DE3942010A1 - Vorrichtung zum steuern einer kuehlluft-klappe - Google Patents
Vorrichtung zum steuern einer kuehlluft-klappeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern zumindest einer
Kühlluftklappe an der Frontpartie eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es ist bekannt, an der Frontpartie von Kraftfahrzeugen im Bereich des
Kühlers zumindest eine Kühlluft-Klappe vorzusehen, die freischwingend
gelagert eine Öffnung abdeckt und bei schnellerer Fahrt des Kraftfahr
zeuges durch die steigende Druckdifferenz an der Klappe geöffnet wird
und somit Kühlluft durch den Kühler und/oder in den Motorraum strömen
läßt. Die Rückstellung der Klappe erfolgt entweder durch Schwerkraft
oder durch eine die Klappe in Schließrichtung belastende Feder.
Durch die DE-PS 23 40 497 ist es ferner bekannt, mehrere Kühlluftklap
pen, die über ein Gestänge miteinander verbunden sind, durch Elektro
magneten abhängig von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und ab
hängig von der Temperatur deren Brennkraftmaschine auf- und zuzu
steuern.
Aus aerodynamischen und thermischen Gründen, sowie zur Geräuschdämmung
des Motorraumes ist es erwünscht, die Kühlluft-Klappe nur dann zu öff
nen, wenn dies zur Kühlung unbedingt nötig ist. Dem trägt die vorge
nannte DE-PS auch Rechnung, jedoch mit einem nicht unbeträchtlichen
Teile- und Montageaufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art
vorzuschlagen, die hinsichtlich des Teile- und Montageaufwandes wesent
lich vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbil
dungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Kühlluft-Klappe oder mehrere
Klappen durch Haftkraft in ihrer Schließstellung zu halten, während
deren Öffnung in bekannter Weise durch die vorherrschende Druckdiffe
renz bewirkt wird. Durch das unmittelbare Einwirken der Haftkraft auf
die Klappe kann auf jegliche Verstellelemente verzichtet und trotzdem
der Öffnungszeitpunkt bestimmt werden.
Die Haftkraft kann entsprechend den Merkmalen der Patentansprüche 2 und
3 alternativ entweder mittels eines Permanentmagneten oder mittels
eines angesteuerten Elektromagneten erzeugt werden. Im Falle eines Per
manentmagneten ist dieser so abzustimmen, daß dessen Anzugskraft in der
Schließstellung bei einem definierten Staudruck auf die Klappe entspre
chend einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges
überwunden wird, so daß dann die Klappe in Öffnungsrichtung aus
schwenkt.
Bei Verwendung eines Elektromagneten kann dieser geschwindigkeitsab
hängig und/oder abhängig von der Temperatur der Brennkraftmaschine an
gesteuert sein und somit den Öffnungszeitpunkt bestimmen. Die Öffnung
der Klappe erfolgt dann wiederum durch die anliegende Druckdifferenz.
Die Magnete können entweder an der die Öffnung begrenzenden Wand der
Frontpartie des Kraftfahrzeuges oder aber an der Klappe angeordnet
sein. Zur Vermeidung von Geräuschen beim Schließen der Klappe wird vor
geschlagen, gemäß Anspruch 4 zumindest den Kontaktbereich der Magnete
mit Kunststoff oder einem anderen dämpfenden Material zu umspritzen
bzw. abzudecken.
Die Haftkraft gemäß der Erfindung kann auch mittels für sich bekannter
Klettverschlüsse bewirkt werden. Diese eine Art "Verrastung" bewirken
den Verschlüsse können in baulich einfacher und kostengünstiger Weise
als Folien auf die Klappe und auf die die Öffnung für die Kühlluft auf
weisende Wand aufgeklebt werden und sind hinsichtlich ihrer Haftkraft
ebenfalls so abzustimmen, daß sie ein Öffnen der Klappe bei einer de
finierten Druckdifferenz an dieser zulassen.
Die Haftkraft kann alternativ durch Rastelemente erzeugt werden, deren
Schließ- und Öffnungskräfte ähnlich einem Klettverschluß stark unter
schiedlich sind. Derartige Elemente sind in einer Vielzahl von Ausfüh
rungen denkbar und beruhen auf der Anwendung unterschiedlich wirksamer
Reibungskräfte bzw. Rampenwinkel.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weite
ren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in
Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch die Frontpartie eines
Kraftfahrzeuges mit einer durch Magnetkraft gehaltenen Kühl
luft-Klappe;
Fig. 2 eine Einzelheit Z der Kühlluft-Klappe gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine teilweise dargestellte Kühlluft-Klappe, die mittels eines
Elektromagneten in ihrer Schließstellung gehalten ist; und
Fig. 4 eine ebenfalls nur teilweise dargestellte Kühlluftklappe nach
Fig. 1 mit einem Rastelement in der Schließstellung.
