专利名称：在汽车车顶中的可活动的车顶件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的在汽车车顶中的可活动的车顶件(Dachteil)。
背景技术：
DE101 16 094 A1描述了一种汽车的折叠式车顶，该折叠式车顶通过车顶件传动机构与汽车车身耦连，并在覆盖着汽车内部空间的关闭位置与在尾侧的存放位置之间进行调节。为了改进车顶件传动机构中的杠杆比(Hebelver-haeltnisse)，设置有联动传动机构(Vorgelegekinematik)，该联动传动机构前置于车顶件传动机构并通过调整元件操纵。该联动传动机构在两个终端位置上、也即在关闭位置和存放位置上用于实现较佳的杠杆比，用于一方面能让汽车车顶以较少的动力消耗克服车顶件的重力从相应的终端位置抬升，另一方面在接近位于对面的的终端位置时抑制车顶运动，从而缓慢而无冲击地接近目标位置。联动传动机构包括多个导杆和杠杆，这就需要相当高的构造费用且需占用相当大的空间来安装联动传动机构。
发明内容
本发明的任务在于，通过结构简单且节省空间的部件在关闭位置与存放位置之间调节在汽车车顶中的可活动的车顶件。尤其减少了调节运动所必需的力消耗。
该任务根据本发明通过权利要求1的特征来完成。从属权利要求阐明了适当的改进方案。
根据本发明的可活动车顶件的联动传动机构包括弹簧元件，该弹簧元件在一端上作用于可摆动地支承着的车顶导杆，并通过绕着车顶导杆的转动活节起作用的摆动力矩(Schwenkmoment)加载车顶导杆。车顶导杆被弹簧元件的转矩压到总是位于对面的终端位置上，其中该弹簧元件的转矩反向地作用于由车顶件和车顶件传动机构的自重所引起的、且将车顶件加载到当前的终端位置中的转矩。因此，弹簧元件反作用于车顶件的自重，从而仅需要减少的力消耗而使车顶件从相应的终端位置抬升。
在关闭位置与存放位置之间的转移运动中，弹簧元件的作用线移动越过车顶导杆的转动活节的位置，在该车顶导杆上作用有弹簧元件。由于作用线移动越过转动活节的位置，于是作用方向发生反向，从而由起初支持抬升运动的作用而产生抑制继续转移运动的作用。适宜的是，在车顶件的最高点的区域内使支持的抬升作用和制动作用发生交替，这种交替大约在打开运动或关闭运动的一半时进行。在越过最大抬升位置的情况下，车顶件的重力不是一直地作用在出发位置的方向上，而是作用在要到达的目标位置上，其中弹簧力的作用抑制了转移运动，于是车顶件就能以减小的速度或者甚至零速度到达其终端位置。这带来的优点是，可不用采取抑制车顶件运动的附加措施。因为到终端位置的接近速度非常小，就在终端位置上实现缓和地止挡，于是就避免对相关部件加大负载。
在一种适当的改进方案中规定弹簧元件的背离于车顶导杆的固定点取决于当前的车顶件位置而改变其位置。这适宜地通过同车顶件传动机构的传动耦合来实现，从而车顶件传动机构的调节运动也自动地导致弹簧元件的固定点的调节，且无需附加的驱动器。通过弹簧固定点的调节，还能额外地影响弹簧元件的作用线和弹簧元件作用于车顶导杆的杠杆比。两种效应合并，也即弹簧元件作用线的角度变化和固定点的位置变，就能带来理想积极的影响，以减小来自每个终端位置的提升力，并在接近位于对面的的端位置时起制动作用。
