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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung bewegbarer Fahrzeugaußenelemente, insbesondere
von Verdeckelementen eines Cabriolet-Fahrzeugs, nach der im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 näher
definierten Art.
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Die
Betätigung
von automatisch bewegbaren Fahrzeugaußenteilen, welche insbesondere
Verdeckelemente eines Cabriolet-Fahrzeugs
und Heck- bzw. Kofferraumdeckel darstellen, erfolgt in der Praxis üblicherweise
durch Fluidantriebe in Form von Hydraulikzylindern, die mit einem
Ende an der Fahrzeugkarosserie angelenkt sind und mit dem anderen Ende
an die zu schwenkenden Fahrzeugaußenelemente angreifen.
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Bei
den bekannten hydraulischen Antrieben zur Verschwenkung eines Fahrzeugaußenelementes ist
insbesondere die begrenzte Flexibilität hinsichtlich der Gestaltung
der Bewegungsbahn des Fahrzeugaußenelementes nachteilig.
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Aus
der Praxis ist es von Cabriolet-Fahrzeugen auch bekannt, dass ein
Verdeck oder ein Verdeckkastendeckel über einen elektrischen Antrieb bewegt
wird. Hierbei kommen Linearantriebe zum Einsatz, welche als Ersatz
für eine
hydraulische Ansteuerung für
die entsprechende Anwendung konstruiert sind, wobei die von einem
Elektromotor erzeugte Linearbewegung über einen geeigneten Mehrgelenk-Mechanismus
an das wenigstens eine schwenkbare Fahrzeugaußenelement übertragen wird. Die Realisierung
gewünschter
Bewegungsbahnen eines bewegbaren Fahrzeugaußenelementes gestaltet sich
hier teilweise sehr aufwändig.
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Besonders
gravierend wirken sich die vorbezeichneten Nachteile bei der Betätigung von
mehreren schwenkbaren Fahrzeugau ßenelementen aus, wie sie beispielsweise
die Verdeckelemente eines Cabriolet-Fahrzeugs darstellen. Bei Cabriolet-Fahrzeugen,
deren Verdeck in einem geöffneten
Zustand zusammengefaltet bzw. zusammengeklappt und üblicherweise
in einem Ablageraum im Heckbereich des Fahrzeuges abgelegt ist,
besteht die Problematik, mit einem möglichst leichten Verdeck und
einer einfachen Kinematik eine Verdeckbewegung zwischen dessen Endlagen
zu realisieren, wobei bei der Auslegung der Bewegungsbahnen des
Verdecks einerseits eine ausreichende Höhe hinsichtlich des Kopfbereiches
von Fahrzeuginsassen und andererseits eine möglichst geringe Höhe in Bezug
auf mögliche
räumliche
Begrenzungen, wie z. B. ein Garagendach, zu berücksichtigen ist.
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Üblicherweise
werden die Dachelemente eines Verdecks hierzu über ein Verdeckgestänge angetrieben,
welches über
ein Hauptlager an eine Karosserie angebunden ist und in der Regel
hydraulisch über
Gelenke eine Kraftübertragung
vom Antriebsmotor bis zu einem frontseitigen Ende des Verdecks herstellt.
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Wenngleich
die Bewegungsabläufe
für einen Spannbügel, einen
Verdeckkastendeckel und den Verdeckmechanismus an sich separat gestaltet
werden können,
ist jedoch bei dem Verdeckmechanismus meist eine Zwangssteuerung über den
hydraulischen Antrieb gegeben, womit die einzelnen Gelenke des Verdeckgestänges nicht
separat ansteuerbar sind.
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Die
deutsche Patentschrift
DE
198 47 983 C1 beschreibt ein mehrteiliges, versenkbares
Fahrzeugverdeck, welches die Möglichkeit
der Ansteuerung von mehreren Verdeckelementen unabhängig voneinander
bietet. Hierzu wird ein mehrteiliges, versenkbares Fahrzeugverdeck
mit wenigstens zwei biegesteifen Verdeckelementen, die schwenkbar
miteinander und über
wenigstens ein Verdeckelement schwenkbar mit der Fahrzeugkarosserie
verbunden sind, derart ausgestaltet, dass zur Verbindung der wenigstens
zwei biegesteifen Verdeckelemente miteinander bzw. mit der Fahrzeugkarosserie
Drehgelenke vorgesehen sind, wobei je Verbindung wenigstens eines
der Drehgelenke mittels eines fluidischen Antriebs antreibbar ist.
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Bei
den bekannten Lösungen
zur Betätigung schwenkbarer
Fahrzeugaußenelemente
erfolgt die Ansteuerung des zentralen Antriebs oder gegebenenfalls
einzelner Antriebe für
unterschiedliche Fahrzeugaußenelemente
in der Praxis in Abhängigkeit der
Position der zu bewegenden Fahrzeugaußenelemente, welche z. B. mittels
Endschaltern oder alternativ mittels analoger Sensoren, wie z. B.
Potentiometern, erfasst wird.
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Der
zugehörige
Steuerungsalgorithmus beinhaltet dabei in der Regel als zentrales
Element einen sogenannten Zustandsautomaten, der in Abhängigkeit
von der Schalter- bzw. Positionsinformation den logischen Zustand ändert und
dem erkannten Zustand zugeordnete Signale zur Bestromung von Aktoren
ausgibt.
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Die
Abfolge der Bewegungen mehrerer Fahrzeugaußenelemente, wie z. B. bei
einem Verdeck, erfolgt – insbesondere
bei dem in der Praxis üblichen
Einsatz einer zentralen hydraulischen Antriebseinheit – sequentiell,
da parallele Teilbewegungen nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich sind.
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Ein
harmonischer Bewegungsablauf ohne Stocken ist zudem bei Antrieben
aufgrund der zum sicheren Betrieb erforderlichen Zeitspannen, in
denen zum sicheren Erreichen des Endanschlags nach Auslösen eines
Endschalters der Antrieb weiter bestromt wird, nicht möglich.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur
Betätigung
bewegbarer Fahrzeugaußenelemente,
insbesondere von Verdeckelementen eines Cabriolet-Fahrzeugs, nach
der eingangs näher
beschriebenen Art zu schaffen, welche im Hinblick auf einen einfachen,
flexibel gestaltbaren, schnelleren und harmonischeren Bewegungsablauf
bei der Bewegung der Fahrzeugaußenelemente,
eine einfachere Konstruktion und ein geringeres Gewicht verbessert
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 genannten
Merkmale gelöst.
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Wenn
eine Vorrichtung zur Betätigung
bewegbarer Fahrzeugaußenelemente
erfindungsgemäß derart
ausgestaltet ist, dass mehrere Antriebe vorgesehen sind, welche
durch eine übergeordnete Auswerte-
und Steuereinheit angesteuert werden, wobei die Auswerte- und Steuereinheit
zur Bewegung eines Fahrzeugaußenelementes
entlang einer durch Referenzpunkte vordefinierten Bewegungsbahn
für einen
dem jeweiligen Fahrzeugaußenelement
zugeordneten Antrieb eine Führungsgröße berechnet
und ausgibt, welche in Abhängigkeit
einer sensorisch ermittelten Position der Fahrzeugaußenelemente
und der für
einen weiteren Antrieb ausgegebenen Führungsgröße bestimmt wird, können vorteilhafterweise
auf einfache Art und Weise beliebige, flexible Bewegungsbahnen dargestellt
werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt eine parallele Bewegung verschiedener Antriebe mit verschiedenen
Geschwindigkeiten zur Reduzierung der Bewegungslaufzeit, wobei durch
die aufeinander abgestimmte Ansteuerung der verschiedenen Antriebe
die Realisierung einer harmonischen Bewegung mehrerer Fahrzeugaußenelemente
ohne Stockungen oder Wartezeiten entlang einer gegebenenfalls vorher
erlernten Kurvenbahn möglich
ist.
