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Allgemein beschäftigt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung für das Thermo-Management eines KFZ-Aggregats, die in Strömungsrichtung hinter der durch die Klappenanordnung verschließbare Luftöffnung angeordnet ist, wobei die Klappenanordnung den durch den Fahrtwind erzeugten Luftstrom steuert, indem die Klappenanordnung die Luftöffnung selektiv öffnet und verschließt.
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Konkret betrifft die Erfindung eine Luftführungssteuerung, die in eine Luftöffnung zur Steuerung von entlang einer Luftströmungsrichtung L einströmender Luft einsetzbar ist oder diese bildet, mit einer Klappenanordnung umfassend mehrere in die Luftöffnung einsetzbare, jalousieartig im Verhältnis zueinander angeordnete Klappen. Jede Klappe weist eine sich entlang einer Klappenlängsachse erstreckende Klappendrehachse und eine sich quer zu dieser Klappendrehachse erstreckende Klappenfläche auf. Die Klappenfläche ist begrenzt durch sich parallel zur Klappendrehachse erstreckende Klappenlängsseiten und quer zur Klappendrehachse ersteckenden Klappenstirnseiten. Üblicherweise sind die Klappenlängsseiten um ein Mehrfaches länger als die Klappenquerseiten, so dass die Klappenfläche eine rechteckige Gestalt aufweist.
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Die Klappen sind mit zueinander beabstandeten, parallel erstreckenden Klappendrehachsen zur Bildung der Klappenanordnung drehbar mit einem die Klappenanordnung aufnehmenden oder haltenden Fügepartner verbindbar, wobei jede Klappe der Klappenanordnung mittels einer Verstellvorrichtung verstellbar ist zwischen einer die Luftöffnung freigebenden Öffnungsstellung und einer die Luftöffnung zumindest teilweise verschließenden Schließstellung zur selektiven Freigabe und zum Verschließen der Luftöffnung zur Realisierung eines Thermo-Managements eines in Luftströmungsrichtung L der Luftöffnung nachgelagerten KFZ-Aggregats, wie z. B. einem Verbrennungsmotor, einer Bremse, aber auch elektronischen oder elektrischen Bauteilen.
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Die Antriebseinheit dreht die Klappen der Klappenanordnung um ihre jeweiligen, beabstandet zueinander angeordneten Klappendrehachsen. Diese Antriebseinheit, häufig auch als „Aktuator“ bezeichnet, ist vorzugsweise ausgebildet als Elektromotor.
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Die Luftöffnung kann also wahlweise in Abhängigkeit von der Motorleistung durch die Klappenanordnung geöffnet und verschlossen werden, indem sich die Klappen um ihre jeweilige Klappenachse um verschiedene Drehwinkel herum zwischen der geöffneten Öffnungsstellung und der geschlossenen Schließstellung drehen. Geschlossen wird die Luftführungsteuerung z.B. für die schnellere Erwärmung des Motors in der Startphase und geöffnet wird die Luftzuführungsteuerung unter Volllast zur besseren Kühlung des Motors.
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Die Klappen umfassen mehrere, drehbar über- oder nebeneinander in dem Rahmen angeordnete Klappen mit einer sich quer zur Fahrtrichtung ersteckenden Klappenlängsachse, die jeweils drehbar in dem Fügepartner, insbesondere einem diese drehbar aufnehmenden Rahmen aufgenommen ist und Klappenflächen umfasst. Die Klappen können aus der geschlossenen Schließstellung, in welcher sich die Klappenflächen im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung erstrecken in eine Öffnungsstellung um ihre jeweilige Klappenlängsachse gedreht werden, in welcher sich die Klappenfläche ganz oder teilweise parallel zur Fahrtrichtung erstreckt.
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Eine solche Klappenanordnung ist beispielsweise aus der
EP 2 855 185 B1 bekannt.
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Nachteile am Stand der Technik
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Gesetzliche Bestimmungen erfordern zunehmend die Überprüfbarkeit und Anzeige von Defekten bei technischen Vorrichtungen in Kraftfahrzeugen. Bei Kraftfahrzeugen wird dieses häufig unter dem Begriff On-Board-Diagnose („OBD“) zusammengefasst. Dabei handelt es sich um ein Fahrzeugdiagnosesystem, dass während des Fahrbetriebes alle abgasbeeinflussenden Systeme überwacht, zusätzlich sind weitere wichtige Steuergeräte vorgesehen, deren Daten durch ihre Software zugänglich sind. Auftretende Fehler werden dem Fahrer über eine Kontrollleuchte angezeigt und im jeweiligen Steuergerät dauerhaft gespeichert. Fehlermeldungen können dann später durch eine Fachwerkstatt über genormte Schnittstellen abgefragt werden.
