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Die Erfindung betrifft ein Schließklappensystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Öffnung in einem Konturabschnitt einer Fahrzeugaußenhaut oder eines Fahrzeuginnenraums, sowie mit einer im Bereich der Öffnung schwenkbeweglich gelagerten Schließklappe zum Verschließen oder Freigeben der Öffnung, und mit einer Steuereinheit, die mit der Schließklappe in Wirkverbindung steht, um die Schließklappe zwischen einer Freigabestellung und einer Schließstellung zu verlagern. Die Erfindung betrifft zudem einen Fahrzeugfrontbereich mit wenigstens einer Belüftungsöffnung, der ein derartiges Schließklappensystem zugeordnet ist.
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Personenkraftwagen mit im Bereich einer Fahrzeugaußenhaut angeordneten Tank- oder Stromladeöffnungen sind allgemein bekannt. Derartige Öffnungen werden durch Schließklappen verschlossen. Insbesondere bei Schließklappen elektrischer Stromladeöffnungen ist es vorgesehen, diese Schließklappen mittels eines Elektroantriebs zwischen einer Schließstellung und einer Freigabestellung zu verlagern. Der Elektroantrieb wird durch eine elektronische Steuereinheit angesteuert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schließklappensystem sowie einen Fahrzeugfrontbereich der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine verschleißfreie Betätigung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird für das Schließklappensystem dadurch gelöst, dass die Steuereinheit einen durch elektrische Aktivierung längenveränderbaren Betätigungsdraht aufweist, der mit einem in zwei entgegengesetzten Richtungen beweglichen Steuerglied gekoppelt ist, das zur mechanischen Ansteuerung der Schließklappe vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich sowohl für fahrzeugaußenseitig als auch für fahrzeuginnenseitig angeordnete Schließklappen. Das Vorsehen eines durch elektrische Aktivierung längenveränderbaren Betätigungsdrahts ermöglicht eine Steuerung der Schließklappe, ohne dass ein elektrischer Antriebsmotor notwendig ist. Dennoch sind das Schließklappensystem und insbesondere die Steuereinheit in einfacher Weise elektrisch aktivierbar. Die erfindungsgemäße Lösung hat bezüglich ihrer Steuereinheit ein gegenüber dem Vorsehen eines elektrischen Antriebsmotors wesentlich reduziertes Gewicht. Zudem wird das relativ komplexe Bauteil, das einen Elektromotor bildet, durch den einfach gestalteten Betätigungsdraht ersetzt, wodurch auch eine Fehler- oder Schadensanfälligkeit bei der erfindungsgemäßen Lösung erheblich reduziert ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist der Betätigungsdraht als Formgedächtnisdraht ausgeführt, der temperaturabhängig unterschiedliche Längen einnimmt. Vorzugsweise ist als Formgedächtnisdraht ein Nitinol-Draht vorgesehen, der durch Bestromung erhitzbar ist, dabei schrumpft und bei entsprechender Abkühlung wieder seine ursprüngliche Länge einnimmt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Steuerglied eine mechanische Zwangssteuerung zugeordnet, mittels der das Steuerglied mit der Schließklappe wirkverbunden ist, und die die Schließklappe derart zwangsführt, dass eine von der Aktivierung des Betätigungsdrahts abhängige alternierende Bewegung des Steuerglieds ein Aufschwenken der Schließklappe in die Freigabestellung, ein Halten der Schließklappe in der Freigabestellung und ein Zuschwenken der Schließklappe bis in die Schließstellung bewirkt. Unter der alternierenden Bewegung ist eine hin- und hergehende Bewegung in den beiden entgegengesetzten Richtungen zu verstehen abhängig davon, ob der Betätigungsdraht sich zusammenzieht oder sich ausdehnt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Zwangssteuerung in einer Bewegungsrichtung des Steuerglieds eine mechanische Rückstellfeder auf. Die mechanische Rückstellfeder dient vorzugsweise als in einer Bewegungsrichtung des Steuerglieds wirksamer Federmotor. Als Rückstellfeder ist vorzugsweise eine Schenkelfeder vorgesehen, die koaxial zu einer Schwenkachse des Steuerglieds vorgesehen ist. Alternativ kann die Rückstellfeder bei einer Linearbeweglichkeit des Steuerglieds in entsprechender Weise linear angreifen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die mechanische Zwangssteuerung eine herzkurvenförmige Kulissenführung auf. Die herzkurvenförmige Kulissenführung entspricht dem Kugelschreiberprinzip, bei dem ein im Wesentlichen linearbewegliches Steuerteil über die erste „Herzkammerhälfte“ in die eine Richtung und über die andere „Herzkammerhälfte“ wieder zurückgeführt wird. Ein taschenförmiger Schnittpunkt der beiden „Herzkammerhälften“ definiert vorzugsweise die Freigabestellung der Schließklappe.