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Die Erfindung betrifft eine Kühlluftsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Kühlluftsteuervorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind insbesondere stromauf eines Kühlers einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs bekannt. Des Weiteren sind die Kühlluftsteuervorrichtungen auch zur Kühlluftzufuhr von Bremseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Zur Herbeiführung bevorzugter Kühlluftströme sind Lamellen der Kühlluftsteuervorrichtung bewegbar ausgebildet, so dass ein zwischen jeweils zwei Lamellen ausgebildeter Strömungskanal in seinem Strömungsquerschnitt veränderbar und/oder seine Wirkrichtung veränderbar ausgebildet ist.
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Aus der Patentschrift
DE 39 72 39 A ist eine Kühlluftsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches eine erste Lamellengruppe und eine zweite Lamellengruppe aufweist, die mit jeweils einem Hebelsystem in entgegengesetzte Richtungen verdrehbar sind. Die Hebelsysteme sind mechanisch miteinander gekoppelt, sodass eine Bewegung der Lamellengruppe mit einem einzigen Aktuator herbeigeführt werden kann.
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Des Weiteren geht aus den Druckschriften
US 1,932,244 A und
DE 199 37 153 C2 eine Kühlluftsteuervorrichtung mit mehreren verdrehbar ausgebildeten Klappen hervor, wobei die Klappen der Kühlluftsteuervorrichtung in einen ersten Satz Klappen und einen zweiten Satz Klappen aufgeteilt sind und jeweils um eine vertikale Drehachse verschwenkbar sind, wobei die Klappen über ein Hebelsystem mit einem gemeinsamen Aktuator verbunden sind.
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Auch die Druckschriften
DE 10 2017 000 401 A1 und
WO 2014/064083 A1 offenbaren ein Verschlusssystem mit mehreren verdrehbaren Klappen, welche in einen ersten Satz Klappen und einen zweiten Satz Klappen unterteilt sind, wobei die Klappen des ersten Satzes Klappen in eine entgegensetzte Richtung der Klappen des zweiten Satzes Klappen verdrehbar ausgebildet sind.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kostengünstige, zur Herbeiführung unterschiedlicher Luftmassenströmungsverläufe ausgebildete Kühlluftsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühlluftsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug weist mehrere, nebeneinander angeordnete Klappen auf, welche in einem Gehäuse verdrehbar aufgenommen sind. Die Klappen weisen jeweils eine Drehachse auf, um welche sie verdrehbar angeordnet sind. Die Klappen sind zumindest teilweise in die entgegengesetzte Richtung verdrehbar. Es ist ein Hebelsystem ausgebildet, welches mit den Klappen wirkverbunden ist, wobei das Hebelsystem mit einem Aktuator wirkverbunden ist, und wobei mit Hilfe des Aktuators das Hebelsystem seine Position veränderbar ausgebildet ist, wobei die Klappen gemäß der Positionierung des Hebelsystems ausrichtbar sind. Die Klappen sind unterteilt in einen ersten Satz Klappen und einen zweiten Satz Klappen, welche nebeneinanderliegend im Gehäuse angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind zur Herbeiführung unterschiedlicher Anordnungen der Klappen zueinander ein erstes Hebelteilsystem des Hebelsystems und ein zweites Hebelteilsystem des Hebelsystems ausgebildet, wobei das erste Hebelteilsystem und/oder das zweite Hebelteilsystem mit einem ersten Satz Klappen und/oder mit einem zweiten Satz Klappen verbunden ist, und wobei das erste Hebelteilsystem und das zweite Hebelteilsystem einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung ist darin zusehen, dass mittels einem einzigen Klappenaufbau, bestehend aus den Klappen und dem Gehäuse, mit Hilfe des Hebelsystems, welches in ein erstes Hebelteilsystem und ein zweites Hebelteilsystem gegliedert ist, ein Vielzahl von Klappenstellungen unterschiedlicher Funktionalitäten, wie bspw. gleichläufig oder gegenläufig, ausgebildet werden kann. Das bedeutet, dass eine kostengünstige Herstellung aufgrund einer großen Stückzahl der Bauteiles des Kühlluftsteuersystems realisiert werden kann.
