DE102013213136A1

DE102013213136A1 - Luftklappenanordnung eines kühlerseitigen Lufteinlasssystems für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102013213136A1
Application number: DE102013213136.4A
Authority: DE
Inventors: Uwe Klippert
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-01-08
Also published as: WO2015001073A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftklappenanordnung eines kühlerseitigen Lufteinlasssystems für ein Kraftfahrzeug („Airgate”), mit einem ersten Luftklappensystem und einem zweiten Luftklappensystem, mit einem Aktuator zum Betätigen des ersten und zweiten Luftklappensystems und einer mechanischen Steuereinrichtung, welche die Antriebskraft des Aktuators zum Betätigen des ersten und des zweiten Luftklappensystems überträgt, wobei eine Karosseriefrontkomponente vorgesehen ist, an welcher das zweite Luftklappensystem im Betrieb unabhängig vom ersten Luftklappensystem montiert ist, und dass ein Koppelelement vorgesehen ist, welches derart ausgebildet und angeordnet ist, das erste oder zweite Luftklappensystem lösbar mit der mechanischen Steuereinrichtung wirkzuverbinden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftklappenanordnung eines kühlerseitigen Lufteinlasssystems für ein Kraftfahrzeug.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bei Kraftfahrzeugen ist frontseitig ein Lufteinlass in der Karosserie vorgesehen, der auch als „Airgate” bezeichnet wird. Dieser Lufteinlass ermöglicht, dass Fahrtwind zum Kühler des Fahrzeugs gelangen kann.
In unterschiedlichen Betriebssituationen eines Kraftfahrzeugs existieren unterschiedliche Anforderungen an einen solchen Lufteinlass. So soll beim Warmlaufen eines Motors möglichst wenig Kühlung erfolgen, um den Motor schnellstmöglich auf eine gewünschte Betriebstemperatur zu bringen, was den Wirkungsgrad erhöht. Bei sehr niedrigen Außentemperaturen wird etwa im Winter ebenfalls eine geringe Kühlung benötigt. Andererseits existieren Betriebssituationen, in welchen eine sehr hohe Kühlleistung und damit ein möglichst großer Lufteinlassquerschnitt erforderlich sind. Insbesondere wenn die Fahrtgeschwindigkeit niedrig ist, aber eine hohe Motorleistung abgerufen wird, beispielsweise bei Bergauffahrt, Fahrt mit Anhänger, oder hochtouriger Fahrt in einem niedrigen Gang, ist eine möglichst große Kühlleistung erforderlich. Diese Kühlleistung lässt sich u. a. durch einen variablen Lufteinlassquerschnitt einstellen.
Eine weitere Anforderung an die Kühlung und damit an die Gestaltung des Lufteinlasses besteht darin, die durch das Lufteinlasssystem eingeleitete Luftmenge, also den sogenannten Luftmassenstrom, abhängig von der Fahrsituation stets so gering wie möglich und nur so groß wie nötig zu halten, um den Luftwiderstand bzw. cw-Wert des Fahrzeugs zu minimieren. Dennoch muss gleichzeitig gewährleistet sein, dass bei Maximalbelastung des Motors immer eine ausreichende Versorgung mit Kühlluft vorliegt.
Um diesen unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, weisen moderne Kraftfahrzeuge ein Lufteinlasssystem mit mehreren Lufteinlässen im Kühlerbereich der Karosserie auf. Z. B. befindet sich ein Lufteinlass unterhalb der Stoßstange und ein weiterer Lufteinlass oberhalb der Stoßstange, d. h. üblicherweise hinter dem so genannten Kühlergrill. Oftmals wird die Kühlung in den meisten Fahrsituationen durch einen Luftstrom in den unteren Lufteinlass bewerkstelligt. Der obere Lufteinlass ist daher in den meisten Fahrsituationen geschlossen. Ein Luftstrom durch den Kühlergrill in den oberen Lufteinlass wird aus aerodynamischen Gründen oft nur in Betriebssituationen mit sehr hohem Kühlbedarf verwendet.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2011 055 394 A1 beschreibt eine Luftklappenanordnung zur Steuerung eines Kühlluftstroms in einem Motorraum eines Fahrzeugs. Dabei sind eine erste Lufteinlassöffnung mit einem ersten Klappenelement und eine zweite Lufteinlassöffnung mit einem zweiten Klappenelement vorgesehen. Ferner ist eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen des ersten Klappenelements und des zweiten Klappenelements zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung vorgesehen. Die Antriebsvorrichtung ist mit den Klappenelementen über ein Betätigungselement verbunden, wobei das Betätigungselement dazu ausgebildet ist, das erste Klappenelement und das zweite Klappenelement in nicht synchroner Weise zu bewegen. Die Hebelgetriebe an beiden Klappenelementen und die Hebelstangen sind relativ massiv ausgelegt, um eine zuverlässige kinematische Kopplung der Elemente zu gewährleisten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Luftklappenanordnung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Luftklappenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß ist eine Luftklappenanordnung eines kühlerseitigen Lufteinlasssystems für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, mit einem ersten und einem zweiten Luftklappensystem, mit einem Aktuator zum Betätigen des ersten und zweiten Luftklappensystems, mit einer mechanischen Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die Antriebskraft des Aktuators zum Betätigen des ersten und des zweiten Luftklappensystems zu übertragen. Die erfindungsgemäße Luftklappenanordnung ist gekennzeichnet durch eine Karosseriefrontkomponente, an der das im Betrieb vom ersten Luftklappensystem unabhängige zweite Luftklappensystem montiert ist, und durch ein Koppelelement, welches derart ausgebildet und angeordnet ist, das erste oder zweite Luftklappensystem lösbar mit der mechanischen Steuereinrichtung wirkzuverbinden.
Eine Luftklappenanordnung eines kühlerseitigen Lufteinlasssystems für ein Kraftfahrzeug („Airgate”), mit einem ersten Luftklappensystem und einem zweiten Luftklappensystem, mit einem Aktuator zum Betätigen des ersten und zweiten Luftklappensystems und einer mechanischen Steuereinrichtung, welche die Antriebskraft des Aktuators zum Betätigen des ersten und des zweiten Luftklappensystems überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Karosseriefrontkomponente vorgesehen ist, an welcher das zweite Luftklappensystem im Betrieb unabhängig vom ersten Luftklappensystem montiert ist, und dass ein Koppelelement vorgesehen ist, welches derart ausgebildet und angeordnet ist, das erste oder zweite Luftklappensystem lösbar mit der mechanischen Steuereinrichtung wirkzuverbinden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein zweites Luftklappensystem unabhängig, insbesondere räumlich unabhängig, von einem ersten Luftklappensystem montierbar vorzusehen, wobei beide Luftklappensysteme mit einem gemeinsamen Aktuator betätigbar sind. Der Aktuator ist dazu über eine mechanische Steuereinrichtung mit den beiden Luftklappensystemen wirkverbunden, wobei zumindest eines der Luftklappensysteme über ein lösbares Koppelelement mit der mechanischen Steuereinrichtung gekoppelt ist. Somit können die beiden Luftklappensysteme einfacher montiert und mit dem Aktuator wirkverbunden werden. Dennoch ist erfindungsgemäß nur ein einzelner Aktuator notwendig, um eine aktuatorische Bewegbarkeit der Luftklappen beider Luftklappensysteme zu gewährleisten.
Ein erfindungsgemäßes Koppelelement kann ein einzelnes aber auch mehrere koppelbare Teile umfassen.
Mit der erfindungsgemäßen Luftklappenanordnung kann das zweite Luftklappensysteme direkt am Kühlergrill oder an einer Karosseriefrontkomponente, beispielsweise dem Karosserieteil, in welchem der Kühlergrill integriert ist (z. B. Stoßstange oder Motorhaube), angebracht werden. Dies hat die Wirkung, dass das Luftklappensystem ohne baulichen Zusatzaufwand weit vorne am Fahrzeug angebracht werden kann, was gleich mehrere Vorteile mit sich bringt.
