DE102008014769A1

DE102008014769A1 - Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe

Info

Publication number: DE102008014769A1
Application number: DE200810014769
Authority: DE
Inventors: Nicholas Aldersley
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-09-24

Abstract

Die Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe, insbesondere Heckklappe, weist einen Antrieb und einen zwischen dem Antrieb und der Klappe eingekoppelten Kraftübertrager auf, so dass eine Bewegung der Klappe mittels einer Betätigung des Antriebs über den Kraftübertrager steuerbar ist. Der Kraftübertrager umfasst einen hydraulischen Kraftübertragungsteil. Das Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass der Antrieb im Bereich eines Kofferraums des Fahrzeugs angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe.
Bisher sind sowohl hydraulische als auch elektromechanische Antriebe zur Betätigung einer Fahrzeugklappe bekannt. Hydraulische Antriebe sind auf Grund der Komplexität der Ansteuerung und der Kraftbegrenzung teuer. Elektromechanische Antriebe sind in der Regel groß und laut. Dadurch werden die Verbaumöglichkeiten eingeschränkt.
DE 103 20 098 A1 bezieht sich auf einen Klappenantrieb für eine Klappe, die zwei gleiche paarweise mit Abstand zueinander angeordnete Hebelgelenkanordnungen aufweist, über die die Klappe aus ihrer Schließstellung in ihre Öffnungsstellung und zurück bewegbar ist. Dabei sind die Hebelgelenkanordnungen mit ihren einen Enden jeweils an einem Seitenbereich der Klappe und mit ihren anderen Enden ortsfest an dem Kraftfahrzeug schwenkbar angelenkt. Die einander entsprechenden Schwenkachsen der Anlenkstellen erstrecken sich zueinander koaxial. Von einer gemeinsamen motorischen Antriebseinheit sind Bewegungsübertragungsmittel zum schwenkbaren Antrieb eines ortsfest an dem Kraftfahrzeug angelenkten Hebels jeder Hebelgelenkanordnung geführt.
Die EP 1 419 916 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Betätigen einer nach oben schwenkbaren Heckklappe an Kraftfahrzeugen, die zumindest einen quer zur Fahrzeuglängsachse an einem zu den Scharnieren und/oder dem oberen Querholm der Heckklappe benachbarten Abschnitt der Kraftfahrzeugkarosserie angeordneten Linearantrieb umfasst, der seinerseits mittels an der Kraftfahrzeugkarosserie angeordneter Kraftumlenkelemente mit der Heckklappe und/oder den Scharnieren, eine Schwenkbewegung der Heckklappe realisierend und/oder unterstützend, in Wirkverbindung steht. Der Linearantrieb kann als aktiv oder passiv wirkender Linearantrieb ausgebildet sein, wobei der aktiv wirkende Linearantrieb hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betrieben und der passiv wirkende Linearantrieb eine Gasdruckfeder ist.
DE 20 2005 018 584 U1 offenbart eine Antriebsanordnung zur Betätigung einer Klappe eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Antrieb, wobei die Klappe an der Karosserie des Kraftfahrzeugs um eine Klappenachse schwenkbar angelenkt und dadurch eine Klappenöffnung der Karosserie verschließbar ist, wobei der Antrieb als Linearantrieb zur Erzeugung von linearen Antriebsbewegungen ausgestaltet ist, der antriebstechnisch mit der Klappe gekoppelt ist. Der Antrieb ist im montierten Zustand hinsichtlich seiner linearen Antriebsbewegung im Wesentlichen parallel zur Klappenachse ausgerichtet. Der Antrieb kann beispielsweise als Kolben-Zylinder-Antrieb, insbesondere als Pneumatikantrieb oder Hydraulikantrieb ausgestaltet sein.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit für einen kostengünstigen und flexibel und akustisch vorteilhaft verbaubaren Klappenantrieb bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels einer Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, sowie eines Fahrzeugs nach Anspruch 12 und eines Verfahrens nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Die Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe, insbesondere Heckklappe, weist einen Antrieb, insbesondere elektromechanischen Antrieb, und einen zwischen dem Antrieb und der Klappe antriebstechnisch eingekoppelten Kraftübertrager auf, so dass eine Bewegung der Klappe mittels einer Betätigung des Antriebs über den Kraftübertrager steuerbar ist. Der Kraftübertrager umfasst einen hydraulischen Kraftübertragungsteil.
