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Dokumentenidentifikation DE10255249A1 17.06.2004
Titel Verstellmechanismus für eine Fahrzeugaußenverkleidung
Anmelder Peguform GmbH & Co. KG i.Ins., 79268 Bötzingen, DE;
Benteler Automobiltechnik GmbH, 33102 Paderborn, DE;
Siemens Restraint Systems GmbH, 63755 Alzenau, DE;
ETO MAGNETIC KG, 78333 Stockach, DE
Erfinder Böheim, Johannes, 79268 Bötzingen, DE;
Fischer, Jochem, 73760 Ostfildern, DE;
Hilgenberg, Stefan, 33102 Paderborn, DE;
Hoffmann, Jörg, 66636 Tholey, DE;
Gläser, Stefan, 78464 Konstanz, DE
DE-Anmeldedatum 26.11.2002
DE-Aktenzeichen 10255249
Offenlegungstag 17.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.06.2004
IPC-Hauptklasse B60R 21/34
Zusammenfassung Eine Fahrzeugaußenverkleidung, wie beispielsweise eine Fronthaube, muss von einer Ruheposition in eine angehobene Position verschoben werden, um den Aufprall eines Fußgängers mit der Motorhaube energieabsorbierend abfedern zu können und die Verletzungsgefahr zu verringern. Zur Realisierung eines Hubmechanismus, welcher diese Verschiebung in eine angehobene Position bewirken soll, wird ein Zugelement (1) verwendet. Die Aktivierung des Zugelements, welches die Formgedächtnislegierung enthält, erfolgt durch Erwärmung, vorzugsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung. Die Erwärmung bewirkt eine Umlagerung der Kristallstruktur, welche zu einer Verkürzung des Zugelements führt. Das Zugelement ist direkt oder indirekt an die Fahrzeugaußenverkleidung gekoppelt, welche durch die Längenänderung angestellt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung an einem Fahrzeug zum Schutz von Fussgängern und Zweiradfahrern. Diese Sicherheitsvorrichtung ist insbesondere in eine Motorhaube eingebaut, welche gelenkig angeordnet ist, um einen gegenüber konventionellen Motorhauben erhöhten Verformungsweg bereitzustellen.

Motorhauben mit verschiedensten Anstellmechanismen sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Ein Beispiel ist die DE10033200A1. In dieser Offenlegungsschrift wird eine Fahrzeughaubenvorrichtung offenbart, welche mittels einer Hubvorrichtung von einer Ruheposition in eine angehobene Position gebracht wird. Diese Hubvorrichtung besteht aus einem Haltemechanismus, welcher mit je einem Stellglied zur Anhebung der Haube und zu deren Rückführung verbunden ist. Diese Stellglieder werden auf Grundlage von Signalen, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Bodensensor oder einem Stosssensor stammen, aktiviert. Für die Aktivierung wird mittels einer Zündvorrichtung ein Gas erzeugender Stoff gezündet, welcher sich explosionsartig ausdehnt und einen Kolben des Stellgliedes, welcher mit der Hubvorrichtung gekoppelt ist, nach oben bewegt. Soll die Fahrzeughaube wieder in ihre Ursprungsposition zurückgefahren werden, wird in ähnlicher Weise Gasdruck auf das als Kolbeneinheit ausgeführte Rückstellglied ausgeübt. Der Kolben des Rückstellgliedes ist mit einem zweiteiligen Verbindungsglied gekoppelt, welches durch die auf das mittig angeordnete Drehgelenk ausgeübte Kraft einknickt und die Fahrzeughaube in ihre ursprüngliche Position zurückfährt.

Die Anhebung einer Fahrzeughaube mittels federbetätigter Scharniervorrichtungen wird beispielsweise in DE19712961A1 offenbart. Die Fahrzeughaube wird samt der Scharniervorrichtung angehoben. In dieser einfachen Lösung wird keine Rückführung der Fahrzeughaube in ihre Ausgangsposition vorgesehen.

Da auch für die Rückführung der Fahrzeughaube nach DE10033200A1 ein relativ aufwändiges zweiteiliges Rückstellglied vorzusehen ist, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine entsprechende Vereinfachung des Rückstellmechanismus der Fahrzeughaube vorgeschlagen.

Diese Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung zum Anheben und Absenken einer Fahrzeughaube. Eine derartige Verstellvorrichtung besteht aus einer Scharniervorrichtung und einem in seiner Länge veränderlichen Verbindungsglied. Dieses in seiner Länge reversibel veränderliche Verbindungsglied ist in einer bevorzugten Ausführungsform aus einer Formgedächtnislegierung aufgebaut. Durch die Verwendung eines einzigen, in der Länge reversibel veränderlichen Verbindungsgliedes, kann der Platzbedarf der Verstellvorrichtung zum Anheben und Absenken der Fahrzeughaube minimiert werden.

