DE202013105663U1 - Gestänge für doppeltes Kühlergrill-Verschlusssystem - Google Patents

Abstract

Verschlusssystem für einen Kühlergrill eines Kraftfahrzeugs, das Folgendes umfasst: eine erste Lamellengruppe, die in einem ersten Kühlergrillöffnungsabschnitt angeordnet ist und konfiguriert ist, in eine Master-Position, die aus einer geschlossenen Position und mehreren geöffneten Positionen gewählt ist, zu schwenken; eine zweite Lamellengruppe, die in einem zweiten Kühlergrillöffnungsabschnitt angeordnet ist und konfiguriert ist, in eine Slave-Position, die der Master-Position entspricht und eine geschlossene Position sowie mehrere geöffnete Positionen umfasst, zu schwenken; einen Aktuatormotor, der mit der ersten Lamellengruppe gekoppelt ist, um die erste Lamellengruppe in einer ausgewählten Master-Position steuerbar anzuordnen; und ein Gestänge, das zwischen die erste und die zweite Lamellengruppe gekoppelt ist, um die zweite Lamellengruppe entsprechend der Master-Position der ersten Lamellengruppe, die durch den Aktuatormotor gewählt wird, in die Slave-Position zu bewegen, wobei das Gestänge eine Ausgleichsfeder umfasst, die konfiguriert ist, einer Kompression zu unterliegen, wenn die erste und die zweite Lamellengruppe in den geschlossenen Positionen angeordnet sind, und wobei das Gestänge ein Begrenzungsband umfasst, um die Ausdehnung der Ausgleichsfeder zu begrenzen.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf automatisch positionierte Kühlergrill-Verschlusssysteme für Kraftfahrzeuge, um einen Kühlungsluftstrom in einen Kraftmaschinenraum zu erzeugen und um insbesondere mehrere Lamellengruppen eines aktiven Kühlergrill-Verschlusssystems in der Weise zu verbinden, dass ein vollständiger Verschluss einer Slave-Lamellengruppe, die über ein Gestänge durch eine Master-Lamellengruppe gesteuert wird, sichergestellt wird.
• Ein Fahrzeugkühlergrill, der sich an einer Vorderseite des Fahrzeugs befindet, stellt eine Öffnung für den Einlass von Frischluft in einen Kraftmaschinenraum bereit, um das Fahrzeugkühlsystem beim Kühlen der Kraftmaschine, des Getriebes und anderer Komponenten zu unterstützen. Der Luftstrom, der sich durch den Kühlergrill bewegt, kann einen aerodynamischen Widerstand hinzufügen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Bei höheren Geschwindigkeiten nehmen sowohl die Luftdurchflussmenge als auch der resultierende Widerstand zu. Bei fester Kühlergrillöffnung, die einen ausreichenden Luftdurchfluss bei allen Geschwindigkeiten bereitstellen muss, müssen ein überschüssiger Luftstrom und ein überschüssiger Luftwiderstand bei höheren Geschwindigkeiten toleriert werden. Daher sind aktive Kühlergrillverschlüsse entwickelt worden, um den Luftstrom zu verringern oder zu blockieren, um ihn an den Bedarf für Kühlungszwecke anzupassen, so dass der aerodynamische Widerstand verringert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden. Geschlossene Kühlergrillverschlüsse können außerdem ein schnelleres Aufwärmen des Antriebsstrangs bereitstellen, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Leistung der Fahrgastraumheizung zu verbessern.
• Ein typischer aktiver Kühlergrillverschluss (AGS) umfasst einen Aktuator, der die Kühlergrillverschlüsse anhand von Befehlen von einem Antriebsstrang-Steuermodul positioniert. Der Verschluss kann über einen Bereich von etwa 90 Grad zwischen einer vollständig geschlossenen und einer vollständig geöffneten Position schwenken, was typischerweise in festen Inkrementen für mehrere eingestellte Verschlusspositionen gesteuert werden kann (z. B. 16 voreingestellte Positionen, die um ungefähr 6 Grad getrennt sind).
