WO2021239923A1 - Luftklappe für fahrzeug - Google Patents

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WO2021239923A1
WO2021239923A1 PCT/EP2021/064299 EP2021064299W WO2021239923A1 WO 2021239923 A1 WO2021239923 A1 WO 2021239923A1 EP 2021064299 W EP2021064299 W EP 2021064299W WO 2021239923 A1 WO2021239923 A1 WO 2021239923A1
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WO
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vehicle
air flap
air
rotation
height direction
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/064299
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Hack
Oeztzan Akif
Arne Koehler
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/08—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor
    • B60K11/085—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor with adjustable shutters or blinds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Definitions

  • the present invention relates to an air flap for an air flap arrangement of a vehicle front, a vehicle front having the air flap and a vehicle having the vehicle front.
  • Air flaps and air flap assemblies in general are known from the prior art.
  • DE 10 2016 224 846 A1 shows an air flap system for controlling the entry of air into a motor vehicle.
  • the air flap system comprises an actuator, at least one group of air flaps, each of which is arranged pivotably between an open position and a closed position, is acted upon by a spring in a first direction of rotation and can be swiveled by the actuator against the action of the spring in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation.
  • an air flap that can be rotated essentially about a vehicle width direction is provided in order to completely close an air inlet for an engine compartment at the vehicle front in the vehicle height direction.
  • an air flap is provided, which is mounted rotatably about a vehicle width direction in order to be moved from a closed to an open position.
  • the present invention relates to the former systems.
  • Such an air flap has at least two positions. In a closed position it blocks an air inlet for an engine compartment at the front of the vehicle and in an open position it releases the air inlet.
  • the air flap can be rotated from the closed position into the open position by a rotary movement about an axis of rotation by means of an actuator that can be connected to the axis of rotation.
  • an actuator that can be connected to the axis of rotation.
  • Drag coefficient can be further maximized. With this arrangement, the air flowing in during ferry operation flows over the vehicle.
  • a stagnation point In the case of an arrangement which is further away from the foremost point of the vehicle front in the longitudinal direction of the vehicle, a stagnation point is generated.
  • a stagnation point can be understood as a point on a surface of a body against which the flow is flowing, at which the flowing air theoretically strikes perpendicularly. The speed of the air disappears in the stagnation point, so that the kinetic energy is converted into pressure energy. This results in an increase in the drag coefficient.
  • the aim is to reduce the drag coefficient and therefore to arrange the air flap in the closed position as close as possible to the foremost point of the front of the vehicle, whereby it must be ensured that the air flap can be moved from the closed position to the open position by means of the rotary movement.
  • the problem here is that regular additional components, such as a decorative grille, are arranged between the foremost point of the vehicle front and the air flap.
  • regular additional components such as a decorative grille
  • a certain minimum distance from these other components in particular from the decorative grille, must be maintained in order to prevent the air flap from colliding with the other components during the rotary movement.
  • the object of the invention is therefore to provide a system which, among other things, is designed to overcome these disadvantages from the prior art, in particular to provide an air flap that allows an arrangement with the smallest possible distance from the foremost point of the vehicle front.
  • an air flap for an air flap arrangement of a vehicle front The air flap blocks an air inlet at the front of the vehicle in a closed position and releases the air inlet in an open position.
  • the air flap can be rotated from the closed position into the open position by a rotary movement about an axis of rotation by means of an actuator that can be connected to the axis of rotation.
  • the air flap is characterized in that the air flap is divided into two adjacent areas in the vehicle height direction.
  • the air can only flow over in the upper part of the air flap arrangement.
  • a stagnation point is also formed in the arrangement with the shortest possible distance in the longitudinal direction of the vehicle to the foremost point of the vehicle front. This makes it possible to position the air flaps in the lower part of the air flap arrangement further away from the foremost point of the front of the vehicle than the air flaps in the upper part of the air flap arrangement with little or no deterioration in the drag coefficient.
  • the air flap In order to prevent the air flap from touching another component of the vehicle front, in particular a decorative grille, when the air flap is rotated, the air flap is in two adjoining areas in the vehicle height direction is divided.
  • a first area of the two areas which is upper in the vehicle height direction, extends essentially in the vehicle height direction and thus essentially parallel to the ornamental grille. During the rotary movement, this area rotates away from the front of the vehicle front in the vehicle longitudinal direction to the rear and does not collide with it.
  • the upper area of the air flap can therefore be positioned at the shortest possible distance from the foremost point of the front of the vehicle in order to allow the air to flow over in the closed state.
  • the second area of the two areas which is lower in the vehicle height direction, extends from the first area in the vehicle longitudinal direction backwards and in the vehicle height direction downwards, so that this area or each point of this area can perform a rotary movement with a smaller radius of rotation starting from the axis of rotation than the first Area and thus also a collision of the lower area with the decorative grille is avoided.
