DE102011006114A1

DE102011006114A1 - Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011006114A1
Application number: DE102011006114A
Authority: DE
Inventors: Christian Huber; Andreas Übelacker
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Rahmen und innerhalb des Rahmens gelagerten Klappen, die jeweils um eine Drehachse drehbar sind. An jeder Drehachse ist ein Zahnradabschnitt angeordnet. Die Zahnradabschnitte befinden sich jeweils in. Eingriff mit Abtriebszahnabschnitten einer Zahnstange, die zur Drehung der Zahnradabschnitte verschiebbar gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit drehbar gelagerten Klappen zur Einstellung einer Luftzuströmung zu einem Aggregateraum, insbesondere zu einem Kühler, eines Kraftfahrzeuges.
In der DE 102004026419 A1 ist eine Vorrichtung zur Abstimmung Luftdurchsatzes durch im Fahrzeugfrontbereich vorgesehene Eintrittsöffnungen beschrieben. Die Verrichtung weist Schwenkklappen auf, die einen Luftdurchgangsquerschnitt absperren oder verengen können. Die Schwenkklappen sind mittels eines Aktuators schwenkbar. Ferner zeigt die DE 102008023560 A1 ein System zum Regulieren des Volumenstroms von Kühlluft zu einem Kühler eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere weist das System drehbar gelagerte Klappen auf, die über ein Koppelgestänge miteinander verbunden sind und so mittels eines Getriebes synchronisiert drehbar sind. Die Klappen können von einem geschlossenen Zustand bis hin zu einem vollständig geöffneten Zustand, in dem ein Großteil der Luft ungehindert zwischen den Klappen hindurch strömen kann, gedreht werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit drehbar gelagerten Klappen zu schaffen, deren Antriebsabschnitt kompakt ausgeführt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Luftzufuhreinstellvorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Insbesondere hat die Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug einen Rahmen. Innerhalb des Rahmens sind Klappen gelagert, wobei jede Klappe eine Drehachse aufweist, um die die Klappe drehbar ist. An jeder Drehachse ist ein Zahnradabschnitt angeordnet. Jeder Zahnradabschnitt ist in Eingriff mit einem zugehörigen Abtriebszahnabschnitt einer Zahnstange, wobei die Zahnstange zur Drehung der Zahnradabschnitte verschiebbar gelagert ist.
Hierdurch ist eine besonders kompakte Antriebsanordnung von drehbar gelagerten Klappen geschaffen, da der Antrieb nah einer Drehachse der Klappen erfolgt.
Bevorzugt sind die Drehachsen im Wesentlichen vertikal angeordnet. Der Ausdruck „vertikal” bezieht sich auf den Einbauzustand der Luftzufuhreinstellvorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die Zahnradabschnitte und die Zahnstange außerhalb des Rahmens angeordnet und sind Luftleitabschnitte der Klappen innerhalb des Rahmens angeordnet.
Dies bedeutet, dass die Luftleitabschnitte der Klappen in dem Rahmen bzw. innerhalb des Rahmens angeordnet sind, während Antriebsabschnitte außerhalb des Rahmens angeordnet sind.
Hierdurch sind die Zahnradabschnitte und die Zahnstange außerhalb eines Luftdurchströmungsbereiches angeordnet, so dass diese gegenüber eintretendem Wasser und Schmutz geschützt sind.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Luftzufuhreinstellvorrichtung weist die Zahnstange einen U-förmigen Querschnitt auf, der in einer dem U-förmigen Querschnitt der Zahnstange entsprechend geformten Führung des Rahmens geführt ist. insbesondere kann die Führung des Rahmens einen Vorsprung zum Eingriff mit beiden Schenkeln des U-förmigen Querschnitts aufweisen. Die Abtriebszahnabschnitte können dabei an einer Außenseite der Schenkel oder eines Verbindungsstücks zwischen den Schenkeln angeordnet sein.