根据另一种有利的实施方式，弹簧固定点保持在弹簧杆上，该弹簧杆可摆动地支承在汽车车身上，并与车顶件传动机构的构件耦连，尤其与第二车顶导杆耦连，该第二车顶导杆与由弹簧元件加载的第一车顶导杆共同构成用于调节车顶件的四活节传动机构(Viergelenkkinematik)。原则上在本发明的范围内，也可采用与之不同的车顶件传动机构，尤其是各种不同的多活节传动机构，例如七活节传动机构。可摆动地支承着的、其中作用有弹簧固定点的弹簧杆的结构具备结构相对简单的优点，其中弹簧杆的摆动运动可用于改变弹簧元件的作用线和改变弹簧固定点的位置。尤其是弹簧固定点的运动还支持了作用线移动越过车顶导杆的转动活节，在该车顶导杆上作用有弹簧元件。
在另一种有利的实施方式中规定弹簧元件的作用线当车顶件在关闭位置和存放位置之间转移时还移动越过弹簧杆的转动活节的位置，在该弹簧杆上固定有弹簧固定点。适宜的是，弹簧元件的作用线至少近似同时地移动越过弹簧杆的转动活节的位置和车顶导杆的转动活节的位置。在达到弹簧杆转动活节的位置之前，弹簧固定点通过弹簧杆支撑在第二车顶导杆上，从而不仅第一车顶导杆、而且第二车顶导杆也由弹簧元件朝着位于对面的终端位置的方向进行力加载。弹簧杆的转动活节的位置的越过使得作用方向也在车顶件传动机构的第二车顶导杆上发生反向。由于同时还越过了第一车顶导杆的转动活节的位置，弹簧元件的作用方向还相对于该第一车顶导杆发生反向，从而两个车顶导杆中弹簧元件起初的支持作用自此转变成在两个车顶导杆中的制动作用。适宜的是，在当前车顶件的最大抬升位置时实现在两个转动活节中的作用线的越过。
来自终端位置的支持作用不仅适用于车顶件的关闭位置，还适用于存放位置。此外，在两种车顶件运动中，在达到车顶件的最大抬升位置时弹簧元件的作用发生反向，也就是说，不仅在从关闭的车顶件位置转移到存放位置时、而且反过来也是一样。
适宜的是，弹簧元件在每个终端位置上处于预应力下，以便能实现所需的支持作用。适宜的是，弹簧元件构造为压力弹簧，其中在本发明的范围内，原则上也可考虑构造为拉力弹簧。
具有弹簧元件的联动传动机构用于使车顶在其所有位置上尽可能地保持在静止平衡的区域中，或与之保持较小的偏差，从而用于调节车顶的驱动器基本上仅需要将汽车车顶克服摩擦力和惯性力进行调整，而不需保持车顶，这样就能使用尺寸相应小的驱动器。在手动调节车顶时也具备相同的优点，因为不需要或仅需要小得多的提升力和制动力，尽管汽车车顶的自重相对大，仍可进行手动调节。
弹簧元件的两种弹簧作用的组合(即一方面是弹簧元件的、在同可摆动地支承着的车顶导杆的耦连点处的力，另一方面是在弹簧固定点处的、通过其他杠杆和导杆传递到第二车顶导杆上的反作用力)，最大程度地减小了在整个转移过程中所观察的最高驱动力矩值。汽车车顶打开或关闭过程的力矩峰值可避免。尽管如此，在存放位置与关闭位置之间转移期间的单个车顶位置上，弹簧可以在其耦连点和固定点上对相关的导杆施加相反的作用。弹簧对车顶导杆的强作用可通过对别的车顶导杆的相反作用重新平衡。通过合适地选择耦连点和几何结构，车顶运动自动地控制弹簧元件的支持作用。
其它优点和适当的实施方式在其它权利要求
中给出。其中图1以关闭位置示出的两部分的硬质汽车车顶的透视图；图2以关闭位置示出的汽车车顶的车顶件的示意图，具有示出的车顶件传动机构和联动传动机构，该联动传动机构包括弹簧元件、弹簧杆以及与车顶件传动机构耦连的耦连杆；图3对应于图2的视图，但处于从关闭位置转到存放位置的转移运动中的、就要达到最大抬升位置之前的中间位置；图4处于其最大抬升位置的车顶件，大约在转移运动的中点；图5处于进一步推进位置的、就要达到存放位置之前的车顶件；图6处于存放位置上的车顶件；图7针对根据本发明的汽车车顶(实线)和现有技术中已知的汽车车顶(虚线)而示出的、用于调节汽车的驱动器的驱动力矩曲线的线图；图8至11可调节的车顶件，它具有备选结构的联动传动机构，其中弹簧元件构造为拉力弹簧，以从关闭位置(图8)到存放位置(图11)之间转移时的不同阶段示出。
