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Die Erfindung betrifft ein Luftregelsystem für ein Kraftfahrzeug mit Lamellen, die jeweils zur Drehung um eine Drehachse gelagert sind, um einen Luftdurchlass durch das Luftregelsystem zu regeln, und die quer zu einer Haupterstreckungsrichtung des Luftregelsystems verlaufen. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Luftregelsystem.
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In modernen Fahrzeugen, die eine Vielzahl von Systemen zur Sicherheits- und Komfortverbesserung verbaut haben, muss der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden.
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Aus der
EP 2 716 483 A1 ist ein gattungsgemäßes Luftregelsystem bekannt, welches quer zu einer Haupterstreckungsrichtung des Luftregelsystems verlaufende Lamellen aufweist und welches im Wesentlichen gerade ist.
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Aus der
DE 10 2008 023 560 A1 ist ein System zum Regulieren des Volumenstroms eines gasförmigen Kühlmediums bei Fahrzeugen bekannt, bestehend aus einer Vielzahl von drehbar gelagerten Lamellen, wobei die Rotationsbewegung der Lamellen über ein Getriebe veranlasst wird und die Lamellen so ausgebildet sind, dass diese im geschlossenen Zustand das Einströmen des gasförmigen Kühlmediums im Wesentlichen verhindern und im geöffneten Zustand das Einströmen des gasförmigen Kühlmediums im Wesentlichen nicht behindern. Hierdurch soll insbesondere die Kaltstartphase eines Verbrennungsmotors reduziert werden.
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Aus der
DE 10 2011 089 272 A1 ist eine Luftzufuhreinstellvorrichtung aufweisend eine Vielzahl von Luftklappen bekannt, die jeweils derart drehbar sind, dass in einer ersten Stellung der Luftklappen die Luftzufuhreinstellvorrichtung geöffnet ist und einer zweiten Stellung der Luftklappen die Luftzufuhreinstellvorrichtung geschlossen ist, wobei die Luftklappen jeweils ein erstes Luftleitelement und ein zweites Luftleitelement aufweisen, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind und sich bei Drehen der Luftklappe um eine gemeinsame Drehachse drehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftregelsystem bereitzustellen, mit welchem insbesondere ein vorhandener Bauraum besser ausgenutzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken einen Halter und/oder ein Gehäuse für eine Sensorik in ein Luftregelsystem zu integrieren, um dadurch eine kompaktere Bauform zu ermöglichen. Das erfindungsgemäße Luftregelsystem weist dabei mindestens zwei Seitenabschnitte und einen Mittenabschnitt auf, der zwischen den mindestens zwei Seitenabschnitten angeordnet ist, wobei ausschließlich in den mindestens zwei Seitenabschnitten des Luftregelsystems Lamellen angeordnet sind und wobei in dem Mittenabschnitt des Luftregelsystems ein Gehäuse und/oder ein Halter für eine Sensorik angeordnet ist. Dadurch müssen keine weiteren Halter oder Gehäuse vorgesehen werden, um die Sensorik zu installieren. Somit kann der vorhandene Bauraum besser ausgenutzt und zugleich ein Montageaufwand reduziert werden.
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Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Sensorik eine Kamera und/oder einen Radarsensor aufweist. Insbesondere kamera- oder radarsensorbasierte Assistenzsysteme benötigen häufig die Kamera oder den Radarsensor in der Fahrzeugfront, um einen Bereich vor dem Fahrzeug zu beobachten, beispielsweise um ein automatisches Abstandshaltesystem oder automatisches Bremssystem zu verwirklichen. Somit schafft die Integration des Halters und/oder des Gehäuses in das Luftregelsystem, welches sich an der Fahrzeugfront befindet, einen wesentlichen Vorteil.
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Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Lamellen in einer Haupterstreckungsrichtung der jeweiligen Seitenabschnitte nebeneinander angeordnet sind. Dadurch können relativ kurze Lamellen eingesetzt werden, welche auch bei einer geringen Wandstärke eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, um eine gute Abdichtung des Luftregelsystems zu ermöglichen.
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Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass mindestens zwei der mindestens zwei Seitenabschnitte winklig zueinander angeordnet sind. Dadurch kann das Luftregelsystem eine Krümmung aufweisen, welche an die Krümmung der Fahrzeugfront angepasst ist, so dass möglichst wenig Bauraum verschwendet wird.