Die erfindungsgemäße Versteilvorrichtung für Fahrzeugaußenverkleidungen findet Anwendung vornehmlich für Sicherheitseinrichtungen, welche dazu dienen, den Aufprall eines Hindernisses auf das Fahrzeug energieabsorbierend aufzufangen. Insbesondere bringt die Erfindung für den Fußgängerschutz Vorteile. Wenn es zum Aufprall eines Fußgängers mit einem Fahrzeug kommt, wird eine Fronthaube unter Aktivierung der Verstellvorrichtung in ihrem Winkel oder ihrer Höhe verstellt, sodaß vermieden werden kann, daß der Fußgänger mit seinem Kopf auf die Windschutzscheibe aufprallt. Sobald ein im Frontbereich des Fahrzeugs angebrachter Sensor eine derartige Aufprallsituation detektiert, wird die Verstellvorrichtung aktiviert. Die Fahrzeugaußenverkleidung wird in Höhe und Winkel verstellt. Wenn es sich bei der Fahrzeugaußenverkleidung um eine Motorhaube handelt, wird diese angehoben und um einen Winkel angestellt. Während des Aufpralls und unmittelbar danach, wird die Verstellvorrichtung unmittelbar deaktiviert, sodaß ein Teil der Stoßenergie absorbiert werden kann. Durch Somit wird die Verletzungsgefahr für Fußgänger und Zweiradfahrer reduziert. Die Aktivierung und Deaktivierung der Verstellvorrichtung erfolgen reversibel, sodass ein wiedeholter Einsatz der Verstellvorrichtung nicht ausgeschlossen ist. Wenn die mit der Verstellvorrichtung bewegte Fahrzeugaußenverkleidung über den elastischen Bereich hinaus verformt wurde, muß allein die Fahrzeugaußenverkleidung, aber nicht der zugehörige Verstellmechanismus ausgetauscht werden.

1a bis 1c stellen die Funktionsweise einer Formgedächtnislegierung dar. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Scharniers mit einer Formgedächtnislegierung.

3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Scharniers mit einer Formgedächtnislegierung.

4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Schamiers mit einer Formgedächtnislegierung.

5a ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Scharniers mit einer Formgedächtnislegierung.

5b ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Schamiers mit einer Formgedächtnislegierung.

6a ist ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Scharniers mit einer Formgedächtnislegierung.

6b ist ein siebentes Ausführungsbeispiei eines Scharniers mit einer Formgedächtnislegierung.

7a ist ein achtes Ausführungsbeispiel eines Scharniers mit einer Formgedächtnislegierung.

7b ist ein neuntes Ausführungsbeispiel eines Schamiers mit einer Formgedächtnislegierung.

8 ist ein zehntes Ausführungsbeispiel eines Schamiers mit einer Formgedächtnislegierung.

Wird eine Formgedächtnislegierung bei "tiefer" Temperatur bleibend verformt, so „erinnert" sich diese bei Erwärmung über eine kritische Temperatur an ihre ursprüngliche Form und nimmt diese wieder ein. Voraussetzung hierfür ist eine diffusionslose, thermoelastische martensitische Umwandlung. Dabei liegen die beteiligten Phasen, zum einen die Hochtemperaturphase (Austenit) und zum anderen die Niedertemperaturphase (Martensit), in geordneten Gitterstnakturen vor. In 1a ist der Formgedächtniseffekt (FGE) schematisch dargestellt.

Die treibende Kraft ist der Drang der Gitterstruktur, immer ein Niveau niedrigster freier Enthalpie einzunehmen. Die Reversibilität des thermoelastischen Martensits liegt darin, dass bei der Umwandlung nur geringe elastische Spannungen im Gitter vorkommen, die fast keine irreversible plastische Verformung hervorrufen.

Die Umwandlung von der Hochtemperaturphase in die Niedertemperaturphase und die Rückumwandlung von der Niedertemperaturphase in die Hochtemperaturphase finden bei unterschiedlichen Temperaturen statt. Die dabei durchlaufende Hysterese (siehe hierzu 1b ist legierungsabhängig und liegt beispielsweise bei Nickel-Titanlegierungen in einem Temperaturbereich von rund 30 °C.

Seim Abkühlen der Hochtemperaturphase wandelt sich der Austenit nach Unterschreiten der Martensitstarttemperatur oder Ms-Temperatur (31) in eine verzwillingte Martensitstruktur um.

