DE19821489A1 - Verstellbarer Rückspiegel mit Gasdruckantrieb - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rückspiegel für ein Kraftfahrzeug mit einem gelenkig gelagertem Spiegelelement und einer Verstelleinrichtung zur ferngesteuerten Verstellung der Spiegelebene, wobei die Verstelleinrichtung zumindest ein Stellglied aufweist. Um einen im wesentlichen geräuschlosen Antrieb der Verstelleinrichtung zu ermöglichen, wird das Stellglied (4) mit Gasdruck angetrieben.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rückspiegel nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

Rückspiegel für Kraftfahrzeuge weisen im Regelfall ein gelenkig gelager­ tes Spiegelelement auf, um dem Fahrer die Einstellung der Spiegelebene entsprechend seiner Größe und Sitzposition zu ermöglichen. Zur Erhö­ hung des Bedienungskomforts werden die Rückspiegel sehr vieler Fahr­ zeugtypen mit einer elektromechanischen Verstelleinrichtung ausgestattet, die ein Verstellen der Spiegelebene ohne manuelle Einwirkung auf das Spiegelelement gestattet. Hierzu wird das Spiegelelement um ein bis drei Achsen drehbar gelagert und jeder Achse ist ein elektromechanisches Stellglied zugeordnet. Im Regelfall bestehen diese elektromechanischen Stellglieder aus einem Elektromotor und einem Getriebe, das das vom Elektromotor abgegebene Drehmoment entsprechend einem Übersetzungs­ verhältnis vergrößert und mit dem Spiegel gelenkig so verbunden ist, daß eine Stellbewegung des Elektromotors eine Verkippung der Spiegelebene bewirkt.

Nachteilig an dieser bekannten Antriebsanordnung ist es, daß die einge­ setzten Getriebe und Elektromotoren nicht unerhebliche Geräusche verursachen, die insbesondere bei Innenspiegeln störend sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Rück­ spiegel zu liefern, dessen Verstelleinrichtung im wesentlichen keine Laufgeräusche verursacht.

Diese Aufgabe wird durch einen Rückspiegel nach der Lehre des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß kann das Stellglied der Verstelleinrichtung mit Gasdruck angetrieben werden, wobei die Druckänderung über eine Hubeinrichtung in eine Stellbewegung zur Verstellung des Spiegelelements umgesetzt wird. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß der Antrieb der Verstellein­ richtung nicht durch ein mechanisch erzeugtes Drehmoment, sondern durch Gasdruck erfolgt. Wird ein entsprechend hoher Gasdruck gewählt, kann an der Hubeinrichtung eine so große Stellkraft abgenommen werden, die zum Antrieb des Spiegelelements ohne weitere Übersetzung ausrei­ chend groß ist. Da die Übersetzung der Stellkraft in einem Getriebe mit schnelldrehenden mechanischen Teilen somit entfallen kann, werden die dadurch verursachten Laufgeräusche vermieden. Geräusche entstehen durch die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung also im wesentlichen nicht, da ein Übersetzungsgetriebe nicht notwendig ist und der Antrieb des Stellglieds mittels Gasdruck im wesentlichen geräuschlos ist.

Grundsätzlich ist es möglich, den erforderlichen Gasdruck in einem externen Aggregat, beispielsweise einer im Motorenraum vorhandenen Druckpumpe, zu erzeugen. Dies erfordert jedoch die aufwendige Verle­ gung langer Zuleitungen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Verstelleinrichtung deshalb zumindest einen Gasgene­ rator auf, in dem zur Veränderung des Gasdrucks ein Gas erzeugbar ist.

