DE102018131276A1 - Actuation system for aerodynamic adjustment elements - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug (2), mit einem Betätigungselement (3) und mit zumindest einem hydraulisch mit dem Betätigungselement (3) verbundenen Nehmerzylinder (4), wobei der zumindest eine Nehmerzylinder (4) auf ein Verstellelement (5) zu dessen Verlagerung abgestimmt ist, wobei das Verstellelement (5) als eines der Bauteile ausgebildet ist: Belüftungseinrichtung (6, 7), Luftleiteinrichtung (8, 9), Öffnungseinrichtung (10, 11, 12, 13, 14), Ausfahreinrichtung für (15) eine Anhängerkupplung, Verschlusszylinder.The invention relates to a hydraulic actuation system (1) for a motor vehicle (2), with an actuation element (3) and with at least one slave cylinder (4) hydraulically connected to the actuating element (3), the at least one slave cylinder (4) being connected to an adjusting element (5) is matched to its displacement, the adjusting element (5) being designed as one of the components: ventilation device (6, 7), air guiding device (8, 9), opening device (10, 11, 12, 13, 14), extension device for (15) a trailer coupling, lock cylinder.
Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungssystem für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elektrisch aktuiertes Modul zum Verschieben einer Hydrauliksäule in Verbindung mit der Verstellung/ Umpositionierung von aerodynamischen Elementen an einem Fahrzeug.The invention relates to a hydraulic actuation system for a motor vehicle. In particular, the invention relates to an electrically actuated module for displacing a hydraulic column in connection with the adjustment / repositioning of aerodynamic elements on a vehicle.
Aus dem Stand der Technik sind bereits hydraulische Betätigungssysteme, beispielsweise für Verriegelungseinrichtungen, bekannt. zum Beispiel offenbart die
Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass es bei der Aerodynamik / aerodynamischen Ausgestaltung eines Fahrzeugs oftmals zu Zielkonflikten kommt. Zum Beispiel ist eine geschlossene Kontur des Fahrzeugs in Fahrtrichtung für den Cw-Wert vorteilhaft und für Komponenten, wie einen Motor oder eine Bremse, problematisch, da diese gekühlt werden müssen. Auch ist es vorteilhaft, Klappen vor den Rädern zu betätigen, um diese von Luft umströmen zu lassen, jedoch gleichzeitig problematisch, da durch die Klappen die Bodenfreiheit des Fahrzeugs bei geringen Geschwindigkeiten, wie beim Erklimmen eines Bordsteins, verringert ist.It is also known from the prior art that conflicting goals often arise in the aerodynamics / aerodynamic design of a vehicle. For example, a closed contour of the vehicle in the direction of travel is advantageous for the Cd value and problematic for components such as an engine or a brake, since these have to be cooled. It is also advantageous to actuate flaps in front of the wheels in order to allow air to flow around them, but at the same time it is problematic because the flaps reduce the ground clearance of the vehicle at low speeds, such as when climbing a curb.
Somit werden vermehrt aktive aerodynamische Elemente entwickelt, wie ein verstellbarer Heckspoiler oder ein verschließbarer Kühlergriff/Kühleröffnung, mit deren Verstellung bzw. Einstellung oder Veränderung, entsprechend dem jeweiligen Fahrzustand und Anforderungsprofil, eine CO2-Einsparung erreicht werden kann.Thus, active aerodynamic elements are increasingly being developed, such as an adjustable rear spoiler or a closable radiator handle / radiator opening, with the adjustment, adjustment or modification of which, depending on the respective driving condition and requirement profile, CO2 savings can be achieved.
