DE102016014038A1

DE102016014038A1 - Vorrichtung zum Verändern des Querschnitts einer Lufteintrittsöffnung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016014038A1
Application number: DE102016014038.0A
Authority: DE
Inventors: Steffen Guthmann
Original assignee: HBPO GmbH
Current assignee: HBPO GmbH
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Die Vorrichtung zum Verändern des Querschnitts einer Lufteintrittsöffnung eines Kraftfahrzeugs weist ein Basiselement mit einer Lufteintrittsöffnung und ein Verschlusselement zum zumindest teilweisen Verschließen der Lufteintrittsöffnung auf. Das Verschlusselement ist relativ zum Basiselement entlang einer ersten Richtung bewegbar sowie wenigstens zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her bewegbar. Das Verschlusselement verschließt in der ersten Position wenigstens einen Teil des Querschnitts der Lufteintrittsöffnung, wobei das Verschlusselement in der ersten Position einen größeren Teil des Querschnitts der Lufteintrittsöffnung verschließt als in der zweiten Position. Zur Bewegung des Verschlusselements entlang der ersten Richtung ist eine parallel zu einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung angeordnete Welle vorgesehen, die über eine Gelenkanordnung derart mit dem Verschlusselement verbunden ist, dass eine rotatorische Bewegung der Welle eine translatorische Bewegung des Verschlusselements bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern des Querschnitts einer Lufteintrittsöffnung eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
Moderne Kraftfahrzeuge weisen in der Regel diverse Lufteintrittsöffnungen auf, durch die Luftströme eintreten, um zu bestimmten Bereichen im Kraftfahrzeug geleitet zu werden. Dies kann zum Zwecke der Belüftung des Innenraums erfolgen, was regelmäßig mit Kühl- und/oder Heizfunktionen verknüpft ist. Eine wesentliche Funktion von Luftströmen, die durch Lufteintrittsöffnungen in ein Kraftfahrzeug eintreten, ist jedoch die Kühlung von Komponenten des Kraftfahrzeugs. Dies betrifft insbesondere die Motorkühlung. Diese wird bei modernen Kraftfahrzeugen regelmäßig durch eine Wasserkühlung ermöglicht.
Bei modernen Kraftfahrzeugen bestehen hohe und in der Tendenz steigende Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit. Von daher besteht ein Bedarf nach technischen Maßnahmen, welche den Luftwiderstand eines Kraftfahrzeugs senken. Luftströme, die durch Lufteintrittsöffnungen in das Kraftfahrzeug eintreten, wirken sich hierbei regelmäßig negativ auf den Luftwiderstand aus. Von daher besteht der Wunsch, die in das Kraftfahrzeug eintretenden Luftströme derart zu beschränken, dass nur so viel Luft wie zur Erfüllung der jeweiligen Funktion nötig, ins Kraftfahrzeug gelassen wird.
Die betrifft vor allem - obgleich nicht ausschließlich - den zum Kühler des Kraftfahrzeugs geleiteten Luftstrom. Die Schwierigkeit besteht darin, dass bei hohen Geschwindigkeiten bereits bei kleinen Querschnitten der Lufteintrittsöffnung vergleichsweise viel Luft in das Kraftfahrzeug eintritt, während gleichzeitig bei niedrigen Geschwindigkeiten, z.B. im Stadtverkehr, eine größere Querschnittsfläche der Lufteintrittsöffnung benötigt wird, um ausreichend Luft in das Kraftfahrzeug eintreten zu lassen.
Nach dem Stand der Technik sind daher bereits Vorrichtungen zum Verändern des Querschnitts einer Lufteintrittsöffnung bekannt, die es ermöglichen, abhängig von der Betriebssituation des Kraftfahrzeugs und damit des benötigten Luftstromes den Querschnitt der jeweiligen Lufteintrittsöffnung zu ändern. Hierbei wird regelmäßig ein Basiselement, welches die Lufteintrittsöffnung aufweist, von einem Verschlusselement zumindest teilweise verschlossen.
