DE3942010C2 - Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluft-Klappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluft-Klappe an der Frontpartie eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Es ist bekannt, an der Frontpartie von Kraftfahrzeugen im Bereich des Kühlers zu­ mindest eine Kühlluft-Klappe vorzusehen, die freischwingend gelagert eine Öffnung abdeckt und bei schnellerer Fahrt des Kraftfahrzeuges durch die steigende Druck­ differenz 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 (vgl. z. B. die DE 22 16 585 A1). Bei einer durch eine Feder in die Schließstellung vorgespannten Klappe weist diese eine Öffnungscharakteristik auf, die ausgehend von einem definierten Staudruck mit zunehmendem Staudruck ein allmähliches Öffnen der Klappe ergibt.

Durch die DE 23 40 497 C2 ist es ferner bekannt, mehrere Kühlluft-Klappen, die über ein Gestänge miteinander verbunden sind, durch Elektromagneten abhängig von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und abhängig von der Temperatur der Brennkraftmaschine auf- und zuzusteuern.

Aus aerodynamischen und thermischen Gründen, sowie zur Geräuschdämmung des Motorraumes ist es erwünscht, die Kühlluft-Klappe nur dann zu öffnen, wenn dies zur Kühlung unbedingt nötig ist. Dem trägt die vorgenannte DE 23 40 497 C2 auch Rechnung, jedoch mit einem nicht unbeträchtlichen Teile- und Montageauf­ wand.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzu­ schlagen, die hinsichtlich des Teile- und Montageaufwandes wesentlich vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Er­ findung 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 be­ kannter Weise durch die vorherrschende Druckdifferenz bewirkt wird. Der Vorteil gegenüber einer federnden Vorspannung der Kühlluft-Klappe liegt darin, dass die Wirkung der Haftkraft unmittelbar auf die Schließstellung beschränkt ist und diese bereits nach einer geringen Auslenkung der Klappe keinen Einfluss mehr auf die resultierende Klappenstellung ausübt. Die Klappe kann z. B. bis zu einem definier­ ten Winddruck geschlossen gehalten werden und geht dann unmittelbar nach deren einsetzender Öffnungsbewegung in die voll geöffnete Stellung über. Somit kann auf jegliche Verstellelemente verzichtet und trotzdem der Öffnungszeitpunkt relativ genau bestimmt werden.

Die Haftkraft kann entsprechend den Merkmalen der Patentansprüche 2 und 3 al­ ternativ entweder mittels eines Permanentmagneten oder mittels eines angesteu­ erten Elektromagneten erzeugt werden. Im Falle eines Permanentmagneten ist die­ ser so abzustimmen, dass dessen Anzugskraft in der Schließstellung bei einem de­ finierten Staudruck auf die Klappe entsprechend einem bestimmten Geschwindig­ keitsbereich des Kraftfahrzeuges überwunden wird, so dass dann die Klappe in Öff­ nungsrichtung ausschwenkt.

Bei Verwendung eines Elektromagneten kann dieser geschwindigkeitsabhängig und/oder abhängig von der Temperatur der Brennkraftmaschine angesteuert 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 Front­ partie des Kraftfahrzeuges oder aber an der Klappe angeordnet sein. Zur Vermei­ dung von Geräuschen beim Schließen der Klappe wird vorgeschlagen, gemäß An­ spruch 4 zumindest den Kontaktbereich der Magnete mit Kunststoff oder einem an­ deren dämpfenden Material zu umspritzen bzw. abzudecken.

Die Haftkraft gemäß der Erfindung kann auch mittels für sich bekannter Klettver­ schlüsse bewirkt werden. Diese eine Art "Verrastung" bewirkenden 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 beträchtlichen Staudruckes weit geöffnet (vgl. gestrichelte Linien in der Fig. 1). Dadurch kann über den 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 derartigen 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 Klettverschlüsse 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 Brennkraftmaschine öffnet, da­ durch gekennzeichnet, daß die Klappe (32) in ihrer Schließstellung un­ mittelbar durch Haftkraft gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftkraft mittels eines Permanentmagneten (34) erzeugt ist, dessen Anzugskraft auf die Druckdifferenz abgestimmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftkraft mittels eines Elektromagneten (40) erzeugt ist, der geschwin­ digkeitsabhängig und/oder temperaturabhängig angesteuert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (34; 40) zumindest im Kontaktbereich mit einer Kunststoffbeschichtung (36; 46) versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftkraft durch einen Klettverschluß bewirkt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftkraft durch ein Rastelement (54) gebildet ist.