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Eine Luftzuführungssteuerung muss folglich in dieses Diagnosesystem einbezogen werden. Die bisherigen Lösungen sehen bei jalousieartig, mit parallel zueinander sich erstreckenden Klappendrehachsen das Erfassen eines Klappenbruchs auf zwei Weisen vor. Einerseits direkt an der von dem Aktuator angetriebenen Klappe (Antriebsklappe), wobei der Aktuator das Fehlen der Antriebsklappe daran erkennt, dass diese einen vordefinierten Drehwinkel überschreitet. Die andere Lösung sieht einen Anschlag für die Klappen in der Öffnungsstellung vor, wobei der Aktuator auch hierbei das Fehlen einer Klappe daran erkennt, dass ein diesem Anschlag zugeordneter Drehwinkel überschritten wird.
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Problematisch ist bei bestehenden Luftsteuerungen der Bruch einer Klappe innerhalb eines Klappensystems, weil die Klappenanordnungen die Endschalter bislang an den jeweils äußeren Klappen einer Klappenanordnung angeordnet sind, also nur an der jeweils äußeren Klappe der Klappenanordnung. Dieses ist bei dem Bruch einer „inneren“ Klappe nicht ausreichend, weil dieser Defekt nicht erkannt wird, also einer Klappe, die nicht eine der äußeren Klappen eines Klappensystems darstellt, also eine Klappe, die nicht die oberste und unterste bei Klappenanordnungen mit sich in Einbaulage horizontal erstreckenden Klappendrehachsen oder nicht die links- bzw. rechtsseitig äußerste Klappe bei Klappenanordnungen mit vertikal erstreckenden Klappendrehachsen
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Bricht eine innere Klappe in der Öffnungsstellung, dann kann der Aktuator die Klappenanordnung nicht mehr in die Schließstellung fahren.
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Aufgabe
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zumindest teilweise zu vermeiden und insbesondere eine kostengünstige und verlässliche Luftführungssteuerung vorzusehen.
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Insbesondere soll eine zuverlässige Fehlererfassung auch bei Klappenanordnungen mit mehr als zwei Klappen zuverlässig realisiert werden.
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Erfindung
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte, aber nicht zwingende Merkmale sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Die erfindungsgemäße Luftführungssteuerung ist abstrakt gesprochen so ausgebildet, dass die gesamte Klappenanordnung bei einem Defekt von mindestens einer Klappe an dem Arretierende arretierbar ist.
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Eine solche Luftführungssteuerung angeordnet in oder hinter dem Kühlergitter eines Kraftfahrzeugs wird mitunter auch als „Active Grill Shutter“ bezeichnet, weil diese am Vorderende eines Kraftfahrzeugs unmittelbar hinter oder integriert in einen Kühlergrill oder Kühlergitter eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Jede Klappe der Klappenanordnung weist somit ein Antriebsende aus, welches ausgebildet ist, die Drehbewegung des Aktuators, insbesondere ausgebildet als Elektromotor, auf die Klappen der jalousieartig übereinander oder nebeneinander angeordneten Klappen zu übertragen. Dazu weist jede Klappe an der Klappenstirnseite des Antriebsendes einen auf die Klappendrehachse wirkenden Hebelarm auf, der mit einer als Koppelstange ausgebildeten Verstellvorrichtung drehbar verbindbar ist. Ferner ist jede Klappe der Klappenanordnung an einer Klappenstirnseite als Arretierende ausgebildet. Das bedeutet, dass zwischen dem Klappenzapfen an diesem Arretierende, also an dieser Klappenstirnseite der Klappe und dem aufnehmenden Fügepartner zur Aufnahme des Klappenzapfens eine durch eine Linearverstellung der Klappe arretierbare Formschlussverbindung ausgebildet ist. Diese Formschlussverbindung realisiert in der Normalstellung der in dem Fügepartner drehbar eingesetzten Klappenzapfen der Klappe einen Freilauf, ermöglicht also die Relativbewegung der Klappenzapfen in dem Fügepartner. Nur bei einem Klappenbruch kommt es zu einem Axialversatz der Klappe entlang der Klappenlängsachse bzw. Klappendrehachse, womit sich die Klappe entlang der Klappenlängsachse verstellt im Verhältnis zu dem aufnehmenden Fügepartner und damit die Formschlussverbindung, möglicherweise nach weiterer Ausführung einer Drehung zum Einsatz kommt und eine weitere Bewegung der gebrochenen Klappe verhindert. Deren Arretierung wird über die Koppelstange jedoch auf den Aktuator übertragen, sodass bei einem Klappenbruch jeder Klappe innerhalb der Klappenanordnung das gesamte System als defekt gemeldet wird.
