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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere Cabriolet-Fahrzeug,
mit einer Einrichtung zur Schwingungsreduktion, wobei die Einrichtung seinem
Bodenbereich zugeordnete Streben umfasst, die durch Zylinder mit
Laufbuchsen beeinflussbar sind, und wobei in den Laufbuchsen Kolben
bewegbar sind, von denen die Streben auf Druck oder Zug beaufschlagbar
sind, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei
im Straßenverkehr
bewegten Kraftfahrzeugen stellt sich die Problematik, dass im Fahrbetrieb
Schwingungen der Karosserie auftreten, angeregt durch zum Beispiel
ein Überfahren
von Schlaglöchern,
Bodenwellen oder anderen Fahrbahnunebenheiten. Dies gilt im besonderen
Maß bei
Cabriolet-Fahrzeugen,
bei denen aufgrund des nicht starren Daches, das zumindest im geöffneten
Zustand als ausstreifendes Element nicht zur Verfügung steht, die
Karosseriesteifigkeit insgesamt gegenüber geschlossenen Aufbauten
eingeschränkt
ist. Zur Steigerung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit ist es
wünschenswert,
die Amplituden derartiger Schwingungen möglichst schnell zu dämpfen.
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Neben
dem Einbau von sog. Schwingungstilgern, die passive Elemente mit
einer – für den effizienten
Fahrzeugbetrieb unerwünschten – großen eigenen
Masse und dem Erfordernis einer Abstimmung in Anpassung an die Eigenfrequenzen
des jeweiligen Fahrzeugs bilden, sind des weiteren Kraftfahrzeuge
bekannt, bei denen zur Dämpfung
von solchen Schwingungen dem Fahrzeugboden Versteifungsstreben zugeordnet
sind, die über
Antriebsorgane längen-
oder lageveränderbar
sind und dadurch eine zusätzliche,
jeweils bedarfsgerechte Aussteifung der Karosserie bewirken.
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Dabei
ist es bekannt, die Antriebsorgane in Verlängerung der Streben anzuordnen
und Kolbenstangen derartiger Antriebsorgane mit den Streben zu verbinden.
Auf der den Streben abgewandten Seite können derartige Zylinder über eine
Schwenklagerung derart gehalten sein, dass die gesamten Zylinder
bei ihrem Ein- oder Ausfahren um diese vertikalen Achsen jeweils
um einige Grad schwenkbar sind. Dabei sind beide Zylinder einzeln
gegenüber
der Karosserie schwenkbeweglich, für jeden Zylinder müssen einzelne
Schwenkanbindungen vorgesehen sein.
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Auch
ist es bekannt, einen einzelnen Antriebszylinder auf eine um eine
vertikale Achse schwenkbare Wippe einwirken zu lassen, die dann ihrerseits
mit zwei Streben verbunden ist und durch ihre Bewegung die eine
auf Zug und die andere auf Druck beansprucht. Auch hier ist der
Zylinder an einem Ende beweglich an die Zylinder (mittelbar über die
Wippe) und am anderen Ende beweglich an die Karosserie angebunden.
Zusätzlich
ist ein Schwenklager für
die Wippe vorzusehen.
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Es
sind somit in jedem Fall zwei Schwenkanbindungen beidseits des jeweiligen
Zylinders erforderlich, womit ein erheblicher Montageaufwand einhergeht.
Auch wird ein großer
Raum unterhalb des Fahrzeugbodens benötigt. Eine innerhalb einer
Serie stets gleiche Funktion ist schwierig sicherzustellen. Zudem
sind bei den nur sehr geringen Hubwegen, die das Antriebsorgan auszuführen hat,
an die dauerhafte Maßhaltigkeit
der Lager hohe Anforderungen zu stellen, um die Exaktheit der Gegenwirkung
gegen die auftretenden Schwingungen nicht zu gefährden.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vereinfachung des konstruktiven
und Montageaufwands zu erreichen.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem durch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Cabriolet-Fahrzeug, mit
den Merkmalen des Anspruchs 1. Zu vorteilhaften Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 bis
12 verwiesen.