Zum einen besteht beispielsweise auf dem amerikanischen Markt die Anforderung, dass bei so genannten „low impact” Situationen, d. h. bei einem geringfügigen Anstoßen oder einem geringfügigen Aufprall, nur ein geringer Schaden an internen Fahrzeugkomponenten hervorgerufen werden soll. Durch das Anbringen des Luftklappensystems direkt an der Karosseriefrontkomponente kann vermieden werden, dass der Kühler in einer solchen „low impact” Situation durch Teile des Luftklappensystems beschädigt wird. Dies ist möglich, weil mit der erfindungsgemäßen Anordnung genügend Abstand zwischen dem Luftklappensystem und dem Kühler vorgesehen werden kann.
Zudem wird erfindungsgemäß auch die Aerodynamik des Fahrzeugs verbessert, weil der Lufteinlass schon an seinem Eingang an der Fahrzeugfront verschlossen werden kann. Somit wird der Luftwiderstand bzw. cw-Wert des Kraftfahrzeugs verbessert.
Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Luftklappenanordnung auch neue Möglichkeiten beim Fahrzeugdesign. Es wird damit ermöglicht, das Öffnen und Schließen der Luftklappen von außen sichtbar, d. h. erlebbar zu machen. Beispielsweise können die Luftklappen optisch in den Kühlergrill integriert werden. Somit ergeben sich neue mögliche Funktionen des Designs der Fahrzeugfront, welche die Funktionalität der Luftklappenanordnung ersetzen. Beispielsweise könnte mit den sich öffnenden und schließenden Luftklappen ein optischer Effekt an der Fahrzeugfront, d. h. im „Gesicht” des Fahrzeugs, wie z. B. ein „Kiemenschlageffekt”, ein „Auspust-” oder „Schnaupeffekt”, ein „Zwinkereffekt” und/oder dergleichen erzielt werden. Ferner könnte die Optik der Fahrzeugfront in gewissen Situationen gezielt verändert werden, beispielsweise hin zu aggressiv wirkenden, weit offenen Lufteinlässen bei sportlicher Fahrt oder in einem „Sportmodus” des Kraftfahrzeugs und aerodynamisch günstigen, geschlossenen Lufteinlässen in einem „Eco-Modus”. Selbstverständlich sind diese Effekte nur als Beispiele zu verstehen und es sind auch weitere optische Effekte denkbar, die durch ein Öffnen und Schließen von Luftklappen an der Fahrzeugfront erzielbar sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Rahmenträger vorgesehen, in welchem der Aktuator und das erste Luftklappensystem aufgenommen sind. Somit sind diese als ein Montagemodul bereitgestellt, welches insbesondere zur Montage an der Kühlerseite des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Beispielsweise kann dieses Montagemodul mit dem Rahmenträger an einem Rahmenelement oder einem Trägerelement des Kraftfahrzeugs befestigt werden. Somit können der Rahmenträger, der Aktuator und das erste Luftklappensystem im Montagemodul für die Fahrzeugendmontage vormontiert werden, wodurch die Fahrzeugendmontage erleichtert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die mechanische Steuereinrichtung in den Rahmenträger aufgenommen. Somit ist die mechanische Steuereinrichtung ebenfalls im Modul des Rahmenträgers zusammen mit dem Aktuator und dem ersten Luftklappensystems vorgesehen, wodurch die Teileanzahl bei der Fahrzeugendmontage weiter verringert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Karosserie-Frontkomponente einen Kühlergrill. Dadurch kann das zweite Luftklappensystem vorteilhaft möglichst weit nach vorne an der Kühlerseite des Fahrzeugs direkt hinter den Kühlergrill oder in den Kühlergrill integriert positioniert werden. Ferner kann das zweite Luftklappensystem somit optional oder zusätzlich von außen sichtbar im Kühlergrill angeordnet sein, so dass das Öffnen und Schließen des zweiten Luftklappensystems von außen erlebbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Koppelelement einen mit der mechanischen Steuereinrichtung wirkverbundenen Mitnehmer und eine mit dem zweiten Luftklappensystem wirkverbundene Wippe auf. Die Wippe und der Mitnehmer stehen zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems bei Betätigung des Mitnehmers miteinander in Eingriff. Der Mitnehmer ist dabei, bevorzugt durch eine laterale Bewegung, leicht mit der Wippe außer Eingriff bringbar, so dass die Kopplung zwischen Wippe und Mitnehmer bei einer Demontage leicht lösbar und bei einer Montage leicht wiederherstellbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Koppelelement eine mit der mechanischen Steuereinrichtung wirkverbundene erste Welle und eine mit dem zweiten Luftklappensystem wirkverbundene zweite Welle auf. Dabei sind die erste und zweite Welle mit einer Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere einer Keilwellenverbindung, zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems bei Rotation der ersten Welle gekoppelt. Die Kopplung zwischen der ersten und zweiten Welle ist bevorzugt dadurch lösbar, dass die erste Welle axial relativ zur zweiten Welle verschoben wird. Entsprechend ist eine Passung der Keilwellenverbindung bzw. Welle-Nabe-Verbindung bevorzugt als Übergangs- oder Spielpassung ausgelegt, damit das Verschieben leicht möglich ist. Zusätzlich kann ein lösbares Verschlusselement, beispielsweise eine Wellenmutter, als Sicherung vorgesehen sein. Somit ist die Welle-Nabe-Verbindung bzw. die Keilwellenverbindung des Koppelelements leicht lösbar. Umgekehrt ist das Koppelelement auch leicht koppelbar, indem die erste Welle bzw. Welle auf die zweite Welle bzw. Nabe aufgeschoben wird, so dass die Welle-Nabe-Verbindung bzw. die Keilwellenverbindung der beiden Wellen in Eingriff gerät.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Koppelelement eine mit dem zweiten Luftklappensystem wirkverbundene Zahnstange und ein mit der mechanischen Steuereinrichtung wirkverbundenes Ritzel auf. Das Ritzel ist derart ausgebildet und angeordnet, dass es zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems bei Rotation des Ritzels an der Zahnstange abwälzt. Dabei stehen Zähne des Ritzels und der Zahnstange miteinander in Eingriff, so dass die Zahnstange durch Rotation des Ritzels lateral verschoben wird und dadurch eine Verstellung der Klappenstellung hervorgerufen wird. Die kinematische Kopplung zwischen Ritzel und Zahnstange ist leicht lösbar, indem das Ritzel senkrecht zur Zahnstange abgenommen oder verschoben wird. Denkbar wäre dazu auch ein Schnappmechanismus, welcher das Ritzel zum Herstellen einer kinematischen Kopplung auf die Zahnstange drückt und zum Lösen einer kinematischen Verbindung von der Zahnstange abhebt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Koppelelement eine mit der mechanischen Steuereinrichtung wirkverbundene Kulissenführung und einen mit dem zweiten Luftklappensystem wirkverbundenen Bolzen auf. Der Bolzen ist in der Kulissenführung zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems bei Betätigung der Kulissenführung geführt. Insbesondere führt eine Rotation der Kulissenführung zu einer Rotation des Bolzens. Zusätzlich kann auch eine Translation des Bolzens relativ zur Kulissenführung erfolgen. Insbesondere können bei dieser Ausführungsform die Kulissenführung und der Bolzen jeweils um eine eigene Drehachse rotierbar sein, wobei die Drehachsen der Kulissenführung und des Bolzens insbesondere nicht zusammenfallen. Somit kann durch die Positionierung der Drehpunkte und die Form der Kulissenführung eine Auslegung der kinematischen Kopplung erfolgen. Die Kopplung zwischen Kulissenführung und Bolzen ist einfach lösbar, indem der Bolzen aus der Kulissenführung entnommen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Koppelelement ein mit der mechanischen Steuereinrichtung wirkverbundenes Kronenrad und eine mit dem zweiten Luftklappensystem wirkverbundene Zahnstange auf. Das Kronenrad kämmt zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems bei Rotation mit der Zahnstange. Durch