DE102011015994A1

DE102011015994A1 - Flexibles Antriebselement für einen abgewinkelten, aktiven Verschluss

Info

Publication number: DE102011015994A1
Application number: DE102011015994A
Authority: DE
Inventors: Scott P. Charnesky; Brian D. Van Buren; Richard J. Skurkies
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2031-04-05
Also published as: US20110247779A1; US8708078B2; DE102011015994B4; CN102218986A; CN102218986B

Abstract

Ein Verschlusssystem umfasst ein erstes Luftklappenelement mit einer ersten Drehachse und ein zweites Luftklappenelement mit einer zweiten Drehachse. Das erste Luftklappenelement ist so ausgelegt, dass es sich um die erste Drehachse dreht, und das zweite Luftklappenelement ist so ausgelegt, dass es sich um die zweite Drehachse dreht. Das Verschlusssystem weist zusätzlich ein flexibles Antriebselement auf, welches das erste Luftklappenelement und das zweite Luftklappenelement miteinander verbindet, um dadurch die Drehung des ersten und des zweiten Luftklappenelements im Wesentlichen zu synchronisieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Verschluss mit abgewinkelten, verschwenkbaren Luftklappen, die durch ein flexibles Antriebselement angetrieben werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Verschluss ist typischerweise eine stabile Abdeckung von fester Beschaffenheit für eine Öffnung. Ein Verschluss besteht häufig aus einem Rahmen und innerhalb des Rahmens angebrachten Luftklappen oder Lamellen.
Luftklappen können feststehend sein, d. h. einen dauerhaft festgelegten Winkel in Bezug auf den Rahmen aufweisen. Luftklappen können auch bedienbar sein, d. h. einen Winkel aufweisen, der in Bezug auf den Rahmen einstellbar ist, um es zu ermöglichen, dass eine gewünschte Menge an Licht, Luft und/oder Flüssigkeit von einer Seite des Verschlusses auf die andere Seite des Verschlusses gelangt. Je nach Anwendung und Bauweise des Rahmens können Verschlüsse so angebracht sein, dass sie in die Öffnung hineinpassen oder diese überdecken. Über verschiedene, insbesondere in der Architektur anzutreffende, funktionale Zwecke hinausgehend, können Verschlüsse auch für vornehmlich ornamentale Zwecke eingesetzt werden.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Verschlusssystem umfasst ein erstes Luftklappenelement mit einer ersten Drehachse und ein zweites Luftklappenelement mit einer zweiten Drehachse. Das erste Luftklappenelement ist so ausgelegt, dass es sich um die erste Drehachse dreht und das zweite Luftklappenelement ist so ausgelegt, dass es sich um die zweite Drehachse dreht. Das Verschlusssystem weist zusätzlich ein flexibles Antriebselement auf, welches das erste Luftklappenelement und das zweite Luftklappenelement miteinander verbindet, um dadurch die Drehung des ersten und des zweiten Luftklappenelements im Wesentlichen zu synchronisieren.
Das Verschlusssystem kann außerdem einen Mechanismus umfassen, der so ausgelegt ist, dass er eine Stellung für das Verschlusssystem zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen – unter Miteinbeziehung der jeweiligen Endstellungen – auswählt, indem er das erste und das zweite Luftklappenelement jeweils um seine entsprechende Drehachse dreht. Das Verschlusssystem kann zusätzlich einen Controller umfassen, der so ausgelegt ist, dass er den Mechanismus reguliert. Das Verschlusssystem kann so ausgelegt sein, dass es einen Luftstrom durch eine Kühlergrillöffnung bei einem Fahrzeug regelt. Das Fahrzeug kann eine Brennkraftmaschine (bzw. einen Motor) umfassen, während der Controller so ausgelegt sein kann, dass er den Mechanismus gemäß einer Motorlast reguliert.
Der Motor kann durch ein Fluid gekühlt sein, das durch einen Wärmetauscher hindurch umgewälzt wird, und das Fahrzeug kann einen Sensor umfassen, der so angepasst ist, dass er eine Temperatur des Fluids erfasst, und so ausgelegt ist, dass er die Temperatur an den Controller übermittelt. Der Controller ist so ausgelegt, dass er den Mechanismus dergestalt reguliert, dass dieser das durch den Wärmetauscher hindurch umgewälzte Fluid gemäß der erfassten Temperatur des Fluids kühlt.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich mit größerer Deutlichkeit aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der besten Umsetzungsarten der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise Perspektivansicht eines Verschlusssystems mit einem flexiblen Antriebselement;
2 ist eine im Querschnitt dargestellte, vergrößerte Draufsicht auf das in 1 gezeigte Verschlusssystem; und