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Weiterhin
von Vorteil ist bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Antriebs
für ein schwenkbares
Fahrzeugaußenelement
die Möglichkeit
der Bereitstellung von Komfort funktionen, wie einer den räumlichen,
ggf. über
eine geeignete Sensorik ermittelten Umgebungsbedingungen angepasste Automatik,
mittels der z. B. ein Verdeck bei vordefinierten Umgebungsbedingungen
oder Ereignissen, wie z. B. Regen, selbständig schließt oder öffnet.
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Des
Weiteren ist die Betätigung
auch nur eines schwenkbaren Fahrzeugaußenelementes oder ausgewählter Fahrzeugaußenelemente
z. B. über eine
Fernbedienung möglich,
womit beispielsweise bei einem Verdeck das Aufklappen oder Verschieben lediglich
eines Front-Dachelementes und somit die Schaffung eines Targa-ähnlich geöffneten
Verdecks bzw. die Realisierung einer Art Schiebedachfunktion möglich ist.
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Prinzipiell
können
die Antriebe alle aber teilweise als hydraulische Antriebe oder
als Elektromotoren ausgebildet sein, wobei unter Elektromotoren im
weiteren Sinne auch komplexere, elektromotorische Antriebssysteme
zu verstehen sind.
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Die
Verwendung von Elektromotoren bietet den Vorteil, dass durch die
Vermeidung von systembedingten Totzeiten eines hydraulischen Antriebs und
dessen vergleichsweise geringer Steifigkeit ein deutlich schnellerer
Bewegungsablauf realisierbar ist.
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Das
Vorsehen eines Elektromotors als Antrieb eines bewegbaren Fahrzeugaußenelementes hat
des Weiteren den Vorteil, dass eine Software basierte Einklemmerkennung
vorgesehen werden kann, indem vorhandene Informationen, wie die Stromaufnahme
eines Antriebs oder eine Positionsänderung eines Antriebs, ausgewertet
werden. Somit ist ergänzend
oder alternativ eine einfache Ermittlung einer Einklemmsituation
ohne weitere Sensoren durchführbar,
wobei mit geringer Reaktionszeit z. B. bei einem Verdeck ein Verdeckstopp
oder eine reversible Ver deckbewegung einleitbar ist. Des Weiteren ist
auf diese Weise eine vereinfachte Ortung der Störstelle möglich.
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Elektromotoren
stellen kostengünstige,
einfache und kompakte Bauelemente dar, welche bei den erforderlichen
Motorkräften
mit geringem Bauraumbedarf ausgelegt werden können und universal für verschiedene
Gelenke und verschiedene schwenkbare Fahrzeugaußenelemente oder Baugruppen
hiervon eingesetzt werden können.
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Darüber hinaus
bieten sie alle Möglichkeiten zur
Steuerung und Regelung der Antriebe entsprechend der gewünschten
unabhängigen
Bewegungen der Gelenkpunkte bzw. Gelenke unabhängig von den Umgebungstemperaturen,
sind geräuscharm
und haben einen geringen Wartungsbedarf.
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Es
ist zweckmäßig, wenn
die Antriebe zur Bewegung schwenkbarer Fahrzeugaußenelemente in
erster Linie zur Ausführung
einer Drehbewegung an einer Drehachse zwischen zwei Fahrzeugaußenelementen
ausgelegt sind, jedoch ist es auch denkbar, dass wenigstens einer
der verwendeten Antriebe zur Linearbewegung eines Fahrzeugaußenelementes
ausgelegt ist.
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Der
Begriff „Gelenk" ist somit in seinem
weitesten Sinne zu verstehen und schließt eine lineare, translatorische
Relativbewegung zwischen Fahrzeugaußenelementen zulassende Schubgelenke, eine
Schraubbewegung zulassende Schraubgelenke und eine rotatorische
Bewegung zulassenden Drehgelenke ein.
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Hinsichtlich
der Ansteuerung der den Fahrzeugaußenelementen zugeordneten Antriebe
ist es vorteilhaft, wenn die Auswerte- und Steuereinheit für jeden Antrieb z. B. zyklisch
eine noch verbleibende Bewegungsstrecke bis zum nächsten Referenzpunkt ermittelt,
die für
die einzelnen Antriebe verbleibenden Bewe gungsstrecken miteinander
vergleicht und hieraus die Führungsgröße für jeden
Antrieb generiert.
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Zur
Optimierung der Ansteuerung im Hinblick auf einen harmonischen,
benutzer- und situationsspezifischen sowie zeitoptimierten Bewegungsablauf
ist es vorteilhaft, wenn die Auswerte- und Steuereinheit die für einen
Antrieb ermittelte Führungsgröße an einen
untergeordneten, dem betreffenden Antrieb zugeordneten Regler ausgibt,
welcher kontinuierlich einen durch Messung ermittelten Ist-Wert
mit der Führungsgröße vergleicht
und bei einer Regelabweichung eine Stellgröße an die Auswerte- und Steuereinheit
ausgibt, welche in Abhängigkeit hiervon
ein Stellsignal an die jeweiligen Antriebe ausgibt.
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Mit
einer solchen Regelung kann die Funktionalität der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter verschiedenen Randbedingungen, wie z. B. über den gesamten spezifizierten
Temperaturbereich, bei spezifikationsgemäßer Bauteilalterung sowie u.
U. auch im Fehlerfall, z. B. bei einer Schwergängigkeit eines Antriebes, gewährleistet
und ein Stillstand während des
Bewegungsablaufs vermieden werden.
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Da
die Regelung jedes Antriebs unter allen Bedingungen in Abhängigkeit
zu jedem anderen Antrieb erfolgt, ist es zweckmäßig, von einer so genannten
statischen Master-Slave-Regelung abzusehen, da die Definition eines
Masters im Hinblick auf die genannten Funktionen unter allen denkbaren
Randbedingungen kaum möglich
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist wenigstens einer der Antriebe als ein Elektromotor
ausgebildet, welcher ein Antriebsmoment direkt in das einem bewegbaren
Fahrzeugaußenelement
zugeordnete Gelenk einleitet, wobei das antreibbare Gelenk z. B.
ein tragendes Drehgelenk sein kann.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung bilden
die bewegbaren Fahrzeugaußenelemente
Verdeckelemente eines Verdecks für
ein Cabriolet-Fahrzeug, insbesondere zusammenfaltbare Dachelemente,
einen Spannbügel und/oder
einen Verdeckkastendeckel, und gegebenenfalls einen Heck- bzw. Kofferraumdeckel,
wobei die Verbindung der Verdeckelemente untereinander bzw. mit
der Fahrzeug-Karosserie mittels jeweils wenigstens eines Gelenks
ausgeführt
ist und jeweils wenigstens ein Gelenk unterschiedlicher Verbindungen separat
ansteuerbar ist.
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Mit
einem erfindungsgemäßen Antrieb
kann vorteilhafterweise nicht nur ein deutlich schnellerer Bewegungsablauf
realisiert werden, sondern es können
Bewegungsbahnen dargestellt werden, welche sowohl den Forderungen
nach einer ausreichenden Kopfhöhe
für Passagiere
z. B. im Fond gerecht werden als auch einen Beschädigungsschutz
durch Einhalten eines Abstandes gegenüber einem Höhenhindernis, wie beispielsweise
einer Garagendecke, bieten.