Bisher werden diese aerodynamischen Elemente über elektromechanische Aktoren (elektrische Stellmotoren) angetrieben, die an dem jeweiligen aerodynamischen Element angeordnet sind. Zum Beispiel offenbart die
Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass die aerodynamischen Elemente jeweils einzeln über einen Elektromotor betätigt werden. So steigt mit der Anzahl der zu verstellenden Elemente auch die Anzahl der Elektromotoren, was sich nachteilig auf den benötigten Bauraum, die Kosten und das Gewicht auswirkt. Zudem sind oftmals hohe Momente für die Elektromotoren notwendig, um sicherzustellen, dass die betätigten Elemente einem Windwiderstand trotzdem können. Dadurch müssen leistungsstarke Motoren, die teuer und groß sind, verwendet werden.However, the prior art always has the disadvantage that the aerodynamic elements are actuated individually by an electric motor. The number of elements to be adjusted also increases the number of electric motors, which has a disadvantageous effect on the space required, the costs and the weight. In addition, high torques are often necessary for the electric motors to ensure that the actuated elements can still withstand wind. As a result, powerful motors that are expensive and large must be used.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll ein Betätigungssystem bereitgestellt werden, dass wenig Bauraum benötigt, einen kostengünstigen Stellmotor/Elektromotor verwenden kann, eine dauerhafte Bestromung des Stellmotors/Elektromotors vermeidet sowie mehrere Elemente gleichzeitig durch nur einen Stellmotor betätigen kann.It is therefore the object of the invention to avoid or at least to reduce the disadvantages of the prior art. In particular, an actuation system is to be provided that requires little installation space, can use an inexpensive servomotor / electric motor, avoids permanent energization of the servomotor / electric motor and can actuate several elements simultaneously using only one servomotor.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß durch ein hydraulisches Betätigungssystem für ein Kraftfahrzeug gelöst, mit einem Betätigungselement und mit zumindest einem hydraulisch mit dem Betätigungselement verbundenen Nehmerzylinder, wobei der zumindest eine Nehmerzylinder auf ein Verstellelement zu dessen Verlagerung abgestimmt ist, wobei das Verstellelement als eines der Bauteile ausgebildet ist: Belüftungseinrichtung, Luftleiteinrichtung, Öffnungseinrichtung, Ausfahreinrichtung, Verschlusszylinder. Vorzugsweise ist das Verstellelement als eine Belüftungseinrichtung für eine Bremse oder als eine Belüftungseinrichtung für einen Motor ausgebildet. Vorzugsweise kann das Verstellelement als eine Luftleiteinrichtung für einen Fahrzeugunterboden oder als eine Luftleiteinrichtung für eine Radumhausung ausgebildet sein. Vorzugsweise kann das Verstellelement als eine Öffnungseinrichtung für ein Dachfenster, oder als eine Öffnungseinrichtung für ein Fenster oder als eine Öffnungseinrichtung für eine Tür oder als eine Öffnungseinrichtung für eine Heckklappe oder als eine Öffnungseinrichtung für einen Tankdeckel ausgebildet sein. Auch ist es möglich, dass das Verstellelement als eine Ausfahreinrichtung für eine Anhängerkupplung ausgebildet ist.The object of the invention is achieved in a generic device according to the invention by a hydraulic actuation system for a motor vehicle, with an actuating element and with at least one slave cylinder hydraulically connected to the actuating element, the at least one slave cylinder being matched to an adjusting element for its displacement, the adjusting element is designed as one of the components: ventilation device, air guiding device, opening device, extension device, locking cylinder. The adjusting element is preferably designed as a ventilation device for a brake or as a ventilation device for a motor. The adjusting element can preferably be designed as an air guiding device for a vehicle underbody or as an air guiding device for a wheel housing. The adjusting element can preferably be designed as an opening device for a roof window, or as an opening device for a window or as an opening device for a door or as an opening device for a tailgate or as an opening device for a fuel cap. It is also possible for the adjusting element to be designed as an extension device for a trailer coupling.
