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Die Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Fahrzeug, mit welcher die Luftströmung in das Fahrzeug geregelt werden kann. Zu diesem Zweck weist die Anordnung einen Rahmen mit mindestens einer Luftöffnung auf, welche über jalousieartig angeordnete Klappen geöffnet und verschlossen werden kann, um den Luftstrom zu regeln.
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Es handelt sich um eine Klappenanordnung mit mehreren in einer Luftöffnung eines umgebenden Rahmens drehbar einsetzbaren Klappen, die jeweils eine sich entlang einer Klappenlängsachse erstreckenden Klappendrehachse sowie eine quer zu dieser Klappendrehachse erstreckende, flügelartige Klappenfläche aufweist, wobei an den Stirnenden der Klappen sich entlang der Klappendrehachse erstreckende Zapfen zum drehbaren Einsetzen in die Luftöffnung angeordnet sind, wobei im Bereich eines Stirnendes jeder Klappe an einem Betätigungsende ein Hebelarm mit einem außerhalb der Klappenlängsachse bzw. Klappendrehachse angeordneten Hebelarm- bzw. Betätigungszapfen ausgebildet ist, wobei ein stabförmiger Mitnehmer die Hebelarmzapfen an dem Betätigungsende miteinander verbindet und dabei die Klappen um die Drehachsen dreht zwischen einer Schließstellung, in der die Klappen die Luftöffnung schließen in eine Öffnungsstellung, in welcher die Klappen die Luftöffnung freigeben , wobei ein Aktuator mindestens eine Klappe oder den Mitnehmer antreibt, so dass die Klappenflächen der Klappen durch Betätigung des Aktuators aus einer die Luftöffnung verschließenden Schließstellung in eine die Luftöffnung freigebenden Öffnungsstellung um die Drehachsen drehbar sind.
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Die jalousieartig übereinander in einer Solleinbaulage mit den Drehachsen beabstandet zueinander in dem Rahmen angeordneten Klappen werden also an dem Betätigungsende bzw. über einen vorzugsweise stangenförmigen Mitnehmer, der sich seitlich am Betätigungsende quer neben den Klappen erstreckt, um die Klappenachsen aus der Öffnungs- in die Schließstellung gedreht und umgekehrt. Das Verstellen erfolgt über den Aktuator, vorzugsweise ausgebildet als Elektromotor, der z.B. in dem Rahmen verbaut ist und den Mitnehmer oder einen Antriebszapfen der Klappen antreibt.
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Stand der Technik
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In den letzten Jahren wurden viele neue Lösungen zur Optimierung der Kühlung von unterschiedlichen Bereichen in Fahrzeugen entwickelt. Einige Lösungen sehen vor, den Luftstrom durch Bereiche des Antriebs bzw. Motors des Fahrzeugs zu regeln, also von Wärme erzeugenden Komponenten abzuführen, um damit eine Optimierung der Betriebstemperatur des gesamten Motors zu realisieren.
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Gleichzeitig ist es aber auch wünschenswert, einen noch kalten Motor so rasch wie möglich nach dem Start auf die normale Betriebstemperatur zu bringen, weil der Motor dann am wirtschaftlichsten arbeitet. Ein kalter Motor benötigt insofern wesentlich mehr Kraftstoff als ein warmer, auf Betriebstemperatur befindlicher Motor. Aus diesem Grund ist es allgemein wünschenswert, die Betriebstemperatur so rasch wie möglich zu erreichen. Während der Startphase ist es also weniger gewünscht, dass kühlende Luft durch den Motor strömt und so durch den Motor erzeugte Wärme abführt.
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In dieser Zeit sollten die Luftöffnungen insofern eher verschlossen sein, um die Wärme im Motorraum zu konservieren.
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Daneben arbeiten bestimmte Aggregate im Motor anders, wenn ein Motor eine gewisse Temperatur erreicht hat. Dieses kann aufgrund unterschiedlicher Witterungsbedingungen, Änderungen in der Art der Handhabung des Fahrzeugs durch unterschiedliche Fahrer oder Abnutzung der Fahrzeugkomponenten erfolgen. All diese Faktoren können Einfluss auf den Betrieb der Komponenten im Lebenszyklus eines Fahrzeugs haben. Allgemein wird bei bestehenden Kühlsystemen der durch die Fahrt erzeugte Fahrtwind bzw. Luftstrom nicht optimal für die verschiedenen Komponenten genutzt. Ganz im Gegenteil. Viele Komponenten des Fahrzeugs erzeugen ungewünschte Turbulenzen und erhöhen damit ungewünscht den Luftwiderstand des Fahrzeugs. Viele Bauteile zur Steuerung des Luftstroms um die Maschine zur Regelung der Betriebstemperatur werden als getrennte Bauteile zusammengebaut und in das Fahrzeug während der Montage eingesetzt. Dieses erhöht die Anzahl der Teile beim Zusammenbau des Fahrzeugs, die Komplexität der Herstellung und die Herstellungskosten.
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Viele Lösungen umfassen einen häufig als BAGS „Bolster with Integrated Active Grill Shutter“ bezeichneten Rahmen, der hinter einem Kühlergrill bzw. Gitter am Vorderteil eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und eine oder mehrere Luftöffnungen aufweist, welche durch jalousieartig angeordnete Klappen verschließbar sind. Die Klappen mit flügelartigen Klappenflächen drehen sich dabei um sich in Längsrichtung der Klappe um die mittlere Rotationsachse erstreckend angeordnete Klappenflächen zwischen einer Schließstellung, in welcher die Klappen die Luftöffnung mehr oder weniger verschließen und einer Öffnungsstellung, die etwa um 90° um die jeweiligen Rotationsachsen zur Schließstellung verdreht ist in die Öffnungsstellung, in welcher die Klappen die Luftöffnung für den Luftdurchtritt in den Motorraum freigeben.
