DE102017222678A1

DE102017222678A1 - Luftklappenvorrichtung mit Schaltwalze mit Steuernuten auf der Mantelfläche

Info

Publication number: DE102017222678A1
Application number: DE102017222678.1A
Authority: DE
Inventors: Patrick Urbach
Original assignee: Roechling Automotive AG and Co KG; Roechling Automotive SE and Co KG
Current assignee: Roechling Automotive AG and Co KG; Roechling Automotive SE and Co KG
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-06-13
Also published as: US20190176612A1; CN109910593B; US10421352B2; CN109910593A

Abstract

Eine Luftklappenvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Rahmen (12) mit einer darin ausgebildeten Luftdurchlassöffnung (14) und eine Mehrzahl von Luftklappen (16, 18), die am Rahmen (12) beweglich gelagert sind und in die Luftdurchlassöffnung (14) wenigstens einragen oder diese überspannen, wobei die Luftklappen (16, 18) beweglich sind zwischen zwei Betriebsstellungen: einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung, wobei die Luftklappenvorrichtung (10) eine Antriebskraftquelle (28) aufweist, durch deren Antriebskraft die Mehrzahl von Luftklappen (16, 18) zur Bewegung zwischen ihren Betriebsstellungen antreibbar ist, wobei die Luftklappenvorrichtung (10) wenigstens zwei Untergruppen (24, 26) von je wenigstens einer Luftklappe (16, 18) aufweist, die gesondert voneinander zwischen ihren Betriebsstellungen verlagerbar, aber durch die gemeinsame Antriebskraftquelle (28) antreibbar sind, wobei zwischen der Antriebskraftquelle (28) und den wenigstens zwei Untergruppen (24, 26) eine Kulissensteuerformation (30) angeordnet ist, welche zur Übertragung von Antriebskraft zu unterschiedlichen Untergruppen (24, 26) auf einem um eine Rotationsachse (R) rotierbaren Nutenträger (32) zwei gesondert ausgebildete und mit Abstand voneinander angeordnete Steuernuten (36, 38) aufweist, in welche jeweils ein Steuerzapfen (34a, 34b) eintaucht, wobei jede Kombination aus Steuerzapfen (34a, 34b) und Steuernut (36, 38) mit einer anderen der Untergruppen (24, 26) bewegungsübertragend gekoppelt ist.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei Steuernuten (36, 38) mit bezüglich der Rotationsachse (R) axialem Abstand voneinander auf einer Mantelfläche (32a) des Nutenträgers (32) ausgebildet sind und derart codiert sind, dass sie für zwei Untergruppen (24, 26) wenigstens vier unterschiedliche Kombinationen von Betriebsstellungen zulassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftklappenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Luftklappenvorrichtung wenigstens einen Rahmen mit einer darin ausgebildeten Luftdurchlassöffnung und eine Mehrzahl von Luftklappen aufweist, die am Rahmen beweglich gelagert sind und in die Luftdurchlassöffnung wenigstens einragen oder diese überspannen, wobei die Luftklappen beweglich sind zwischen zwei Betriebsstellungen: einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung, wobei die Luftklappen bei Betrachtung der Luftdurchlassöffnung in einer zu ihr orthogonalen Richtung in der Öffnungsstellung einen geringeren Anteil der Luftdurchlassöffnung abdecken als in der Schließstellung. Die Luftklappenvorrichtung weist eine Antriebskraftquelle auf, durch deren Antriebskraft die Mehrzahl von Luftklappen zur Bewegung zwischen ihren Betriebsstellungen antreibbar ist. Dabei weist die Luftklappenvorrichtung wenigstens zwei Untergruppen mit je wenigstens einer Luftklappe auf, die gesondert voneinander zwischen ihren Betriebsstellungen verlagerbar, aber durch die gemeinsame Antriebskraftquelle antreibbar sind. Zwischen der Antriebskraftquelle und den wenigstens zwei Untergruppen ist als eine Antriebskraftverteilervorrichtung eine Kulissensteuerformation angeordnet, welche zur Übertragung von Antriebskraft zu unterschiedlichen Untergruppen auf einem um eine Rotationsachse rotierbaren Nutenträger zwei gesondert ausgebildete und mit Abstand voneinander angeordnete Steuernuten aufweist, in welche jeweils ein Steuerzapfen eintaucht, wobei jede Kombination aus Steuerzapfen und Steuernut mit einer anderen der Untergruppen bewegungsübertragend gekoppelt ist.
