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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftklappenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend
- - einen Rahmen mit einer Luftdurchlassöffnung,
- - eine erste Luftklappenanordnung, umfassend wenigstens eine verlagerbar am Rahmen angeordnete erste Luftklappe,
- - eine von der ersten verschiedene zweite Luftklappenanordnung, umfassend wenigstens eine verlagerbar am Rahmen angeordnete zweite Luftklappe,
- - einen gemeinsamen Bewegungsantrieb zur Verlagerung der ersten und der zweiten Luftklappenanordnung,
- - eine Bewegungskopplung zur Kopplung sowohl der ersten als auch der zweiten Luftklappenanordnung mit dem Bewegungsantrieb,
wobei die erste Luftklappenanordnung verlagerbar ist zwischen einer einen ersten Abschnitt der Luftdurchlassöffnung stärker abdeckenden Sperrstellung und einer den ersten Abschnitt der Luftdurchlassöffnung weniger stark abdeckenden Durchlassstellung,
wobei die zweite Luftklappenanordnung verlagerbar ist zwischen einer einen vom ersten verschiedenen zweiten Abschnitt der Luftdurchlassöffnung stärker abdeckenden Schließstellung und einer den zweiten Abschnitt der Luftdurchlassöffnung weniger stark abdeckenden Offenstellung,
wobei die Bewegungskopplung die erste und die zweite Luftklappenanordnung derart mit dem Bewegungsantrieb koppelt, dass die erste und die zweite Luftklappenanordnung durch den Bewegungsantrieb zwischen einem Sperr-Betriebszustand, in welchem sich die erste Luftklappenanordnung in der Sperrstellung und die zweite Luftklappenanordnung in der Schließstellung befindet, und einem Durchlass-Betriebszustand, in welchem sich die erste Luftklappenanordnung in der Durchlassstellung und die zweite Luftklappenanordnung in der Offenstellung befindet, asynchron zu einer Verlagerungsbewegung antreibbar sind.
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Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Luftklappenvorrichtung.
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Eine solche Luftklappenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein solches Kraftfahrzeug sind aus der
DE 10 2017 222 678 A1 bekannt.
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Diese Druckschrift lehrt, eine Schaltwalze mit Steuernuten auf der Mantelfläche durch den gemeinsamen Bewegungsantrieb zur Drehung anzutreiben und mittels der Steuernuten und darin geführter Steuerzapfen die erste Luftklappenanordnung und die davon örtlich versetzte zweite Luftklappenanordnung asynchron zwischen den genannten Betriebszuständen zu verlagern. Dabei bedeutet „asynchron“, dass die beiden Luftklappenanordnungen durch den Betrieb des Bewegungsantriebs derart zwischen dem Sperr-Betriebszustand und dem Durchlass-Betriebszustand zu verlagert werden, dass die erste und die zweite Luftklappenanordnung trotz des für beide Luftklappenanordnungen einheitlichen Betriebs des Bewegungsantriebs in gleichen Verlagerungszeitabschnitten unterschiedliche Verlagerungswege zurücklegen. Die erste und die zweite Luftklappenanordnung weisen daher in einer Mehrzahl von Zwischen-Betriebszuständen zwischen dem Sperr-Betriebszustand und dem Durchlass-Betriebszustand ihren jeweiligen Abschnitt der Luftdurchlassöffnung unterschiedlich stark abdeckende Luftklappenstellungen auf
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Die aus der
DE 10 2017 222 678 A1 bekannte Luftklappenvorrichtung ermöglicht diesen Zustand unterschiedlicher Abdeckung der den beiden Luftklappenanordnungen jeweils zugeordneten Abschnitte der Luftdurchlassöffnung durch entsprechenden Verlauf der beiden Steuernuten und entsprechende Rotation der Schaltwalze einzustellen.
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Nachteilig an der aus der
DE 10 2017 222 678 A1 bekannten Luftklappenvorrichtung ist der mit der Herstellung und der Montage der Steuernuten tragenden Schaltwalze verbundene Aufwand.
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Eine weitere Luftklappenvorrichtung, bei welcher die erste Luftklappenanordnung und die zweite Luftklappenanordnung durch eine Bewegungskopplung miteinander zu einer asynchronen Verlagerung gekoppelt sind, ist aus der
DE 10 2011 055 394 A1 bekannt. Diese Luftklappenvorrichtung verwendet eine Kurvenscheibe als Bewegungskopplung und ist ebenfalls in Herstellung und Montage aufwendig.
