DE102021133573B3

DE102021133573B3 - Lamelleneinrichtung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lamelleneinrichtung

Info

Publication number: DE102021133573B3
Application number: DE102021133573.6A
Authority: DE
Inventors: Fabian Linhof; James Horn; Tobias Hegedusch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2041-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lamelleneinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem Aktuator (12), mindestens einem Zahnrad (14) und mindestens einer Antriebslamelle (16), wobei der Aktuator (12) mittels des Zahnrads (14) derart mit der Antriebslamelle (16) gekoppelt ist, dass die Antriebslamelle (16) mittels des Aktuators (12) um eine Schwenkachse (17) verschwenkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelleneinrichtung (10) derart eingerichtet ist, dass bei einem Bruch der Antriebslamelle (16) die Kopplung zwischen der Antriebslamelle (16) und dem Zahnrad (14) aufgehoben wird, so dass das Zahnrad (14) sich frei drehen kann. Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lamelleneinrichtung (10) und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lamelleneinrichtung (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Lamelleneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lamelleneinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lamelleneinrichtung.
WO 2021 / 104 992 A1 offenbart eine Kühlerjalousie und ein Verfahren zur Ansteuerung einer Kühlerjalousie, wobei eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn ein Antriebsmotor einen Blockzustand feststellt, ohne dabei an den vordefinierten Anschlägen anzuliegen.
Nachteilig dabei ist, dass ein Fehlerzustand der Kühlerjalousie bei einem Bruch der Kühlerjalousie nicht zuverlässig ermittelt werden kann.
Eine gattungsgemäße Lamelleneinrichtung ist aus der DE 10 2020 120 614 A1 bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Lamelleneinrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lamelleneinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lamelleneinrichtung bereitzustellen, wobei ein Fehlerzustand der Lamelleneinrichtung bei einem Bruch auf einfache Weise zuverlässig ermittelt werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Lamelleneinrichtung nach Anspruch 1, ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 und ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lamelleneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Frontbereich eines Kraftfahrzeugs, weist einen Aktuator, mindestens ein Zahnrad und mindestens eine Antriebslamelle auf. Der Aktuator ist mittels des Zahnrads derart mit der Antriebslamelle gekoppelt, dass die Antriebslamelle mittels des Aktuators um eine Schwenkachse verschwenkt werden kann. Die Schwenkachse kann relativ zur Lamelleneinrichtung oder zum Kraftfahrzeug vertikal orientiert sein.
Die Lamelleneinrichtung ist derart eingerichtet, dass bei einem Bruch der Antriebslamelle die Kopplung zwischen der Antriebslamelle und dem Zahnrad (und somit die Kopplung zwischen der Antriebslamelle und dem Aktuator), insbesondere schwerkraftbedingt, aufgehoben wird, so dass sich das Zahnrad (bzw. der Aktuator) frei drehen kann.