Eine solche Luftklappenvorrichtung ist beispielsweise aus der WO 2012/161783 A2 bekannt. Diese gestattet, unterschiedliche Untergruppen mit jeweils mehreren Luftklappen durch eine gemeinsame Antriebskraftquelle zur Verlagerungsbewegung anzutreiben. Um aus der von der einzigen Antriebskraftquelle stets für alle Untergruppen gleichzeitig bereitgestellten oder nicht bereitgestellten Antriebskraft eine Verlagerung in unterschiedliche Betriebszustände der Untergruppen zu erreichen, in welchen zwar die Luftklappen einer Untergruppe sich jeweils in derselben Betriebsstellung befinden, die Luftklappen unterschiedlicher Untergruppen sich jedoch in unterschiedlichen oder gleichen Betriebsstellungen befinden können, ist die genannte Kulissensteuerformation vorgesehen.
Der Nutenträger dieser bekannten Luftklappenvorrichtung ist eine zylindrische Scheibe, auf deren entgegengesetzten Stirnseiten je eine Steuernut ausgebildet ist, in die ein Steuerzapfen abtastend eingreift. Die Steuernuten auf beiden Stirnseiten des Nutenträgers verlaufen in Umfangsrichtung mit sich änderndem Abstand zur Rotationsachse des Nutenträgers, wodurch bei Rotation des Nutenträgers eine radiale Verstellung der Steuerzapfen erfolgt. Die Steuerzapfen sind ausschließlich radial beweglich an der Kulissensteuerformation vorgesehen. Die so bewirkte radiale Verstellung der Steuerzapfen wird über Kopplungsmechanismen, wie etwa einen Bowdenzug, zu den beiden Untergruppen von Luftklappen übertragen. So sorgt die Bewegung je eines Steuerzapfens für die Verlagerung einer Untergruppe von Luftklappen zwischen ihren Betriebsstellungen: Öffnungsstellung und Schließstellung. Die bekannte Kulissensteuerformation ermöglicht folgende Betriebszustände der Luftklappenvorrichtung: beide Untergruppen befinden sich in der Öffnungsstellung, beide Untergruppen befinden sich in der Schließstellung, die erste Untergruppe befindet sich in der Öffnungsstellung und die zweite Untergruppe befindet sich in der Schließstellung.
Die beiden Untergruppen befinden sich am Kraftfahrzeug in der Regel an unterschiedlichen Stellen und Steuern Luftströme in unterschiedliche Bereiche etwa des Motorraums des Kraftfahrzeugs. Zwar gestattet die bekannte Luftklappenvorrichtung die Öffnung nur einer Untergruppe, während die andere sich in ihrer Schließstellung befindet, jedoch ist für diesen Betriebszustand der Luftklappenvorrichtung die geöffnete Untergruppe nicht auswählbar, sondern steht aufgrund der Ausgestaltung der Kulissensteuerformation fest. Es kann jedoch auch gewünscht sein, wahlweise eine der beiden Untergruppen zu öffnen und die jeweils andere zu schließen.
Ausgehend von dieser bekannten Luftklappenvorrichtung ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese derart weiterzubilden, dass der mit ihr erzielbare Funktionsumfang vergrößert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Luftklappenvorrichtung der eingangs genannten Art, welche dadurch weitergebildet ist, dass die wenigstens zwei Steuernuten mit bezüglich der Rotationsachse axialem Abstand voneinander auf einer Mantelfläche des Nutenträgers ausgebildet sind und derart codiert sind, dass durch sie für zwei Untergruppen wenigstens vier unterschiedliche Kombinationen von Betriebsstellungen zulassen.
Eine Mantelfläche erstreckt sich dabei - außer in Umfangsrichtung um die Rotationsachse - wenigstens auch, vorzugsweise nur in axialer Richtung längs der Rotationsachse.
Bei der bekannten Anordnung von Steuernuten auf der Stirnseite einer zylindrischen Steuerscheibe müssen die mit den Steuernuten zusammenwirkenden Steuerzapfen konstruktiv bedingt radial verstellt werden, um die einem jeweiligen Steuerzapfen zugeordnete Untergruppe zwischen ihren Betriebsstellungen zu verlagern. Der für die Verlagerung einer Untergruppe notwendige Verdrehweg der zylindrischen Steuerscheibe ist bei der bekannten Kulissenformation deshalb abhängig von der Position des Steuerzapfens. Befindet sich dieser bezüglich der Rotationsachse radial weiter innen, muss die Steuerscheibe um einen größeren Winkelbetrag verdreht werden, um die zugeordnete Untergruppe in die jeweils andere Betriebsstellung zu verlagern als dann, wenn sich der Steuerzapfen radial weiter außen befindet. Dabei ist zu berücksichtigen, dass eine Steuernut im Bereich eines Übergangs zwischen zwei Betriebsstellungen nicht beliebig stark geneigt sein kann, um eine Selbsthemmung des bestimmungsgemäß an Nutflanken gleitenden Steuerzapfens zu vermeiden.
