DE4304336A1 - Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluftklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluftklappe in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Um ein schnelles Erreichen der Betriebstemperatur insbesondere von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen sicherzustellen, ist es be­ kannt, eine Wand des die Brennkraftmaschine aufnehmenden Motorraumes mit Kühlluftklappen zu versehen, die zumindest bei kalter Brennkraft­ maschine geschlossen sind. Bei insbesondere im Frontbereich von Kraftfahrzeugen angeordneten Kühlluftklappen beeinflußt deren geöff­ nete oder geschlossene Stellung auch den Luftwiderstandsbeiwert. Es wurden deshalb bereits Vorrichtungen zum Steuern der Kühlluftklappen vorgeschlagen, die temperaturabhängig und/oder geschwindigkeitsabhän­ gig funktionieren. Insbesondere wenn Temperatur und Geschwindigkeit logisch verknüpft werden, gibt dies eine zwar vorteilhafte, aber relativ aufwendige und kostenintensive Steuerung.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit relativ geringem steuerungstechni­ schen Aufwand eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die sowohl den relevanten Geschwindigkeits- als auch Temperaturzu­ ständen des Kraftfahrzeuges bzw. dessen Antriebsaggregates Rechnung trägt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentansprüchen 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß werden eine temperaturabhängige Steuerung und eine Staudrucksteuerung der Kühlluftklappen zu einer einfachen Vorrichtung vereint, wobei die Kühlluftklappen nur im Schließsinne abhängig von der Temperatur gesteuert werden. D. h., daß bei kalter Brennkraftma­ schine die Kühlluftklappe dauerhaft geschlossen ist, während oberhalb einer definierten Temperaturschwelle der Brennkraftmaschine die Tem­ peratursteuerung wirkungslos ist und eine staudruckabhängige Steu­ erung der Kühlluftklappen vorliegt. Damit liegt in einfacher Weise eine Geschwindigkeits- und eine Temperatursteuerung vor, ohne daß jedoch die Geschindigkeit des Kraftfahrzeuges erfassende Sensoren und elektronische Verknüpfungsschaltungen erforderlich sind. Zudem wird mit der Erfindung erreicht, daß bei parallel zu den Kühlluftklappen vorgesehenen Kühlluftgebläsen - die bei hohen erforderlichen Kühllei­ stungen (z. B. geringe Fahrgeschwindigkeit und Bergbetrieb) aktiviert sind - über die zusätzlich vorhandenen Kühlluftklappen keine Rücksau­ gung bzw. ein uneffizienter Kurzschluß des Kühlluftstromes eintreten kann, sondern die Klappen beeinflußt vom Saugdruck des Gebläses schließen können.

Sofern mehrere Kühlluftklappen im Frontbereich oder aber in anderen Bereichen vorgesehen sind, kann in Weiterbildung der Erfindung für definierte Kühlluftklappen eine rein temperaturabhängige Steuerung und für andere Kühlluftklappen die temperatur- und staudruckabhängige Steuerung verwirklicht sein.

Zweckmäßig ist dabei zwischen der staudruckabhängig öffnenden Klappe und der Temperatursteuerung in Form eines Gestänges oder eines Seil­ zuges eine Leergangverbindung vorgesehen, die den Freigang der Klappe bei oberhalb der Temperaturschwelle liegender Brennkraftmaschine vorgibt. Dabei kann bei einheitlicher Betätigung für wie vorstehend erwähnte unterschiedliche Steuerungen der Kühlluftklappen ein Gestän­ ge verwendet sein, welches einerseits über Niederhalter die stau­ druckabhängig öffnenden Klappen bei kalter Brennkraftmaschine zuhält und andererseits über formschlüssige Verbindungen die rein tempera­ turabhängig gesteuerten Klappen betätigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen im Frontbereich eines Kraftfahrzeuges angeordneten Kühler für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit einer Kühlerhutze mit Kühlluftklappen und einem elektrisch ange­ triebenen Ventilator und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II durch die staudruck­ abhängig öffnenden Kühlluftklappen.

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Kühler bzw. Luft-Wasser-Wärmetauscher bezeichnet, der im nicht dargestellten Frontbereich eines Kraftfahr­ zeuges in Angrenzung an einen Motorraum für eine Brennkraftmaschine angeordnet ist. Der im übrigen im Frontbereich gegen Fahrtwind abge­ dichtete Motorraum des Kraftfahrzeuges kann über erste zwei Kühlluft­ klappen 12 und über mehrere zweite Kühlluftklappen 14 mit kühlendem Fahrtwind belüftet werden. Die Kühlluftklappen 12, 14 sind in einer Wand der Kühlerhutze 16 angeordnet, die auch einen elektrisch ange­ triebenen Ventilator 18 trägt. Die kreisscheibenförmige Öffnung 20 in der Kühlerhutze 16 für den Ventilator 18 kann über die stromauf ange­ ordneten Kühlluftklappen 14 geschlossen werden.

Eine jede Kühlluftklappe 12 (vgl. auch Fig. 2) steuert eine Öffnung 24 in der Kühlerhutze 16, wobei die Klappen 12 auf Schwenkachsen 22 gelagert und durch ihr Eigengewicht in der geschlossenen Position gehalten sind. Andererseits können die Klappen 12 durch den bei höhe­ rer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges auftretenden Staudruck im Frontbereich sich öffnen.