Dabei sind die jeweiligen Verschlusselemente regelmäßig relativ zum Basiselement entlang einer ersten Richtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her bewegbar. Dabei verschließt das Verschlusselement in der ersten Position wenigstens einen Teil des Querschnitts der Lufteintrittsöffnung, der größer ist als der Teil des Querschnitts der Lufteintrittsöffnung, den das Verschlusselement in der zweiten Position verschließt. Es versteht sich, dass die in Rede stehenden Verschlusselemente oftmals beliebig viele Positionen einnehmen können und vorzugsweise auch ein vollständiges Verschließen der Lufteintrittsöffnung in der ersten Position bzw. ein vollständiges Öffnen der Lufteintrittsöffnung in der zweiten Position möglich ist.
Die nach dem Stand der Technik verfügbaren Vorrichtungen weisen jedoch einen vergleichsweise hohen Bauraumbedarf bzw. einen vergleichsweise komplizierten Aufbau auf. Ein hoher Bauraumbedarf wirkt sich nachteilig auf die Gestaltungsfreiheit bei der Konstruktion insbesondere der Fahrzeugfront aus, während ein komplizierter Aufbau zu Fehleranfälligkeit und hohen Produktionskosten führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verändern des Querschnitts einer Lufteintrittsöffnung eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung aufzuzeigen, bei denen die vorgenannten Nachteile nicht oder wenigstens in gegenüber dem Stand der Technik vermindertem Umfang auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nun zur Bewegung des Verschlusselements eine Welle vorgesehen. Diese ist zur Bewegungsrichtung des Verschlusselements zumindest im Wesentlichen rechtwinklig angeordnet. Die Welle ist nun mit dem Verschlusselement über eine Gelenkanordnung derart verbunden, dass eine rotatorische Bewegung der Welle eine translatorische Bewegung des Verschlusselements bewirkt. D.h. mit anderen Worten, um das Verschlusselement translatorisch entlang einer ersten Richtung zu bewegen, wird die Welle um ihre, zu einer zweiten Richtung parallele Achse gedreht. Die zweite Richtung und die erste Richtung weisen hierfür einen zueinander zumindest im Wesentlichen senkrechten Winkel auf.
Die Länge der Welle entspricht wenigstens 80 %, vorzugsweise wenigstens 100 %, der Erstreckung der Lufteintrittsöffnung in Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs. Eine größere Länge der Welle ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die Positionierung der Gelenkanordnung auf der Welle abhängig von den jeweiligen konstruktiven Bedürfnissen aus einem möglichst weiten Bereich zu wählen.
Besonders vorteilhaft ist eine lange Welle in Verbindung mit der vorteilhafterweise vorgesehenen Mehrzahl Gelenkanordnungen entlang der Haupterstreckungsrichtung der Welle. Diese ermöglicht es, das Verschlusselement an verschiedenen Punkten mit der Welle zu verbinden und die zum Bewegen des Verschlusselements benötigten Kräfte über verschiedene Stellen des Verschlusselements verteilt in dieses einzuleiten.
Die Gelenkanordnung weist bevorzugt ein erstes Gelenk auf, das ein Übertragungselement mit dem Verschlusselement verbindet. Bei dem Übertragungselement handelt es sich in vorteilhafter Weise um ein Übertragungselement, welches in der Lage ist, Zug- und/oder Druckkräfte zu übertragen. Das erste Gelenk ist bevorzugt als Drehgelenk ausgestaltet.
Ebenfalls weist die Gelenkanordnung bevorzugt ein zweites Gelenk auf, welches ein Übertragungselement mit der Welle verbindet. Auch bei diesem Gelenk kann es sich bevorzugt um ein Drehgelenk handeln.
Bevorzugt ist der Drehpunkt des zweiten Gelenks von der Drehachse der Welle beabstandet. Dies ermöglicht es, durch eine Verdrehung der Welle eine bogenförmige Bewegung des zweiten Gelenks herbeizuführen. Diese bogenförmige Bewegung kann dann durch die weitere Gelenkanordnung leicht in eine translatorische Bewegung des Verschlusselements umgewandelt werden.