Mit der nun vorgeschlagenen Anordnung der Steuernuten auf der Mantelfläche des Nutenträgers sind die Steuerzapfen durch die Steuernuten axial längs der Rotationsachse verlagerbar. Bei der bevorzugten zylindrischen Mantelfläche des Nutenträgers ist der Steuerzapfen bevorzugt ausschließlich axial verlagerbar. Somit ist bei der gewählten Anordnung der Steuernuten auf einer Mantelfläche des Nutenträgers - anders als im oben beschriebenen Stand der Technik - der Verdrehweg des rotierbaren Nutenträgers, um eine Verlagerung einer Untergruppe zwischen ihren beiden Betriebsstellungen zu bewirken, von der jeweils erreichten Betriebsstellung unabhängig. Somit besteht bei gleichem Durchmesser des Nutenträgers auf dessen Mantelfläche mehr Raum als auf dessen Stirnflächen zur Anordnung von Steuernuten, mittels welcher eine oder mehrere Verlagerungen der wenigstens zwei Untergruppen zwischen ihren Betriebsstellungen bewirkt werden können.
Somit können mit der oben vorgestellten erfindungsgemäßen Lösung nicht nur wenigstens zwei Untergruppen sich jeweils sowohl in der Öffnungsstellung als auch in der Schließstellung befinden, sondern von den wenigstens zwei Untergruppen kann darüber hinaus jede sich in der Öffnungsstellung befinden, während die jeweils andere sich in der Schließstellung befindet. Gerade für den Betriebszustand der Luftklappenvorrichtung, in welchem nur eine von zwei Untergruppen sich in der Öffnungsstellung befindet, kann nun die Untergruppe zur Verlagerung in die Öffnungsstellung ausgewählt werden. Somit können gezielt einzelne Aggregate, welche sich im Kraftfahrzeug in durch Strömungsrichtung hinter der Luftdurchlassöffnung befinden, konvektiv gekühlt werden und andere nicht.
Bevorzugt ist der Nutenträger eine zylindrische Walze, zumindest sollte die Mantelfläche des Nutenträgers eine zylindrische Mantelfläche sein, sodass bei Rotation des Nutenträgers keinerlei radiale Bewegung der zugeordneten Steuerzapfen erforderlich ist. Weiter bevorzugt ist der Nutenträger eine hohlzylindrische Walze, um den Nutenträger mit möglichst geringem Gewicht bereitstellen zu können.
Der Nutenträger kann dünn ausgeführt sein, beispielsweise als rohrförmiges Blech- oder Spritzgussbauteil, sodass die Steuernuten den Nutenträger radial durchsetzen können. In diesem Falle ist es jedoch nicht möglich, dass eine Steuernut geschlossen um die Rotationsachse umläuft. Alternativ kann wenigstens eine Steuernut auch mit Nutgrund ausgebildet sein, sodass der Nutgrund die beiden axial mit Abstand voneinander angeordneten Nutflanken einer Steuernut verbinden kann. Da der Nutgrund in der Regel jedoch keine Steuerinformation trägt, ist er für eine funktionierende Luftklappenvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.
Bei der bevorzugten ausschließlich axialen Verstellung der Steuerzapfen im Zusammenwirken mit der Steuernut, in die sie eingreifen, ist die Steuerinformation der Steuernut in den Nutflanken enthalten.
Für eine einfache, aber funktionierende Steuerung der Luftklappenvorrichtung kann vorgesehen sein, dass jede Steuernut wenigstens eine einer Betriebsstellung zugeordnete Zustandsformation und wenigstens eine abweichend von der Zustandsformation ausgebildete Übergangsformation aufweist.
Wenigstens eine Steuernut kann bezüglich der Rotationsachse axial zueinander versetzte Zustandsformationen und wenigstens eine axial versetzten Zustandsformationen verbindende Übergangsformation aufweisen.
Ebenso kann wenigstens eine Steuernut zwei in Umfangsrichtung gegenläufige Übergangsformationen und wenigstens eine die Übergangsformationen verbindende Zustandsformation aufweisen.
Die Zustandsformation ist dabei ein Abschnitt der Steuernut, dessen in ihn eingreifender Steuerzapfen während einer Rotation des Nutenträgers um seine Rotationsachse einen bestehenden Betriebszustand der dem Steuerzapfen und der Steuernut zugeordneten Untergruppe beibehält, also keine Änderung der Betriebsstellung der wenigstens einen Luftklappe der Untergruppe bewirkt. Eine Zustandsformation ist daher derart ausgebildet, dass ein in sie eingreifender Steuerzapfen während einer Rotation des Nutenträgers axial nicht oder für eine Änderung einer Betriebsstellung nicht ausreichend verlagert wird. Bei der oben bevorzugten zylindrischen Mantelfläche als Nutenträger verläuft eine Zustandsformation der Steuernut ausschließlich in Umfangsrichtung, ohne Änderung in der axialen Lage der Steuernut. Die Zustandsformation liegt üblicherweise in einer zur Rotationsachse orthogonalen Neutralebene.
