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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftklappenanordnung, umfassend einen Luftklappenträger mit einer den Luftklappenträger durchsetzenden Luftdurchlassöffnung, wobei an dem Luftklappenträger eine Mehrzahl von längs einer Folgerichtung unmittelbar aufeinander folgend angeordneten Luftklappen beweglich gelagert sind, welche in die Luftdurchlassöffnung einragend oder die Luftdurchlassöffnung überspannend am Luftklappenträger angeordnet sind, wobei jede Luftklappe aus der Mehrzahl von längs der Folgerichtung unmittelbar aufeinander folgenden Luftklappen verstellbar ist zwischen einer Sperrbetriebsstellung, in welcher die jeweilige Luftklappe eine durchströmbare Querschnittsfläche der Luftdurchlassöffnung stärker verringert, und einer Durchlassbetriebsstellung, in welcher die jeweilige Luftklappe die durchströmbare Querschnittsfläche der Luftdurchlassöffnung weniger stark verringert, wobei je zwei unmittelbar in Folgerichtung benachbarte Luftklappen durch je ein Kopplungsbauteil zur gemeinsamen Bewegung zwischen ihrer Sperrbetriebsstellung und ihrer Durchlassbetriebsstellung gekoppelt sind, wobei die Luftklappenanordnung einen Bewegungsantrieb umfasst, welcher mit einer Luftklappe als einer Antriebs-Luftklappe aus der Mehrzahl von längs der Folgerichtung unmittelbar aufeinander folgenden Luftklappen zur Übertragung von Antriebskraft gekoppelt ist, wobei eine erste Betriebsstellung aus der Sperrbetriebsstellung und der Durchlassbetriebsstellung durch eine erste Anschlagsanordnung definiert ist, die eine Bewegung einer in Folgerichtung mit Abstand von der Antriebs-Luftklappe angeordnete erste Steuer-Luftklappe in einem bestimmungsgemäßen Normalbetrieb zur Veränderung der durchströmbaren Querschnittsfläche der Luftdurchlassöffnung über die erste Betriebsstellung hinaus behindert.
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Eine derartige Luftklappenanordnung ist aus der
WO 2019/152520 A1 bekannt. Diese offenbart einen die Mehrzahl von Luftklappen verbindenden Verbindungssteg, welcher aus einer Mehrzahl relativ zueinander schwenkbarer Elemente aus paarweise unterschiedlichen Materialien gebildet ist. Über diesen mehrteiligen Verbindungssteg mit gelenkig gekoppelten Elementen ist die Mehrzahl von in Folgerichtung aufeinanderfolgenden Luftklappen zur gemeinsamen Verschwenkbewegung zwischen der Sperrbetriebsstellung und der Durchlassbetriebsstellung gekoppelt. Die Verwendung des gelenkigen, mehrteiligen Verbindungsstegs dient der Onboard-Diagnose der Luftklappenanordnung hinsichtlich ihrer korrekten Funktionserfüllung.
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Solange alle Luftklappen aus der genannten Mehrzahl vorhanden und bestimmungsgemäß einsatzbereit sind, verhält sich der gelenkige Verbindungssteg wie ein starrer einstückiger Verbindungssteg. Die Luftklappen sind jeweils an einem Gelenkabschnitt des Verbindungsstegs mit diesem verbunden. An einem solchen Gelenkabschnitt sind auch zwei benachbarte Elemente des gelenkigen Verbindungsstegs miteinander verbunden. Ein den Verbindungssteg mit der jeweiligen Luftklappe koppelnder luftklappenseitiger Zapfen verläuft an der einsatzbereiten bekannten Luftklappenanordnung koaxial zur Relativschwenkachse der an dem jeweiligen Gelenkabschnitt zusammentreffenden Elemente zur Bewegungskopplung mit diesen.
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Dann, wenn eine der Luftklappen ausfällt, beispielsweise weil sie durch einen Einschlag zerstört wird und von dem sie tragenden Fahrzeug abfällt, können die gelenkig verbundenen Elemente an dem Gelenkabschnitt ausknicken, da dann eine zuvor durch den koppelnden luftklappenseitigen Zapfen bestehende Zwangsbedingung weggefallen ist. Der sich vom einsatzbereiten gestreckten Zustand des gelenkigen Verbindungsstegs unterscheidende lokal ausgeknickte Zustand kann gemäß der
WO 2019/152520 A1 optisch durch Augenscheinnahme oder durch nicht näher bezeichnete Betriebsparameter des Bewegungsantriebs überprüft und erkannt werden.
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Eine weitere zur Onboard-Diagnose ausgebildete Luftklappenanordnung ist aus der
DE 10 2019 112 701 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart paarweise durch ein Kopplungsbauteil gekoppelte Luftklappen, wobei paarweise benachbarte Kopplungsbauteile zweier Luftklappenpaare durch ein weiteres Kopplungsbauteil miteinander gekoppelt sind. Durch Verrastungs- und Gegenverrastungsformationen an den Kopplungsbauteilen und am Luftklappenträger, welche nur in einem Schadensfall in Eingriff miteinander gelangen können, kann auch an dieser bekannten Luftklappenanordnung der Ausfall einer beliebigen Luftklappe erkannt werden.