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Ein derartiger Rahmen mit Klappen bzw. eine Klappenanordnung ist aus der
WO 2011009212 A1 bekannt.
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Nachteile am Stand der Technik
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Die Montage der Klappen einer Klappenanordnung ist relativ aufwendig, weil jede Klappe, häufig auch als Lamelle oder Steuerklappe bezeichnet, einzeln in entsprechende Lageröffnungen an dem Rahmen eingesetzt werden müssen oder mit Lagern ausgestattet und dann eingesetzt werden müssen. Üblicherweise muss die Klappe dabei entlang der Klappenlängsrichtung gebogen werden, damit die Zapfen an den Stirnenden der Klappen in entsprechende Lageröffnungen am Rande der Luftöffnung eingesetzt werden können.
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Da die Luftströmung für das Thermomanagement und die Optimierung des Strömungswiderstands immer bedeutender wird, werden mehr und größere Klappenanordnungen in den Fahrzeugen vorgesehen, so dass auch mehr und größere Klappen eingebaut werden müssen, was den Arbeitsaufwand erhöht, insbesondere beim Biegen der größeren Klappen zum Vorspannen und Einsetzen. Üblicherweise werden zudem Lagerbrücken mit mehreren entlang einer Längsachse voneinander beabstandeten Lagern seitlich oder rückseitig auf die Klappenanordnung aufgesetzt, um diese mit dem Rahmen bzw. der Luftöffnung zu verbinden. Dabei ist das korrekte Ausrichten der einzelnen Klappen der Klappenanordnung in den entsprechenden Lageröffnungen der Lagerbrücken sowie die korrekte Ausrichtung der Lagerbrücke zum Rahmen kritisch und fehleranfällig, weil die Lagerbrücke gleichzeitig auf alle Zapfen der Klappenanordnung und den Rahmen aufgesetzt und ausgerichtet werden muss. Insofern ist qualifiziertes Personal für diesen Arbeitsschritt unerlässlich.
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Aufgabe
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Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik und den damit verbundenen Nachteilen liegt der Erfindung insofern die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und insbesondere eine Klappenanordnung vorzusehen, die einfacher einzubauen ist und bei deren Einbau weniger Fehler anfallen.
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Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bereits durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte, aber nicht zwingende Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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In der abstraktesten Ausführungsform wird diese Aufgabe bereits dadurch gelöst, dass an beiden Stirnenden der Klappen sich quer zu den Drehachsen erstreckende Verbindungsbrücken angeordnet sind, welche die Klappen in einem definierten Sollabstand zueinander drehbar aufnehmen.
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Diese Verbindungsbrücken sind ausgebildet, um entweder mit den Zapfen oder Hebelarmzapfen aufzunehmen oder mit diesen verbunden zu werden und somit die Klappen der Klappenanordnung in der Solleinbaulage im gewünschten Abstand der Drehachsen parallel erstreckend zueinander jalousieartig und in Schließstellung überdeckend zu halten. Sie fungieren damit als sich quer zu den Klappendrehachsen der Klappenanordnung erstreckende Fixierungsleisten, welche die Klappen der Klappenanordnung beidseitig einfassen. Dazu können die vorzugsweise stab-, stangen- oder plattenförmig ausgebbildeten und sich entlang einer Bauteillängsachse erstreckenden Verbindungsbrücken in definierten Abständen Öffnungen, Augen oder angeformte Stege oder Backen zum Halten oder Verbinden mit den Zapfen oder Hebelarmzapfen der Klappen aufweisen, die also die Zapfen der einzelnen Klappen beabstandet zueinander aufnehmen und vorzugsweise drehbar lagern.
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Unabhängig von der Art der konkreten geometrischen Ausgestaltung der Verbindungsbrücken können diese zusammen mit den Klappen erstmalig in einem Mehrfachspritzverfahren mit mehreren Nestern für die einzelnen Teile im selben Herstellungsprozess hergestellt werden. Klappen und Verbindungsbrücken werden dabei in einem Werkzeug in einem Schuss zusammen gespritzt und nach dem Auswerfen werden die Verbindungsbrücken von Schiebern stirnseitig auf die Zapfen an den Drehachsen oder Hebelarmzapfen des Mitnehmers aufgeschoben, so dass die Verbindungsbrücken am Ende des Spritzgussprozesses die Klappen quer erstreckend zu den Klappenlängsachsen beidseitig einfassen bzw. lagern, um die Klappen der Klappenanordnung in der jeweilig korrekten, definierten Sollposition mit den Drehachsen parallel erstreckend zueinander beabstandeten und gleichzeitig drehbar zu fixieren.
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Die Klappenanordnung stellt somit erstmalig ein Klappenmodul bereit, welches als vorgefertigte Einheit so handhabbar und verbaubar ist und bei der Montage lediglich in die Luftöffnung des Rahmens eingelegt werden muss, was die Durchlaufzeiten erheblich reduziert. Das Klappenmodul kann aus dem Herstellungswerkzeug, insbesondere einem Spritzgusswerkzeug, also von einem Werker vormontiert entnommen werden und sodann in die entsprechende Luftöffnung des Rahmens, welcher vorzugsweise horizontal erstreckend angeordnet ist, eingelegt werden. Dieses erfolgt bevorzugt dadurch, dass die Klappenanordnung mit einem Stirnende mit einer Verbindungsbrücke voran zuerst in die entsprechende Seite der Luftöffnung eingelegt wird, wobei die Zapfen der Klappen an diesem Ende in entsprechende Lageröffnungen an dem Rahmen eingeführt werden können. Sodann wird die Klappenanordnung um das zuerst eingesetzte Ende nach unten geschwenkt bis diese vollständig in der Luftöffnung eingefasst ist.