  • the drag coefficient sensitivity mainly relates to an upper air area of the air flap, this area being closed by the air flap far to the front, while the lower area of the air flap has a lower sensitivity with regard to the drag coefficient.
  • the lower area in particular compared to the upper area, can be located further back in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the flap axis of rotation can be shifted further forwards in the vehicle's longitudinal direction compared to conventional systems. It is therefore particularly advantageous that the actuator moving the air flap is not pressed into the radiator in the event of a low-speed crash, a so-called low-speed crash, due to its position further forward in the vehicle longitudinal direction.
  • the actuator which can rotate the air flap from the closed position into the open position by the rotational movement about the axis of rotation, can have an electric motor, in particular a servomotor.
  • the actuator can be connected to the axis of rotation does not mean that the actuator must necessarily, in particular directly, act on the axis of rotation or be connected to it. It is also conceivable, for example, that the actuator realizes the rotary movement by means of a link guide in a side surface of the air flap.
  • the actuator can be arranged in the vehicle longitudinal direction in front of and / or in the vehicle height direction above the axis of rotation.
  • the axis of rotation defines a movement path of a front side of the air flap which has the two areas.
  • essentially in the vehicle height direction can mean that the first area extends predominantly in the vehicle height direction. Due to manufacturing tolerances or a shape of the front of the vehicle, however, it may be necessary for the first area to run slightly inclined to the vehicle height direction, for example in order to run parallel to a component such as the decorative grille arranged in the longitudinal direction of the vehicle in front of the air flap.
  • the first area can, however, also actually run parallel to the vehicle height direction or extend into it.
  • the air inlet can in particular be an upper air inlet on the front of the vehicle. It is conceivable that the air inlet is arranged between a holder for a license plate and a front hood of the vehicle.
  • a lowest point in the vehicle height direction of the first area of the air flap can lie at the same height in the vehicle height direction as the axis of rotation, so that the first area and a horizontal line running through the axis of rotation parallel to the longitudinal direction of the vehicle essentially enclose a right angle.
  • the upper area forms a tangent to the turning radius or to the turning circle and these tangents can enclose a right angle with a straight line that runs through the axis of rotation and a point of contact between the tangent and the turning radius.
  • the second area can extend in a curved manner to the rear in the longitudinal direction of the vehicle and downward in the direction of the height of the vehicle.
  • the second area, starting from the first area extends at least partially, in particular completely, with a radius of curvature curved to the rear in the longitudinal direction of the vehicle and downward in the direction of the height of the vehicle, which corresponds to a distance of the lowest point of the first area from the axis of rotation.
  • This distance of the lowest point of the first area from the axis of rotation corresponds to the radius of the circle of rotation or a movement path of the second area around the axis of rotation.
  • Each point of the second area that moves on this trajectory therefore does not exceed the position that the lowest point of the first area has in the closed position in the vehicle longitudinal direction during the rotary movement from the closed to the open position in the vehicle longitudinal direction.
  • a collision of the second area with a decorative grille or another component of the vehicle front arranged in the longitudinal direction of the vehicle in front of the air flap is thus excluded.
  • the axis of rotation can run essentially in the vehicle width direction.
  • essentially in the vehicle width direction can mean that the axis of rotation runs predominantly in the vehicle width direction. Due to manufacturing tolerances or a shape of the front of the vehicle, however, it may be necessary for the axis of rotation to run slightly inclined to the vehicle width direction, for example in order to run parallel to a component, such as the decorative grille, which is arranged in the longitudinal direction of the vehicle in front of the air flap. However, the axis of rotation can actually run parallel to the vehicle width direction or extend into it.
  • the rotational movement in order to move the air flap from the closed to the open position can comprise rotating the air flap upwards in the vehicle height direction about the axis of rotation extending in the vehicle width direction.
  • the air flap can be turned upwards in the direction of a front hood in order to open the air inlet.
  • the second area of the air flap can be in contact with an air guide surface of the front of the vehicle, which is arranged below the air flap in the vehicle height direction, in order to block the air inlet.
  • the air inlet defined by the front of the vehicle which can also be referred to as a recess, can have a larger dimension in the vertical direction of the vehicle than the air flap.
  • a fixed air guide surface can be arranged below the air flap, which surface forms a mechanical stop for the air flap in the closed position.
  • the air guiding surface can extend essentially in the direction of the height of the vehicle.
  • a vehicle front having the air flap described above and the air guiding surface with which the second region of the air flap is in contact in the closed position and which is arranged below the air flap in the vehicle height direction so as to block an air inlet of the vehicle front.
  • the front of the vehicle can furthermore have an actuator connected to the axis of rotation of the air flap, which actuator is designed to rotate the air flap from the closed position to the open position by a rotary movement about the axis of rotation.