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So
kann beispielsweise durch eine Abstandssensorik und in der übergeordneten
Auswerte- und Steuereinheit abgelegte Ansteuermodi die Verdeckbewegung
der zur Verfügung
stehenden Raumhöhe
optimal angepasst werden.
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Auch
kann die Bewegungsbahn des Verdecks mit der Erfindung so flach gestaltet
werden, dass eine Verdeckbewegung bei langsamer Fahrt, z. B. im
Stadtverkehr, möglich
ist.
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In
einer vorteilhaften Ausführung
ist jeder Verbindung der Verdeckelemente untereinander bzw. mit
der Fahrzeugkarosserie um eine Drehachse ein Antrieb zugeordnet.
Auf diese Weise lässt
sich die höchste
Flexibilität
hinsichtlich einer unabhängigen Bewegung
der einzelnen Verdeckelemente realisieren.
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In
hiervon abweichenden Ausführungen
ist es jedoch auch denkbar, dass nicht jeder Drehachse ein Antrieb
zugeordnet ist, sondern dass ein Antrieb für mehr als eine Drehachse verwendet
wird. In der Praxis lassen sich häufig Drehachsen, insbesondere Drehachsen
mit einem nahezu synchronen Bewegungsablauf, auf einfache Weise
koppeln, wobei eine Aufsplittung eines Antriebs auf zwei oder mehr
drehende wellen denkbar ist, oder eine Zwangsführung einer der Drehachsen.
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Wenn
ein Antrieb mehreren Drehachsen zugeordnet ist, lassen sich erheblich
Kostenvorteile und eine deutliche Reduktion des Bauraumbedarfes
erzielen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass
eine Verbindung der Verdeckelemente untereinander bzw. mit der Fahrzeugkarosserie
durch wenigstens ein ansteuerbares Drehgelenk und wenigstens ein
passives Drehgelenk gebildet wird, wobei die zugeordnete Drehachse
der Verbindung eine Drehachse eines passiven Drehgelenks ist. Bei
der Verwendung von aktiven Drehgelenken, welche eine unmittelbare
angetriebene Verbindung zwischen zwei Teilen darstellen, und passiven Drehgelenken,
welche z. B. durch eine Nietung gebildet sein können und nur eine Drehachse
bilden, kann eine Verbindung zwischen zwei Verdeckelementen bzw.
einem Verdeckelement und der Fahrzeug-Karosserie derart gestaltet
werden, dass das aktive Drehgelenk nicht direkt an der Drehachse
der Verbindung angreift, sondern die Verdrehung hieran beispielsweise
mittels eines Hilfshebels bewirkt, so dass das aktive Drehgelenk
nur dem erforderlichen Drehmoment stand halten muss und nicht den
weiteren im Gelenkpunkt der Verbindung auftretenden Kräften. Das
aktive Drehgelenk bildet somit bei einer derartigen Ausgestaltung
einen Antrieb für
ein die eigentliche Drehachse der Verbindung bildendes passives Drehgelenk.
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Hinsichtlich
der Anordnung der Antriebe sind viele Alternativen möglich, wobei
die Antriebe, insbesondere bei einer Ausgestaltung als Elektromotoren, bei
in Fahrzeuglängsrichtung
verschwenkbaren Fahrzeugaußenelementen
je nach Package-Gestaltung
zentral auf der Fahrzeuglängsachse
oder dezentral zur Fahrzeuglängsachse
angeordnet sein können.
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Bei
einem Verdeck können
die Vorteile eines Elektromotors als Antrieb optimal genutzt werden,
da hier Totzeiten eines hydraulischen Antriebs und dessen geringere
Steifigkeit insbesondere für
die Schnelligkeit und Flexibilität
des Bewegungsablaufs besonders störend sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn ein Elektromotor mit einem Drehgelenk eine
Bauraum sparende bauliche Einheit bildet. Ein Elektromotor kann jedoch
auch auf Distanz zu einem Drehgelenk angeordnet und mit diesem beispielsweise über eine
biegsame Welle verbunden sein.
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Je
nach Anordnung der Elektromotoren sind die von den Elektromotoren
zu Paarungen von Drehgelenken führenden,
vorzugsweise biegsamen Wellen hinsichtlich ihrer Torsionssteifigkeit
so auszulegen, dass sich unterschiedliche Längen von dem Elektromotor zu
dem Drehgelenk nicht auf den Gleichlauf von gegenüberliegend
angeordneten Drehgelenken auswirken.
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Wenn
das zu verschwenkende Fahrzeugaußenelement ein Deckelelement
ist, welches aus einer Schließstellung
wenigstens an einer Kante durch Verschwenkung mittels wenigstens
eines antreibbaren Drehgelenks und wenigstens eines zugeordneten
Antriebs um eine gegenüberliegende
Kante anhebbar ist, wie z. B. ein Kofferraumdeckel oder ein Verdeckheckkastendeckel
oder ein diese beiden Funktionen kombinierender heckseitiger Deckel
des Fahrzeugs, ist es häufig
gewünscht,
ein Drehge lenk, welches an der der Drehachse des Deckelelements zugeordneten
Kante zur Festlegung des Deckelelements an der Fahrzeugkarosserie
dient, möglichst platzsparend
auszuführen.
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Hierbei
ist es besonders vorteilhaft, wenn das wenigstens eine antreibbare
Drehgelenk an einem Gestänge
angreift, welches mit einem Ende an der Fahrzeugkarosserie gelenkig
festgelegt ist und mit dem anderen Ende an einem in Fahrzeuglängsrichtung
beabstandet zu einer Drehachse des Deckelelements liegenden Bereichs
des Deckelelements gelenkig festgelegt ist.
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Auf
diese Weise wird das wenigstens eine antreibbare Drehgelenk aus
dem Bereich der gelenkigen Anbindung an die Fahrzeugkarosserie heraus verlagert,
so dass diese mit geringstem Bauraumbedarf beispielsweise mit einem
Schwanenhalslager ausführbar
ist. Durch die räumliche
Distanz des wenigstens einen antreibbaren Drehlagers zu der passiven
Anlenkung des Deckelelements an die Fahrzeugkarosserie kann der
Bereich der Anlenkung auch als ein Wasserkanal ausgebildet sein,
ohne dass deswegen zusätzliche
Maßnahmen
zum Schutz von elektrischen Bauteilen vor Feuchtigkeit ergriffen werden
müssen.