Bei weiterer Abkühlung unter die Martensitfinishtemperatur oder Mf-Temperatur (33) ist die Umwandlung abgeschlossen und die Formgedächtnislegierung liegt in einer verzwillingten Martensitstruktur vor. Diese Phasenumwandlung ist mit keiner Formänderung verbunden. Wird nun von außen eine ausreichend große Kraft aufgebracht, so wird durch Verschiebung der leichtbeweglichen Zwillingsgrenzen eine Verformung bewirkt. Diese pseudoplastische Verformung bleibt solange bestehen, bis die Formgedächtnislegierung über ihre As-Temperatur erwärmt wird. Nach Überschreitung der Austenitstarttemperatur oder As-Temperatur (32) entsteht aufgruand der Reversibilität der thermoelastischen Umwandlung die Hochtemperaturphase mit deren Kristallorientierung und somit nimmt die Formgedächtnislegierung ihre ursprüngliche Form an. Die Formgedächtnislegierung bringt beim Verkürzen durch Erwärmung etwa die vierfache Kraft auf, die benötigt wird, um die Formgedächtnislegierung in ihrer Niedertemperaturphase wieder in ihre entzwillingte Form zu bringen.

In der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Zugelement (1) eine derartige Formgedächtnislegierung, wobei besagtes Zugelement (1) beispielsweises als Draht ausgestaltet sein kann. Ein derartiger Draht besteht aus einem oder mehreren Strängen, welche miteinander verflochten sein können, wie beispielsweise in einem Drahtseil.

Dieses Zugelement weist nach 1 c an einem Ende eine feste Einspannung auf und ist an seinem freien Ende an einen als Last wirkenden Verschiebe- oder Verstellmechanismus gekoppelt. Die Verwendung von biegesteifen Zugelementen nach der Art eines stabförmigen Trägerelements ermöglicht es, die Zugelemente mit einer tragenden Funktion zu verknüpfen. Die Verwendung von biegeschlaffen Zugelementen ermöglicht die Ausführung einer Hubbewegung, Verschiebung oder Drehung eines Bauteils wahlweise auch über eine oder mehrere Umlenkvorrichtungen. Damit kann der gesamte Verstellmechanismus an jedes im betreffenden Fahrzeug vorhandene Platzangebot angepaßt werden.

Durch die Last wird die benötigte Kraft aufgebracht, um die Martensitstruktur der Formgedächtnislegierung in kaltem Zustand zu entzwillingen. Die Last leitet somit die Formänderung des Zugelements ein ohne eine Phasenänderung zu bewirken.

Wenn an ein derartiges Zugelement eine elektrische Spannung an seinen Enden gelegt wird, kommt es zur Erwärmung des Zugelements und dementsprechend zu der Phasenumwandlung in die Hochtemperaturphase (Austenit) welche eine Verkürzung desselben zur Folge hat. Die Kontraktion beträgt 3,5 bis 5 %, der ursprünglichen Länge des Zugelements. Diese Verkürzung kann dazu genützt werden, einen Verstellmechanismus zu aktivieren, welcher die Position einer Fahrzeugaußenverkleidung als Reaktion auf einen von einem Fahrzeugsensor detektierten Aufprall verändert. Wenn die Erwärmung durch Anlegen einer genügend hohen Spannung hervorgerufen wird, kann die Verkürzung innerhalb weniger Sekunden erfolgen. In Vorversuchen wurde mit einem Drahtverbund von 37 cm Länge innerhalb einer Zeit von 53 ms ein Hub größer als 16 mm bei einer Spannung von 63 Volt realisiert.

Sobald es zu einer Abkühlung des Zugelements kommt, wird die Gefügestruktur wieder vom Austenit in den verzwilligten Martensit umgewandelt. Dadurch fährt Fahrzeugaußenverkleidung automatisch in ihre Ausgangsposition zurück. Durch das Gewicht der Fahrzeugaußenverkleidung kommt es wiederum zu der Entzwillingung des Martensits. Somit kann durch die Verwendung einer Formgedächtnislegierung in einem Zugelement ein nahezu vollständig reversibler Verstellmechanismus realisiert werden. Die elektrische Spannung wird über einen Spannungsvervielfacher (Transformator) (2) in einem Kondensator (3) aufgebaut. Wenn ein Signal (4) von einem Signalgeber kommt, wird der Halbleiterschalter (5) umgelegt und das Zugelement (1) mit der Kondensatorspannung beaufschlagt. Diese Spannung bewirkt die Umlagerung der Kristallstruktur durch Erwärmung und führt zur Verkürzung des Zugelements (1). Die Wirkung des Zugelements (1) entspricht somit einer Muskelkontraktion, durch welche eine beliebige Last (6) in Kontraktionsrichtung verschoben wird.