Erfindungsgemäß werden das Verstellelement oder mehrere Verstellelemente elektrohydraulisch betätigt. Dabei sind die Verstellelemente insbesondere Elemente zum Verändern des Luftwiderstandsbeiwerts oder zur aktiven Zuführung oder dem Stoppen von Luft zur Kühlung von Komponenten. Erfindungsgemäß sind also Leiteinrichtung, abseits der Fahrgastzelle, vorgesehen sind, die zur Einstellung des Luftwiderstands oder motorbezogener Luftströme beitragen. Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Betätigungssystem mit einem zentralen Aktor / Betätigungselement, vorzugsweise in einfachster Bauweise, mittels dem eine Hydrauliksäule verschoben werden kann.According to the invention, the adjustment element or a plurality of adjustment elements are actuated electro-hydraulically. Here are the adjustment elements in particular elements for changing the drag coefficient or for actively supplying or stopping air for cooling components. According to the invention, guide devices are thus provided away from the passenger compartment, which contribute to the adjustment of the air resistance or engine-related air flows. In other words, the invention relates to an actuation system with a central actuator / actuation element, preferably of the simplest design, by means of which a hydraulic column can be moved.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
So ist es zweckmäßig, wenn das Verstellelement als eine aerodynamische Leiteinrichtung zum Einstellen eines Luftwiderstands und/oder motorbezogener Luftströme ausgebildet ist.It is therefore expedient if the adjusting element is designed as an aerodynamic guiding device for setting air resistance and / or engine-related air flows.
In einer bevorzugten Weiterbildung kann das Betätigungselement als ein durch einen Elektromotor antreibbarer Geberzylinder oder ein Pumpensystem ausgebildet sein. So kann in einfacher und kostengünstiger Weise ein hoher Druck leicht aufgebaut werden, da es nicht relevant ist, ob die Verstellelemente mit hoher Geschwindigkeit verstellt werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Betätigungselement als Geberzylinder ausgebildet ist, der über eine Hydraulikleitung mit dem Nehmerzylinder verbunden ist.In a preferred development, the actuating element can be designed as a master cylinder that can be driven by an electric motor or a pump system. In this way, a high pressure can easily be built up in a simple and cost-effective manner since it is irrelevant whether the adjusting elements are adjusted at high speed. It is particularly preferred if the actuating element is designed as a master cylinder which is connected to the slave cylinder via a hydraulic line.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Belüftungseinrichtung Lamellen eines Kühlergrills und/oder einer Kühleröffnung aufweisen. So kann durch einfache Verstellung der Lamellen eine geschlossene Fahrzeugkontur oder eine Belüftung des Motors über die Kühleröffnung erreicht werden.In an advantageous exemplary embodiment, the ventilation device can have fins of a radiator grille and / or a radiator opening. A closed vehicle contour or ventilation of the engine via the radiator opening can be achieved by simply adjusting the slats.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann das Betätigungselement mit mehreren Nehmerzylindern, die jeweils ein Verstellelement betätigen, hydraulisch verbunden sein. Dadurch wird vorteilhafterweise gewährleistet, dass mehrere Nehmerzylinder, und somit mehrere (verschiedene), Verstellelemente durch ein zentrales Betätigungselement verstellt werden können. Beispielsweise ist das Betätigungselement also mit einem Nehmerzylinder zur Verlagerung einer Belüftungseinrichtung, mit vier Nehmerzylindern zur Verlagerung jeweils einer Öffnungseinrichtung für ein Fenster und mit einem Nehmerzylinder zur Verlagerung einer Ausfahreinrichtung für eine Anhängerkupplung verbunden. Es sind also beliebige Kombinationen der Verstellelemente aus den folgenden Bauteilen möglich: Belüftungseinrichtung, Luftleiteinrichtung, Öffnungseinrichtung, Ausfahreinrichtung, Verschlusszylinder. Dabei wird jedes Verstellelement von jeweils einem Nehmerzylinder betätigt. Zudem werden mehrere Nehmerzylinder oder alle Nehmerzylinder von dem Betätigungselement betätigt. Es ist also nicht mehr für jedes zu verstellende Element/Verstellelement ein eigenes Betätigungssystem, insbesondere ein eigenes Betätigungselement mit einem Stellmotor, notwendig.According to a preferred development, the actuating element can be hydraulically connected to a plurality