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Dabei schwenken die Klappen um die Drehachsen durch das Eigengewicht nach unten und weiter unten beschriebene Sicherungsnocken an den Zapfen oder an den Hebelarmzapfen verriegeln mit der Verbindungsbrücke oder den Verbindungsbrücken, um ein ungewünschtes Lösen zu verhindern.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungsbrücke an einem dem Betätigungsende gegenüberliegenden Lagerende als Lagerbrücke ausgebildet, welche Lageröffnungen aufweist, in welchen die Zapfen am Lagerende der Klappen drehbar aufgenommen sind.
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Zur Reduzierung der Reibung und Verlängerung der Lebensdauer können bei einer bevorzugten Ausführungsform in den Lageröffnungen angeordnete Lagerbuchsen vorgesehen sein.
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Besonders bevorzugt ist die Verbindungsbrücke am Betätigungsende als längliche Mitnehmerbrücke ausgebildet, welche die Funktion des Mitnehmers zur Betätigung der Klappen übernimmt, so dass also das Vorsehen eines getrennten Mitnehmers entfällt. Diese Mitnehmerbrücke hält also nicht die Zapfen am Betätigungsende, sondern die Hebelarmzapfen der zu den Zapfen versetzten Hebelarme und fixiert so die Klappen in gleicher Weise in der Sollposition.
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Vorzugsweise weist diese Mitnehmerbrücke eine Mitnehmerbrückenlängsachse mit einem sich entlang dieser erstreckenden Brückenlängssteg auf. Quer zu diesem Brückenlängssteg sind paarweise beabstandet zueinander ersteckende, zangenartige Lagerbacken vorgesehen, die zwischen sich einen Aufnahmeraum zur drehbaren Aufnahme der Hebelarmzapfen ausbilden. Vorzugsweise ist dieser Aufnahmeraum als Langloch ausgebildet. Diese Mitnehmerbrücke mit sich quer zum Brückenlängssteg erstreckenden bzw. seitlich von dieser abragenden und leicht federnden Lagerbacken müssen somit nur noch auf die Hebelarmzapfen am Betätigungsende aufgesteckt werden bis diese einrasten, was die Montage weiter vereinfacht.
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Besonders bevorzugt wird auch die Mitnehmerbrücke mit den Klappen und der Lagerbrücke in einem Spritzgussprozess gefertigt.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform sind in dem Aufnahmeraum an den aufeinander zu gerichteten Innenseiten der Lagerbacken gegenüberliegende, bogenförmige Abschnitte bzw. Ausnehmungen ausgebildet, die paarweise aufeinander zu gerichtet, eine Öffnung bzw. ein Auge zur Aufnahme eines Hebelarmzapfens bilden. Die auf selber Höhe bzw. auf selber Längserstreckung an den gegenüberliegenden Lagerbacken ausgebildeten bogenförmigen Abschnitte bilden somit eine Art Schlüsselloch zum Einstecken der Hebelarmzapfen. Dabei entspricht der lichte Innenabstand zwischen den bogenförmigen Abschnitten vorzugsweise etwa dem Außendurchmesser der in diesem aufgenommenen Hebelarmzapfen.
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Obwohl die bevorzugte Ausführungsform vorsieht, dass die Spannbacken federnd ausgebildet sind, liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die Zapfen federnd auszubilden, z.B. durch in Längsrichtung im Zapfen ausgebildete Schlitze, so dass der Zapfen zwei Federteile umfasst.
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Erfindungsgemäß kann zwischen den Zapfen der Klappen bzw. Hebelarmzapfen und der Verbindungsbrücke eine Verliersicherung ausgebildet sein, die ein Lösen der Verbindung zwischen den Fügepartnern verhindert bzw. unterbindet.
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Eine besonders einfach ausgebildete Verliersicherung zum Vermeiden des Herausfallens der Klappen aus den Verbindungsbrücken kann dadurch realisiert werden, indem die Zapfen oder Hebelarmzapfen an einer äußeren Mantelfläche beabstandet von einem an der Klappe befestigten, proximalen Befestigungsende einen vorzugsweise umlaufenden Montagering, Wulst, Vorsprung oder dergleichen aufweisen. Dieser geringfügig breitere als die äußere Mantelfläche des Zapfens oder Hebelarmzapfens ausgebildete Montagering drückt somit die elastischen Lagerbacken bei der Montage der Mitnehmerbrücke auseinander und hintergreift sodann nach Überwinden der Rückstellkraft der Lagerbacken außenseitig, so dass die Zapfen der Klappen an dem Mitnehmerende in der Verbindungsbrücke, insbesondere der Mitnehmerbrücke fixiert sind.
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Bevorzugt weist der Montagering einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser zwischen den beiden bogenförmigen Abschnitten der Einstecköffnung auf.