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Mit
der Erfindung sind Kraftfahrzeuge mit einer Einrichtung zur Schwingungsreduktion
geschaffen, bei denen sowohl Schwenkanbindungen zwischen den Kolbenstangen
und den zu beeinflussenden Streben als auch Schwenkanbindungen zwischen
den Zylindern und der Karosserie entbehrlich sind. Die Zylinder
können
direkt fluchtend zu den jeweiligen Streben liegen und dadurch eine
starre Anbindung zwischen diesen und den jeweiligen Kolbenstangen
ohne das Erfordernis einer relativen Schwenkbeweglichkeit erlauben.
Hier kann daher bei jedem Zylinder ein Schwenklager eingespart werden. Auch
die jetzt starre und unbewegliche Anbindung der Zylinder an die
Karosserie kann ohne solche Schwenklager erfolgen, so dass hier
weitere Schwenklager eingespart werden können. Dadurch sind Material-
und Montageaufwand sehr gering. Durch den Verzicht auf benötigten Schwenkraum kann
auch der Bauraum insgesamt sehr klein gehalten werden.
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Insbesondere
können
dabei die Laufbuchsen durch Ausnehmungen aus einem Massivkörper gebildet
sein. Da der gesamte Massivkörper
dann keine zylindrische Form mehr hat, wird im Folgenden häufig nur
von Laufbuchsen statt von Zylindern gesprochen, wobei die Funktion
von Hydraulikzylindern natürlich
unverändert
erhalten bleibt. Die Einbindung der Laufbuchsen in einen oder mehrere
Massivkörper
(zum Beispiel durch Ausbohren) erlaubt den Verzicht auf einzeln
herzustellende und an der Karosserie anzumontierende Bauteile und
ermöglicht
ein hohes Maß an
Integration mit einer Verbesserung der Genauigkeit auch über große Serien
hinweg.
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Zudem
kann eine sehr weitgehende Bauraumminimierung erreicht werden.
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Sehr
günstig
können
dabei in den Massivkörper
nicht nur die Laufbuchsen, sondern auch als weitere Kanäle in dem
zumindest einem Massivkörper Zuleitungen
in diese Laufbuchsen integriert sein, um dadurch Hydrauliköl einleiten
zu können
und die Kolben beaufschlagen zu können. Eigene Leitungen müssen dann
nicht verlegt werden, so dass eine weitere Vereinfachung und Einsparung
von Bauteilen mit der entsprechenden Verringerung der Störanfälligkeit und
des benötigten
Raums gegeben ist.
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Eine
Vorspannung der Streben kann einfach erreicht werden, indem für jede Strebe
ein eigenes Antriebsorgan vorgesehen ist, so dass beide Zylinder gleichzeitig
zum Beispiel eine statische Druckbeaufschlagung aufbringen können und
dieser eine dynamische Zug- oder Druckbeaufschlagung überlagert werden
kann.
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Dabei
können
vorteilhaft zwei Laufbuchsen zur Beeinflussung von zwei Streben
in einen gemeinsamen Massivkörper
integriert sein, der dann als Gesamteinheit unter den Fahrzeugboden
gehängt
werden kann, oder es kann auch jede Laufbuchse in einen einzelnen
Massivkörper
eingebohrt sein, so dass dann insgesamt nebeneinander zwei Massivkörper für die zwei
Laufbuchsen anzumontieren sind. Diese Lösung ist insbesondere dann
günstig,
wenn die beiden Massivkörper
gleichartig zueinander ausgebildet sind. Dann muss nur ein Typ von
Massivkörpern
vorgesehen sein, der in zwei verschiedenen Orientierungen, die zum
Beispiel punktsymmetrisch zueinander sind, anzumontieren ist.