Insbesondere kann der Aktuator in Form eines Elektromotors mit einer Antriebswelle ausgebildet sein, wobei das Zahnrad mit der Antriebswelle gekoppelt, insbesondere auf der Antriebswelle angeordnet, sein kann. Der Aktuator kann eine Antriebswelle aufweisen, die mit dem Zahnrad drehfest gekoppelt sein kann, so dass das Zahnrad mittels des Aktuators drehend angetrieben werden kann. Insbesondere kann der Aktuator die Antriebslamelle mittels des Zahnrads rotatorisch antreiben.
Durch ein Feststellen des Freidrehens des Zahnrads bzw. des Aktuators kann ein Bruch der Antriebslamelle zuverlässig erkannt und somit ein Fehlerzustand der Lammelleneinrichtung detektiert werden.
Dabei kann „frei drehen“ bedeuten, dass das Zahnrad bzw. der Aktuator kein oder nur ein vernachlässigbar geringes Gegenmoment (keinen Widerstand) erfährt (kein Antrieb der Antriebslamelle). Alternativ oder zusätzlich kann „frei drehen“ bedeuten, dass das Zahnrad bzw. der Aktuator (mangels Kopplung mit der Antriebslamelle) nicht gegen ein Verschwenken der Antriebslamelle oder von weiteren Lamellen begrenzenden Endanschläge fährt. Insbesondere kann das Zahnrad bzw. der Aktuator „frei drehen“, wenn kein Kontakt zwischen der Antriebslamelle und dem Zahnrad besteht.
Mit einem Bruch der Antriebslamelle ist insbesondere ein Auseinanderbrechen der Antriebslamelle gemeint. Eine gebrochene Antriebslamelle ist kürzer als eine nichtgebrochene Antriebslamelle. Insbesondere bricht eine Antriebslamelle in mindestens zwei separate Teile.
Vorzugsweise kann die Antriebslamelle einen Zahnradabschnitt (z. B. in Form eines Zahnrads) aufweisen. Der Zahnradabschnitt der Antriebslamelle und das Zahnrad können im kämmenden Eingriff miteinander sein. Dies ist insbesondere bei intakter bzw. nicht gebrochener Antriebslamelle der Fall.
Mit anderen Worten können der Zahnradabschnitt und das Zahnrad eingerichtet sein, um miteinander zu kämmen. Insbesondere kontaktiert der Zahnradabschnitt der Antriebslamelle das Zahnrad. Bei einem Bruch der Antriebslamelle kann die Antriebslamelle in Schwerkraftrichtung (nach unten, in Richtung Boden) rutschen, so dass der Kontakt zwischen dem Zahnradabschnitt und dem Zahnrad gelöst werden kann. Mit anderen Worten, der Zahnradabschnitt und das Zahnrad können bei einem Bruch der Antriebslamelle beabstandet voneinander angeordnet bzw. außer Eingriff sein.
Vorzugsweise kann die Lamelleneinrichtung mindestens eine (weitere) Lamelle und mindestens eine Schubstange, insbesondere zwei Schubstangen aufweisen. Die Lamelle und die Antriebslamelle können mittels der Schubstange schwenkbar gekoppelt sein.
Insbesondere kann die Lamelle mittels der Schubstange (rotatorisch) angetrieben werden. Mit anderen Worten, die Schubstange kann die Antriebslamelle und die Lamelle derart koppeln, dass diese (zeitgleich) die gleiche rotatorische Bewegung bzw. Schwenkbewegung ausführen können.
Die Antriebslamelle kann mit der Schubstange derart gekoppelt sein, dass die Kopplung zwischen der Schubstange und der Antriebslamelle bei einem Bruch der Antriebslamelle aufgehoben werden kann. Bei einem Bruch der Antriebslamelle kann diese schwerkraftbedingt nach unten und somit aus der Schubstange herausrutschen.
Vorzugsweise kann die Antriebslamelle mittels eines ersten Elements (bspw. in Form eines Zapfens oder Pins) mit der Schubstange gekoppelt sein. Das erste Element kann insbesondere vertikal, bzw. entlang der Schwerkraftrichtung orientiert sein. Das erste Element kann stiftartig ausgebildet sein. Die stiftartige Form des Elements, ermöglicht es, dass die Antriebslamelle bei einem Bruch nach unten aus der Schubstange herausrutschen kann.
