DE102011113227B4

DE102011113227B4 - Verstopfungsresistente Luftklappe

Info

Publication number: DE102011113227B4
Application number: DE102011113227A
Authority: DE
Inventors: Scott P. Charnesky; Kerry A. Charnesky; Michael J. Sigelko; Bradley K. Rogers; Kyle C. Smith
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2031-09-13
Also published as: US20120067655A1; US8485296B2; CN102407750A; DE102011113227A1; CN102407750B

Abstract

Eine Luftklappe für ein Fahrzeug umfasst eine Lamelle mit einem Mittelabschnitt und einem ersten Außenrandabschnitt. Ein Scharnier verbindet den Mittelabschnitt und den ersten Außenrandabschnitt miteinander. Die Luftklappe dreht sich um eine Drehachse in eine erste Richtung von einer offenen Stellung in eine geschlossene Stellung. Das Scharnier biegt sich, um es zu ermöglichen, dass sich der erste Außenrandabschnitt relativ zu dem Mittelabschnitt bewegt, so dass ein effektiver Momentarm, der bei verklebter Luftklappe einer Drehbewegung der Luftklappe Widerstand entgegenbringt, verkleinert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein eine Luftklappe zur Steuerung einer Luftströmung durch einen Einlass in einer Karosserie eines Fahrzeugs.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fahrzeuge umfassen eine Karosserie, welche in der Regel einen an einem vorderen Ende der Karosserie angeordneten Einlass definiert. Der Einlass kann beispielsweise eine Luftströmung in den Motorraum der Karosserie erlauben. Die Luft strömt durch den Einlass und über einen Kühler, um ein Motorkühlmittel zu kühlen, das seinerseits den Motor des Fahrzeugs kühlt.
Zur Erhöhung einer Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs sind bei manchen Fahrzeugen benachbart zu dem Einlass aktive Luftklappen eingebaut, die dazu dienen, den Luftstrom durch den Kühlergrill zu regulieren. Die Luftklappen sind selektiv zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung beweglich. Die offene Stellung erlaubt einen Luftstrom durch den Einlass und die geschlossene Stellung blockiert den Luftstrom durch den Einlass. Zur Optimierung der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs kann ein Aktor die Luftklappen unter vorbestimmten Betriebsbedingungen zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegen.
Die EP 0 206 299 A1 offenbart eine Falt-Jalousie für einen Kühler einer Brennkraftmaschine eines Personenkraftwagens mit mehreren, sich quer zur Kühlerstirnfläche erstreckenden Leisten, die an einem Längsrand mittels eines Filmscharniers gelenkig miteinander verbunden und zu einem Klappenelement zusammengefasst sind. Die freien Längsränder der Leisten jedes Klappenelements sind parallel zur Kühlerstirnfläche derart geführt, das sie mittels einer Antriebseinrichtung aufeinander zu und voneinander hinweg bewegbar sind. Dabei bewegt sich das Filmscharnier, durch angeformte Zapfen in Führungsschlitzen geführt, senkrecht zur Kühlerstirnfläche, wobei die Zapfen und das Filmscharnier die Drehachse der Leisten bilden.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, zur Optimierung der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs die Luftklappen unter vorbestimmten Betriebsbedingungen zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung zu bewegen, ohne dass das unter bestimmten Umständen mögliche Anhaften von Schmutz und Schlamm an den Luftklappen, das die Luftklappen verstopfen und/oder verkleben kann, die Drehung der Luftklappen zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung beeinträchtigt und/oder verhindert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
Es wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug umfasst eine Karosserie, die einen Einlass definiert. Eine Luftklappe ist mit der Karosserie gekoppelt. Die Luftklappe ist um eine Drehachse zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung drehbar beweglich. In der offenen Stellung erlaubt die Luftklappe eine Luftströmung durch den Einlass. In der geschlossenen Stellung blockiert die Luftklappe eine Luftströmung durch den Einlass. Die Luftklappe umfasst einen Mittelabschnitt und einen ersten Außenrandabschnitt. Der erste Außenrandabschnitt ist benachbart zu dem Mittelabschnitt angeordnet. Die Luftklappe dreht sich um die Drehachse in eine erste Richtung, wenn sie sich von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung bewegt. Die Luftklappe umfasst ein Scharnier, das zwischen dem Mittelabschnitt und dem ersten Außenrandabschnitt angeordnet ist. Das Scharnier ist für eine Biegebewegung ausgelegt, die es ermöglicht, dass sich der erste Außenrandabschnitt bei der Bewegung von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung relativ zu dem Mittelabschnitt bewegt.