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Eine Luftklappenvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Luftklappenanordnung, welche mittels eines Bowdenzuges zu einer gemeinsamen Bewegung gekoppelt sind, ist aus der
DE 10 2019 002 333 A1 bekannt. Allerdings unterliegen Bowdenzüge über ihre Lebensdauer hinweg unter Last einer gewissen Längung, weshalb ihnen mit fortschreitender Betriebsdauer ein Präzisionsverlust droht.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs genannte Luftklappenvorrichtung derart weiterzubilden, dass die asynchrone Verlagerung der ersten und der zweiten Luftklappenanordnung zwischen dem Durchlass-Betriebszustand und dem Sperr-Betriebszustand bei Verwendung weiterhin nur eines Bewegungsantriebs mit konstruktiv einfacheren Mitteln zuverlässig erzielbar ist.
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Luftklappenvorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher die Bewegungskopplung ein Kniehebelgetriebe umfasst mit einem ersten und mit einem zweiten Kniehebel, welche miteinander unter Bildung eines Kniegelenks um eine Kniegelenkachse schwenkbar verbunden sind, wobei der erste Kniehebel mit einem ersten Abstand von der Kniegelenkachse um eine erste Kniehebelachse schwenkbar mit der ersten Luftklappenanordnung bewegungsübertragend gekoppelt ist, und wobei der zweite Kniehebel mit einem zweiten Abstand von der Kniegelenkachse um eine zweite Kniehebelachse schwenkbar mit der zweiten Luftklappenanordnung bewegungsübertragend gekoppelt ist, und wobei der Bewegungsantrieb mit dem ersten oder/und mit dem zweiten Kniehebel bewegungsübertragend gekoppelt ist.
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Folglich werden die erste und die zweite Luftklappenanordnung durch ein lediglich zwei Kniehebel umfassendes Kniehebelgetriebe miteinander zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt. Der Vorteil eines Kniehebelgetriebe liegt üblicherweise darin, dass ausgehend von einer gefalteten Getriebestellung, bei welcher die beiden Kniehebel um ihr Kniegelenk einen betragsmäßig geringeren Winkel einschließen, mit Annäherung an eine gestreckte Getriebestellung, bei welcher die beiden Kniehebel um ihr Kniegelenk einen Winkel von 180° einschließen, das Übertragungsverhältnis, mit welchem eine das Kniegelenk verlagernde Antriebsbewegung zu einem kniegelenkfernen Ende eines Kniehebel übertragen wird, sich zunehmend zu einer Bewegungsuntersetzung und Kraftübersetzung verändert.
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Während es vorliegend auf die Erzielung betragsmäßig hoher Kräfte in der Nähe der gestreckten Getriebestellung nicht ankommt, macht sich die Erfindung jedoch das abhängig von der Getriebestellung sich verändernde Übertragungsverhältnis hinsichtlich der Bewegungskinematik zu Nutze.
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Vorteilhaft ist an der Luftklappenvorrichtung der vorliegenden Erfindung das Kniehebelgetriebe insofern unbestimmt gelagert, als dass weder der erste noch der zweite Kniehebel relativ zu dem Rahmen als dem ortsfesten Bezugssystem der Luftklappenvorrichtung ortsfest gelagert ist. Beide Kniehebel des Kniehebelgetriebes sind somit nicht nur relativ zu dem Rahmen der Luftklappenvorrichtung als dem ortsfesten Bezugssystem schwenkbar, sondern sind auch translatorisch relativ zu dem Rahmen verlagerbar. Dadurch kann bei Annäherung an eine gestreckte Getriebestellung erreicht werden, dass trotz Bewegung des Bewegungsantriebs nur noch eine vernachlässigbare Bewegung einer Luftklappenanordnung stattfindet, während bei stärker gefalteten Getriebestellungen des Kniehebelgetriebes eine signifikante Bewegung beider Luftklappenanordnungen erfolgen kann.