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Die unterschiedlichen Klappenstellungen können bspw. während der Montage durch formschlüssige Verbindung der relevanten Klappen mit dem ersten Hebelteilsystem oder dem zweiten Hebelteilsystem oder auch gegebenenfalls durch Weglassen von nicht benötigten Bauteilen realisiert werden.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung ist eine bewegbare Verbindung zwischen Klappen des ersten Satzes Klappen und dem ersten Hebelteilsystem und/oder zwischen Klappen des zweiten Satzes Klappen und dem ersten Hebelteilsystem an einem dem ersten Hebelteilsystem zugewandt ausgebildeten ersten Klappenende der Klappen und/oder zwischen Klappen des ersten Satzes Klappen und dem zweiten Hebelteilsystem und/oder zwischen Klappen des zweiten Satzes Klappen und dem zweiten Hebelteilsystem an einem dem zweiten Hebelteilsystem zugewandt ausgebildeten zweiten Klappenende der Klappen, wobei das zweite Klappenende vom ersten Klappenende abgewandt ausgebildet ist. Grundsätzlich könnten die Hebelteilsysteme mit den Klappen, welche lamellenartig ausgestaltet sind, an unterschiedlichen Punkten der Klappen verbunden sein. Sofern sie jedoch am Klappenende mit den Klappen bewegbar verbunden sind, ist ein freier Strömungsquerschnitt zwischen den Klappen, welcher im Weiteren als Zwischenraum bezeichnet ist, herbeiführbar, wodurch sich Störungen der Strömung durch bspw. Verwirbelungen vermeiden lassen. Des Weiteren vorteilhaft ist die Anbindung, resp. Verbindung der Klappen mit den jeweiligen Hebelteilsystemen an den Enden der Klappen, welche den jeweiligen Hebelteilsystemen zugewandt sind, da somit aufgrund kurzer Hebellängen von Hebeln der Hebelteilsysteme eine schnelle Verstellung der Klappen erzielt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung ist mit Hilfe des Hebelsystems, welches in zwei Hebelteilsysteme geteilt ist, ein bezogen auf einen Öffnungsgrad der Kühlluftsteuervorrichtung degressiver Luftmassenstromverlauf und/oder progressiver Luftmassenstromverlauf realisierbar. Der Vorteil dieser unterschiedlichen Luftmassenstromverläufe ist in ihrer Auswirkung auf einen Strömungswiderstandsbeiwert der Kraftfahrzeugkarosserie zu sehen. So ist bei einem degressiven Luftmassenstromverlauf im Bereich kleiner bis mittlerer Öffnungsgrade eine Steigerung eines Strömungswiderstandsbeiwertes zu erwarten, wohingegen bei einem progressiven Luftmassenstromverlauf im Bereich kleiner bis mittlerer Öffnungsgrade eine Reduzierung des Strömungswiderstandsbeiwertes zu erwarten ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung sind eine erste Hebelkinematik des ersten Hebelteilsystems und eine zweite Hebelkinematik des zweiten Hebelteilsystems identisch aufgebaut. Dies führt zu einer weiteren Kostenreduktion, da die Anzahl unterschiedlicher Bauteile wesentlich reduziert ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung weist in einem ersten Betriebszustand der Kühlluftsteuervorrichtung eine erste Hebelkinematik des ersten Hebelteilsystems eine Kinematikposition auf, welche einer Kinematikposition einer zweiten Hebelkinematik des zweiten Hebelteilsystems in einem zweiten Betriebszustand der Kühlluftsteuervorrichtung entspricht. So kann auf einfache Weise ein kostengünstiger Antrieb des Hebelsystems realisiert werden.
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Die kostengünstige Herstellung der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung sowie ihr einfacher Aufbau lässt sich weiter verbessern durch eine gemeinsame Bewegung der Hebelteilsysteme, insbesondere mit einer gemeinsamen Welle des Hebelsystems, wobei ein einziger Aktuator eine Verdrehung der Welle bewirkt.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Aktuator mittig an einem Träger des Gehäuses angeordnet, wodurch kinematisch bedingt vorteilhaft für jedes Hebelsystem gleiche Kräfte und Momente je Drehgeschwindigkeit und Öffnungsgrad anliegen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung ist ein erster Teilbereich der Klappen einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs zugeordnet und ein zweite Teilbereich und/oder dritter Teilbereich sind Nebenaggregaten und/oder Bremsen des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Das heißt mit anderen Worten, dass bei einer Ausführung der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung in Segmentbauweise unterschiedliche Bereiche und Aggregate des Kraftfahrzeugs insbesondere unterschiedlich angeströmt werden können.