  • the front of the vehicle is an area of the vehicle which is arranged in the vehicle longitudinal direction in front of a drive unit of the vehicle, in particular an engine.
  • the vehicle can be a motor vehicle, in particular a passenger car.
  • the vehicle can have a drive unit, wherein the drive unit can have an internal combustion engine, an electric motor and / or a fuel cell. What is described above about the air flap and the front of the vehicle also applies to the vehicle and vice versa.
  • Fig. 1 shows a schematic side view of a vehicle front with a
  • FIG. 2 shows a schematic diagram to illustrate a movement path of the air flap during an adjustment from a closed to an open one
  • FIG. 1 shows a vehicle front 1 of a vehicle 10 with an air flap 2 in section through a plane spanned through a vehicle longitudinal direction X and a vehicle height direction Z viewed from a vehicle width direction Y.
  • a front side of the air flap 2 is marked in Figure 1 with a dashed line.
  • FIG. 1 a Cartesian coordinate system is shown in FIG. 1, X indicating the vehicle longitudinal direction, Y the vehicle width direction and Z the vehicle height direction.
  • the air flap 2 is part of an air flap arrangement of the vehicle front 1, which further comprises an air guide surface 5. It is conceivable that the air flap 2 does not extend over the entire width of an air inlet, so that at least one further air flap 2 is arranged next to the air flap 2 in the vehicle width direction Y.
  • the air flap 2 In a closed position, i.e. in the state shown in FIG. 1, the air flap 2 blocks the air inlet of the vehicle front 1, which has a height h1, and in an open position, which is not shown in FIG. 1, it releases the air inlet.
  • the air flap 2 is divided in the vehicle height direction Z into two adjacent areas 21, 22.
  • a first upper area 21 in the vehicle height direction Z which has a height h4, extends essentially in the vehicle height direction Z and a second lower area 22 in the vehicle height direction Z, which has a height h3, extends from the first area in the vehicle longitudinal direction X to the rear and in the vehicle height direction Z downwards.
  • the upper region 21 extends essentially parallel to an ornamental grille 11 of the vehicle front 1 arranged in the vehicle longitudinal direction X in front of the air flap.
  • the air guide surface 5, which has a height h2, is in contact with the second region 22 of the air flap 2 in the closed position and is arranged below the air flap 2 in the vehicle height direction Z in order to block the air inlet of the vehicle front 1.
  • a sum of the heights h2, h3 and h4 substantially corresponds to the height h1 of the air inlet.
  • the heights h1, h2, h3, h4 run parallel to the vehicle height direction Z.
  • the air flap 2 can be rotated from the closed position to the open position by a rotary movement about an axis of rotation 6 running in the vehicle width direction Y by means of an actuator 4 which can be connected to the axis of rotation 6 and engages in a link guide in a side surface of the air flap 2.
  • the rotary movement in order to move the air flap 2 from the closed to the open position comprises in the present case rotating the air flap 2 about the axis of rotation 6 running in the vehicle width direction Y upwards in the vehicle height direction Z.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram to illustrate a movement path of the air flap 2, shown with a solid line, during an adjustment from the closed to the open position.
  • a lowest point of the first region 21 of the air flap 2 in the vehicle height direction Z is arranged at the same level in the vehicle height direction Z as the axis of rotation 6.
  • the first region 21 and a horizontal line running through the axis of rotation 6 parallel to the vehicle longitudinal direction X enclose a right angle, as is shown in FIG.
  • the upper area 21 forms a tangent to the trajectory or the radius of rotation R shown with a solid line and that these tangents form a right angle with a straight line that runs through the axis of rotation 6 and a point of contact of the tangent with the radius of rotation R .
  • the axis of rotation 6 forms the center of the radius of rotation R.
  • the second region 22 extends, starting from the first region 21, in a curved manner to the rear in the vehicle longitudinal direction X and downwards in the vehicle height direction Z. More precisely, the second region 22 extends, starting from the first region 21, with a radius of curvature R curved to the rear in the vehicle longitudinal direction X and downward in the vehicle height direction Y.
  • the radius of curvature R thus corresponds to the distance of the lowest point of the first region 21 from the axis of rotation 6, as shown in FIG.
  • This distance R of the lowest point of the first area 21 from the axis of rotation 6 corresponds to the radius R of the circle of rotation or a movement path of the second area 22 about the axis of rotation 6.
  • Each point of the second area 22 that moves on this trajectory does not therefore exceed the position that the lowest point of the first area 21 has in the closed position in the vehicle longitudinal direction X during the rotary movement from the closed to the open position in the vehicle longitudinal direction X.
  • a collision of the second area 22 with the decorative grille 11 or another component of the vehicle front 1 arranged in the vehicle longitudinal direction X in front of the air flap 2 is thus excluded.