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Die Formschlussverbindung kann zumindest eine Zahnverbindung umfassen, wobei an einem Fügepartner ein Zahn oder Vorsprung, vorzugsweise ein rechteckig oder quadratisch ausgebildeter Zahn vorgesehen ist, der mit einer in Drehrichtung wirkenden Anschlagfläche gegen einen korrespondierend ausgebildeten Absatz oder Anschlag des korrespondierenden Fügepartners anschlägt.
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Bevorzugt umfasst die Formschlussverbindung genau einen Zahn, kann aber auch mehrere Zähne im Sinne einer Keilwellenverbindung umfassen. Ein Zahn hat den Vorteil, dass mit diesem eine gewünschte Fail-Safe-Position besonders gut angefahren werden kann, weil der Zahn in der korrespondierenden Führung des Fügepartners bis zu dem Anschlag bewegbar ist und an dieser Anschlagstelle die Klappenanordnung somit in der geöffneten Stellung verharrt.
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Vorzugsweise ist die Formschlussverbindung bzw. der Zahn, genauer der eine Zahn als radial von der äußeren Mantelfläche des Klappenzapfens, vorzugsweise endseitig abragender Finger oder Anschlag ausgebildet, der in einer korrespondierenden Ausnehmung des Fügepartners läuft.
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Erfindungsgemäß ist es sowohl möglich, dass das Antriebsende und das Arretierende an gegenüberliegenden Klappenstirnenden der Klappenanordnung ausgebildet sind. Bevorzugt ist jedoch, dass das Antriebsende an demselben Klappenstirnende der Klappenanordnung ausgebildet ist wie das Arretierende, weil dieses eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht.
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Ausführungsformen umfassen die Ausbildung des Fügepartners zur relativbeweglichen Aufnahme der Klappenanordnung als Rahmen, insbesondere einteilig umfänglich geschlossener Rahmen, in welchem die Klappen der Klappenanordnung relativbeweglich einsetzbar, insbesondere einschnappbar sind.
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Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung kann dieser Rahmen aber auch zusammensetzbar ausgebildet sein, insbesondere der Gestalt, dass dieser zwei Lagerteile fungierend als Lagerschalen umfasst, welche zusammen in Einbaulage die Lagerstellen bilden, also die Lagerzapfen einnehmend umschließen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform ist an einer dieser Lagerschalen der korrespondierende Anschlag ausgebildet, welcher den zu dem Finger oder dem Zahn ausgebildete komplementäre Teil der Formschlussverbindung bildet.
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Das Konzept zum Erkennen von mindestens einer defekten Klappe einer Klappenanordnung oder eines Klappensystems mit mehr als zwei Klappen sieht vor, dass jede Klappe der Klappenanordnung an einer Klappenstirnseite als Antriebsende ausgebildet ist, wozu jede Klappe an dieser Klappenstirnseite einen auf die Klappendrehachse wirkenden Hebelarm aufweist, der mit einer als Koppelstange ausgebildeten Verstellvorrichtung drehbar verbindbar ist, und dass jede Klappe der Klappenanordnung an einer Klappenstirnseite als Arretierende ausgebildet ist, wozu an diesem Arretierende eine zwischen dem Klappenzapfen dieser Klappenstirnseite der Klappe und dem Fügepartner zur Aufnahme des Klappenzapfens eine durch eine Linearverstellung der Klappe arretierbare Formschlussverbindung ausgebildet ist.