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Öffnung eine Belüftungsöffnung in einem Frontbereich der Fahrzeugaußenhaut, die in einer Öffnungsstellung eine Fahrtwindströmung zu einer Bremse einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Der Begriff der Öffnungsstellung umfasst eine teilweise oder vollständige Öffnung der Schließklappe. Die vollständige Öffnungsstellung entspricht demzufolge der Freigabestellung. Die Belüftungsöffnung kann für eine entsprechende Bremse einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs im Fahrbetrieb eine zusätzliche Kühlwirkung erzielen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird für den Fahrzeugfrontbereich zudem durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine optimierte Nutzung des Fahrzeugfrontbereichs im Hinblick auf eine Belüftung von zu kühlenden Fahrzeugtechnikkomponenten, wie insbesondere einer Vorderradbremse, durch den Fahrtwind des fahrenden Kraftfahrzeugs.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
- 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugfrontbereichs eines Personenkraftwagens mit zwei Belüftungsöffnungen, denen jeweils eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schließklappensystems zugeordnet ist,
- 2 in vergrößerter perspektivischer Darstellung eine der Belüftungsöffnungen des Fahrzeugfrontbereichs nach 1 mit in Schließstellung befindlicher Schließklappe,
- 3 die Belüftungsöffnung nach 2, jedoch mit in Freigabestellung befindlicher Schließklappe,
- 4 eine Frontansicht der Belüftungsöffnung nach den 2 und 3 bei geschlossener Schließklappe,
- 5 in perspektivischer Explosionsdarstellung die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schließklappensystems für die Belüftungsöffnung nach den 2 bis 4,
- 6 eine Schnittdarstellung durch das Schließklappensystem nach 5 entlang der Schnittlinie VI-VI in 4 in einer Schließstellung der Schließklappe und
- 7 die Darstellung nach 6, jedoch in einer Freigabestellung der Schließklappe.
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Ein Personenkraftwagen 1 weist in einem Frontbereich seiner Fahrzeugkarosserie einen Fahrzeugfrontabschnitt 2 auf, der in dem Frontbereich eine Außenkontur der Fahrzeugkarosserie definiert. Der Fahrzeugfrontabschnitt 2 ist an gegenüberliegenden Seiten etwa in einer in Fahrzeuglängsrichtung gesehenen Flucht zu Rädern einer Vorderachse jeweils mit einem Schließklappensystem versehen, das jeweils eine in 1 erkennbare Schließklappe 3 aufweist. Wie anhand der 2 bis 7 erkennbar ist, weist das Schließklappensystem ein tunnelartiges Gehäuse 4 auf, das eine Öffnung 5 umgrenzt, die in Fahrzeuglängsrichtung sowohl nach vorne als auch zu dem jeweiligen Vorderrad nach hinten hin offen ist. An ihrem vorderen Stirnendbereich ist die Öffnung 5 durch die Schließklappe 3 verschließbar, die mittels einer Schwenklagerung 7, 8 seitlich an dem Gehäuse 4 derart schwenkbeweglich gelagert ist, dass die Schließklappe 3 zwischen einer die Öffnung 5 vollständig verschließenden Schließstellung (siehe 2 und 4) und einer die Öffnung 5 vollständig freigebenden Freigabestellung verschwenkbar ist. Anhand der 3 und 7 ist erkennbar, dass die Schließklappe 3 in der Freigabestellung in die Öffnung 5 hinein in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verschwenkt ist. In der Schließstellung gemäß den 1, 2 und 4 sowie 6 schließt die Schließklappe 3 mit ihrer nach vorne gewandten Außenseite bündig mit einer frontseitigen Außenkontur des Gehäuses 4 ab. Anhand der 5 ist erkennbar, dass das Gehäuse 4 zweiteilig gestaltet ist aus dem in 5 rechts dargestellten tunnelförmigen Gehäuseabschnitt und einer in 5 links dargestellten Gehäuseblende, an der die Schließklappe 3 mittels entsprechender Schwenklagerelemente 7, 8 schwenkbeweglich gelagert ist. Die Gehäuseblende des Gehäuses 4 ist in fertig montiertem Betriebszustand auf entsprechende Stegprofilierungen an einem vorderen Stirnrand des tunnelförmigen Gehäuseabschnitts aufgesetzt und fest mit diesem verbunden.