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Deshalb ist zur bestmöglichen Ausnutzung der von einem Kniehebelgetriebe üblicherweise bereitgestellten vorteilhaften Kinematik zur Erzielung einer asynchronen Verlagerung der beiden an das Kniehebelgetriebe angekoppelten Luftklappenanordnungen bevorzugt vorgesehen, dass sich das Kniehebelgetriebe sowohl im Sperr-Betriebszustand als auch im Durchlass-Betriebszustand näher bei einer gestreckten Getriebestellung als bei einer gefalteten Getriebestellung befindet. Bevorzugt wird das Kniehebelgetriebe bei einer Verstellung der Luftklappenvorrichtung zwischen dem Sperr-Betriebszustand und dem Durchlass-Betriebszustand ausgehend von einer stärker gestreckten Stellung in eine stärker gefaltete Stellung und wieder zurück in eine stärker gestreckte Stellung verstellt. Dieser Faltbewegung ist eine translatorische Bewegung des gesamten Kniehebelgetriebes relativ zum Rahmen orthogonal zur Kniehebelachse überlagert.
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Die Kniehebel können sowohl im Sperr-Betriebszustand als auch im Durchlass-Betriebszustand um die Kniegelenkachse einen im Wesentlichen betragsmäßig gleichen Winkel miteinander einschließen. Bevorzugt unterscheiden sich die von den Kniehebeln um ihre Kniegelenkachse eingeschlossenen Winkel im Sperr-Betriebszustand und im Durchlass-Betriebszustand um nicht mehr als 15 %, bevorzugt um nicht mehr als 10 %, besonders bevorzugt um mehr als 5 % bezogen auf den größeren der beiden in den genannten Betriebszuständen auftretenden Winkel. Besonders bevorzugt sind die eingeschlossenen Winkel im Sperr-Betriebszustand und im Durchlass-Betriebszustand gleich groß.
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Das Kniehebelgetriebe ist jedoch dann, wenn die Luftklappenvorrichtung sich im Sperr-Betriebszustand befindet, bezüglich seiner Lage dann, wenn die Luftklappenvorrichtung sich im Durchlass-Betriebszustand befindet, translatorisch orthogonal zur Kniegelenkachse verlagert. Dies bedeutet, dass alle am Kniehebelgetriebe beteiligten Achsen: erste Kniehebelachse, zweite Kniehebelachse und Kniegelenkachse beim Übergang zwischen Sperr-Betriebszustand und Durchlass-Betriebszustand orthogonal zu ihrem jeweiligen Achsverlauf verlagert werden.
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Diese translatorische Verlagerung einer jeden der drei an der Bildung des Kniehebelgetriebe beteiligten Achsen kann dadurch erreicht werden, dass die erste und die zweite Kniehebelachse jeweils mit der mit Ihnen gekoppelten Luftklappenanordnung verlagert werden.
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Für eine möglichst deutliche Ausprägung der asynchronen Verlagerung der ersten und der zweiten Luftklappenanordnung, d. h. für eine möglichst deutliche Trennung von Verlagerungsphasen der ersten und der zweiten Luftklappenanordnung bei Betrieb des gemeinsamen Bewegungsantriebs, ist es vorteilhaft, wenn die beiden Kniehebel in etwa gleich lang sind bzw. wenn der erste und der zweite Abstand zwischen der gemeinsamen Kniegelenkachse und der jeweils nur einem der Kniehebel zugeordneten ersten bzw. zweiten Kniehebelachse in etwa gleich lang sind. Daher ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass sich der erste Abstand der Kniegelenkachse von der ersten Kniehebelachse und der zweite Abstand der Kniegelenkachse von der zweiten Kniehebelachse um nicht mehr als 15 %, vorzugsweise um nicht mehr als 10 %, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 % bezogen auf den betragsmäßig größeren Abstand aus erstem und zweitem Abstand unterscheiden.
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Grundsätzlich kann der Bewegungsantrieb in beliebiger Art und Weise eine Bewegung auf einen der beiden Kniehebel als den angetriebenen Kniehebel übertragen. Bevorzugt umfasst der Bewegungsantrieb einen Kurbelhebel, welcher durch den Bewegungsantrieb um eine Antriebsschwenkachse schwenkbar ist und welcher mit Abstand von der Antriebsschwenkachse an wenigstens einem der Kniehebel um eine Kurbelachse schwenkbar angelenkt ist. Somit sind nicht nur die Kniehebel des Kniehebelgetriebe ist sondern auch der Bewegung und Kraft bzw. Drehmoment vom Bewegungsantrieb übertragende Kurbelhebel rotatorisch beweglich. Bevorzugt ist die Antriebsschwenkachse rahmenfest.