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Ein weiterer Vorteil ist die bauraumoptimierte Aufnahme eines Sensors und/oder eines Assistenzsystems im Träger des Gehäuses. Üblicherweise ist die Kühlluftsteuervorrichtung in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs zentral in der Kraftfahrzeugkarosserie aufgenommen. Sofern das Assistenzsystem und/oder der Sensor in das Gehäuse integriert werden können, sind diese direkt in Fahrtrichtung anordenbar. So können bspw. Sensoren in Form von Abstandssensoren einen kleinsten Abstand zwischen einem vorausfahrenden oder stehenden Kraftfahrzeug erfassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:
- 1 in einer Vorderansicht eine erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug in einem ersten Ausführungsbeispiel in einem ersten Betriebszustand, mit in einem Träger eines Gehäuses der Kühlluftsteuervorrichtung aufgenommenen Assistenzsystemen,
- 2 in einer Vorderansicht die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem zweiten Betriebszustand,
- 3 in einer Rückansicht die Kühlluftsteuervorrichtung gem. 2 in einem zweiten Betriebszustand,
- 4 in einer Unteransicht ein prinzipieller Aufbau eines ersten Hebelteilsystems eines Hebelsystems der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung in einem ersten Betriebszustand,
- 5 in einer Unteransicht der prinzipielle Aufbau des ersten Hebelteilsystems in einem zweiten Betriebszustand,
- 6 in einer Draufsicht der prinzipielle Aufbau eines zweiten Hebelteilsystems des Hebelsystems der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung im ersten Betriebszustand,
- 7 in einer Draufsicht der prinzipielle Aufbau des zweiten Hebelteilsystems im zweiten Betriebszustand,
- 8 in einem Luftmassenstrom-Klappenöffnungsgrad-Diagramm ein die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung durchströmender mit zunehmender Klappenöffnung degressiver Luftmassenstromverlauf,
- 9 in dem Luftmassenstrom-Klappenöffnungsgrad-Diagramm ein die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung durchströmender mit zunehmender Klappenöffnung progressiver Luftmassenstromverlauf,
- 10 in einer Prinzipdarstellung eine erste Klappenstellung mit abschnittsweise gleichläufig drehenden Klappen zur Herbeiführung eines degressiven Luftmassenstroms,
- 11 in einer Prinzipdarstellung eine zweite Klappenstellung mit abschnittsweise gleichläufig drehenden Klappen zur Herbeiführung eines degressiven Luftmassenstroms,
- 12 in einer Prinzipdarstellung eine dritte Klappenstellung mit gegenläufig drehenden Klappen zur Herbeiführung eines progressiven Luftmassenstroms,
- 13 in einer Prinzipdarstellung eine Kumulation der drei Klappenstellungen gem. der 10 bis 12 für die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung in Segmentbauweise,
- 14a in einer Prinzipdarstellung die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel mit der dritten Klappenstellung,
- 14b in einer Draufsicht das zweite Hebelteilsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 14a im ersten Betriebszustand,
- 14c in einer Draufsicht das zweite Hebelteilsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 14a im zweiten Betriebszustand,
- 14d in einer Unteransicht das erste Hebelteilsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 14a im ersten Betriebszustand,
- 14e in einer Unteransicht das erste Hebelteilsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 14a im zweiten Betriebszustand,
- 15a in einer Prinzipdarstellung die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung in einem vierten Ausführungsbeispiel in Segmentbauweise,
- 15b in einer Draufsicht das zweite Hebelteilsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 15a im ersten Betriebszustand,
- 15c in einer Draufsicht das zweite Hebelteilsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 15a im zweiten Betriebszustand,
- 15d in einer Unteransicht das erste Hebelteilsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 15a im ersten Betriebszustand,
- 15e in einer Unteransicht das erste Hebelteilsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 15a im zweiten Betriebszustand,
- 16a in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung in einem fünften Ausführungsbeispiel mit der ersten Klappenstellung,
- 16b in einer Unteransicht das erste Hebelsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 16a im ersten Betriebszustand,
- 16c in einer Unteransicht das erste Hebelsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 16a im zweiten Betriebszustand,
- 17 in einer Vorderansicht die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung in einem sechsten Ausführungsbeispiel,
- 18 in einer Vorderansicht die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung in einem siebten Ausführungsbeispiel,
- 19 in einer Vorderansicht die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung in einem achten Ausführungsbeispiel,
- 20a in einer Draufsicht das zweite Hebelteilsystem der Kühlluftsteuervorrichtung in einem weiteren Ausführungsbeispiel im zweiten Betriebszustand,
- 20b in einer Rückansicht die Kühlluftsteuervorrichtung gem. 20a im ersten Betriebszustand, und
- 20c in einer Unteransicht das erste Hebelteilsystem der Kühlluftsteuervorrichtung gem. 20a im zweiten Betriebszustand.