Eine Übergangsformation ist dagegen ein Abschnitt der Steuernut, dessen in ihn eingreifender Steuerzapfen während einer Rotation des Nutenträgers um seine Rotationsachse eine Änderung des Betriebszustands der dem Steuerzapfen und der Steuernut zugeordneten Untergruppe bewirkt, also die wenigstens eine Luftklappe der Untergruppe von einer Betriebsstellung die jeweils andere verlagert. Bei der oben bevorzugten zylindrischen Mantelfläche als Nutenträger verläuft eine Übergangsformation der Steuernut bevorzugt wendelförmig, d. h. sie ändert in Umfangsrichtung auch ihre axiale Lage.
Eine möglichst häufige Änderung eines Betriebszustands einer Untergruppe bei Rotation des Nutenträgers und damit eine besonders hohe Anzahl an unterschiedlichen Betriebszustandskombinationen kann dann dadurch erhalten werden, dass in einem Umfangsabschnitt des Nutenträgers, in welchem eine Steuernut eine Zustandsformation aufweist, eine andere Steuernut eine Übergangsformation aufweist.
Sind die den einzelnen Steuernuten zugeordneten Steuerzapfen in Umfangsrichtung um einen Versatzwinkel in einer Versatzrichtung zueinander versetzt angeordnet, so sind zur Beurteilung der Anordnung von Formationen unterschiedlicher Steuernuten in gleichen Umfangsabschnitten die Steuernuten gegeneinander um den Versatzwinkel, aber in entgegengesetzter Versatzrichtung rück-versetzt zu betrachten, also so, also ob die Steuerzapfen längs einer gemeinsamen Mantellinie der Mantelfläche des Nutenträgers angeordnet wären. Die Mantellinie spannt dabei mit der Rotationsachse eine Ebene auf.
Eine Kombination einer Zustandsformation einer Steuernut mit einer Übergangsformation einer anderen Steuernut im selben Umfangsabschnitt des Nutenträgers kann beispielsweise bewirken, dass bei Rotation des Nutenträgers die mit der Zustandsformation gekoppelte Untergruppe ihren Betriebszustand beibehält, während die mit der Übergangsformation gekoppelte Untergruppe ihren Betriebszustand ändert.
Dabei ist eine Betriebsstellung der innerhalb einer Untergruppe gemeinsam verstellbaren Luftklappen in der Regel dann erreicht, wenn der mit einer Steuernut zusammenwirkende Steuerzapfen der Untergruppe in Umfangsrichtung das Ende einer Übergangsformation erreicht. Daher können in Umfangsrichtung besonders viele Kombinationen unterschiedliche Betriebszustände unterschiedlicher Untergruppen dann realisiert werden, wenn die Enden von Übergangsformationen zweier unterschiedlicher Steuernuten an derselben Umfangsposition gelegen sind. Dann erreichen nämlich die mit unterschiedlichen Übergangsformationen unterschiedlicher Steuernuten zusammenwirkenden Steuerzapfen bei Rotation des Nutenträgers gleichzeitig das Ende der jeweiligen Übergangsformation, sodass die damit gekoppelten Untergruppen in ihren jeweiligen Betriebszustand gleichzeitig verstellt werden.
Bei einer einfachen, aber bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind genau zwei Steuernuten in axialem Abstand voneinander vorgesehen, wobei die eine zwei in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnete, bei vorgegebenem Drehsinn gegenläufige, Übergangsformationen mit einer zwischen diesen ausgebildeten Zustandsformation aufweist und wobei die andere zwei in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnete Zustandsformationen mit einer zwischen diesen ausgebildeten Übergangsformation aufweist.
Grundsätzlich ist die Luftklappenvorrichtung, deren Luftklappen-Untergruppen hinsichtlich ihrer Betriebsstellung durch den oben beschriebenen Nutenträger gesteuert werden, nicht auf die Anzahl zwei beschränkt. Sie kann mehr als zwei Untergruppen mit je wenigstens einer Luftklappe aufweisen, welche gesondert voneinander verlagerbar sind. Da die an der Mantelfläche des Nutenträgers ausgebildeten Steuernuten mit axialem Abstand voneinander vorgesehen sind, kann der Nutenträger axial mit ausreichender Länge ausgebildet werden, um die erforderliche Anzahl von Steuernuten aufzunehmen. Daher weist der Nutenträger für eine Luftklappenvorrichtung mit mehr als zwei Luftklappen-Untergruppen mehr als zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete Steuernuten auf.