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Das Arretierende umfasst folglich ein zwischen Klappenzapfen an diesem Arretierende und dem aufnehmenden Fügepartner, also einer Lagerstelle oder einer Lagerbuchse zur Aufnahme des Klappenzapfens eine zwischen diesen beiden Fügepartnern ausgebildete Formschlussverbindung. Diese Formschlussverbindung kann zwei Stellungen einnehmen, nämlich eine Freilaufstellung, bei welcher die Formschlussverbindung nicht greift, also nicht arretiert. Dieses ist der Normalfall für jede Klappe im Betrieb, wenn also die Klappe innerhalb des Fügepartners, insbesondere des Rahmens relativbeweglich aufgenommen ist. Bei einem Klappenbruch jedoch verstellt sich die jeweilige Klappe axial entlang ihrer Klappendrehachse innerhalb des aufnehmenden Fügepartners, sodass auch ein Relativversatz der Klappenzapfen innerhalb des aufnehmenden Fügepartners auftritt. Bei diesem Relativversatz des Klappenzapfens in der aufnehmenden Lagerstelle geht die Formschlussverbindung durch den nunmehr möglichen Axialversatz der Klappe entlang der Klappenlängsachse in die Arretierstellung über, in welcher die Formschlussverbindung wirkt. Damit arretiert diese Klappe und über die Verbindung der Klappe mit der antreibenden Koppelstange wird der Klappenbruch auf die jeweilige Antriebseinheit, insbesondere den Aktuator übertragen. Somit wird der Aktuator am Weiterfahren gehindert und die Blockade wird durch seine OBD-Funktion erfasst und als Fehler an das Steuergerät gemeldet. Im Ergebnis können alle Klappen innerhalb der jeweiligen Klappenanordnung nicht mehr betätigt werden.
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Die Formschlussverbindung zwischen den Fügepartnern von Klappenlagerzapfen und Lagerstelle ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Arretierung die Klappen in der geöffneten Position hält, welche als Fail-Safe-Position bezeichnet wird und welche somit gewährleistet, dass in Strömungsrichtung hinter der Klappenanordnung liegende Aggregate oder Baugruppen jederzeit mit genügend kühlender Luft versorgt werden können.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird also gewährleistet, dass auch bei einem Klappenbruch einer „inneren“ Klappe eines Klappensystems mit mehreren Klappen das gesamte Klappensystem arretiert wird, und zwar bevorzugt in der Öffnungsstellung, also der Fail-Safe-Position.
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Die Luftführungssteuerung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass beim Fehlen oder einem Bruch mindestens einer Klappe, insbesondere einer inneren Klappe, der Aktuator in einer „Fail - Safe - Position“ verharrt, was bedeutet, dass die „Rest-Klappen“ offen bleiben, so dass in Strömungsrichtung hinter der Luftöffnung liegenden Aggregate stets mit ausreichender Luft versorgen können.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist auf beliebig große Luftführungssteuerungen anwendbar, also nicht nur für Klappenanordnungen mit zwei oder drei Klappen beschränkt, sondern auch auf beliebige Klappenanzahlen und Klappengrößen erweiterbar und skalierbar. Die bevorzugte Ausführungsform umfasst eine Klappenanordnung mit drei Klappen, mit zwei äußeren Klappen, an die also nur eine weitere Klappe der Klappenanordnung angrenzt und einer inneren Klappe, die also von zwei Klappen der Klappenanordnung eingefasst ist.
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Für den Fachmann versteht sich ferner, dass die Erfindung für beliebig ausgebildete Klappenanordnungen verwendbar ist, also solche, bei welcher sich die Klappendrehachsen in Einbaulage in der Horizontalen erstrecken und auch solche, bei welchen sich die Klappendrehachsen in Einbaulage in der Vertikalen oder in Zwischenstellungen erstrecken.
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Bevorzugt ist eine Klappe, insbesondere eine äußere Klappe ausgebildet zum direkten Antreiben durch Verstellvorrichtung, auch als „Aktuator“ bezeichnet, und besonders bevorzugt ausgebildet als Elektromotor. Diese angetriebene Klappe umfasst vorzugsweise einen Antriebszapfen, der mit der Verstellvorrichtung drehfest verbindbar, insbesondere in diese einsteckbar ausgebildet ist. Die Koppelstange und die Hebelarme übertragen sodann das Drehmoment synchron auf die anderen Klappen der Klappenanordnung.
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Eine Ausbildung der Luftführungssteuerung sieht vor, dass die Klappen der Klappenanordnung jeweils an den Stirnenden sich quer zur Klappenfläche Klappenstirnflächen aufweisen, die jeweils eine Klappenstirnflächenebene definieren.