Bevorzugt muss sich die Welle zum Verschieben des Verschlusselements zwischen der ersten Position und der zweiten Position, insbesondere zwischen den beiden Endpositionen der möglichen translatorischen Bewegung des Verschlusselements lediglich um höchstens 0° - 20°, bevorzugt um höchstens 80° - 100°, drehen.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung zum Drehen der Welle einen Rotationsaktuator auf. Dieser ist bevorzugt im Bereich eines Endes der Welle angeordnet. In besonders vorteilhafter Weise ermöglicht diese Anordnung des Rotationsaktuators es, diesen räumlich aus dem Bereich der Lufteintrittsöffnung weg zu verlegen. Hierdurch wirkt sich der Rotationsaktuator, bei dem es sich insbesondere um einen elektrischen Rotationsantrieb handeln kann, nicht negativ auf den möglichen Lufteintritt aus.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Luftstrom um einen zu einem Kraftfahrzeugkühler geleiteten Luftstrom. In diesem Fall ist die erfindungsgemäße Vorrichtung Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der zum Kraftfahrzeugkühler geleitete Luftstrom geregelt werden, um nur so viel Luft in das Kraftfahrzeug eintreten zu lassen, wie zum Kühlen des Kraftfahrzeugs notwendig ist. Dies ermöglicht es beispielsweise, den Querschnitt der Lufteintrittsöffnung im Stadtverkehr zu vergrößern und bei höheren Geschwindigkeiten wieder zu verkleinern. Hierdurch kann eine hinreichende Kühlung bei optimiertem Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs gewährleistet werden. Wenn die Vorrichtung Bestandteil eines Kraftfahrzeugs ist, ist vorteilhafterweise die erste Richtung im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Kraftfahrzeugs orientiert, während die zweite Richtung bevorzugt zumindest im Wesentlichen parallel zur Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs verläuft.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 4 schematisch näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung.
2 zeigt eine schematische Darstellung der beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1 mit freigelegten Gelenkanordnungen.
3 und 4 zeigen Detaildarstellungen des Öffnens und Schließens der Lufteintrittsöffnung mit dem beispielhaften Verschlusselement.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist ein Verschlusselement 2 auf. Das Verschlusselement 2 dient zum Verschließen der Lufteintrittsöffnung 3 in dem Basiselement 4. Im gezeigten Beispiel ist die Lufteintrittsöffnung 3 durch Teile des Verschlusselements 2 in ein Gehäuse 5 für eine Gelenkanordnung 6 und eine Mehrzahl Streben 7 in eine Mehrzahl Einzelöffnungen aufgeteilt. Die Mehrzahl dieser Einzelöffnungen erfüllt jedoch als funktionale Einheit die Funktion der Lufteintrittsöffnung 3 und kann daher im Sinne der vorliegenden Erfindung zusammenfassend als Lufteintrittsöffnung 3 aufgefasst werden.
Das Verschlusselement 2 ist nun entlang der ersten Richtung X translatorisch bewegbar. Durch die translatorische Bewegung des Verschlusselements 2 entlang der ersten Richtung X ändert sich der Querschnitt der Lufteintrittsöffnung 3. In den 3 und 4 sind die Endpositionen dieser Bewegung zu erkennen. In 2 gibt das Verschlusselement 2 den gesamten Querschnitt der Lufteintrittsöffnung 3 für das Eintreten des Luftstroms frei. In 4 hingegen wird die Lufteintrittsöffnung 3 fast vollständig durch das Verschlusselement 2 verschlossen.
Um nun das Verschlusselement 2 zwischen den in den 3 und 4 dargestellten Positionen hin und her bewegen zu können, weist die beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eine Welle 8 auf. Die Welle 8 erstreckt sich mit ihrer Drehachse parallel zu einer zweiten Richtung Y, die zu der ersten Richtung X zumindest im Wesentlichen senkrecht orientiert ist. Um nun das Verschlusselement 2 durch eine Drehung der Welle 8 bewegen zu können, ist dieses im gezeigten Beispiel mit einer Mehrzahl Gelenkanordnungen 6 mit der Welle 8 verbunden.