das Kämmen des Kronenrades mit der Zahnstange wird eine Rotationsbewegung des Kronenrads in eine laterale Bewegung der Zahnstange umgesetzt. Diese kinematische Kopplung kann leicht gelöst werden, indem das Kronenrad relativ zur Zahnstange derart versetzt wird, dass es nicht mehr in die Zahnstange eingreift und daher nicht mehr damit kämmen kann. Ferner ist die kinematische Verbindung leicht herstellbar, indem das Kronenrad derart positioniert wird, dass es in die Zahnstange eingreift. Auch hier ist ein Rast- oder Schnappmechanismus zur Positionierung des Kronenrades denkbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Koppelelement eine mit der mechanischen Steuereinrichtung wirkverbundene Rolle, die mit einem axialen Fortsatz, in dem eine Vierkantausnehmung vorgesehen ist, gebildet ist, und einen mit dem zweiten Luftklappensystem wirkverbundenen Mehrkantbolzen auf. Der Mehrkantbolzen ist zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems bei Rotation der Rolle in der Ausnehmung formschlüssig aufgenommen. Die Ausnehmung weist bevorzugt eine Öffnung in radialer Richtung des Fortsatzes auf, so dass die Rolle auf den Bolzen durch eine laterale Verschiebung quer zur Rollenachse aufsetzbar ist. Somit ist eine einfach herzustellende, lösbare Kopplung zwischen der mechanischen Steuereinrichtung und dem zweiten Luftklappensystem geschaffen, welche leicht lösbar und kinematisch koppelbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein flexibles Kraftübertragungselement vorgesehen, welches die mechanische Steuereinrichtung mit dem Koppelelement wirkverbindet. Bevorzugt ist das flexible Kraftübertragungselement als Zugsystem ausgebildet. Beispielsweise kann es sich dabei um eine federvorgespannten Bowdenzug oder einen doppelten Bowdenzug mit Zug- und Gegenzugseil handeln. Denkbar wäre ferner auch ein Riementrieb mit einer Vorspann- bzw. Umlenkrolle, welcher durch die Vorspannung an flexiblen Stellen einsetzbar ist bzw. in verschiedenen stark gestreckten Konfigurationen der Vorspann- bzw. Umlenkrolle vorsehbar ist. Alternativ zu einem Zugsystem sind auch andere flexible Kraftübertragungselemente denkbar. Hierfür kommen beispielsweise oder auch eine hydraulische oder pneumatische Kraftübertragung, insbesondere mit einer flexiblen Leitung und einem federvorgespannten Druckzylinder oder zwei gegeneinander arbeitenden Leitungen, in Frage. Entscheidend ist letztlich, dass das flexible Kraftübertragungselement eine Kraft in zumindest einer Richtung zuverlässig und mit geringem Spiel zu übertragen imstande ist, eine flexible, das heißt biegbare und/oder verformbare Ausbildung aufweist und eine Rückstellbarkeit gegeben ist. Die Rückstellbarkeit kann durch eine Gegenkraft, beispielsweise durch Federvorspannung oder eine zweite, gegenläufig arbeitende, insbesondere ebenfalls flexible, Kraftübertragung realisiert sein. Somit kann die Kraftübertragung zum ersten oder zweiten Luftklappensystem flexibel zu unterschiedlichen Positionen geführt werden, was eine erhöhte Flexibilität bei der Positionierung des ersten oder zweiten Luftklappensystems erlaubt. Ferner kann eine Wirkverbindung in einem Zwischenmontagezustand geschaffen werden, in welchem sich das erste oder zweite Luftklappensystem noch nicht an der ihm zugedachten endgültigen Position befindet.
Ferner ist es denkbar, sowohl das erste als auch das zweite Luftklappensystem über flexible Kraftübertragungselemente mit der mechanischen Steuereinrichtung wirkzuverbinden. Dabei können Koppelelemente zwischen der mechanischen Steuereinrichtung und einem oder beiden Luftklappensystemen vorgesehen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem ersten oder zweiten Luftklappensystem eine mit einem Zug gekoppelte Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung zum Wandeln der Zugkraft des Zuges in ein Moment zum Öffnen und/oder Schließen von Luftklappen des ersten oder zweiten Luftklappensystems vorgesehen. Der Zug ist bevorzugt als Bowdenzug ausgebildet. Somit kann vorteilhaft eine an dem Zug anliegende Zugkraft in ein Moment zum Verschwenken bzw. zum Öffnen und/oder Schließen der Klappen des zweiten Luftklappensystems gewandelt werden. Die Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung kann integral mit dem Koppelelement oder einem Teil des Koppelelements ausgebildet sein. Somit kann vorteilhafterweise in integrierter Bauweise die Wandlung und Übertragung der Zugkraft mit einem Bauteil erfolgen. Beispielsweise kann ein Mitnehmer, eine erste Welle, ein Ritzel oder eine Kulissenführung gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen integral mit der Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung ausgebildet sein. Mit der Wandlung der Zugkraft in ein Moment können die Klappen des ersten oder zweiten Luftklappensystems, welche bevorzugt drehbar gelagert sind, in ihrer Stellung durch Drehen geändert bzw. geöffnet und/oder geschlossen werden.
Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist an der mechanischen Steuereinrichtung eine Moment-Kraft-Wandlungsvorrichtung vorgesehen, an welcher der Zug oder ein weiterer Zug zur Übertragung einer Zugkraft auf das erste oder zweite Luftklappensystem vorgesehen sind. Somit wird ein durch den Aktuator bereitgestelltes Moment in eine Zugkraft gewandelt, welche dann über den Zug zur Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung am ersten oder zweiten Luftklappensystem übertragen werden kann. Das Koppelelement ist zwischen dem Zug und dem ersten oder zweiten Luftklappensystem angeordnet. Alternativ wäre es bei der Ausführungsform denkbar, das Koppelelement derart vorzusehen, dass eine Trennung zwischen der mechanischen Steuereinrichtung und dem Zug möglich ist. In diesem Fall könnten das Koppelelement, der Zug und das zweite Luftklappensystem eine Montageeinheit bilden. Anstatt eines Zuges kann auch ein Zugsystem mit mehreren Zügen, insbesondere Bowdenzügen, vorgesehen sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Zug in der Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung und alternativ oder zusätzlich in der Moment-Kraft-Wandlungsvorrichtung kraftübertragungssicher aufgenommen. Bevorzugt ist dazu zusätzlich ein Nippel vorgesehen. Dieser ist am Zug zugkraftgesichert angebracht und beispielsweise in einer Ausnehmung oder an einem Absatz der Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung und/oder Moment-Kraft-Wandlungsvorrichtung kraftübertragend, insbesondere formschlüssig, aufgenommen. Somit ist eine einfach zu realisierende und funktionssichere Zugkraftübertragung bereitgestellt.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Luftklappenanordnung;
2 eine perspektivische Darstellung einer Luftklappenanordnung;
3A, 3B schematische Kraftflussdiagramme zweier unterschiedlicher Konfigurationen einer Luftklappenanordnung;
4A, 4B schematische Kraftflussdiagramme zweier unterschiedlicher Konfigurationen einer Luftklappenanordnung;
5A–5C schematische Kraftflussdiagramme dreier Konfigurationen einer Luftklappenanordnung;
6A, 6B ein Koppelelement bzw. eine Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht mit Ausbruch und in einer Querschnittsansicht;
7 ein Koppelelement bzw. eine Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht mit Ausbruch;
8 ein Koppelelement bzw. eine Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht;
9 ein Koppelelement gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht;
10 ein Koppelelement gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel in einer schematischen Seitenansicht;
11A ein Koppelelement mit einer Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht;
11B eine perspektivische Darstellung einer Luftklappenanordnung mit einem Koppelelement gemäß 11A.
Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Luftklappenanordnung 1. Die Luftklappenanordnung 1 ist am kühlerseitigen Lufteinlasssystem E, E' eines Kraftfahrzeugs F vorgesehen. Sie weist ein erstes Luftklappensystem 4 und ein zweites Luftklappensystem 5 auf. Ferner ist ein Aktuator 3 zum Betätigen des ersten und zweiten Luftklappensystems 4, 5 sowie eine mechanische Steuereinrichtung 6 vorgesehen, welche die Antriebskraft des Aktuators 3 zum Betätigen des ersten und zweiten Luftklappensystems 4, 5 überträgt. Des Weiteren ist eine in einer Querschnittsansicht dargestellte Karosseriefrontkomponente 2 vorgesehen, an welcher das zweite Luftklappensystem 5 unabhängig vom ersten Luftklappensystem 4 montiert ist. Dabei kann das zweite Luftklappensystem 5 alternativ im Bereich der Fahrzeugfront an einer Karosseriefrontkomponente 2, z. B. am Stoßfänger des Fahrzeuges oder auch direkt an der Fahrzeugkarosserie vor dem Kühler montiert sein. Ferner ist ein Koppelelement 10 vorgesehen, welches am zweiten Luftklappensystem 5 angeordnet ist und das zweite Luftklappensystem 5 mit der mechanischen Steuereinrichtung 6 wirkverbindet.
Der Aktuator 3, die mechanische Steuereinrichtung 6 und das erste Luftklappensystem 4 sind am Fahrzeug F vorgesehen. Das zweite Luftklappensystem 5 ist an der Karosserie-Frontkomponente 2 montiert. Die Wirkverbindung über das Koppelelement 10 zwischen der mechanischen Steuereinrichtung 6 und dem zweiten Luftklappensystem 5 ist lösbar, worauf weiter unten noch im Detail eingegangen wird. Die Karosserie-Frontkomponente 2 weist zwei Lufteinlässe E, E' auf, wobei ein unterer Lufteinlass E am unteren Teil der Karosserie-Frontkomponente 2 und ein oberer Lufteinlass E' am oberen Teil der Karosserie-Frontkomponente 2 vorgesehen ist. Die dargestellte Schnittebene verläuft durch Lufteinlässe E, E'. Beispielsweise kann der untere Lufteinlass E im montierten Zustand in die Frontschürze und der obere Lufteinlass E' in den Kühlergrill des Kraftfahrzeugs F integriert sein.
Bevorzugt überträgt die mechanische Steuereinrichtung 6 die Antriebskraft des Aktuators 3 zum ersten und zweiten Luftklappensystem 4, 5 in asynchroner Weise. Beispielsweise kann das Öffnen des zweiten Luftklappensystems 5 subsidiär bzw. hilfsweise zum ersten Luftklappensystem 4 erfolgen. Hierunter ist zu verstehen, dass dem ersten Luftklappensystem 4 zugeordnete Luftklappen geöffnet werden können, während sich zweite Luftklappen des zweiten Luftklappensystems 4 noch in ihrer geschlossenen Stellung befinden.
Umgekehrt können die Luftklappen des zweiten Luftklappensystems 5 nicht geöffnet werden, wenn die Luftklappen des ersten Luftklappensystems 4 geschlossen sind. Das Bewegen der den unterschiedlichen Luftklappensystemen 4, 5 zugeordneten Luftklappen erfolgt bevorzugt also nicht synchron, sondern zeitversetzt, indem die mechanische Steuereinrichtung 6 zunächst die ersten Luftklappen des ersten Luftklappensystems 4 und erst anschließend die zweiten Luftklappen des zweiten Luftklappensystems zum Öffnen ansteuert 5. Beim Schließen der Luftklappen ist die Reihenfolge umgekehrt und es werden zuerst die zweiten Luftklappen des zweiten Luftklappensystems 5 und anschließend die ersten Luftklappen des ersten Luftklappensystems 4 geschlossen. Alternativ kann die mechanische Steuereinrichtung 6 auch derart ausgebildet sein, dass eine andere vorbestimmte Stellung des ersten Luftklappensystems 4 zur Ansteuerung des zweiten Luftklappensystems 5 führt, beispielsweise wenn ein vorbestimmter Stellwinkel erreicht ist.
Ferner ist es denkbar, die mechanische Steuereinrichtung 6 derart vorzusehen, dass sie das zweite Luftklappensystem 5 bei Anliegen einer vorbestimmten Stellkraft des ersten Luftklappensystems 4 ansteuert. Derartige mechanische Steuereinrichtungen sind dem Fachmann hinsichtlich ihrer Ausbildung bekannt, beispielsweise aus der in der Einleitung zitierten DE 10 2011 055 394 A1 , weshalb darauf nicht näher eingegangen wird.
In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Luftklappenanordnung 4 dem unteren Lufteinlass E und das zweite Luftklappensystem 5 dem oberen Lufteinlass E' zugeordnet. Die Erfindung ist darauf aber nicht beschränkt. Vielmehr kann sie an unterschiedlichsten Lufteinlasssystemen eingesetzt werden. Beispielsweise könnte die Luftklappenanordnung 1 auch an zwei auf gleicher Höhe liegenden Lufteinlässen, für welche jeweils ein Luftklappensystem vorgesehen ist, eingesetzt werden. Ferner wäre es auch denkbar, dass das zweite, an der Karosseriefrontkomponente montierte Luftklappensystem 5 dem unteren Lufteinlass E und das erste Luftklappensystem 4 dem oberen Lufteinlass E' zugeordnet ist.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Luftklappenanordnung 1. Darin sind ein erstes Luftklappensystem 4 und ein zweites Luftklappensystem 5 vorgesehen. Die Karosseriefrontkomponente 2 ist zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Am ersten Luftklappensystem 4 ist ein Rahmenträger 8 vorgesehen, welcher dazu ausgebildet ist, das erste Luftklappensystem 4 an einem Kraftfahrzeug F zu haltern. Ferner ist in den Rahmenträger 8 der Aktuator 3, die mechanische Steuereinrichtung 6 sowie eine Moment-Kraft-Wandlungsvorrichtung 11 integriert. Dazu ist im Zentrum des ersten Luftklappensystems 4 ein durch den Rahmenträger 8 ausgebildetes Gehäuse G vorgesehen.
Die mechanische Steuereinrichtung 6 ist mit dem ersten Luftklappensystem 4 über eine ortsfeste, insbesondere ebenfalls in das Gehäuse G integrierte, mechanische Übertragung M wirkverbunden. Beispielsweise ist die mechanische Übertragung M als Rotationswelle ausgebildet. Ferner ist die mechanische Steuereinrichtung 6 über ein flexibles Kraftübertragungselement 7 mit dem zweiten Luftklappensystem 5 wirkverbunden. Das flexible Kraftübertragungselement 7 ist in der dargestellten Ausführungsform als Zugsystem 9 ausgebildet, welches zwei Bowdenzüge 12, 12' aufweist.
Am zweiten Luftklappensystem 5 ist ein mit einem transparenten Deckel D dargestelltes Koppelelement 10 vorgesehen, welches dazu ausgebildet und angeordnet ist, die mechanische Steuereinrichtung 6 über die Bowdenzüge 12, 12' mit dem zweiten Luftklappensystem 5 wirkzuverbinden. Auf diese Weise können die Luftklappen 14 des zweiten Luftklappensystems 5, welche insbesondere untereinander kinematisch gekoppelt sind, geöffnet und geschlossen werden. Die Luftklappen 14 sind in einem Aufhängungsrahmen eingefasst, und in ihrer Mitte unterbrochen. In dieser Mitte ist eine zentrale Aufnahme Z vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, das Koppelelement 10 aufzunehmen. Die Bowdenzüge 12, 12' verlaufen in das Koppelement 10 und sind mit einer innerhalb des Koppelements 10 vorgesehenen Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung 13, welche als Rad R ausgebildet ist, derart verbunden, dass eine Zugkraft an einem der Bowdenzüge 12, 12' ein am Rad R anliegendes Moment erzeugt. Auf die konkrete Ausgestaltung des Koppelelements 10 und der Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung 13 wird weiter unten noch im Detail eingegangen.