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Des
Weiteren kann es vorgesehen sein, dass das Gestänge mit dem wenigstens einen
aktiven Drehgelenk aus zwei miteinander verbundenen Hebeln gebildet
ist, welche unterschiedlich lang sind, wobei das Deckelelement in
seiner Schließstellung durch
Verschwenken des Gestänges
in eine Übertotpunktstellung
verriegelbar ist. Bei einer derartigen Verschwenkbarkeit des Gestänges wird
ohne zusätzliche
Verriegelungsmittel eine Verschlussmöglichkeit geschaffen, da in Übertotpunktstellung
das Deckelelement nicht mehr zu öffnen
ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach
der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Mehrere
Ausführungsbeispiele
einer Vorrichtung nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch
vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
vereinfachte dreidimensionale Ansicht eines Verdecks für ein Cabriolet-Fahrzeug
in Alleinstellung, wobei sich das Verdeck in Schließstellung
befindet;
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2 eine
vereinfachte Draufsicht auf einen Elektromotor und zwei hiermit
wirkverbundene Drehgelenke eines Dachelementes des Verdecks gemäß 1;
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3 eine
vereinfachte, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Drehgelenks
gemäß 1 und 2;
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4 eine
weitere teilweise geschnittene Seitenansicht des Drehgelenks gemäß 3;
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5 einen
Schnitt durch das Drehgelenk der 3 und 4 entlang
einer Linie B-B in 3;
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6 einen
Schnitt durch das Drehgelenk der 3 und 4 entlang
einer Linie A-A in 3;
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7 eine
vereinfachte dreidimensionale Darstellung einer Anbindung eines
Spannbügels
des Verdecks gemäß 1 in
Alleinstellung;
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8.1 bis 8.11 jeweils
eine schematisierte Positionsskizze der Dachelemente des Verdecks
gemäß 1 während eines
ersten Bewegungsablaufs zur Verdecköffnung;
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9.1 bis 9.13 jeweils
eine schematisierte Positionsskizze der Dachelemente des Verdecks
gemäß 1 während eines
zweiten Bewegungsablaufs zur Verdecköffnung;
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10.1 bis 10.12 jeweils
eine schematisierte Positionsskizze der Dachelemente des Verdecks
gemäß 1 während eines
dritten Bewegungsablaufs zur Verdecköffnung;
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11.1 bis 11.5 jeweils
eine schematisierte Positionsskizze der Dachelemente des Verdecks
gemäß 1 während eines
vierten Bewegungsablaufs zur Verdecköffnung;
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12.1 bis 12.3 jeweils
eine schematisierte Positionsskizze eines Verdeckkastendeckels während eines
Bewegungsablaufs zwischen einer geöffneten Stellung des Verdeckkastendeckels
und einer verriegelten Schließstellung;
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13 ein
Blockdiagramm, welches das Prinzip der Steuerung und Regelung des
Verdecks gemäß der 1 verdeutlicht;
und
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14 ein
Blockdiagramm mit Regelkreisen für
Antriebe des Verdecks der 1.
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Bei
den nachfolgend beschriebenen Ausführungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
dient diese zur Betätigung
schwenkbarer Fahrzeugaußenelemente,
welche hier jeweils als ein Ver deckelement eines Verdeckelements
eines Verdecks 1 eines Cabriolet-Fahrzeugs 2 ausgebildet
sind.
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In 1 ist
das Verdeck 1 für
das insgesamt mit 2 bezeichnete, in den 11.1 bis 11.5 näher gezeigte
Cabriolet-Fahrzeug 2 dargestellt,
welches drei zusammenfaltbare, durch bezüglich einer Fahrzeuglängsachse
gegenüberliegende äußere Dachrahmenprofilpaare 3, 4, 5 begrenzte
Dachelemente 6, 7, 8 aufweist.
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Bei
dem in den Figuren gezeigten Verdeck 2 handelt es sich
jeweils um ein so genanntes Hard-Top-Klappdach mit einem im geschlossenen Zustand
an einen Windschutzscheibenrahmen 12 grenzenden Front-Dachelement 6,
einem mittleren Dachelement 7 und einem Heck-Dachelement 8.
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Die
nachstehenden Ausführungen
treffen jedoch ebenso auf ein Verdeck mit einer fest auf biegesteife,
rahmenartige Dachelemente aufgespannten Textildachhaut zu, da derartige
rahmenartige Dachelemente den vorliegend beschriebenen biegesteifen Dachelementen 6, 7, 8 entsprechen.
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Wie
der 1 zu entnehmen ist, ist das heckseitig das Verdeck 2 begrenzende
Heck-Dachelement 8 an einem Hauptlager 9 schwenkbar
an zwei symmetrisch angeordneten Gelenkpunkten mittels dort angeordneter,
als Drehgelenke ausgebildete Gelenke 11A, 11B mit
der Fahrzeugkarosserie verbunden.
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Die
Verbindung der Dachelemente 6, 7, 8 untereinander
ist ebenfalls jeweils mittels Drehgelenken ausgeführt, wobei
an einer ersten Drehachse A1 zwischen dem Front-Dachsegment 6 und
dem mittleren Dachsegment 7 eine Paarung aus zwei Drehgelenken 13A, 13B und
an einer zweiten Drehachse A2 zwischen dem mittleren Dachsegment 7 und
dem Heck-Dachsegment 8 eine weitere Paarung zweier symmetrisch
zu der Fahrzeuglängsachse
angeordneter Drehgelenke 14A, 14B vorgesehen ist.
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Weiterhin
sind als schwenkbare Fahrzeugaußenelemente
ein Spannbügel 15 des
Verdecks 2 im Bereich des Hauptlagers 9 über weitere Paarungen
an Drehgelenken 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F und
ein heckseitig des Verdecks 2 angeordneter Verdeckkastendeckel 16,
welcher einen Ablageraum für
das Verdeck 2 in dessen geöffnetem Zustand verschließt, über zwei
an dessen heckseitigem Ende angebrachte Drehgelenke 17A, 17B mit
der Fahrzeugkarosserie schwenkbar verbunden.
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Für jede Drehachse
A1, A2, A3 der Dachelemente 6, 7, 8 sowie
die Drehachse A4 des Spannbügels 15 und
die Drehachse A5 des Verdeckkastendeckels 16 ist vorliegend
ein separat ansteuerbarer Antrieb vorgesehen, welcher jeweils als
ein mit einer zentralen elektrischen Steuereinheit verbundener Elektromotor 18, 19, 20, 21, 22 ausgebildet
ist.
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Das
Moment der Elektromotoren 18 bis 22 ist bei der
gezeigten Ausführung
der Erfindung jeweils mittels biegsamer Wellen 23 in die
hier baugleich ausgeführten
Drehgelenke 10A, 10B, 11A, 11B, 13A, 13B, 14A, 148, 17A, 17B einleitbar.
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Bei
der gezeigten Ausführung
sind alle Elektromotoren 18, 19, 20, 21, 22 mit
einer übergeordneten
Auswerte- und Steuereinheit 50 eines Steuergerätes 51 verbunden,
welches die Elektromotoren 18, 19, 20, 21, 22 steuert
bzw. regelt und in der 13 näher dargestellt ist.
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Die 2 zeigt
exemplarisch in vereinfachter Weise den den Drehgelenken 14A, 14B zwischen dem
Front-Dachelement 6 und dem mittleren Dachelement 7 zugeordneten
Elektromotor 19, welcher wie die anderen Elektromotoren
mit jeweils beiden be züglich
der Fahrzeuglängsachse
gegenüber
liegenden Drehgelenken 14A, 14B mittels biegsamer
Wellen 23 verbunden ist.
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Die
gezeigten Elektromotoren 18 bis 22 sind jeweils
als DC-Motoren ausgebildet
und bezüglich der
Fahrzeugquerachse zentral angeordnet, jedoch ist in einer hiervon
abweichenden Ausgestaltung auch eine dezentrale Anordnung eines
Elektromotors und dessen Verbindung mit nur einem Drehgelenk möglich.
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Die
Drehgelenke 14A, 14B weisen jeweils eine als Untersetzungsgetriebe
ausgebildete Getriebeeinrichtung 24 auf, mittels der sie
mit dem betreffenden Elektromotor 19 verbunden sind, und
welche in den 3 bis 6 näher dargestellt
ist.
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Die
Getriebeeinrichtung 24 ist zwischen einem Hebel bzw. Dachrahmenteil 3 des
Front-Dachelementes 6 und einem Hebel bzw. Dachrahmenteil 4 des
mittleren Dachelementes 7 angeordnet, wobei der Hebel 4 des
mittleren Dachrahmenteils 7 im Bereich der Getriebeeinrichtung 24 schalenartige
ausgebildet ist und mit einem zwischen dem Hebel 4 und dem
Hebel 3 des Front-Dachelements angeordneten Schalenteil 30 eine
Lagerschale 31 für
eine Hülsenkupplung
bildet.