• Der Aktuator kann einen intelligenten Motor umfassen, der mit dem Antriebsstrang-Steuermodul beispielsweise über einen Multiplex-Bus kommuniziert. Der Motor besitzt eine Ausgangswelle, die mit einem festen Kühlergrillverschluss-Gehäuse und mit einer von mehreren beweglichen Lamellen, die ihrerseits miteinander verbunden sind, um eine Lamellengruppe zu bilden, verbunden ist. Wenn sich die Ausgangswelle des Aktuatormotors bewegt, bewegt sie die befestigte Lamelle, die die anderen damit verbundenen Lamellen veranlasst, sich gemeinsam zu bewegen.
• In Übereinstimmung mit dem Kühlergrill-Stil, der in bestimmten Fahrzeugen verwendet wird, können mehr als eine Kühlergrillöffnung verwendet werden, wobei jede Öffnung eine jeweilige Lamellengruppe enthält. Die Lamellengruppen können gewöhnlich eine ungefähr vertikale Ausrichtung haben, sie müssen jedoch nicht notwendig koplanar sein. Um die Kosten des Anordnens getrennter Aktuatoren bei jeder Lamellengruppe zu vermeiden, kann ein Gestänge zwischen den Lamellengruppen in einer Master-Slave-Beziehung vorgesehen sein. Aufgrund von Herstellungstoleranzen ist es jedoch schwierig gewesen, sicherzustellen, dass beide miteinander verbundenen Lamellengruppen synchron vollständig geschlossen werden. Der Aktuator erfasst einen Widerstand gegen eine Bewegung, wenn eine Lamellengruppe vollständig geschlossen wird. In Antwort auf den Widerstand schaltet der Motor ab. Falls eine Lamellengruppe teilweise geöffnet bleibt, wird die aerodynamische Leistung verringert und es kann ein unerwünschtes Geräusch erzeugt werden. Somit wäre es wünschenswert, das vollständige Schließen jeder Lamellengruppe trotz irgendwelcher Schwankungen in den hergestellten Formen oder irgendwelcher Toleranzen des Kühlergrillgehäuses, der Lamellengruppen oder des Gestänges sicherzustellen.
• Wenn ein einzelner Motor für die Steuerung mehrerer Lamellengruppen verwendet wird, sind die Anforderungen an das Motordrehmoment erhöht, was einen größeren, teureren Motor erfordert. Das höchste Motordrehmoment, das von dem Motor geliefert werden soll, entspricht typischerweise dem Vorgang des Öffnens der Lamellengruppen aus der vollständig geschlossenen Position während einer Zeit, zu der das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, weil der Luftwiderstand überwunden werden muss. Außerdem kann ein hohes Motordrehmoment erforderlich sein, um geschlossene Lamellen zu öffnen, die durch Schnee und Eis in einem kalten Klima festgefroren sein können. Daher wäre es außerdem wünschenswert, das erforderliche Motordrehmoment beim Öffnen der geschlossenen Lamellengruppen zu verringern.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verschlusssystem für einen Kühlergrill eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Eine erste Lamellengruppe ist in einem ersten Kühlergrillöffnungsabschnitt angeordnet und konfiguriert, in eine Master-Position, die aus einer geschlossenen Position und mehreren geöffneten Positionen gewählt ist, zu schwenken. Eine zweite Lamellengruppe ist in einem zweiten Kühlergrillöffnungsabschnitt angeordnet und konfiguriert, entsprechend der Master-Position in eine Slave-Position zu schwenken, die eine geschlossene Position und mehrere geöffnete Positionen umfasst. Ein Aktuatormotor ist mit der ersten Lamellengruppe gekoppelt, um die erste Lamellengruppe gesteuert in einer ausgewählten Master-Position anzuordnen. Zwischen die erste und die zweite Lamellengruppe ist ein Gestänge gekoppelt, um die zweite Lamellengruppe entsprechend der Master-Position der ersten Lamellengruppe, die durch den Aktuatormotor ausgewählt wird, in die Slave-Position zu bewegen. Das Gestänge enthält eine Ausgleichsfeder, die konfiguriert ist, eine Kompression zu erfahren, wenn die erste und die zweite Lamellengruppe in den geschlossenen Positionen angeordnet sind, und ein Begrenzungsband, um eine Ausdehnung der Ausgleichsfeder zu begrenzen.