Vorzugsweise kann die (weitere) Lamelle mittels eines, insbesondere kugelförmig ausgebildeten, zweiten Elements mit der Schubstange gekoppelt sein. Das erste Element der Antriebslamelle kann bezogen auf die Schwerkraftrichtung höher angeordnet sein als das zweite Element der Lamelle. Mit anderen Worten, das erste Element der Antriebslamelle kann im Vergleich zum zweiten Element der Lamelle nach oben versetzt angeordnet sein.
Vorzugsweise können die Antriebslamelle und die Lamelle parallel zueinander angeordnet sein. Insbesondere können alle Lamellen parallel zueinander angeordnet sein. Anders ausgedrückt können Mittellängsachsen und/oder die Schwenkachsen aller Lamellen parallel zueinander angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich können die Antriebslamelle und/oder die Lamelle (insbesondere alle Lamellen) entlang der Schwerkraftrichtung angeordnet (also vertikal ausgerichtet) sein. Ebenso denkbar ist, dass die Antriebslamelle und/oder die Lamelle (insbesondere alle Lamellen) bezüglich der Schwerkraftrichtung gekippt (also zum Teil vertikal und zum Teil horizontal ausgerichtet) angeordnet sein können.
Vorzugsweise kann die Antriebslamelle in Richtung entgegen der Schwerkraft (also nach oben) ausschließlich an ihrem von dem Aktuator (bzw. Zahnrad) abgewandtem Ende gelagert sein. Die Antriebslamelle kann in Richtung der Schwerkraft (also nach unten) an ihrem dem Aktuator (bzw. Zahnrad) zugewandtem Ende gelagert sein. Eine derartige Lagerung erlaubt es, dass bei einem Bruch der Antriebslamelle, der dem Aktuator zugewandte Teil der gebrochenen Antriebslamelle in Schwerkraftrichtung herausrutschen kann und durch die Lagerung nicht zurückgehalten wird.
Vorzugsweise kann der Aktuator eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann zur Steuerung (Aktivierung/Deaktivierung) des Aktuators eingerichtet sein. Die Steuereinrichtung kann derart konfiguriert sein (z. B. Diagnosefunktion der Steuereinrichtung), dass die Steuereinrichtung dann, wenn das Zahnrad mittels des Aktuators frei gedreht werden kann („frei drehen“, s.o.), eine Fehlfunktion detektiert und/oder ein Alarmsignal ausgegeben werden kann („Ausgabe Alarmsignal“, s.u.).
Erfindungsgemäß wird ein Kraftfahrzeug mit einer, insbesondere in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten, Lamelleneinrichtung mit einem oder mehreren der obigen Aspekte vorgeschlagen. Hinsichtlich der damit erzielbaren Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zur Lamelleneinrichtung verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs können die im Zusammenhang mit der Lamelleneinrichtung beschriebenen Maßnahmen dienen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Lamelleneinrichtung gemäß obigen Ausführungen vorgeschlagen. Hinsichtlich der damit erzielbaren Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zur Lamelleneinrichtung verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung des Verfahrens können die im Zusammenhang mit der Lamelleneinrichtung beschriebenen und/oder die nachfolgend noch erläuterten Maßnahmen dienen.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Detektieren einer Fehlfunktion der Lamelleneinrichtung, wobei sich das Zahnrad bei Vorliegen der Fehlfunktion frei drehen kann (s.o.).