Dann, wenn wie bevorzugt jede Untergruppe nur zwei Betriebszustände hat, nämlich alle ihre Luftklappen befinden sich entweder in der einen oder in der anderen Betriebsstellung, muss jede einer solchen Untergruppe zugeordnete Steuernut nur zwei unterschiedliche Axialpositionen einnehmen können, eine für die Öffnungsstellung und eine für die Schließstellung. Bei einer Anzahl von n Untergruppen können theoretisch durch den vorliegend vorgestellten Nutenträger 2ⁿ Kombinationen an unterschiedlichen Betriebszuständen aller Untergruppen realisiert werden, sofern diese Anzahl 2ⁿ nicht so groß wird, dass die Übergangsformationen, die einen Übergang zwischen zwei Betriebsstellungen bewirken, aufgrund ihrer zunehmenden Neigung relativ zu der oben genannten Neutralebene eine mechanische Selbsthemmung des rotierenden Nutenträgers mit einem oder mehreren Steuerzapfen verursachen. In diesem Falle kann durch Vergrößerung des Radius des Nutenträgers entsprechender Raum für eine Verringerung der Neigung der Übergangsformation und damit für die Ansteuerung der einzelnen Betriebszustände bzw. Betriebsstellungen geschaffen werden, sofern ausreichender Bauraum vorhanden ist.
Die Steuerzapfen können relativbeweglich mit ihrer jeweiligen Untergruppe gekoppelt sein, etwa um eine zur Zapfenachse parallele Schwenkachse, sodass wenigstens für zwei Untergruppen, von welchen jede eine Mehrzahl von Luftklappen aufweist, die durch einen Kopplungssteg zur gemeinsamen Verlagerungsbewegung zwischen ihren Betriebsstellungen verbunden sind, die jeweiligen Bewegungsbahnen der Kopplungsstege weder parallel noch kollinear sind. Dies schafft Freiraum für den Konstrukteur zur Unterbringung der Luftklappen mit ihren Untergruppen im Kraftfahrzeug.
Bevorzugt sind die Luftklappen der Luftklappenvorrichtung schwenkbeweglich zwischen ihrer Öffnungsstellung und ihrer Schließstellung, besonders bevorzugt ausschließlich schwenkbeweglich.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:

1 eine grobschematische perspektivische Rückansicht einer Ausführungsform einer Luftklappenvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit zwei Untergruppen von jeweils gemeinsam innerhalb der Untergruppe beweglichen Luftklappen,
2 eine grobschematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Nutenträger der Kulissensteuerformation der Luftklappenvorrichtung von 1 und
3 eine Abwicklung des zylindrischen Nutenträgers von 2.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftklappenvorrichtung der vorliegenden Anmeldung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Luftklappenvorrichtung 10 umfasst in an sich bekannter Weise einen, beispielsweise spritzgegossenen, Luftklappenrahmen 12, in welchem eine im dargestellten Beispiel zweiteilige Luftdurchlassöffnung 14 mit einer oberen Teilöffnung 14a und einer unteren Teilöffnung 14b ausgebildet ist.
Die obere Teilöffnung 14a ist in ihrer Quermitte durch eine in 1 nicht erkennbare vertikale Rahmenstrebe geteilt. Der linke Teil der oberen Teilöffnung 14a ist von fünf zueinander parallelen Luftklappen 16 überspannt, die sich in 1 in ihrer Schließstellung befinden. Der rechte Teil der oberen Teilöffnung 14a ist ebenfalls von fünf Luftklappen 16 überspannt, die sich in ihrer Schließstellung befinden.
Auch die untere Teilöffnung 14b ist in ihrer Quermitte durch eine in 1 nicht erkennbare vertikalen Rahmenstrebe geteilt, wobei der rechte und der linke Teil der unteren Teilöffnung 14b jeweils durch vier zueinander parallele Luftklappen 18 überspannt sind, die sich in der Darstellung von 1 ebenfalls in ihrer Schließstellung befinden.
Die Luftklappen 16 sind gemeinsam zwischen der in 1 gezeigten Schließstellung und einer die obere Teilöffnung 14a zur Durchströmung von Luft freigebenden Öffnungsstellung um zueinander parallele Schwenkachsen S₁₆ schwenkbar. Alle Schwenkachsen S₁₆ liegen im dargestellten Beispiel in einer gemeinsamen Ebene.
Ebenso sind die Luftklappen 18 zwischen der in 1 gezeigten Schließstellung und einer die untere Teilöffnung 14b zur Durchströmung von Luft freigebenden Öffnungsstellung gemeinsam um zueinander parallele Schwenkachsen S₁₈ schwenkbar. Auch die Schwenkachsen S₁₈ liegen im dargestellten Beispiel in einer gemeinsamen Ebene. Die jeweiligen Ebenen der Schwenkachsen S₁₆ und S₁₈ sind im dargestellten Beispiel nicht komplanar, sondern schließen einen Winkel um eine zu den Schwenkachsen S₁₆ und S₁₈ parallele Neigeachse ein. Dies ist durch die Gestalt des Kraftfahrzeugs vorgegeben, an dessen vorderem Ende die Luftklappenvorrichtung 10 anzuordnen ist.
In der in 1 gezeigten Schließstellung ist die zugeordnete Teilöffnung der Luftdurchlassöffnung 14 im Wesentlichen verschlossen, sodass von außen, etwa durch Fahrtwind bei einer Vorwärtsfahrt, die Luftklappen 16 bzw. 18 anströmende Luft an der Durchströmung der Luftdurchlassöffnung 14 gehindert ist. In der Öffnungsstellung ist dagegen eine Durchströmung der jeweiligen Teilöffnung möglich.