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Wie
insbesondere den 4 und 5 zu entnehmen
ist, ist die biegsame Welle 23 mit einer an dem Hebel 4 des
mittleren Dachelements 7 gelagerten Schnecke 25 der
Getriebeeinrichtung 24 drehverbunden. Die Schnecke 25 steht
mit einem ersten, vorliegend aus Geräuschgründen aus Kunststoff ausgebildeten
Zahnrad 26 in Eingriff, welches gestuft mit einer ersten,
mit der Schnecke 25 in Eingriff stehenden Zahnradstufe 26A und
einer zweiten Zahnradstufe 26B kleineren Durchmessers ausgebildet ist.
Die zweite Zahnradstufe 26B steht in Eingriff mit einem
zweiten Zahnrad 27 bzw. einer ersten Zahnradstufe 27A desselben,
deren Durchmesser größer als
die erste Zahnradstu fe 26A des ersten Zahnrades 26 ist.
Sowohl das erste Zahnrad 26 als auch das zweite Zahnrad 27 sind
beidendig in der Lagerschale 31 gelagert.
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Über eine
zweite Zahnradstufe 27B, welche kleiner ist als die erste
Zahnradstufe 27A des zweiten Zahnrades 27, jedoch
größer als
die zweite Zahnradstufe 26B des ersten Zahnrades 26 ist,
kämmt das zweite
Zahnrad 27 mit einem dritten Zahnrad 28, dessen
Achse die erste Drehachse A1 bildet und welches drehfest mit dem
Hebel 3 des Front-Dachteils 6 verbunden ist.
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Eine
Selbsthemmung der Getriebeeinrichtung 24 wird bei der dargestellten
Ausführung über die
Auslegung der Steigung der Schnecke 25 erreicht. Zusätzlich oder
alternativ kann diese Wirkung auch mit Bremsen an den Elektromotoren 18 bis 22 erreicht
werden.
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Die
durch die Drehgelenke 14A, 14B verbundenen Dachelemente 6, 7 bzw.
deren Hebel 3, 4 sind gegeneinander wenigstens
annähernd
um 360° drehbar,
wobei an dem Drehgelenk 14A bzw. 14B ein mittels
einer Stellschraube 33 verstellbarer Anschlag 32 vorgesehen
ist.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Getriebeeinrichtung
alternativ nach einer anderen Getriebebauform aufgebaut sein und
beispielsweise ein Hypozykloidgetriebe oder ein Planetengetriebe
darstellen.
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An
dem Drehgelenk 14A bzw. 14B ist wie bei den übrigen Drehgelenken
ein Positionserkennungssensor 29 zur Ermittlung der Position
des Verdecks 2 bzw. seiner Dachelemente angeordnet, wobei
der Positionserkennungssensor 29 vorliegend als ein Potentiometer
ausgebildet ist.
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Der
Positionserkennungssensor 29 ist bei der gezeigten Ausführung auf
einfache Art und Weise auf einen Mitnehmer aufgesetzt, welcher in
der Getriebeeinrichtung des jeweiligen Drehgelenks koaxial zu der
jeweiligen Drehachse vorgesehen ist.
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Alternativ
zu einer Positionserkennung mittels eines Potentiometers sind selbstverständlich auch
andere analoge und digitale Systeme anwendbar, wie z. B. Inkrementalgeber,
Neigungssensoren oder Hallsensoren.
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In 7 ist
in vergrößerter Alleinstellung
die Anbindung des Spannbügels 15 an
die Fahrzeugkarosserie 9 bzw. ein hiermit verbundenes Hebelelement 34 gezeigt.
Im Unterschied zu den Verbindungen der Dachelemente 6, 7, 8 untereinander
und deren Anbindung an die Fahrzeugkarosserie 9 sowie die
Anbindung des Verdeckkastendeckels 16 an die Fahrzeugkarosserie 9 kommen
hier nicht nur direkt angetriebene aktive Drehgelenke, deren Drehachse auch
die Drehachse A1, A2, A3, A5 der zugeordneten Verbindung ist, zum
Einsatz.
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Die
Verbindung des Spannbügels 15 mit
der Fahrzeugkarosserie 9 bzw. dem Hebelelement 34 ist sowohl
mit von dem Elektromotor 21 direkt angetriebenen, aktiven
Drehgelenken 10A, 10B als auch mit zwei Paarungen
passiver Drehgelenke 10C, 10D und 10E, 10F ausgebildet,
wobei die passiven Drehgelenke 10C, 10D, von denen
in 7 das Drehgelenk 10C ersichtlich ist,
die Drehachse A4 der Verbindung bilden.
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Das
aktive Drehgelenk 10A ist an dem mit der Fahrzeugkarosserie
verbundenen Hebelelement 34 vorliegend über Schraubverbindungen 38 befestigt.
Das Drehmoment des Drehgelenks 10A wird über einen
Hilfshebel 39 an ein an dem Spannbügel 15 über Anbindungen 40 fixiertes Überbrückungselement 41 und
somit an den Spannbügel 15 übertragen.
Mit einer derartigen Ausgestaltung der Verbindung muss das angetriebene
Drehgelenk 10A bzw. das hierzu spiegelbildliche Drehgelenk 10B im
Wesentlichen nur auf das erforderliche, zu übertragende Drehmoment und
nicht auf weitere im Gelenkpunkt auftretende Kräfte hin ausgelegt werden.
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Abweichend
von der in 1 gezeigten Ausführung können selbstverständlich auch
weitere Verbindungen zwischen den Verdeckelementen und insbesondere
den Verdeckelementen und der Fahrzeugkarosserie mit aktiven und
passiven Drehgelenken gemäß dem in 7 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ausgestaltet sein.
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Bezug
nehmend auf die 8.1 bis 8.12 ist
jeweils ein Bewegungsablauf des Verdecks 2 bei einer Öffnungsbewegung
dargestellt. Dabei zeigen die 8.1 bis 8.11 eine Öffnungsbewegung
mit Bahnkurven, wie sie bei konventionellen, hydraulisch angetriebenen
Verdecken üblich
sind.
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In
den 9.1 bis 9.13 ist
hingegen eine mit dem erfindungsgemäßen Verdeck mögliche, deutlich
flachere Verdeckbewegung gezeigt, bei der im Fondbereich des Fahrzeuges
noch ausreichend Kopfhöhe
für sich
darin befindliche Passagiere gegeben ist.
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Die 10.1 bis 10.12 zeigen
eine Verdecköffnungsbewegung
mit einer noch niedrigeren Bahnkurve wie sie bei einem freien Fondbereich
angesteuert werden kann und gegebenenfalls auch während der
Fahrt des Fahrzeugs möglich
ist, da mit dieser Öffnungsbewegung
eine sehr geringe Windangriffsfläche
und damit ein sehr niedriger Luftwiderstand realisierbar ist.
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Bei
jeder der in den 8.1 bis 10.12 dargestellten
Verdeckbewegungen sind die drei Dachelemente 6, 7, 8 S-artig
derart zusammenfaltbar, dass das Front-Dachelement 6 in
einer Faltstellung bei geöffnetem
Verdeck 2 heckwärts
verschwenkt über
dem mittleren Dachelement 7 und dem darunter liegenden,
ebenfalls gegenüber
seiner Stellung bei geschlossenem Verdeck 2 heckwärts verschwenkten
Heck-Dachelement 8 abgelegt ist.
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Bei
einer Öffnungsbewegung
des Verdecks 2 wird zunächst
der Spannbügel 15 zur
Freigabe einer Aufschwenkbewegung des Verdeckkastendeckels 16 angehoben
und nach Aufstellung des Verdeckkastendeckels 16 wieder
abgesenkt, wonach die Dachelemente 6, 7, 8 auf
dem Spannbügel 15 abgelegt
werden.
