DE3942010C2 - Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluft-Klappe - Google Patents
Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluft-KlappeInfo
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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.
Priority Applications (1)
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DE3942010A DE3942010C2 (de) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluft-Klappe |
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