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Eine Sicherung der Klappen gegen Herausfallen und durch grö-ßere, auf die Klappen wirkende Kräfte kann bei einer bevorzugten Ausführungsform dadurch vermieden werden, dass an dem vom Stirnende der Klappe beabstandeten, äußeren Distalende der Zapfen und/oder Hebelarmzapfen diametral gegenüberliegend radial erstreckende Sicherungsnocken vorgesehen sind. Diese Sicherungsnocken sind größenmäßig so gestaltet, dass bei der Herstellung, also nach dem Spritzen das Verbinden der Fügepartner (Klappen/Verbindungsbrücken) im Werkzeug durch Schieber erlaubt, so dass also die Verbindungsbrücke auf den Hebelarmzapfen von der Seite her aufgeschoben werden kann. Dabei können die Sicherungsnocken durch die paarweise beabstandeten Lagerbacken hindurch, weil die Klappen im Werkzeug um einen geeigneten Winkel zur Arbeitsbandbreite überdreht, vorzugsweise um 15 bis 20 Grad ausgerichtet sind. Nach der Drehung der Klappen um die Klappenlängsachse beim Einlegen in die Luftöffnung des Rahmens schwenken die Klappen aufgrund des Eigengewichts im Uhrzeigersinn aus der überdrehten Stellung, so dass die Sicherungsnocken die paarweise zueinander beabstandet angeordneten Lagerbacken außenseitig hintergreifen. Da die nun in Montageendlage geschwenkten Klappen durch das Eigengewicht nie wieder in die für einen Durchtritt der Sicherungsnocken überdrehte Stellung zurückkehren können, sind die Klappen wirksam und unverlierbar gegen herausfallen gesichert.
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Derartige größere Kräfte können z.B. durch einen Steinschlag hervorgerufen werden.
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Dieses zweistufige Sicherungskonzept kann erfindungsgemäß an den sich entlang der Drehachse der Klappe erstreckenden Zapfen bzw. Drehzapfen ausgebildet sein oder aber, was die bevorzugte Ausführungsform darstellt an dem Hebelarmzapfen.
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Mit dem Montagering und den Sicherungsnocken wird somit eine zweistufige Verliersicherung realisiert, wobei die erste Stufe durch den Montagering bereitgestellt wird, der weiter proximal zum Stirnende am Zapfen oder Hebelarmzapfen angeordnet ist, sowie die zweite Stufe durch die Sicherungsnocken, die weiter am äußeren, distalen Ende der Zapfen bzw. Hebelarmzapfen ausgebildet sind. Der Montagering ist dabei allerdings nur so groß ausgebildet, dass dieser aufgrund der elastischen Materialeigenschaften der Fügepartner (Verbindungsbrücke und Zapfen) durch die den Zapfen aufnehmenden Fügepartner hindurchtreten kann und diesen dann in Einbaulage außenseitig umgreift.
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Die Klappen können entweder aus demselben Material wie die Verbindungsbrücke und/oder der Rahmen ausgebildet sein, aber auch oder aus unterschiedlichen Materialien.
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Geeignete Materialien umfassen Thermoplaste wie Polypropylen, Polyamid, unvernetzte Polyurethane, Acrylamid-Butadien-Styrol-Polymere, ggf. mit Polycarbonat gemischt. Die Thermoplaste sind bevorzugt geschäumt und/oder mit Fasern, wie Glasfasern, verstärkt sein. Auch rezyklierte Materialien dieser Gruppen, bevorzugt, wenn sie sortenrein verfügbar sind, können verwendet werden. Dabei kann auch Glasfaser beigemischt werden, sodass sich ein bestimmter Glasfaseranteil einstellt bzw. ein bereits vorhandener Anteil erhöht wird.
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Als besonders vorteilhaft haben sich dabei die folgenden Materialpaarungen erwiesen:
| Rahmen und/oder Verbindungsbrücke | Klappe |
| >PA6-GF30< | >PA6-GF30< |
| >ABS-LGF35< | >PA6-GF30< |
| >PA6-GF30< | >ABS-LGF35< |
| >ABS-LGF35< | >ABS-LGF35< |
| >ABS-LGF35< | >PA6-GF30< |
| >PA6-GF30< | >ABS-LGF35< |
| >ABS-LGF35< | >ABS-LGF35< |
| >ABS-LGF35< (Geschäumt) | >ABS-LGF35< (Geschäumt) |
| >PP-GF30< (Geschäumt) | >ABS-LGF35< (Geschäumt) |
| >ABS-LGF35< (Geschäumt) | >PP-GF30< (Geschäumt) |
| >PA6-GF30< (Geschäumt) | >ABS-LGF35< (Geschäumt) |
| >ABS-LGF35< (Geschäumt) | >PA6-GF30< (Geschäumt) |
| >PP-GF30< (Geschäumt) | >PP-GF30< (Geschäumt) |
| >PA6-GF30< (Geschäumt) | >PP-GF30< (Geschäumt) |
| >PP-GF30< (Geschäumt) | >PA6-GF30< (Geschäumt) |
| >PA6-GF30< (Geschäumt) | >PA6-GF30< (Geschäumt) |
Hierin bedeuten:
- >PA6-GF30< : Polyamid 6 mit 30 % Glasfaser
- >PP-GF30< : Polypropylen mit 30 % GlasfaserPolypropylen mit 30 % Glasfaser
- >ABS-LGF35< : Acrylnitril-Butadien-Styrol mit 35 % Langglasfaser
- (Geschäumt): bedeutet, dass entweder:
- Physikalisch, während der Verarbeitung in der Spritzgießmaschine, ein Gas zugeführt wird und die Schmelze aufschäumt; oder chemisch, bereits im Granulat gebundenes oder aus Vorstufen entstehendes Gas, das mit steigender Temperatur freigesetzt wird und die Schmelze aufschäumt.
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Zur Reduzierung des Verschleißes hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Klappen aus einem anderen Material als die Verbindungsbrücke bzw. der Rahmen ausgebildet sind.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Klappenanordnung ist es besonders einfach möglich, mehrere dieser Klappenanordnungen in einem Rahmen zu verbauen. Dabei ist es möglich, dass jede Klappenanordnung einzeln durch einen zugeordneten Aktuator angetrieben wird, oder die in dem Rahmen aufgenommenen Klappenanordnungen über eine Mitnehmerbrücke („Linkage“) untereinander verbunden sind und mit einem gemeinsamen Aktuator betätigt werden.