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Die Öffnungsbewegung
des Verdecks 2 ist dabei jeweils derart angesteuert, dass
das Front-Dachelement 6 um die erste Gelenkachse A1 hoch
und heckwärts
verschwenkt, das mittlere Dachsegment 7 um dessen heckseitige,
zweite Drehachse A2 und das Heck-Dachelement 8 um dessen
heckseitige, dritte Drehachse A3 heckwärts verschwenkt.
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Insbesondere
Bezug nehmend auf die eine Ansteuerung mit konventionellen Bahnkurven
der Dachelemente 6, 7, 8 darstellenden 8.1 bis 8.11 ist
ersichtlich, dass das Hoch- und
Rückschwenken
des Front-Dachelementes 6 an der ersten Drehachse A1 im
Wesentlichen während
der Verschwenkung des mittleren Dachelementes 7 und des Heck-Dachelementes 8 erfolgt,
wobei das Heck-Dachelement 8 bei Heckwärtsbewegung der zweiten Drehachse
A1 heckwärts
umgeklappt wird und das seine Winkelstellung während der Öffnungsbewegung nur unwesentlich ändernde
mittlere Dachelement 7 darauf abgelegt wird.
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In 9.1 bis 9.13 ist
eine gegenüber der
Ansteuerung gemäß 8.1 bis 8.11 flachere
Verdeckbewegung gezeigt, bei der die Verschwenkung bzw. Klappung
des Front-Dachelements 6 um die erste Drehachse A1 hoch
und heckwärts
im Wesentlichen vor der Verschwenkung des mittleren Dachelements 7 und
des Heck-Dachelements 8 in einer Weise gemäß 8.1 bis 8.11 erfolgt.
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In
den 9.9 und 9.10 sind
prinzipmäßig ein
Vordersitz-Passagier 35 und ein Fond-Passagier 36 gezeigt,
für die
ausreichend Raum im Kopfbereich während dieser Öffnungsbewegung
des Verdecks 2 besteht.
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Die
in den 10.1 bis 10.12 gezeigte Verdecköffnungsbewegung
unterscheidet sich von einer in den 9.1 bis 9.13 gezeigten Öffnungsbewegung durch deutlich
flachere Bahnkurven der Dachelemente 6, 7, 8,
welche insbesondere dadurch erzielt werden, dass die Verschwenkung
des Front-Dachelements 6 um die erste Drehachse A1 erst
nach einer weitgehenden Heckwärtsverschwenkung
des mittleren Dachelements 7 und des Heck-Dachelementes 8 bzw.
der zweiten Drehachse A1 erfolgt.
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Eine
solche Ansteuerung erfolgt vorliegend in Abhängigkeit des über eine
an sich bekannte Abstandserkennungssensorik ermittelten Abstandes
zu einem z. B. eine Garagendecke 37 gemäß 10.6 bis 10.8 darstellenden Höhenhindernis. Aufgrund der
hier eingeschränkten
Höhe im
Fond-Bereich wird diese Ansteuerung nur zugelassen, wenn z. B. über eine
Sitzbelegungserkennung eine Gefährdung
eines Fond-Passagiers 36 ausgeschlossen ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Verdeckbewegung, welche mit dem Verdeck 2 gemäß der Erfindung
realisierbar ist, ist in den 11.1 bis 11.5 gezeigt.
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Bei
dieser Öffnungsbewegung
des Verdecks 2 wird zunächst
das mittlere Dachsegment 7 um dessen heckseitige, zweite
Drehachse A2 und das Heck-Dachelement 8 um dessen heckseitige,
dritte Drehachse A3 heckwärts
verschwenkt, während
die Winkellage des Front-Dachelements 6 im Wesentlichen
gleich bleibt. In wenigstens annähernd
horizontaler Position des Heck-Dachelementes 8 gemäß 11.3 werden das Front-Dachelement 6 und
das mittlere Dachelement 7 derart abgelegt, dass das mittlere
Dachelement 7 auf dem Heck-Dachelement 8 und wenigstens
annähernd
parallel zu diesem sowie das Front-Dachelement 6 demgegenüber nach unten
in eine wenigstens annähernd
vertikale Lage verschwenkt wird.
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Auf
diese Weise kann das Front-Dachelement 6 raumsparend im
abgelegten Zustand des Verdecks 2 wenigstens annähernd parallel
zu einer Rückbanklehne
abgelegt werden.
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Die 12.1 bis 12.3 zeigen
prinzipmäßig einen
alternativen Antrieb für
den Verdeckkastendeckel 16, welcher hier gleichzeitig als
ein Heckdeckel ausgelegt sein kann. Es handelt sich somit bei dem
Verdeckkastendeckel 16 um ein Deckelelement, welches aus
einer Schließstellung
wenigstens an einer Kante, wie z. B. an der Fahrzeugfrontseitigen Kante 16A durch
Verschwenkung mittels antreibbarer Drehgelenke 42, 43 und
eines zugeordneten Antriebs 22 um eine gegenüber liegende
Kante, hier die heckseitige Kante 16B, anhebbar ist.
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Die
antreibbaren Drehgelenke 42, 43 greifen hier an
einem aus zwei Hebeln 47, 48 gebildeten Gestänge 46 an,
welches mit einem Ende an der Fahrzeugkarosserie 9 gelenkig
festgelegt ist und mit dem anderen Ende an einem in Fahrzeuglängsrichtung beabstandet
zur Drehachse A5 des Verdeckkastendeckels 16 liegenden
Bereich des Verdeckkastendeckels 16 gelenkig festgelegt
ist.
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Bei
der gezeigten Ausführung
ist die Anlenkung des Gestänges 46 bzw.
des ersten Hebels 47 an die Fahrzeugkarosserie 9 und
die Verbindung der Hebel 47 und 48 untereinander
jeweils als antreibbares, über
eine nicht näher
dargestellte flexible Welle mit einem Elektromotor verbundenes Drehgelenk 42 bzw. 43 ausgebildet,
während
die Anbindung des Gestänges 46 bzw.
des zweiten Hebels 48 an den Verdeckkastendeckel 16 als
passives Drehgelenk 44 konventioneller Bauart ausgestaltet
ist.
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Je
nach gewünschtem
Bewegungsverlauf und geometrischen Gegebenheiten kann es auch vorteilhaft
sein, die Anbindung des Gestänges 46 an den
Verdeckkastendeckel 16 mit einem antreibbaren Drehgelenk
auszugestalten.
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Die
Anlenkung des Verdeckkastendeckels 16 im Bereich der Drehachse 5 an
der heckseitigen Kante 16B des Verdeckkastendeckels 16 ist
optional und vorliegend als passives Drehgelenk 45 ausgebildet.
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Insbesondere
bei Ausführungsvarianten,
bei denen sich heckseitig an den Verdeckkastendeckels 16 ein
weiterer Heckdeckel bzw. Kofferraumdeckel anschließt, ist
es vorteilhaft, die Anlenkung des Verdeckkastendeckels 16 im
Bereich seiner Drehachse A5 mittels eines raumsparenden so genannten Schwanenhalslagers
auszuführen,
welches zwischen einem Anlenkpunkt und der Befestigung an dem Verdeckkastendeckel
in Fahrzeuglängsrichtung derart
gekrümmt
ist, dass es einer angrenzenden fahrzeugfrontseitigen Kante eines
Heckdeckels bei einer Verschwenkung ausweichen kann. Dabei kann das
Schwanenhalslager auch in einem Wasserkanal angeordnet sein.