Ausgeben eines Alarmsignals bei detektierter Fehlfunktion, welches einen Bruch der Antriebslamelle (und damit einen Defekt der Lamelleneinrichtung) signalisiert.
Dabei kann das Alarmsignal akustisch und/oder visuell angezeigt und/oder weitergegeben werden. Ebenso ist eine stumme Mitteilung (Signalweitergabe) bspw. an ein OBD (On-Board-Diagnose) System des Kraftfahrzeugs denkbar.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt, jeweils schematisch,

1 einen Ausschnitt einer perspektivischen Ansicht auf eine Lamelleneinrichtung gemäß Stand der Technik und
2 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Lamelleneinrichtung.

Vorliegend ist die Lamelleneinrichtung 10 für einen Frontbereich eines Kraftfahrzeugs eingerichtet und bestimmt.
Die Lamelleneinrichtung 10 weist einen Aktuator 12 und ein Zahnrad 14 auf, wobei der Aktuator 12 und das Zahnrad 14 drehfest miteinander gekoppelt sind. Die Lamelleneinrichtung 10 weist weiter eine Antriebslamelle 16 auf, wobei die Antriebslamelle 16 mittels des Aktuators 12 und des Zahnrads 14 schwenkbar angetrieben (verschwenkt) werden kann. Die Antriebslamelle 16 weist hierzu einen Zahnradabschnitt 18 auf (vgl. 2), der bei intakter bzw. nicht gebrochener Antriebslamelle 16 in kämmendem Eingriff mit dem Zahnrad 14 ist.
Die Antriebslamelle 16 kann mittels des Aktuators 12 und des Zahnrads 14 um eine Schwenkachse 17 verschwenkt werden. Das Zahnrad 14 überträgt aufgrund des kämmenden Eingriffs mit dem Zahnradabschnitt 18 der Antriebslamelle 16 ein Drehmoment auf den Zahnradabschnitt 18, und verschwenkt somit die Antriebslamelle 16 um die Schwenkachse 17. Zur Steuerung des Aktuators weist die Lamelleneinrichtung 10 eine Steuereinrichtung 28 auf.
Die Lamelleneinrichtung 10 weist neben der Antriebslamelle 16 weitere Lamellen 20 auf. In 2 sind lediglich zwei weitere Lamellen 20 dargestellt, wobei auch eine andere Anzahl der Lamellen 20 denkbar ist.
Die Lamelleneinrichtung 10 weist eine Schubstange 22 auf, die in 2 lediglich schematisch angedeutet ist. Die Antriebslamelle 16 ist mittels der Schubstange 22 mit den weiteren Lamellen 20 schwenkbar gekoppelt. Mit anderen Worten überträgt die Schubstange 22 die Schwenkbewegung der Antriebslamelle 16 auf die weiteren Lamellen 20. Damit können alle Lamellen 16, 20 zeitgleich und gleichartig verschwenkt werden.
Die Antriebslamelle 16 weist ein erstes Element 24 auf. Das erste Element 24 ist stiftartig ausgebildet und koppelt die Antriebslamelle 16 mit der Schubstange 22. Die Lamellen 20 weisen jeweils ein zweites Element 26 auf. Das zweite Element 26 ist im Beispiel kugelförmig ausgebildet und koppelt die jeweilige Lamelle 20 mit der Schubstange 22.
Die Antriebslamelle 16 und die Lamellen 20 sind vorliegend vertikal orientiert. Mit anderen Worten alle Antriebslamelle 16, 20 sind entlang der Schwerkraftrichtung g angeordnet.
Bei einer intakten (nicht gebrochenen) Antriebslamelle 16 befindet sich der Zahnradabschnitt 18 der Antriebslamelle 16 im kämmenden Eingriff mit dem Zahnrad 14. Der Aktuator 12 kann so über das Zahnrad 14 und den Zahnradabschnitt 18 die Antriebslamelle 16 antreiben und diese um die Schwenkachse 17 verschwenken. Die Schwenkbewegung der Antriebslamelle 16 wird mittels der Schubstange 22 an die weiteren Lamellen 20 übertragen, so dass alle Lamellen 16, 20 zeitgleich und gleichsinnig (also in dieselbe Richtung) verschwenkt werden.
Bricht die Antriebslamelle 16 (in 2 mittels einer geschwungenen Linie an der Antriebslamelle 16 angedeutet), so rutscht der in 2 obere Teil der Antriebslamelle 16 in 2 nach unten. Dies ist in 2 mit einem Pfeil nach unten angedeutet.
Bei einem Bruch der Antriebslamelle 16 rutscht diese (bzw. das erste Element 24) aus der Schubstange 22 heraus, so dass sich die Kopplung zwischen der Schubstange 22 und der Antriebslamelle 16 gelöst.
Zudem löst sich der Kontakt zwischen dem Zahnradabschnitt 18 und dem Zahnrad 14. Der Zahnradabschnitt 18 und das Zahnrad 14 sind damit nicht mehr in kämmendem Eingriff, so dass keine Drehmomentübertragung vom Zahnrad 14 auf den Zahnradabschnitt 18 stattfinden kann. Insbesondere ist der Zahnradabschnitt 18 dann vom Zahnrad 14 beabstandet. Der Aktuator 12 wird nun beim Versuch, die Antriebslamelle 16 zu verschwenken, keinen Widerstand mehr erfahren und frei drehen.
Dieses Freidrehen des Aktuators 12 (bzw. des Zahnrads 14) kann von der Steuereinrichtung 28 erfasst werden. Daraufhin kann ein Alarmsignal, das einen Fehlerzustand der Lamelleneinrichtung signalisiert, bspw. an das OBD-System des Fahrzeugs, ausgegeben werden.
Bezugszeichenliste