Die Luftklappen 16 der oberen Teilöffnung 14a sind durch einen Kopplungssteg 20 zur gemeinsamen Verlagerung zwischen ihren Betriebsstellungen: Öffnungsstellung und Schließstellung, gekoppelt. Ebenso sind die Luftklappen 18 der unteren Teilöffnung 14b durch einen Kopplungssteg 22 zur gemeinsamen Verlagerung zwischen ihren Betriebsstellungen gekoppelt. Die Luftklappen 16 bilden daher eine gemeinsam bewegliche obere Luftklappen-Untergruppe 24. Die Luftklappen 18 bilden eine gemeinsam bewegliche untere Luftklappen-Untergruppe 26.
Die Kopplungsstege 20 und 22 sind längs jeweiliger translatorischer Bahnen B₂₀ bzw. B₂₂ verstellbar, wobei im dargestellten Beispiel die die Bahn B20 des oberen Kopplungsstegs 20 und die Bahn B₂₂ des unteren Kopplungsstegs 22 den gleichen Winkel zwischen sich einschließen wie die gemeinsamen Ebenen der Schwenkachsen S₁₆ und S18.
Luftklappenvorrichtungen sind soweit bekannt.
Die Luftklappenvorrichtung weist weiter eine Antriebskraftquelle 28 in bevorzugter Gestalt eines Gleichstrom-Elektromotors auf, durch welchen beide Untergruppen 24 und 26 zwischen ihren den einzelnen Betriebsstellungen der Luftklappen 16 bzw. 18 zugeordneten Betriebszuständen zur Verlagerungsbewegung angetrieben werden können.
Um die Untergruppen 24 und 26 getrennt voneinander durch ein und dieselbe Antriebskraftquelle 28 zur Verlagerungsbewegung antreibenden zu können ist die Antriebskraftquelle 28 mit einer Kopplungssteuerungsformation 30 gekoppelt. Diese weist eine zylindrische Schaltwalze 32 auf. Die zylindrische Schaltwalze 32 ist dabei koaxial zur Ausgangswelle 33 der Antriebskraftquelle 28 mit dieser verbunden. Sie ist daher von der Antriebskraftquelle 28 um die Rotationsachse R rotierbar.
Die Kopplungssteuerungsformation 30 umfasst zusätzlich zur Schaltwalze 32 eine Anordnung 34 von Steuerzapfen 34a und 34b.
In 2 ist die Kopplungssteuerungsformation 30 in Alleinstellung gezeigt. Die Schaltwalze 32 weist dabei zwei mit axialem Abstand längs der Rotationsachse R voneinander ausgebildete Steuernuten 36 und 38 auf, welche die hohlzylindrisch ausgebildete Schaltwalze 32 radial (in Dickenrichtung) vollständig durchsetzen. Daher laufen die Steuernuten 36 und 38 nicht vollständig geschlossen um.
In die obere Steuernut 36 greift der obere Steuerzapfen 34a ein, welcher mit der oberen Untergruppe 24 über den oberen Kopplungssteg 20 bewegungsübertragend gekoppelt ist.
In die untere Steuernut 38 greift entsprechend der untere Steuerzapfen 34b ein, welcher mit der unteren Untergruppe 26 über den unteren Kopplungssteg 22 bewegungsübertragend gekoppelt ist.
Durch Rotation der Schaltwalze 32 um ihre Rotationsachse R können die radial und in Umfangsrichtung unbeweglichen, längs einer gemeinsamen, zur Rotationsachse parallelen Mantellinie mit axialem Abstand voneinander angeordneten Steuerzapfen 34a und 34b unabhängig voneinander axial verlagert werden. Die Gestalten der Steuernuten 36 und 38 sind am besten in der Abwicklung 32' der Schaltwalze 32 in 3 zu erkennen. Gleiche Bauteile und Bauteilabschnitte wie in 2 sind in 3 mit gleichen Bezugszeichen, jedoch apostrophiert versehen. Die Abwicklung 32 ' ist ein Blick auf die Schaltwalze 32 ausgehend von der Rotationsachse R nach radial außen.
Die obere Steuernut 36' beginnt bei Betrachtung von links nach rechts in einer Tiefstellung, von welcher ausgehend eine Übergangsformation 36u1' die Steuernut 36' in eine Hochstellung überführt. An dem in Umfangsrichtung linken Ende der Übergangsformation 36u1' befinden sich die mit dem Steuerzapfen 34a gekoppelten Luftklappen 16 der oberen Untergruppe 24 in der Schließstellung. An dem in Umfangsrichtung rechten Ende der Übergangsformation 36u1' sind die Luftklappen 16 durch die Kulissensteuerungsformation 30 in die Öffnungsstellung verlagert.