在附图中，相同的部件使用相同参考标记。
附图标记列表1 汽车车顶2 后车顶件3 前车顶件4 车顶件传动机构5 前车顶导杆5a、b 转动活节5c 突伸部6 后车顶导杆
6a、b 转动活节6c 突伸部7 汽车车身8 联动传动机构9 弹簧元件9a 作用点9b 弹簧固定点10 弹簧杆10a转动活节11 耦连杆12 作用线具体实施方式
对于图1中示出的、在所示的关闭位置与存放位置之间可调节的汽车车顶1，例如涉及一种具有前车顶件3和后车顶件2的、两部分的硬质车顶，其中在存放位置或者说敞开位置上，两个车顶件都被存放在尾侧的车顶箱内，并可绕着至少一个车身固定的旋转点进行摆动。不过，原则上说，在本发明的范围内也可考虑使用具有车顶包覆材料和车顶连杆的软质车顶，或考虑使用具有至少一个车身固定的旋转点的、三部分的或多部分的车顶。
汽车车顶1在关闭位置上在前面的风窗框与后盖之间延伸，后盖同时覆盖用于接纳车顶件的车顶箱。为了打开汽车车顶，车顶件传动机构被操纵，由此两个车顶件2和3就被从关闭的位置抬升，并向后摆动到车顶箱中。此时，车顶件2与3之间的相对位置和相对于汽车车身的相对位置发生改变。在关闭位置与存放位置之间的转移运动中，车顶件2和3经过一个中间位置，在该中间位置上车顶件的重心被抬升至最高。在到达该中间位置之前，必须通过驱动器施加调整力，该调整力克服车顶件的自重，这种自重加载车顶件使之回到出发位置。随着最大抬升位置的越过，车顶件(以及车顶件传动机构)的自重作用向位于对面的终端位置，驱动器的任务是控制车顶运动，使得仅以很小的速度或零速度到达终端位置，由此驱动器必须克服车顶件的自重，且自此具有制动功能。
在图2至6中，示意地示出了处于关闭位置(图2)与存放位置(图6)之间的不同阶段的前车顶件3。车顶件3通过车顶件传动机构4可调节地耦连到车身7上，其中车顶件传动机构4为四活节传动机构，并包括前车顶导杆5和后车顶导杆6。前车顶导杆5在一端具有车身侧的转动活节5a，而在另一端通过另一转动活节5b可摆动地与车顶件3耦连。平行延伸的第二后车顶导杆6以相似的方式通过转动活节6a可摆动地耦连到车身7上，并通过位于对面的的另一转动活节6b可摆动地与车顶件3耦连。
此外，设置有联动传动机构8，该联动传动机构8在传动方面前置于车顶件传动机构4。联动传动机构8包括在实施例中构造为压力弹簧的弹簧元件9、弹簧杆10以及耦连杆11，该弹簧杆通过耦连杆11在传动方面耦连到后车顶导杆6上。弹簧元件9具有上作用点9a，该作用点9a与其车身侧的转动活节5a间隔开地连接在前车顶导杆5的突伸部5c上。弹簧固定点9b位于作用点9a对面，弹簧元件9通过该弹簧固定点9b连接在弹簧杆10上。该弹簧杆10通过与弹簧固定点9b隔开的转动活节10a可摆动地耦连到车身7上。通过另一不仅与弹簧固定点9b隔开、还与车身侧的转动活节10a隔开的转动活节，耦连杆11作用到弹簧杆10上，其中耦连杆11在另一端还通过另一转动活节可摆动地连接在突伸部6c上，突伸部6c是后车顶导杆6的固定构件，且从后车顶导杆6的车身侧的转动活节6a分岔出来。在耦连杆11与突伸部6c之间的转动活节与后车顶导杆的车身侧的转动活节6a隔开。在备选的实施方式中，弹簧固定点9b和在弹簧杆10与耦连杆11之间的转动活节也可以重合。