Alternativ kann die Zahnstange auch einen anderen Querschnitt aufweisen, wobei die Führung des Rahmens einen dem Querschnitt der Zahnstange entsprechenden Querschnitt aufweist.
Damit ist die Zahnstange in Bezug auf den Rahmen lediglich in ihre Längsrichtung, d. h. in die Antriebsrichtungen, beweglich gelagert und ist in andere Richtungen nahezu unbeweglich.
Ferner kann in diesem Fall die Führung des Rahmens ein Schutz gegen Verschmutzung darstellen und eine dauerhafte Funktion der Zahnstange gewährleisten.
Bevorzugt ist an jedem Ende der Drehachse ein Lager angeordnet, das in Aussparungen des Rahmens gelagert ist, wobei die Aussparungen sich insbesondere an einer in Hauptfahrrichtung vorderen Seite des Rahmens befinden.
Aussparungen können. Nuten sein, in die kreiszylinderförmige Lagerzapfen der jeweiligen Klappe einrastbar sind.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vor den Klappen ein Zierblendenrahmen angeordnet, wobei sich die Drehachsen an einer in Fahrzeughauptfahrrichtung vorderen Seite der Klappen befinden.
Ferner kann an dem Zierblendenrahmen eine Dichtung angeordnet sein, die an den Drehachsen der Klappen anliegt. D. h., dass die Dichtung zwischen dem Zierblendenrahmen und der Klappe angeordnet ist.
Die Klappen können so ausgebildet sein, dass sie in einer geschlossenen Position der Luftzufuhreinstellvorrichtung eine geschlossene Fläche darstellen, die vollständig an der Dichtung des Zierblendenrahmens anliegt.
Damit kann im geschlossenen Zustand der Luftzufuhreinstellvorrichtung ein Luftdurchsatz durch eine durch den Zierblendenrahmen begrenzte Karosserieöffnung, insbesondere in einer Frontklappe, und die dahinterliegende Luftzufuhreinstellvorrichtung verhindert werden.
Gemäß einer Weiterbildung bestehen die Klappen der Luftzufuhreinstellvorrichtung aus einer ersten Gruppe Klappen und einer zweiten Gruppe Klappen, wobei die erste Gruppe Klappen mit einer ersten Zahnstange antreibbar ist und die zweite Gruppe Klappen mit einer zweiten Zahnstange antreibbar ist.
Insbesondere kann der Rahmen als zweigeteilter Rahmen ausgeführt sein, wobei in dem ersten Teilrahmen die erste Gruppe Klappen angeordnet ist und in dem zweiten Teilrahmen die zweite Gruppe Klappen angeordnet ist.
Bevorzugt ist in der Luftzufuhreinstellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine einzige Antriebseinheit derart ausgebildet, dass die erste Zahnstange und die zweite Zahnstange gleichzeitig in zueinander entgegengesetzte Richtungen verschiebbar sind. Dadurch sind die erste Gruppe Klappen und die zweite Gruppe Klappen gleichzeitig in zueinander entgegengesetzte Richtungen antreibbar.
Hierdurch ergibt sich bei Antrieb der Luftzufuhreinstellvorrichtung eine symmetrische Erscheinung im Bezug auf die Mitte der Luftzufuhreinstellvorrichtung in allen Positionen der Klappen.
Ferner kann eine derartige Antriebseinrichtung ein Antriebszahnrad aufweisen, das auf einer Seite mit einem Antriebszahnabschnitt der ersten Zahnstange kämmt und auf einer anderen Seite mit einem Antriebsabschnitt der zweiten Zahnstange kämmt.
Damit ist durch eine einfache Anordnung ein Antrieb der Zahnstangen und damit der Klappen über ein einziges Zahnrad bei gleichzeitiger symmetrischer Bewegung der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe Klappen zueinander möglich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können der Luftleitabschnitt, der Zahnradabschnitt und die Drehachse von jeder der Klappen einstückig ausgebildet sein.