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Da Luftklappenanordnungen an Kraftfahrzeugen den thermischen Haushalt des Antriebsaggregats im weitesten Sinne und damit mittelbar das Schadstoffemissionsverhalten eines Kraftfahrzeugs beeinflussen, wird die korrekte Funktion der Luftklappenanordnungen mit zunehmend strenger werdenden Abgasvorschriften immer wichtiger. Dabei ist es vor allen Dingen von Bedeutung, einen Ausfall einer Luftklappe auch dann sicher zu erkennen, wenn diese nicht als Antriebs-Luftklappe unmittelbar mit dem Bewegungsantrieb verbunden ist, sondern nur als Folgeluftklappe über ein Gestänge oder Getriebe.
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Ausgehend von der
WO 2019/152520 A1 , deren Luftklappenanordnung sehr aufwändig aufgebaut ist, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung die eingangs genannte Luftklappenanordnung derart weiterzubilden, dass mit einfacherem Aufbau weiterhin trotz Verwendung nur eines Bewegungsantriebs für die Mehrzahl von Luftklappen ein Ausfall einer beliebigen Luftklappe aus der Mehrzahl sicher erfassbar ist.
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Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung an einer gattungsgemäßen Luftklappenanordnung dadurch, dass nur die erste Steuer-Luftklappe unmittelbar durch die erste Anschlagsanordnung im bestimmungsgemäßen Normalbetrieb in ihrer Bewegung über die erste Betriebsstellung hinaus behindert ist und dass eine erste Gruppe aus Luftklappen, umfassend die Antriebs-Luftklappe und die die Antriebs-Luftklappe und die erste Steuer-Luftklappe durch Kopplungsbauteile miteinander verbindenden Zwischen-Luftklappen, mittelbar durch die erste Anschlagsanordnung im bestimmungsgemäßen Normalbetrieb in ihrer Bewegung über die erste Betriebsstellung hinaus behindert ist. Somit kann die ordnungsgemäße und erwartete Bewegungsbehinderung der ersten Steuer-Luftklappe bei Erreichen der ersten Betriebsstellung als Signal für ein korrektes Funktionieren der gesamten Luftklappenanordnung ausgewertet werden. Die Bewegungsbehinderung nur der ersten Steuer-Luftklappe wird über die einzelnen Kopplungsbauteile bis hin zur Antriebs-Luftklappe übertragen. Jede im Kraftübertragungspfad zwischen dem Bewegungsantrieb und einem luftklappenträgerseitigen Gegenanlageabschnitt der ersten Anschlagsanordnung gelegene Luftklappe, einschließlich Antriebs-Luftklappe, gegebenenfalls eine oder mehrere Zwischen-Luftklappen und die Steuer-Luftklappe, oder ein in diesem Kraftübertragungspfad gelegenes Kopplungsbauteil ist für die ordnungsgemäße Beendigung der Verstellbewegung der Mehrzahl von Luftklappen zur ersten Betriebsstellung hin notwendig. Fällt auch nur eine Luftklappe aus der Mehrzahl von Luftklappen aus oder fällt auch nur ein Kopplungsbauteil im Kraftübertragungspfad zwischen dem Bewegungsantrieb und dem luftklappenträgerseitigen Gegenanlageabschnitt der ersten Anschlagsanordnung aus, wird der Bewegungsantrieb nicht mehr wie erwartet bei Erreichen der ersten Betriebsstellung durch die Steuer-Luftklappe und die erste Anschlagsanordnung blockiert, sondern kann sich abweichend vom bestimmungsgemäßen Normalbetrieb weiter bewegen. Durch Erfassung dieser überschüssigen Bewegung, welche einen vom bestimmungsgemäßen Normalbetrieb abweichenden Zustand anzeigt, kann die komplette Mehrzahl der in der Folgerichtung auf einander folgenden und zur gemeinsamen Bewegung miteinander gekoppelten Luftklappen auf ordnungsgemäßes Funktionieren überprüft werden. Dabei kann ein Schaden an jeder einzelnen Luftklappe oder an jedem einzelnen Kopplungsbauteil erkannt werden.
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Zur Klarstellung: die Antriebs-Luftklappe ist diejenige Luftklappe aus der Mehrzahl von Luftklappen, welche ohne Zwischenanordnung einer weiteren Luftklappe kraftübertragend mit dem Bewegungsantrieb gekoppelt ist. Zwischen dem Bewegungsantrieb und der Antriebs-Luftklappe kann ein Getriebe angeordnet sein, um eine Bewegungsgeschwindigkeit eines Ausgangsglieds des Bewegungsantriebs an eine gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit der Luftklappen anzupassen.