3 ist eine teilweise Perspektivansicht eines Fahrzeugs, welches das in 1 und 2 gezeigte Verschlusssystem aufweist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen, auf welche nun Bezug genommen wird und in denen sich gleiche Bezugszahlen auf gleiche Bauteile beziehen, ist in 1 und 2 ein Verschlusssystem 10 gezeigt. Das Verschlusssystem 10 umfasst einen ersten Luftklappensatz 12 und einen zweiten Luftklappensatz 14. Der erste und der zweite Luftklappensatz 12 und 14 sind jeweils in einem starren Rahmen 15 gehalten. Der erste Luftklappensatz 12 ist in einem Winkel θ relativ zu dem zweiten Luftklappensatz 14 angeordnet. Der erste Luftklappensatz 12 umfasst drei einzelne Luftklappenelemente 12A, 12B und 12C. Der zweite Luftklappensatz 14 umfasst in ähnlicher Weise drei einzelne Luftklappenelemente 14A, 14B und 14C. Jede Luftklappe 12A, 12B bzw. 12C ist jeweils mit einer entsprechenden Luftklappe 14A, 14B bzw. 14C gepaart und jeweils in einem Winkel θ relativ zu dieser angeordnet. Die Anzahl der auf diese Weise innerhalb des Verschlusssystems 10 miteinander gepaarten Luftklappen kann jedoch entsprechend den Anforderungen für eine spezielle Anwendung auch geringer oder größer sein.
Jede Luftklappe 12A–C zeichnet sich jeweils durch eine entsprechende Drehachse 16A–C aus und jede Luftklappe 14A–C zeichnet sich jeweils durch eine entsprechende Drehachse 18A–C aus. Die Luftklappen 12A–C und die Luftklappen 14A–C sind jeweils so ausgelegt, dass sie sich während der Bedienung des Verschlusssystems 10 jeweils um die entsprechenden Drehachsen 16A–C und 18A–C drehen. In dem Verschlusssystem 10 ist außerdem ein Mechanismus 20 integriert, der so ausgelegt ist, dass er eine gewünschte Sollstellung für das Verschlusssystem zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Stellung auswählt, wobei diese beiden Endstellungen jeweils mit inbegriffen sind. Der Mechanismus 20 umfasst getrennte Gestänge 22 und 24. Die Gestänge 22 und 24 sind so ausgelegt, dass sie die Luftklappen 12A–C und 14A–C jeweils zusammen, d. h. im Wesentlichen in Übereinstimmung miteinander, um die Drehachsen 16A–C bzw. 18A–C drehen, wodurch es möglich ist, das Verschlusssystem 10 in jede beliebige der verfügbaren Stellungen zu drehen.
Entweder das Gestänge 22 oder das Gestänge 24 ist so ausgelegt, dass es eine Drehbewegung jeweils von einer externen Antriebsquelle, wie beispielsweise einem Elektromotor (nicht gezeigt), auf einen entsprechenden Luftklappensatz 12 bzw. 14 überträgt. Ein flexibles Antriebselement 26 verbindet, wie gezeigt, die Luftklappe 12A funktional mit der Luftklappe 14A, wodurch die Drehung des ersten und des zweiten Luftklappensatzes 12 und 14 im Wesentlichen synchronisiert wird. Das flexible Antriebselement 26 zeichnet sich dadurch aus, dass es keine beweglichen Bauteile aufweist. Das flexible Antriebselement 26 kann aus jedem beliebigen, geeigneten Material, wie beispielsweise aus einem Kabelrohr mit Flachumhüllung bestehen, wie dies für den Fachmann verständlich ist, welches in der Lage ist, Torsionsbelastungen standzuhalten, denen das flexible Antriebselement während der Bedienung des Verschlusssystems 10 erwartungsgemäß ausgesetzt ist. Demgemäß kann der Mechanismus 20 eine Rotationsbewegung auch nur an einem der Gestänge 22 und 24 aufnehmen, um die gewünschte Sollstellung für das gesamte Verschlusssystem 10 auszuwählen, und zwar trotz der Tatsache, dass der erste Luftklappensatz 12 und der zweite Luftklappensatz 14 in einem Winkel θ zueinander angeordnet sind.
In 3 ist das Verschlusssystem 10 in einem in ein Fahrzeug 30 eingebauten Zustand abgebildet. Das Verschlusssystem 10 ist, wie gezeigt, an einer Kühlergrillöffnung 32 im vorderen Bereich des Fahrzeugs 30 positioniert. Das Fahrzeug 30 umfasst eine Brennkraftmaschine (bzw. einen Motor) 34. Außerdem ist ein Luft/Fluid-Wärmetauscher 36 integriert, d. h. ein Kühler zum Umwälzen von durch die Pfeile 38 und 40 gezeigtem Kühlfluid, wie beispielsweise Wasser oder einem nach spezieller Rezeptur aufbereiteten Kühlmittel zum Kühlen des Motors 34. Der Wärmetauscher 36 ist zum Schutz des Wärmetauschers vor diversen Verunreinigungsstoffen, die in der Luft und auf der Fahrbahn vorhanden sein können, hinter der Kühlergrillöffnung 32 und hinter dem Verschlusssystem 10 positioniert. Der Wärmetauscher 34 kann auch an einer beliebigen anderen Stelle, wie beispielsweise hinter einem Fahrgastraum, positioniert sein, wenn das Fahrzeug beispielsweise mit einem Heckmotor oder einem Mittelmotor ausgelegt ist, wie dies für den Fachmann verständlich ist.