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Eine weitere besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Drehachsen der Lamellen derart durch die Lamellen verlaufen, dass Anströmflächen der Lamellen im Wesentlichen senkrecht zu den Anströmflächen betrachtet, auf beiden Seiten der Drehachsen der Lamellen im Wesentlichen gleich groß sind. Aufgrund des Staudrucks wirken Kräfte auf die Lamellen und verursachten somit Drehmomente. Dadurch, dass die Anströmflächen auf beiden Seiten der Drehachse im Wesentlichen gleich groß sind heben sich die Drehmomente vorzugsweise gegeneinander auf, so dass das benötigte Haltemoment, um die Lamellen in einer Schließposition zu halten, reduziert ist.
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”Im Wesentlichen senkrecht zu” wird in der Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen als ”in einem Winkel zwischen 80° und 100° zu”, vorzugsweise als ”in einem Winkel zwischen 85° und 95° zu”, besonders bevorzugt als ”in einem Winkel zwischen 88° und 92° zu” verstanden.
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Im Wesentlichen gleich groß bedeutet in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, dass sich die Größe der verglichenen Gegenstände weniger als 20% vorzugsweise weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5% unterscheiden.
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Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Luftregelsystem zwei an gegenüberliegenden Enden des Luftregelsystems angeordnete Endabschnitte aufweist, zwischen welchen die Seitenabschnitte und der Mittelabschnitt angeordnet sind und dass das Luftregelsystem mindestens einen Aktuator aufweist, welcher in einem der Endabschnitte des Luftregelsystems angeordnet ist der die Lamellen antreibt. Dadurch ist der Aktuator dezentral angeordnet und verringert somit nicht den Bauraum, der für einen Luftdurchlass durch das Luftregelsystem zur Verfügung steht.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Lamellen, insbesondere die jeweilige Drehung der Lamellen, durch ein Getriebe gekoppelt sind, wobei das Getriebe ein Kettenelement aufweist. Durch die Kopplung der Lamellen über ein Kettenelement müssen die Lamellen nicht in einer geraden Linie zueinander angeordnet sein, wodurch eine optimale Anpassung der Krümmung des Luftregelsystems an eine Krümmung der Fahrzeugfront möglich ist.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Lamellen durch ein Getriebe gekoppelt sind, wobei das Getriebe je Seitenabschnitt eine Schubstange aufweist, die jeweils durch mindestens eine Koppelstange mit mindestens einer weiteren Schubstange gekoppelt ist. Ein solches Getriebe ist äußerst platzsparend. Ferner können durch die Kopplung mit der Koppelstange die Lamellen in mehreren Seitenabschnitten miteinander gekoppelt werden, so dass diese mit einem einzelnen Aktuator angetrieben werden können.
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Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Aktuator eine Kurbel aufweist, welche mit der Aktuatorkoppelstange verbunden ist, und dass bei einer Schließposition der Lamellen, in welcher die Lamellen eine Luftdurchtrittsöffnung des Luftregelsystems verschließen, die Kurbel des Aktuators und die Aktuatorkoppelstange einen Winkel zueinander aufweisen, der von 0° oder 180° weniger als 30°, insbesondere weniger als 20°, vorzugsweise weniger als 10°, besonders bevorzugt weniger als 5° abweichen. Die Kurbel des Aktuators und die Aktuatorkoppelstange bilden einen Kniehebel, welcher in einer gestreckten Position oder einer maximal gebeugten Position eine sehr hohe Kraftübertragung ermöglicht. Die Schubkraft der Aktuatorkoppelstange, welche durch den Staudruck verursachten Drehmoment an den Lamellen erzeugt wird, kann in einer maximal gestreckten oder maximal gebeugten Position des Kniehebels kein Drehmoment auf den Aktuator ausüben. Bei einer geringen Abweichung können zwar Drehmomente übertragen werden, jedoch sind diese klein. Dadurch entsteht eine Verriegelungsstellung, bei der der Aktuator keine oder nur sehr geringe Haltemomente aufwenden muss, um die Lamellen in der Schließposition zu halten.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann ein Anschlag vorgesehen sein, an welchem die Kurbel des Aktuators anschlägt, wenn die Lamellen sich in der Schließposition befinden. Dabei ist der Kniehebel zwischen der Kurbel des Aktuators und der Aktuatorkoppelstange etwas überstreckt, so dass die von der Aktuatorstange auf den Aktuator ausgeübten Drehmomente abgefangen werden können.