Bei der dargestellten Luftklappenanordnung 1 werden das erste und das zweite Luftklappensystem 4, 5 mittels des Aktuators 3 betätigt. Die Antriebskraft des Aktuators 3 wird auf die mechanische Steuereinrichtung 6 übertragen, welche die Antriebskraft weiter zur Betätigung des ersten und zweiten Luftklappensystems 4, 5 überträgt.
Zur Betätigung des zweiten Luftklappensystems 5 wird die Antriebskraft des Aktuators 3 über die mechanische Steuereinrichtung 6 auf die Moment-Kraft-Wandlungsvorrichtung 11 übertragen, welche eine Zugkraft auf den Bowdenzug 12 oder 12' überträgt. Diese Zugkraft liegt somit auch am Koppelelement 10 an, welches die Kraft auf die Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung 13 überträgt. Das dadurch am zweiten Luftklappensystem 5 bereitgestellte Moment wird sodann von der Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung 13 zum Betätigen bzw. Öffnen des zweiten Luftklappensystems 5 auf die Luftklappen 14 übertragen. Zum Schließen des zweiten Luftklappensystems 5 wird die Zugkraft in umgekehrter Richtung über den zweiten Bowdenzug 12' übertragen, so dass die Luftklappen 14 des zweiten Luftklappensystems 5 durch die Zugkraft geschlossen werden.
Obwohl dies in der dargestellten Ausführungsform nicht dargestellt ist, kann der Rahmenträger 8 auch umlaufend um das erste Luftklappensystem 4 ausgebildet sein. Ferner wäre es auch denkbar, die in der dargestellten Ausführungsform im Zentrum im Gehäuse G angeordneten Elemente des Aktuators 3, der mechanischen Steuereinrichtung 6 und der Moment-Kraft-Wandlungsvorrichtung 11 an einem Seiten- bzw. Randbereich des ersten Luftklappensystems 4 anzuordnen. Analog können das Koppelelement 10 und die Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung 13 auch an einem Seiten- bzw. Randbereich des zweiten Luftklappensystems 5 vorgesehen sein.
Bevorzugt sind das erste Luftklappensystem 4, die mechanische Steuereinrichtung 6 und der Aktuator 3 mit dem Rahmenträger 8 als ein Montagemodul zusammengefasst. An dem Montagemodul ist das Koppelelement 10 über das flexible Kraftübertragungselement 7 angeschlossen.
Zur Montage der Luftklappenanordnung 1 wird das Montagemodul am Fahrzeug F montiert und das zweite Luftklappensystem 5 an der Karosserie-Frontkomponente 2 montiert. Anschließend wird das Koppelelement 10 mit dem zweiten Luftklappensystem 5 in Wirkverbindung gebracht. Abschließend wird die Karosserie-Frontkomponente 2 samt dem zweiten Luftklappensystem 5 am Fahrzeug F angebracht, so dass die beiden Luftklappensysteme 4 und 5 ihre für den Betrieb am Fahrzeug F vorbestimmte Position einnehmen.
Die flexible Kraftübertragungseinrichtung 7 ist in der dargestellten Ausführungsform fest mit der mechanischen Steuereinrichtung 6 verbunden und mit dem zweiten Luftklappensystem 5 lösbar gekoppelt. Alternativ wäre es aber auch denkbar, das flexible Kraftübertragungselement fest mit dem zweiten Luftklappensystem 5 zu verbinden und lösbar mit der mechanischen Steuereinrichtung 6 zu koppeln.
Die 3A und 3B zeigen schematisch ein Kraftflussdiagramm einer Luftklappenanordnung 1. 3B repräsentiert den Kraftfluss einer Luftklappenanordnung gemäß 1. Dabei wird die Antriebskraft des Aktuators 3 auf eine mechanischer Steuereinrichtung 6 übertragen, welche direkt mit dem ersten Luftklappensystem 4 wirkverbunden ist. Ferner überträgt die mechanische Steuereinrichtung 6 die Antriebskraft auf ein Koppelelement 10, welches mit dem zweiten Luftklappensystem 5 lösbar wirkverbunden ist.
Gemäß 3A steht am Anfang des Kraftflusses der Aktuator 3, welcher seine Antriebskraft auf eine mechanische Steuereinrichtung 6 überträgt. Diese überträgt die Antriebskraft dann auf ein Koppelelement 10, welches mit einer ersten Kraftübertragungseinrichtung 4 koppelbar ist. Ferner ist die mechanische Steuereinrichtung direkt mit dem zweiten Luftklappensystem 5 gekoppelt. Bei dieser alternativen Konfiguration können dadurch, dass die erste Luftklappenanordnung 4 mittels des Koppelelements 10 mit der mechanischen Steuereinrichtung 6 wirkverbindbar ist, der Aktuator 3, die mechanische Steuereinrichtung 6 und das zweite Luftklappensystem 5 eine Montageeinheit bilden.
In den 4A und 4B ist ein Kraftflussdiagramm einer Luftklappenanordnung 1 dargestellt. Die in 4A dargestellte Konfiguration zeigt schematisiert den Kraftfluss einer Luftklappenanordnung mit Zugsystem 9, wie sie in 2 dargestellt ist. Die Antriebskraft des Aktuators 3 wird zur mechanischen Steuereinrichtung 6 übertragen, welche direkt mit dem ersten Luftklappensystem 4 gekoppelt ist. Ferner wird die Antriebskraft von der mechanischen Steuereinrichtung 6 auf ein Zugsystem 9 übertragen, welches mit einem Koppelelement 10 verbunden ist. Das Koppelelement 10 ist mit dem zweiten Luftklappensystem 5 lösbar gekoppelt, so dass die Antriebskraft zum Betätigen des zweiten Luftklappensystems 5 über das Koppelelement 10 auf das zweite Luftklappensystem 5 übertragen werden kann.
Die in 4B dargestellte Konfiguration entspricht der in 3A dargestellten Konfiguration, mit dem Unterschied, dass zwischen die mechanische Steuereinrichtung 6 und das Koppelelement 10, wie bereits in Bezug auf 4A erläutert, ein Zugsystem 9 zwischengeschaltet ist.
Die 5A bis 5C zeigen schematische Kraftflussdiagramme einer Luftklappenanordnung 1 in unterschiedlichen Konfigurationen. Im Unterschied zu den 4A und 4B sind noch eine ortsfeste mechanische Kraftübertragung M sowie eine feste mechanische Adaption bzw. Montierung A vorgesehen. In der Konfiguration gemäß 5A wird die Antriebskraft des Aktuators 3 auf die mechanische Steuereinrichtung 6 übertragen. Diese überträgt die Antriebskraft auf eine mechanische Kraftübertragung M. Dabei ist das erste Luftklappensystem 4 mittels der festen mechanischen Adaption A fest bzw. fixiert vorgesehen, sodass die Antriebskraft über die ortsfest montierte mechanische Kraftübertragung M letztlich zum ersten Luftklappensystem 4 übergeleitet wird. Ferner wird die Antriebskraft von der mechanischen Steuereinrichtung 6 auch über das Zugsystem 9 zum Koppelelement 10 übertragen. Vom Koppelelement 10 geht die Antriebskraft auf das zweite Luftklappensystem 5 über.