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Zur Erzielung eines möglichst großen Verlagerungswegs sowohl der ersten als auch der zweiten Luftklappenvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn der vom Bewegungsantrieb bevorzugt nur zur Rotation antreibbare Kurbelhebel die Kraft des Bewegungsantriebs möglichst nahe am Kniegelenk in das Kniehebelgetriebe einleitet. Aus diesem Grund unterscheidet sich bevorzugt der von der Kurbelachse zur Kniegelenkachse zu messende Kurbelabstand um nicht mehr als 15 %, vorzugsweise um nicht mehr als 10 %, besonders bevorzugt um nicht mehr als 5 % von dem betragsmäßig größeren Abstand aus erstem und zweitem Abstand. Besonders bevorzugt ist aus den genannten Gründen die Kurbelachse die Kniegelenkachse, sodass durch den Bewegungsantrieb unmittelbar die Kniegelenkachse verlagert werden kann. Dann, wenn ein die Kurbelachse definierender Bauteilabschnitt des Kurbelhebels unmittelbar an einem die Kniegelenkachse definierenden Bauteil oder Bauteilabschnitt angelenkt ist, gilt der Kurbelhebel gemäß der vorliegenden Anmeldung als sowohl an dem ersten als auch an dem zweiten Kniehebel angelenkt. Aufgrund der bevorzugt nur rotatorischen Beweglichkeit des Kurbelhebels ist die Kniegelenkachse bevorzugt nur längs einer Kreisbahn um die Antriebsschwenkachse verlagerbar.
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Möglichst große Asynchronität der Verlagerung bei gleichzeitig großem Verlagerungsweg von erster und zweiter Luftklappenanordnung kann in erheblichem Maße mit besonders einfachen Mitteln dadurch erhalten werden, dass sich in einem Betriebszustand aus Sperr-Betriebszustand und Durchlass-Betriebszustand der Abstand zwischen der Antriebsschwenkachse und der ersten Kniehebelachse nicht mehr als 25 %, vorzugsweise nicht mehr als 20 %, besonders bevorzugt nicht mehr als 15 % des betragsmäßig größeren Abstands aus erstem und zweitem Abstand beträgt. Dies bedeutet, dass sich in wenigstens einem der genannten Betriebszustände die erste Kniehebelachse in der Nähe der Antriebsschwenkachse befindet, sodass der Kurbelhebel und der erste Kniehebel bei Beginn eines Verlagerungsbetriebs zunächst eine wenigstens ähnliche Schwenkbewegung durchführen, da bevorzugt nicht nur Antriebsschwenkachse sich in der Nähe der ersten Kniehebelachse befindet, sondern, wie oben dargelegt ist, sich auch die Kurbelachse stets in der Nähe der Kniegelenkachse befindet.
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Zur Erzielung derselben Kinematik in beiden Verlagerungsrichtungen der ersten und der zweiten Luftklappenanordnung ist weiter bevorzugt, wenn im jeweils anderen Betriebszustand aus Sperr-Betriebszustand und Durchlass-Betriebszustand der Abstand zwischen der Antriebsschwenkachse und der zweiten Kniehebelachse nicht mehr als 25 %, vorzugsweise nicht mehr als 20 %, besonders bevorzugt nicht mehr 15 % des betragsmäßig größeren Abstands aus erstem und zweitem Abstand beträgt.
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Es ist zwar vorteilhaft, wenn die Antriebsschwenkachse in einem oder in beiden genannten End-Betriebszuständen aus Sperr-Betriebszustand und Durchlass-Betriebszustand nahe an einer Kniehebelachse gelegen ist. Damit jedoch der betreffende Kniehebel vom Kurbelhebel nicht nur rotiert wird, ist es vorteilhaft, wenn in jedem der End-Betriebszustände ein von Null verschiedener Abstand zwischen der Antriebsschwenkachse und den beiden Kniehebelachse besteht.
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Unter Einhaltung der in den beiden vorstehend genannten Absätzen beschriebenen Abstandsbeziehungen bei gleichzeitiger gelenkiger Ankopplung des Kurbelhebels mit der Kurbelachse in der oben beschriebenen Nähe der Kniegelenkachse kann eine vorteilhafte Kinematik erzielt werden, bei welcher ausgehend von einem der End-Betriebszustände zunächst einer der beiden Kniehebel überwiegend rotatorisch und der jeweils andere Kniehebel überwiegend translatorisch bewegt wird, wobei bei Annäherung an den jeweils anderen End-Betriebszustand dann der jeweils andere Kniehebel überwiegend rotatorisch und der eine Kniehebel überwiegend translatorisch bewegt wird. Das Kniehebelgetriebe erlaubt dabei die rotatorische Bewegung eines Kniehebels als eine Art „Leerbewegung“ zu nutzen, welche die Bewegung des Bewegungsantriebs in keine oder nur in eine vernachlässigbare Verlagerung der dem in der jeweiligen Verlagerungsphase gerade überwiegend rotatorisch bewegten Kniehebel zugeordneten Luftklappenanordnung überträgt, während die translatorische Bewegung eines Kniehebel als eine „Nutzbewegung“ anwendbar ist, welche eine Bewegung des Bewegungsantriebs in eine sehr erhebliche Verlagerung des dem translatorisch bewegten Kniehebel zugeordneten Luftklappenanordnung überträgt.