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Ferner wird die oben genannte Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einem Luftregelsystem gemäß der vorstehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile des Luftregelsystems übertragen sich somit auf das Kraftfahrzeug, auf dessen vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Beispiels eines Luftregelsystems, wobei die Rückseite des Luftregelsystems sichtbar ist,
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2a eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A aus 1, wobei Lamellen in einer Schließposition liegen,
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2b eine Aufsicht auf den in 2a dargestellten Bereich des Luftregelsystems,
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3a eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A aus 1, wobei die Lamellen in einer Position zwischen der Schließposition und einer Durchlassposition liegen,
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3b eine Aufsicht auf den in 3a gezeigten Bereich des Luftregelsystems,
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4a eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A aus 1, wobei die Lamellen in einer Durchlassposition liegen,
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4b eine Aufsicht auf den in 4a dargestellten Bereich des Luftregelsystems, und
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5 eine Lage einer Drehachse in einer Lamelle.
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Ein in 1 dargestelltes Luftregelsystems 10 für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Rahmenstruktur 12 mit zwei Endabschnitten 14 und zwischen den Endabschnitten 14 einen Mittenabschnitt 16 und mehrere, beispielsweise zwei, Seitenabschnitte 18, wobei die Seitenabschnitte 18 jeweils eine Luftdurchtrittsöffnung 20 aufweisen. In den Seitenabschnitten 18 sind Lamellen 22 jeweils um eine Drehachse 24 drehbar gelagert, um eine Luftdurchfluss durch die Luftdurchtrittsöffnung 20 zu regeln.
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Das Luftregelsystem 10 ist an einer Fahrzeugfront eines Kraftfahrzeugs angeordnet und regelt die Luftzufuhr zu einem Kühler. Durch Schließen der Lamellen 22 kann in der Kaltstartphase eine schnellere Aufheizung des Motors auf Betriebstemperatur erreicht werden, wodurch sich die Kaltstartphase verkürzen und das Emissionsverhalten des Kraftfahrzeugs verbessern lässt.
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Die Rahmenstruktur 12 weist einen Unterteil 13 und einen Oberteil 15 auf. Vorzugsweise sind Oberteil 15 und Unterteil 13 getrennt voneinander ausgebildet, um die Montage der Lamellen 22 in der Rahmenstruktur 12 zu erleichtern.
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Die Abschnitte, insbesondere der Mittenabschnitt 16 und die Seitenabschnitte 18, sind abgewinkelt zueinander angeordnet, so dass die Rahmenstruktur 12 des Luftregelsystems 10 sich an eine Krümmung, beispielsweise der Fahrzeugfront annähert. Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Seitenabschnitte 18 gebogen ausgebildet sind. Dadurch kann die Rahmenstruktur 12 noch besser an die gebogene Fahrzeugfront angepasst werden.
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Die Lamellen 22 sind quer zu einer Haupterstreckungsrichtung 26 des Luftregelsystems 10 angeordnet, wodurch die Lamellen 22 verhältnismäßig kurz ausgebildet sein können. Kurze Lamellen 22 sind auch bei einer geringen Wandstärke verhältnismäßig steif, so dass eine gute Abdichtung der Luftdurchtrittsöffnung 20 ermöglicht ist. Des Weiteren sind die Lamellen 22 in einer Haupterstreckungsrichtung 28 der Seitenabschnitte 18 nebeneinander angeordnet, um die die Luftdurchtrittsöffnung 20 möglichst vollständig durch die Lamellen 22 abdecken zu können.
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Dazu sind die Lamellen zusätzlich flächig ausgebildet, so dass sie durch eine Drehung um die Drehachse 24 die Luftdurchtrittsöffnung 20 öffnen und schließen können. In einer in den 2a und 2b dargestellten Schließposition 30 liegen die Lamellen 22 jeweils an mindestens einer benachbarten Lamelle 22 an, so dass die Luftdurchtrittsöffnung 20 im Wesentlichen durch die Lamellen 22 verschlossen ist.