An die Übergangsformation 36u1' schließt in Umfangsrichtung eine Zustandsformation 36z' an, welche orthogonal zur Rotationsachse R verläuft. Solange sich der Steuerzapfen 34a im Eingriff mit der Zustandsformation 36z' befindet, ändert sich die Betriebsstellung der Luftklappen 16 der Untergruppe 24 während einer Drehung der Schaltwalze 32 nicht.
An die Zustandsformation 36z' schließt in Umfangsrichtung eine weitere Übergangsformation 36u2' an, welche die Steuernut 36 von der Hochstellung in die Tiefstellung überführt. Durch Eingriff des Steuerzapfens 34a mit der Übergangsformation 36u2 (siehe auch 2) werden die Luftklappen 16 der oberen Untergruppe 24 bei gleichsinniger Fortsetzung der Drehung der Schaltwalze 32 wieder von der Öffnungsstellung in die Schließstellung verlagert.
Die obere Steuernut 36' kann daher in Umfangsrichtung die Luftklappen 16 von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und wieder zurück in die Schließstellung verlagern, wobei die Öffnungsstellung als einzige Betriebsstellung über eine Drehung der Schaltwalze 32 hinweg beibehalten werden kann. Alle Formationsabschnitte 36u1', 36z' und 36u2' erstrecken sich bevorzugt über gleichgroße Umfangsabschnitte.
Die untere Steuernut 38 weist an ihrem äußersten linken Ende in den 3 eine Zustandsformation 38z1' auf, welche den in sie eingreifenden Steuerzapfen 34b in einer Tiefstellung hält, die der in 1 gezeigten Schließstellung der Luftklappen 18 der unteren Untergruppe 26 zugeordnet ist.
In Umfangsrichtung folgt auf die Zustandsformation 38z1' eine Übergangsformation 38u', welche den Steuerzapfen 34b von einer Tiefstellung in eine Hochstellung verstellt und damit die Luftklappen 18 in die Öffnungsstellung verlagert. An die Übergangsformation 38u' schließt sich in Umfangsrichtung eine zweite Zustandsformation 38z2' an, welche den in sie eingreifenden Steuerzapfen 34b in einer Hochstellung und somit die zugeordneten Luftklappen 38 in der Öffnungsstellung hält.
Die Formationsabschnitte 38z1', 38u' und 38z2' der unteren Steuernut 38' erstrecken sich über gleich große Umfangsabschnitte, die mit den Umfangs abschnitten der Formationsabschnitte 36u1', 36z' und 36u2' der oberen Steuernut 36' hinsichtlich Größe und Lage übereinstimmen. Somit befinden sich die Längsenden eines jeden Formationsabschnitts der oberen Steuernut 36' und der unteren Steuernut 38' an ein und derselben Umfangskoordinate um die Rotationsachse R. Da auch die Steuerzapfen 34an 34b sich an derselben Umfangskoordinate befinden, können so mit den zwei Steuernuten 36 und 38 mit jeweils drei Formationsabschnitten insgesamt vier Kombinationen von Betriebsstellungen der oberen Untergruppe 24 und der unteren Untergruppe 26 realisiert werden.
Befinden sich die Steuerzapfen 34a und 34b an dem in 3 ganz linken Ende der Steuernuten 36' und 38', sind beide Untergruppen in der Schließstellung. Wird ausgehend hiervon die Steuerwalze 32 um einen Formationsabschnitt weiter gedreht, sodass sich der obere Steuerzapfen 34a am Übergang zwischen der Übergangsformation 36u1' und der Zustandsformation 36z' befindet und sich gleichzeitig der untere Steuerzapfen 34b am Übergang zwischen der Zustandsformation 38z1' und der Übergangsformation 38' befindet, befindet sich die obere Untergruppe 24 in der Öffnungsstellung, während sich die untere Untergruppe 26 immer noch in der Schließstellung befindet.
Wird ausgehend hiervon die Steuerwalze 32 um einen weiteren Formationsabschnitt gedreht, also bis zum Übergang der Zustandsformation 36z' in die Übergangsformation 36u2' bzw. bis zum Übergang der Übergangsformation 38u' in die Zustandsformation 38z2', verbleibt die obere Untergruppe 24 in der Öffnungsstellung, während auch die untere Untergruppe 26 in die Öffnungsstellung verstellt wird.
Dreht man dann die Steuerwalze 32 um den letzten Formationsabschnitt bis ans in 3 äußerste rechte Ende der Steuernuten 36' und 38', verbleibt die untere Untergruppe 26 in der Öffnungsstellung, während die obere Untergruppe 24 in die Schließstellung verstellt wird. Somit existieren die folgenden Betriebsstellung-Kombinationen von rechts nach links und oben nach unten: zu/zu, offen/zu, offen/offen und zu/offen.