Durch diese Anordnung kann der Ort des Antriebs ohne wesentliche antriebstechnische Leistungsverluste und verhältnismäßig unaufwändig vom Öffnungsbereich der Klappe entkoppelt werden. Somit wird ein Einbauort für den Antrieb ohne Einbaubeschränkungen flexibel wählbar. Dadurch können insbesondere nun auch eher große und laute, aber kostengünstige Antriebe ohne eine übermäßige Einbaubeschränkung Störung für die Insassen verwendet werden.
Bevorzugt wird eine Betätigungsvorrichtung, die eine erste mechanisch-hydraulische Kopplungseinheit zum Koppeln des Antriebs mit dem hydraulischen Kraftübertragungsteil und eine zweite mechanisch-hydraulische Kopplungseinheit zum – direkten oder indirekten über ein Kraftübertragungselement – Koppeln des hydraulischen Kraftübertragungsteil mit der Klappe aufweist.
Es wird zur vergleichsweise verlustfreien Kraftführung und zum flexiblen Einbau bevorzugt, wenn das hydraulische Kraftübertragungsteil mindestens eine Hydraulikleitung umfasst.
Es wird zur einfachen, aber effektiven Kraftübertragung außerdem eine Betätigungsvorrichtung, bei der die erste mechanisch-hydraulische Kopplungseinheit einen ersten hydraulischen Zylinder umfasst, dessen Kolbenstange mit dem Antrieb gekoppelt ist und die zweite mechanisch-hydraulische Kopplungseinheit einen hydraulischen Zylinder umfasst, dessen Kolbenstange mit der Klappe gekoppelt ist, wobei zumindest eine Hydraulikammer des ersten hydraulischen Zylinders über die mindestens eine Hydraulikleitung mit zumindest einer Hydraulikammer des zweiten hydraulischen Zylinders gekoppelt sind.
Eine besonders effektive Kraftübertragung wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Hydraulikzylinder doppeltwirkende Differentialzylinder sind, wobei jede der Hydraulikkammern eines der Differentialzylinder mit einer Hydraulikkammer des anderen Differentialzylinders über mindestens eine Hydraulikleitung verbunden ist.
Zur Anpassung der Betätigungsvorrichtung an die Antriebscharakteristik des Antriebs, z. B. einen Antriebshub, wird es bevorzugt, wenn der ersten hydraulische Zy linder und der zweite hydraulische Zylinder unterschiedliche Abmessungen aufweisen, insbesondere, wenn der erste hydraulische Zylinder eine längere und dünnere Zylinderkammer aufweist als der zweite hydraulische Zylinder. Es kann aber auch – je nach Auslegung der Getriebestufen des Antriebs – auch vorteilhaft sein, wenn der zweite hydraulische Zylinder eine längere und dünnere Zylinderkammer aufweist als der erste hydraulische Zylinder.
Zur Dämpfung von Druckspitzen und einer Sicherstellung einer konstanten Kraftübertragung im Hydrauliksystem wird es bevorzugt, wenn der hydraulische Kraftübertragungsteil mindestens einen Druckspeicher für Hydraulikflüssigkeit aufweist.
Zur Verwendung eines kostengünstigen, einfachen und verlässlichen Antriebs wird es bevorzugt, wenn der Antrieb einen elektromechanischen Antrieb, insbesondere Spindelantrieb, umfasst.
Das Fahrzeug, das mit einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe und einer solchen Betätigungsvorrichtung ausgerüstet ist, weist den Antrieb im Bereich eines Kofferraums des Fahrzeugs auf.