Mit der Luftzufuhreinstellvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in einem Kraftfahrzeug die Menge an Luft, die zu einem Verbrennungsmotorwärmetauscher gelangen soll, eingestellt werden. Die Luftzufuhreinstellvorrichtung kann aber auch zur Einstellung der Kühlluftzufuhr zu anderen Aggregaten dienen. Die Luftzufuhreinstellvorrichtung kann auch für die Luftzufuhreinstellung zu rein aerodynamischen Zwecken dienen.
Die Zahl der Klappen und deren Form, insbesondere die Form der Luftleitabschnitte, kann entsprechend den konstruktiven Rahmenbedingungen gewählt sein.
1 ist eine schematische Perspektivansicht einer Luftzufuhreinstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Schnittansicht einer Luftzufuhreinstellvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Perspektivansicht von Klappen und einem Antriebsabschnitt der Luftzufuhreinstellvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil des Antriebsabschnitts der Luftzufuhreinstellvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine Perspektivansicht einer Luftzufuhreinstellvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Luftzufuhreinstellvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist für den vorderen Bereich eines Kraftfahrzeugs, d. h. einem Kühlerbereich eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Insbesondere ist die Luftzufuhreinstellvorrichtung 1 als ein Kühlergitterrahmen für das Kraftfahrzeug ausgeführt, wobei der Kühlergitterrahmen vorne mittig an dem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Die Luftzufuhreinstellvorrichtung 1 stellt die Menge an Luft ein, die zu einem Verbrennungsmotorkühler zugeführt wird.
Die Luftzufuhreinstellvorrichtung 1 hat einen zweiteiligen Rahmen 3, 4, der in Bezug auf die vertikale Mitte der Luftzufuhreinstellvorrichtung 1 symmetrisch ausgebildet ist. In dem linken Teilrahmen 3 sind sechs Klappen 5 angeordnet, die einer ersten Gruppe Klappen 23 gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen. In dem rechten Teilrahmen 4 sind symmetrisch zur ersten Gruppe Klappen 23 ebenfalls sechs Klappen 5 angeordnet, die einer zweiten Gruppe Klappen 24 gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen.
Alle Klappen 5 weisen an ihrer Vorderseite, d. h. einer Seite, die der Hauptfahrrichtung des Kraftfahrzeugs zugewandt ist, Drehachsen 7 auf. Unterhalb des linken Teilrahmens 3 ist eine Zahnstange 11 angeordnet. Unterhalb des rechten Teilrahmens 4 ist eine Zahnstange 12 angeordnet.
2 ist eine Schnittansicht der Luftzufuhreinstellvorrichtung 1. insbesondere verläuft der Schnitt durch die Drehachse 7 einer der Klappen 5 der ersten Gruppe Klappen 23 und entlang der Hauptfahrrichtung des Fahrzeugs. Der Luftleitabschnitt der Klappe 5 hat insgesamt eine gewölbte Form, so dass der Luftleitabschnitt der Klappe 5 in dem Längsschnitt die dargestellte Kontur aufweist. Obere und untere kreiszylinderförmige Gleitlager 17 der Klappe 5 sind in entsprechenden Aussparungen des linken Rahmens 3 eingerastet. Hierdurch ist die Klappe 5 innerhalb des linken Rahmens 3 drehbar gelagert. Ferner ist die Zahnstange 11 in einer entsprechenden Führung 15 des linken Rahmens 3 an dessen Unterseite gelagert. Insbesondere hat die Zahnstange 11 einen U-förmigen Querschnitt, dessen Schenkel auf einem Vorsprung 16 der Führung 15 gelagert sind. Ein Abtriebszahnabschnitt 12 der Zahnstange 11 ist an ihrer Vorderseite (in Bezug auf die Hauptfahrrichtung des Fahrzeugs im Einbauzustand der Luftzufuhreinstellvorrichtung) angeordnet und ist in Eingriff mit einem Zahnradabschnitt 9, der an der Drehachse 7 der Klappe 5 angeformt ist. Die Drehachse 7, die Lager 17 und der Zahnradabschnitt 9 sind einstückig mit der Klappe 5 ausgebildet.