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Bevorzugt weist die Mitnehmerbrücke Befestigungselemente auf, um diese bei der Montage mit einer Verbindungsbrücke zu verbinden, insbesondere mit der als Mitnehmerbrücke ausgebildeten Verbindungsbrücke. Dieses kann z.B. durch Laschen erfolgen, die in die jeweilige Verbindungsbrücke der Klappenanordnungen eingreift, vorzugweise in diese einsteckbar ist, insbesondere rastend.
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Durch Druck auf die Mitnehmerbrücke tauchen die Befestigungselemente in die Verbindungsbrücke der Klappenanordnungen ein und verrasten in Einbaulage mit diesen.
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Unabhängig von der bislang beschriebenen Klappenanordnung an sich betrifft die Erfindung auch einen Rahmen umfassend eine oder mehrere der Klappenanordnungen angeordnet in entsprechenden Luftöffnungen in einen Rahmen. Ein solcher Rahmen bzw. Halterahmen wird häufig vereinfacht als BAGS („Bolster with Integrated Active Grill Shutter“) bezeichnet und ist bevorzugt im Motorraum hinter dem Gitter am Frontende zur Regelung der Luftzufuhr in den Motorraum angeordnet.
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Ferner betrifft die Erfindung auch eine besonders ausgebildete Klappe bzw. Steuerklappe ausgebildet zur Anordnung in einer zuvor beschriebenen Klappenanordnung bzw. in einem Rahmen.
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Getrennt von der Klappenanordnung betrifft die Erfindung aber auch eine Klappe bzw. Steuerklappe, insbesondere zur Anordnung in einer Klappenanordnung in einer zuvor beschriebenen Klappenanordnung, die eine mit einer Klappendrehachse zusammenfallende Klappenlängsachse und eine sich quer zu dieser Klappenlängsachse erstreckende, flügelartige Klappenfläche aufweist, die an Stirnenden der Klappe sich entlang der Klappendrehachse erstreckende Zapfen zum drehbaren Verbinden mit einer Luftöffnung eines Rahmens aufweisen und die an einem Hebelarm- bzw. Betätigungsende einen Hebelarm mit einem versetzt zur Klappendrehachse angeordneten Hebelarmzapfen aufweist. Die Klappen weisen in Einbaulage eine vom Motorraum abgewandte Klappenaußenfläche und eine in Einbaulage dem Motorraum zugewandte Klappeninnenfläche auf.
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Derartige Klappen bzw. Steuerklappen werden immer größer, was nachteilig für die Knicksteifigkeit der Klappen bei Belastungen in Klappenlängsrichtung sein kann. So kann eine größere Kraft, z.B. durch einen Steinschlag die Klappen beschädigen oder gar zerstören.
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Zur Erhöhung der Steifigkeit der Klappen schlägt die Erfindung vor, dass die Klappenfläche zwei versetzt zueinander angeordnete Klappenteilflächen aufweist, die sich in versetzt zueinander angeordneten Ebenen erstrecken und dass zwischen den Klappenteilflächen ein versteifter Verbindungsbereich ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß sind die Klappenflächen nicht durchgehend als eine durchgehende Oberfläche bzw. Ebene ausgebildet, sondern umfassen zwei Klappenteilflächen, die auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, insbesondere stufenartig seitlich versetzt von der zentralen Drehachse. Damit weisen die Klappen - in der Seitenansicht im Wesentlichen eine Z- oder S-förmige Geometrie bzw. Querschnitt mit zwei stufenförmig versetzt ausgebildete Klappenteilflächen auf, so dass jeweils zwei angrenzend aneinander angeordnete Klappen in der Schließstellung zumindest teilweise überlappend bzw. überdeckend montierbar sind, so dass also in der Solleinbaulage in Schließstellung die relativ höher angeordnete Klappenteilfläche einer ersten Klappe oberhalb der relativ niedriger angeordneten Klappenteilfläche der angrenzenden zweiten Klappe angeordnet ist und die zweite Klappe somit in Schließstellung überlappt bzw. überdeckt.
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Bei der Entwicklung hat sich eine im Querschnitt im Wesentlichen ausgebildete stufenförmige Z- bzw. S-Kontur der Klappen als besonders zweckmäßig herausgestellt. Für diese besondere Ausgestaltung der Klappen wird unabhängig von der Klappenanordnung und dem Rahmen mit der Klappenanordnung Schutz beansprucht.
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Erfindungsgemäß ist der Versteifungsbereich zur Erhöhung der Steifigkeit zwischen den beiden versetzt zueinander an der mittleren Längs- bzw. Drehachse angeordneten Klappenteilflächen vorgesehen, der eine steifigkeitsfördernde Struktur aufweist.
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Als besonders vorteilhaft hat sich das Vorsehen einer zumindest teilweisen Waben- oder Gitterstuckstruktur in diesem Versteifungsbereich erwiesen, welche also Kanten bzw. Streben umfasst, die durch Zwischenräume voneinander beabstandet sind.
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Bevorzugt sind die lastaufnehmenden Kanten der steifigkeitsfördernden Struktur quer erstreckend zur Richtung ausgerichtet, aus der die Hauptlast im Anwendungsfall auftritt. Somit ist die Versteifungsstruktur also zu der dem Benutzer sicherbaren Außenseite hin angeordnet, wodurch sich dieses technische Merkmal besonders herausstellt.