In 2 wird ein mögliches Ausführungsbeispiel für die Anwendung einer Formgedächtnislegierung in einem Fahrzeug offenbart. Die Formgedächtnislegierung ist in ein Zugelement, wie es beispielsweise in 1 beschrieben wurde, integriert. Dieses Zugelement (1) ist in der Darstellung linksseitig fest mit einem Teil des Fahrzeugs (7) verbunden. Dieser Teil kann beispielsweise Teil des Frontends, eines Stossfängerträgers oder einer Karosserie sein. Wesentlich für die Funktion als Teil des Fahrzeugs (7) ist einzig die feste Position der Einspannung bezüglich des Fahrzeugs. Daher muss das Teil des Fahrzeugs ausreichende Steifigkeit gegenüber Verformungen oder Verwindungen aufweisen. Durch die Aktivierung des Zugelements gelangen Zugkräfte auf die Einspannung, welche nicht zu Positionsänderungen der Einspannung führen dürfen.

Frontendträger, Stossfängerträger oder eine Karosserie können als geeignete Teile eines Fahrzeugs angesehen werden, da sie im allgemeinen auf wesentlich größere Kräfte ausgelegt werden müssen, als die Kräfte, die durch die Aktivierung einer Motorhaube oder eines anderen Verkleidungsteils in die besagte Frontendträger, Stossfängerträger oder eine Karosserie eingeleitet werden. Das in 1 mit Last (6) bezeichnete Ende des Zugelements (1) ist als Gelenk (8) ausgebildet. Dieses Gelenk (8) ist über einen Gelenkarm (9) ebenfalls fest mit einem Teil des Fahrzeugs verbunden, wobei es sich um dasselbe Teil (7) oder um ein davon abweichendes Teil handeln kann. Die Auswahl ist bedingt durch das Platzangebot in dem jeweiligen Fahrzeug und durch die konstruktive Ausgestaltung des Gelenks (8). Für das Teil gelten die selben Einschränkungen wie für Teil (7). Das Gelenk (8) besteht aus zwei Gelenkarmen (9,10), einem zentralen Gelenkpunkt (13) und einem Anlenkpunkt (11) an eine Fahrzeugaußenverkleidung (12).

Wenn die Fahrzeugaußenverkleidung (12) durch einen von einem Fahrzeugsensor delektierten Aufprall oder einen Zusammenstoss mit einem Hindernis angehoben werden soll, wird der Halbleiterschalter (5) als Folge des vom Sensor oder den Sensoren übertragenen Auslösesignals umgelegt. Über die in 1 dargestellten Spannungsvervielfacher und den nachgeschalteten Kondensator wird dann eine Spannung auf das Zugelement aufgebracht. Das Zugelement besteht zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung. Durch das Anlegen der Spannung erfolgt die Umlagerung des Kristallgefüges in dem Bereich des Zugelements, welcher als Formgedächtnisiegierung ausgeführt ist.

Durch diese Umlagerung verkürzt sich das Zugelement um mindestens 3 % bis 5% seiner Ausgangslänge, wodurch sich der Winkel zwischen den beiden Gelenkarmen vergrößert, was zu einem Anheben der Fahrzeugaußenverkleidung führt.

3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anwendung einer Formgedächtnislegierung zum Anheben einer Fahrzeugaußenverkleidung (12).

Im Unterschied zu 2 handelt es sich bei dem Gelenkpunkt (13) vorzugsweise um einen ortsfesten Gelenkpunkt. Die Gelenkarme (9) und (10) sind Bestandteil eines einzigen Hebels (9). Durch die Verkürzung des Zugelements (1) wird dieser Hebel um den ortsfesten Gelenkpunkt (13), weicher als Drehpunkt dient, gedreht und bewirkt durch die Drehung ein Anheben der Fahrzeugaußenverkleidung (12). Für diese Anwendung ist erforderlich, dass die Befestigung (15) des Zugelements (1) in einem hinteren Bereich der Fahrzeugaußenverkleidung (12) angeordnet ist. Dieser Bereich ist in 3 rechtsseitig dargestellt. Wenn es sich bei der Fahrzeugaußenverkleidung um eine Fronthaube eines Kraftfahrzeugs handelt, befindet sich die Befestigung (15) auf einer mit dem Fahrgastkäfig oder einem anderen, vorzugsweise im Bereich zwischen Fahrgastraum und Motorraum angeordneten Strukturteil des Fahrzeugs.

Alternativ kann auch vorgesehen werden, den Gelenkpunkt (13) verschiebbar zu lagern, um mittels einer zweiten von der ersten Hubvorrichtung unabhängigen Verschiebevorrichtung eine Schrägstellung durch Verschiebung des Gelenkpunktes (13) quer zur Fahrtrichtung zu erreichen. In einer weiteren Variante kann der Gelenkpunkt (13) auch in einer Ebene in Fahrtrichtung beliebig verschiebbar gelagert werden, sodass eine Höhenverstellung und eine Verschiebung der Fahrzeugaußenverkleidung in oder entgegen der Fahrtrichtung vorgenommen werden kann, welche abhängig vom Aufprallort des Hindernisses ist. Der Verstellmechanismus kann ebenfalls ein Zugelement enthalten oder auf hydraulischer oder pneumatischer Kraftübertragung beruhen. In einer weiteren Variante kann auch ein Fluidmuskel zur Aktivierung des Verstellmechanismus zum Einsatz kommen.