Bei einer solchen Konfiguration ist das Koppelelement 10 lösbar mit dem zweiten Luftklappensystem 5 gekoppelt. Ferner ist das Zugsystem 9 flexibel ausgebildet. Somit ist die Position des Luftklappensystems 5 veränderbar, ohne den Kraftfluss zu unterbrechen. Ferner kann das Koppelelement 10 in unterschiedlichen Positionen des Luftklappensystems 5 daran angekoppelt werden. Insgesamt steht somit eine ortsfeste mechanische Übertragung und feste Adaption des ersten Luftklappensystems 4 und eine flexible Übertragung mit lösbarer Kopplung des zweiten Luftklappensystems 5 zur Verfügung.
Gemäß der Konfiguration aus 5B sind direkt am Aktuator 3 eine mechanische Kraftübertragung M und eine feste mechanische Adaption A vorgesehen, welche im Kraftfluss zur mechanischen Steuereinrichtung 6 liegen und die Kraft weiter- bzw. durchleiten. In dieser Konfiguration überträgt die mechanische Steuereinrichtung 6 die Kraft direkt an das erste Luftklappensystem 4. Ferner ist die mechanische Steuereinrichtung 6 sozusagen in die feste Adaption zwischen der mechanischen Kraftübertragung M und dem ersten Luftklappensystem 4 integriert bzw. fest damit montiert. Ferner ist die mechanische Steuereinrichtung 6 analog zur Konfiguration aus 5A über ein Zugsystem 9 und das Koppelelement 10 mit dem zweiten Luftklappensystem 5 wirkverbunden.
In der in 5C gezeigten Konfiguration ist der Kraftfluss zwischen Aktuator und erstem Luftklappensystem analog zu 5B ausgebildet. Allerdings ist zwischen der mechanischen Steuereinrichtung 6 und dem zweiten Luftklappensystem 5 nun zuerst ein Koppelelement 10 und anschließend ein Zugsystem 9 vorgesehen. Somit ist das Zugsystem 9 nicht, wie in 5B, mit der mechanischen Steuereinrichtung 6, sondern mit dem zweiten Luftklappensystem 5 verbunden. Im Unterschied zu 5B ist also das Koppelelement 10 mit der mechanischen Steuereinrichtung 6 lösbar wirkverbunden. Dies ermöglicht, dass das zweite Luftklappensystem 5 mit dem Zugsystem 9 und dem Koppelelement 10 eine Montageeinheit bilden kann.
Zur Montage der Luftklappenanordnung 1 sind je nach Konfiguration verschiedene Vorgehensweisen denkbar. Gemäß 5A wäre es denkbar, das erste Luftklappensystem 4 am Fahrzeug F anzubringen, das zweite Luftklappensystem 5 an der Karosserie-Frontkomponente 2 anzubringen und anschließend eine Moduleinheit aus Aktuator 3, mechanischer Steuereinrichtung 6 und mechanischer Kraftübertragung M mittels der festen Adaption A am Fahrzeug anzubringen und anschließend eine Wirkverbindung zwischen der mechanischen Steuereinrichtung 6 und dem zweiten Luftklappensystem 5 über das Zugsystem 9 und das Koppelelement 10 herzustellen.
Bei der Konfiguration gemäß 5B wäre es denkbar, zunächst das erste Luftklappensystem 4 gemeinsam mit der mechanischen Steuereinrichtung 6 am Fahrzeug F anzubringen, das zweite Luftklappensystem 5 an der Karosseriefrontkomponente 2 anzubringen und anschließend den Aktuator 3 und die mechanische Kraftübertragung M mittels der festen Adaption A am Fahrzeug F anzubringen und mit der mechanischen Steuereinrichtung 6 wirkzuverbinden. Davor, parallel dazu oder anschließend könnte mittels des Zugsystems 9 und dem Koppelelement 10 eine Wirkverbindung von der mechanischen Steuereinrichtung 6 zum zweiten Luftklappensystem 5 hergestellt werden.
Alternativ wäre es auch denkbar, den Aktuator 3, die mechanische Kraftübertragung M, die mechanische Steuereinrichtung 6 und das erste Luftklappensystem 4 in einer Montageeinheit mittels der festen Adaption A am Fahrzeug F anzubringen, das zweite Luftklappensystem 5 an der Karosseriefrontkomponente 2 anzubringen, und anschließend über das Zugsystem 9 und das Koppelelement 10 eine Wirkverbindung zwischen der mechanischen Steuereinrichtung 6 und der zweiten Luftklappenanordnung 5 herzustellen.
Gemäß 5C würden im Unterschied zu 5B das zweite Luftklappensystem 5, das Zugsystem 9 und das Koppelelement 10 an der Karosseriefrontkomponente 2 als zusammengehörige Montageeinheit anbringbar sein. Somit könnten der Aktuator 3, die mechanische Kraftübertragung M, die mechanische Steuereinrichtung 6 und das erste Luftklappensystem 4, insbesondere ebenfalls als Montageeinheit bzw. Montagemodul, am Kraftfahrzeug F angebracht werden. Ferner würde die Montageeinheit aus zweitem Luftklappensystem 5, Zugsystem 9 und Koppelelement 10 davor, parallel dazu oder anschließend an der Karosseriefrontkomponente 2 angebracht werden. Anschließend würde zwischen dem Koppelelement 10 und der mechanischen Steuereinrichtung 6 eine lösbare Kopplung hergestellt werden.
Entscheidend bei jeder Ausführungsform bzw. jeder Konfiguration einer Ausführungsform ist, dass das zweite Luftklappensystem 5 unabhängig vom ersten Luftklappensystem 4 an der Karosseriefrontkomponente 2 montierbar ist und über das Koppelelement 10 mit der mechanischen Steuereinrichtung 6 wirkverbindbar ist. Insbesondere ist durch das Zugsystem 9, welches ein flexibles Kraftübertragungselement ist, eine Wirkverbindung auch in einer anderen Position als der endgültigen Montageposition des zweiten Luftklappensystems 5 möglich.
Die 6 bis 10 zeigen konzeptionelle Möglichkeiten zur Umsetzung eines Koppelelements 10.
Die 6A und 6B zeigen ein Koppelelement 10 bzw. eine Kraft-Moment-Übertragungsvorrichtung 13. 6A zeigt eine schematische Draufsicht mit Ausbruch. 6B zeigt eine Querschnittsansicht. Das Koppelelement 10 und die Kraft-Moment-Übertragungsvorrichtung 13 sind integriert miteinander ausgebildet und weisen eine Rolle R auf, an welcher ein Mitnehmer 15 angebracht ist. Ferner ist eine Wippe 16 vorgesehen, welche mit zumindest einer Luftklappe 14 des zweiten Luftklappensystems 5 wirkverbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Wippe 16 drehfest mit einer Luftklappe 14 verbunden.
Auf der Rolle R ist ein Zug 12 aufgenommen, welcher über einen Nippel 17 kraftübertragungssicher mit der Rolle R gekoppelt ist. Eine Zugkraft auf den Zug 12 führt zu einem Betätigen des Mitnehmers 15, welcher wiederum die Wippe 16 betätigt. Die Wippe 16 ist am Verbindungspunkt zwischen zur Luftklappe 14 drehbar gelagert, so dass bei Betätigung ein Moment um den Lagerpunkt der Wippe 16 und der Luftklappe 14 ansteht. Dieses Moment führt zu einer Drehung der Luftklappe 14, wodurch diese betätigt wird, insbesondere geöffnet oder geschlossen wird. Der Mitnehmer 15 ist senkrecht zur Drehachse der Wippe 16 ausgerichtet und greift in einen parallel zur Drehachse der Wippe vorstehenden Fortsatz der Wippe 16 ein. Dies ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Eine parallele Ausrichtung der Drehachse der Wippe und des Mitnehmers 15 wäre ebenso denkbar. In diesem Fall wäre auch die Drehachse der Rolle R parallel zur Drehachse der Wippe 16 ausgerichtet.