Im gezeigten Beispiel weist jede Gelenkanordnung 6 ein Übertragungselement 9 auf. Dieses dient der Übertragung von Zug- und/oder Druckkräften zwischen der Welle 8 und dem Verschlusselement 2. Zu diesem Zweck ist es mit einem, im gezeigten Beispiel als Drehgelenk ausgeführten, ersten Gelenk 10 mit dem Verschlusselement 2 verbunden.
Ein zweites Gelenk 11 - im gezeigten Beispiel ebenfalls als Drehgelenk ausgeführt - verbindet das Übertragungselement 9 mit der Welle 8. In vorteilhafter Weise ist der Drehpunkt des zweiten Gelenks 11 von der Drehachse der Welle 8 beabstandet. Im gezeigten Beispiel ist dies durch ein Exzenterelement 12 ermöglicht, welches das zweite Gelenk mit der Welle 8 verbindet.
An ihrem Ende weist die Welle 8 ein Verbindungselement 13 zur Verbindung der Welle 8 mit einem nicht dargestellten Rotationsaktuator auf. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Verzahnung oder ähnliches handeln.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Verschlusselement
3: Lufteintrittsöffnung
4: Basiselement
5: Gehäuse
6: Gelenkanordnung
7: Streben
8: Welle
9: Übertragungselement
10: erstes Gelenk
11: zweites Gelenk
12: Exzenterelement
X: erste Richtung
Y: zweite Richtung

Claims

Vorrichtung (1) zum Verändern des Querschnitts einer Lufteintrittsöffnung (3) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Basiselement (4) mit einer Lufteintrittsöffnung (3) und Verschlusselement (2) zum zumindest teilweisen Verschließen der Lufteintrittsöffnung (3), wobei das Verschlusselement (2) relativ zum Basiselement (4) entlang einer ersten Richtung (X) bewegbar ist, wobei das Verschlusselement (2) wenigstens zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her bewegbar ist, wobei das Verschlusselement (2) in der ersten Position wenigstens einen Teil des Querschnitts der Lufteintrittsöffnung (3) verschließt, wobei das Verschlusselement (2) in der ersten Position einen größeren Teil des Querschnitts der Lufteintrittsöffnung (3) verschließt als in der zweiten Position, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegung des Verschlusselements (2) entlang der ersten Richtung (X) eine parallel zu einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung (Y) angeordnete Welle (8) vorgesehen ist, die über eine Gelenkanordnung (6) derart mit dem Verschlusselement (2) verbunden ist, dass eine rotatorische Bewegung der Welle (8) eine translatorische Bewegung des Verschlusselements (2) bewirkt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Welle (8) wenigstens 80%, vorzugsweise wenigstens 100% der Erstreckung der Lufteintrittsöffnung (3) in Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs entspricht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl Gelenkanordnungen (5) entlang der Haupterstreckungsrichtung der Welle (8) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnung (6) ein erstes Gelenk (10), vorzugsweise ein Drehgelenk aufweist, welches ein Übertragungselement (9) zum Übertragen von Zug- und/oder Druckkräften mit dem Verschlusselement (2) verbindet.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnung (6) ein zweites Gelenk (11), vorzugsweise ein Drehgelenk aufweist, welches ein Übertragungselement (9) zum Übertragen von Zug- und/oder Druckkräften mit der Welle (8) verbindet.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt des zweiten Gelenks (11) von der Drehachse der Welle (8) beabstandet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Welle (8) zum Verschieben des Verschlusselements (2) zwischen der ersten Position und der zweiten Position um einen Winkel von höchstens XX°, bevorzugt um höchsten XX° dreht.
Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen, vorzugsweise im Bereich eines Endes der Welle (8) angeordneten, Rotationsaktuator zum Drehen der Welle (8) aufweist.
Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen zu einem Kraftfahrzeugkühler geleiteten Luftstrom handelt.
Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, insbesondere Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung (X) zumindest im Wesentlichen parallel zur Hochachse der Kraftfahrzeugs verläuft und/oder die zweite Richtung (Y) zumindest im Wesentlichen parallel zur Breitenrichtung der Karaftfahrzeugs verläuft.