Es wird auch eine Luftklappe zum selektiven Öffnen und Schließen eines Einlasses einer Fahrzeugkarosserie bereitgestellt. Die Luftklappe umfasst eine Lamelle, die sich entlang einer Längsachse erstreckt. Die Lamelle umfasst einen Mittelabschnitt, einen ersten Außenrandabschnitt und einen zweiten Außenrandabschnitt. Der erste Außenrandabschnitt und der zweite Außenrandabschnitt sind einander gegenüberliegend auf der jeweils anderen Seite des Mittelabschnitts angeordnet. Die Lamelle umfasst eine Antihaftbeschichtung, die an einer Außenfläche der Lamelle angeordnet ist.
Demgemäß ermöglicht es das Scharnier, dass sich die Luftklappe an einem Punkt zwischen der Drehachse der Luftklappe und dem ersten Außenrandabschnitt beugen oder umbiegen lässt, wenn der erste Außenrandabschnitt verklebt ist. Indem ein Biegen der Luftklappe an dem Scharnier ermöglicht wird, wird für den Fall, dass die Luftklappe verklebt ist, ein effektiver Momentarm an der Luftklappe verkleinert, wodurch es für den Aktor einfacher ist, die Luftklappe zu bewegen, d. h. deren Verklebung zu lösen. Die Antihaftbeschichtung minimiert die Menge an Feststoffen, die an der Luftklappe anhaften, wodurch der Widerstandsmomentarm verkleinert wird und sich die Luftklappe durch den Aktor leichter bewegen lässt.
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 schematische Perspektivansicht eines Fahrzeugs.
2 ist eine fragmentarische, schematische Querschnittansicht des Fahrzeugs.
3 ist eine schematische Perspektivansicht einer Luftklappe des Fahrzeugs.
4 ist eine schematische Querschnittansicht der Luftklappe.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In den Figuren, auf welche nun Bezug genommen wird und in denen gleiche Zahlen über die verschiedenen Ansichten hinweg gleiche Bauteile anzeigen, ist ein Fahrzeug allgemein unter 20 gezeigt. In 1 und 2, auf welche nun Bezug genommen wird, umfasst das Fahrzeug 20 eine Karosserie 22, die einen Einlass 24 definiert. Der Einlass 24 ist dafür ausgelegt, einen Luftstrom durch diesen hindurch zu ermöglichen. Der Einlass 24 kann in einem Frontbereich der Karosserie 22 positioniert sein und kann vor einem Kühler 26 und/oder einem Klimaanlagenkondensator angeordnet sein. Es ist jedoch festzustellen, dass der Einlass 24 an jeder beliebigen Stelle an der Karosserie 22 angeordnet sein kann. Der Einlass 24 kann in jeder beliebigen, geeigneten Weise dimensioniert und/oder geformt sein, die es ermöglicht, beliebigen Erwägungen hinsichtlich der Luftstromführung und/oder der ästhetischen Formgebung Rechnung zu tragen. Darüber hinaus kann der Einlass 24 eine Mehrzahl von benachbart zueinander angeordneten Einlässen 24 umfassen, wie etwa, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, die Öffnungen in einem Kühlergrill des Fahrzeugs 20.
In 3 und 4, auf welche nun auch Bezug genommen wird, umfasst das Fahrzeug 20 zumindest eine mit der Karosserie 22 gekoppelte Luftklappe 28. Wie am besten in 2 gezeigt, ist die Luftklappe 28 um eine Drehachse 30 herum drehbar beweglich. Die Luftklappe 28 ist um die Drehachse 30 herum zwischen einer offenen Stellung (in 2 und 4 gestrichelt gezeigt) und einer geschlossenen Stellung drehbar. Die Luftklappe 28 dreht sich um die Drehachse 30 in eine erste Richtung 32, wenn sie sich von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung bewegt. In der offenen Stellung erlaubt die Luftklappe 28 eine Luftströmung durch den Einlass 24. In der geschlossenen Stellung blockiert die Luftklappe 28 eine Luftströmung durch den Einlass 24.