Ferner ist vor den Klappen 5 ein umlaufender Zierblendenrahmen 19 angeordnet, der in 2 im oberen Bereich und im unteren Bereich der Klappe 5 gezeigt ist. An dem Zierblendenrahmen 19 ist eine Dichtung 21 angebracht. Die Dichtung 21 liegt an den vorderen Kanten der Klappen 5, d. h. im Wesentlichen an deren Drehachsen 7 an. Somit ist der Spalt zwischen dem Zierblendenrahmen 19 und der Klappe 5 durch eine Dichtung gefüllt. Beim Drehen der Klappe 5 um die Achse 7 ist die Dichtung 21 in ständigen Kontakt mit der Klappe 5.
Der Aufbau ist an dem rechten Rahmen 4 analog zu jenem an dem linken Rahmen 3, so dass die Luftzufuhreinstellvorrichtung sowohl einen linken und einen rechten Zierblendenrahmen aufweist. Die Zierblendenrahmen 19 sind an einem Karosseriebauteil angeordnet und begrenzen jeweils den Rand einer Öffnung in einem vorderen Bereich einer Frontklappe.
3 ist eine Perspektivansicht der Klappen 5 einschließlich des Antriebsabschnitts. Der Rahmen 3, 4 und der Zierblendenrahmen sind in 3 weggelassen.
4 ist eine Draufsicht auf einen Teil des Antriebsabschnitts der Zahnstangen 11 und 12. Die Zahnstangen 11 und 12 weisen an ihren einander zugewandten Enden jeweils einen gekröpften Abschnitt auf, der einen Antriebszahnabschnitt 27 bzw. 28 hat. insbesondere ist das Ende der Zahnstange 11 in Fahrtrichtung nach vorne gekröpft, wobei der Antriebszahnabschnitt 27 in Fahrtrichtung nach hinten gerichtet ist. Der Antriebszahnabschnitt 27 ist in Eingriff mit einem Antriebszahnrad 25. Ferner weist die Zahnstange 12 einen in Fahrtrichtung nach hinten gekröpften Abschnitt auf, der einen Antriebszahnabschnitt 28 hat, der in Fahrtrichtung nach vorne gerichtet ist. Der Antriebszahnabschnitt 28 ist ebenso mit dem Antriebszahnrad 25 in Eingriff. Damit sind beide Zahnstangen 11, 12 mit dem Antriebszahnrad 25 in Eingriff. Bei einem Drehen des Antriebszahnrads 25 werden die Zahnstangen 11 und 12 durch diese Anordnung in zueinander entgegengesetzte Richtungen verschoben.
Ferner ist, wie in 4 gezeigt ist, jeweils ein Abtriebszahnabschnitt 13 der Zahnstange 11 und ein Abtriebszahnabschnitt 14 der Zahnstange 12 in Eingriff mit einem Zahnradabschnitt 9 von einer der Klappen 5. Diese Anordnung ergibt somit zueinander entgegengesetzte Drehrichtungen der ersten Gruppe Klappen 23 und der zweiten Gruppe Klappen 23 bei Antrieb Zahnstangen 11 und 12 durch das Antriebszahnrad 25. Hierdurch wiederum werden die Zahnradabschnitte 9 der Klappen 5 in zueinander entgegengesetzte Richtungen gedreht, so dass die Luftleitabschnitte der ersten Gruppe Klappen 23 und der zweiten Gruppe Klappen 24 ebenso in zueinander entgegengesetzte Richtungen gedreht werden, so dass eine in Bezug auf die Fahrzeugmitte symmetrische Erscheinung des Kühlergitterrahmen in jeder Position der Klappen 5 gegeben ist.