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Vorzugsweise ist diese Klappenstirnfläche als sich quer zur Klappendrehachse an der Klappenstirnseite der Klappen erstreckende Scheibe oder Platte ausgebildet, die vorzugsweise einstückig an den Klappen ausgebildet ist.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform sind Klappenstirnflächen an beiden Klappenstirnseiten der Klappenfläche vorgesehen, insbesondere einstückig an diesem ausgebildet, z.B. im Spritzgussverfahren.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fügepartner zur Aufnahme der Klappenanordnung als Rahmen ausgebildet, insbesondere ein umfänglich geschlossener Rahmen, welcher ausgebildet ist zur Aufnahme oder zum drehbaren Einsetzen der Klappenanordnung und somit einen „Luftführungssteuerungsrahmen“ bildet.
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Vorzugsweise wird der Rahmen gebildet durch mehrere sich in Längsrichtung des Rahmens, parallel zueinander erstreckende Rahmenlängsschenkel, zwischen denen sich Rahmenquerschenkel erstrecken, sodass in dem Rahmen mindestens ein, vorzugsweise mehrere Öffnungen oder Fenster gebildet werden, welche Luftführungsöffnungen oder Luftzuführungsöffnungen bilden.
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Bevorzugt weist der Rahmen sich beabstandet zueinander erstreckende Längsstege und diese verbindende, sich also zwischen diesen erstreckende Querstege auf. In diesen Längsstegen sind in definierten Klappendrehachsenabstand paarweise koaxial angeordnete Klappenöffnungen vorgesehen, in welche zylindrische Klappenzapfen oder Stifte der Klappen eingesetzt werden können oder durch welche eine mit den Klappen verbindbare Achse gesteckt werden kann.
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Die Klappen weisen von den Klappenstirnseiten oder den Klappenstirnscheiben sich entlang der Klappendrehachse erstreckende, zylindrische Klappenzapfen auf, die drehbar in die entsprechenden Klappenöffnungen oder Lagerbuchsen des Fügepartners, insbesondere des Rahmens, einsetzbar sind, besonders bevorzugt rastbar einschnappbar ausgebildet sind. Vorzugsweise sind diese Klappenzapfen einstückig an den Klappen ausgebildet, z.B. einstückig angespritzt.
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Besonders bevorzugt sind die sich mit ihrer zylindrischen Mantelfläche um die Klappendrehachse erstreckenden Klappenzapfen beidseitig einstückig an den Klappenstirnseiten angeformt und drehbar in die entsprechende Klappenöffnung des Rahmens oder eines anderen Fügepartners eingesetzt einsetzbar, besonders bevorzugt einrastbar einsetzbar. Die Klappenzapfen umschließen also mit ihrer seitlich von der Klappenstirnseite abragenden zylindrischen Mantelfläche die Klappendrehachse.
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Dieser Rahmen kann somit als vorgefertigte Baugruppe mit der Klappenanordnung, also den in den Rahmen drehbar eingesetzten Klappen, und dem Aktuator ausgebildet sein. Diese Baugruppe kann dann in dem Kraftfahrzeug verbaut werden, z.B. in eine entsprechende Öffnung hinter dem Kühlergitter oder der Lufteintrittsöffnung am Vorderende des Kraftfahrzeugs. Besonders bevorzugt ist diese werkzeuglos einrastbar ausgebildet, z.B. mittels komplementären Rastlaschen und -flächen, die sich in Einbaulage an den Fügepartner gegenseitig hintergreifen.
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Somit kann aus dem Rahmen der Rahmenbestandteil einer größeren Baugruppe oder zu dieser zusammensetzbar sein, z.B. einem Halterahmen mit einer matrixartig angeordneten Öffnung, in welche die Rahmen mit der Klappenanordnung, also die Luftführungssteuerungsrahmen einsetzbar sind.
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Besonders bevorzugt umfasst der Rahmen also einen Klappenbereich, in welchen die mehreren Klappen zur Bildung der Klappenanordnung drehbar eingesetzt sind und seitlich davon den Aktuator, welcher zumindest eine Klappe der Klappen antreibt, vorzugsweise einen Antriebszapfen einer angetriebenen Klappe.
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Auch bei dieser Ausführungsform wird also eine Arretierung sämtlicher Klappen der Klappenanordnung bei Defekt mindestens einer Klappe realisiert und somit an das Diagnosesystem als Fehler gemeldet.