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Zu Erzielung einer möglichst feinen Auflösung der Onboard-Diagnose verbindet jedes Kopplungsbauteil nur genau zwei in Folgerichtung benachbarte Luftklappen miteinander. Die Mehrzahl von Luftklappen umfasst daher bevorzugt um genau eine Luftklappe mehr als sie Kopplungsbauteile aufweist, sofern, was aufgrund des geringeren Herstellungs- und Montageaufwands bevorzugt ist, nur ein Kopplungsstrang existiert, längs welchem die Luftklappen durch Kopplungsbauteile miteinander kraftübertragend gekoppelt sind. Um die Durchströmung der Luftdurchlassöffnung durch den Kopplungsstrang möglichst nicht zu stören, befindet sich der Kopplungsstrang bevorzugt an einem Längsende der jeweiligen Luftklappen. Dies ist bevorzugt dasjenige Längsende der Luftklappen, welches dem Längsende entgegengesetzt ist, an welchem der Bewegungsantrieb seine Antriebskraft an die Antriebs-Luftklappe überträgt.
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In an sich bekannter Weise kann jede Luftklappe einen Betätigungshebel aufweisen, welcher von einer Klappenfläche auskragt, mit der durch Verstellung der Luftklappen relativ zum Luftklappenträger eine Veränderung der durchströmbaren Querschnittsfläche der Luftdurchlassöffnung erreicht wird.
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Wenngleich die Mehrzahl an Luftklappen translatorisch zwischen ihrer Sperrbetriebsstellung und ihrer Durchlassbetriebsstellung verstellbar sein können, sind sie aufgrund des geringeren Bedarfs an Bewegungsraum bzw. aufgrund der vorteilhaften Gestalt des Bewegungsraums bevorzugt schwenkbeweglich, besonders bevorzugt nur schwenkbeweglich, zwischen ihrer Sperrbetriebsstellung und ihrer Durchlassbetriebsstellung verstellbar. Die Mehrzahl von Luftklappen ist bevorzugt mit parallelen virtuellen Schwenkachsen am Luftklappenträger angeordnet, wobei die virtuellen Schwenkachsen in der Folgerichtung aufeinanderfolgen. Bevorzugt liegen die virtuellen Schwenkachsen der einzelnen Luftklappen aus der Mehrzahl von Luftklappen in einer gemeinsamen virtuellen Ebene.
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Ein Kopplungsbauteil bildet gemeinsam mit den Luftklappen und dem Luftklappenträger bevorzugt ein Parallelogramm-Viergelenk-Getriebe, so dass das Kopplungsbauteil eine Bewegung zwischen den durch es verbundenen Luftklappen ohne Über- oder Untersetzung überträgt. Die virtuellen Anlenkachsen eines Kopplungsbauteils, die jeweils an der Verbindungsstelle einer Luftklappe mit dem Kopplungsbauteil gebildet sind, weisen daher bevorzugt den gleichen Abstand voneinander auf wie die Schwenkachsen der durch das Kopplungsbauteil gekoppelten Luftklappen. Dies gilt bevorzugt für alle Luftklappen von der Antriebs-Luftklappe bis zur Steuer-Luftklappe.
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Bevorzugt ist ein Kopplungsbauteil, welches zwei in Folgerichtung benachbarte Luftklappen miteinander koppelt, jeweils an dem Betätigungshebel der Luftklappen schwenkbar angelenkt.
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Grundsätzlich kann es ausreichen, nur eine der genannten Betriebsstellungen für eine Onboard-Diagnose zu überprüfen. Ein detaillierteres Schadensbild kann jedoch dann ermittelt werden, wenn auch die jeweils andere, dann zweite Betriebsstellung zur Überprüfung der korrekten Funktion der Luftklappenanordnung herangezogen werden kann. Aus diesem Grunde ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass eine von der ersten verschiedene zweite Betriebsstellung aus der Sperrbetriebsstellung und der Durchlassbetriebsstellung durch eine zweite Anschlagsanordnung definiert ist, die eine Bewegung einer in Folgerichtung mit Abstand von der Antriebs-Luftklappe angeordnete zweite Steuer-Luftklappe in einem bestimmungsgemäßen Normalbetrieb zur Veränderung der durchströmbaren Querschnittsfläche der Luftdurchlassöffnung über die zweite Betriebsstellung hinaus behindert, wobei nur die zweite Steuer-Luftklappe unmittelbar durch die zweite Anschlagsanordnung im bestimmungsgemäßen Normalbetrieb in ihrer Bewegung über die zweite Betriebsstellung hinaus behindert ist und eine zweite Gruppe aus Luftklappen, umfassend die Antriebs-Luftklappe und die die Antriebs-Luftklappe und die zweite Steuer-Luftklappe durch Kopplungsbauteile miteinander verbindenden Zwischen-Luftklappen, mittelbar durch die zweite Anschlagsanordnung im bestimmungsgemäßen Normalbetrieb in ihrer Bewegung über die zweite Betriebsstellung hinaus behindert ist.