In 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Koppelelements 10 bzw. einer Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung 13 in einer schematischen Draufsicht mit Ausbruch dargestellt. Im Unterschied zur in 6A und 6B dargestellten Ausführungsform ist die Luftklappe 14 hier derart ausgerichtet, dass ihre Drehachse mit der Drehachse der Rolle R parallel ist. Dazu ist die nicht dargestellte Luftklappe 14 mit der Nabe 20 direkt oder über nicht dargestellte Umlenkelemente wirkverbunden. Die Nabe 20 ist in die als Welle 19 ausgebildete Umlenkrolle R drehfest eingesetzt, wobei eine Keilwellenverbindung 18 zur Drehsicherung vorgesehen ist. Alternativ zur Keilwellenverbindung 18 wäre auch eine andere Wellen-Nabe-Verbindung, beispielsweise eine Passfeder-, Vielkeil-, Kerbzahn- oder Polygonprofilwellenverbindung denkbar.
8 zeigt eine dritte Ausführungsform eine Koppelelements 10 bzw. einer Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung 13 in einer schematischen Draufsicht. Darin ist eine Kulissenführung 23 am Rad R vorgesehen, in welcher ein mit der Luftklappe 14 wirkverbundener Bolzen 24 geführt ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft wenn die Drehachsen der Rolle R und der Luftklappe 14 nicht zusammenfallen. Über die Kulissenführung kann der mit der Luftklappe 14 verbundene Bolzen 24 gleichzeitig in Umfangsrichtung und radial zur Rolle R verschoben werden, was innerhalb eines gewissen Spielraums das Auseinanderliegen der Drehachsen ausgleicht. Bevorzugt ist der Bolzen 24 über einen nicht dargestellten Hebel mit der Luftklappe 14 wirkverbunden, was die Drehmomentübertragung vom Bolzen 24 zur Luftklappe 14 erleichtert.
9 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Koppelelements 10 in einer schematischen Draufsicht. Die Rolle R ist in diesem Ausführungsbeispiel als Ritzel 22 ausgebildet, welches mit einer Zahnstange 21 in Eingriff steht. Eine Rotation der Rolle R führt durch den Eingriff von Zähnen der Zahnstange 21 und des Ritzels 22 zu einem lateralen Versatz der Zahnstange 21, welche mit den nicht dargestellten Luftklappen 14 wirkverbunden ist und diese bei lateralem Versatz betätigt. Beispielsweise könnte die Zahnstange 21 dazu als Verbindungsschwinge zwischen mehreren Luftklappen ausgebildet sein, welche an die einzelnen Luftklappen 14 angelenkt ist.
10 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines Koppelelements 10 in einer schematischen Seitenansicht. Die Rolle R ist mit einem Kronenrad 25 ausgebildet. Ferner ist eine Zahnstange 26 vorgesehen, die mit den nicht dargestellten Luftklappen 14 wirkverbunden ist. Die Zacken des Kronenrads 25 greifen in Zähne der Zahnstange 26 ein, wodurch diese bei einer Rotation der Rolle lateral versetzt wird. Dadurch wird eine Betätigung bzw. ein Öffnen und Schließen der Luftklappen 14 analog zur Zahnstange 21 gemäß 9 bewirkt.
Sämtliche, in den 6 bis 10 dargestellten Ausführungsformen eines Koppelelements 10 sind sehr einfach durch eine translatorische bzw. laterale Bewegung der Rolle R mit den Luftklappen 14 außer Eingriff bringbar bzw. entkoppelbar. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 6 wird dazu der Mitnehmer 15 aus dem Bereich der Wippe 16 herausgezogen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 7 wird dazu die Nabe 20 von der als Welle 19 ausgebildeten Rolle R mit einem axialen Versatz herausgezogen und so getrennt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 8 wird die Rolle R vom Bolzen 24 entfernt oder der Bolzen 24 aus der Rolle R herausgenommen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 9 wird die Rolle R senkrecht zur Zahnstange 21 abgezogen. Ebenso wird beim Ausführungsbeispiel gemäß 10 das Kronenrad 25 von der Zahnstange 26 in senkrechter Richtung abgezogen. Somit ist jeweils ein lösbares Koppelelement 10 geschaffen, bei dem die Kopplung leicht lösbar und wiederherstellbar ist.
11A zeigt ein Koppelelement mit einer Kraft-Moment Wandlungsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Detailansicht. Es handelt sich um eine Rückansicht des in 2 mit durchsichtigem Deckel D gezeigten Koppelelements 10, wobei der Deckel D nun undurchsichtig dargestellt ist und dafür die zentrale Aufnahme Z ausgeblendet ist.
Das Koppelelement 10 weist eine im Deckel D gelagerte Rolle R auf. Ferner sind auf der Rolle R umfänglich abschnittsweise aufgerollte und daran zugkraftübertragend gesicherte Bowdenzuge 12, 12' vorgesehen, welche durch Eintrittsöffnungen im Deckel D von außen in das Koppelement 10 hinein geführt werden. Die Rolle R weist an beiden Seiten axial vorstehende Fortsätze 27 auf, in welchen jeweils eine gleich ausgerichtete Vierkantausnehmung 28 vorgesehen ist. Diese ist jeweils in axialer Richtung und an einer Vierkantseite in radialer Richtung geöffnet.
Das Koppelelement 10 ist durch eine translatorische Bewegung mit dem zweiten Luftklappensystem 5 wirkverbindbar ausgebildet, insbesondere in einer Richtung, in welcher der Deckel D auf die zentrale Aufnahme aufsetzbar ist. Dazu wird das Koppelelement mit dem Deckel D in der dargestellten Perspektive von hinten zwischen den Luftklappen 14 des zweiten Luftklappensystems 5 eingesetzt. Die Luftklappen 14 sind dazu in der Mitte unterbrochen und in der nicht dargestellten zentralen Aufnahme Z drehbar gelagert.
Ferner weist die oberste der Luftklappen 14 an beiden Seiten ihrer Unterbrechung jeweils einen sich durch eine Wandung der zentralen Aufnahme Z hindurch erstreckenden Wellenfortsatz 29 auf, an dessen freien Ende ein Mehrkantbolzen 30 vorgesehen ist, der insbesondere als Vierkant ausgebildet ist. Die Rolle R wird beim Aufsetzen des Koppelelements 10 mit der obersten Luftklappe 14 wirkverbunden, indem der Vierkant 30 in die Vierkantausnehmung 28 eingeführt wird.
Die Luftklappen 14 sind untereinander kinematisch gekoppelt, sodass ein Verstellen der obersten Luftklappe 14 alle anderen Luftklappen 14 mit verstellt.
Eine an einem der Bowdenzüge 12, 12' anliegende Zugkraft wird an der Rolle R in ein Moment gewandelt, welches über den Vierkant auf die Luftklappen 14 wirkt und diese verstellt. Je nach Zugrichtung werden die Luftklappen 14 so geöffnet oder geschlossen.
11B zeigt eine perspektivische Darstellung einer Luftklappenanordnung mit einem Koppelelement gemäß 11A. Hierin ist die rückwärtige Perspektive der in 2 dargestellten Luftklappenanordnung gezeigt. Am ersten Luftklappensystem ist in dessen Mitte das Gehäuse G, innerhalb dem der Aktuator 3, die mechanische Steuereinrichtung 6 und die Moment-Kraft-Wandlungsvorrichtung 11 vorgesehen sind, sichtbar. Das zweite Luftklappensystem 5 ist im Gegensatz zu 2 ohne einen Aufhängungsrahmen dargestellt. Eine Wirkverbindung der mechanischen Steuereinrichtung zum zweiten Luftklappensystem 5 wird durch das Koppelelement 10 hergestellt.