Ein Lüfter 42 ist hinter dem Wärmetauscher 36 positioniert. Der Lüfter 42 kann entweder elektrisch oder mechanisch direkt durch den Motor angetrieben sein. Das Fahrzeug 30 umfasst außerdem einen Controller 44, bei dem es sich um einen Motor-Controller oder um eine getrennte Steuereinheit handeln kann, die so ausgelegt ist, dass sie den Mechanismus 20 dergestalt reguliert, dass dieser die gewünschte Sollstellung des Verschlusssystems 10 auswählt. Der Controller 44 kann außerdem so ausgelegt sein, dass er den Lüfter 42, falls der Lüfter elektrisch angetrieben wird, sowie ein Thermostat (nicht gezeigt) betätigt, das für die Regulierung der Kühlmittelumwälzung ausgelegt ist, wie dies dem Fachmann verständlich ist.
Das Fahrzeug 30 umfasst zusätzlich einen Kühlmittelsensor 46, der so ausgelegt ist, dass er die Temperatur des Kühlmittels erfasst. Der Controller 44 ist so programmiert, dass er den Mechanismus 20 in Übereinstimmung mit der Last des Motors 34 und demgemäß entsprechend der durch den Sensor 46 erfassten Temperatur des Kühlmittels reguliert. Die Temperatur des Kühlmittels erhöht sich bedingt durch die Wärme, die durch den unter Last betriebenen Motor 34 erzeugt wird. Wie dem Fachmann bekannt, ist eine Motorlast typischerweise von bestimmten Betriebsbedingungen abhängig, denen das Fahrzeug 30 unterworfen ist, wie beispielsweise einer Bergauffahrt und/oder dem Ziehen eines Anhängers. Die auf den Motor 34 wirkende Last führt im Allgemeinen zu einer erhöhten Temperatur im Motorinneren, was wiederum eine Kühlung des Motors erforderlich macht, um dessen gewünschte Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Das Kühlmittel wird im Inneren des Motors 34 so geleitet, dass es am effektivsten Wärme von kritischen Motorbauteilen, wie beispielsweise Lagern (nicht gezeigt, jedoch dem Fachmann bekannt) abführt. Dabei wird das Kühlmittel typischerweise von einer Fluidpumpe (nicht gezeigt) kontinuierlich von dem Motor 34 zu dem Wärmetauscher 36 hin umgewälzt. Bei einem in Fahrt befindlichen Fahrzeug tritt ein Luftstrom X, der Umgebungstemperatur aufweist und sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug bewegt, durch die Kühlergrillöffnung 32 des Fahrzeugs ein. Wenn das Verschlusssystem 10 offen ist, durchdringt der Luftstrom X zunächst die Ebene des Verschlusssystems, bevor er mit dem Wärmetauscher 36 in Kontakt kommt. In dem Maß, in dem der Luftstrom X den Wärmetauscher 36 erreicht, wird die Kühlmitteltemperatur im Inneren des Wärmetauschers reduziert, bevor das Kühlmittel zu dem Motor 34 zurückgeleitet wird, um dadurch den Motor zu kühlen.
Wenn das Verschlusssystem 10 vollständig geschlossen ist, schaffen die Luftklappen 12A–C und 14A–C eine Absperrung des Luftstroms X an der Kühlergrillöffnung 32. Wenn das Verschlusssystem 10 vollständig geöffnet ist, wie in 3 gezeigt, ist jede Luftklappe 14A–C in eine Stellung parallel zu dem Luftstrom X gedreht, welcher bestrebt ist, die Ebene des Verschlusssystems zu durchdringen. Ein vollständig geöffnetes Verschlusssystem 10 ist somit dergestalt ausgelegt, dass es einen im Wesentlichen ungehinderten Durchgang einer solchen Strömung durch die Ebene der Luftklappen erlaubt. Das Verschlusssystem 10 kann durch den Controller 44 auch so reguliert werden, dass der Eintritt des dem Wärmetauscher 36 zuströmenden Luftstroms X in variabler Weise begrenzt wird, indem eine im Wesentlichen synchronisierte Drehung der Luftklappen 12A–C und 14A–C durch das flexible Antriebselement 26 in eine Zwischenstellung erfolgt. Wie für den Fachmann verständlich, handelt es sich bei der Zwischenstellung des Verschlusssystems 10 um eine Stellung, in der die Luftklappen 12A–C und 14A–C teilweise geschlossen sind, wodurch die Menge des von dem Wärmetauscher 36 erhaltenen Luftstroms X unter Kontrolle gehalten wird. Eine angemessene Zwischenstellung der Luftklappen 12A–C wird durch den Controller 44 gemäß einem programmierten Algorithmus gewählt, um dadurch die gewünschte Kühlwirkung auf den Motor 34 zu beeinflussten.
Es sind hier zwar die besten Umsetzungsarten der Erfindung im Detail beschrieben, für den Fachmann auf dem Gebiet, zu welchem diese Erfindung gehört, sind jedoch verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen für die Umsetzung der Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche erkenntlich.