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Eine erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug ist in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ausgestaltet. Die Kühlluftsteuervorrichtung 1, welche in einem ersten Betriebszustand in einer Vorderansicht in 1 und in 3 in einer Rückansicht illustriert ist, weist ein rahmenformartig ausgebildetes Gehäuse 2 auf, welches einen ersten Rahmenabschnitt 3 und einen zweiten Rahmenabschnitt 4 umfasst, wobei der erste Rahmenabschnitt 3 und der zweite Rahmenabschnitt 4 entlang einer ersten Symmetrieachse 5 spiegelsymmetrisch ausgebildet sind.
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Zwischen dem ersten Rahmenabschnitt 3 und dem zweiten Rahmenabschnitt 4 ist ein Träger 6 angeordnet, welcher der Aufnahme eines Aktuators 7 zur Verstellung von im Gehäuse 2 verdrehbar aufgenommenem ersten Satz Klappen 8 und zweiten Satz Klappen 9 ausgebildet ist. Im Träger 6 des Gehäuses 2 sind Assistenzsysteme 35 und Sensoren 36 des Kraftfahrzeugs aufgenommen.
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Einzelne Klappen 26 der Sätze Klappen 8, 9 weisen jeweils eine Drehachse 10 auf, um die sie verdrehbar im entsprechenden Rahmenabschnitt 3, 4 aufgenommen sind.
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In 1 ist die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung 1 im ersten Betriebszustand dargestellt, in welchem zwischen den einzelnen Klappen 26 der Sätze Klappen 8, 9 sowie zwischen den Rahmenabschnitten 3, 4 und den angrenzenden Klappen 26 der Sätze Klappen 8, 9 ausgebildete Zwischenräume 11 vollständig geöffnet sind.
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In 2 ist die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung 1 in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem zweiten Betriebszustand dargestellt, in welchem die einzelnen Klappen 26 der Sätze Klappen 8, 9 zur vollständigen Schließung der Zwischenräume 11 angeordnet sind. Das heißt mit anderen Worten, dass ausgehend von der Stellung der einzelnen Klappen 26 der Sätze Klappen 8, 9 im ersten Betriebszustand die einzelnen Klappen 26 der Sätze Klappen 8, 9 zur Positionierung in die Stellung gemäß dem zweiten Betriebszustand um ihre Drehachse 10 verdreht werden, und vice versa. Der Träger 6 der Kühlluftsteuervorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels weist keine Assistenzsysteme oder Sensoren auf.
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Zur Verdrehung der Klappen 26 des erstes Satzes Klappen 8 ist eine koaxial mit der ersten Symmetrieachse 5 ausgebildete Welle 12 verdrehbar am Träger 6 aufgenommen, welche ebenso einer Verdrehung von Klappen 26 des zweiten Satzes Klappen 9 dient. Das heißt mit anderen Worten, dass zur Verdrehung von Klappen 26 der Sätze Klappen 8, 9 eine einzige Welle 12 benötigt wird, welche mit einem einzigen Aktuator 7 betätigt wird.