  • the first area 21 can be arranged as close as possible to the decorative grille 11 and thus to the foremost point of the vehicle front 1.
  • the representation selected as idealized in FIG. 2 differs slightly from the representation of the air flap 2 from FIG. 1. In FIG .
  • this is possible in the construction shown in FIG is chosen large enough for the decorative grille 11 that no collision takes place.

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Abstract

Bereitgestellt wird eine Luftklappe für eine Luftklappenanordnung einer Fahrzeugfront. Die Luftklappe blockiert in einer geschlossen Stellung einen Lufteinlass der Fahrzeugfront und gibt in einer offenen Stellung den Lufteinlass frei. Die Luftklappe ist durch eine Drehbewegung um eine Drehachse mittels einem zur Drehachse verbindbaren Aktors von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung drehbar. Die Luftklappe ist in Fahrzeughöhenrichtung in zwei aneinander angrenzende Bereiche aufgeteilt. Ein erster in Fahrzeughöhenrichtung oberer Bereich der zwei Bereiche erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeughöhenrichtung und ein zweiter in Fahrzeughöhenrichtung unterer Bereich der zwei Bereiche erstreckt sich ausgehend von dem ersten Bereich in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung nach unten.

Description

LUFTKLAPPE FÜR FAHRZEUG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftklappe für eine Luftklappenanordnung einer Fahrzeugfront, eine Fahrzeugfront aufweisend die Luftklappe und ein Fahrzeug aufweisend die Fahrzeugfront.
Luftklappen und Luftklappenanordnungen im Allgemeinen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
So zeigt beispielsweise die DE 10 2016 224 846 A1 ein Luftklappensystem für die Steuerung des Luftzutritts in ein Kraftfahrzeug. Das Luftklappensystem umfasst einen Stellantrieb, mindestens eine Gruppe von Luftklappen, von denen jede zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verschwenkbar angeordnet, mittels einer Feder in eine erste Drehrichtung beaufschlagt und vom Stellantrieb gegen die Federbeaufschlagung in eine zur ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung verschwenkbar sind.
Zu unterscheiden sind dabei grundsätzlich zwei Systeme von Luftklappen. Bei dem einen System ist eine, im Wesentlichen um eine Fahrzeugbreitenrichtung drehbare Luftklappe vorgesehen, um einen Lufteinlass für einen Motorraum an der Fahrzeugfront in Fahrzeughöhenrichtung vollständig zu verschließen.
Bei den anderen Systemen ist eine Luftklappen vorgesehen, die im Wesentlichen um eine Fahrzeugbreitenrichtung drehbar gelagert ist, um von einer geschlossenen in eine offene Stellung bewegt zu werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft erstere Systeme. Dabei weist eine solche Luftklappe zumindest zwei Stellungen auf. In einer geschlossen Stellung blockiert sie einen Lufteinlass für einen Motorraum an der Fahrzeugfront und in einer offenen Stellung gibt sie den Lufteinlass frei. Die Luftklappe ist durch eine Drehbewegung um eine Drehachse mittels einem zur Drehachse verbindbaren Aktors von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung drehbar. In der geschlossenen Stellung der Luftklappe strömt eine Luft, die in einem Fährbetrieb die Fahrzeugfront anströmt, also nicht in einen sich in Fahrzeuglängsrichtung hinter der Fahrzeugfront befindlichen Motorraum. Dadurch wird ein Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeugs im Vergleich zu einer geöffneten Stellung, bei dem die anströmende Luft zur Kühlung eines Motors in den Motorraum geleitet wird, reduziert.
Durch eine Anordnung der Luftklappe mit einer kürzest möglichen Entfernung zu dem vordersten Punkt der Fahrzeugfront kann die Reduzierung des
Luftwiderstandsbeiwertes weiter maximiert werden. Bei dieser Anordnung überströmt die im Fährbetrieb anströmende Luft das Fahrzeug.
Bei einer Anordnung, die in Fahrzeuglängsrichtung weiter von dem vordersten Punkt der Fahrzeugfront entfernt ist, wird ein Staupunkt erzeugt. Unter einem Staupunkt kann ein Punkt auf einer Oberfläche eines angeströmten Körpers verstanden werden, an dem die strömende Luft theoretisch senkrecht auftrifft. Die Geschwindigkeit der Luft verschwindet im Staupunkt, so dass die kinetische Energie in Druckenergie umgewandelt wird. Dies hat eine Vergrößerung des Luftwiderstandsbeiwertes zur Folge.
Ziel ist es den Luftwiderstandsbeiwert zu reduzieren und daher, die Luftklappe in der geschlossenen Stellung möglichst nahe am vordersten Punkt der Fahrzeugfront anzuordnen, wobei sichergestellt sein muss, dass die Luftklappe mittels der Drehbewegung von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung bewegt werden kann.