• 1 ist eine Explosionsansicht, die einen bekannten Typ eines Doppelverschlusssystems mit einem Aktuatormotor zeigt.
• 2 ist eine Explosionsansicht eines weiteren Doppelverschlusssystems, das ein festes Gestänge genauer zeigt.
• 3 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Federgestänges der Erfindung mit einem Begrenzungsband in der zusammengefügten Position.
• 4 ist eine perspektivische Ansicht des Federgestänges von 3, wenn das Begrenzungsband in der nicht zusammengefügten Position ist.
• 5 ist eine Querschnittsansicht durch die Gleitraste von 3.
• 6 und 7 sind Längsschnitte eines Abschnitts des Federgestänges von 3 in einer Ruheposition bzw. in einer komprimierten Position.
• In 1 umfasst ein aktives Kühlergrillsystem ein Kühlergrillgehäuse 10 mit einem ersten Kühlergrillöffnungsabschnitt 11 und einem zweiten Kühlergrillöffnungsabschnitt 12. In dem Kühlergrillöffnungsabschnitt 11 ist eine Master-Lamellengruppe 13 angeordnet und konfiguriert, sämtliche ihrer einzelnen Lamellen in eine Master-Position zu schwenken, die zwischen einer geschlossenen Position über mehrere geöffnete Positionen von einem (nicht gezeigten) Antriebsstrang-Steuermodul gewählt wird. Ebenso ist eine Slave-Lamellengruppe 14 in einem zweiten Kühlergrillöffnungsabschnitt 12 angeordnet und konfiguriert, in eine der Master-Position entsprechende Slave-Position, die die gleiche geschlossene Position und mehrere geöffnete Positionen umfasst, zu schwenken. Ein Aktuatormotor 15 ist an dem Gehäuse 10 unter Verwendung einer Aktuatorraste 16, die von einem Motor 15 aufgenommen wird und in einem festen Aufnahmeraum 17 am Gehäuse 10 gehalten wird, montiert. Der Aktuatormotor 15 empfängt Arbeitsleistung und Befehle über einen Verdrahtungskabelbaum 18.
• Ein Gestänge 20 ist mit einem Bewegungsabtrieb (z. B. einer Welle) des Aktuatormotors 15 und mit einem oder mehreren einzelnen Lamellen der Lamellengruppen 13 und 14 verbunden. Ein erstes Ende 21 ist mit der Lamellengruppe 13 verbunden und ein zweites Ende 22 ist mit der Lamellengruppe 14 verbunden. Ein Zwischenabschnitt 23 ist in Übereinstimmung mit einer beabsichtigten Entwurfsspezifikation konfiguriert, die die räumliche Beziehung zwischen den Lamellengruppen 13 und 14 definiert. Die Stapeltoleranzen der einzelnen Komponenten und andere Konstruktionsschwankungen oder -änderungen im Verlauf der Zeit während der Lebensdauer können jedoch die Fähigkeit zur Folge haben, beide Lamellengruppen 13 und 14 vollständig zu schließen, sobald sie miteinander verbunden sind.
