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Title:
MOTOR VEHICLE PROVIDED WITH A STIFFENER STRUT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/035334
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vehicle, in particular a cabriolet car whose body comprises at least one strut (4, 5, 7, 8) provided with an element (4c, 5c, 7c, 8c) which is longitudinally movable with respect to the body by repetitive longitudinal stresses opposite to the vehicle driving direction. According to said invention, the vehicle is constructed in such a way that the element (4c, 5c, 7c, 8c) is displaceable with respect to an energy converter (10, 10a, 10b, 10c, 11), thereby making it possible to brake the relative motion of the strut (4, 5, 7, 8) with respect to the body and to convert the strut (4, 5, 7, 8) motional energy into at least one other form of energy.

Inventors:
BUNSMANN WINFRIED (DE)
KALINKE PETER (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/002213
Publication Date:
April 21, 2005
Filing Date:
October 06, 2004
Export Citation:
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Assignee:
KARMANN GMBH W (DE)
BUNSMANN WINFRIED (DE)
KALINKE PETER (DE)
International Classes:
B60G7/00; B60G13/14; B62D21/00; B62D25/08; B62D25/20; B62D37/00; F16F1/50; F16F7/08; F16F9/12; F16F9/20; F16F15/03; (IPC1-7): B62D25/08; B62D25/20; B62D37/00; F16F7/08; F16F9/12; F16F15/03
Domestic Patent References:
WO2003060344A12003-07-24
WO2004104442A12004-12-02
Foreign References:
DE10002619A12001-10-11
US6340153B12002-01-22
DE3543492A11987-06-11
EP1147970A22001-10-24
US3211491A1965-10-12
EP0715984A11996-06-12
DE19820617A11999-11-25
Other References:
See also references of EP 1678026A1
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Claims:
Ansprüche :
1. Kraftfahrzeug (1), insbesondere Cabriolet Fahrzeug, mit einer Fahrzeugkarosserie, der zumindest eine Strebe (4 ; 5 ; 7 ; 8) zugeordnet ist, die einen durch im Fahrbetrieb auftre tende Längsbeanspruchung gegenüber der Ka rosserie längsbeweglichen Teil (4c ; 5c ; 7c ; 8c) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der längsbewegliche Teil (4c ; 5c ; 7c ; 8c) gegenüber einem als Dämpfer wirkenden Energiewandler (10 ; 10a ; 10b ; 1Oc ; 11) beweglich ist, durch den die Relativbewegung des Strebenteils (4c ; 5c ; 7c ; 8c) gegenüber der Karosserie abbremsbar und die Bewegungs energie der Strebe (4 ; 5 ; 7,8) zumindest teil weise in eine andere Energieform umwandelbar ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Energiewandler (10 ; 10a ; 10b ; 10c ; ll) ein Energiespeicher für durch Umwandlung der kinetischen Energie der Strebe (4 ; 5 ; 7,8) ge wonnene Energie zugeordnet ist.
3. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Energiewandler (10a) zumindest eine in Reibschluß mit dem beweglichen Teil (4c ; 5c ; 7c ; 8c) der Strebe (4 ; 5 ; 7 ; 8) stehende Kontaktbremsfläche (12 ; 13) umfaßt.
4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Energiewandler (lOb) zumindest ein von dem beweglichen Teil (4c ; 5c ; 7c ; 8c) der Strebe (4 ; 5 ; 7 ; 8) komprimierbares Druckmit telreservoir (16) umfaßt.
5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Energiewandler (lOb) ein von dem be weglichen Teil (4c ; 5c ; 7c ; 8c) der Strebe be wegbares Fluid umfaßt.
6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Energiewandler (lOc) eine Spulenan ordnung (18) umfaßt, in die der bewegliche Teil der Strebe eindringen kann.
7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher einen Akkumulator umfaßt.
8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil (4c ; 5c ; 7c ; 8c) der Strebe (4 ; 5 ; 7 ; 8) diese zumindest nahezu vollständig umfaßt.
9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strebe (4 ; 5 ; 7 ; 8) mehrteilig ausge bildet ist und gegeneinander relativbewegli che Teilabschnitte (4c, 5c, 7c, 8c ; 4d, 5d, 7d, 8d) umfaßt.
10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung der Teilabschnitte (4c, 5c, 7c, 8c ; 4d, 5d, 7d, 8d) gegeneinander bei entsprechender Beanspruchung einen Weg von mehr als einem Millimeter ausmachen kann.
11. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit mehreren Streben, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Streben (4,5 bzw. 7,8) über einen gemeinsamen Energiewandler (11) miteinander verbunden sind.
12. Kraftfahrzeug (1), insbesondere Cabriolet Fahrzeug, mit einem Tragrahmen, der zumin dest eine Strebe (4,5 ; 7,8) umfaßt, die einen durch im Fahrbetrieb auftretende Längs beanspruchung gegenüber weiteren Streben des Tragrahmens längsbeweglichen Teil (4c ; 5c ; 7c ; 8c) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der längsbewegliche Teil (4c ; 5c ; 7c ; 8c) gegenüber einem als Dämpfer wirkenden Energiewandler (10 ; 10a ; 10b ; 10c ; 11) beweglich ist, durch den die Relativbewegung der Strebe (4 ; 5 ; 7 ; 8) gegenüber dem Tragrahmen abbremsbar und die Bewegungsenergie der Strebe (4 ; 5 ; 7,8) zumindest teilweise in eine andere Energieform umwandelbar ist.
Description:
KRAFTFAHRZEUG MIT AUSSTEIFUNGSSTREBEN