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Die oben genannten Prozentanteile der Längenunterschiede von erstem Abstand, zweitem Abstand und Kurbelabstand bilden eine Obergrenze, innerhalb der die vorliegende Erfindung sinnvoll ausgeübt werden kann, und zwar selbst dann wenn jeder angegebene Prozentbereich für alle genannten Abstände im gleichen Sinne maximal ausgeschöpft wird. Vorteilhafter ist jedoch, wenn sich die genannten Abstände nicht an den Rändern des jeweils maximal möglichen Toleranzbereichs bewegen, sondern die Abstandsunterschiede betragsmäßig ausgewogen sind. Vorteilhaft ist daher vorgesehen, dass jeder einzelne Abstand aus erstem Abstand, zweitem Abstand und Kurbelabstand, sich um nicht mehr als 15 %, vorzugsweise um nicht mehr als 10 %, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 % von dem arithmetischen Abstandsmittel aus erstem Abstand, zweitem Abstand und Kurbelabstand unterscheidet.
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Wenngleich die erste und die zweite Luftklappenanordnung jeweils nur eine verlagerbare Luftklappe aufweisen können, ist zur Veränderung einer möglichst großen Menge an konvektiver Luftströmung eine möglichst große Luftdurchlassöffnung vorteilhaft. Auch eine große Luftdurchlassöffnung kann in ihrer Durchströmbarkeit effektiv beeinflusst werden, wenn die erste Luftklappenanordnung eine Mehrzahl von ersten Luftklappen aufweist, welche zur gemeinsamen Verlagerungsbewegung miteinander verbunden sind, oder/und dass die zweite Luftklappenanordnung eine Mehrzahl von zweiten Luftklappen aufweist, welche zur gemeinsamen Verlagerungsbewegung miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise ist die Verlagerungsbewegung aller ersten Luftklappen einer Mehrzahl von ersten Luftklappen gleichartig, d. h. entweder sind alle ersten Luftklappen translatorisch oder rotatorisch verlagerbar. Gleiches gilt für die Verlagerungsbewegung aller zweiten Luftklappen im Falle des Vorsehens einer Mehrzahl von zweiten Luftklappen. Eine translatorische Bewegung einer ersten oder zweiten Luftklappe ist möglich durch Umsetzung der Bewegung des zugeordneten ersten oder zweiten Kniehebels in eine Verlagerungsbewegung der wenigstens einen Luftklappe, etwa durch ein zwischenangeordnetes Getriebe oder eine Bewegungsumlenkung.
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Bevorzugt ist die wenigstens eine erste Luftklappe um eine erste Klappenschwenkachse schwenkbar oder/und ist die wenigstens eine zweite Luftklappe um eine zweite Klappenschwenkachse schwenkbar ist. Schwenkbare Luftklappen ermöglichen eine größtmögliche betragsmäßige Änderung der von Ihnen abgedeckten Fläche der Luftdurchlassöffnung bei gleichzeitig hierfür geringstmöglich beanspruchtem Bauraum.
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Zur Vermeidung unnötiger bewegungsübertragender Getriebe oder/und Gestänge sind vorzugsweise alle ersten Schwenkachsen aller ersten Luftklappen zueinander parallel und sind alle zweiten Schwenkachsen aller zweiten Luftklappen parallel. Weiterhin sind bevorzugt die wenigstens eine erste und die wenigstens eine zweite Schwenkachse zueinander parallel.
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Zur Vermeidung unnötiger Reibungs- oder/und Verformungsverluste sind bevorzugt die Kniegelenkachse, die erste und die zweite Kniehebelachse zueinander parallel, besonders bevorzugt auch die Antriebsschwenkachse.
