einem elektrochemischen aktuator mit veränderlichem volumen
EP2239793A1 (de) 2009-04-11 2010-10-13 Bayer MaterialScience AG Elektrisch schaltbarer Polymerfilmaufbau und dessen Verwendung
DE102009034516A1 (de) * 2009-07-24 2011-01-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Luftleitvorrichtung für den Front- und/oder Heckbereich eines Kraftfahrzeuges
US8337457B2 (en) 2010-05-05 2012-12-25 Springleaf Therapeutics, Inc. Systems and methods for delivering a therapeutic agent
WO2012083174A2 (en) 2010-12-17 2012-06-21 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical actuators
CA2828809A1 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Francois EGRON Automated manufacturing processes for producing deformable polymer devices and films
JP2014517331A (ja) 2011-03-22 2014-07-17 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 電場応答性高分子アクチュエータレンチキュラシステム
EP2828901B1 (de) 2012-03-21 2017-01-04 Parker Hannifin Corporation Rolle-an-rolle-herstellungsverfahren zur herstellung selbstheilender elektroaktiver polymervorrichtungen
WO2013192143A1 (en) 2012-06-18 2013-12-27 Bayer Intellectual Property Gmbh Stretch frame for stretching process
US9590193B2 (en) 2012-10-24 2017-03-07 Parker-Hannifin Corporation Polymer diode
DE102014224484A1 (de) 2014-12-01 2016-06-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Anpassung des äußeren Erscheinungsbilds eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug mit einem anpassbaren äußeren Erscheinungsbild
DE102015012339B3 (de) * 2015-09-22 2016-10-27 Audi Ag Kraftfahrzeugbauteil
DE102017216640A1 (de) * 2017-09-20 2019-03-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Karosserieelement für ein Fahrzeug
DE102017216642A1 (de) * 2017-09-20 2019-03-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Karosserieelement für ein Fahrzeug
DE102017124442A1 (de) 2017-10-19 2019-04-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Luftleitvorrichtung
US11084543B2 (en) 2018-03-08 2021-08-10 Ford Global Technologies, Llc Active aero device to attenuate wind throb
DE102018205396B3 (de) * 2018-04-10 2019-08-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Hohlträger, insbesondere Fahrzeugschweller
WO2020161092A1 (de) * 2019-02-05 2020-08-13 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg Ablagevorrichtung für ein fahrzeug
DE102019206782A1 (de) * 2019-05-10 2020-09-17 Audi Ag Interaktionsvorrichtung für ein Fahrzeug
DE102019115338B4 (de) * 2019-06-06 2023-02-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bauteilanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug
DE102020103849B3 (de) * 2020-02-14 2021-01-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Außenhautvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3747271A (en) * 1971-04-02 1973-07-24 R Adamski Hinge
US3730575A (en) * 1971-06-03 1973-05-01 Gen Motors Corp Closure latch
JPS60209369A (ja) * 1984-04-04 1985-10-21 Nissan Motor Co Ltd 自動車のスポイラ制御装置
DE3613303C1 (de) 1986-04-19 1987-07-16 Daimler Benz Ag Absenkbare Unterbodenverkleidung fuer das Frontende von Kraftwagen
DE3811334A1 (de) * 1988-04-02 1989-10-19 Merck Patent Gmbh Fluessigkristallin-elastomere bauelemente
CA2243527A1 (en) 1996-01-18 1997-07-24 University Of New Mexico Soft actuators and artificial muscles
DE19615744C1 (de) 1996-04-20 1997-06-05 Daimler Benz Ag Kraftfahrzeug mit mehreren Karosserieteilen
US6762210B1 (en) * 1998-02-20 2004-07-13 Eamex Corporation Process for producing polymeric actuators
US6561301B1 (en) * 1998-02-24 2003-05-13 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Collision discriminating apparatus for vehicles
US6522953B1 (en) * 1998-09-08 2003-02-18 Tcam Power Workholding Llc Thermal polymer clamping tool
DE19852944C1 (de) * 1998-11-17 2000-02-10 Daimler Chrysler Ag Adaptiver Strömungskörper
DE19912140C2 (de) 1999-03-18 2001-04-26 Daimler Chrysler Ag Kraftfahrzeug mit Strömungsbeeinflussungsmitteln zur Reduzierung des Luftwiderstandes
JP3317441B2 (ja) * 1999-07-19 2002-08-26 本田技研工業株式会社 車両用フード装置
US6239928B1 (en) * 1999-09-20 2001-05-29 Donnelly Corporation Extendable exterior rearview mirror assembly for vehicles
DE29917581U1 (de) * 1999-10-06 2000-01-05 Suedwasser Edwin Spoiler mit beschleuigungsabhängiger Anlenkung für Kraftfahrzeuge
DE10026264A1 (de) 2000-05-26 2001-11-29 Bayerische Motoren Werke Ag Kraftfahrzeug-Außenhaut

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0192088A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10026264A1 (de) 2001-11-29
US20040046420A1 (en) 2004-03-11
WO2001092088A1 (de) 2001-12-06
US6938945B2 (en) 2005-09-06

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