Durch axial längere Ausbildung der Steuerwalze 32 können über die zwei dargestellten Steuernuten 36 und 38 hinaus weitere Steuernuten an der Mantelfläche 32 A der Steuerwalze 32 ausgebildet werden und damit weitere Untergruppen an gemeinsam beweglichen Luftklappen zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung verlagert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/161783 A2 [0002]

Claims

Luftklappenvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Luftklappenvorrichtung (10) wenigstens einen Rahmen (12) mit einer darin ausgebildeten Luftdurchlassöffnung (14) und eine Mehrzahl von Luftklappen (16, 18) aufweist, die am Rahmen (12) beweglich gelagert sind und in die Luftdurchlassöffnung (14) wenigstens einragen oder diese überspannen, wobei die Luftklappen (16, 18) beweglich sind zwischen zwei Betriebsstellungen: einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung, wobei die Luftklappen (16, 18) bei Betrachtung der Luftdurchlassöffnung (14) in einer zu ihr orthogonalen Richtung in der Öffnungsstellung einen geringeren Anteil der Luftdurchlassöffnung (14) abdecken als in der Schließstellung, wobei die Luftklappenvorrichtung (10) eine Antriebskraftquelle (28) aufweist, durch deren Antriebskraft die Mehrzahl von Luftklappen (16, 18) zur Bewegung zwischen ihren Betriebsstellungen antreibbar ist, wobei die Luftklappenvorrichtung (10) wenigstens zwei Untergruppen (24, 26) von je wenigstens einer Luftklappe (16, 18) aufweist, die gesondert voneinander zwischen ihren Betriebsstellungen verlagerbar, aber durch die gemeinsame Antriebskraftquelle (28) antreibbar sind, wobei zwischen der Antriebskraftquelle (28) und den wenigstens zwei Untergruppen (24, 26) eine Kulissensteuerformation (30) angeordnet ist, welche zur Übertragung von Antriebskraft zu unterschiedlichen Untergruppen (24, 26) auf einem um eine Rotationsachse (R) rotierbaren Nutenträger (32) zwei gesondert ausgebildete und mit Abstand voneinander angeordnete Steuernuten (36, 38) aufweist, in welche jeweils ein Steuerzapfen (34a, 34b) eintaucht, wobei jede Kombination aus Steuerzapfen (34a, 34b) und Steuernut (36, 38) mit einer anderen der Untergruppen (24, 26) bewegungsübertragend gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Steuernuten (36, 38) mit bezüglich der Rotationsachse (R) axialem Abstand voneinander auf einer Mantelfläche (32a) des Nutenträgers (32) ausgebildet sind und derart codiert sind, dass sie für zwei Untergruppen (24, 26) wenigstens vier unterschiedliche Kombinationen von Betriebsstellungen zulassen.
Luftklappenvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Steuernut (36, 38) wenigstens eine einer Betriebsstellung zugeordnete Zustandsformation (36z, 38z1, 38z2) und wenigstens eine abweichend von der Zustandsformation (36z, 38z1, 38z2) ausgebildete Übergangsformation (36u1, 36u2, 38u) aufweist.
Luftklappenvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Umfangsabschnitt, in welchem eine Steuernut (36, 38) eine Zustandsformation (36z, 38z1, 38z2) aufweist, eine andere Steuernut eine Übergangsformation (36u1, 36u2, 38u) aufweist.
Luftklappenvorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Umfangsabschnitt, in welchem die eine Steuernut (36, 38) eine Zustandsformation (36z, 38z1, 38z2) aufweist, eine andere Steuernut (36, 38) eine Übergangsformation (36u1, 36u2, 38u) aufweist.
Luftklappenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden von Übergangsformationen (36u1, 36u2, 38u) zweier unterschiedlicher Steuernuten (36, 38) an derselben Umfangsposition gelegen sind.
Luftklappenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Steuernuten (36, 38) vorgesehen sind, wobei die eine zwei in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnete Übergangsformationen (36u1, 36u2) mit einer zwischen diesen ausgebildeten Zustandsformation (36z) aufweist und wobei die andere zwei in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnete Zustandsformationen (38z1, 38z2) mit einer zwischen diesen ausgebildeten Übergangsformation (38u) aufweist.
Luftklappenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehr als zwei Untergruppen (24, 26) mit je wenigstens einer Luftklappe (16, 18) aufweist, welche gesondert voneinander verlagerbar sind, wobei der Nutenträger (32) mehr als zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete Steuernuten (36, 38) aufweist.
Luftklappenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Untergruppen (24, 26) jeweils eine Mehrzahl von Luftklappen (16, 18) aufweist, die durch einen Kopplungssteg (20, 22) zur gemeinsamen Verlagerungsbewegung zwischen ihren Betriebsstellungen verbunden sind, wobei Bewegungsbahnen (B₂₀, B₂₂) der Kopplungsstege (20, 22) der beiden Untergruppen (14, 16) weder parallel noch kollinear sind.
Kraftfahrzeug mit einer Luftklappensteuerung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.