在车顶件3的关闭位置中，弹簧元件9的、延伸通过作用点9a和弹簧固定点9b的作用线12，在图2的视图中不仅位于第一车顶导杆5的车身侧转动活节5a的左侧，而且也位于弹簧杆10的车身侧转动活节10a的左侧。弹簧元件9在每个终端位置中都处于预应力下，从而由于在弹簧作用点9a与第一车顶导杆5的突伸部5c之间的、相对于车身侧转动活节5a的间距，产生绕着该车顶导杆5的车身侧转动活节5a的打开力矩(在图2的视图中沿顺时针方向)。同时产生通过弹簧固定点9b导入到弹簧杆10中的反作用力和沿逆时针方向绕着弹簧杆的车身侧转动活节10a的转矩，这就通过耦连杆11使得后车顶导杆6沿顺时针方向绕着车身侧的转动活节6a进行转动运动，也就是在与绕着第一车顶导杆5的车身侧转动活节5a的转矩相同的方向上。因此，弹簧元件9在车顶件3的关闭位置上不仅产生绕着第一车顶导杆5的转动活节5a的打开力矩，还产生绕着第二车顶导杆6的转动活节6a的打开力矩。由此最大程度地减小了必须由驱动器施加的调整力。
在图3中，示出了就在达到最大抬升位置之前、处于从关闭位置转到存放位置的转移运动之间的中间位置上的车顶件3。弹簧元件9的作用线12仍处于前车顶导杆5的车身侧的转动活节5a位置和弹簧杆10的车身侧的转动活节10a位置的这一侧，从而弹簧元件9的作用方向仍与在图2中的出发位置上相同，且车顶件3进一步在位于对面的终端位置(存放位置)的方向上被加载力。但是由弹簧产生的力较小，因为弹簧自身已经伸张。此外，有效的杠杆臂较小，于是弹簧作用与负载力矩相对应地动作，但在这种情况下为最小，因为车顶位于其静止的平衡位置附近。
在图4中，达到了在关闭位置与存放位置之间的转移运动中的最大抬升位置。在该最大抬升位置上，作用线12经过前车顶导杆5的车身侧转动活节5a的轴线和弹簧杆10的车身侧转动活节10a的轴线。由于这种实际情况，尽管弹簧元件中仍作用有应力，弹簧元件9也不会绕着所述的车身侧转动活节5a和10a产生合成转矩。但是，因为车顶件和车顶件传动机构在该最大抬升位置上处于不稳定的平衡位置，其他的车顶件运动只能仅通过驱动器产生，该驱动器作用在车顶件传动机构上，并在关闭位置与存放位置之间产生调节运动。然而由于车顶件3在最大抬升位置上所处的平衡位置，为此仅需很小的调整力或调整力矩。
随着最大抬升位置的越过，重力作用在要达到的目标位置的方向上。在图5中，示出了处于进一步推进位置上的车顶件3，该位置表示了大致在最大抬升位置与存放位置之间的间距。由于该进一步推进的车顶件位置，作用线12自此位于前车顶导杆5或弹簧杆10的车身侧转动活节5a和10a的另一侧，因与达到最大抬升位置之前的车顶件位置相比处于对置的侧面。因此，弹簧元件的作用方向反向，于是由起初的支持抬升作用，自此实现作用于两车顶导杆5和6的制动作用，从而由驱动器只需施加比无弹簧元件的结构更小的制动力。
图6示出了车顶件3的存放位置。因为弹簧杆10绕着车身侧转动活节10a的摆动运动，弹簧元件9的作用线12的方向不仅相对于第一车顶导杆5、而且相对于第二车顶导杆6如此地发生改变，使得由两种作用所引起的力矩之和大致对应于来自重力的负载力矩。在所示的实例中，绕着转动活节6a作用的杠杆等于零。有效杠杆臂的另一种组合在图2中位于对面的的关闭位置上进行调节，使得由用于从关闭位置抬升车顶件3的、预受力的联动传动机构所引起的抬升力矩接近于静止的负载力矩。这也适用于所有中间位置。