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Wenn
der Verdeckkastendeckel 16 an einer in 12.1 gezeigten geöffneten Stellung in eine in 12.2 gezeigte Schließstellung überführt wird, wird durch Ansteuerung
des fahrzeugfest gelagerten Drehgelenks 42 und des die
Hebel 47, 48 des Gestänges 46 verbindenden
Drehgelenks 43 der Verdeckkastendeckels 16 von
einer annähernd
vertikalen Position in eine annähernd
horizontale Position abgesenkt, wobei in der in 12.2 gezeigten Schließstellung durch ein geeignetes Verschlusselement
eine Verriegelung bereitgestellt werden kann.
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Bei
der vorliegenden Ausführung
sind die Hebel 47, 48 des Gestänges 46 unterschiedlich
lang ausgebildet, wodurch das Gestänge 46 in eine Art Totpunktendlage
gebracht werden kann bzw. in eine Übertotpunktstellung überführbar ist.
Bei der in der 12.3 gezeigten Übertotpunktstellung
des Gestänges 46,
in der das die Hebel 47, 48 verbindende Gelenk 43 und
der an dem Verdeckkastendeckel 16 angelenkte Hebel 48 in
Fahrzeugfrontrichtung geringfügig
vor dem das Gestänge 46 an
der Fahrzeugkarosserie 9 festlegenden Drehgelenk 43 positioniert ist,
ist ein Anheben des Verdeckkastendeckels 16 von außen nicht
möglich,
so dass eine Verriegelung des Verdeckkastendeckels 16 ohne
weitere Verschlusselemente realisiert ist.
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Um
die Position des Gestänges 46 in
dieser Verriegelungsstellung genau zu definieren, ist ein Anschlag 49 vorgesehen,
an dem das Gestänge 46 in Verriegelungsstellung
zur Anlage kommt.
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Um
im Falle eines Stromausfalls eine Notbetätigung zu ermöglichen,
sind die antreibbaren Drehgelenke 42, 43 hinsichtlich
ihrer Selbsthemmung so ausgelegt, dass sie in deaktiviertem Zustand
manuell verstellbar sind. Die Selbsthemmung der Drehgelenke 42, 43 ist
somit derart definiert, dass sie einerseits eine Verstellung von
Hand erlaubt, andererseits jedoch ausreichend ist, um das Deckelelement 16 in seiner
Endlage zu halten.
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Zur
Notentriegelung kann das Gestänge 46, wie
in 12.3 strichliert gezeigt, heckwärts verschwenkt
werden, um den Verdeckkastendeckel 16 für eine manuelle Öffnung freizugeben.
Die Zugriffsmöglichkeit
kann hierbei durch einen Durchgriff seitens der Fahrzeuginnenseite
bei der gezeigten Ausführung oder
bei einer Ausführung
mit einem angrenzenden Heckdeckel und einem heckseits angrenzenden
Kofferraum seitens des Kofferraums realisiert sein.
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Es
versteht sich, dass neben einer Notentriegelung auch eine Notverriegelung
mit entgegengesetzter manueller Betätigung des Gestänges 46 möglich ist.
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Wie
in 12.1 bis 12.3 strichpunktartig angedeutet
ist, kann es je nach Anwendungsfall hinsichtlich der aufzuwendenden
Kräfte
und des Antriebs vorteilhaft sein, wenn die Bewegungsrichtung bzw.
Schwenkrichtung der Hebel des Gestänges in Vorwärtsfahrtrichtung
verläuft.
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Die
bei der Ausführung
nach 12.1 bis 12.3 verwendeten
antreibbaren Drehgelenke 42, 43 entsprechen vorliegend
den in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Drehgelenken.
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Bei
sämtlichen
in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendeten antreibbaren Drehgelenken
kann es sich nicht nur um hier gezeigte scharnierartige Schwenk-Drehgelenke
handeln, sondern auch um eine jede andere bekannte Gelenkart, wie
z. B. ein Kugelgelenk, welches insbesondere bei einer Verschwenkung
eines Fahrzeugaußenelementes
in Fahrzeugquerrichtung vorteilhaft sein kann.
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In 13 und 14 ist
die Steuerung und Regelung der Elektromotoren 18, 19, 20, 21, 22 mittels
des Steuergerätes 51 des
Verdecks 1 und einer hierin eingebetteten Auswerte- und Steuereinheit 50 verdeutlicht.
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Die übergeordnete
Auswerte- und Steuereinheit 50 steuert die Bewegung der
Dachelemente 6, 7, 8 sowie des Spannbügels 15 und
des Verdeckkastendeckels 16 jeweils entlang einer durch Referenzpunkte
vordefinierten Bewegungsbahn, wobei die Referenzpunkte vorliegend
für Positionen
aller oder einer Auswahl der Drehgelenke 10A, 10B, 11A, 11B, 13A, 13B, 14A, 14B, 17A, 17B, 42, 43 festgelegt sind.
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Die
Referenzpunkte für
eine angestrebte Bahnkurve werden vorab definiert und gegebenenfalls
in einem Testlauf erlernt, wobei die Referenzpunkte den Verdeckbewegungsablauf
in verschiedene Abschnitte aufteilen, welche wiederum einen bestimmten
Verdeckschließ-
bzw. Verdecköffnungszustand
repräsentieren.
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Ein
Referenzpunkt ist vorliegend jeweils ein Vektor der Winkelinformationen
aller Positionserkennungssensoren 29, welche an den Drehgelenken
zur Ermittlung einer Position P1, P2, P3, P4, P5 der Antriebe 18, 19, 20, 21, 22 bzw.
der Verdeck- und Deckelelemente 6, 7, 8, 15, 16 angeordnet
sind.
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Im
Verdeckablauf wird jeweils die Bewegung von einem Referenzpunkt
zum nächsten
Referenzpunkt betrachtet. Wie insbesondere der 13 zu entnehmen
ist, werden hierzu von den Positionserkennungssensoren 29 an
den Drehgelenken sensorisch ermittelte Positionen P1, P2, P3, P4,
P5 an die Auswerte- und Steuereinheit 50 ausgegeben, welche von
dieser ausgewertet werden. Eine solche Auswertung erfolgt vorzugsweise
zyklisch in Takten von z. B. 30 ms.
-
Der
möglichst
exakten Ermittlung der realen aktuellen Positionen kommt dabei große Bedeutung zu,
so dass bei der Wahl und Anordnung der Positionserkennungssensoren 29 darauf
zu achten ist, dass diese der Auswerte- und Steuereinheit 50 Positionsangaben
zu jedem Zeitpunkt und unter allen Randbedingungen, auch nach einem
Stromausfall und bei einer manuellen Verdeckbetätigung, liefern.
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Die
Auswerte- und Steuereinheit 50 ermittelt mit jedem Auswertetakt
für jeden
Antrieb 18, 19, 20, 21, 22 eine
noch verbleibende Bewegungsstrecke, welche hier einen Drehwinkel
bei einem Drehgelenk darstellt, bis zum nächsten Referenzpunkt.
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Nachfolgend
werden die für
die einzelnen Antriebe 18, 19, 20, 21, 22 verbleibenden
Bewegungsstrecken bzw. Drehwinkel miteinander verglichen, und ausgehend
von diesem Vergleich wird eine Führungsgröße VF_18,
VF_19, VF_20, VF_21, VF_22 für
jeden Antrieb 18, 19, 20, 21, 22 generiert, so
dass die Führungsgrößen der
Antriebe voneinander abhängig
sind.
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Zweckmäßigerweise
wird dabei von der größten Führungsgröße, welche
hier eine Winkelgeschwindigkeit darstellt, ausgegangen, so dass
in Abhängigkeit
des Gelenkpunktes, welcher mit der größten Soll-Winkelgeschwindigkeit
zu bewegen ist, die Soll-Winkelgeschwindigkeiten der anderen Gelenkpunkte
als Führungsgrößen VF_18,
VF_19, VF_20, VF_21, VF_22 bestimmt werden.