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Die Klappen 26 der Sätze Klappen 8, 9 sind mit einem Hebelsystem 15 wirkverbunden, wobei das Hebelsystem 15 ein erstes Hebelteilsystem 16 und ein zweites Hebelteilsystem 17 aufweist, welche gegenüberliegend im Gehäuse 2 ausgebildet sind. Zwischen den beiden Hebelteilsystemen 16, 17 sind die Klappen 26 der Sätze Klappen 8, 9 mit den Hebelteilsystemen 16, 17 wirkverbunden angeordnet. Klappen 26 des ersten Satzes Klappen 8 sind wirkverbunden mit dem ersten Hebelteilsystem 16 und Klappen 26 des zweiten Satzes Klappen 9 sind wirkverbunden mit dem zweiten Hebelteilsystem 17 ausgeführt. Insbesondere sind die Klappen 26 mit den Hebelteilsystemen 16, 17 formschlüssig verbunden. Des Weiteren sind die Klappen 26, welche mit dem ersten Hebelteilsystem 16 in Wirkverbindung stehen, an ihren ersten Klappenenden 38 mit dem ersten Hebelteilsystem 16 und die Klappen 26, welche mit dem zweiten Hebelteilsystem 17 in Wirkverbindung stehen, an ihren zweiten Klappenenden 39, welche von den ersten Klappenenden 38 ausgebildet sind, mit dem zweiten Hebelteilsystem 17 verbunden.
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Eine Zuordnung von Klappen 26 des ersten Satzes Klappen 8 und von Klappen 26 des zweiten Satzes Klappen 9 zu den Hebelteilsystemen 16, 17 ist gemäß der herbeizuführenden Ausführung der Kühlluftsteuervorrichtung 1 frei wählbar. Das heißt mit anderen Worten, dass mit einem einzigen Basisaufbau der Kühlluftsteuervorrichtung 1 zahlreiche Varianten der Kühlluftsteuervorrichtung 1 erzielbar sind, wobei die Zuordnung der Klappen 26 zu den Hebelsystemen 16, 17 vor Inbetriebnahme der Kühlluftsteuervorrichtung 1, idealerweise vor ihrem Einbau in eine nicht näher dargestellte Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs, vorzunehmen ist.
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In den 4 und 5 ist ein prinzipieller Aufbau des ersten Hebelteilsystem 16 in einer Unteransicht in einem Ausschnitt im Bereich des Trägers 6 illustriert, wobei in 4 die dem ersten Hebelteilsystem 16 zugeordnete Klappen 26 im ersten Betriebszustand und in 5 im zweiten Betriebszustand der Kühlluftsteuervorrichtung 1 dargestellt ist. Zur Kennzeichnung der Fahrtrichtung in einem Vorwärtsgang des Kraftfahrzeugs ist ein Pfeil FR eingezeichnet, wodurch die Position der Sätze Klappen 8, 9 bezüglich der Fahrtrichtung deutlich ist. Bevorzugt sind die Hebelteilsysteme 16, 17 entlang einer zweiten Symmetrieachse 40 spiegelsymmetrisch in den Rahmenabschnitten 3, 4 ausgebildet.
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Das erste Hebelteilsystem 16 umfasst eine erste Hebelkinematik 18 bestehend aus einem ersten Hebelarm 19, welcher einenends mit einem zweiten Hebelarm 20 der ersten Hebelkinematik 18 bewegbar verbunden ist, und anderenends mit einem dritten Hebelarm 21 der ersten Hebelkinematik 18 bewegbar verbunden ist. Der erste Hebelarm 19 ist drehfest mit der Welle 12 verbunden, wodurch er bei einer Verdrehung der Welle 12 um ihre Wellenachse 14 ebenfalls eine Drehbewegung ausübend ausgebildet ist.
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Der zweite Hebelarm 20 ist mit einer ersten Schiene 22 des ersten Hebelteilsystems 16, welche dem ersten Satz Klappen 8 zugeordnet ist, bewegbar verbunden, und der dritte Hebelarm 21 ist mit einer zweiten Schiene 23 des ersten Hebelteilsystems 16, welche dem zweiten Satz Klappen 9 zugeordnet ist, bewegbar verbunden.
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Der zweite Hebelarm 20 und die erste Schiene 22 sind sich in Richtung des ersten Satzes Klappen 8 und der dritte Hebelarm 21 und die zweite Schiene 23 sind sich in Richtung des zweiten Satzes Klappen 9 erstreckend ausgebildet.