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Bevorzugt bildet die Luftführungssteuerung den Bestandteil eines Kühlergitters oder ist in dieses einsetzbar. Größere Einheiten können dadurch realisiert werden, dass mehrere Baugruppen, umfassend Rahmen mit Klappenanordnungen und entsprechenden Aktuatoren zu einem größeren Gesamtsystem modular zusammensetzbar sind.
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Besonders bevorzugt ist die Ausbildung der Klappenanordnung aus Kunststoff, weil diese Teile besonders einfach in größeren Mengen gefertigt werden können, besonders bevorzugt im Kunststoff-Spritzgussverfahren.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kühlergitter oder eine Baugruppe für ein Kühlergitter, umfassend einen Rahmen mit einer in diesem Rahmen drehbar aufgenommenen Klappenanordnung, umfassend mehrere jalousieartig im Verhältnis zueinander angeordnete Klappen.
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Die Baugruppe kann zudem ausgebildet sein, um den vorzugsweise als Aktuator ausgebildeten Elektromotor in diesem aufzunehmen.
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Die Montage und Wartung der Klappenanordnung ist besonders einfach realisierbar, wenn der Fügepartner, insbesondere der Rahmen zur drehbeweglichen Aufnahme der Klappenzapfen mehrteilig ausgebildet ist, sodass dieser also mindestens zwei Teile umfasst, in denen vorzugsweise die Lagerbuchsen oder Lagerstellen zur drehbaren Aufnahme der Klappenzapfen ausgebildet sind. Bevorzugt umfasst die Ausbildung zwei in Einbaulage miteinander verbindbare, insbesondere verrastbare Teile, die beabstandet zueinander korrespondierende Lagerhalbschalen oder Lagerstellen aufweisen, in welchen die Klappenzapfen drehbeweglich einsetzbar und in Einbaulage aufgenommen sind.
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Eine besonders schnelle Reaktion auf einen Klappendefekt bereits einer Klappe kann dadurch realisiert werden, wenn zwischen dem Klappenzapfen und dem aufnehmenden Fügepartner, insbesondere der Lagerbuchse oder der Lagerstelle eine Feder angeordnet ist, insbesondere also eine stirnseitig auf den Klappenzapfen wirkende Feder, welche die Klappe bei einem Klappenbruch axial verstellt, also aus der Lagerstelle bzw. der Lagerbuchse herausschiebt in die ausgerückte Stellung.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. in Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierung positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist nicht im einschränkenden Sinne aufzufassen. Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „integriert“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Integration. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischem Bezugszeichen versehen, soweit dieses zweckmäßig ist. Die Darstellungen in den Figuren sind im Wesentlichen maßstäblich. Zur Veranschaulichung von Details können jedoch bestimmte Bereiche für den Fachmann erkennbar übertrieben groß dargestellt sein. Darüber hinaus können die Zeichnungen plakativ vereinfacht sein und enthalten nicht jedes bei der praktischen Ausführung gegebenenfalls vorhandene Detail. Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich der unbestimmte Artikel und der bestimmte Artikel nicht nur auf ein einzelnes Bauteil, sondern sind zu verstehen als „mindestens eins“. Die Terminologie umfasst die zuvor genannten Worte, Abwandlungen davon sowie ähnliche Bedeutungen. Ferner sollte verstanden werden, dass die Begriffe „etwa“, „im Wesentlichen, „und ähnliche Begriffe in Verbindung mit den Dimensionen und einer Eigenschaft einer Komponente der Erfindung die beschriebene Dimension und Eigenschaft nicht als strikte Grenze oder Parameter beschreiben und geringfügige Abwandlungen davon nicht ausschließen, welche funktional ähnlich sind. Zumindest umfassen Beschreibungsteile mit numerischen Parametern auch Abwandlungen dieser Parameter gemäß den mathematischen und fertigungstechnischen Prinzipien im Stand der Technik, z.B. Rundungen, Abweichungen und andere systematische Fehler, Fertigungstoleranzen etc.
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Schließlich sind bei mehreren gleichen Bauteilen bzw. Elementen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur jeweils eins mit einem Bezugszeichen versehen. Gleiche Bezugsziffern der Figuren beziehen sich auf gleiche Bauteile bzw. Merkmale.
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Sämtliche Merkmale der jeweiligen Ausführungsbeispiele seien hierbei unabhängig voneinander auch allgemein im Rahmen der Erfindung offenbart.