of slave cylinders, each of which actuates an adjusting element. This advantageously ensures that several slave cylinders, and thus several (different), adjustment elements can be adjusted by means of a central actuating element. For example, the actuating element is thus connected to a slave cylinder for displacing a ventilation device, with four slave cylinders for displacing an opening device for a window and with a slave cylinder for displacing an extension device for a trailer coupling. Any combination of the adjustment elements from the following components is possible: ventilation device, air guide device, opening device, extension device, locking cylinder. Each adjustment element is actuated by a slave cylinder. In addition, several slave cylinders or all slave cylinders are actuated by the actuating element. A separate actuation system, in particular a separate actuation element with a servomotor, is therefore no longer necessary for each element / adjustment element to be adjusted.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann zwischen dem Betätigungselement und den mehreren Nehmerzylindern ein Ventilblock angeordnet sein. So können die Verstellelemente mehrere Verstellelemente oder alle Verstellelemente gleichzeitig oder sequentiell betätigt werden. Je nach Ventilschaltung wird also einzelnen Nehmerzylindern Hydraulikfluid zugeführt.In a preferred embodiment, a valve block can be arranged between the actuating element and the plurality of slave cylinders. In this way, the adjusting elements can be actuated several adjusting elements or all adjusting elements simultaneously or sequentially. Depending on the valve circuit, hydraulic fluid is supplied to individual slave cylinders.
Zudem ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Betätigungselement und den mehreren Nehmerzylindern eine hydraulische Übersetzung angeordnet ist. Dadurch können Wege und Kräfte optimal auf das jeweilige Verstellelement eingestellt werden.It is also advantageous if a hydraulic transmission ratio is arranged between the actuating element and the plurality of slave cylinders. This allows paths and forces to be optimally adjusted to the respective adjustment element.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Nehmerzylinder direkt oder indirekt mit dem Verstellelement zu dessen Betätigung verbunden ist. So kann die Verlagerung eines Nehmerzylinderkolbens direkt oder übersetzt an das Verstellelement weitergegeben werden.Furthermore, it is expedient if the slave cylinder is connected directly or indirectly to the adjusting element for actuating it. In this way, the displacement of a slave cylinder piston can be passed on to the adjusting element directly or in translation.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Nehmerzylinder an dem Verstellelement angebracht ist und/oder wenn das Betätigungselement von dem Verstellelement entfernt angeordnet ist. Dadurch wird gewährleistet, dass das Betätigungselement, insbesondere der Elektromotor, an einer geschützten Stelle mit moderaten Temperaturen und Anforderungen angeordnet werden kann. Somit können die Komplexität des Stellmotors und dadurch die Kosten reduziert werden.It is particularly preferred if the slave cylinder is attached to the adjusting element and / or if the actuating element is arranged away from the adjusting element. This ensures that the actuating element, in particular the electric motor, can be arranged at a protected location with moderate temperatures and requirements. The complexity of the servomotor and thus the costs can thus be reduced.
Auch ist es von Vorteil, wenn der Geberzylinder über einen Gewindetrieb mit dem Elektromotor verbindbar ist, wobei der Gewindetrieb selbsthemmend ausgebildet ist. So wird nur bei aktiver Betätigung des Stellmotors eine Bewegung ausgelöst. Der Stellmotor muss also nicht bestromt werden, um die Verstellelemente in Position zu halten.It is also advantageous if the master cylinder can be connected to the electric motor via a screw drive, the screw drive being designed to be self-locking. A movement is only triggered when the servomotor is activated. The servomotor therefore does not have to be energized in order to hold the adjusting elements in position.
Vorzugsweise ist der Stellmotor als ein hochdrehender Motor mit geringem Moment ausgebildet, um Kosten zu sparen. Über ein Getriebe kann ein maximales Moment gewonnen werden.The servomotor is preferably designed as a high-speed motor with low torque in order to save costs. A maximum torque can be obtained via a transmission.