Wie in Bezug auf 11A erläutert, wird durch das Koppelelement 10 unter Einführen der Vierkante 30 in die Ausnehmungen 28 eine kinematische Kopplung zwischen den mit der mechanischen Steuereinrichtung gekoppelten Bowdenzügen 12, 12' und den Luftklappen 14 des zweiten Luftklappensystems 5 hergestellt. Die Kopplung ist leicht wieder lösbar, indem das Koppelelement 10 samt Rolle R relativ zum zweiten Luftklappensystem 5 in einer radialen Richtung der Rolle R verschoben, welche der radialen Ausrichtung der Ausnehmung 28 entgegengesetzt ist und bevorzugt der Richtung entspricht, in welcher der Deckel D von der zentralen Ausnahme Z abnehmbar ist. Somit ist die Luftklappenanordnung 1 vorteilhaft leicht zu montieren und demontieren. Dadurch wird gewährleistet, dass trotz der vom ersten Luftklappensystem 4 unabhängigen Montierbarkeit des zweiten Luftklappensystems 5 eine zuverlässige und dennoch leicht lösbare bzw. leicht herstellbare Kopplung zwischen der mechanischen Steuereinrichtung 6 und dem zweiten Luftklappensystem 5 herstellbar ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Die Ausführungsbeispiele gemäß 6 bis 11 sind auf ein Koppelelement 10 für eine Kopplung zwischen einem Zug 12 und dem zweiten Luftklappensystem 5 gerichtet. Allerdings sind die darin beschriebenen Kopplungselemente 10 analog auch bei einer Kopplung zum ersten Luftklappensystem 4 oder zu der mechanischen Steuereinrichtung 6 anwendbar.
Ferner ist es denkbar, eine Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung 13 gemäß den 6, 8 oder 11 alternativ oder zusätzlich am ersten Luftklappensystem 4 vorzusehen.
Bezugszeichenliste

1: Luftklappenanordnung
2: Karosseriefrontkomponente, Fahrzeugfrontbereich
3: Aktuator
4: erstes Luftklappensystem
5: zweites Luftklappensystem
6: mechanische Steuereinrichtung
7: flexibles Kraftübertragungselement
8: Rahmenträger
9: Zugsystem
10: Koppelelement
11: Moment-Kraft-Wandlungsvorrichtung
12: Zug
13: Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung
14: Luftklappen
15: Mitnehmer
16: Wippe
17: Nippel
18: Welle-Nabe-Verbindung, Keilwellenverbindung
19: erste Welle, Welle
20: zweite Welle, Nabe
21: Zahnstange
22: Ritzel
23: Kulissenführung
24: Bolzen
25: Kronenrad
26: Zahnstange
27: axialer Fortsatz
28: Vierkantausnehmung
29: Wellenfortsatz
30: Mehrkantbolzen, Vierkant
A: feste mechanische Adaption bzw. Montierung
D: Deckel
E: unterer Lufteinlass
E': oberer Lufteinlass
F: Kraftfahrzeug
G: Gehäuse
M: ortsfeste mechanische Kraftübertragung
R: Rolle
Z: zentrale Aufnahme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011055394 A1 [0006, 0052]

Claims

Luftklappenanordnung (1) eines kühlerseitigen Lufteinlasssystems (E, E') für ein Kraftfahrzeug (F), mit einem ersten und einem zweiten Luftklappensystem (4, 5), mit einem Aktuator (3) zum Betätigen des ersten und zweiten Luftklappensystems, mit einer mechanischen Steuereinrichtung (6), welche dazu ausgebildet ist, die Antriebskraft des Aktuators (3) zum Betätigen des ersten und des zweiten Luftklappensystems (4, 5) zu übertragen, gekennzeichnet durch einen Fahrzeugfrontbereich, vorzugsweise eine Karosseriefrontkomponente (2), an der das im Betrieb vom ersten Luftklappensystem (4) unabhängige zweite Luftklappensystem (5) montiert ist, und durch ein Koppelelement (10), welches derart ausgebildet und angeordnet ist, das erste oder zweite Luftklappensystem (4; 5) lösbar mit der mechanischen Steuereinrichtung (6) wirkzuverbinden.
Luftklappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rahmenträger (8) vorgesehen ist, in welchen der Aktuator (3) und das erste Luftklappensystem (4) aufgenommen sind.
Luftklappenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Steuereinrichtung (6) in dem Rahmenträger (8) aufgenommen ist.
Luftklappenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriefrontkomponente (2) einen Kühlergrill enthält.
Luftklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (10) einen mit der mechanischen Steuereinrichtung (6) wirkverbundenen Mitnehmer (15) aufweist und eine mit dem zweiten Luftklappensystem (5) wirkverbundene Wippe (16) aufweist, wobei die Wippe (16) und der Mitnehmer (15) zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems (5) bei Betätigung des Mitnehmers (15) miteinander in Eingriff stehen.
Luftklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (10) eine mit der mechanischen Steuereinrichtung (6) wirkverbundene erste Welle (19) und eine mit dem zweiten Luftklappensystem (5) wirkverbundene zweite Welle (20) aufweist, welche mit einer Welle-Nabe-Verbindung (18), insbesondere einer Keilwellenverbindung (18), zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems (5) bei Rotation der ersten Welle gekoppelt sind.
Luftklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (10) eine mit dem zweiten Luftklappensystem (5) wirkverbundene Zahnstange (21) und ein mit der mechanischen Steuereinrichtung (6) wirkverbundenes Ritzel (22) aufweist, das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems (5) bei Rotation des Ritzels (22) an der Zahnstange (21) abwälzt.
Luftklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (10) eine mit der mechanischen Steuereinrichtung (6) wirkverbundene Kulissenführung (23) und einen mit dem zweiten Luftklappensystem (5) wirkverbundene Bolzen (24) aufweist, der in der Kulissenführung zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems (5) bei Betätigung der Kulissenführung (23) geführt ist.
Luftklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (10) ein mit der mechanischen Steuereinrichtung (6) wirkverbundenes Kronenrad (25) und eine mit dem zweiten Luftklappensystem (5) wirkverbundene Zahnstange (26) aufweist, wobei das Kronenrad (25) zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems (5) bei Rotation mit der Zahnstange (26) kämmt.
Luftklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (10) eine mit der mechanischen Steuereinrichtung (6) wirkverbundene Rolle (R) aufweist, die mit einem axialen Fortsatz (27), in dem eine Vierkantausnehmung vorgesehen ist, gebildet ist, und einen mit dem zweiten Luftklappensystem wirkverbundenen Mehrkantbolzen (30) aufweist, der zum Verstellen einer Klappenstellung des zweiten Luftklappensystems (5) bei Rotation der Rolle (R) in der Ausnehmung formschlüssig aufgenommen ist.
Luftklappenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein flexibles Kraftübertragungselement (7) vorgesehen ist, welches die mechanische Steuereinrichtung (6) mit dem Koppelelement (10) wirkverbindet.
Luftklappenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Kraftübertragungselement (7) als Zugsystem (9) ausgebildet ist.
Luftklappenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten oder zweiten Luftklappensystem (4, 5) eine mit einem Zug (12), insbesondere einem Bowdenzug (12), gekoppelte Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung (13) zum Wandeln der Zugkraft des Zuges (12) in ein Moment zum Öffnen und/oder Schließen von Luftklappen (14) des ersten oder zweiten Luftklappensystems (5) vorgesehen ist.
Luftklappenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der mechanischen Steuereinrichtung (6) eine Moment-Kraft-Wandlungsvorrichtung (11) vorgesehen ist, an welcher der Zug (12) oder ein weiterer Zug zur Übertragung einer Zugkraft auf das erste oder zweite Luftklappensystem (4, 5) vorgesehen ist.
Luftklappenanordnung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zug (12) in der Kraft-Moment-Wandlungsvorrichtung (13) und/oder in der Moment-Kraft-Wandlungsvorrichtung (11) kraftübertragungssicher aufgenommen ist, insbesondere mittels eines Nippels (17).