当车顶件3在相反方向上转移时，也即从存放位置转到关闭位置时，在每个车顶件位置上具有与从关闭位置转到存放位置时相同的杠杆比。仅仅是驱动器的驱动方向和制动方向发生变换。由于力矩变化均匀，因此对于无论是从关闭位置转到存放位置、还是从存放位置转到关闭位置都必须的驱动力矩，在所有情况下相对较小的驱动力或驱动力矩就足够实施车顶件的调整运动。
图7示出了作为当前车顶件位置函数的驱动力矩M驱动的线图，当前车顶件位置以车顶件在关闭位置与存放位置之间转移时的运动过程百分比来表示。一方面以虚线示出现有技术中已知的传统车顶的驱动力矩曲线，另一方面以实线示出根据本发明的车顶的驱动力矩曲线。如图所示，传统车顶的驱动力矩M驱动在关闭位置(运动过程＝0％)和存放位置(运动过程＝100％)上分别为最大；在该最大值之间，驱动力矩在车顶运动最高点减至零。这意味着，在汽车车顶的终端位置上，必须施加克服车顶自重的最大驱动力矩，用于将车顶从终端位置抬升，并在朝着位于对面的的终端位置转移。
对于根据本发明的车顶，其驱动力矩曲线以实线示出，获得一条非常扁平的驱动力矩曲线，该曲线的高度要比现有技术小得非常多。该曲线不出现突出的力矩最大值，而是在相对小的驱动力矩区域内波动。
在下面的图8至11中，示出了汽车车顶的可调节的车顶件3的另一实施例，它在关闭位置(图8)与存放位置(图11)之间不同位置上。传动机构基本上与第一实施例中相对应，就此而言可以参阅第一实施例中相关的说明。不同之处在于联动传动机构8的弹簧元件9的构造，该弹簧元件9构造为拉力弹簧，且由于其在两终端位置上的预应力而对其作用点9a和弹簧固定点9b施加拉力。在图8的关闭位置上，第一车顶导杆5和还支承有弹簧固定点9b的弹簧杆10的两个车身侧的转动活节5a和10a位于通过弹簧元件9的作用线12的同一侧。在图8中，由于弹簧元件9的预应力和在突伸部5c上的耦连点9a与车顶导杆5的车身侧转动活节5a之间的间距，产生绕着活节5a的沿顺时针方向作用的转矩，该转矩朝着位于对面的的存放位置的方向加载车顶导杆5。同时，绕着弹簧杆10的车身侧转动活节10a产生逆时针方向的力矩，该力矩由于杠杆和导杆的几何结构、通过耦连杆11和突伸部6c被转变为同样顺时针的、绕着第二车顶导杆6的车身侧转动活节6a起作用的转矩。因此，拉力弹簧9在关闭位置中在两个车顶导杆5和6上产生转矩，该转矩朝着位于对面的的终端位置的方向加载车顶件传动机构。
图9中示出了在关闭位置与存放位置之间的转移运动中最大的车顶抬升位置或顶点位置。弹簧元件9的作用线12近乎与车顶导杆5和弹簧杆10的车身侧的转动活节5a、10a相切，于是不产生弹簧力或产生很小的合成转矩。
根据图10和11，对于进一步推进的车顶件位置，车身侧的转动活节5a和10a较之图8的关闭位置位于作用线12的另一侧。这意味着，弹簧元件在两个车顶导杆5和6上的作用方向发生反向，两个车顶导杆5和6自此在反方向上、也即在关闭位置的方向上承受合成转矩。由此，在直到达到存放位置的进一步运行中，实现了差不多平衡的力比值或力矩比，其中车顶件或传动机构的自重大致平衡。结果，不仅在关闭位置与最大抬升位置之间的抬升运动中、而且在最大抬升位置与存放位置的之间，都实现了至少近似平衡的力比值和力矩比。这同样适用于反方向的、也即从存放位置转到关闭位置的车顶运动。
权利要求