Der zum Betrieb der Verstelleinrichtung notwendige Gasdruck wird also nicht durch einen mechanisch angetriebenen Volumenstrom aus einer externen Druckquelle zur Verfügung gestellt, sondern durch die Regulati­ on des in dem abgeschlossenen System befindlichen Gasvolumens gesteu­ ert. Die Steuerung des Gasvolumens erfolgt durch die gezielte Umwand­ lung einer bestimmten Menge eines festen oder flüssigen Mediums in ein gasförmiges Medium. Beispielsweise kann ein solcher Gasgenerator als Dampferzeuger ausgeführt sein. Durch Beheizen und Verdampfen des Mediums, beispielsweise Wasser, kann ein Dampfdruck erzeugt werden, mit der die Verstelleinrichtung angetrieben wird. Auch Rotierende Ver­ dichter sind als eine Form von Gasgeneratoren denkbar, wobei diese mit einer geringen Geräuschentwicklung behaftet sind.

Der Prozeß zur Gaserzeugung in dem Gasgenerator sollte vorteilhafter­ weise reversibel durchführbar sein. Das heißt, im Gasgenerator sollte bei einem positiven Steuersignal das Gasvolumen vergrößert und bei einem negativen Steuersignal das Gasvolumen verkleinert werden. Durch die damit verbundene Volumenänderung kann dann das Stellglied in zwei einander entgegengesetzte Richtungen angetrieben werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gas zum Antrieb des Stellglieds durch einen elektrochemischen Prozeß erzeugbar ist. Derartige Stellglie­ der werden als elektrochemische Aktoren bezeichnet. Wird dem elektro­ chemischen Aktor eine bestimmte Ladungsmenge zugeführt, so wird durch eine elektrochemische Reaktion ein Teil des Mediums in ein Gas umge­ setzt und somit das im System enthaltene Gasvolumen vergrößert. Die Volumenvergrößerung kann bei elektrochemische Aktoren relativ schnell und sehr genau geregelt werden.

Als Elektrolyt zur Gaserzeugung können alle Flüssigkeiten bzw. Flüssig­ keitsmischungen eingesetzt werden, die in einem Umwandlungsprozeß gezielt in ein Gas umgesetzt werden können. Solche Flüssigkeiten können beispielsweise spezielle Säuren oder Laugen sein. Ein besonders geeigne­ ter elektrochemischer Prozeß zur Gaserzeugung ist die Wasserelektrolyse. Bei entsprechender Polung wird Wasser unter dem Einfluß einer elektri­ schen Spannung in die gasförmigen Elemente Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Wird die Polung der Elektrolyseanordnung vertauscht, verläuft die Reaktion in entgegengesetzter Richtung und aus den gasför­ migen Elementen wird flüssiges Wasser synthetisiert. Die Wasserelektro­ lyse kann beliebig oft reversibel durchgeführt werden, solange der Gasge­ nerator hermetisch abgeschlossen ist. Um die Eigenschaften des Elektro­ lyts an spezielle Anforderungen anzupassen, können dem Wasser Zusätze, beispielsweise Ethylenglykol zur Verschiebung des Gefrier- bzw. Siede­ punkts, beigemengt werden.

Die handelsüblichen elektrochemischen Aktoren weisen relativ kleine Stellwege auf und erzeugen Stellkräfte, die größer als erforderlich sind. Deshalb sollte die Verstelleinrichtung zumindest ein Übersetzungsgetrie­ be, insbesondere ein Hebelgetriebe oder ein Zahngetriebe, aufweisen, mit dem der maximale Stellweg vergrößert werden kann. Durch das Überset­ zungsgetriebe wird die translatorische Bewegung des elektrochemischen Aktors in eine rotatorische Bewegung der Spiegelebene umgewandelt. Zugleich kann die Bewegungsgeschwindigkeit der Rotationsbewegung der Spiegelebene durch Anpassung des Übersetzungsverhältnisses gezielt verändert werden, so daß beispielsweise eine langsame Antriebsbewegung eines elektrochemischen Aktors in eine schnelle Stellbewegung der Spie­ gelebene übersetzt werden kann. Beim Einsatz eines Hebelgetriebes erfolgt diese Anpassung durch die einfache Veränderung der jeweiligen Hebelarme.