Bei dem Verfahren zum Betätigen einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe, insbesondere Heckklappe, wird zum Schwenken der Klappe ein Antrieb betätigt, dessen, insbesondere elektromechanische, Antriebsbewegung mittels einer hydraulischen Kraftübertragung auf die Klappe übertragen wird.
In der folgenden Figur wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch näher beschrieben.
1 zeigt eine Skizze einer Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe.
Eine Betätigungsvorrichtung 1 dient zum Betätigen bzw. Verschwenken einer Heckklappe 2, die über ein Scharnier 3 um eine Schwenkachse S an einer – hier nicht abgebildeten – Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigt ist. Die Betätigungsvorrichtung 1 ist dazu direkt drehbar mit dem Scharnier 3 so verbunden, dass bei einer Be tätigung der Betätigungsvorrichtung 1 zum Öffnen der Heckklappe 2 diese aufgrund einer Hebelwirkung um die Schwenkachse S nach außen bzw. nach oben aufgeklappt wird.
Im Einzelnen weist die Betätigungsvorrichtung 1 einen elektromechanischen Linearantrieb 4 in Form eines Spindelantriebs auf. Die lineare Antriebsbewegung des Spindelantriebs 4 wird über einen Kraftübertrager 5–8 auf das Scharnier 3 übertragen, wobei der Kraftübertrager 5–8 eine geschlossene hydraulische Kopplung bereitstellt. Der Kraftübertrager 5–8 weist dazu eine erste mechanisch-hydraulische Kopplungseinheit in Form eines ersten Hydraulikzylinders 5 auf, dessen Kolbenstange 9 mit dem Antrieb 4 gekoppelt ist. Der als Differentialzylinder ausgeführte erste Hydraulikzylinder 5 ist mit seinen Hydraulikkammern 10, 11 über ein hydraulisches Kraftübertragungsteil in Form von Hydraulikleitungen 6, 7 (z. B. Hydraulikschläuchen) mit den Hydraulikkammern 12, 13 einer zweiten mechanisch-hydraulischen Kopplungseinheit in Form eines zweiten Hydraulikzylinders 8 verbunden. Die Kolbenstange 14 des zweiten Hydraulikzylinders 8 ist mit dem Scharnier 3 und darüber mit der Heckklappe 2 drehbar verbunden. Auch der zweite Hydraulikzylinder 8 ist als Differentialzylinder ausgeführt. Genauer gesagt sind die die jeweilige Kolbenstange 9, 14 aufnehmenden 'vorderen' Hydraulikkammern 10, 12 miteinander durch eine Hydraulikleitung 6 miteinander verbunden, als auch die der jeweiligen Kolbenstange abgewandten 'hinteren' Hydraulikkammern 11, 13.
Bei einer Betätigung des Spindelantriebs 4 zum Öffnen der Heckklappe 2 wird ein geeignetes elektrisches Signal über elektrische Anschlüsse 15 auf den Spindelantrieb 4 aufgegeben, worauf die Spindel, welche hier einstückig mit der Kolbenstange 9 ausgeführt ist, in dieser Abbildung linear nach rechts herausgefahren wird. Dadurch wird der im Zylinder 5 laufende 'aktive' Kolben 16 nach rechts verschoben, wodurch in der hinteren Hydraulikkammer 11 und der daran angeschlossenen rechten Hydraulikleitung 7 ein Druck in der darin befindlichen Hydraulikflüssigkeit aufgebaut wird, welcher an die hintere Hydraulikkammer 13 des zweiten Zylinders 8 weitergegeben wird. Auf analoge Weise wird durch Bewegung des aktiven Kolbens 16 ein Unterdruck in den vorderen Hydraulikkammern 10, 12 über die linke Hydraulikleitung 6 erzeugt. Durch die beiden Effekte wird der Kolben 17 im zweiten Zylinder 8 in Richtung der vorderen Kammer 12 verschoben, wodurch die zugehörige Kolben stange 14 linear ausfährt. Die Bewegung der Kolbenstange 14 wiederum übt auf das Scharnier 3 eine Hebelkraft zum Öffnen der Klappe 2 aus. Analog wird bei Zurückziehen der Spindel bzw. Kolbenstange 9 durch ein geeignetes elektrisches Signal an den Anschlüssen 15 die Heckklappe 2 wieder geschlossen.