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Zwar ist es grundsätzlich vorstellbar, dass die erste Steuer-Luftklappe und die zweite Steuer-Luftklappe unterschiedliche Luftklappen sind. Bevorzugt sind jedoch die erste Steuer-Luftklappe und die zweite Steuer-Luftklappe dieselbe Luftklappe. Das ist bevorzugt jene Luftklappe, die in Folgerichtung am weitesten von der Antriebs-Luftklappe entfernt ist oder/und jene Luftklappe, welche von der Antriebs Luftklappe durch die größtmögliche Anzahl an dazwischen angeordneten Kopplungsbauteilen getrennt ist.
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Um den oben erläuterten überschüssigen Bewegungsweg erfassen zu können, kann die Luftklappenanordnung eine Erfassungsvorrichtung aufweisen, welche mit dem Bewegungsantrieb derart zusammenwirkt, dass die Erfassungsvorrichtung erfasst, ob ein Bewegungsbetrieb des Bewegungsantriebs zur Verstellung der Mehrzahl von Luftklappen zwischen der Sperrbetriebsstellung und der Durchlassbetriebsstellung einer Verstellung der Mehrzahl von Luftklappen zu einer außerhalb des Verstellbereichs zwischen der Sperrbetriebsstellung und der Durchlassbetriebsstellung gelegenen Sonderstellung hin entspricht. Die Erfassungsvorrichtung kann Teil des Bewegungsantriebs sein, etwa Teil einer Antriebssteuerung des Bewegungsantriebs, oder kann eine gesonderte Vorrichtung sein, die sogar in räumlicher Entfernung vom Luftklappenträger angeordnet sein kann.
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Zur Erfassung der Sonderstellung muss der Bewegungsantrieb nicht stillstehen, denn eine Sonderstellung ist auch dann zwangsweise erreicht, wenn der noch fortdauernde Bewegungsbetrieb einer Stellung außerhalb des für die bestimmungsgemäße Verstellung der Luftklappen erwarteten oder/und vorbestimmten Verstellbereichs entspricht. Dauert der Bewegungsbetrieb des Bewegungsantriebs noch fort, kann der Bewegungsantrieb in der Regel nur Zustände erreichen, die noch weiteren Sonderstellungen entsprechen, die ebenfalls außerhalb des erwarteten oder/und vorbestimmten Verstellbereichs liegen. Denn eine Bewegungsrichtungsumkehr des Bewegungsantriebs innerhalb eines Bewegungsbetriebs zur bestimmungsgemäßen Verstellung der Mehrzahl von Luftklappen zwischen der Sperrbetriebsstellung und der Durchlassbetriebsstellung ist in der Regel nicht vorgesehen. Der Bewegungsantrieb kann jedoch zu Erfassung der Sonderstellung stillstehen, um einen eindeutigen, sich nicht weiter ändernden Zustand des Bewegungsantriebs zu Diagnosezwecken zu erfassen.
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Die Erfassungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Erfassung, ob das Betriebsende der Sonderstellung entspricht, auf Grundlage einer Zeitdauer des Bewegungsbetriebs oder/und einer Stellung eines Ausgabeglieds des Bewegungsantriebs durchzuführen. Die Erfassungsvorrichtung kann daher eine Uhr zur Messung einer Zeitdauer, etwa einer Betriebsdauer des Bewegungsantriebs, oder/und wenigstens einen Positionssensor zur Erfassung einer Position des Ausgabeglieds umfassen. Bevorzugt ist der Bewegungsantrieb ein rotatorischer Elektromotor. Dann können Teile des Elektromotors auch Teile des Positionssensors sein.
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Da wenigstens eine Betriebsstellung aus Sperrbetriebsstellung und Durchlassbetriebsstellung durch eine Anschlagsanordnung definiert ist, wird der Bewegungsantrieb der ordnungsgemäß funktionierenden Luftklappenanordnung beim Anfahren der betreffenden Betriebsstellung zwangsweise angehalten. Dann jedoch, wenn der Kraftübertragungspfad zwischen dem Bewegungsantrieb und dem luftklappenträgerseitigen Gegenanlageabschnitt der ersten oder/und der zweiten Anschlagsanordnung durch Wegfall oder Defekt wenigstens einer Luftklappe oder/und durch Wegfall oder Defekt wenigstens eines Kopplungsbauteils unterbrochen ist, kann der Bewegungsantrieb beim Anfahren der Betriebsstellung, da die Anschlagsanordnung dann nicht auf ihn zurückwirkt, länger als bei bestimmungsgemäßen Normalbetrieb betrieben werden, sodass die Betriebsdauer des Bewegungsantriebs ein Indikator für die Funktionstüchtigkeit der Luftklappenanordnung ist.