Zur Wandelung der von der Verstelleinrichtung abgegebenen Stellkraft bzw. des maximalen Stellwegs kann auch ein hydropneumatisches Wand­ lerelement eingesetzt werden. Derartige an sich bekannte hydropneumati­ sche Wandlerelemente weisen zwei über eine Kolbenstange miteinander verbundene Kolben auf, die einen unterschiedlichen Durchmesser aufwei­ sen. Der Antriebskolben des Wandlerelements kann mit pneumatischem Druck beaufschlagt werden und überträgt die daraus resultierende An­ triebskraft über die Kolbenstange auf den Abtriebskolben. Zylinder und Schlauchleitung der Abtriebsseite des Wandlerelements sind mit einer geeigneten hydraulischen Flüssigkeit gefüllt, so daß die Stellbewegung bzw. Stellkraft in einfacher Weise hydraulisch übertragen werden kann. Weisen der Antriebs- und der Abtriebskolben des Wandlerelements unter­ schiedliche Durchmesser auf, so folgt aus dem Differenzdurchmesser eine Über- oder Untersetzung der übertragenen Stellkraft.

Weist das hydropneumatische Wandlerelement Drosselstrecken auf, so wird dadurch eine gleichförmige Bewegung ermöglicht. Die Volumenände­ rung der hydraulischen Flüssigkeit durch Temperaturunterschiede kann dadurch ausgeglichen werden, daß an sich bekannte Federelemente an dem Wandlerelement vorgesehen sind, die die Längenänderungen ausgleichen.

Grundsätzlich sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Gasgene­ rator und die Hubeinrichtung ein einzelnes kompaktes Bauteil bilden. In dieser Bauart können elektrochemische Aktoren kostengünstig verfügbar.

Um den knappen in einem Rückspiegel vorhandenen Bauraum optimal nutzen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Gasgenerator und die Hubeinrichtung über eine Druckleitung miteinander verbunden sind. Dadurch kann der Gasgenerator an einer Stelle angeordnet werden, an der ausreichend Bauraum vorhanden ist. In dem engen Bereich zwischen Spiegelelement und Grundplatte muß lediglich die Hubeinrichtung positio­ niert werden. Gasgenerator und Hubelement bilden dann jeweils ein separates Bauteil.

Als Hubeinrichtung sind alle Bauteile denkbar, die eine Volumenänderung in eine Stellbewegung umsetzen können. Eine einfache Bauform der Hubeinrichtung ist beispielsweise ein Hubzylinder, bei dem der Kolben durch den Gasdruck im Zylinder verschoben wird und die Stellkraft an der Kolbenstange abgenommen wird. Besonders vorzugswürdig ist es, die Hubeinrichtung als Faltenbalg, insbesondere als Metallbalg oder Elasto­ mer-Rollmembrane, auszugestalten. Bei Vergrößerung des Gasvolumens wird der Faltenbalg auseinandergedrückt und verlängert sich. An den Stirnseiten des Faltenbalgs kann die Stellkraft abgenommen werden. Verringert sich der Innendruck des Faltenbalgs, zieht er sich elastisch zusammen, so daß eine Rückstellfeder entfallen kann. Ein Metallbalg weist eine besonders hohe Dichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf.

Um die Hubeinrichtung besonders kostengünstig herstellen und montieren zu können, sollte die Grundplatte des Rückspiegels zumindest einen Funktionsbereich aufweisen, an dem ein stirnseitig offener Faltenbalg druckfest befestigbar ist. Die Hubeinrichtung besteht dann im Ergebnis aus einer planen Fläche in der Grundplatte des Rückspiegels und einer als einseitig offenen Faltenbalg ausgestalteten Hubmembrane. Die Befestigung und Abdichtung des Faltenbalgs an der Grundplatte kann beispielsweise durch Aufpressen, Aufklipsen, Ankleben oder mittels eines Überwurfrings erfolgen.