10: Lamelleneinrichtung
12: Aktuator
14: Zahnrad
16: Antriebslamelle
17: Schwenkachse
18: Zahnradabschnitt
20: Lamelle
22: Schubstange
24: erstes Element
26: zweites Element
28: Steuereinrichtung
g: Schwerkraftrichtung

Claims

Lamelleneinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem Aktuator (12), mindestens einem Zahnrad (14) und mindestens einer Antriebslamelle (16), wobei der Aktuator (12) mittels des Zahnrads (14) derart mit der Antriebslamelle (16) gekoppelt ist, dass die Antriebslamelle (16) mittels des Aktuators (12) um eine Schwenkachse (17) verschwenkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelleneinrichtung (10) derart eingerichtet ist, dass bei einem Bruch der Antriebslamelle (16) die Kopplung zwischen der Antriebslamelle (16) und dem Zahnrad (14) aufgehoben wird, so dass sich das Zahnrad (14) frei drehen kann.
Lamelleneinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebslamelle (16) einen Zahnradabschnitt (18) aufweist, wobei der Zahnradabschnitt (18) der Antriebslamelle (16) und das Zahnrad (14) in kämmendem Eingriff miteinander sind.
Lamelleneinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelleneinrichtung (10) mindestens eine Lamelle (20) und mindestens eine Schubstange (22) aufweist, wobei die Lamelle (20) und die Antriebslamelle (16) mittels der Schubstange (22) schwenkbar gekoppelt sind.
Lamelleneinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebslamelle (16) mittels eines ersten Elements (24) mit der Schubstange (22) gekoppelt ist, wobei das erste Element (24) stiftartig ausgebildet ist.
Lamelleneinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (20) mittels eines zweiten Elements (26) mit der Schubstange (22) gekoppelt ist, vorzugsweise wobei das erste Element (24) der Antriebslamelle (16) bezogen auf die Schwerkraftrichtung höher angeordnet ist, als das zweite Element (26) der Lamelle (20).
Lamelleneinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebslamelle (16) und die Lamelle (20) parallel zueinander angeordnet sind und/oder dass die Antriebslamelle (16) und/oder die Lamelle (20) entlang der Schwerkraftrichtung (g) angeordnet sind.
Lamelleneinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebslamelle (16) in Richtung entgegen der Schwerkraft (g) ausschließlich an ihrem von dem Aktuator (12) abgewandtem Ende gelagert ist.
Lamelleneinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (12) eine Steuereinrichtung (28) aufweist, die derart konfiguriert ist, dass die Steuereinrichtung (28) dann, wenn das Zahnrad (14) mittels des Aktuators (12) frei gedreht werden kann, eine Fehlfunktion detektiert und/oder ein Alarmsignal ausgibt.
Kraftfahrzeug mit einer Lamelleneinrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben einer Lamelleneinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Detektieren einer Fehlfunktion der Lamelleneinrichtung (10), wobei sich das Zahnrad (14) bei Vorliegen der Fehlfunktion frei drehen kann; - Ausgeben eines Alarmsignals bei detektierter Fehlfunktion, welches einen Bruch der Antriebslamelle (16) signalisiert.