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Bevorzugt ist der Rahmen mit einem oder vorzugsweise mehreren Klappenanordnungen bzw. -modulen insbesondere mit den erfindungsgemäßen Klappen bzw. Steuerklappen zur Regelung der Luftzufuhr über Luftöffnungen im vorderen Lufteinlassbereich eines Kraftfahrzeugs zwischen dem Kühlerschutzgrill bzw. Gitter und dem Luftkühler verbaut.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Erfindungsbeschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, mit denen die Erfindung ausgeübt werden kann.
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Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierung positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die folgende ausführliche Beschreibung ist nicht im einschränkenden Sinne aufzufassen.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „integriert“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Integration. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischem Bezugszeichen versehen, soweit dieses zweckmäßig ist.
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Bezugszeichenlinien sind Linien, die das Bezugszeichen mit dem betreffenden Teil verbinden. Ein Pfeil hingegen, der kein Teil berührt, bezieht sich auf eine gesamte Einheit, auf die er gerichtet ist.
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Die Figuren sind im Übrigen nicht unbedingt maßstäblich. Zur Veranschaulichung von Details können bestimmte Bereiche übertrieben groß dargestellt sein.
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Darüber hinaus können die Zeichnungen plakativ vereinfacht sein und enthalten nicht jedes bei der praktischen Ausführung gegebenenfalls vorhandene Detail. Es zeigen:
- 1 eine Rückansicht eines Rahmens bzw. Halterahmens mit vier Klappenmodulen mit geschlossenen Klappen;
- 2 der Rahmen gemäß 1 bei geöffneten Klappen;
- 3 eine perspektivische Seitenansicht eines Klappenmoduls in Entnahmestellung aus dem Werkzeug durch eine Entnahmevorrichtung;
- 4 das Klappenmodul gemäß 3 um 90 Grad geschwenkt aus der in 3 dargestellten Entnahmestellung in Einlagelegestellung in den Rahmen;
- 5 eine vergrößerte perspektivische Detailansicht des Klappenmoduls der vertikalen Fertigungsstellung im Werkzeug vor der Entnahme durch die Einnahmevorrichtung zur Verdeutlichung der Klappen vor dem Einlegen in den Rahmen;
- 6 die vergrößerte perspektivische Detailansicht des Klappenmoduls in der horizontalen Einlegestellung im Trägerrahmen;
- 7 eine vergrößerte perspektivische Detailansicht des Klappenmoduls beim Aufschieben einer Hebelarmbrücke auf die Hebelarmzapfen der Klappen nach dem Spritzen im Werkzeug;
- 8 eine vergrößerte perspektivische Detailansicht einer Klappe mit der daran befestigten Mitnehmerbrücke in Montagestellung im Werkzeug;
- 9 der erste Montageschritt: Das Klappen vor dem Einsetzen in eine Luftöffnung in dem horizontal angeordneten Rahmen;
- 10 der zweite Montageschritt: Einsetzen des Klappenmoduls in Lagerbuchsen am Rahmen mit dem Mitnehmerende voran;
- 11 eine vergrößerte perspektivische Detailansicht des Einsetzens der Zapfen des Klappenmoduls gemäß 10 in Lagerbuchsen in dem Rahmen;
- 12 der dritte Montageschritt: Verrasten des Klappenmoduls in der Luftöffnung des Rahmens mit dem vollständig in den Rahmen eingesetzten Klappenmodul nach Verrastung im Rahmen;
- 13 der vierte Montageschritt: Verbinden des Klappenmoduls mit einer Mitnehmerbrücke und dem Aktuator;
- 14 eine Vergrößerte Darstellung des Aufsteckens der Mitnehmerbrücke auf die Mitnehmerbrücken des Klappenmoduls;
- 15 einen perspektivischen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Klappe; und
- 16 ein perspektivischer Querschnitt der Klappe gemäß 13.
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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Rahmens 2 bzw. Trägerrahmens zum Einbau in das frontseitige Ende eines Pkws ist in den 1 und 2 dargestellt. Der Rahmen 2 ist in der vertikal erstreckenden Einbaulage dargestellt, wie dieser z.B. im Motorraum hinter einem Gitter und vor einem Kühler angeordnet ist.
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Der Rahmen 2 umfasst eine umgebende Rahmenstruktur die eine Rahmenebene mit vier fensterartigen Luftöffnungen aufweist, in welche vier als Klappenmodule 4 ausgebildete Klappenanordnungen eingesetzt sind und diese Luftöffnungen in der in 1 dargestellten Schließstellung verschließen oder nach Drehung um ca. 90 Grad in der in 2 dargestellten Öffnungsstellung für den Lufteintritt in den Motorraum freigeben. Es versteht sich, dass eine beliebige Anzahl von Luftöffnungen und beliebige Anzahl von Klappen je Klappenmodul in Abhängigkeit vom Anwendungsfall realisierbar sind.
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Da die Klappenmodule 4 und die in diesen angeordneten Klappen 6 bis auf die Anzahl der Klappen alle im Wesentlichen gleich aufgebaut sind, wird nachfolgend nur ein solches Klappenmodul 4 näher beschrieben. Da auch die Klappen 6 im Wesentlichen gleich aufgebaut sind, gilt dieses auch für die Klappen 6 mit dem einzigen Unterschied, dass eine Klappe 6 einer Klappenanordnung 4 einen Antriebszapfen 8 mit einer außenseitigen Profilstruktur aufweist, der als Verlängerung an einem Zapfen 10,12 einer Klappe zur Betätigung der Klappenmodul 4 ausgebildet ist und in einen komplementär ausgebildeten Aktuator 22 bzw. Motor eingreift.
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Jedes Klappenmodul 4 umfasst bei dieser Ausführungsform mehrere jalousieartig und beabstandet zueinander mit ihren Drehachsen parallel zueinander erstreckend in einer Solleinbaulage angeordnete Klappen 6.