Die Fig. 1 zeigt skizzenhaft die Frontpartie eines Kraftfahrzeuges mit
einem Motorraum 10, in dem eine Brennkraftmaschine 12 in bekannter Wei
se angeordnet ist. Der Motorraum 10 ist unter anderem von einer Motor
haube 14, einem Kühlergrill 16 und einer unteren Schürze 18 umschlos
sen. Hinter dem Kühlergrill 16 ist ein Luft-Wasser-Wärmetauscher bzw.
Kühler 20 angeordnet, der über nicht dargestellte Schläuche mit der
flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine 12 verbunden ist. Der Kühler
20 sitzt auf einem Querträger 22, der auch die an den Kühler 20 an
schließende Kühlerhutze 24 mit einem elektrischen Lüfter 26 trägt.
In der unteren Wand 28 der Kühlerhutze 24 ist eine etwa rechteckförmige
Öffnung 30 (vgl. Fig. 2) vorgesehen, die von einer Kühlluft-Klappe 32
abgedeckt ist. Die Klappe 32 ist über eine Achse 33 schwenkbar an der
Wand 28 gelagert und liegt zunächst aufgrund ihrer Schwerkraft am Rand
der Öffnung 30 an. Die Klappe 32 wird bei in Fahrt befindlichem Kraft
fahrzeug durch die Druckdifferenz im Bereich der Öffnung 30 vor und
hinter der Klappe geöffnet.
Am unteren Rand der Öffnung 30 ist an der Wand 28 ein Permanentmagnet
34 beispielsweise durch nicht dargestellte Schrauben befestigt, der die
Klappe 32 durch Haftkraft in ihre Schließstellung hält. Der Permanent
magnet 34 ist an seiner Kontaktfläche mit einer Kunststoffschicht 36
umspritzt. Die Klappe 32 besteht aus einem Stahlblech. Alternativ dazu
ist es jedoch auch möglich, die Klappe 32 beispielsweise aus einem mit
Eisenspänen zumindest im Kontaktbereicht mit dem Permanentmagneten 34
versehenen Kunststoff herzustellen. In diesem Falle könnte die Kunst
stoffbeschichtung 36 entfallen. Ferner könnte an die Wand 28 auch eine
Magnetfolie angeklebt werden, die mit einer an eine Kunststoff- oder
Gummiklappe aufgeklebten Metallfolie zusammenwirkt.
Der Permanentmagnet 34 ist hinsichtlich seiner Haftkraft (bestimmt
durch dessen Größe und/oder Magnetwirkung) so ausgelegt, daß er die
Klappe 32 bis zu einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges von z. B.
150 km/h bzw. einer bei dieser Geschwindigkeit wirkenden Druckdifferenz
an der Klappe geschlossen hält. Ab dieser Geschwindigkeit überwiegen
die Druckkräfte bzw. das von diesen ausgeübte Drehmoment die Magnet
kräfte und die Klappe 32 wird aufgrund des beträchtIichen Staudruckes
weit geöffnet (vgl. gestrichelte Linien in der Fig. 1). Dadurch kann
über das Kühlergrill 16 und über eine gegebenenfalls in der Schürze 18
vorgesehene Öffnung 38 zusätzliche Kühlluft durch den Kühler 20 und die
Kühlerhutze 24 in dem Motorraum des Kraftfahrzeuges strömen.
In der Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, wobei
die Konstruktion der Kühlerhutze 24 und der Kühlluft-Klappe 32 im we
sentlichen wie in den Fig. 1 und 2 sein kann. Für gleiche Teile werden
deshalb gleiche Bezugszeichen verwendet und auf die vorangegangene Be
schreibung verwiesen.
Die auf die Kühlluft-Klappe 32 wirkende Haftkraft wird mittels eines
Elektromagneten 40 erzeugt, der in bekannter Weise einen Magnetkern 42
und eine elektrische Spule 44 aufweist. Der Elektromagnet 40 ist
wiederum an der Wand 28 der Kühlerhutze 24 befestigt. In seinem Kon
taktbereich mit der Klappe 32 weist er ebenfalls eine Kunststoffbe
schichtung 46 auf.