4 ist eine weitere Ausführung einer Hubvorrichtung für eine Fahrzeugaußenverkleidung (12) Diese Hubvorrichtung besteht aus einem Zugelement, welches zumindest in Teilbereichen aus einer Formgedächtnislegierung besteht. Mit dem Zugelement sind zwei Gelenkarme (16, 17), welche ebenfalls vorzugsweise stabförmige Gestalt haben, angelenkt. Natürlich ist nicht ausgeschlossen, dass diese Gelenkarme längsverstellbar sind. Eine Längsverstellbarkeit der Gelenkarme wird dann vorteilhaft zum Einsatz kommen, wenn das Zugelement mit den Gelenkarmen als Modul ausgeliefert wird, welches an verschiedenen Fahrzeugmodellen zum Einsatz kommen soll. Die Ausführung in 4 ist keineswegs auf 2 Gelenkarme beschränkt, es können auch weniger oder mehrere derartige Gelenkarme vorgesehen sein. Die Anzahl der Gelenkarme ist von der anzuhebenden Last, also dem Gewicht der Fahrzeugaußenverkleidung (12) und den maximal angreifenden Zusatzkräften abhängig. An der Fahrzeugaußenverkleidung sind ebenfalls Gelenkpunkte (11) angebracht, welche eine Drehung der Gelenkarme erlauben. Diese Gelenkpunkte (11) sind entweder als Öffnungen in Vorsprüngen der Fahrzeugaußenverkleidung angebracht, oder können auch mittels einer Klebverbindung nachträglich an die Fahrzeugaußenverkleidung angebracht werden. Dadurch wird ermöglicht, auch Fahrzeuge mit einer Hubvorrichtung auszurüsten, für welche eine solche Hubvorrichtung standardmäßig nicht vorgesehen war. In einer alternativen Ausführungsform können diese Gelenke auch mittels Unterdruck an der Fahrzeugaußenverkleidung befestigt werden. Diese Gelenke sind dann zumindest teilweise aus elastischem Material gefertigt, welches unter Unterdruck kontrahiert und durch diesen Unterdruck sicher an der Fahrzeugaußenverkleidung gehalten wird. Wenn für Service- oder Montagearbeiten eine Entnahme des Moduls, bestehend aus Zugelement, Gelenkarmen (16, 17) und Gelenkpunkten, erforderlich ist, kann der Unterdruck abgebaut werden und somit das gesamte Modul zeitsparend entfernt werden.

In einer weiteren Ausführungsvariante können in die Gelenkarme auch pneumatische oder hydraulische Zylinder integriert sein, welche eine zusätzliche Translationsbewegung ermöglichen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird in 5a eine Hubvorrichtung vorgeschlagen, welche im Unterschied zu den vorherigen Beispielen einen ortsfesten Gelenkpunkt (14) und eine Befestigung (15) in Kombination aufweisen. Zumindest einer dieser Anlenkpunkte ist über einen Gelenkarm (9) mit der Fahrzeugaußenverkleidung verbunden. Ein zweiter Gelenkarm (10) ist über eine translatorisch bewegbare Lagerung (30) mit einem Zugelement verbunden, welches an seinem anderen Ende eine Befestigung (15) als feste Einspannung aufweist. Bei dieser Variante sind somit ortsfeste Befestigungs- oder Anlenkpunkte an zumindest 2 verschiedenen Orten des Fahrzeugs erforderlich. Wenn aus Montagegesichtspunkten oder Platzmangel eine Lösung mit nur einem ortsfesten Befestigungs- und Anlenkpunkt erforderlich ist, kann ein elastisches Zugseil (19) mit einer Umlenkrotfe (20) vorgesehen werden. Diese Lösung ist in 5b dargestellt.

Wenn die Fahrzeugaußenverkleidung nicht nur in x-Richtung d.h. Fahrtrichtung und in z-Richtung, das bedeutet Vertikalrichtung verstellt werden soll, sondem auch in y-Richtung verschoben werden soll, kann vorgesehen sein, die transfatorisch bewegbare Lagerung (30) zusätzlich so zu gestalten, dass sie durch einen weiteren Verschiebemechanismus in y-Richtung bewegt werden kann. Diese Variante kann eingesetzt werden, wenn vorgesehen werden soll, dass das aufprallende Objekt abhängig von dem Ort, an welchem es auf dem Fahrzeug auftrifft, mittels mehrachsigen Verschiebungen aufgefangen werden muß. Somit kann sowohl für den Fall eines Frontalaufpralls, als auch für die Fälle eines seitlechen Aufpralls, oder auch der Kombination mehrerer Aufprallsvarianten gleichzeitig oder sequentiell eine speziell auf diesen Aufprall abgestimmte Verschiebung der Fahrzeugaußenverkleidung vorgenommen werden. Diese kombinierte Verschiebung stellt somit die Fahrzeugaußenverkleidung nicht nur an, sondem erlaubt auch eine aus der Fahrtrichtung gesehen schräge Anstellung. Somit kann der Input von einer ganzen Reihe von Sensoren dazu verwendet werden, das optimale Antwortverhalten des Systems Fahrzeug auf beliebige Stöße und Kollisionen mit Objekten zu generieren, welches durch einen multiaxialen Verschiebemechanismus zu optimaler Energieabsorption führt.