• 2 ist ein weiteres aktives Kühlergrillsystem des Standes der Technik, das ein Gehäuse 25 mit einem ersten Kühlergrillöffnungsabschnitt 26 und einem zweiten Kühlergrillöffnungsabschnitt 27 besitzt. Eine erste Lamellengruppe 28 steuert wahlweise einen Luftstrom durch den ersten Öffnungsabschnitt 26. Einzelne Schwenkenden 30 an den Enden einzelner Lamellen sind in Löchern 31 längs der Seiten des Kühlergrillöffnungsabschnitts 26 aufgenommen, um das Schwenken jeder Lamelle zwischen seinen geschlossenen und geöffneten Positionen zuzulassen. Jede einzelne Lamelle weist außerdem einen entsprechenden Schwenkarm 32 auf, die alle durch einen Lamellenstab 33 miteinander verbunden sind, so dass alle einzelnen Lamellen in einer ersten Lamellengruppe 28 nacheinander schwenken. Ähnlich verbindet ein Lamellenstab 34 Schwenkarme einzelner Lamellen in einer zweiten Lamellengruppe 29, die in einem zweiten Kühlergrillöffnungsabschnitt 27 angeordnet ist. Die Lamellenstäbe 33 und 34 sind durch ein festes Gestänge 35 miteinander verbunden. Ein (nicht gezeigter) Aktuatormotor ist mit einer der Lamellengruppen 28 oder 29 etwa durch eine direkte Kopplung einer Motorausgangswelle mit einem der Lamellenstäbe 33 oder 34 oder mit einer einzelnen Lamelle in einer der Lamellengruppen 28 oder 29 gekoppelt. Die Lamellengruppe, mit der der Aktuatormotor direkt verbunden ist, ist eine Master-Lamellengruppe, während die andere Lamellengruppe ein Slave ist, der einer ausgewählten Master-Position der Master-Lamellengruppe kraft des Gestänges 35 folgt. In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Gestänge 35 modifiziert sein, um eine Ausgleichsfeder aufzunehmen, wie im Folgenden beschrieben wird.
• Wie in 3 gezeigt ist, umfasst ein Gestänge 40 der vorliegenden Erfindung ein langgestrecktes Element 41, das vorzugsweise aus gegossenem Kunststoff hergestellt ist und ein erstes Ende 42 für die Kopplung mit einer ersten Lamellengruppe (z. B. über einen Lamellenstab) und ein zweites Ende 43 für die Kopplung mit einer zweiten Lamellengruppe enthält. Die Enden können Befestigungslöcher 44 und 45 für die Verbindung mit den jeweiligen Lamellengruppen aufweisen. Das erste Ende 42 enthält außerdem ein Befestigungsloch 46 für die Verbindung mit einem Bewegungsabtrieb eines Aktuatormotors unter Verwendung irgendeiner herkömmlichen Verbindung oder von herkömmlichen Befestigungseinrichtungen, die auf dem Gebiet bekannt sind.
• An einem Zwischenort längs des langgestreckten Elements 41 ist eine Ausgleichsfeder 47 gebildet, die komprimiert wird, wenn beide Enden 42 und 43 gegeneinander gepresst werden. In der gezeigten Ausführungsform ist die Druckfeder 47 vorzugsweise als U-Feder geformt, die von einem Begrenzungsband 48 überspannt ist. Das Begrenzungsband 48 ist an einem Ende mit einem langgestreckten Element 45 auf einer Seite der Ausgleichsfeder 47 durch ein Biegescharnier 50 verbunden und an einem zweiten Ende mit einem Paar Kompressionszinken 51 verbunden, die von dem Begrenzungsband 48 vorstehen, um in einem Schlitz 52 im langgestreckten Element 41 auf der anderen Seite der Ausgleichsfeder 47 einzurasten. Das Gestänge 40 mit der Ausgleichsfeder 47 und dem Begrenzungsband 48 ist vorzugsweise als ein einteiliges Gussstück aus irgendeinem geeigneten thermoplastischen Material wie etwa PVC hergestellt. 4 zeigt ein einteilig ausgebildetes Teil, das von der Spritzgussform ausgeworfen würde, während 3 das Gestänge nach der Zusammenfügung zeigt, was das Führen der Kompressionszinken 51 durch den Schlitz 52 umfasst, um eine Gleitrastung zu bilden. Wie in 5 gezeigt ist, sind die Zinken 51A und 51B so geformt, dass sie zueinander komprimiert werden, um zuzulassen, dass sie sich durch den Schlitz 52 bewegen, und sich dann ausdehnen, um in dem Schlitz 52 gehalten zu werden. Wenn die Zinken 51 an irgendeinem Ende des Schlitzes 52 anliegen, begrenzen sie die Auslenkung der Ausgleichsfeder 47 in beiden Richtungen. Die Ausgleichsfeder 47 kann jedoch aufgrund der Tatsache, dass der Schlitz 52 eine größere longitudinale Länge hat als die Zinken 51, um einen vorgegebenen Betrag komprimiert werden.