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Es zeigen:
- Figurenfolge 1 eine isometrische Frontansicht einer Klappenanordnung mit den Klappen in 60 Grad Öffnungswinkel;
- Figurenfolge 2 die unbeschädigten Klappen in der 90 Grad Öffnungsstellung;
- Figurenfolge 3 die unbeschädigten Klappen in der 0 Grad Schießstellung;
- Figurenfolge 4 die 0 Grad Schließstellung bei einer beschädigten und ausgerückten Klappe; und
- Figurenfolge 5 die 60 Grad Öffnungsstellung bei einer beschädigten und folglich ausgerückten Klappe.
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Die Figurenfolgen umfassen jeweils die Einzelfiguren A, B, C, von denen jeweils zeigen:
- A eine isometrische, vergrößerte Draufsicht der rechten Seite der Klappenanordnung;
- B eine isometrische, vergrößerte Ansicht der rechten Seite der Klappenanordnung von unten und
- C eine isometrische, vergrößerte Stirnansicht der Klappenanordnung in dem diese aufnehmenden Rahmen.
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1 zeigt eine isometrische Frontansicht einer hinter einem Kühlergitter am Vorderende eines Pkws angeordneten Luftführungseinrichtung, umfassend zwei in einem umgebenden Luftführungssteuerungsrahmen 2 aufgenommene Klappenanordnungen 3 mit jeweils vier in Einbaulage horizontal übereinander sich erstreckenden Klappen 6.
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Der Luftführungssteuerungsrahmen 2 umfasst ober- und unterseitig distanziert voneinander sich in Längsrichtung parallel zueinander erstreckende Rahmenlängsschenkel 2a, 2b, die über vier sich in Querrichtung zwischen diesen erstreckende Rahmenquerschenkel 2c, 2d, 2e, 2f voneinander beabstandet sind. Von diesen Rahmenquerschenkeln bilden zwei die äußeren Rahmenquerschenkel 2c, 2f und zwei die inneren Querschenkel 2d, 2e. Somit werden von den Rahmenlängsschenkeln 2a, 2b und den Rahmenquerschenkeln 2c, 2d, 2e, 2f drei fensterartige Öffnungen definiert, von denen eine mittlere Mittelöffnung offen und die beiden seitlichen, etwas größeren als diese Mittelöffnung, aber gleichgroß ausgebildet sind und jeweils eine Luftzuführungsöffnung bilden, welche durch eine in dieser angeordnete Klappenanordnung 4, 5 wahlweise durch Verstellen der Klappen 6 öffnen und verschließbar sind. In der 1 sind die Klappen 6 der Klappenanordnungen 3 in der 60° Öffnungsstellung dargestellt.
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Jede Klappe 6 erstreckt sich entlang der Längsrichtung des Rahmens 2 in Klappenlängsrichtung entlang einer Klappendrehachse 6a, an welcher quer erstreckend zu dieser eine Klappenfläche 6b ausgebildet ist. Die Klappenfläche 6b wird längsseitig durch die längeren Klappenlängsseiten und stirnseitig begrenzt durch die sich quer zur Klappendrehachse 6a erstreckenden Klappenquerseiten. Ausführungsformen umfassen geteilte und versetzt zueinander angeordnete Teilklapppenflächen, zwischen denen wabenartige Versteifungsstrukturen ausgebildet sind. An den Klappenstirnseiten sind ferner quer zur Klappendrehachse 6a erstreckende Klappenstirnflächen 6c ausgebildet, die innenseitig gegen den diese in Einbaulage aufnehmenden Rahmen 2 anliegen.
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Wie insbesondere in den Figuren B in allen Figurenfolgen zu entnehmen ist, bildet die Klappenstirnfläche 6c den Hebelarm um die Klappendrehachsen 6a mittels einer in den Klappenstirnflächen 6c ausgebildeten Öffnung, in welche Verbindungszapfen 8a einer Koppelstange 8 eingreifen, welche also das Drehmoment einer von einem nicht dargestellten Aktuator angetriebenen Klappe 6 synchron auf die übrigen Klappen 6 überträgt.