Das Fahrzeug 20 kann weiterhin einen Aktor (nicht gezeigt) umfassen. Der Aktor ist an der Karosserie 22 angebracht und mit der Luftklappe 28 gekoppelt. Der Aktor ist dafür ausgelegt, die Luftklappe 28 zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung zu drehen. Bei dem Aktor kann es sich, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, um einen Elektromotor oder um eine beliebige andere Vorrichtung handeln, die in der Lage ist, die Luftklappe 28 zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung zu bewegen. Der Aktor umfasst darüber hinaus sämtliche Gestänge, Getriebe und/oder Verbindungen, die erforderlich sind, um die Luftklappe 28 zwischen der offenen Stellung und der geschlossenen Stellung zu bewegen. Die spezifische Art, Bauweise, Größe und/oder Auslegung des Aktors ist für die Beschreibung der Erfindung nicht sachrelevant und wird daher hier nicht im Detail beschrieben.
Wie am besten in 3 und 4 gezeigt, umfasst die Luftklappe 28 eine Lamelle 36. Die Lamelle 36 erstreckt sich entlang einer Längsachse 38 und umfasst einen Mittelabschnitt 40, einen ersten Außenrandabschnitt 42 und einen zweiten Außenrandabschnitt 44. Der Mittelabschnitt 40, der erste Außenrandabschnitt 42 und der zweite Außenrandabschnitt 44 erstrecken sich entlang der Langsachse 38 der Lamelle 36 und verlaufen parallel zu dieser. Der erste Außenrandabschnitt 42 ist benachbart zu dem Mittelabschnitt 40 angeordnet. Der zweite Außenrandabschnitt 44 ist ebenfalls benachbart zu dem Mittelabschnitt 40 angeordnet, und zwar an einer dem ersten Außenrandabschnitt 42 entgegengesetzten Seite des Mittelabschnitts 40. Demgemäß ist der zweite Außenrandabschnitt 44 über den Mittelabschnitt 40 hinweg dem ersten Außenrandabschnitt 42 entgegengesetzt angeordnet. Der zweite Außenrandabschnitt 44 ist relativ zu dem Mittelabschnitt 40 der Luftklappe 28 im Wesentlichen nicht biegbar. Demgemäß erfolgt im Wesentlichen keine Bewegung des zweiten Außenrandabschnitts 44 relativ zu dem Mittelabschnitt 40.
Wie am besten in 4 gezeigt, definiert der erste Außenrandabschnitt 42 einen ersten Rand 46. Der erste Rand 46 ist in Beabstandung zu dem Mittelabschnitt 40 an einem distalen Rand des ersten Außenrandabschnitts 42 angeordnet. Der zweite Außenrandabschnitt 44 definiert einen zweiten Rand 48. Der zweite Rand 48 ist in Beabstandung zu dem Mittelabschnitt 40 an einem distalen Rand des zweiten Außenrandabschnitts 44 angeordnet. Der erste Rand 46 und der zweite Rand 48 definieren als solche die äußeren Längsränder der Lamelle 36.
Die Luftklappe 28 umfasst ein Scharnier 50. Das Scharnier 50 ist zwischen dem Mittelabschnitt 40 und dem ersten Außenrandabschnitt 42 angeordnet. Das Scharnier 50 verbindet den Mittelabschnitt 40 und den ersten Außenrandabschnitt 42 der Lamelle 36 für eine Schwenk- oder Biegebewegung um eine Schwenkachse 52. Das Scharnier 50 ist für eine Biegebewegung ausgelegt, die es ermöglicht, dass sich der erste Außenrandabschnitt 42 bei der Bewegung der Luftklappe 28 von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung in eine der ersten Richtung 32 entgegengesetzte, zweite Richtung 54 relativ zu dem Mittelabschnitt 40 bewegt. Indem es ermöglicht wird, dass sich bei der Bewegung von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung der erste Außenrandabschnitt 42 in eine relativ zu dem Mittelabschnitt 40 entgegengesetzte Richtung bewegt, wird ein effektiver Momentarm, der einer Drehbewegung der Luftklappe 28 Widerstand entgegenbringt, verkleinert, wenn die Luftklappe 28 verstopft und/oder verklebt ist, also beispielsweise von Schlamm und/oder Schmutz bedeckt ist. Indem der effektive Momentarm, welcher der Drehbewegung der Luftklappe 28 Widerstand entgegenbringt, verkleinert wird, hat eine von dem Aktor zur Bewegung der Luftklappe 28 aufgewendete Kraft eine größere Wirkung, wodurch es ermöglicht wird, dass der Aktor die Luftklappe 28 losbricht.