• 6 zeigt die Ausgleichsfeder 47 in einer Ruheposition, in der sich die Zinken 51 bei einem nahen Ende des Schlitzes 52 befinden. Die Ausdehnung der Ausgleichsfeder 47 ist begrenzt (oder wird sogar verhindert), so dass das Gestänge zuverlässig arbeitet, um eine Slave-Lamellengruppe in Antwort auf die entsprechende Wirkung des Aktuatormotors in eine weiter geöffnete Position zu ziehen.
• Um das vollständige Schließen beider Lamellengruppen der vorliegenden Erfindung sicherzustellen, sind die Lamellengruppen und das Gestänge in der Weise konfiguriert, dass die Slave-Lamellengruppe geringfügig vor der Master-Lamellengruppe schließt. Sobald die Slave-Lamellengruppe geschlossen ist, bewegt sich der Aktuatormotor weiter, um die Master-Lamellengruppe zu bewegen, während gleichzeitig die Ausgleichsfeder 47 komprimiert wird. Der Widerstand, der der Kompression der Feder 47 zugeordnet ist, ist geringer als jener, der das Abschalten des Motors zur Folge hätte. Der Aktuatormotor schaltet nur ab, wenn er den Widerstand von der Master-Lamellengruppe, die ihre vollständig geschlossene Position erreicht, erfasst. Somit werden irgendwelche Konstruktionsschwankungen oder Stapeltoleranzen in den Komponenten durch die Ausgleichsfeder ausgeglichen. Daher kann ein vollständiges Schließen beider Lamellengruppen sichergestellt werden.
• Die Kompressionsfeder 47 bleibt komprimiert, während beide Lamellengruppen geschlossen sind. Wenn gewünscht ist, den Kühlergrillverschluss zu öffnen, ist das von dem Aktuatormotor zu liefernde erforderliche Drehmoment verringert, weil 1) die gespeicherte Kompressionsenergie in der Ausgleichsfeder die anfängliche Bewegung der Master-Lamellengruppe unterstützt und 2) die Bewegung beider Lamellengruppen nicht gleichzeitig beginnt.
• Die vorangehende Beschreibung hat einen Federverbindungsentwurf für die Verbindung von Master- und Slave-Gruppen von Kühlergrillverschlusslamellen auf eine Weise gezeigt, die die Probleme überwindet, wenn eine Lamellengruppe nicht ihre vollständig geschlossene Position erreicht, außerdem werden die Anforderungen nach einem hohen Drehmoment, die in Entwürfen mit starrer Verbindung des Standes der Technik vorhanden waren, angesprochen. Darüber hinaus vermeidet das erfindungsgemäße Gestänge jegliche Zunahme der Anzahl von Teilen oder der Herstellungskosten eines aktiven Kühlergrillverschlusssystems.

Claims (10)

1. Verschlusssystem für einen Kühlergrill eines Kraftfahrzeugs, das Folgendes umfasst: eine erste Lamellengruppe, die in einem ersten Kühlergrillöffnungsabschnitt angeordnet ist und konfiguriert ist, in eine Master-Position, die aus einer geschlossenen Position und mehreren geöffneten Positionen gewählt ist, zu schwenken; eine zweite Lamellengruppe, die in einem zweiten Kühlergrillöffnungsabschnitt angeordnet ist und konfiguriert ist, in eine Slave-Position, die der Master-Position entspricht und eine geschlossene Position sowie mehrere geöffnete Positionen umfasst, zu schwenken; einen Aktuatormotor, der mit der ersten Lamellengruppe gekoppelt ist, um die erste Lamellengruppe in einer ausgewählten Master-Position steuerbar anzuordnen; und ein Gestänge, das zwischen die erste und die zweite Lamellengruppe gekoppelt ist, um die zweite Lamellengruppe entsprechend der Master-Position der ersten Lamellengruppe, die durch den Aktuatormotor gewählt wird, in die Slave-Position zu bewegen, wobei das Gestänge eine Ausgleichsfeder umfasst, die konfiguriert ist, einer Kompression zu unterliegen, wenn die erste und die zweite Lamellengruppe in den geschlossenen Positionen angeordnet sind, und wobei das Gestänge ein Begrenzungsband umfasst, um die Ausdehnung der Ausgleichsfeder zu begrenzen.