Kraftspitzen, die durch menschliches Eingreifen in das System erzeugt werden (z. B. bei Notöffnung, Notschließung oder Abbremsen der Klappenbewegung) werden durch Integration eines hydraulischen Druckspeichers 18 abfedern, welcher von der hier zweiten Hydraulikleitung abzweigt.
Der vergleichsweise kostengünstige elektro-mechanische Antrieb 4 ist im Kofferraum verbaut, wodurch sich ein flexibler Aufbau ohne eine Einschränkung im Bauraum ergibt. Auch ergibt sich dadurch eine erheblich verringerte akustischer Abstrahlung in die Fahrgastzelle. Die hydraulischen Zylinder sind kostengünstig ohne Pumpe, eigene Steuerung oder Ventile miteinander verbunden.
Zur Optimierung der Kraft/Weg-Verhältnisse für den elektro-mechanischen Antrieb ist hier zudem eine günstige Übersetzung durch Verwendung unterschiedlichen Zylinderabmessungen realisiert. Dabei ist der erste (Master-)Hydraulikzylinder 5 länger und dünner ausgeführt als der zweite (Slave-)Hydraulikzylinder 8.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt.
So kann die Betätigungsvorrichtung auch an der Heckklappe angelenkt sein anstatt am Scharnier. Auch kann zwischen der Betätigungsvorrichtung und der Heckklappe oder dem Scharnier ein Kraftumlenkelement eingekoppelt sein, z. B. ein Hebel, ein anderes Gestänge, eine Gasfeder und so weiter.
Es kann beispielsweise auch ein einfach wirkender Hydraulikzylinder statt eines Differentialzylinders verwendet werden.
Auch können beispielsweise mehrere erste und/oder zweite Hydraulikzylinder eingesetzt werden. So können zwei zweite Hydraulikzylinder vorgesehen sein, nämlich ein zweiter Hydraulikzylinder pro Scharnier. Diese können dann z. B. identisch aufgebaut sein und gemeinsam von einem ersten Hydraulikzylinder angetrieben werden, wobei unter anderen getrennte Hydraulikleitungen zwischen dem ersten Hydraulikzylinder und dem jeweiligen zweiten Hydraulikzylinder vorgesehen sind, oder sich verzweigende Hydraulikleitungen.
Auch können statt eines Spindelantriebs andere elektromechanische Antriebe verwendet werden, die zudem nicht auf eine lineare Antriebsbewegung beschränkt sind, sondern auch eine Drehbewegung zum Antrieb ausführen können, ggf. über eine Gelenkstange mit dem Hydraulikzylinder verbunden.
Allgemein ist die Erfindung nicht auf eine Verwendung eines elektromechanischen Antriebs beschränkt. Vielmehr können auch z. B. hydraulische oder pneumatische Antriebe benutzt werden. Zudem ist die Verwendung nicht nur auf eine Heckklappe beschränkt, sondern kann auch andere Klappen oder auch Türen betätigen. Zudem kann bei einer Betätigung der Betätigungsvorrichtung eine Klappe o. ä. außer nach oben beispielsweise auch nach unten oder zur Seite aufgeklappt werden.