Die elektrische Spule 44 ist an das elektrische Bordnetz des Kraftfahr
zeuges (nicht dargestellt) über ein Schaltgerät 48 angeschlossen, wel
ches den Elektromagneten abhängig von der Temperatur T der Brennkraft
maschine 12 ansteuert. Das Schaltgerät 48 legt die Spule 44 an das
Pluspotential des Bordnetzes, so lange die Temperatur T der Brennkraft
maschine unterhalb 110°C liegt. Bei einer höheren Temperatur wird die
Spannungszufuhr unterbrochen, wodurch bei einer an der Klappe 32 anlie
genden Druckdifferenz diese öffnet. Die Haftkraft des Elektromagneten
40 ist derart abgestimmt, daß darüberhinaus die Klappe 32 auch dann
öffnen kann, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 150 km/h
übersteigt.
Das Schaltgerät kann dahingehend erweitert werden, daß auch die Ge
schwindigkeit des Kraftfahrzeuges erfaßt und der Elektromagnet 40 ent
sprechend angesteuert wird. Beispielsweise könnte eine Spannungsunter
brechung unabhängig von der Temperatur auch bei einer definierten Ge
schwindigkeitsschwelle erfolgen. Die Erfassung der Temperatur T kann in
bekannter Weise über einen Temperaturfühler an der Brennkraftmaschine,
am Kühler oder nur im Motorraum durchgeführt werden. Ein Geschwindig
keitssignal könnte beispielsweise vom Tachometer des Kraftfahrzeuges
abgeleitet sein. Ferner könnte in einer derartige Steuerlogik auch der
Lüfterbetrieb mit einbezogen sein, so daß beispielsweise bei einge
schaltetem Elektrolüfter ebenfalls die Klappe 32 über den Elektromagne
ten 40 geschlossen gehalten wird.
Anstelle des in Fig. 2 dargestellten Permanentmagneten 34 könnte an der
Wand 28 und an der Klappe 32 auch ein Klettverschluß beispielsweise
durch Aufkleben entsprechender Folien angeordnet sein. Derartige
KIettverschlüsse sind beispielsweise in der Textilbranche oder Beklei
dungsbranche vielfach üblich, so daß auf deren zeichnerische Darstel
lung verzichtet ist.
Gemäß Fig. 4, in der wiederum gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind, ist die schwenkbare Klappe 32′ in ihrer Schließstellung
mittels eines Rastelementes 54 gehalten. Das Rastelement 54 besteht aus
einem federnden Rasthaken 52 aus Kunststoff, der an der Wand 28 über
eine Schraube 56 befestigt ist, und aus einer Rampe 50 die an die
untere Stirnseite der Klappe 32′ aus Kunststoff angeformt ist.
Aufgrund des wesentlich flacheren wirksamen Winkels α zur Schwenkrich
tung (strichpunktierte Linie) der Klappe 32′ an der Rampe 50 in
Schließrichtung gegenüber dem wirksamen steileren Winkel β in Öffnungs
richtung ist die Schließkraft der Klappe 32′ nur gering, so daß diese
durch ihre eigene Schwerkraft schließen kann. Beim Öffnen ist jedoch
eine weit größere Kraft bzw. Drehmoment erforderlich, um über den stei
len Winkel β an der Rampe 50 den Rasthaken 52 zurückzustellen. Das
Rastelement 54 ist wiederum so abgestimmt, daß die Klappe 32′ erst bei
einer Druckdifferenz bzw. einem Drehmoment entsprechend einer Geschwin
digkeit von z. B. 150 km/h öffnet.
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluft-Klappe an der
Frontpartie eines Kraftfahrzeuges, die abhängig von der an ihr
wirkenden Druckdifferenz ab einer definierten Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeuges und/oder abhängig von der Temperatur der Brenn
kraftmaschine öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (32)
in ihrer Schließstellung unmittelbar durch Haftkraft gehalten ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haft
kraft mittels eines Permanentmagneten (34) erzeugt ist, dessen
Anzugskraft auf die Druckdifferenz abgestimmt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haft
kraft mittels eines Elektromagneten (40) erzeugt ist, der geschwin
digkeitsabhängig und/oder temperaturabhängig angesteuert ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Magnet (34; 40) zumindest im Kontaktbereich
mit einer Kunststoffbeschichtung (36; 46) versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haft
kraft durch einen Klettverschluß bewirkt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haft
kraft durch ein Rastelement (42) gebildet ist.
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