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Jede Klappe 6 weist eine sich entlang einer Klappenlängsachse erstreckende Klappendrehachse auf. An den Stirnenden der Klappen 6 sind in sich entlang der Drehachse erstreckende Zapfen 10, 12 ausgebildet, welche sich entlang der Drehachse der Klappen erstrecken und insofern auch als Drehzapfen bezeichnet werden können. Die Zapfen 10 an dem Lagerende sind drehbar aufgenommen in einer als längliche Lagerbrücke 14 ausgebildeten Verbindungsbrücke, die sich quer zu den Drehachsen der Klappen 6 erstreckt und an entsprechenden Stellen entlang der Längsachse der Lagerbrücke 14 zueinander beabstandete Lageröffnungen zur Aufnahme bzw. Lagerung der Zapfen 10 aufweist.
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An einem dem Lagerende gegenüberliegenden Mitnehmer- bzw. Betätigungsende weisen die Klappen 6 parallel versetzt zu dem Zapfen 12 einen koaxial zur Drehachse der Klappe 6 ausgebildeten Hebelarmzapfen 16 auf. Auf diese Hebelarmzapfen 16 der Klappen 6 ist eine als Mitnehmerbrücke 18 ausgebildete Verbindungsbrücke aufgesetzt bzw. aufgeschnappt, die sich also am Mitnehmerende quer zur Längsachse der Klappen 6 erstreckt und die Drehachsen der Klappen parallel versetzt zueinander in der Solleinbaulage im Verhältnis zueinander fixiert.
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3 zeigt das Klappenmodul 4 in der vertikalen Ausrichtung, wie diese als fertiges Klappenmodul aus einem Spritzgusswerkzeug entnommen wird, also als fertiges Klappenmodul 4 mit mehreren jalousieartig parallel versetzt zueinander angeordneten Klappen 6, der diese am Lagerende in der Solleinbaulage haltende Lagerbrücke 14 und der diese am Betätigungsende in der Solleinbaulage haltende Mitnehmerbrücke 18.
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Nach dem Öffnen des Werkzeugs kann die Klappenmodul 4 so als zusammenhängendes Klappenmodul aus dem Werkzeug entnommen werden, z.B. durch einen Entnahmeroboter.
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4 zeigt das Klappenmodul 4 gemäß 3 in der Einlegestellung, wie diese in die entsprechende Luftöffnung an dem Rahmen 2 eingelegt wird.
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Diese Montage des Klappenmoduls 4 im Rahmen 2 ist in den 9 bis 14 näher dargestellt. In 9 wird das Klappenmodul 4 mit dem Betätigungsende bzw. der Mitnehmerbrücke 18 voran in die entsprechende Luftöffnung des Rahmens 2 eingesetzt, wobei die Zapfen 12 an dem Mitnehmerende in entsprechend an dem Rahmen 2 vorgesehene Lagerbuchsen 20 eingreifen. Der an einem Zapfen 12 ausgebildete, verlängerte Antriebszapfen 8 mit der sternförmigen Antriebsstruktur wird zudem drehfest in den eine zu dieser Antriebstruktur des Antriebszapfens 8 komplementäre Aufnahmestruktur eines Aktuators 22 eingesteckt. Die Klappenanordnung 4 wird sodann an dem gegenüberliegenden Lagerende durch Druck auf die Lagerbrücke 14 vollständig in die Luftöffnung eingesetzt und durch Druck auf die Lagerbrücke 14 in der Luftöffnung des Rahmens 2 verrastet, so dass die Klappenanordnung 4 sich in der Ebene der Frontseite des Rahmens 2 erstreckt und in dem Rahmen verrastet ist.
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Wie die Lagerbrücke 14 ist auch die Mitnehmerbrücke 18 ein als im Wesentlichen längliches bzw. stangenförmiges Bauteil ausgebildet, welches einen sich entlang einer Längserstreckungsrichtung erstreckenden Längssteg 18a umfasst, von dem einseitig in bestimmten Abständen zueinander paarweise ausgebildete Spannbacken 18b, 18c ausgebildet sind. Die Spannbacken 18b, 18c bilden zwischen sich jeweils einen Abstand bzw. eine Nut auf, wobei in der Mitte der Spannbacken 18b, 18c bogenförmige Ausnehmungen ausgebildet sind, deren Innendurchmesser an den Außendurchmesser von Hebelarmzapfen 16 ausgebildet sind, so dass also die beiden voneinander beabstandeten Spannbacken 18b, 18c außenseitig auf die Hebelarmzapfen 16 aufgeschoben bzw. aufgesteckt werden können und diese Hebelarmzapfen 16 somit drehbar aufnehmen. Die Mitnehmerbrücke 18 weist an die Anzahl der Klappen 6 angepasste Anzahl von paarweise ausgebildeten Spannbacken 18b, 18c auf und dient somit als Betätigungselement zur Betätigung und Drehung der Klappen 6 aus der Schließ- in die Öffnungsstellung und umgekehrt.
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7 zeigt eine perspektivische vergrößerte Stirnansicht zur Verdeutlichung des Aufschiebens der Mitnehmerbrücke 18 auf die Hebelarmzapfen 16 der Klappen 6 im Werkzeug durch einen nicht dargestellten Schieber. Die 7 zeigt die Mitnehmerbrücke 18 in Spritzstellung im Werkzeug und die 8 die auf die Hebelarmzapfen 16 aufgesetzte Mitnehmerbrücke 18 in Montagestellung im Werkzeug vor der Entnahme aus dem Werkzeug. Um eine einfache Montage zu gewährleisten sind die Spannbacken 18b, 18c der Mitnehmerbrücke 18 federnd ausgebildet.