Das Scharnier 50 kann an jeder beliebigen Stelle zwischen der Drehachse und dem ersten Rand 46 angeordnet sein. Vorzugsweise ist das Scharnier 50 jedoch im Wesentlichen auf halber Strecke zwischen der Drehachse 30 und dem ersten Rand 46 angeordnet.
Bei dem Scharnier 50 kann es sich, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, um ein Filmscharnier 50 handeln. Das Filmscharnier 50 ist ein mit einem dickenverringerten Abschnitt 56 konzipiertes Gelenk (am besten in 4 gezeigt), das zwischen dem Mittelabschnitt 40 und dem ersten Außenrandabschnitt 42 angeordnet ist, diese verbindet und dafür gedacht ist, wiederholt entlang der Schwenkachse 52 des Scharniers 50 gebogen zu werden. Der dickenverringerte Abschnitt 56 erstreckt sich entlang einer Länge der Lamelle 28 und verbindet den ersten Außenrandabschnitt 42 und den Mittelabschnitt 40 der Luftklappe 28 miteinander.
Wie am besten in 4 gezeigt, kann die Luftklappe 28 ein Trägermaterial 58 als Verstärkung für das Scharnier 50 umfassen. Wie gezeigt, erstreckt sich das Trägermaterial 58 über das Scharnier 50 hinweg, um den Mittelabschnitt 40 der Luftklappe 28 mit dem ersten Außenrandabschnitt 42 der Luftklappe 28 zu koppeln. Das Trägermaterial 58 verstärkt das Scharnier 50, um ein Zerbrechen des Scharniers 50 zu verhindern. Als Material, das in dem Trägermaterial 58 enthalten sein kann bzw. aus dem dieses gefertigt sein kann, kommt jedes beliebige, geeignete Material in Frage, wie etwa, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, ein Paraaramid-Kunstfasermaterial wie Kevlar^TM, eine eingetragene Marke der Gesellschaft E. I. du Pont de Nemours and Company oder deren zugehöriger Konzernunternehmen.
Als Material, das in der Luftklappe 28 enthalten sein kann bzw. aus dem diese gefertigt sein kann, kommt, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, ein Polymermaterial wie zum Beispiel Kunststoff in Frage. Im Spezifischeren kann das Polymer, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, geschmiertes Nylon umfassen. Das geschmierte Nylon wirkt einem Anhaften von Feststoffen, wie beispielsweise Schlamm und/oder Schmutz, an der Luftklappe 28 entgegen. Es ist jedoch festzustellen, dass die Luftklappe 28 auch jedes beliebige andere, geeignete Material, wie beispielsweise Metall, enthalten kann bzw. aus diesem gefertigt sein kann.
Wie am besten in 4 gezeigt, kann die Luftklappe 28 eine Antihaftbeschichtung 60 umfassen, die über eine Außenfläche der Lamelle 36 und/oder der Luftklappe 28 hinweg angeordnet ist. Die Antihaftbeschichtung 60 wirkt einem Anhaften von Feststoffen, wie beispielsweise Schlamm und/oder Schmutz, an der Luftklappe 28 entgegen. Die Antihaftbeschichtung 60 kann jedes beliebige Beschichtungsmaterial umfassen, das einem Anhaften von Schlamm, Schmutz und anderen Feststoffen an der Außenfläche der Luftklappe 28 entgegenwirkt. So kann etwa die Antihaftbeschichtung 60, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, eine Polytetrafluorethylen-Beschichtung (PTFE-Beschichtung) wie beispielsweise Teflon, eine eingetragene Marke der Gesellschaft E. I. du Pont de Nemours and Company oder deren zugehöriger Konzernunternehmen, umfassen.