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Die Schließklappe 3 weist im Bereich der Schwenklagerung 7, 8 einen an der Schließklappe 3 einstückig angeformten Hebelfortsatz 19 auf, an dem eine nachfolgend näher beschriebene Steuereinheit angreift, um die Schließklappe 3 zwischen der Schließstellung und der Freigabezustellung zu verschwenken. An dem Hebelfortsatz 19 greift eine Steuerstange 11 an, die im Bereich des Hebelfortsatzes 19 mit einem Steuerzapfen 13 fest verbunden ist. Der Steuerzapfen 13 ragt quer zu der Steuerstange 11 und damit parallel zu einer Schwenkachse 8 der Schwenklagerung 7, 8 nach unten ab und ist an einem freien Endbereich des Hebelfortsatzes 19 um eine zu der Schwenkachse 8 parallele Schwenkachse schwenkbeweglich an dem Hebelfortsatz 19 gelagert. Der Steuerzapfen 13 weist an seinem unteren Stirnende einen nicht näher bezeichneten Kulissenstift auf, der in eine herzkurvenförmige Steuerkulisse eines Steuerbauteils 12 eingreift, das fest mit dem Gehäuse 4, vorliegend fest mit der Gehäuseblende, verbunden ist. Das Steuerbauteil 12 weist einen ersten Kulissenabschnitt 16, einen zweiten Kulissenabschnitt 17 und einen dritten Kulissenabschnitt 18 auf, die offen ineinander übergehen und gemeinsam eine herzkurvenartige Form bilden. Der Kulissenabschnitt 17 ist nach Art einer Tasche ausgeführt, während die beiden Kulissenabschnitte 16 und 18 jeweils nach Art von linken und rechten Kammerabschnitten von zwei Herzkammern einer Herzkontur gekrümmt sind. Der Kulissenabschnitt 17 befindet sich etwa mittig zwischen den beiden Herzkonturabschnitten. Der Kulissenstift des Steuerzapfens 13 kann demzufolge ausgehend von einem Kreuzungspunkt der beiden Kulissenabschnitte 16 und 18 abliegend zu dem Kulissenabschnitt 17 in dem in den 6 und 7 unteren, herzkammerkonturförmig gekrümmten Kulissenabschnitt 16 entlanggleiten, bis er in den taschenförmigen Kulissenabschnitt 17 formschlüssig eintaucht. Aus diesem taschenförmigen Kulissenabschnitt 17 kann der Kulissenstift des Steuerzapfens 13 dann in den oberen herzkammerkonturförmigen Kulissenabschnitt 18 hineingleiten und schräg nach unten - jeweils auf die Zeichnungsebene bezogen - zurückgeführt werden, bis wieder der ausgangsseitige Kreuzungsbereich der beiden Kulissenabschnitte 16 und 18 gegenüberliegend zu dem taschenförmigen Kulissenabschnitt 17 erreicht ist.