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Um bei schadhafter Luftklappenanordnung zu verhindern, dass der Bewegungsantrieb die Antriebs-Luftklappe und etwaige mit dieser über Kopplungsbauteile noch verbundene Zwischen-Luftklappen in unvorteilhafte Stellungen bewegt, kann die Luftklappenanordnung eine erste OBD-Anschlagsanordnung umfassen, welche eine Bewegung der Antriebs-Luftklappe in einer ersten Bewegungsrichtung in einem Bereich außerhalb des Verstellbereichs zwischen der Sperrbetriebsstellung und der Durchlassbetriebsstellung behindert.
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Damit im Schadensfall eine definierte Endstellung für jede der beiden Betriebsstellungen angefahren werden kann, kann die Luftklappenanordnung eine zweite OBD-Anschlagsanordnung umfassen, welche eine Bewegung der Antriebs-Luftklappe in einer der ersten entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung in einem Bereich außerhalb des Verstellbereichs zwischen der Sperrbetriebsstellung und der Durchlassbetriebsstellung behindert.
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Für die OBD-Anschlagsanordnung gilt im Zusammenhang mit der Antriebs-Luftklappe dasselbe, was für die zuvor genannte Anschlagsanordnung im Zusammenhang mit der Steuer-Luftklappe gilt, und zwar bevorzugt sowohl für die erste als auch für die zweite OBD-Anschlagsanordnung und sowohl für die erste als auch für die zweite zuvor genannte Anschlagsanordnung: ein zur gemeinsamen Bewegung mit der Luftklappe ausgebildeter Abschnitt, also entweder ein Abschnitt der Luftklappe selbst oder beispielsweise der Betätigungshebel der jeweiligen Luftklappe weist einen zur Anlage an einem luftklappenträgerseitigen Gegenanlageabschnitt ausgebildeten Anlageabschnitt auf. Ein bevorzugt starr mit dem Luftklappenträger verbundener Abschnitt oder ein Abschnitt des Luftklappenträgers bildet den Gegenanlageabschnitt, von welchem der an ihm anliegende Anlageabschnitt nur in einer Richtung abgehoben werden kann.
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Um eine unerwünschte unmittelbare Kraftübertragung zwischen zwei Kopplungsbauteilen zu vermeiden, da diese einen Schaden der Luftklappenanordnung kaschieren könnte, gilt gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung für wenigstens eine Zwischen-Luftklappe, bevorzugt für jede Zwischen-Luftklappe, dass ein erstes Kopplungsbauteil, welches die Zwischen-Luftklappe mit ihrer entgegen der Folgerichtung benachbarten Luftklappe zur gemeinsamen Verstellbewegung koppelt, und ein zweites Kopplungsbauteil, welches die Zwischen-Luftklappe mit ihrer in Folgerichtung benachbarten Luftklappe zur gemeinsamen Verstellbewegung koppelt, frei von einer unmittelbaren Verbindung miteinander sind. Bevorzugt sind das erste und das zweite Kopplungsbauteil an einem gemeinsamen Zapfen der Zwischen-Luftklappe angelenkt, wobei der Zapfen bevorzugt von den Betätigungshebel auskragt. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass jedes Kopplungsbauteil an der Zwischen-Luftklappe über einen eigenen Zapfen um die jeweilige Zapfenachse drehbar mit der Zwischen-Luftklappe gekoppelt ist. Der hierfür anfallende Herstellungsaufwand ist jedoch unnötig hoch. Ganz allgemein gilt daher bevorzugt für wenigstens eine Zwischen-Luftklappe, bevorzugt für alle Zwischen-Luftklappen, dass ein erstes Kopplungsbauteil, welches die Zwischen-Luftklappe mit ihrer entgegen der Folgerichtung benachbarten Luftklappe zur gemeinsamen Verstellbewegung koppelt, und ein zweites Kopplungsbauteil, welches die Zwischen-Luftklappe mit ihrer in Folgerichtung benachbarten Luftklappe zur gemeinsamen Verstellbewegung koppelt, an einem gemeinsamen, starr mit der Zwischen-Luftklappe verbundenen Zapfen angelenkt sind.
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Die vorliegende Luftklappenanordnung ist derart ausgebildet, dass ein außerhalb des bestimmungsgemäßen Normalbetriebs liegender Betriebszustand der Luftklappenanordnung zu einer Unterbrechung des Kraftübertragungspfads vom Bewegungsantrieb bis zur ersten oder/und zweiten Anschlagsanordnung führt. Diese Unterbrechung kann, wie oben dargelegt, von der Erfassungsvorrichtung einfach erfasst werden. Damit sich diese Unterbrechung des Kraftübertragungspfads in einem Schadensfall einer Luftklappe oder/und eines Kopplungsbauteils möglichst sicher einstellt, ist bevorzugt ein Kopplungsbauteil an nur einer von zwei durch das Kopplungsbauteil verbundenen Luftklappen gegen ein Entfernen von der Luftklappe, insbesondere gegen ein Entfernen von dem Zapfen, an welchem das Kopplungsbauteil bevorzugt angelenkt ist, gesichert. Beispielsweise kann einer der koppelnden Zapfen eine federnde Hintergriffsformation, etwa einen federnden Rastvorsprung, aufweisen, während der jeweils andere der koppelnden Zapfen eine Ausnehmung des Kopplungsbauteils nicht hintergreift. Das Kopplungsbauteil wäre dann von dem anderen koppelnden Zapfen ohne weiteres längs der Zapfenachse abziehbar, wenn es nicht durch den einen Zapfen gesichert wäre.