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Die
Integration und bauliche Kompaktheit lässt sich weiter verbessern,
indem dem einen oder jedem Massivkörper zumin dest ein Ventil zur
Beschaltung der Zuleitungen zugeordnet ist und Massivkörper und
Ventil zu einer gemeinsamen Baueinheit zusammengefasst sind. Auch
die Ventile können dabei
mit in den Massivkörper
integriert oder außen an
diesen anmontiert und so als gemeinsame Baueinheit montierbar sein.
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Des
weiteren kann dieser gemeinsamen Baueinheit ein Reservoir für Hydrauliköl zugeordnet sein,
wobei auch hier ein Reservoir für
beide Zylinder ausreichend ist und nicht für jeden Zylinder ein eigenes
Reservoir vorgesehen werden muss.
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Wenn
Antriebsorgane vorgesehen sind, mit denen zumindest ein Paar von
Streben beeinflussbar sind, die diagonal verlaufend dem Unterboden
des Fahrzeugs zugeordnet sind, kann jeder äußeren Anregung der Karosserie
in jeder Richtung entgegengewirkt werden.
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Die
Erfindung ist sowohl für
vordere als auch für
hintere Strebenpaare anwendbar.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung
schematisch dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen
des Gegenstandes der Erfindung.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 ein
erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in
Ansicht von unten in einer beispielhaften Ausbildung mit einem vorderen
und einem hinteren Strebenpaar sowie mit einem jeweils nur angedeuteten gemeinsamen
Massivkörper
mit jeweils zwei integrierten Laufbuchsen zur Beaufschlagung eines Strebenpaars,
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2 eine
vergrößerte Detaildarstellung, etwa
entsprechend dem Ausschnitt II in 1, an einer
vertikalen Fahrzeuglängsmittelebene
abgebrochen und mit weiteren Details gezeichnet,
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3 eine ähnliche
Ansicht wie 2, jedoch in teilweise aufgebrochener
Darstellung zur Sichtbarmachung der eingebohrten Laufbuchse und des
darin beweglichen Kolbens sowie der ebenfalls in den Massivkörper integrierten
Zuleitungen,
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4 eine ähnliche
Ansicht wie 2, jedoch mit zwei dargestellten
einzelnen Massivkörpern,
in die jeweils nur eine Laufbuchse eingebohrt ist.
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Das
in 1 dargestellte und erfindungsgemäß ausgebildete
Kraftfahrzeug 1, von dem hier nur der Bodenbereich 2 mit
maßgeblichen
Teilen der Einrichtung zur Schwingungsreduktion abgebildet ist, kann
verschiedenartig ausgebildet sein. So kommt eine geschlossene Limousine
ebenso in Betracht wie ein Cabriolet-Fahrzeug. Auch die Fahrzeuglänge und -breite
kann wie die Anzahl der Sitzplätze
des Fahrzeugs variieren.
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Dem
Unterboden 2 ist hier ein vorderes Paar 3 von
Streben 5, 6 und ein hinteres Paar 4 von
Streben 7, 8 zugeordnet. Auch eine Anordnung mit
nur einem vorderen Paar 3 oder nur einem hinteren Paar 4 wäre möglich. Ebenso
kann auch die konkrete Anordnung und Ausgestaltung der Streben 5, 6, 7, 8 variieren.
Sie müssen
auch – anders,
als hier dargestellt – nicht
symmetrisch zu einer vertikalen Fahrzeuglängsmittelebene verlaufen.
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Hier
weisen die Streben 5, 6 bzw. 7, 8 einen Diagonalverlauf
auf und erstrecken sich von einem bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung
mittleren Fahrzeugbereich bis hinter oder zwischen hintere 19 bzw. bis
vor oder zwischen vordere Radhäuser 20.