Zudem ist es bevorzugt, wenn das Betätigungselement ein Kommunikationsmodul oder eine Kabelverbindung aufweist, damit das Betätigungselement mit einer Fahrzeugelektronik/Fahrzeugintelligenz verbunden werden kann.In addition, it is preferred if the actuating element has a communication module or a cable connection, so that the actuating element can be connected to vehicle electronics / vehicle intelligence.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der Nehmerzylinder einen Positionssensor zur Erfassung einer Position des Verstellelements besitzt. Dadurch kann dem Kommunikationsmodul oder der Fahrzeugintelligenz rückgemeldet werden, in welcher Position die zu verstellendes Elemente sind.It is also expedient if the slave cylinder has a position sensor for detecting a Has position of the adjusting element. As a result, the communication module or the vehicle intelligence can be informed of the position of the elements to be adjusted.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein hydraulisches Betätigungssystem / Master-Slave-System, über das ein hoher Druck zur Betätigung aerodynamischer Leiteinrichtungen aufgebaut werden kann. Es werden dadurch Leiteinrichtungen abseits der Fahrgastzelle zur Einstellung des Luftwiderstands oder sonstiger motorbezogener Luftströme verstellt. Dadurch wird eine Bauraumproblematik für die Verstellung mehrerer Leiteinrichtungen gelöst.In other words, the invention relates to a hydraulic actuation system / master-slave system, via which a high pressure can be built up for actuating aerodynamic guide devices. As a result, control devices are adjusted away from the passenger compartment to adjust the air resistance or other engine-related air flows. This solves a space problem for the adjustment of several control devices.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 bis 3 schematische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Betätigungssystems für ein Kraftfahrzeug, und -
4 bis 12 verschiedene Ansichten des Betätigungssystems mit einem Nehmerzylinder, der an Lamellen einer Kühleröffnung zu deren Verstellung angebracht ist.
-
1 to3 schematic representations of an actuation system according to the invention for a motor vehicle, and -
4 to12 different views of the actuation system with a slave cylinder which is attached to fins of a radiator opening for their adjustment.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.The figures are only schematic in nature and serve only to understand the invention. The same elements are identified by the same reference symbols.
Das Betätigungselement
In dem in
Der als Stellmotor dienende Elektromotor
Der Nehmerzylinder
Der Elektromotor
Mit der Spindel
Der Nehmerzylinder
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Betätigungssystemactuating system
- 22
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 33
- Betätigungselementactuator
- 44
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 55
- Verstellelementadjustment
- 66
- Belüftungseinrichtungaerator
- 77
- Belüftungseinrichtungaerator
- 88th
- LuftleiteinrichtungCowl
- 99
- LuftleiteinrichtungCowl
- 1010
- Öffnungseinrichtungopening device
- 1111
- Öffnungseinrichtungopening device
- 1212
- Öffnungseinrichtungopening device
- 1313
- Öffnungseinrichtungopening device
- 1414
- Öffnungseinrichtungopening device
- 1515
- Ausfahreinrichtungextension means
- 1616
- GeberzylinderMaster cylinder
- 17 17
- Pumpensystempump system
- 1818
- Elektromotorelectric motor
- 1919
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 2020
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 2121
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 2222
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 2323
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 2424
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 2525
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 2626
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 2727
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 2828
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 2929
- Lamellenslats
- 3030
- Übersetzungtranslation
- 3131
- Lineartrieblinear drive
- 3232
- LamellenantriebsradLamellenantriebsrad
- 3333
- Gehäusecasing
- 3434
- Kommunikationsmodulcommunication module
- 3535
- Getriebetransmission
- 3636
- Spindelspindle
- 3737
- Kupplungclutch
- 3838
- Lagercamp
- 3939
- Gehäusecasing
- 4040
- Muttermother
- 4141
- Kolbenpiston
- 4242
- Gehäusecasing
- 4343
- Klappdichtungfolding seal
- 4444
- Befüllstutzenfilling union
- 4545
- Konnektorgeometrieconnector geometry
- 4646
- Federfeather
- 4747
- Kolbenpiston
- 4848
- Sensorsensor
- 4949
- Targettarget
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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