1: Betätigungsvorrichtung
2: Heckklappe
3: Scharnier
4: elektromechanischer Linearantrieb
5: erster Hydraulikzylinder
6: Hydraulikleitung
7: Hydraulikleitung
8: zweiter Hydraulikzylinder
9: Kolbenstange
10: vordere Hydraulikkammer
11: hintere Hydraulikkammer
12: vordere Hydraulikkammer
13: hintere Hydraulikkammer
14: Kolbenstange
15: elektrische Anschlüsse
16: Kolben
17: Kolben
18: hydraulischer Druckspeicher
S: Schwenkachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10320098 A1 [0003]
- EP 1419916 A1 [0004]
- DE 202005018584 U1 [0005]

Claims

Betätigungsvorrichtung (1) zum Betätigen einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe (2), insbesondere Heckklappe, wobei die Betätigungsvorrichtung (1) einen Antrieb (4) und einen zwischen dem Antrieb (4) und der Klappe (2) eingekoppelten Kraftübertrager (5–8) aufweist, so dass eine Bewegung der Klappe (2) mittels einer Betätigung des Antriebs (4) über den Kraftübertrager (5–8) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftübertrager (5–8) einen hydraulischen Kraftübertragungsteil (6, 7) umfasst.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftübertrager (5–8) mindestens aufweist: a. eine erste mechanisch-hydraulische Kopplungseinheit (5) zum Koppeln des Antriebs (4) mit dem hydraulischen Kraftübertragungsteil (6, 7); und b. eine zweite mechanisch-hydraulische Kopplungseinheit (8) zum Koppeln des hydraulischen Kraftübertragungsteils (6, 7) mit der Klappe (2).
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftübertrager (5–8) genau eine zweite mechanisch-hydraulische Kopplungseinheit (8) zum Koppeln des hydraulischen Kraftübertragungsteils (6, 7) mit der Klappe (2) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftübertrager mehrere zweite mechanisch-hydraulische Kopplungseinheiten (8) zum Koppeln des hydraulischen Kraftübertragungsteils mit der Klappe (2) aufweist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulischen Kraftübertragungsteil eine Hydraulikleitung (6, 7) umfasst.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass c. die erste mechanisch-hydraulische Kopplungseinheit einen ersten hydraulischen Zylinder (5) umfasst, dessen Kolbenstange (9) mit dem Antrieb (4) gekoppelt ist und d. die zweite mechanisch-hydraulische Kopplungseinheit einen hydraulischen Zylinder (8) umfasst, dessen Kolbenstange (14) mit der Klappe (2) gekoppelt ist, e. wobei eine Hydraulikammer (10, 11) des ersten hydraulischen Zylinders (5) über die Hydraulikleitung (6, 7) mit einer Hydraulikammer (12, 13) des zweiten hydraulischen Zylinders (8) gekoppelt ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylinder doppeltwirkende Differentialzylinder (5, 8) sind, wobei jede der Hydraulikkammern (10, 11) des ersten Differentialzylinder (5) mit einer jeweiligen Hydraulikkammer (12, 13) des zweiten Differentialzylinders (8) über eine Hydraulikleitung (6, 7) verbunden ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten hydraulische Zylinder (5) und der zweite hydraulische Zylinder (8) unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste hydraulische Zylinder (5) eine längere und dünnere Zylinderkammer aufweist als der zweite hydraulische Zylinder (8).
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Kraftübertragungsteil (6, 7) mindestens einen Druckspeicher (18) für Hydraulikflüssigkeit aufweist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen elektromechanischen Antrieb (4), insbesondere Spindelantrieb, umfasst.
Fahrzeug mit einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe (2) und einer Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4) im Bereich eines Kofferraums des Fahrzeugs angeordnet ist.
Verfahren zum Betätigen einer an einer Fahrzeugkarosserie schwenkbar befestigten Klappe (2), insbesondere Heckklappe, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schwenken der Klappe (2) ein Antrieb (4) betätigt wird, dessen Antriebsbewegung, insbesondere elektromechanische Antriebsbewegung, mittels einer hydraulischen Kraftübertragung auf die Klappe (2) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsbewegung des Antriebs (4) über eine Kolbenbewegung eines ersten Hydraulikzylinders (5) über eine hydraulische Verbindung (6, 7) auf einen zweiten Hydraulikzylinder (8) übertragen wird, dessen dadurch erzeugte Antriebsbewegung wiederum auf die Klappe (2) übertragen wird.