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Cabriolet-Fahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Rahmen nach dem Ober- begriff des Anspruchs 12.

Bei Kraftfahrzeugen stellt sich allgemein das Problem, daß im Fahrbetrieb auftretende äußere Anregungen von Karosseriebewegungen, etwa beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten, zum Bei- spiel Schlaglöchern oder aufwärts ragenden Schwellen, unerwünschte Schwingungen des Fahr- zeugaufbaus auslösen können. Solche Schwingungen im Fahrzeugaufbau mindern Fahrsicherheit und- komfort. Dieses Problem tritt in besonderem Maß bei Cabriolet-Fahrzeugen mit einer selbst- tragenden Karosserie auf, die aufgrund des nicht starren Daches, das vor allem im geöffneten Zu- stand die Karosserie nicht aussteifen kann, einen Stabilitätsnachteil gegenüber geschlos- senen Fahrzeugaufbauten aufweisen. Grundsätzlich stellt es sich jedoch bei allen Fahrzeugen, auch bei solchen, die keine selbsttragende Karosserie haben, etwa auch bei Rahmenfahrzeugen, zum Bei- spiel Motorrädern oder Fahrzeugen mit Aluminium- karosserien, die ganz oder teilweise von einem Profilrahmen unterstützt sind.

Es ist bekannt, gegen den Aufbau von Schwingun- gen sog. Schwingungstilger vorzusehen, d. h.

Dämpfungsmassen, die jeweils geeignet sind, Schwingungen bestimmter Frequenzen, auf die die Tilger abgestimmt sind, zu dämpfen. Die Abstimmung ist jeweils nur auf eine bestimmte einzelne Frequenz möglich ; zudem ist eine Anpassung an den jeweiligen Fahrzeugtyp er- forderlich, wobei die Anordnung der Tilger in Karosseriehohlräumen konstruktiv schwierig ist.

Die Tilger selbst müssen eine große Masse haben, was einem gewünschten geringen Fahrzeuggewicht und einem sparsamen Betrieb entgegenwirkt.

Die DE 198 20 617 C2 zeigt die Möglichkeit, ein- zelne, in sich längenvariable Streben einer selbsttragenden Karosserie oder eines Fahr- zeugrahmens mit einer Aufnahmeeinheit für eine äußere Längsbeanspruchung der jeweiligen Strebe, einem Stellglied zum Bewirken einer aktiven Gegenkraft und einer Steuereinheit für das Stellglied auszurüsten. Dadurch kann selektiv der äußeren Schwingungsanregung mit kurzen An- sprechzeiten entgegengewirkt werden. Allerdings erfordert dieses einen hohen konstruktiven Aufwand, da für jede Strebe Steuereinheiten und Stellglieder vorgesehen werden und jeweils mit Energie für ihren Einsatz versorgt werden müssen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei einem Kraftfahrzeug der genannten Art das Abmildern von äußeren Schwingungsanregungen zu vereinfachen.

Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12, die einzeln oder in Kombination miteinander verwirklicht sein können. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen 2 bis 11.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 12 kann für ein Fahrzeug mit ganz oder teilweise selbsttragender Fahrzeugkarosserie und/oder ein Fahrzeug mit Tragrahmen eine Schwingungsverminderung durch eine rein passive Hemmung einer Streckung oder Stauchung von Streben, also langerstreckten Strukturen der Karosserie oder des Rahmens, durch eine Dämpfung ohne die Notwendigkeit einer eigenen Energieversorgung von Stellgliedern oder Aufnahmeeinheiten an diesen Streben erreicht werden. Derartige Bauteile sind vollständig entbehrlich, was Konstruktion und Montage zu- sätzlich vereinfacht. Dabei ist eine möglichst große passive Dämpfung der Bewegung vorteilhaft, um den Widerstand gegen Aufbau von Schwingungen zu erhöhen. Hierzu kann auch ein Bewegungsweg des Strebenteils oder der Strebe von mehreren Millimetern bei entsprechender Beanspruchung beitragen.

Bei Vorsehen eines Energiespeichers kann die aus der Bewegung der Karosseriestrebe (n) gewonnene Energie zwischengespeichert und für andere Zwecke genutzt werden.

Sofern die Strebe (n) als von der eigentlichen, beispielsweise selbsttragenden, Karosserie ge- sonderte Aussteifungsbauteile ausgebildet ist oder sind, kann eine Montage der Strebe (n) mit dem jeweiligen Energiewandler nach Art eines vorgefertigten Moduls unter dem Fahrzeugboden erfolgen. Zudem kann jede Strebe damit auch außerhalb des jeweiligen Schwingungsabbaus die Funktion eines aussteifenden Bauteils bei einem Fahrzeug mit etwa selbsttragender Karosserie erfüllen. Die Streben können auch Bestandteil eines tragenden Rahmens sein. Bei Fahrzeugen mit mehreren Aussteifungsstreben kann auch ein Teil erfindungsgemäß und ein anderer Teil herkömmlich an beiden Enden fest angebunden-mit einer minimalen Dämpfung von weniger als einem Prozent - oder mit aktiver Gegenkraftwirkung über Aktuatoren bei ebenfalls minimaler Dämpfung aus- gebildet sein.

Ein dämpfender Energiewandler kann etwa dadurch geschaffen sein, daß der bewegliche Teil der Strebe nach Art eines Kolbens in Fluid eintaucht und dieses bei Längsbeanspruchung der Strebe bewegt. Vorteilhaft kann das Fluid dann über einen Propeller geleitet werden und durch dessen Drehung elektrische Energie erzeugen.

Eine verschleißfreie Relativbewegung des beweglichen Teils der Strebe ist dann möglich, wenn dieser berührungslos in ein Magnetfeld einer Spulenanordnung eintaucht. Durch die Bewegung der Strebe können dann Spannungen induziert und genutzt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungs- beispielen des Gegenstandes der Erfindung.

In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Unterbodens eines Kraftfahrzeugs von unten mit im wesentlichen diagonal erstreckten Aussteifungsstreben, Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 mit jeweils zwei in einen gemeinsamen Energiewandler einmündenden Streben, Fig. 3 eine Detailansicht eines beweglichen Strebenteils, der in reibschlüssigem Kontakt zu einem mechanischen Energie- wandler steht, Fig. 4 eine Detailansicht eines beweglichen Strebenteils, der nach Art eines Kolbens

in einen ein Fluid umfassenden Energie- wandler eingreift, Fig. 5 eine Detailansicht eines beweglichen Strebenteils, der berührungslos in einen eine Spulenanordnung umfassenden Ener- giewandler eingreift, Gemäß dem gezeichneten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Bodengruppe 2 eines Fahrzeugs 1 ein vorderes Paar 3 von Aussteifungsstreben 4,5 und ein hinteres Paar 6 von Aussteifungsstreben 7,8 zugeordnet, die jeweils im wesentlichen diagonal verlaufen. Diese Anzahl und Anordnung von Streben ist nicht zwingend und nur beispielhaft.