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In Weiterbildung des zuvor entwickelten Gedankens kann nur das an der Antriebs-Luftklappe angelenkte Kopplungsbauteil und dass an der Steuer-Luftklappe angelenkte Kopplungsbauteil von einem Bauteil, insbesondere dem Zapfen, der Antriebs-Luftklappe bzw. von der Steuer-Luftklappe verliergesichert sein. Die beiden von der Antriebs-Luftklappe und von der Steuer-Luftklappe ausgehenden Kopplungsbauteile können ein zwischen ihnen gelegenes Kopplungsbauteil, welches lediglich zwei Zwischen-Luftklappen miteinander koppelt, überlappen und so gegen ein Abziehen von den Zwischen-Luftklappen sichern. In entgegengesetzter Richtung kann der Betätigungshebel der jeweiligen Zwischen-Luftklappe eine körperliche Bewegungsbarriere für das Kopplungsbauteil der beiden Zwischen-Luftklappen bilden, sodass das Kopplungsbauteil der Zwischen-Luftklappen an einem Ende zwischen dem von der Antriebs-Luftklappe ausgehenden Kopplungsbauteil und dem Betätigungshebel der einen Zwischen-Luftklappe und am anderen Ende zwischen dem von der Steuer-Luftklappe ausgehenden Kopplungsbauteil und dem Betätigungshebel der anderen Zwischen-Luftklappe angeordnet ist.
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Zur Erzielung einer möglichst großen Strecke an aufeinanderfolgenden Luftklappen, welche mit dem vorliegend beschriebenen System auf ihr ordnungsgemäßes Funktionieren überprüft werden können, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Antriebs-Luftklappe einerseits und die erste oder/und die zweite Steuer-Luftklappe andererseits an entgegengesetzten Endbereichen jeweils die äußersten Luftklappen der Mehrzahl von längs der Folgerichtung unmittelbar aufeinander folgend angeordneten Luftklappen sind.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein mit wenigstens einer oben beschriebenen Luftklappenanordnung ausgerüstetes Kraftfahrzeug. Die wenigstens eine Luftklappenanordnung ist bevorzugt an der Fahrzeugvorderseite, etwa am Kühlergrill, angeordnet.
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Die Luftklappenanordnung oder/und das Kraftfahrzeug kann eine Steuervorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, bei einer Inbetriebnahme des Fahrzeugs durch den Fahrer als Prüfroutine wenigstens eine Betriebsstellung, vorzugsweise beide Betriebsstellungen, der Luftklappen anzufahren und zu überprüfen, ob die jeweiligen betriebsmäßigen Endstellungen korrekt als Endstellungen erreicht werden oder nicht. Falls nicht, kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
- 1 eine grobschematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Luftklappenanordnung der vorliegenden Anmeldung, wobei sich die Luftklappen in der Sperrbetriebsstellung befinden,
- 2 eine grobschematische Querschnittsansicht der Luftklappenanordnung von 1 längs der Schnittebene II-II von 1,
- 3 eine grobschematische Querschnittsansicht der Luftklappenanordnung von 1 mit den Luftklappen in der Durchlassbetriebsstellung, und
- 4 eine grobschematische Querschnittsansicht der Luftklappenanordnung von 1 in einer Schadenssituation durch Wegfall der unteren Zwischen-Luftklappe.
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In 1 ist eine in grobschematische Draufsicht dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftklappenanordnung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Luftklappenanordnung 10 umfasst einen Luftklappenträger 12 mit einer oberen Querstrebe 12a, mit einer unteren Querstrebe 12b, mit einer in der Ansicht von 1 linken Seitenwange 12c und mit einer rechten Seitenwange 12d. Der Luftklappenträger 12 umgibt eine Luftdurchlassöffnung 14, welche in der Ansicht von 1 orthogonal zur Zeichenebene der 1 mit Luft durchströmbar ist, wenn die Luftklappenanordnung 10 einen hierfür geeigneten Betriebszustand einnimmt. Luftklappenanordnung 10 ist an einem Fahrzeug V angeordnet, etwa im Bereich eines Kühlergrills.
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Die Luftklappenanordnung 10 weist einen beispielhaft an der rechten Seitenwange 12d angeordneten Bewegungsantrieb 16 in Gestalt eines rotatorischen Elektromotors auf. Eine Ausgangswelle 18 ist mit einer Antriebs-Luftklappe 20 drehmomentübertragend gekoppelt. Die Antriebs-Luftklappe 20 ist die der oberen Querstrebe 12a nächstgelegene Luftklappe. Ihre in 2 mit S20 bezeichnete Schwenkachse verläuft parallel zu den Querstreben 12a und 12b.