Um die von dem Gasgenerator kommenden Druckleitungen einfach mit der Hubeinrichtung verbinden zu können, sollte der Funktionsbereich der Grundplatte eine die Grundplatte durchgreifende Ausnehmung aufweisen, an der die Druckleitungen anschließbar sind. Die notwendigen Schlauchanschlüsse in der Grundplatte können kostengünstig spritztech­ nisch hergestellt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand lediglich bevorzugte Ausfüh­ rungsformen darstellender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Rückspiegel in seitlich geschnittener Ansicht;

Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstellein­ richtung in perspektivischer Ansicht von oben;

Fig. 3 einen Koordinatenschalter zur Steuerung der Verstellein­ richtung nach Fig. 2 in perspektivischer Ansicht;

Fig. 4 eine Einheit aus drei Gasgeneratoren zum Antrieb der Ver­ stelleinrichtung nach Fig. 2 in perspektivischer Ansicht.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines erfindungsgemäßen Rückspiegels 1 mit einem Spiegelelement 2, einer Grundplatte 3 und einer Verstelleinrichtung 4.

Das Spiegelelement 2 ist mittels eines Kugelgelenks 5 um eine Achse schwenkbar gelenkig auf der Grundplatte 3 gelagert.

In einem Gasgenerator 6 kann durch Elektrolyse Wasserstoff und Sauer­ stoff reversibel aus Wasser erzeugt werden. Die Reaktionsrichtung der Elektrolyse wird durch die über Zuleitungen 7 angelegte Steuerspannung gesteuert. Entsprechend dem Ladungszustand des Gasgenerators 6 ist ein bestimmtes Gasvolumen an Wasserstoff und Sauerstoff vorhanden. Der dadurch entstehende Gasdruck in dem Gasgenerator 6 wird über eine Druckleitung 8 zu einer als Faltenbalg ausgeführten Hubeinrichtung 9 übertragen. Alternativ dazu sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Gasgenerator 6 und die Hubeinrichtung 9 ein gemeinsames kompaktes Bauteil bilden. Die Druckleitung 8 kann bei diesen Ausführungsformen entfallen.

Wird der Gasdruck in dem Faltenbalg 9 erhöht, verlängert er sich und überträgt eine Stellbewegung über ein Hebelgetriebe 10 auf das Spiegel­ element 2. Da der Faltenbalg 9 und das Spiegelelement 2 mit unterschied­ lichen Hebelarmen an dem Hebelgetriebe 10 angreifen, wird eine Erhöhung der Stellgeschwindigkeit erreicht.

Der unten offene Faltenbalg 9 wird über der ebenen Funktionsfläche 11 durch Ankleben druckfest mit der Grundplatte 3 verbunden. Die Druck­ versorgung des Faltenbalgs 9 aus der Druckleitung 8 erfolgt über die Ausnehmung 12, die die Grundplatte 3 durchgreift. Zur einfachen Monta­ ge der Druckleitung 8 ist ein Schlauchanschluß 13 spritztechnisch an der Grundplatte angeformt.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung, wobei zur besseren Erkennbarkeit das Spiegelelement nicht dargestellt ist. In der Mitte einer Grundplatte 14 ist ein Kugelge­ lenkbolzen 15 zur Aufnahme und Halterung eines Spiegelelements mit Trägerplatte angeordnet. Der Kugelgelenkbolzen 15 wird von drei als Hubzylinder 16, 17 und 18 ausgestalteten Hubeinrichtungen umgeben, die zur Verstellung des Spiegelelements in drei Achsen eingesetzt werden können. Die Hubzylinder 16, 17 und 18 bestehen jeweils aus einer planen Fläche der Grundträgerplatte und einer darüber befestigten, als Faltenbalg ausgelegten Hubmembrane 19. Die Stellkräfte werden über in Kugelgelen­ ken gelagerte Stößel 29 auf das Spiegelelement übertragen. Die Befesti­ gung der Hubmembrane 19 auf der Grundplatte 14 erfolgt durch einen Ring 20, der aufgepreßt wird. Die drei Hubzylinder 16, 17 und 18 werden über drei Druckleitungen 21 aus drei nicht dargestellten Gasgeneratoren mit Antriebsdruck versorgt.