Das Fahrzeug 20 kann eine Mehrzahl von Luftklappen 28 umfassen. Beispielsweise umfasst die Luftklappe 28, wie in 2 gezeigt, eine erste Luftklappe 62, eine zweite Luftklappe 64 und eine dritte Luftklappe 66. Die zweite Luftklappe 64 ist parallel zu der ersten Luftklappe 62 und im Wesentlichen unterhalb derselben angeordnet. Der erste Außenrandabschnitt 42 der ersten Luftklappe 62 überlappt den zweiten Außenrandabschnitt 44 der zweiten Luftklappe 64 zumindest teilweise, wenn sich die erste Luftklappe 62 und die zweite Luftklappe 64 in der geschlossenen Stellung befinden.
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

Fahrzeug (20), welches umfasst: eine Karosserie (22), die einen Einlass (24) definiert; und eine Luftklappe (28), die mit der Karosserie (22) gekoppelt ist und um eine Drehachse (30) zwischen einer offenen Stellung, die eine Luftströmung durch den Einlass (24) hindurch erlaubt, und einer geschlossenen Stellung, die eine Luftströmung durch den Einlass (24) hindurch blockiert, drehbar beweglich ist; wobei die Luftklappe (28) einen Mittelabschnitt (40) und einen benachbart zu dem Mittelabschnitt (40) angeordneten, ersten Außenrandabschnitt (42) umfasst; wobei sich die Luftklappe (28) um die Drehachse (30) in eine erste Richtung (32) dreht, wenn sie sich von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung bewegt; und wobei die Luftklappe (28) ein Filmscharnier (50) umfasst, das zwischen dem Mittelabschnitt (40) und dem ersten Außenrandabschnitt (42) angeordnet ist, den Mittelabschnitt (40) und den ersten Außenrandabschnitt (42) verbindet und für eine Biegebewegung um eine Schwenkachse (52) an einem Punkt zwischen der Drehachse (30) und dem ersten Außenrandabschnitt (42) ausgelegt ist, die es ermöglicht, dass sich der erste Außenrandabschnitt (42) bei der Bewegung von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung relativ zu dem Mittelabschnitt (40) bewegt.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 1, wobei der erste Außenrandabschnitt (42) einen ersten Rand (46) definiert und das Filmscharnier (50) auf halber Strecke zwischen der Drehachse (30) und dem ersten Rand (46) angeordnet ist.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 1, wobei das Filmscharnier (50) einen dickenverringerten Abschnitt (56) umfasst, der sich entlang einer Länge der Luftklappe (28) erstreckt und den ersten Außenrandabschnitt (42) und den Mittelabschnitt (40) der Luftklappe (28) miteinander verbindet.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 3, wobei die Luftklappe (28) ein Trägermaterial (58) umfasst, das sich über das Filscharnier (50) hinweg erstreckt, um den Mittelabschnitt (40) der Luftklappe (28) mit dem ersten Außenrandabschnitt (42) der Luftklappe (28) zu koppeln.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 1, wobei die Luftklappe (28) eine Antihaftbeschichtung (60) umfasst, die über eine Außenfläche der Luftklappe (28) hinweg angeordnet ist.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 1, wobei die Luftklappe (28) einen zweiten Außenrandabschnitt (44) umfasst, der dem ersten Außenrandabschnitt (42) entgegengesetzt über den Mittelabschnitt (40) hinweg angeordnet ist.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 6, wobei der zweite Außenrandabschnitt (44) relativ zu dem Mittelabschnitt (40) der Luftklappe (28) nicht biegbar ist.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 7, wobei die Luftklappe (28) eine erste Luftklappe (62) und eine parallel zu der ersten Luftklappe (62) angeordnete, zweite Luftklappe (64) umfasst, wobei der zweite Außenrandabschnitt (44) der ersten Luftklappe (62) den ersten Außenrandabschnitt (42) der zweiten Luftklappe (64) zumindest teilweise überlappt, wenn sich die erste Luftklappe (62) und die zweite Luftklappe (64) in der geschlossenen Stellung befinden.