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In einer Folgerichtung F folgen auf die Antriebs-Luftklappe 20 eine obere Zwischen-Luftklappe 22, eine untere Zwischen-Luftklappe 24 und eine Steuer-Luftklappe 26.
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Alle Luftklappen 20, 22, 24 und 26 sind bevorzugt identisch ausgebildet und sind über längsendseitige Lagerzapfen 28 an den jeweils nächstgelegenen Seitenwangen 12c und 12d um ihre in 2 gezeigten, orthogonal zur Zeichenebene von 2 verlaufenden Schwenkachsen S20, S22, S24 und S26 schwenkbar gelagert. Daher überspannen die Luftklappen 20, 22, 24 und 26 die Luftdurchlassöffnung 14.
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In den Darstellungen von 1 und 2 befinden sich die Luftklappen 20, 22, 24 und 26 in ihrer jeweiligen Sperrbetriebsstellung, in welcher sie die Luftdurchlassöffnung 14 maximal verdecken und eine Luftströmung durch die Luftdurchlassöffnung 14 im Wesentlichen verhindern.
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Jede Luftklappe 20, 22, 24 und 26 weist an ihrem vom Bewegungsantrieb 16 ferngelegenen, der Seitenwange 12c nächstgelegenen Längsende einen Betätigungshebel 30 auf, welcher auch der Übertragung von Kraft und Bewegung zwischen den Luftklappen 20, 22, 24 und 26 dient. Von jedem Betätigungshebel 30 kragt ein Zapfen 32 aus, und zwar im dargestellten Beispiel in Richtung vom Bewegungsantrieb 16 weg. Die Zapfenlängsachsen der Zapfen 32 sind zueinander und zu den Luftklappen-Schwenkachsen S20, S22, S24 und S26 parallel.
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Die Zapfen 32 der Antriebs-Luftklappe 20 und der oberen Zwischen-Luftklappe 22 und damit die Antriebs-Luftklappe 20 und die obere Zwischen-Luftklappe 22 sind durch ein erstes Kopplungsbauteil 34 miteinander gekoppelt. Die obere Zwischen-Luftklappe 22 und die untere Zwischen-Luftklappe 24 sind über ihre Zapfen 32 mittels eines zweiten Kopplungsbauteils 36 miteinander gekoppelt. Die untere Zwischen-Luftklappe 24 und die Steuer-Luftklappe 26 sind über ihre Zapfen 32 mittels eines dritten Kopplungsbauteils 38 gekoppelt.
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Die Kopplungsbauteile 34, 36 und 38 bilden gemeinsam mit den Luftklappen 20, 22, 24 und 26 einen Kraftübertragungspfad vom Bewegungsantrieb 16 zu einem in 2 gezeigten ersten, am Luftklappenträger 12 ausgebildeten Gegenanlageabschnitt 40a, an welchem ein erster Anlageabschnitt 40b der Steuer-Luftklappe 26 in der dargestellten Sperrbetriebsstellung anliegt. Der erste Gegenanlageabschnitt 40a und der erste Anlageabschnitt 40b bilden eine erste Anschlagsanordnung 40. Diese begrenzt den Bewegungsweg der Steuer-Luftklappe 26 und damit bei funktionierender Luftklappenanordnung 10 den Bewegungsweg aller Luftklappen 20, 22, 24 und 26 bei deren Verlagerung in die in den 1 und 2 dargestellte Sperrbetriebsstellung.
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Ebenfalls bereits in 2 erkennbar ist ein zweiter Gegenanlageabschnitt 42a am Luftklappenträger 12 sowie ein zweiter Anlageabschnitt 42b an der Steuer-Luftklappe 26, welche gemeinsam eine zweite Anschlagsanordnung 42 bilden, die die in 3 dargestellte Durchlassbetriebsstellung definiert.
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In 3 ist die Luftklappenanordnung 10 in die Durchlassbetriebsstellung verstellt dargestellt. Der zweite Anlageabschnitt 42b der Steuer-Luftklappe 26 liegt in der Durchlassbetriebsstellung am zweiten Gegenanlageabschnitt 42a an. Die Anschlagsanordnung in 40 und 42 begrenzen so bei schadensfreier Luftklappenanordnung 10 in deren bestimmungsgemäßen Normalbetrieb, welcher die Verstellung zwischen den in den 2 und 3 dargestellten Betriebsstellungen betrifft, den Bewegungsweg der Luftklappen 20, 22, 24 und 26 und somit auch den Bewegungsweg der Ausgangswelle 18 des Bewegungsantriebs 16.
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In 4 ist ein Schadensfall dargestellt, bei welchem die untere Zwischen-Luftklappe 24 weggefallen ist, beispielsweise durch Steinschlag. Der Kraftübertragungspfad vom Bewegungsantrieb 16 bis zum ersten Gegenanlageabschnitt 40a ist somit unterbrochen. Die Steuer-Luftklappe 26 befindet sich noch in der Sperrbetriebsstellung, in die sie zuletzt gemeinsam mit den Luftklappen 20 und 22 sowie mit der noch vorhandenen unteren Zwischen-Luftklappe 24 verstellt wurde.