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In
jedem Fall sind die Streben 5, 6, 7, 8 durch einen
oder mehrere Aktuatoren 9 ganz oder teilweise bewegbar,
um damit eine Reaktion, zum Beispiel eine Aussteifung, bewirken
zu können.
Die Streben 5, 6, 7, 8 können hierfür auch mehrteilig
ausgebildet und durch den Aktuator 9 die Teile der Streben
gegeneinander beweglich sein.
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Die
Aktuatoren 9 sind hier durch Hydraulikzylinder gebildet.
Eine Maximalauslenkung des Aktuators 9 von etwa einem bis
drei Millimetern im laufenden Fahrbetrieb kann zur Schwingungsreduktion
als typisch angesehen werden. Die Hydraulikzylinder 9 umfassen
Laufbuchsen 10, in denen Kolben 11 geradlinig
und in zwei Richtungen bewegbar sind. Durch deren Anbindung über die
Kolbenstangen 11a werden die Streben 5, 6, 7, 8 auf
Druck oder Zug beaufschlagt.
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Beispielhaft
wird in Reaktion auf eine Stauchung der bezüglich der Fahrtrichtung F linken
Karosserieseite durch Ausschub der Kolbenstange 11a des
rechten Hydraulikzylinders 9 und gleichzeitiges Einziehen
der Kolbenstange des linken Hydraulikzylinders 9 in die
linke Strebe 8 eine Druckkraft und in die rechte Strebe 7 gleichzeitig
eine Zugkraft eingeleitet.
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Dadurch
kommt es zu einer momentanen Aussteifung, die der äußeren Anregung
entgegenwirkt und so eine dämpfende
Amplitudenverringerung der angeregten Torsion bewirkt. Der oder
jeder Aktuator 9 ist dabei von einer hier nicht gezeichneten Sensoranordnung
ansteuerbar, für
die verschiedene Posi tionen an der Rohkarosse möglich sind, um deren Torsionen
zu erfassen. Beispielsweise können hierfür Dehnungsmessstreifen
(DMS) vorgesehen sein, die vertikale Karosseriedehnungen oder -stauchungen
im Bereich der A-Säule
erfassen.
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Zumindest
die Laufbuchsen 10 sind am Unterboden 2 der Karosserie
unbeweglich festgehalten, können
also in keiner Bewegungsphase des Kolbens 11 gegen den
Unterboden 2 verschwenken, sondern liegen stets fluchtend
in Verlängerung
der Streben 5, 6 bzw. 7, 8.
Damit sind auch die ganzen Hydraulikzylinder 9 starr und
unbeweglich am Unterboden 2 festgehalten. Wegen der bei
Integration in Massivkörper 12 bzw. 13 fehlenden äußeren Zylinderform
wird hier das Augenmerk auf die Laufbuchsen 10 gerichtet.
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Diese
können
durch Ausnehmungen aus einem Massivkörper 12, 13 gebildet
sein, zum Beispiel aus einem Stahl- oder Aluminiumkörper ausgebohrt sein.
Dadurch wird Unabhängigkeit
von zuzukaufenden Hydraulikzylindern erreicht, die mit dem nur geringen
Hubweg von typisch nur wenigen Millimetern bei gleichzeitig großem Kolbendurchmesser
und kleiner Reaktionsgeschwindigkeit ohnehin außerhalb üblicher Zylinderwerte liegen
und daher gesondert angefertigt werden müssten. Alternativ wäre auch möglich, solche
fertigen Hydraulikzylinder 9 in gebohrte Kanäle der Massivkörper 12, 13 einzusetzen und
diese dadurch oder durch andere das Zylindergehäuse fest einfassende Mittel
unbeweglich am Unterboden 2 zu halten. Die genannte Integration
der Laufbuchsen 10 erleichtert jedoch die Herstellung der
für diesen
Zweck passenden Dimensionen und ermöglicht den Verzicht auf Zukaufteile
in diesem Bereich. Unter Massivkörpern 12, 13 ist
auch nicht zu verstehen, dass diese als schwere Blöcke auszubilden
sind. Diese können
vielmehr außerhalb
der Laufbuchsen 10 und eventueller Zuleitungen 14, 15 (sh. unten)
dünnwandig
und form- und gewichtsoptimiert sein.