Die Betätigung der Klappen 14 erfolgt formschlüssig über an deren Schwenkachsen 26 befestigte Hebel 28, die andererseits formschlüssig an einer Stange 30 angelenkt sind. Die Stange 30 wirkt über entspre­ chende Drehgelenke mit einem Umlenkhebel 32 zusammen, der an der Kühlerhutze 16 schwenkbar gelagert ist und der wiederum über einen Seilzug 34 mit einem in dem Wasserkasten 36 des Kühlers 10 angeordne­ tem, thermostatischen Stellglied 38 verbunden ist. Über das thermo­ statische Stellglied 38, den Seilzug 34, den Umlenkhebel 32 und die Stange 30 werden über die Hebel 28 die Klappen 14 geöffnet, bzw. wieder geschlossen.

Die drehbar gelagerte Welle 40 des Umlenkhebels 32 trägt einen weite­ ren Hebel 42, der in Verbindung mit einem schwenkbar gelagerten Füh­ rungshebel 44 am unteren Bereich der Kühlerhutze 16 eine Stange 46 betätigt. Die Stange 46 weist je Kühlluftklappe 12 einen dieser zuge­ wandten Niederhalter 48 auf, der in der Stellung des beschriebenen Gestänges bei kalter Brennkraftmaschine die Klappen 12 zuhält und sie andererseits bei oberhalb einer definierten Temperaturschwelle der Brennkraftmaschine (z. B. 110°C) vollständig frei gibt. Die beiden Stellungen sind in der Fig. 2 einmal in ausgezogenen Linien und einmal in gestrichelten Linien ersichtlich.

Bei kalter Brennkraftmaschine sind über die temperaturabhängige Steu­ erung (es wird die Temperatur des Kühlwassers im Kühler 10 erfaßt) die Klappen 14 und die Klappen 12 vollständig geschlossen. Dieser Zustand ist unabhängig von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, weil die Klappen 12 über die Niederhalter 48 in ihrer geschlossenen Position gehalten sind.

Erreicht die Brennkraftmaschine die definierte Temperaturschwelle, so sind zunächst die Klappen 14 vollständig geöffnet, so daß über die kreisscheibenförmige Öffnung 20 Kühlluft in den Motorraum strömen kann, insbesondere aber der Kühler in diesem Querschnittsbereich mit kühlender Luft durchströmt ist. Zugleich nimmt die Stange 46 im Be­ reich der Kühlluftklappen 12 die in der Fig. 2 in ausgezogenen Lini­ en dargestellte Position ein, so daß nunmehr die Kühlluftklappen 12 staudruckabhängig geöffnet oder geschlossen sind. Damit sind bei­ spielsweise bei stehendem Kraftfahrzeug die Klappen 12 zu, bei mit hoher Geschwindigkeit fahrendem Kraftfahrzeug diese aber geöffnet. Deren Öffnungscharakteristik und Öffnungsquerschnitt kann konstruktiv entsprechend ausgelegt werden.

Übersteigt die Temperatur der Brennkraftmaschine bzw. des Kühlwassers einen höheren definierten Wert, so wird der elektrisch angetriebene Ventilator 18 in Betrieb gesetzt. Sofern das Kraftfahrzeug steht oder nur mit niedriger Geschwindigkeit fährt, ist dabei über die durch den fehlenden Staudruck und/oder den auf sie wirkenden Saugdruck des Gebläses geschlossenen Kühlluftklappen 12 sichergestellt, daß nicht über die Öffnung 20 des in Betrieb befindlichen Ventilators und die Öffnungen 24 der Kühlluftklappen 12 eine Kurzschlußströmung auftritt, die den Kühlerwirkungsgrad stark herabsetzen würde.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind auch andere Anordnungen der Kühlluftklappen 12, 14 und auch andere Betätigungen als das dargestellte Gestänge mit Seilzug möglich. Die Kühlluftklappen können anstelle der dargestell­ ten Lüfterhutze 16 auch in anderen Wandbereichen eines Motorraumes angeordnet sein. Anstelle der Kühlmitteltemperatur können auch der temperaturabhängige Druck des Kühlsystems oder die Kühlerablufttempe­ ratur, die Motorraumtemperatur etc. für die Steuerung herangezogen sein.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Kühlluftklappe in einer Wand von Kraftfahrzeugen, die zumindest abhängig von der Temperatur des Antriebsaggregates des Kraftfahrzeuges betätigt ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klappe (12) staudruckabhängig frei öffnend und schließend angeordnet ist und von der temperaturabhängigen Steuerung nur im Schließsinne betätigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Klappen (12, 14) vorgesehen sind und daß die zweite Klappe (14) nur temperaturabhängig gesteuert ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der staudruckabhängig öffnenden Klappe (12) und der temperaturabhängigen Steuerung (46, 48) eine Leergangverbindung vorge­ sehen ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einheitliches Gestänge (30, 32, 34, 38, 40, 42, 46) für erste und zwei­ te Klappen (12, 14) vorgesehen ist, wobei die ersten Klappen (12) über Niederhalter (48) nur im Schließsinne und die zweiten Klappen (14) über formschlüssige Gelenkverbindungen betätigt sind.