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Die Steuerstange 11 ist an ihrem zu dem Hebelfortsatz 19 gegenüberliegenden Endbereich mit einem Steuerglied 9 verbunden, das um eine nicht näher bezeichnete Drehachse drehbeweglich an der Gehäuseblende des Gehäuses 4 gelagert ist. Die Drehachse ist parallel zu der Schwenkachse 8 ausgerichtet. Das Steuerglied 9 ist über einen Teil seines zylindrischen Umfangs mit einer Stirnverzahnung 15 versehen, die mit einer komplementären Verzahnung einer Zahnstange 14 kämmt. Die Zahnstange 14 ist schlittenförmig linearbeweglich gelagert an einem Schienenabschnitt 19, der fest mit dem Gehäuse 4 verbunden ist. An der Zahnstange 14 greift in der Flucht der Linearführung der Zahnstange 14 an dem Schienenabschnitt 19 ein Betätigungsdraht 6 an, der an einem nicht dargestellten, gegenüberliegenden Ende fahrzeugfest und geradlinig gespannt gehalten ist. Der Betätigungsdraht 6 ist als Formgedächtnisdraht ausgeführt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Betätigungsdraht 6 durch einen Nitinol-Draht gebildet. Der Nitinol-Draht besteht aus einer Nickel-Titan-Legierung. Temperaturabhängig verändert der Betätigungsdraht 6 seine Länge. Die Nickel-Titan-Legierung des Nitinol-Drahts ist derart abgestimmt, dass bei Bestromung durch die Bestromungseinheit S der durch die Nickel-Titan-Legierung definierte elektrische Widerstand, der zur Temperaturerhöhung führt, derart gewählt ist, dass eine Transformation bei einer Temperatur des Betätigungsdrahts 6 erfolgt, die unterhalb einer Schmelztemperatur von an dem Betätigungsdraht 6 angrenzenden Bauteilen liegt. Dadurch wird verhindert, dass eine Bestromung des Betätigungsdrahts 6 zu temperaturbedingten Schäden an den angrenzenden Bauteilen führt.
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Durch Bestromung mittels einer in 6 schematisch angedeuteten, elektrischen Bestromungseinheit S zieht der Betätigungsdraht 6 sich zusammen, wodurch der Betätigungsdraht 6 zwangsläufig die Zahnstange 14 aus der Position gemäß 6 in Richtung der Position gemäß 7 bewegt. Dabei wird zwangsläufig das Steuerglied 9 mitgedreht, wodurch die Steuerstange 11 über die Führung des Steuerzapfens 13 in der Kulissenführung 16 die Schließklappe 3 aus der Schließstellung gemäß 6 in die Freigabestellung gemäß 7 verschwenkt. Während der Bestromung des Betätigungsdrahts 6 und der daraus resultierenden Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn (auf die Darstellung in den 6 und 7 bezogen) wirkt auf das Steuerglied 9 ein entgegengerichtetes Drehmoment einer Rückstellfeder 10, die permanent im Uhrzeigersinn eine Rückstellkraft auf das Steuerglied 9 ausübt. Die durch die Bestromung des Betätigungsdrahts 6 auf die Zahnstange 14 ausgeübte Zugkraft bewirkt auf das Steuerglied 9 ein größeres Drehmoment als das durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 10 entgegenwirkende Drehmoment. Sobald der Betätigungsdraht 6 stromlos geschaltet wird, geht der Betätigungsdraht 6 wieder in seine längere Ausgangsform über. Aufgrund des entgegengerichteten Drehmoments, das die Rückstellfeder 10 auf das Steuerglied 9 ausübt, wird die Steuerstange 11 demzufolge zwangsläufig wieder - in der Darstellung nach den 6 und 7 - nach links verlagert, wodurch der Kulissenstift des Steuerzapfens 13 aus dem taschenförmigen Kulissenabschnitt 17 freikommt und in dem in den 6 und 7 oberen Kulissenabschnitt 18 entlanggleitet, bis die Schließklappe 3 in ihrer Schließstellung an einem entsprechenden Rand der Gehäuseblende des Gehäuses 4 von einer Innenseite her zur Anlage kommt. Der entsprechende Anschlag der Schließklappe 3 in der Schließstellung der Schließklappe 3 ist anhand der 6 erkennbar. Nun ist die Schließstellung und damit die Ausgangslage der Schließklappe 3 wieder erreicht.