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Ausgehend vom zweiten Betriebszustand der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung 1, in welchem die einzelnen Klappen 26 die Zwischenräume 11 schließend positioniert sind, wird durch eine Drehung der ersten Welle 12 um ihre Wellenachse 14 eine translatorisch-rotatorische Bewegung der beiden Hebelarme 20, 21 erwirkt, wodurch eine translatorische Bewegung der beiden Schienen 22, 23 herbeigeführt wird. Durch die translatorische Bewegung der Schienen 22, 23 ergibt sich eine Verdrehung der dem ersten Hebelteilsystem 16 zugeordneten Klappen 26 um ihre Drehachse 10, da die Klappen 26 mit Hilfe eines einenends mit der jeweiligen Schiene 22; 23 bewegbar verbundenen und anderenends mit der jeweiligen Klappe 26, im vorliegenden Ausführungsbeispiel bewegbar, verbundenen Klappenarmes 24 verstellt werden. Die drehbaren Verbindungen sind beispielhaft mit Hilfe eines gleitgelagerten Steckgelenkes 25 ausgeführt.
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In den 6 und 7 ist ein prinzipieller Aufbau des zweiten Hebelteilsystem 17 in einer Draufsicht in einem Ausschnitt im Bereich des Trägers 6 illustriert, wobei in 6 die dem zweiten Hebelteilsystem 17 zugeordnete Klappen 26 im ersten Betriebszustand und in 7 im zweiten Betriebszustand der Kühlluftsteuervorrichtung 1 dargestellt ist.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Ansichten der Hebelteilsysteme 16, 17 jeweils aus einer waagerechten Mitte des Gehäuses 2 erfolgen, weshalb das erste Hebelteilsystem 16, welches in Richtung einer Fahrzeughochachse H oben im Gehäuses 2 angeordnet ist, von unten betrachtet ist, und das zweite Hebelteilsystem 17, welches in Richtung der Fahrzeughochachse H unten im Gehäuse 2 angeordnet ist, von oben betrachtet ist.
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Eine zweite Hebelkinematik 27 des zweiten Hebelteilsystems 17 ist prinzipiell identisch gemäß der ersten Hebelkinematik 18 des ersten Hebelteilsystems 16 ausgebildet. Der Unterschied zwischen den beiden Hebelkinematiken 18, 27 ist in einer entgegengesetzt orientierten Positionierung des ersten Hebelarmes 19 zu sehen.
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Der Hebelarm 19 ist bei beiden Hebelkinematiken 18, 27 drehfest mit der Welle 12 ausgebildet. Damit mit einer einzigen Welle 12 die dem ersten Hebelteilsystem 16 zugeordneten Klappen 26 und die dem zweiten Hebelteilsystem 17 zugeordneten Klappen 26 bei einem grundsätzlich gleichen Aufbau der Hebelkinematiken 18, 27 in die einzunehmenden Positionen gebracht werden können, sind der Hebelarm 19 der ersten Hebelkinematik 18 und der Hebelarm 19 der zweiten Hebelkinematik 27 in Verdrehrichtung der Welle 12 um 90° versetzt zueinander an der Welle 12 drehfest aufgenommen.
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So sind im ersten Betriebszustand, welchem die Zwischenräume 11 vollständig geöffnet sind, der zweite Hebelarm 20 und der dritte Hebelarm 21 der ersten Hebelkinematik 18 maximal voneinander entfernt angeordnet, wohingegen der zweite Hebelarm 20 und der dritte Hebelarm 21 der zweiten Hebelkinematik 27, s. 6, zueinander einen geringsten Abstand voneinander aufweisen.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung 1 besteht die Möglichkeit einen die Kühlluftsteuervorrichtung 1 durchströmenden Luftmassenstrom mL in Abhängigkeit eines Öffnungsgrades ϕ der Klappen 26 degressiv oder progressiv auszubilden. Der Öffnungsgrad ϕ ist abhängig von einer Verdrehung der Klappen 26, wobei ein Öffnungsgrad ϕ mit einem Wert Null dem zweiten Betriebszustand, d.h. eine vollständige Schließung der Zwischenräume 11 entspricht. Ausgehend von dem Öffnungsgrad Null steigert sich der Öffnungsgrad ϕ mit Vergrößerung der Zwischenräume 11 soweit, bis der erste Betriebszustand, eine maximale Öffnung der Zwischenräume 11, erreicht ist. In den 8 und 9 ist in einem Luftmassenstrom-Klappenöffnungsgrad-Diagramm ein beispielhafter degressiver bzw. progressiver Verlauf des Luftmassenstrom mL mit zunehmendem Öffnungsgrad ϕ dargestellt.