Die Paare 3,6 sind hier ungefähr jeweils symmetrisch bezüglich einer vertikalen Längs- mittelebene 9. Ihre Streben 4,5 bzw. 7,8 erstrecken sich von äußeren Randbereichen des Bodens 2 bis nahe an die vertikale Längsmittelebene 9. Sie sind hier jeweils als von dem Boden 2 gesonderte Profile, etwa Rohr- oder Kastenprofile, aus Metall oder etwa auch einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet.

Die Form der Streben 4,5, 7, 8 kann von der hier gezeigten Geradlinigkeit erheblich abwei- chen. Auch etwa abgewinkelte und/oder bereichs- weise flächige Bauteile kommen in Betracht.

Die Streben 4,5, 7,8 sind an ihren in Querrichtung auswärts weisenden Enden 4a, 5a, 7a, 8a mit dem Boden 2 verbunden. Hierfür können die Enden als abgeflachte Flanschbereiche aus- gebildet sein, die jeweils eine Bohrung zum Durchgriff eines Befestigungsmittels aufweisen.

Auch ein Verschweißen oder andersartiges Fest- legen der Streben 4,5, 7,8 an der Karosserie ist möglich.

Mit ihren der Karosserieanbindung gegenüber gelegenen Endbereichen 4b, 5b, 7b, 8b sind die Streben 4,5 des Paares 3 bzw. 7,8 des Paares 6 jeweils an und relativbeweglich zu einem Energiewandler 10,11 gehalten, der seinerseits an der Fahrzeugkarosserie gehalten ist. Gemäß Figur 1 ist dabei jeder Strebe 4,5, 7,8 genau ein Energiewandler 10, 10a, lOb, lOc als Halterung zugeordnet. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 münden immer zwei Streben 4,5 eines Paares 3 bzw. 7,8 eines Paares 6 in einen gemeinsamen bewegungsdämpfenden Energiewandler 11.

Ein Energiewandler 10, 10a, lOb, 10c, 11 ist da- bei eine Vorrichtung, in der eine Bewegungsener- gie eines beweglichen Teils der Strebe 4,5, 7, 8, der hier durch die gesamte jeweilige Strebe gebildet ist, in seiner Bewegung abgebremst wird und seine Bewegungsenergie zumindest teilweise in eine andere Energieform überführt. Dadurch ergibt sich eine möglichst hohe Dämpfung der

Bewegung der jeweiligen Strebe 4,5, 7,8, ohne daß ein aktives Bauteil erforderlich wäre. Die Dämpfung sollte gegenüber einer festen Ein- spannung beider Enden einer durchgehenden Strebe sich zumindest verdoppeln. Jede Strebe 4,5, 7, 8 hat daher hier ein karosseriefestes Ende 4a, 5a, 7a, 8a und ein freies Ende 4b, 5b, 7b, 8b, das in dem Energiewandler 10, 10a, 10b, 10c bzw.

11 gebremst und dadurch bewegungsdämpfend beweglich gehalten ist. Die Streben 4,5, 7,8 könnten auch jeweils beispielsweise in der Mitte geteilt sein und dann einen beweglichen Teil 4c, 5c, 7c, 8c und einen karosseriefesten Teil 4d, 5d, 7d, 8d umfassen, wobei dem karosseriefesten Teil der Strebe dann der jeweilige Energie- wandler 10, 10a, lOb, lOc zugeordnet wäre, wie dies in den Figuren 3 bis 5 angedeutet ist.

Durch den oder die jeweiligen als Dämpfer wirkenden Energiewandler 10, 10a, lOb, lOc, 11 wird einer äußeren Anregung einer Schwingung, etwa durch Überfahren eines Schlaglochs oder einer Schwelle, durch die eine Verwindung in der Karosserie auftritt, passiv entgegengewirkt.

In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Energiewandler 10a mechanisch ausge- bildet und umfaßt zwei in Reibschluß mit dem beweglichen Strebenteil 4c, 5c, 7c, 8c stehende Bremsoberflächen 12,13. Deren Anlagespannung an den beweglichen Strebenteil 4c, 5c, 7c, 8c kann

manuell oder automatisch nachstellbar sein, etwa durch Federkraft unterstützt.