In 6a wird eine Ausführungsvariante einer Hubvorrichtung dargestellt, in welcher in Abwandlung zu 5a ein Zugelement mit einem Zugseil gekoppelt ist, welches über eine Umlenkrolle mit einem verschiebbar gelagerten Anlenkpunkt eine Kippbewegung einer Fahrzeugaußenverkleidung (12) auslöst. Die Fahrzeugaußenverkleidung (12) hat in dem Bereich der Umlenkrolle eine nicht dargestellte gelenkige Verbindung mit einem Teil des Fahrzeugs (7). Durch die Kontraktion des Zugelements wird der verschiebbar gelagerte Anlenkpunkt (21) verschoben. Dieser verschiebbar gelagerte Anlenkpunkt (21) ist an einen Gelenkarm (10) gekoppelt, welcher sich in seinem Winkel verstellt. Der Winkel zwischen Zugseil (19) und Gelenkarm (10) vergrößert sich durch die Kontraktionsbewegung der Formgedächtnislegierung in dem Zugelement (1). Diese Winkelverstellung bewirkt ein Anheben der Fahrzeugaußenverkleidung (12).

In 6b wird eine Ausführungsvariante einer Hubvorrichtung dargestellt, in welcher in Abwandlung zu 6a ein stabförmiges Zugelement mit Umlenkrolle (20) gekoppelt ist, über welche über ein elastisches Zugseil (19) geführt wird. mit einem verschiebbar gelagerten Anlenkpunkt eine Kippbewegung einer Fahrzeugaußenverkleidung (12) auslöst. Die Fahrzeugaußenverkleidung (12) hat in dem Bereich der Umlenkrolle eine nicht dargestellte gelenkige Verbindung mit einem Teil des Fahrzeugs (7). Durch die Kontraktion des Zugelements wird der verschiebbar gelagerte Anlenkpunkt (21) verschoben. Dieser verschiebbar gelagerte Anlenkpunkt (21) ist an einen Gelenkarm (10) gekoppelt, welcher sich in seinem Winkel verstellt. Der Winkel zwischen Zugseil (19) und Gelenkann (10) vergrößert sich durch die Kontraktionsbewegung der Formgedächtnislegierung in dem stabförmigen Zugelement (1). Diese Winkelverstellung bewirkt ein Anheben der Fahrzeugaußenverkleidung (12).

7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante für eine Hubvorrichtung. Die Hubvorrichtung besteht aus einem Zugelement (1), welches zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung besteht und einem Zugseil (19), welches beispielsweise als Bowden-Zugseil ausgebildet ist. Dieses Zugseil (19) wird über eine Umlenkrolle (20) geführt. Alternativ können auch mehrere Umlenkrollen oder Flaschenzugkonstruktionen zum Einsatz kommen. Das Zugseil (19) ist an einem Anlenkpunkt (11) an der Fahrzeugaußenverkleidung (12) angebracht. An der Fahrzeugaußenverkleidung findet sich in weiterer Folge eine Zwangsführung, welche aus einem mit der Fahrzeugaußenverkleidung fest verbundenen Führungsblock (22) und einem mit einer Auflage (24), welche mit einem Strukturteil des Fahrzeugs verbunden ist, besteht. Wenn eine elektrische Spannung an das Zugelement gelegt wird, verkürzt sich der Teil des Zugelements, welcher aus einer Formgedächtnislegierung besteht. Durch diese Verkürzung gleitet das Führungselement (22) auf dem Führungsblock (23) entlang der auf dem Führungselement (22) dafür vorgesehenen schiefen Ebene (25). Anstatt einer schiefen Ebene kann auch eine kurvenförmige Bahn für das Führungselement (22) vorgesehen werden. Die Bewegung des Führungselements bewirkt somit ein Anheben oder eine Verschiebung in horizontaler Richtung oder führt in einer Kombination dieser beiden Bewegungsrichtungen zu einer Hubbewegung und einer Verstellbewegung in Richtung der linksseitig dargestellten Frontseite eines Fahrzeugs. Bei der Fahrzeugaußenverkleidung (12) handelt es sich dabei insbesondere um den Stoßfängerbereich oder eine Fronthaube.