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Um die Luftdurchtrittsöffnung 20 zu öffnen, sind die Lamellen 22 in einer Durchlassposition 32 gegenüber der Schließposition 30 um die Drehachse 24 gedreht. Insbesondere zwischen 70° und 100°, vorzugsweise zwischen 80° und 100° besonders bevorzugt zwischen 85° und 95° gedreht.
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In der in den 4a und 4b dargestellten Durchlassposition 32 der Lamellen 22 sind die Lamellen 22 stromlinienförmig in einer Durchtrittsrichtung der Luftdurchtrittsöffnung 20 ausgerichtet, so dass die Lamellen 22 nur eine geringe Abdeckung der Luftdurchtrittsöffnung 20 verursachen und auch nur einen äußerst geringen Strömungswiderstand darstellen. Liegen die Lamellen 22 in der Durchlassposition 32, kann eine Luftströmung die Luftdurchtrittsöffnung 20 annähernd ungehindert durchströmen.
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In den 3a und 3b ist beispielhaft eine Übergangsposition der Lamellen 22 dargestellt, wie sie die Lamellen 22 beim Öffnen oder Schließen einnehmen. Dabei liegen die Lamellen 22 schräg zu der Durchtrittsrichtung, so dass ein gedrosselter Luftdurchlass durch die Luftdurchtrittsöffnung 20 gegeben ist. Dies kann genutzt werden, wenn ein gedrosselter Luftdurchlass erwünscht ist. Es ist aber auch möglich, die Übergangsposition nur zu durchfahren, um zwischen der Schließposition 30 und der Durchlassposition 32 hin und her zu schalten.
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Der Verlauf der Drehachse 24 durch die Lamellen 22, wie er beispielhaft in 5 dargestellt ist, ist derart, dass die Drehachse 24 eine Anströmfläche 33 der Lamelle 22 ungefähr in zwei gleich große Teile teilt. Auffallend dabei ist, dass die Lamellen 22 eine im Wesentlichen rautenförmige Außenkontur besitzen, wobei die Drehachse 24 schräg durch die Lamelle 22 verläuft. In der Schließposition 30 bildet sich während der Fahrt des Kraftfahrzeugs ein Staudruck vor dem Fahrzeug und damit auch vor dem Luftregelsystem 10, welcher eine Flächenkraft auf die Anströmflächen 33 der Lamellen 22 verursacht. Dadurch dass die Drehachse 24 die Anströmfläche 33 der Lamellen 22 zumindest ungefähr in zwei gleich große Teilflächen teilt, heben sich die durch die Flächenkräfte verursachten Drehmomente auf die Lamelle 22 auf. Dadurch reduzieren sich die Haltemomente, die benötigt werden, um die Lamellen 22 in der Schließposition 30 gegen den Staudruck zu halben. Ferner reduzieren sich auch Schließmomente, die benötigt werden um die Lamellen 22 in die Schließposition 30 zu drehen.
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Die Lamellen 22 innerhalb eines Seitenabschnitts 18 sind mit einer Schubstange 34 gekoppelt, so dass die Drehung der Lamellen 22 um die jeweiligen Drehachsen 24 gleichartig ist. Zusätzlich weist das Luftregelsystem 10 mindestens eine Koppelstange 36, mit welcher die Schubstangen 34 von zwei nebeneinander angeordneten Seitenabschnitten 18 gekoppelt sind. Beispielsweise kann sich die Koppelstange 36 entlang des Mittelabschnitts 16 erstrecken, um die Lamellenbewegung der Lamellen 22 des Seitenabschnitts 18 links des Mittenabschnitts 16 mit der Lamellenbewegung der Lamellen 22 des Seitenabschnitt 18 rechts des Mittenabschnitts 16 zu koppeln.