2. System nach Anspruch 1, wobei die Ausgleichsfeder eine Ruheposition hat und wobei die Grenze der Ausdehnung, die durch das Begrenzungsband auferlegt wird, im Wesentlichen gleich der Ruheposition ist.
3. System nach Anspruch 1, wobei das Gestänge in der Weise konfiguriert ist, dass dann, wenn sich die erste und die zweite Lamellengruppe in ihre geschlossenen Positionen bewegen, die zweite Lamellengruppe in ihre geschlossene Position eintritt, bevor die erste Lamellengruppe in ihre geschlossene Position eintritt, woraufhin die Ausgleichsfeder komprimiert wird, wenn die erste Lamellengruppe ihre geschlossene Position erreicht.
4. System nach Anspruch 1, wobei das Gestänge ein langgestrecktes Element, das aus gegossenem Kunststoff hergestellt ist, umfasst, wobei die Kompressionsfeder eine U-Feder ist, die an einem Zwischenort längs des langgestreckten Elements ausgebildet ist, und wobei das Begrenzungsband die U-Feder überspannt.
5. System nach Anspruch 4, wobei das Begrenzungsband an einem ersten Ende an dem langgestreckten Element durch ein Biegescharnier auf einer Seite der U-Feder befestigt ist und wobei das Begrenzungsband an einem zweiten Ende an dem langgestreckten Element durch eine Gleitrastung auf der anderen Seite der U-Feder befestigt ist.
6. System nach Anspruch 5, wobei die Einrastung ein Paar Kompressionszinken, die sich von dem Begrenzungsband erstrecken, und einen Schlitz, der in dem langgestreckten Element gebildet ist, um die Kompressionszinken aufzunehmen, umfasst, und wobei eine Länge des Schlitzes die Ausdehnungsgrenze der Ausgleichsfeder bestimmt.
7. Gestänge zum Verbinden von Lamellengruppen in einem Kühlergrillverschlusssystem, das Folgendes umfasst: ein langgestrecktes Element mit gegenüberliegenden Enden, um jeweilige Lamellengruppen zu verbinden, und mit einer Kompressionsfeder an einem Zwischenort des langgestreckten Elements; und ein Begrenzungsband, das die Kompressionsfeder überspannt und mit einem ersten und einem zweiten Ende an dem langgestreckten Element befestigt ist, um die Ausdehnung der Kompressionsfeder im Wesentlichen auf eine Ruheposition zu begrenzen.
8. Gestänge nach Anspruch 7, wobei das langgestreckte Element gegossenen Kunststoff enthält und wobei die Kompressionsfeder eine U-Feder ist, die an einem Zwischenort längs des langgestreckten Elements ausgebildet ist.
9. Gestänge nach Anspruch 8, wobei das Begrenzungsband mit dem langgestreckten Element einteilig gegossen ist, wobei das Begrenzungsband an dem ersten Ende an dem langgestreckten Element mittels eines Biegescharniers auf einer Seite der U-Feder befestigt ist und wobei das Begrenzungsband an dem zweiten Ende an dem langgestreckten Element durch eine Gleitrastung auf der anderen Seite der U-Feder befestigt ist.
10. Gestänge nach Anspruch 9, wobei die Einrastung ein Paar Kompressionszinken, die sich von dem Begrenzungsband erstrecken, und einen Schlitz, der in dem langgestreckten Element gebildet ist, um die Kompressionszinken aufzunehmen, umfasst und wobei eine Länge des Schlitzes die Ausdehnungsgrenze der Ausgleichsfeder bestimmt.

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