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Wiederum zur Vermeidung unnötiger Reibungs- oder/und Verformungsverluste bei der Übertragung von Bewegung auf die wenigstens eine erste oder/und die wenigstens eine zweite Luftklappe ist die erste Kniegelenkachse parallel zur ersten Klappenschwenkachse und ist die zweite Kniegelenkachse parallel zur zweiten Klappenschwenkachse.
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Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug, welches, bevorzugt an seiner Vorderseite im Bereich eines Kühlergrills, eine wie oben beschrieben und weitergebildet ausgebildete Luftklappenvorrichtung trägt. Der Rahmen der Luftklappenvorrichtung ist dabei bevorzugt ortsfest mit der Fahrzeugkarosserie verbunden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Luftklappenvorrichtung der vorliegenden Anmeldung im Sperr-Betriebszustand,
- 2 bis 6 perspektivische Ansichten des Kraftfahrzeugs mit Luftklappenvorrichtung von 1 in Zwischen-Betriebszuständen zwischen dem Sperr-Betriebszustand von 1 und dem Durchlass-Betriebszustand von 8, wobei sich die Zwischen-Betriebszustände mit steigenden Figurennummern zunehmend dem Durchlass-Betriebszustand annähern und umgekehrt,
- 7 die Ansicht von 1 mit der Luftklappenvorrichtung im Durchlass-Betriebszustand und
- 8 eine axiale Ansicht des Kniehebelgetriebes und des Kurbelhebels von 1 längs der zueinander parallelen Achsen: erste und zweite Kniehebelachse, Kniegelenkachse, Kurbelachse und Antriebsschwenkachse.
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In den 1 bis 7 ist ein lediglich grobschematisch als Umrissausschnitt gezeigtes Fahrzeug V mit einer vom Fahrzeug V getragenen Luftklappenvorrichtung 10 dargestellt. In 1 befindet sich die Luftklappenvorrichtung 10 im Sperr-Betriebszustand, in 7 im Durchlass-Betriebszustand. Die 2 bis 6 zeigen Zwischen-Betriebszustände beim Übergang der Luftklappenvorrichtung 10 zwischen dem Sperr-Betriebszustand und dem Durchlass-Betriebszustand.
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Die Luftklappenvorrichtung 10 umfasst einen mit dem Fahrzeug V bzw. der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen fest verbundenen Rahmen 12, welcher nach Maßgabe der vorliegenden Anmeldung als ortsfeste Komponente der Luftklappenvorrichtung 10 angesehen wird und damit als ortsfestes Bezugssystem zur Beschreibung der am Rahmen gelagerten beweglichen Komponenten der Luftklappenvorrichtung 10 und deren Bewegung dienen soll.
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Die Luftklappenvorrichtung 10 umfasst eine erste, in 1 obere Luftklappenanordnung 14 mit beispielhaft drei identisch ausgebildeten ersten Luftklappen 16, welche um zueinander parallele erste Klappenschwenkachsen S16 zwischen der in 1 gezeigten Sperrstellung und einer etwa in 4 zum größten Teil erreichten Durchlassstellung schwenkbar am Rahmen 12 gelagert sind.
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Die ersten Luftklappen 16 sind jeweils über einen starr mit dem Klappenblatt 16a der ersten Luftklappen 16 verbundenen Anlenkhebel 18 mit einem ersten Verbindungssteg 20 zur gemeinsamen Verlagerungsbewegung relativschwenkbar gekoppelt.
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Die Luftklappenvorrichtung 10 umfasst weiter eine zweite, in 1 untere Luftklappenanordnung 22 mit beispielhaft ebenfalls drei identisch ausgebildeten zweiten Luftklappen 24, welche um zueinander parallele zweite Klappenschwenkachsen S24 zwischen der in 1 gezeigten und bis zum Betriebszustand von 3 größtenteils aufrechterhaltenen Schließstellung und der in 8 gezeigten Offenstellung schwenkbar am Rahmen 12 gelagert sind.
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Tatsächlich sind die zweiten Luftklappen 24 und die ersten Luftklappen 16 im Wesentlichen identisch ausgebildet, was deren Fertigung und Montage erheblich erleichtert. Daher sind auch die zweiten Luftklappen 24 jeweils über einen starr mit dem Klappenblatt 24a der zweiten Luftklappen 24 verbundenen Anlenkhebel 26 mit einem zweiten Verbindungssteg 28 zur gemeinsamen Verlagerungsbewegung relativschwenkbar gekoppelt.