1.在汽车车顶中的可活动的车顶件，它具有车顶件传动机构(4)，通过该车顶件传动机构(4)，车顶件(3)被连接到汽车车身(7)上，并且在操纵该车顶件传动机构(4)时，车顶件(3)可以在关闭位置和存放位置之间进行调节，其中所述车顶件传动机构(4)包括有绕着转动活节(5a)可摆动地支承着的车顶导杆(5)，该车顶导杆(5)被支持着车顶的打开和关闭运动的联动传动机构(8)所加载，其特征在于，所述联动传动机构(8)包括弹簧元件(9)，该弹簧元件(9)在一端上作用于可摆动地支承着的车顶导杆(5)，并通过绕着该车顶导杆(5)的转动活节(5a)起作用的摆动力矩加载该车顶导杆(5)，其中所述弹簧元件(9)的作用线(12)当车顶件(3)在关闭位置和存放位置之间转移时移动越过所述车顶导杆(5)的转动活节(5a)的位置。
2.如权利要求1所述的车顶件，其特征在于，所述弹簧元件(9)的背离于车顶导杆(5)的弹簧固定点(9b)构造为可调节的，其中该弹簧固定点(9b)的位置取决于当前的车顶件位置。
3.如权利要求2所述的车顶件，其特征在于，所述弹簧元件(9)与车顶件传动机构(4)耦连，并由该车顶件传动机构(4)调节。
4.如权利要求2或3所述的车顶件，其特征在于，所述弹簧固定点(9b)固定在弹簧杆(10)上，该弹簧杆(10)可摆动地支承在汽车车身(7)上，并与车顶件传动机构(4)的构件耦连。
5.如权利要求4所述的车顶件，其特征在于，所述弹簧元件(9)的作用线(12)当车顶件(3)在关闭位置和存放位置之间转移时移动越过弹簧杆(10)的转动活节(10a)的位置。
6.如权利要求5所述的车顶件，其特征在于，所述弹簧元件(9)的作用线(12)同时移动越过弹簧杆(10)的转动活节(10a)的位置和车顶导杆(5)的转动活节(5a)的位置。
7.如权利要求6所述的车顶件，其特征在于，所述弹簧元件(9)的作用线(12)当在关闭位置和存放位置之间转移时在车顶件(3)的最大抬升中间位置上移动越过车顶导杆(5)和弹簧杆(10)的转动活节(5a、10a)的位置。
8.如权利要求4至7中任一项所述的车顶件，其特征在于，所述弹簧杆(10)可摆动地与耦连杆(11)连接，而该耦连杆(11)可摆动地与车顶件传动机构(4)的车顶导杆(6)连接。
9.如权利要求1至8中任一项所述的车顶件，其特征在于，所述车顶件传动机构(4)构造为四活节传动机构并包括两个车顶导杆(5、6)，这两个车顶导杆(5、6)在一端可摆动地支承在汽车车身(7)上，并在另一端可摆动地支承在车顶件(3)上。
10.如权利要求1至9中任一项所述的车顶件，其特征在于，所述弹簧元件(9)构造为压力弹簧。
11.如权利要求1至9中任一项所述的车顶件，其特征在于，所述弹簧元件(9)构造为拉力弹簧。
12.如权利要求1至11中任一项所述的车顶件，其特征在于，所述弹簧固定点(9b)的位置与在弹簧杆(10)和耦连杆(11)之间的转动活节相重合。
全文摘要
在汽车车顶中的可活动的车顶件，它通过车顶件传动机构连接到汽车车身上，并在关闭位置与存放位置之间调节。车顶件传动机构包括绕着转动活节可摆动地支承着的车顶导杆，该车顶导杆由联动传动机构加载，该联动传动机构包括弹簧元件，其中弹簧元件的作用线当车顶件在关闭位置和存放位置之间转移时移动越过车顶导杆的转动活节的位置。
文档编号B60J7/16GK101088790SQ20071013886
公开日2007年12月19日 申请日期2007年4月30日 优先权日2006年5月3日
发明者G·布鲁德 申请人:马格纳汽车顶部系统有限责任公司