Claims

Verschlusssystem, welches umfasst: ein erstes Luftklappenelement mit einer ersten Drehachse, wobei das erste Luftklappenelement so ausgelegt ist, dass es sich um die erste Drehachse dreht; ein zweites Luftklappenelement mit einer zweiten Drehachse, wobei das zweite Luftklappenelement so ausgelegt ist, dass es sich um die zweite Drehachse dreht; und ein flexibles Antriebselement, welches das erste Luftklappenelement und das zweite Luftklappenelement funktional miteinander verbindet, um dadurch die Drehung des ersten und des zweiten Luftklappenelements im Wesentlichen zu synchronisieren.
Verschlusssystem nach Anspruch 1, welches weiterhin einen Mechanismus umfasst, der so ausgelegt ist, dass er eine Stellung für das Verschlusssystem zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen – unter Miteinbeziehung der jeweiligen Endstellungen – auswählt, indem er das erste und das zweite Luftklappenelement jeweils um seine entsprechende Drehachse dreht.
Verschlusssystem nach Anspruch 2, welches weiterhin einen Controller umfasst, der so ausgelegt ist, dass er den Mechanismus reguliert.
Verschlusssystem nach Anspruch 3, wobei das Verschlusssystem so ausgelegt ist, dass es einen Luftstrom durch eine Kühlergrillöffnung bei einem Fahrzeug regelt.
Verschlusssystem nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine bzw. einen Motor umfasst und der Controller so ausgelegt ist, dass er den Mechanismus gemäß einer Motorlast reguliert.
Verschlusssystem nach Anspruch 5, wobei der Motor durch ein Fluid gekühlt wird, das durch einen Wärmetauscher hindurch umgewälzt wird, und das Fahrzeug einen Sensor umfasst, der so angepasst ist, dass er eine Temperatur des Fluids erfasst, und so ausgelegt ist, dass er die Temperatur an den Controller übermittelt.
Verschlusssystem nach Anspruch 6, wobei der Controller so ausgelegt ist, dass er den Mechanismus dergestalt reguliert, dass dieser das durch den Wärmetauscher hindurch umgewälzte Fluid gemäß der erfassten Temperatur des Fluids kühlt.
Fahrzeug, welches umfasst: eine Brennkraftmaschine bzw. einen Motor, welche(r) durch ein umgewälztes Fluid gekühlt wird; einen Wärmetauscher, der so ausgelegt ist, dass er das Fluid mittels eines Luftstroms abkühlt, nachdem das Fluid den Motor gekühlt hat; eine Kühlergrillöffnung, die so positioniert ist, dass sie von dem zu dem Wärmetauscher hin strömenden Luftstrom durchströmt werden kann; und ein Verschlusssystem zum Regulieren eines Luftstroms durch die Kühlergrillöffnung, wobei das Verschlusssystem umfasst: ein erstes Luftklappenelement mit einer ersten Drehachse, wobei das erste Luftklappenelement so ausgelegt ist, dass es sich um die erste Drehachse dreht; ein zweites Luftklappenelement mit einer zweiten Drehachse, wobei das zweite Luftklappenelement so ausgelegt ist, dass es sich um die zweite Drehachse dreht; und ein flexibles Antriebselement, welches das erste Luftklappenelement und das zweite Luftklappenelement miteinander verbindet, um dadurch die Drehung des ersten und des zweiten Luftklappenelements im Wesentlichen zu synchronisieren.
Fahrzeug nach Anspruch 8, welches weiterhin einen Mechanismus umfasst, der so ausgelegt ist, dass er eine Stellung für das Verschlusssystem zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen – unter Miteinbeziehung der jeweiligen Endstellungen – auswählt, indem er das erste und das zweite Luftklappenelement jeweils um dessen entsprechende Drehachse dreht.
Fahrzeug nach Anspruch 9, welches weiterhin einen Controller umfasst, der so ausgelegt ist, dass er den Mechanismus reguliert.