Problematisch ist dabei, dass zwischen dem vordersten Punkt der Fahrzeugfront und der Luftklappe regelmäßige weitere Bauteile, wie beispielsweise ein Ziergitter, angeordnet sind. Durch die Drehbewegung und vorgegebene Geometrie der Luftklappe muss damit ein bestimmter Mindestabstand zu diesen weiteren Bauteilen, insbesondere zum Ziergitter, eingehalten werden, um eine Kollision der Luftklappe mit den weiteren Bauteilen während der Drehbewegung zu verhindern. Aufgabe der Erfindung ist es daher ein System bereitzustellen, das unter anderem ausgestaltet ist, diese Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden, insbesondere eine Luftklappe bereitzustellen, die eine Anordnung mit einem möglichst minimalen Abstand zum vordersten Punkt der Fahrzeugfront erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Danach wird die Aufgabe gelöst durch eine Luftklappe für eine Luftklappenanordnung einer Fahrzeugfront. Die Luftklappe blockiert in einer geschlossen Stellung einen Lufteinlass der Fahrzeugfront und gibt in einer offenen Stellung den Lufteinlass frei. Die Luftklappe ist durch eine Drehbewegung um eine Drehachse mittels einem zur Drehachse verbindbaren Aktors von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung drehbar.
Die Luftklappe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Luftklappe in Fahrzeughöhenrichtung in zwei aneinander angrenzende Bereiche aufgeteilt ist. Ein erster in Fahrzeughöhenrichtung oberer Bereich der zwei Bereiche erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeughöhenrichtung und ein zweiter in Fahrzeughöhenrichtung unterer Bereich der zwei Bereiche erstreckt sich ausgehend von dem ersten Bereich in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung nach unten.
Im Fährbetrieb ist nur ein Überströmen der Luft im oberen Teil der Luftklappenanordnung möglich. Im unteren Teil der Luftklappenanordnung bildet sich auch bei der Anordnung mit einer in Fahrzeuglängsrichtung kürzest möglichen Entfernung zu dem vordersten Punk der Fahrzeugfront ein Staupunkt. Dadurch ist es ohne beziehungsweise nur mit einer sehr geringen Verschlechterung des Luftwiderstandsbeiwertes möglich, die Luftklappen im unteren Teil der Luftklappenanordnung weiter entfernt von dem vordersten Punkt der Fahrzeugfront zu positionieren als die Luftklappen im oberen Teil der Luftklappenanordnung.
Um bei der Drehbewegung der Luftklappe ein Berühren der Luftklappe mit einem weiteren Bauteil der Fahrzeugfront, insbesondere einem Ziergitter, zu verhindern, ist die Luftklappe in Fahrzeughöhenrichtung in zwei aneinander angrenzende Bereiche aufgeteilt ist. Ein erster in Fahrzeughöhenrichtung oberer Bereich der zwei Bereiche erstreckt sich dabei im Wesentlichen in Fahrzeughöhenrichtung und damit im Wesentlichen parallel zum Ziergitter. Bei der Drehbewegung dreht dieser Bereich von einer Vorderseite Fahrzeugfront in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten weg und kollidiert nicht mit diesem. Der obere Bereich der Luftklappe kann daher, um ein Überströmen der Luft im geschlossenen Zustand zu ermöglichen, mit einem kürzest möglichen Abstand zum vordersten Punkt der Fahrzeugfront positioniert werden.
Der zweite in Fahrzeughöhenrichtung untere Bereich der zwei Bereiche erstreckt sich ausgehend von dem ersten Bereich in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung nach unten, sodass dieser Bereich bzw. jeder Punkt dieses Bereichs eine Drehbewegung mit einem geringeren Drehradius ausgehend von der Drehachse durchführen kann als der erste Bereich und somit auch ein Kollision des unteren Bereichs mit dem Ziergitter vermieden wird.
Die Luftwiderstandsbeiwert-Sensitivität bezieht sich dabei hauptsächlich auf einen oberen Luftbereich der Luftklappe, wobei dieser Bereich durch die Luftklappe weit vorne geschlossen wird, während der untere Bereich der Luftklappe hinsichtlich des Luftwiderstandsbeiwerts eine geringere Sensitivität aufweist. Dadurch kann der untere Bereich, insbesondere im Vergleich zum oberen Bereich, in Fahrzeuglängsrichtung weiter hinten liegen. Dadurch kann die Klappendrehachse, im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, in Fahrzeuglängsrichtung weiter nach vorne verlagert werden. Vorteilhaft ist daher ferner insbesondere, dass der die Luftklappe bewegende Aktor durch seine in Fahrzeuglängsrichtung weiter vorne liegende Lage bei einem Crash mit geringer Geschwindigkeit, einem sog. Low-Speed-Crash, nicht in den Kühler gedrückt wird.