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Anhand der 8 ist die erfindungsgemäße zweistufige Verliersicherung zur Befestigung der Hebelarmzapfen 16 an der Mitnehmerbrücke 18 besonders gut ersichtlich. Demnach weisen die Mitnehmerzapfen 16 beabstandet von dem proximalen Befestigungsende an der Klappe 6 einen distal angeordneten Montagering 16a auf, welcher geringfügig größer ist als der lichte Innenabstand zwischen den halbkreisförmigen Ausnehmungen der Spannbacken 18b, 18c, und welche somit nach dem Aufsetzen der Mitnehmerbrücke 18 auf die Mitnehmerzapfen 16 die erste Verliersicherung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen der Mitnehmerzapfen 16 von der Mitnehmerbrücke 18 bilden. Die zweite Stufe der Verliersicherung wird dadurch realisiert, dass nochmals distal von diesem Montagering 16a, also weiterer zum äußeren Distalende der Hebelarmzapfen 16 diametral gegenüberliegend und radial von Hebelarmzapfen 16 abragende Sicherungsnocken 16b, 16c ausgebildet sind.
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Die Breite dieser Sicherungsnocken 16b, 16c ist so gewählt, dass diese bei der Montage zwischen den Spannbacken 18b, 18c ausgebildete Nut eingeschoben werden können, aber beim Einlegen der Klappenanordnung 4 in die Luftöffnung des aufnehmenden Rahmens 2 durch das Eigengewicht um die Drehachse schwenken, so dass die Sicherungsnocken gemäß der Darstellung in 6 Spannbacken 18a, 18b außenseitig umgreifen, um somit eine zweite Stufe der Verliersicherung gegen größere Kräfte wie Steinschlag und dergleichen bereitzustellen.
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Schließlich wird gemäß den 13 und 14 noch eine Mitnehmerstange 24 mit den vier in den Rahmen 2 eingesetzten Klappenmoduls 4 verbunden. Diese Mitnehmerstange 24 weist einen flachen Grundsteg auf, der sich entlang der Längsachse der Mitnehmerstange 24 erstreckt. Dieser Grundsteg erstreckt sich in Einbaulage quer zu den Drehachsen der Klappen 6 in die Klappenmodule 4. Quer erstreckend zum Grundsteg sind an diesem beabstandet zueinander mehrere von der Ebene des Grundstegs abstehende Einsteckarme 25 vorgesehen, die in entsprechende Öffnungen in der Mitnehmerbrücke 18 eingesteckt werden und in dieser vorzugsweise verrastet werden. Ein in der mittleren Öffnung der Mitnehmerstange 24 in dem Rahmen 2 aufgenommener Aktuator 22 verstellt diese Mitnehmerstange 24 in Längsrichtung über die Drehung der Antriebszapfen 8 der unteren im Rahmen angeordneten Klappenanordnungen 4 auf die oberen Klappenanordnungen 4, um die Klappenanordnungen aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung zu überführen und umgekehrt.
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Die vergrößerte perspektivische Ansicht gemäß 14 zeigt das Aufsetzen der Mitnehmerstange 24 auf die Mitnehmerbrücken 18 der beiden unteren im Rahmen 2 angeordneten Klappenmodule 4, was durch einfaches Aufstecken erfolgt. Durch Druck tauchen sich quer zur Längsachse der Mitnehmerstange 24 an dieser ausgebildete Arme 24a in die Mitnehmerbrücken 18 ein und können zusätzlich mit diesen verrasten.
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Wie besonders gut aus 8 zu entnehmen ist, dient ein umlaufender wulstförmiger Montagering 16a am Hebelarmzapfen 16 des Hebelarmes als Verliersicherung, verhindert also ein unbeabsichtigtes Lösen der Fügepartner (Mitnehmerbrücke und Klappen) voneinander.
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Die 15 und 16 zeigen den Aufbau der erfindungsgemäßen Klappen 6 genauer. Erfindungsgemäß ist die Klappenfläche nicht durchgängig ausgebildet, erstreckt sich also nicht in einer Ebene, sondern umfasst zwei stufenartig versetzt zueinander angeordnete Klappenteilflächen 6a, 6b mit einer tiefer angeordneten, unteren Klappenteilfläche 6a sowie einer höher im Verhältnis zu dieser angeordneten, oberen Klappenteilfläche 6b. Zwischen den Klappenteilflächen 6a, 6b ist in dem Stufenbereich die steifigkeitsfördernde Gitterstruktur mit mehreren Versteifungsstegen 6c ausgebildet, deren Flächen sich im Wesentlichen parallel erstreckend zur Lastrichtung L erstrecken, deren Kanten sich also quer zu dieser Lastrichtung L erstrecken. Vorliegend sind die Versteifungsstege 6c zickzackförmig entlang der gesamten Längsachse bzw. Drehachse der Klappe 6 ausgebildet, wobei dieses aber nur eine mögliche Ausgestaltung der in dem Verbindungsbereich ausgebildeten Gitterstruktur darstellt.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Rahmen
- 4
- Klappenmodul
- 6
- Klappe
- 6a, 6b
- Klappenteilflächen
- 6c
- Versteifungssteg
- 8
- Antriebszapfen
- 10,12
- Zapfen
- 14
- Lagerbrücke
- 16
- Hebelarmzapfen
- 16a
- Monategering
- 16b, 16c
- Sicherungsnocken
- 18
- Mitnehmerbrücke
- 18a
- Längssteg
- 18b, 18c
- Spannbacken
- 20
- Lagerbuchse
- 22
- Aktuator
- 24
- Mitnehmerstange
- 24a
- Arm
- 25
- Einsteckarme
- L
- Lastrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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