Alternativ können an das Zugelement (1) auch mehrere Bowdenzüge angebracht sein, welche zu verschiedenen Anlenkpunkten (11) an der Fahrzeugaußenverkleidung (12) führen (nicht dargestellt).

Im Unterschied der in 7a dargestellten Ausführungsvariante wird in der Ausführungsvariante nach 7b auf die Umlenkrolle (20) verzichtet. Der ortsfeste Gelenkpunkt (14) erlaubt eine Drehung des unter Zugspannung stehenden Zugelements (1) um den Lagerpunkt. Das Zugelement besteht zumindest in Teilen aus einer Foimgedächtnislegierung. Legt man an diese eine elektrische Spannung an, verkürzt sich das Zugelement (1) und die Fahrzeugaußenverkleidung führt eine, in der in 7a beschriebene Bewegung aus.

In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hubvorrichtung für eine Fahrzeugaußenverkleidung angegeben. In dieser Ausführungsform wird wie in 7a ein Zugelement (1) mit einem Zugseil (19) über mindestens eine Umlenkrolle (20) mit einer Befestigung (15) verbunden. Das Zugelement enthält wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen eine Formgedächtnislegierung, welche nach dem in 1 beschriebenen Mechanismus aktiviert wird. Wenn sich das Zugelement entsprechend verkürzt, bewirkt es die Verschiebung des Auflageelements (28) zusammen mit der Schiene (27), welche an einem Ende mit dem besagten Auflageelement (28) und an einem anderen Ende mit der Fahrzeugaußenverkleidung (12) verbunden ist. In der Schiene gleitet ein Führungsbolzen (26), welcher mit einem Fahrzeugstrukturteil verbunden ist.

Die Form der Schiene (27) bestimmt den Bewegungsablauf der Hubbewegung. Somit kann mit der Geometrie der Schiene jede beliebige Bewegungskombination in Fahrtrichtung, seitlich dazu oder normal dazu realisiert werden.

Für den Führungsbolzen kann zusätzlich vorgesehen werden, dass er bezüglich jeder Raumrichtung entweder während der Hubbewegung verstellt werden kann oder unabhängig davon, um verschiedenen Beladungen des Fahrzeugs Rechnung zu tragen. Damit können je nach Aufprall nicht nur frontale Stöße absorbiert werden, sondern auch auf seitlich oder schräg auftreffende Hindernisse eine erhöhte absorbierende Wirkung ausgeübt werden. Damit erhöht sich die Bandbreite an Stößen, welche durch unterschiedliche Höhen- oder Winkelverstellung wirksamer absorbiert werden können.

1 Zugelement 2 Spannungsvervielfacher 3 Kondensator 4 Signal 5 Halbleiterschalter 6 Last 7 Teil des Fahrzeugs 8 Gelenk 9 Gelenkarm 10 Gelenkarm 11 Anlenkpunkt 12 Fahrzeugaußenverkleidung 13 Gelenkpunkt 14 ortsfester Gelenkpunkt 15 Befestigung 16 Gelenkarm 17 Gelenkarm 18 ortsfester Gelenkpunkt 19 elastisches Zugseil 20 Umlenkrolle 21 verschiebbar gelagerter Anlenkpunkt 22 Führungsblock 23 Führungselement 24 Auflage 25 Schiefe Ebene 26 Führungsbolzen 27 Schiene 28 Auflageelement 29 Führungszylinder 30 bewegbare Lagerung 31 Af: Austenitfonishtemperatur 32 As: Austenitstarttemperatur 33 Mf: Martensitfinishtemperatur 34 Ms: Martensitstarttemperatur

Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Verstellung der Höhe oder des Winkels einer Fahrzeugaußenverkleidung (12), welche mindestens ein Zugelement (1) enthält, welches an einem Ende mit einem Teil eines Fahrzeugs (7) verbunden ist und an seinem anderen Ende direkt oder indirekt mit besagter Fahrzeugaußenverkleidung (12) verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, dass das Zugelement (1) zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung besteht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Zugelement mit einem Gelenk verbunden ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Zugelement mit einem Gelenkarm (9) verbunden ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Zugelement mit mehreren Gelenken verbunden ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Zugelement mit einem Zugseil verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass das Gelenk mit mindestens mit 2 Gelenkarmen gekoppelt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens einer der Gelenkarme mit der Fahrzeugaußenverkleidung (12) drehbar verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens einer der Gelenkarme mit einem Teil des Fahrzeugs (7) drehbar verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 6–8, gekennzeichnet dadurch, dass die Gelenkarme in ihrem Winkel zueinander verstellt werden, wenn die Vorrichtung aktiviert wird.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass die Aktivierung der Vorrichtung durch das Anlegen einer elektrischen Spannung auf die Formgedächtnislegiening erfolgt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass durch das Anlegen der elektrischen Spannung es zu einer Verkürzung des Zugelements (1) kommt.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 9–11, gekennzeichnet dadurch, dass der Winkel zwischen den Gelenkarmen (9,10) zunimmt, wenn das Zugelement (1) verkürzt wird.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass die Zunahme des Winkels eine Höhenverstellung der Fahrzeugaußenverkleidung (12) zur Folge hat.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass das Zugelement mit dem Gelenkarm (9) über ein Gelenk verbunden ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 14, gekennzeichnet dadurch, dass der Gelenkarm mit einem Gelenkpunkt (13) verbunden ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, dass der Gelenkpunkt (13) ortsfest mit einem Fahrzeugteil verbunden ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, dass der Gelenkpunkt (13) mittels eines werteren Verschiebemechanismus unabhängig von der durch die Aktivierung der Formgedächtnislegierung im Zugelement erzielten Verschiebung erfolgen kann.
  18. Vorrichtung nach Ansprach 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Gelenke an dem Zugelement oder einer Verlängerung desselben angebracht sind.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet dadurch, dass an die Gelenke Gelenkarme (16,17) drehbar angebrecht sind, welche im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
  20. Vorrichtung nach Ansprüchen 1–3, gekennzeichnet dadurch, dass das Gelenk (8) verschiebbar gelagert ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet dadurch, dass das Gelenk (8) mit einem Gelenkarm (10) verbunden ist, welcher an ein seinem anderen Ende an der Fahrzeugaußenverkleidung (12) angebracht ist.
  22. Vorrichtung nach Ansprüchen 20 oder 21, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens ein zweiter Gelenkarm (9) vorgesehen ist, welcher mit einem ortsfesten Gelenkpunkt (14) an einem Strukturteil (7) des Fahrzeugs angebracht ist.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet dadurch, dass der Gelenkarm (9) an seinem anderen Ende mit der Fahrzeugaußenverkleidung verbunden ist.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet dadurch, dass das Gelenk (8) mit einem Zugelement (1) verbunden ist.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet dadurch, dass das Zugelement an seinem anderen Ende mit einem Teil des Fahrzeugs (15) verbunden ist.
  26. Vorrichtung nach Ansprüchen 24 oder 25, gekennzeichnet dadurch dass das Zugelement (1) durch Anlegen einer elektrischen Spannung verkürzt wird.
  27. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet dadurch, dass zwischen dem Gelenk (8) und dem Zugelement ein Zugseil (19) vorgesehen ist.
  28. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet dadurch, dass das Zugseil (19) um eine Umlenkrolle (20) geführt wird.
  29. Vorrichtung nach Ansprüchen 27 oder 28, gekennzeichnet dadurch, dass das andere Ende des Zugelements mittels einer Befestigung (15) an einem Strukturteil des Fahrzeugs befestigt ist.
  30. Vorrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet dadurch, dass der ortsfeste Gelenkpunkt (14) und die Befestigung (15) sich an demselben Strukturteil befinden.
  31. Vorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet dadurch, dass die Umlenkrolle (20) mittels eines ortsfesten Gelenkpunktes (14) mit einem Strukturteil des Fahrzeugs verbunden ist.
  32. Vorrichtung nach Anspruch 31, gekennzeichnet dadurch, dass zwischen der Umlenkrolle (20) und des ortsfesten Gelenkpunkts (14) ein Zugelement (1) angeordnet ist.
  33. Vorrichtung nach Anspruch 32, gekennzeichnet dadurch, dass sich das Zugelement (1) durch Anlegen einer elektrischen Spannung verkürzt.
  34. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Verstellung der Fahrzeugaußenverkleidung {12) über eine Zwangsführung (22,23,27) weggesteuert erfolgt.
  35. Vorrichtung nach Anspruch 34, gekennzeichnet dadurch, dass die Zwangsführung aus einem Führungsblock (23) und einem Führungselement (23) besteht, welche miteinander im Eingriff stehen.
  36. Vorrichtung nach Anspruch 35, gekennzeichnet dadurch, dass der Eingriff eine Verschiebung entlang einer schiefen Ebene (25) erfolgt.
  37. Vorrichtung nach Anspruch 34, gekennzeichnet dadurch, dass die Zwangsführung aus einer Schiene (27) besteht, in welche ein Führungsbolzen (26) eingreift.
  38. Vorrichtung nach Anspruch 37, gekennzeichnet dadurch, dass die Schiene (27) relativ zu dem Führungsbolzen (26) bewegt wird, wenn sich das Zugelement durch Anlegen einer elektrischen Spannung verkürzt.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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