Der Aktor, der die Luftklappe durch die Drehbewegung um die Drehachse von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung drehen kann, kann einen Elektromotor, insbesondere einen Stellmotor, aufweisen.
Dass der Aktor zur Drehachse verbindbar ist, bedeutet nicht, dass der Aktor zwingend, insbesondere direkt, an der Drehachse angreifen bzw. zu dieser verbunden sein muss. Denkbar ist beispielsweise auch, dass der Aktor die Drehbewegung mittels einer Kulissenführung in einer Seitenfläche der Luftklappe realisiert.
Der Aktor kann in Fahrzeuglängsrichtung vor und/oder in Fahrzeughöhenrichtung über der Drehachse angeordnet sein. Die Drehachse legt jedoch eine Bewegungsbahn einer Vorderseite der Luftklappe, die die zwei Bereich aufweist, fest.
Im Wesentlichen in Fahrzeughöhenrichtung kann vorliegend bedeuten, dass sich der erste Bereich überwiegend in Fahrzeughöhenrichtung erstreckt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen oder einer Form der Fahrzeugfront kann es jedoch nötig sein, dass der erste Bereich leicht geneigt zur Fahrzeughöhenrichtung verläuft, um beispielsweise parallel zu einem in Fahrzeuglängsrichtung vor der Luftklappe angeordneten Bauteil, wie dem Ziergitter, zu verlaufen. Der erste Bereich kann aber auch tatsächlich parallel zur Fahrzeughöhenrichtung verlaufen bzw. sich in diese erstrecken.
Bei dem Lufteinlass kann es sich insbesondere um einen oberen Lufteinlass an der Fahrzeugfront handeln. Denkbar ist, dass der Lufteinlass zwischen einem Halter für ein Kennzeichen und einer Fronthaube des Fahrzeugs angeordnet ist.
Ein in Fahrzeughöhenrichtung unterster Punkt des ersten Bereichs der Luftklappe kann auf einer gleichen Höhe in Fahrzeughöhenrichtung wie die Drehachse liegen, sodass der erste Bereich und eine durch die Drehachse parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Horizontale im Wesentlichen einen rechten Winkel einschließen.
Das bedeutet, dass der obere Bereich eine Tangente an den Drehradius bzw. an den Drehkreis bildet und diese Tangenten mit einer Geraden, die durch die Drehachse und einen Berührpunkt der Tangente mit dem Drehradius verläuft, einen rechten Winkel einschließen kann.
Der zweite Bereich kann sich ausgehend vom ersten Bereich gekrümmt in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung nach unten erstrecken. Denkbar ist insbesondere, dass sich der zweite Bereich ausgehend vom ersten Bereich zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, mit einem Krümmungsradius gekrümmt in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung nach unten erstreckt, der einem Abstand des untersten Punktes des ersten Bereich von der Drehachse entspricht.
Dieser Abstand des untersten Punktes des ersten Bereich von der Drehachse entspricht dem Radius des Drehkreises bzw. einer Bewegungsbahn des zweiten Bereichs um die Drehachse. Jeder Punkt des zweiten Bereichs, der sich auf dieser Bewegungsbahn bewegt, überschreitet folglich bei der Drehbewegung von der geschlossenen in die offene Stellung in Fahrzeuglängsrichtung nicht die Position, die der unterste Punkt des ersten Bereichs in der geschlossenen Stellung in Fahrzeuglängsrichtung aufweist. Damit ist eine Kollision des zweiten Bereichs mit einem Ziergitter oder einem anderen in Fahrzeuglängsrichtung vor der Luftklappe angeordneten Bauteil der Fahrzeugfront ausgeschlossen.
Die Drehachse kann im Wesentlichen in Fahrzeugbreitenrichtung verlaufen. Im Wesentlichen in Fahrzeugbreitenrichtung kann vorliegend bedeuten, dass die Drehachse überwiegend in Fahrzeugbreitenrichtung verläuft. Aufgrund von Fertigungstoleranzen oder einer Form der Fahrzeugfront kann es jedoch nötig sein, dass die Drehachse leicht geneigt zur Fahrzeugbreitenrichtung verläuft, um beispielsweise parallel zu einem in Fahrzeuglängsrichtung vor der Luftklappe angeordneten Bauteil, wie dem Ziergitter, zu verlaufen. Die Drehachse kann aber auch tatsächlich parallel zur Fahrzeugbreitenrichtung verlaufen bzw. sich in diese erstrecken.
Die Drehbewegung, um die Luftklappe von der geschlossenen in die offene Stellung zu bewegen, kann ein Drehen der Luftklappe um die in Fahrzeugbreitenrichtung verlaufende Drehachse in Fahrzeughöhenrichtung nach oben umfassen.