Wenn etwa durch einseitiges Überfahren einer Unebenheit auf die Strebe 4,5, 7,8 eine Zug- kraft in Richtung des Pfeils 14 auf diese einwirkt, ist sie bestrebt, sich in dieser Richtung gegenüber den Oberflächen 12,13 zu bewegen. Durch den Reibschluß wird der Auszug jedoch gehemmt und dadurch eine Dämpfung bewirkt. Damit wird der äußeren Anregung entgegengewirkt. Da die Bremswirkung unmittelbar einsetzt, ergeben sich sehr kurze Ansprech- zeiten, so daß Anregungsfrequenzen von einigen Hz bis zu einigen 10 Hz effektiv entgegengewirkt werden kann. Die Bewegungsenergie wird hierbei hauptsächlich in Wärmeenergie umgewandelt.

Der Energiewandler lOb gemäß Figur 4 erfüllt prinzipiell die gleiche Abbrems-und Dämpfungs- funktion für die Längsbewegung eines beweglichen Strebenteils 4c, 5c, 7c, 8c. Hier wird die Dämpfung dadurch erreicht, daß der bewegliche Strebenteil 4c, 5c, 7c, 8c an seinem dem Ener- giewandler zugewandten Ende als Kolben 15 aus- gebildet ist, der in ein Druckmittelreservoir 16 mit einem hochviskosen Fluid eintaucht. Dieses kann entweder in einem geschlossenen Druckbe- hälter angeordnet sein oder wird durch Bewegung des Kolbens 15 über einen Impeller 17 geleitet und treibt ihn an. Der Drehwiderstand des Impellers 17 kann dabei einstellbar sein. An

diesem kann durch seine Drehbewegung mittels eines Generators elektrische Energie gewonnen und anderweitig genutzt werden.

Der Energiewandler lOc nach Figur 5 erfüllt prinzipiell die gleiche Abbrems-und Dämpfungsfunktion für die Längsbewegung eines beweglichen Strebenteils 4c, 5c, 7c, 8c, wobei hier eine berührungslose Dämpfung nach Art einer Wirbelstrombremse erfolgt, wodurch der Ver- schleiß minimiert ist. Dabei dringt der beweg- liche Strebenteil 4c, 5c, 7c, 8c eine Spulenan- ordnung 18 ein und induziert eine Gegenspannung U nach der Lenzschen Regel, so daß das sich aufbauende Magnetfeld die Bewegung abbremst. Die induzierte Spannung U kann als Potential zur Verrichtung von Arbeit abgegriffen und genutzt werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeichnet) bildet das erfindungsgemäße Fahrzeug einen Gitterrohrrahmen aus, der als Tragwerk für die Karosserie dient, die dann nicht selbsttragend sein muß. Streben dieses Rahmens können hierbei ebenfalls erfindungsgemäß ausgebildet sein, so daß dann der Rahmen nicht starr ist, sondern, wie unten erläutert, auf äußere Schwingungsanregung dämpfend reagieren kann. Ebenso kann die Erfindung auch auf einen Tragrahmen etwa eines Motorrads angewandt werden.

Auch können mehrere unterschiedliche Energie- wandler 10, 10a, lOb, 10c, 11 an Streben 4,5, 7,8 desselben Fahrzeugs 1 zum Einsatz kommen und je nach Raumverhältnissen und sonstigen Parametern kombiniert werden.

Ebenso ist es möglich, neben den gezeigten pas- siven Energiewandlern an anderen Streben aktive Schwingungstilger zum Einsatz zu bringen, derart, daß dort jeweils einer Strebe 4,5, 7,8 eine Aufnahmeeinheit für ihre Längsbewegung und ein Stellglied zur Entgegenwirkung gegen diese Längsbewegung zugeordnet wird. Im Unterschied zu einer solchen aktiven Gegenwirkung, die nicht auf einer Dämpfung, sondern einer aktiv aufzu- bringenden Gegenkraft beruht, ist bei der erfin- dungsgemäßen Ausbildung durch den Energiewandler 10, 10a, lOb, lOc, 11 eine rein passive und mög- lichst hohe Dämpfung gegeben.