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Die ersten Luftklappen 16 und die zweiten Luftklappen 24 einschließlich ihrer ersten und zweiten Drehlagerzapfen 30 bzw. 32 sind bevorzugt einstückig als Spritzgussbauteil hergestellt.
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Die Luftklappenvorrichtung 10 umfasst weiter einen Bewegungsantrieb 34, beispielhaft realisiert durch einen Elektromotor 36, welcher ortsfest relativ zum Rahmen 12 angeordnet ist. Der Bewegungsantrieb 34 kann am Rahmen 12 oder am Fahrzeugrahmen oder an einem rahmenfesten Bauteil des Fahrzeugs V angeordnet sein.
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Der Bewegungsantrieb 34 weist eine nicht dargestellte rotierbare Ausgangswelle auf, welche einen Kurbelhebel 36 trägt, der vom Bewegungsantrieb 34 um eine Antriebsschwenkachse 38 drehbar ist. Mit dem Bewegungsantrieb 34 ist auch die Antriebsschwenkachse 38 ortsfest bzw. rahmenfest.
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Zur Bewegungskopplung der ersten und der zweiten Luftklappenanordnung 14 bzw. 22 miteinander ist eine Bewegungskopplung 40 in Gestalt eines Kniehebelgetriebes 42 vorgesehen. Das Kniehebelgetriebe 42 weist einen ersten Kniehebel 44 und einen zweiten Kniehebel 46 auf.
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Der erste Kniehebel 44 ist um eine erste Kniehebelachse 48 schwenkbar mit dem ersten Verbindungssteg 20 und damit mit allen ersten Luftklappen 16 gekoppelt.
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Wie insbesondere aus 8 erkennbar ist, ist der erste Kniehebel 44 in einem ersten Abstand a1 von der ersten Kniehebelachse 48 unter Bildung eines Kniegelenks 52 um eine Kniegelenkachse 50 schwenkbar mit dem zweiten Kniehebel 46 verbunden.
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Der zweite Kniehebel 46 ist in einem zweiten Abstand a2 von der Kniegelenkachse 50 um eine zweite Kniehebelachse 54 schwenkbar mit dem zweiten Verbindungssteg 28 gekoppelt. Im dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Abstände a1 und a2 betragsmäßig gleich groß.
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Das Kniehebelgetriebe 42 weist also keine einzigen bezüglich des Rahmens 12 ortsfeste Anordnung oder Festlegung auf, sodass das Kniehebelgetriebe 42 nicht nur rotatorisch verlagerbare Kniehebel 44 und 46 aufweist, sondern sodass beide Kniehebel 44 und 46 des Kniehebelgetriebes 42 relativ zum Rahmen 12 translatorisch verlagerbar sind.
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Der Kurbelhebel 36 ist in einem Kurbelabstand a3 von der Antriebsschwenkachse 38 um eine Kurbelachse 56 schwenkbar mit dem Kniegelenk 52 und damit mit beiden Kniehebeln 44 und 46 verbunden. Die Kurbelachse 56 ist im vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kniegelenkachse 50 identisch. Der Kurbelabstand a3 ist geringfügig, etwa 5 bis 10 %, größer gewählt als der betragsmäßig größere Abstand aus erstem Abstand a1 und zweitem Abstand a2. Da vorliegend die beiden Abstände a1 und a2 gleich groß sind, gilt diese Aussage für beide Abstände.
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In dem in den 1 und 8 gezeigten Sperr-Betriebszustand beträgt der Abstand a4 zwischen der Antriebsschwenkachse 38 und der zweiten Kniehebelachse 54 nicht mehr als 25 % des betragsmäßig größeren Abstands aus erstem Abstand a1 und zweitem Abstand a2. Da vorliegend die beiden Abstände a1 und a2 gleich groß sind, gilt diese Aussage für beide Abstände.
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Im dargestellten Beispiel ist die Stellung des Kniegelenkgetriebes 42 in dem in 7 gezeigten Durchlass-Betriebszustand im Wesentlichen die gleiche wie in dem in 1 gezeigten Sperr-Betriebszustand, jedoch ist das Kniegelenkgetriebe 42 dann um den bei der Verstellung vom Durchlass-Betriebszustand in den Sperr-Betriebszustand zurückgelegten Schwenkweg der mit der Kniegelenkachse 50 identischen Kurbelachse 56 verlagert. Der ortsfesten Antriebsschwenkachse 38 ist im Durchlass-Betriebszustand von 7 dann die erste Kniehebelachse 48 näher gelegen als die zweite Kniehebelachse 54, wobei der Abstand zwischen der Antriebsschwenkachse 38 und der ersten Kniehebelachse 48 im Durchlass-Betriebszustand bevorzugt ebenfalls dem Abstand a4 der Antriebsschwenkachse 38 von der zweiten Kniegelenkachse 56 in der Sperr-Betriebsstellung entspricht.