Mit anderen Worten, die Luftklappe kann nach oben in Richtung einer Fronthaube weg gedreht werden, um den Lufteinlass freizugeben. Der zweite Bereich der Luftklappe kann in der geschlossenen Stellung in Kontakt mit einer Luftleitfläche der Fahrzeugfront sein, die in Fahrzeughöhenrichtung unterhalb der Luftklappe angeordnet ist, um so den Lufteinlass zu blockieren.
Das heißt, der durch die Fahrzeugfront definierte Lufteinlass, der auch als eine Ausnehmung bezeichnet werden kann, kann in Fahrzeughöhenrichtung ein größeres Maß als die Luftklappe aufweisen. Um den Lufteinlass dennoch in der geschlossenen Stellung im Wesentlichen komplett blockieren zu können, kann unterhalb der Luftklappe eine feststehende Luftleitfläche angeordnet sein, die einen mechanischen Anschlag für in die Luftklappe in der geschlossenen Stellung bildet. Die Luftleitfläche kann sich im Wesentlichen in Fahrzeughöhenrichtung erstrecken.
Ferner wird eine Fahrzeugfront aufweisend die oben beschriebene Luftklappe und die Luftleitfläche bereitgestellt, mit der der zweite Bereich der Luftklappe in der geschlossenen Stellung in Kontakt ist und die in Fahrzeughöhenrichtung unterhalb der Luftklappe angeordnet ist, um so einen Lufteinlass der Fahrzeugfront zu blockieren.
Die Fahrzeugfront kann ferner einen zur Drehachse der Luftklappe verbundenen Aktor, der ausgestaltet ist, die Luftklappe durch eine Drehbewegung um die Drehachse von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung zu drehen, aufweisen.
Bei der Fahrzeugfront handelt es sich um einen Bereich des Fahrzeugs, der in Fahrzeuglängsrichtung vor einer Antriebseinheit des Fahrzeugs, insbesondere eines Motors, angeordnet ist.
Das oben zur Luftklappe beschriebene gilt analog auch für die Fahrzeugfront und umgekehrt.
Ferner wird ein Fahrzeug aufweisend die oben beschriebene Fahrzeugfront bereitgestellt. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln. Das Fahrzeug kann eine Antriebseinheit aufweisen, wobei die Antriebseinheit einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor und/oder eine Brennstoffzelle aufweisen kann. Das oben zur Luftklappe und zur Fahrzeugfront Beschriebene gilt analog auch für das Fahrzeug und umgekehrt.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu Figuren 1 und 2 beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Fahrzeugfront mit einer
Luftklappe.
Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung einer Bewegungsbahn der Luftklappe bei einer Verstellung von einer geschlossenen in eine offene
Stellung.
Figur 1 zeigt eine Fahrzeugfront 1 eines Fahrzeugs 10 mit einer Luftklappe 2 im Schnitt durch eine Ebene aufgespannt durch eine Fahrzeuglängsrichtung X und eine Fahrzeughöhenrichtung Z aus einer Fahrzeugbreitenrichtung Y gesehen. Eine Vorderseite der Luftklappe 2 ist in Figur 1 mit einer gestrichelte Linie gekennzeichnet.
Ferner ist in Figur 1 ein kartesisches Koordinatensystem dargestellt, wobei X die Fahrzeuglängsrichtung, Y die Fahrzeugbreitenrichtung und Z die Fahrzeughöhenrichtung angibt.
Die Luftklappe 2 ist Teil einer Luftklappenanordnung der Fahrzeugfront 1 , die weiterhin eine Luftleitfläche 5 umfasst. Denkbar ist, dass sich die Luftklappe 2 nicht über die gesamte Breite einen Lufteinlasses erstreckt, sodass in Fahrzeugbreitenrichtung Y zumindest eine weitere Luftklappe 2 neben der Luftklappe 2 angeordnet ist.
Die Luftklappe 2 blockiert in einer geschlossen Stellung, d.h. im in Figur 1 dargestellten Zustand, den Lufteinlass der Fahrzeugfront 1 , der eine Höhe h1 aufweist, und in einer offenen Stellung, die in Figur 1 nicht dargestellt ist, gibt sie den Lufteinlass frei.
Die Luftklappe 2 ist in Fahrzeughöhenrichtung Z in zwei aneinander angrenzende Bereiche 21 , 22 aufgeteilt. Ein erster in Fahrzeughöhenrichtung Z oberer Bereich 21 , der eine Höhe h4 aufweist, erstreckt sich dabei im Wesentlichen in Fahrzeughöhenrichtung Z und ein zweiter in Fahrzeughöhenrichtung Z unterer Bereich 22, der eine Höhe h3, aufweist, erstreckt sich ausgehend von dem ersten Bereich in Fahrzeuglängsrichtung X nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung Z nach unten.