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Die
jeweils anhand der Position P1, P2, P3, P4, P5 durch einen geeigneten
Algorithmus ermittelte Führungsgröße VF_18,
VF_19, VF_20, VF_21, VF_22 wird an einen untergeordneten, dem betreffenden
Antrieb 18, 19, 20, 21, 22 zugeordneten
Regler R18, R19, R20, R21, R22 ausgegeben. Vereinfachte Regelkreise
dieser Regler sind in 14 gezeigt.
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Wie
in 14 ersichtlich ist, wird in jedem Regelkreis ein
durch Messung ermittelter Ist-Wert V_IST der vorliegenden Geschwindigkeit
mit der als Führungsgröße VF_18
bzw. VF_19, VF_20, VF_21, VF_22 ausgegebenen Soll-Winkelgeschwindigkeit verglichen.
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Bei
einer Regelabweichung, d. h. einem Unterschied zwischen diesen beiden
Größen, wird durch
den hier als PI-Regler aus gebildeten Regler R18 bzw. R19, R20, R21,
R22 je nach dessen Charakteristik eine Stellgröße VS_18 bzw. VS_19, VS_20,
VS_21, VS_22 abgeleitet, mit der eine Regelstrecke RS18 bzw. RS19,
RS20, RS21, RS22 beeinflusst wird. Die Regelstrecke ist vorliegend
die Bewegung des zugeordneten Drehgelenks, womit deren deren Ausgangsgrößen weg-
bzw. Positionssignale P1, P2, P3, P4, P5 und der jeweilige Ist-Wert
der Geschwindigkeit V_IST sind.
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Auf
die Regelstrecke wirkende Störgrößen, welche
einen harmonischen und kontinuierlichen Öffnungs- bzw. Schließverlauf
des Verdecks 1 beeinträchtigen,
können
hier beispielsweise Temperaturunterschiede, Windverhältnisse,
die Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Windwiderstand, vereistes Verdeck
oder dergleichen sein.
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Die
Stellgrößen VS18,
VS_19, VS_20, VS_21, VS_22 bei einer Regelabweichung an den Reglern
R18, R19, R20, R21, R22 werden an die betreffende Regelstrecke RS18,
RS19, RS20, RS21, RS22 und an die Auswerte- und Steuereinheit 50 ausgegeben.
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Da
das Stellsystem der Regelstrecke hier jeweils ein elektrischer Antrieb
ist, ist die Stellgröße eine
Strom- bzw. Spannungsvorgabe. Durch eine Veränderung des Energieflusses
zu dem Stellsystem der betroffenen Antriebe 18, 19, 20, 21, 22 wird
eine Annäherung
an die jeweilige Führungsgröße VF18, VF19,
VF20, VF21, VF22 erreicht.
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Das
Stellen des Stellsystem der jeweiligen Antriebe erfolgt durch Ausgabe
eines Stellsignals S18, S19, S20, S21, S22 an die Antriebe 18, 19, 20, 21, 22,
wobei die Stellsignale S18, S19, S20, S21, S22, S18 bei der gezeigten
Ausführung
Ausgangssignale des Steuergerätes 51 sind,
welche pulsweitenmoduliert sein können.
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Bei
den hier verwendeten Elektromotoren 18, 19, 20, 21, 22 repräsentieren
die Stellsignale S18, S19, S20, S21, S22, S18 z. B. eine Stromwertvorgabe
und eine Bestromungszeitvorgabe, jedoch können je nach Ausgestaltung
des Antriebs auch andere oder weitere Größen Gegenstand der Stellsignale
sein.
-
Ziel
der Regelung ist es grundsätzlich,
dass alle Antriebe ihren Referenzpunkt zeitgleich erreichen. Sollte
aufgrund von Störgrößen, die
insbesondere auf einen oder einzelne Antriebe wirken, ein zeitsynchrones
Erreichen der Referenzpunkte nicht gewährleistet sein, warten die
Antriebe, welche bereits ihren Referenzpunkt erreicht haben, bis
alle übrigen
Antriebe ebenfalls in ihren Referenzpunkten eingetroffen sind.
-
Gründe für das Nichterreichen
eines Referenzpunktes können
dabei z. B. ein Defekt eines Antriebs, ein Unterschreiten einer
Minimalgeschwindigkeit eines Antriebs oder die Lage eines Referenzpunktes
unmittelbar hinter einem Schwerpunkt des zu bewegenden Teils sein.
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Zum
Eigenschutz des Systems kann es vorgesehen sein, dass in dem Fall,
dass nach Ablauf einer vordefinierten Zeit nicht alle Antriebe ihre
Referenzpunkte erreicht haben, die Verdeckbewegung angehalten wird.
-
- 1
- Verdeck
- 2
- Cabriolet-Fahrzeug
- 3
- äußeres Dachrahmenprofilpaar
- 4
- äußeres Dachrahmenprofilpaar
- 5
- äußeres Dachrahmenprofilpaar
- 6
- Fahrzeugaußenelement,
Verdeckelement, Front-Dachelement
- 7
- Fahrzeugaußenelement,
Verdeckelement, mittleres Dache
-
- lement
- 8
- Fahrzeugaußenelement,
Verdeckelement, Heck-Dachelement
- 9
- Fahrzeugkarosserie,
Hauptlager
- 10A
- Drehgelenk
- 10B
- Drehgelenk
- 10C
- passives
Drehgelenk
- 10D
- passives
Drehgelenk
- 10E
- passives
Drehgelenk
- 10F
- passives
Drehgelenk
- 11A
- Drehgelenk
- 11B
- Drehgelenk
- 12
- Windschutzscheibenrahmen
- 13A
- Drehgelenk
- 13B
- Drehgelenk
- 14A
- Drehgelenk
- 14B
- Drehgelenk
- 15
- Fahrzeugaußenelement,
Verdeckelement, Spannbügel
- 16
- Fahrzeugaußenelement,
Deckelelement, Verdeckkasten
-
- deckel
- 16A
- Kante
- 16B
- Kante
- 17A
- Drehgelenk
- 17B
- Drehgelenk
- 18
- Elektromotor
- 19
- Elektromotor
- 20
- Elektromotor
- 21
- Elektromotor
- 22
- Elektromotor
- 23
- biegsame
Welle
- 24
- Getriebeeinrichtung
- 25
- Schnecke
- 26
- Zahnrad
- 26A
- Zahnradstufe
- 26B
- Zahnradstufe
- 27
- Zahnrad
- 27A
- Zahnradstufe
- 27B
- Zahnradstufe
- 28
- Zahnrad
- 29
- Positionserkennungssensor
- 30
- Schalenteil
- 31
- Lagerschale
- 32
- Anschlag
- 33
- Stellschraube
- 34
- Hebelelement
- 35
- Vordersitz-Passagier
- 36
- Fond-Passagier
- 37
- Höhenhindernis,
Garagendecke
- 38
- Schraubverbindung
- 39
- Hilfshebel
- 40
- Anbindung
- 41
- Überbrückungselement
- 42
- Drehgelenk
- 43
- Drehgelenk
- 44
- Drehgelenk
- 45
- Drehgelenk
- 46
- Gestänge
- 47
- Hebel
- 48
- Hebel
- 49
- Anschlag
- 50
- Auswerte-
und Steuereinheit
- 51
- Steuergerät
- A1
bis A5
- Drehachse
- P1
bis P6
- Position
- R18
bis R22
- Regler
- RS18
bis RS22
- Regelstrecke
- S18
bis S22
- Stellsignal
- VF18
bis VF22
- Führungsgröße
- VS18
bis VS22
- Stellgröße