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In den 10 bis 13 sind in Prinzipdarstellungen Varianten von Klappenstellungen illustriert, wobei ein Pfeil 28 eine Drehrichtung der Klappen 26 kennzeichnet. In den 10 und 11 sind eine erste Klappenstellung bzw. eine zweite Klappenstellung zur Herbeiführung eines degressiven Luftmassenstromverlaufs und in 12 eine dritte Klappenstellung zur Herbeiführung eines progressiven Luftmassenstromverlaufs dargestellt. In 13 ist die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung 1 in Segmentbauweise dargestellt, wobei in einem ersten Teilbereich 31 ein progressiver Luftmassenstromverlauf und in einem zweiten Teilbereich 32 sowie einem dritten Teilbereich 33 ein degressiver Luftmassenstrom mL erzielbar ist.
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In 14a ist in einer Prinzipdarstellung die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung 1 in einem dritten Ausführungsbeispiel mit gegenläufig drehenden Klappen 26, wie sie der dritten Klappenstellung gemäß 12 ausgebildet ist, illustriert. In den 14b bis e sind die Hebelteilsysteme 16, 17 und ihre zugehörenden Hebelkinematiken 18, 27 dargestellt, wobei die 14b und 14e die Hebelteilsysteme 16, 17 im ersten Betriebszustand und die 14c und 14d die Hebelteilsysteme 16, 17 im zweiten Betriebszustand abbilden.
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In diesem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung 1 ist ein progressiver Luftmassenstromverlauf herbeiführbar. Es sind die Klappen 26 mit den Bezeichnungen K1, K3, K5, K7 des zweiten Satzes Klappen 9 dem zweiten Hebelteilsystem 17 und die Klappen 26 mit den Bezeichnungen K2, K4, K6 des zweiten Satzes Klappen 9 dem ersten Hebelteilsystem 16 zugeordnet. Entsprechend sind die Klappen 26 mit den Bezeichnungen K8, K10, K12 des ersten Satzes Klappen 8 dem zweiten Hebelteilsystem 17 und die Klappen 26 mit den Bezeichnungen K9, K11, K13 des ersten Satzes Klappen 8 dem ersten Hebelteilsystem 16 zugeordnet.
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In 15a ist in einer Prinzipdarstellung die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung 1 in einem vierten Ausführungsbeispiel in Segementbauweise illustriert, wie sie beispielhaft in 13 dargestellt ist. In den 15b bis 15e sind die Hebelteilsysteme 16, 17 und ihre zugehörenden Hebelkinematiken 18, 27 dargestellt, wobei die 15b und 15e die Hebelteilsysteme 16, 17 im ersten Betriebszustand und die 15c und 15d die Hebelteilsysteme 16, 17 im zweiten Betriebszustand abbilden.
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In diesem vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung 1 ist ein progressiver und degressiver Luftmassenstromverlauf realisierbar. Es sind die Klappen 26 mit den Bezeichnungen K1, K3, K5, K6, K7 des zweiten Satzes Klappen 9 dem zweiten Hebelteilsystem 17 und die Klappen 26 mit den Bezeichnungen K2, K4 des zweiten Satzes Klappen 9 dem ersten Hebelteilsystem 16 zugeordnet. Entsprechend sind die Klappen 26 mit den Bezeichnungen K8, K10, K12, K13, K14 des ersten Satzes Klappen 8 dem zweiten Hebelteilsystem 17 und die Klappen 26 mit den Bezeichnungen K9, K11 des ersten Satzes Klappen 8 dem ersten Hebelteilsystem 16 zugeordnet.
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In 16a in einer perspektivischen Darstellung ein Ausschnitt der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung 1 in einem fünften Ausführungsbeispiel mit gleich drehenden Klappen 26 eines Satzes Klappen 8; 9, wie beispielhaft in den 10 oder 11 dargestellt, illustriert. Es sind die Klappen 26 jeweils eines Satzes Klappen 8; 9 gleich drehend, wobei jedoch die Sätze Klappen 8, 9 entgegengesetzt drehend ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel wird lediglich ein Hebelteilsystem 16; 17 benötigt. Dies kann das erste Hebelteilsystem 16 oder das zweite Hebelteilsystem 17 sein. In diesem fünften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung 1 ist ein degressiver Luftmassenstromverlauf herbeiführbar.