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Nach Wegfall der unteren Zwischen-Luftklappe 24 wurde die Luftklappenanordnung 10 in die Durchlassbetriebsstellung verstellt, was jedoch nur entlang des noch funktionierenden Rest-Kraftübertragungspfads für die Antriebs-Luftklappe 20 und für die obere Zwischen-Luftklappe 22 ausgeführt wurde. Somit konnte eine ohnehin nicht mehr bewirkte Anlage der Steuer-Luftklappe 26 an dem zweiten Gegenanlageabschnitt 42a nicht auf den Bewegungsantrieb 16 zurückwirken.
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Der Bewegungsantrieb 16 hat daher die Antriebs-Luftklappe 20 und die mit ihr gekoppelte obere Zwischen-Luftklappe 22 so lange in Richtung Durchlassbetriebsstellung verstellt, bis ein OBD-Anlageabschnitt 44b des Betätigungshebels 30 der Antriebs-Luftklappe 20 in Anlage an einen OBD-Gegenanlageabschnitt 44a gelangt ist. Mit Herstellung des Anlageeingriffs zwischen dem OBD-Anlageabschnitt 44b und dem OBD-Gegenanlageabschnitt 44a wurde die Verstellbewegung des Bewegungsantriebs 16 beendet. Der OBD-Gegenanlageabschnitt 44a und der OBD-Anlageabschnitt 44b bilden eine erste OBD-Anschlagsanordnung 44.
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Der Zapfen 32 der Antriebs-Luftklappe (20) und die Seitenwange 12c bilden eine zweite OBD-Anschlagsanordnung 45 (s. 1), welche in entgegengesetzter Bewegungsrichtung wirkt und eine Bewegung des Bewegungsantriebs in Richtung Sperrbetriebsstellung beendet, falls dies nicht zuvor durch die zweite Anschlagsanordnung 42 geschieht. Wie bei der ersten OBD-Anschlagsanordnung 44 erfolgt auch bei der zweiten OBD-Anschlagsanordnung 45 ein Anlageeingriff nur außerhalb des gewöhnlichen bestimmungsgemäßen Verstellbetriebs oder/und Verstellbereichs an einer Sonderposition, die nur im Falle einer beschädigten Luftklappenanordnung 10 erreicht wird.
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Eine in den Bewegungsantrieb 16 integrierte Erfassungs- und Steuervorrichtung 46 (siehe 1) erfasst den Bewegungsweg des Bewegungsantriebs 16 und vergleicht diesen mit einem Soll-Bewegungsweg, welcher gemäß einer vorbestimmten Kalibration zum Erreichen der Durchlassbetriebsstellung ausreicht.
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Die Erfassungs- und Steuervorrichtung 46 stellt fest, dass der vom Bewegungsantrieb 16 im letzten Bewegungsbetrieb zurückgelegte Bewegungsweg länger war als der Soll-Bewegungsweg, mithin also eine Endposition des Bewegungsantriebs 16 und der Antriebs Luftklappe 20 eine außerhalb des bestimmungsgemäßen Verstellbereichs gelegene Sonderposition ist.
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Die Erfassungs- und Steuervorrichtung 46 gibt daraufhin eine Fehlermeldung an eine übergeordnete Steuerung, etwa eine Kfz-Steuerung 48, aus. Anstelle einer kombinierten Erfassungs- und Steuervorrichtung 46 können auch eine Erfassungsvorrichtung und eine davon gesondert ausgebildete, aber signalübertragungsmäßig mit der Erfassungsvorrichtung verbundene Steuervorrichtung vorgesehen sein.
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Für den Wegfall einer jeden Luftklappe 20, 22, 24 und 26 sowie für den Wegfall eines beliebigen Kopplungsbauteils 34, 36 und 38, wäre das Erfassungsergebnis der Steuervorrichtung 46 dasselbe. Das gleiche gilt mutatis mutandis für eine Verstellung der Luftklappenvorrichtung 10 in die Sperrbetriebsstellung bei Fehlen eines der genannten Bauteile.
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Nachzutragen ist, dass nur die Zapfen 32 der Antriebs-Luftklappe 20 und der Steuer-Luftklappe 26 die Kopplungsbauteile 34 bzw. 38 gegen ein Abziehen längs der Zapfen-Längsachse in Richtung vom jeweiligen Betätigungshebel 30 weg sichern. Die genannten Zapfen 32 weisen einen einen federnden Rastvorsprung bildenden Zapfenkopf 32a auf. Die übrigen Zapfen durchsetzen lediglich Öffnungen in den Kupplungsbauteilen 34, 36 und 38, ohne diese zu hintergreifen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2019/152520 A1 [0002, 0004, 0007]
- DE 102019112701 A1 [0005]