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Entlang der Klappendrehachsen 6a erstrecken sich von den Klappenstirnseiten weiter nach außen Klappenzapfen 6d, die in halbschalenförmigen Klappenbuchsen drehbeweglich aufgenommen und somit gelagert sind. Am jeweils äußeren Ende dieser Klappenzapfens 6d sind radial von der Klappendrehachse 6a abragende Klappenfinger 6e ausgebildet, welche in einer korrespondierenden, halbkreisförmigen Fingerführung 4a an einer Halbschale 4 laufen. Diese Halbschalen 4 sind auf dem Luftführungsrahmen 2 vorderseitig befestigt und bilden mit den Querschenkeln 2c, 2d, 2e, 2f zusammen die Lagerstellen/Lagerbuchsen zur drehbaren Aufnahme der Klappenzapfen 6d.
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Die Klappenfinger 6e, welche also einen Teil der Formschlussverbindung zwischen Klappe 6 und Luftführungsrahmen 2 darstellen, können sich also zwischen der Winkelstellung 0 und 180° bewegen solange die Klappe 6 intakt ist, also nicht axial entlang der Klappendrehachse 6a verrückt ist, was im Falle eines Defekts der Klappe („Klappenbruch“) passiert.
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Bei einem Klappenbruch hingegen rückt die betreffende Klappe 6 in Klappenlängsrichtung bzw. entlang der Klappendrehachse 6a nach innen, also in die Luftzuführungsöffnung und der jeweilige Klappenfinger 6e kann wegen diesem Axialversatz sodann an den seitlich an der Fingerführung 4a ausgebildete Anschlag 4b anschlagen, welcher also den zu dem Finger 6e komplementären Teil der Formschlussverbindung bildet und eine weitere Rotation der Klappen 6 mittels der Verbindung über die Koppelstange 8 unterbindet und an den Aktuator und das Steuersystem meldet.
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Die Figurenfolge 2 zeigt die Klappen 6 der Klappenanordnung 5 in der offenen Stellung bei 90° und ohne Klappenschaden.
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Die Figurenfolge 3 zeigt die Klappenanordnung 5 vergrößert in verschiedenen Ansichten in der geschlossenen Stellung bei 0° und ebenfalls bei nicht beschädigter Klappe. Auch in dieser Stellung sind gemäß der 3C die Klappenfinger 6e freilaufend in den halbkreisförmigen Fingerführung 4a der Halbschalen 4 angeordnet.
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Die Figurenfolge 4 zeigt sodann die Klappen in der 0° Schließstellung bei beschädigter, also ausgerückter Klappe 6. Bei dieser Situation ist die Klappe 6 entlang der Klappendrehachse 6a in das Luftführungsfenster bzw. die Luftzuführungsöffnung hineingedrückt, was deutlich dadurch ersichtlich ist, dass die Klappenstirnfläche 6c dieser gebrochenen Klappe 6 an den radial abstehenden Verbindungszapfen 8a der Koppelstange 8 anschlägt. In der Figurenfolge 4 dargestellten Schließstellung bei 0° hat dieses noch keine Auswirkung auf die Beweglichkeit der Klappenanordnung 5. In dieser Situation kann der Klappenfinger 6e sich weiterhin in der halbkreisförmigen Fingerführung 4a der Halbschale 4 bewegen.
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Erst ab der in der Figur Figurenfolge 5 dargestellten Anschlagsituation der Klappenanordnung bei 60° und beschädigter Klappe mit ausgerückter Klappe 6 schlägt dieser Klappenfinger 6b der ausgerückten Klappe 6 an den zugehörigen Anschlag 4d der Halbschale 4 an, sodass eine weitere Bewegung der gebrochenen Klappe 6 unterbunden wird, was sich über die Koppelstange 8 auf die anderen Klappen 6 der Klappenanordnung 5 auswirkt, sodass die Klappenanordnung in der 60° geöffneten Fail-Safe-Stellung verharrt, sodass ein nachgelagertes Aggregat oder eine Baugruppe weiterhin mit Luft oder Fahrtwind gekühlt werden kann.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Luftführungssteuerungsrahmen
- 2a, 2b
- Rahmenlängsschenkel
- 2c, 2d, 2e, 2f
- Rahmenquerschenkel
- 3
- Klappenanordnung
- 4
- Halbschale
- 4a
- Fingerführung
- 4b
- Anschlag
- 6
- Klappe
- 6a
- Klappendrehachse
- 6b
- Klappenfläche
- 6c
- Klappenstirnfläche
- 6d
- Klappenzapfen
- 6e
- Klappenfinger
- 8
- Koppelstange
- 8a
- Verbindungszapfen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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