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In den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ist der Aktuator 7 in Richtung der ersten Symmetrieachse 5 mittig am Träger 6 aufgenommen. Ebenso kann er auch, wie in 17 illustriert, in welchem die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung 1 in einem sechsten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, am Träger 6 an dessen oberem Ende 29 angeordnet sein. Auch könnte er an einem vom oberen Ende 29 abgewandt ausgebildeten unteren Ende 30 des Trägers 6 aufgenommen sein. Auch sind verschiedene Positionen zwischen dem oberen Ende 29 und dem unteren Ende 30 denkbar.
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Auch könnten in einem siebten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung 1 die Hebelteilsysteme 16, 17 von jeweils einem Aktuator 7, 13 betätigt werden, wobei dem ersten Hebelteilsystem 16 der Aktuator 7 und dem zweiten Hebelteilsystem 17 ein weiterer Aktuator 13 zugeordnet sind, wie beispielhaft in 18 dargestellt ist. Der Vorteil des weiteren Aktuators 13 ist darin zu sehen, dass die Hebelteilsysteme 16, 17 unabhängig voneinander betrieben werden können, wodurch ein weiterer Freiheitsgrad der Anstellung der Klappen 26 herbeigeführt ist. Das heißt mit anderen Worten, dass der Öffnungsgrad ϕ des einen Hebelteilsystems 16; 17 sich vom Öffnungsgrad ϕ des anderen Hebelteilsystems 17; 16 unterscheiden kann. Ebenso können aufgrund der beiden unabhängig voneinander wirkenden Aktuatoren 7, 13 Drehgeschwindigkeiten der den entsprechenden Hebelteilsystemen 16, 17 zugeordneten Klappen 26 verschieden sein.
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Sofern die beiden Antriebe an den Enden 29, 30 des Trägers angeordnet werden, kann ein zwischen den Enden 29, 30 ausgebildeter Trägerbereich 34 des Trägers 6 vorteilhaft genutzt werden für bspw. Fahrassistenzsysteme und/oder Sensoren, da in diesem Bereich 34 keine Welle ausgebildet ist. Die Aktuatoren 7, 13 können flach und somit bauraumreduziert ausgeführt sein.
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Ebenso kann die erfindungsgemäße Kühlluftsteuervorrichtung 1 in Segmentbauweise zum Betreiben des ersten Teilbereichs 31 den Aktuator 7 und zum Betreiben des zweiten Teilbereichs 32 sowie des dritten Teilbereichs 33 den weiteren Aktuator 13 aufweisen, wie beispielhaft in 19 dargestellt ist, wobei der erste Teilbereich 31 dem ersten Hebelteilsystem 16 und der zweite Teilbereich 32 sowie der dritte Teilbereich 33 dem zweiten Hebelteilsystem 17 zugeordnet ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlluftsteuervorrichtung 1, wie es in den 20a bis c illustriert ist, weist zur individuellen Betätigung der Klappen 26 pro Klappe 26 zwei steuerbare Kupplungen 37 auf, welche bspw. elektromechanisch betätigbar sind. Die Kupplungen 37 können direkt in den Klappen 26 oder an den Klappenarmen 24 ausgeführt sein. Der Vorteil dieses weiteren Ausführungsbeispiels ist in der Bereitstellung eines individuellen Luftmassenstromes zu sehen, der in Abhängigkeit eines Betriebspunktes des Kraftfahrzeugs einstellbar ist. In Abhängigkeit des Betriebspunktes werden die Kupplungen 37 geöffnet oder geschlossen, wobei die einer der Hebelkinematiken 18; 27 zugewandt ausgebildete Kupplung 37 nur geschlossen werden kann, sofern die gegenüberliegende, somit einer der Hebelkinematiken 27; 18 zugewandt ausgebildeten Kupplung geöffnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 397239 A [0003]
- US 1932244 A [0004]
- DE 19937153 C2 [0004]
- DE 102017000401 A1 [0005]
- WO 2014/064083 A1 [0005]