Fig. 3 zeigt einen Koordinatenschalter 22, der zur Steuerung der Hubzy­ linder 16, 17 und 18 eingesetzt werden kann. Die Bestromung erfolgt über niederohmige Potentiometer, welche in Mittelstellung eine NC-Stellung aufweisen. Die mechanische Mittelstellung und Abfederung des Koordi­ natenschalters 22 erfolgt in an sich bekannter Weise.

Fig. 4 zeigt eine Gasgeneratoreneinheit 23 mit den Gasgeneratoren 24, 25 und 26. In Abhängigkeit der Stellung des Koordinatenschalters 22 werden die drei Gasgeneratoren 24, 25 und 26 mit Ladungsträgern versorgt und erzeugen durch Elektrolyse proportional zum Ladungszustand Wasserstoff und Sauerstoff. Die Stromversorgung der Gasgeneratoren erfolgt über einen Stecker 27 und Zuleitungen 28. Über die gebrochen dargestellten Druckleitungen 21 sind die Gasgeneratoren 24, 25 und 26 mit den Hubzy­ lindern 16, 17 und 18 verbunden. Im Ergebnis kann durch eine Verände­ rung der Schalterstellung des Koordinatenschalters 22 der Druck in den Hubzylindern 16, 17 und 18 durch Gaserzeugung in den Gasgeneratoren 24, 25 und 26 gezielt erhöht werden, wodurch die gewünschte Stellbewe­ gung durch Verschwenken der Spiegelebene erreicht wird.

Claims (14)

1. Rückspiegel für ein Kraftfahrzeug mit einem gelenkig gelagertem Spiegelelement und einer Verstelleinrichtung zur ferngesteuerten Verstellung der Spiegelebene, wobei die Verstelleinrichtung zumin­ dest ein Stellglied aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (4) mit Gasdruck antreibbar ist, wobei eine Druckänderung über eine Hubeinrichtung (9) eine Stellbewegung des Stellglieds (4) bewirkt.

2. Rückspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung zumindest einen Gasgenerator (6) auf­ weist, in dem zur Veränderung des Gasdrucks ein Gas erzeugbar ist.

3. Rückspiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeß zur Gaserzeugung im Gasgenerator (6) reversibel durchführbar ist.

4. Rückspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas im Gasgenerator (6) durch einen elektrochemischen Prozeß erzeugbar ist.

5. Rückspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas im Gasgenerator (6) durch Wasserelektrolyse erzeug­ bar ist.

6. Rückspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung zumindest ein Übersetzungsgetriebe, insbesondere ein Hebelgetriebe (10) oder ein Zahngetriebe, auf­ weist.

7. Rückspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung zumindest ein hydropneumatisches Wandlerelement aufweist.

8. Rückspiegel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das hydropneumatische Wandlerelement eine Drosselstrecke aufweist.

9. Rückspiegel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hydropneumatische Wandlerelement zumindest ein Länge­ nänderungen ausgleichendes Federelement aufweist.

10. Rückspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator und die Hubeinrichtung ein kompaktes Bau­ element bilden.

11. Rückspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (6) und die Hubeinrichtung (9) über eine Druckleitung (8) miteinander verbunden sind.

12. Rückspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung als Faltenbalg (9), insbesondere als Metall­ balg oder Elastomer-Rollmembrane, ausgestaltet ist.

13. Rückspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (3) des Rückspiegels zumindest einen Funkti­ onsbereich (11) aufweist, an dem ein stirnseitig offener Faltenbalg (9) druckfest befestigbar ist.

14. Rückspiegel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsbereich (11) der Grundplatte (3) eine die Grund­ platte (3) durchgreifende Ausnehmung (12) aufweist, an deren vom Faltenbalg (9) ab gewandten Ende eine Druckleitung (8) anschließ­ bar ist.