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Weiter
sind gemäß der Zeichnung,
wie in 3 zu erkennen ist, in den Massivkörper 12 bzw. 13 auch
Zuleitungen 14, 15 in die Zylinder zur Beeinflussung
der Kolben 11 integriert. Durch diese Zuleitungen 14, 15 kann
Hydrauliköl
in die Laufbuchse 10 eingeleitet werden, so dass der Kolben 11 eine
die jeweilige Strebe 5, 6, 7, 8 ziehende
oder stauchende Kraft aufbringt.
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Neben
dieser je nach Eingangssignal wechselnden Kolbenbeaufschlagung können auch
die hier pro Strebenpaar 3, 4 vorgesehenen zwei
Aktuatoren 9 auch gemeinsam unter Vorspannung gehalten sein,
zum Beispiel in einem die Streben des Paars 3 bzw. des
Paars 4 jeweils gemeinsam spannenden Sinn.
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Ohne
die Vorspannung ist es auch möglich, nur
einen Zylinder pro Strebenpaar 3 bzw. 4 vorzusehen,
der dann bei seiner Bewegung jeweils eine Strebe des Paars 3 bzw. 4 auf
Zug und die andere gleichzeitig und zwangsläufig auf Druck beansprucht.
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Die
hier gezeigten zwei Laufbuchsen 10 zur Beeinflussung der
zwei Streben 5, 6 bzw. 7, 8 können gemeinsam
in einen Massivkörper 12 integriert
sein, wie dies in den 2 und 3 schematisch
dargestellt ist.
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Alternativ
ist auch möglich,
dass zwei Laufbuchsen 10 zur Beeinflussung von zwei Streben
in zwei nebeneinander angeordnete Massivkörper 13 integriert
sind, wie dies in 4 angedeutet ist.
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Diese
Massivkörper 13 können gleichartig zueinander
ausgebildet sein, so dass nur ein Typ eines derartigen Körpers erforderlich
ist, der in zwei zueinander um 180° punktsymmetrischen Orientierungen
an den Unterboden 2 anmontierbar ist. Dies kann beispielsweise über nur
wenige Bolzen 16 – in
den 2 bis 4 sind jeweils drei Bolzen 16 gezeichnet – erfolgen.
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Weiterhin
kann dem Massivkörper 12 oder jedem
der Massivkörper 13 zumindest
eine Ventileinheit 17 zur Beschaltung der Zuleitungen 14, 15 zugeordnet
sein und ebenfalls mit dem Massivkörper 12 bzw. 13 zu
einer gemeinsamen Baueinheit zusammengefasst sein. Diese Ventileinheit
umfasst neben dem Ventilkörper
auch eine ihn steuernde Elektrik.
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Dabei
können
die Ventile 17 mit in den Massivkörper 12 oder 13 integriert
sein oder – wie
hier dargestellt ist – als
Einheiten fest an diesen angeflanscht sein. Gemäß den 1 bis 3 sind
an den Massivkörper 12 jeweils
zwei Ventileinheiten 17 angesetzt, wohingegen der Massivkörper 13 gemäß 4 jeweils
außenseitig
ein Ventil 17 trägt,
wodurch die gedrehte Anordnung dieser Körper 13 zueinander am
Unterboden 2 möglich
wird.
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Auch
ist in beiden Fällen
der gemeinsamen Baueinheit mit dem Körper 12 bzw. den zwei
Körpern 13 jeweils
nur ein gemeinsames Reservoir 18 für Hydrauliköl zugeordnet, das zum Beispiel
mittig liegen kann. Die Zuleitung kann gleichzeitig mit beiden Körpern 13 verbunden
sein.