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Durch die Anordnung der Lamellen 22 quer zu der Haupterstreckungsrichtung 26 und nebeneinander ist es möglich einzelne Lamellen 22 auszulassen oder Bereich ohne Lamellen 22 vorzusehen. So weist der Mittenbereich 16 keine Lamellen 22 auf, um statt der Lamellen 22 ein Gehäuse und/oder einen Halter 27 für eine Sensorik aufzunehmen. Die Sensorik kann dadurch im Bereich der Fahrzeugfront in das Kraftfahrzeug eingebracht werden, ohne dass eine zusätzliche Halterung vorgesehen werden muss. Dies ist besonders von Vorteil bei einer Sensorik, die beispielsweise Kamera und/oder einen Radarsensor für eine Abstandsregelung oder automatisches Bremssystems aufweist. Der Radarsensor könnte beispielsweise in einem Radom angeordnet sein, welcher wiederum an dem Halter 27 im Mittenabschnitt 16 des Luftregelsystems 10 angeordnet ist. Beispielsweise sind das Gehäuse und/oder Halter 27 und das Unterteil 13 der Rahmenstruktur 12 einstückig ausgebildet.
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Um die Drehung der Lamellen 22 anzutreiben weist das Luftregelsystem 10 einen Aktuator 38 auf, welcher in einem der Endabschnitte 14, beispielsweise in dem linken Endabschnitt 14, angeordnet ist. Der Aktuator 38 weist eine Kurbel 40 auf, welche an einem Ende drehfest mit einer Achse des Aktuators 38 verbunden und am anderen Ende drehbar mit einer Aktuatorkoppelstange 42 verbunden ist, um die Aktuatorkoppelstange 42 anzureiben. Durch die Kurbel 40 wird die Drehung des Aktuators 38, in eine Linearbewegung der Aktuatorkoppelstange 42 übersetzt.
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Die Kurbel 40 und die Aktuatorkoppelstange 42 bilden einen Kniehebel, bei welchem die Zug- oder Schubkraftübertragung abhängig vom Winkel zwischen der Kurbel 40 und der Aktuatorkoppelstange 42 ist. Bei einer gestreckten oder maximal gebeugten Lage von der. Kurbel 40 zu der Aktuatorkoppelstange 42 sind die Schub- und/oder Zugkräfte, welche auf die Aktuatorkoppelstange 42 übertragen werden können besonders hoch.
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Die Kräfte, die benötigt werden, um die Lamellen zwischen der Durchlassposition 32 und der Schließposition 30 hin und her zu bewegen sind, ebenfalls nicht konstant. Insbesondere in der Schließposition 30 und bei der Annäherung an die Schließposition 30 sind höhere Drehmomente notwendig als in der Durchlassposition 32 oder im Bereich der Durchlassposition 32.
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Die Kurbel 40, die Aktuatorkoppelstange 42 und die Schubstange 34 sind derart zueinander angeordnet, dass der Kniehebel stark gebeugt oder mindesten fast gestreckt ist, wenn die Lamellen 22 in der Schließposition 30 liegen. Beispielsweise ist der Kniehebel in einer annähernd gestreckten Position, wenn die Lamellen 22 in der Schließposition 30 liegen. Dabei ist ein Winkel zwischen der Kurbel 40 und der Aktuatorkoppelstange 42 kleiner als 30°, vorzugsweise kleiner als 20°, besonders bevorzugt kleiner als 10° und noch bevorzugter kleiner als 5°.
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Entsprechend kann der Kniehebel in einer stark gebeugten Position liegen, wenn die Lamellen 22 in der Schließposition 30 liegen. Dabei ist der Winkel zwischen der Kurbel 40 und der Aktuatorkoppelstange 42 zwischen 150° und 210°, bevorzugt zwischen 160° und 200°, besonders bevorzugt zwischen 170° und 190° und noch bevorzugter zwischen 175° und 185°.
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Auf diese Weise wird eine Verriegelung der Schließposition 30 erzielt, da die Schubkräfte, die durch die Aktuatorkoppelstange 42 von der Schubstange 34 auf die Kurbel 40 übertragen werden, wegen des geringen Hebelarms, wenn der Kniehebel stark gebeugt oder mindesten fast gestreckt ist, nur geringe Drehmomente ausüben. Dadurch muss der Aktuator 38 also keine oder nur sehr geringe Haltemomente bereitstellen, um die Lamellen 22 in der Schließposition 30 zu halten. Dies wiederum spart kosten, da der Aktuator 38 kleiner dimensioniert ausgebildet sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2716483 A1 [0003]
- DE 102008023560 A1 [0004]
- DE 102011089272 A1 [0005]