Die Klappen 5 der ersten Gruppe Klappen 23 sind so ausgebildet, dass sie in einer Endstellung der Zahnstange 11 den Durchgang durch den linken Rahmen 3 bzw. durch den Zierblendenrahmen 19 vollständig verschließen und flächig an der Dichtung 21 des linken Zierblendenrahmens 19 anliegen. Das gleiche gilt analog für die Endstellung der Zahnstange 12 und der Anlage der Klappen 5 der zweiten Gruppe 24 an einer rechten Zierblendenrahmen 19, der vor dem rechten Rahmen 4 angeordnet ist.
Damit kann der Luftdurchgang vollständig geschlossen werden.
In der zweiten Endstellung der Zahnstangen 11 und 12 befinden sich die Klappen 5 in einem Zustand, in dem die Querschnittsfläche für einen Luftdurchgang durch die Luftzufuhreinstellvorrichtung am größten ist.
Durch Antrieb der Zahnstangen 11 und 12 zwischen der ersten und der zweiten Endstellung kann die Menge der durchströmenden Luft durch die Luftzufuhreinstellvorrichtung 1 stufenlos eingestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004026419 A1 [0002]
DE 102008023560 A1 [0002]

Claims

Luftzufuhreinstellvorrichtung (1) für eine Kraftfahrzeug mit einem Rahmen (3, 4) und innerhalb des Rahmens (3, 4) gelagerten Klappen (5), die jeweils um eine Drehachse (7) drehbar sind, wobei an jeder Drehachse (7) ein Zahnradabschnitt (9) angeordnet ist und die Zahnradabschnitte (9) sich jeweils in Eingriff mit Abtriebszahnabschnitten (13, 14) einer Zahnstange (11, 12) befinden, die zur Drehung der Zahnradabschnitte (9) verschiebbar gelagert ist.
Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Drehachsen (7) im Wesentlichen vertikal verlaufen.
Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zahnradabschnitte (9) und die Zahnstange (11, 12) außerhalb des Rahmens (3, 4) angeordnet sind und ein Luftleitabschnitt jeder Klappe (5) innerhalb des Rahmens (3, 4) angeordnet ist.
Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Zahnstange (11, 12) einen U-förmigen Querschnitt aufweist, der in einer dem U-förmigen Querschnitt der Zahnstange (11, 12) entsprechend geformten Führung (15) des Rahmens (3, 4) geführt ist.
Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich an jedem Ende der Drehachse (7) ein Lager (17) befindet, dass in Aussparungen des Rahmens (3, 4) gelagert ist, wobei die Aussparungen sich insbesondere an einer in Hauptfahrrichtung vorderen Seite des Rahmens (3, 4) befinden.
Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei vor den Klappen (5) eine Zierblende (19) angeordnet ist und sich die Drehachsen (7) an einer in Fahrzeughauptfahrrichtung vorderen Seite der Klappen (5) befinden.
Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, wobei an der Zierblende (19) eine Dichtung (21) angeordnet ist, die an den Drehachsen (7) der Klappen (5) anliegt.
Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einer ersten Gruppe (23) Klappen (5) und einer zweiten Gruppe (24) Klappen (5), wobei die erste Gruppe (23) Klappen (5) mit einer ersten Zahnstange (11) antreibbar ist und die zweite Gruppe (24) Klappen (5) mit einer zweiten Zahnstange (12) antreibbar ist.
Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, wobei eine einzige Antriebseinrichtung derart ausgebildet ist, dass die erste Zahnstange (11) und die zweite Zahnstange (12) gleichzeitig in zueinander entgegengesetzte Richtungen verschiebbar sind, so dass die erste Gruppen (23) Klappen (5) und die zweite Gruppe (24) Klappen (5) gleichzeitig in zueinander entgegengesetzte Richtungen antreibbar sind.
Luftzufuhreinstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Antriebseinrichtung ein Antriebszahnrad (25) aufweist, das auf einer Seite mit einem Antriebszahnabschnitt (27) der ersten Zahnstange (11) kämmt und auf einer anderen Seite mit einem Antriebszahnabschnitt (28) der zweiten Zahnstange (12) kämmt.