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Eine Baugruppe aus Kniehebelgetriebe 42 und daran angelenktem Kurbelhebel 36 nimmt in der bevorzugten Ausführungsform der 1 bis 8 im Sperr-Betriebszustand und im Durchlass-Betriebszustand bezüglich einer die Kniegelenkachse 50 enthaltenden und den zwischen erstem und zweitem Kniehebel 44 bzw. 46 im Sperr- und Durchlass-Betriebszustand gebildeten Winkel halbierenden Ebene E spiegelbildliche Konfigurationen ein.
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In 2 ist der Kurbelhebel 36 aus der Perspektive des Betrachters der 1 bis 7 ein Stück weit im Uhrzeigersinn um die Antriebsschwenkachse 38 gedreht worden. Weil jedoch die Antriebsschwenkachse 38 nahe an der zweiten Kniehebelachse 54 gelegen ist, bewirkt die Schwenkbewegung des Kurbelhebels 36 im Übergang von 1 nach 2 eine überwiegend rotatorische Bewegung des zweiten Kniehebels 46 und eine stärker translatorische Bewegung des ersten Kniehebels 44. Daher werden die ersten Luftklappen 16 der ersten Luftklappenanordnung 14 stärker aus ihrer Sperrstellung bewegt als die zweiten Luftklappen 24 der zweiten Luftklappenanordnung 22 aus ihrer Schließstellung bewegt werden. Die Verlagerung der zweiten Luftklappenanordnung 22 im Übergang von 1 nach 2 ist vernachlässigbar.
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Im Übergang von der 2 zu der 3 und weiter zu jeder folgenden Figur führt der Kurbelhebel 36 stets ein rotatorische Bewegungsinkrement im Uhrzeigersinn um die Antriebsschwenkachse 38 aus. Von 2 schrittweise über jede einzelne Zwischenfigur nimmt der rotatorische Bewegungsanteil des zweiten Kniehebels 46 ab und nimmt dessen translatorischer Bewegungsanteil zu. Umgekehrt nimmt der translatorische Bewegungsanteil des ersten Kniehebels 44 schrittweise ab und nimmt dessen rotatorischer Bewegungsanteil schrittweise zu.
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Mit der Abnahme des rotatorischen Bewegungsanteils eines Kniehebels nimmt der vom Bewegungsantrieb 34 über den Kniehebel an die an seiner Kniehebelachse angekoppelte Luftklappe übertragene Verlagerungsbetrag ab und mit der Zunahme des translatorischen Bewegungsanteils eines Kniehebels nimmt der übertragene Verlagerungsbetrag zu. So wird erreicht, dass die beiden Luftklappenanordnungen 14 und 22 asynchron zwischen dem dargestellten Sperr-Betriebszustand und dem dargestellten Durchlass-Betriebszustand der Luftklappenvorrichtung 10 mit nur einem Bewegungsantrieb 34 verlagert werden können.
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Im Übergang zwischen dem Durchlass-Betriebszustand und dem Sperr-Betriebszustand wird das Kniehebelgetriebe 42 zunächst ausgehend von einer stärker gestreckten Getriebestellung in eine stärker gefaltete Getriebestellung und weiter wieder in eine stärker gestreckte Getriebestellung verstellt. Gleichzeitig zu dieser Faltungsbewegung des Kniehebelgetriebes 42 wird das Kniehebelgetriebe 42 translatorisch orthogonal zu den zueinander parallelen Achsen des Kniehebelgetriebes 42 verlagert.
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In 7 mit dem dort dargestellten Durchlass-Betriebszustand sind die erste, in 1 obere Teil-Luftdurchlassöffnung 60a und die zweite, in 2 untere Teil-Luftdurchlassöffnung 60b gut zu erkennen, welche gemeinsam eine Luftdurchlassöffnung 60 der Luftklappenvorrichtung 10 bilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017222678 A1 [0003, 0005, 0006]
- DE 102011055394 A1 [0007]
- DE 102019002333 A1 [0008]