Genauer gesagt erstreckt sich der obere Bereich 21 im Wesentlichen parallel zu einem in Fahrzeuglängsrichtung X vor der Luftklappe angeordneten Ziergitter 11 der Fahrzeugfront 1 .
Die Luftleitfläche 5, die eine Höhe h2 aufweist, ist mit dem zweiten Bereich 22 der Luftklappe 2 in der geschlossenen Stellung in Kontakt und ist in Fahrzeughöhenrichtung Z unterhalb der Luftklappe 2 angeordnet ist, um so den Lufteinlass der Fahrzeugfront 1 zu blockieren.
Daher entsprich eine Summe der Höhen h2, h3 und h4 im Wesentlichen der Höhe h1 des Lufteinlasses. Die Höhen h1 , h2, h3, h4 verlaufen dabei parallel zur Fahrzeughöhenrichtung Z.
Die Luftklappe 2 ist durch eine Drehbewegung um eine in Fahrzeugbreitenrichtung Y verlaufende Drehachse 6 mittels einem zur Drehachse 6 verbindbaren Aktors 4, der in ein Kulissenführung in eine Seitenfläche der Luftklappe 2 eingreift, von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung drehbar.
Die Drehbewegung, um die Luftklappe 2 von der geschlossenen in die offene Stellung zu bewegen, umfasst vorliegend ein Drehen der Luftklappe 2 um die in Fahrzeugbreitenrichtung Y verlaufende Drehachse 6 in Fahrzeughöhenrichtung Z nach oben.
Bei dieser Drehbewegung muss eine Kollision der Luftklappe 2 mit dem Ziergitter 11 vermieden werden. Um einen Luftwiderstandsbeiwert so minimal wie möglich zu halten, ist jedoch eine Anordnung der Luftklappe 2 in Fahrzeuglängsrichtung X möglichst weit vorne, d.h. möglichst nahe am Ziergitter 11 , erwünscht. Nachfolgend wird mit Bezug zu Figur 2 beschrieben, warum das Aufteilen der Luftklappe 2 in die oben beschriebenen zwei Bereich 21 , 22 vorteilhaft ist bzw. geeignet ist, den beschriebenen Zielkonflikt zu lösen.
Figur 2 zeigt dafür eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung einer mit durchgezogener Linie dargestellten Bewegungsbahn der Luftklappe 2 bei einer Verstellung von der geschlossenen in die offene Stellung.
In Figur 2 ist eine Vorderseite bzw. eine Kontur der Luftklappe 2 mit einer gestrichelten Linie dargestellt.
Ferner ist in Figur 2, wie auch in Figur 1 , ein kartesisches Koordinatensystem dargestellt, wobei X die Fahrzeuglängsrichtung, Y die Fahrzeugbreitenrichtung und Z die Fahrzeughöhenrichtung angibt.
Ein in Fahrzeughöhenrichtung Z unterster Punkt des ersten Bereichs 21 der Luftklappe 2 ist auf einer gleichen Höhen in Fahrzeughöhenrichtung Z wie die Drehachse 6 angeordnet. Der erste Bereich 21 und eine durch die Drehachse 6 parallel zur Fahrzeuglängsrichtung X verlaufende Horizontale schließen, wie dies in Figur 2 dargestellt ist, einen rechten Winkel ein.
Das bedeutet, dass der obere Bereich 21 eine Tangente an die mit durchgezogener Linie dargestellte Bewegungsbahn bzw. den Drehradius R bildet und diese Tangenten mit einer Geraden, die durch die Drehachse 6 und einen Berührpunkt der Tangente mit dem Drehradius R verläuft, einen rechten Winkel einschließt. Den Mittelpunkt des Drehradius R bildet die Drehachse 6.
Der zweite Bereich 22 erstreckt sich ausgehend vom ersten Bereich 21 gekrümmt in Fahrzeuglängsrichtung X nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung Z nach unten. Genauer gesagt, erstreckt sich der zweite Bereich 22 ausgehend vom ersten Bereich 21 mit einem Krümmungsradius R gekrümmt in Fahrzeuglängsrichtung X nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung Y nach unten. Der Krümmungsradius R entspricht damit dem Abstand des untersten Punktes des ersten Bereichs 21 von der Drehachse 6, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Dieser Abstand R des untersten Punktes des ersten Bereichs 21 von der Drehachse 6 entspricht dem Radius R des Drehkreises bzw. einer Bewegungsbahn des zweiten Bereichs 22 um die Drehachse 6.
Jeder Punkt des zweiten Bereichs 22, der sich auf dieser Bewegungsbahn bewegt, überschreitet folglich bei der Drehbewegung von der geschlossenen in die offene Stellung in Fahrzeuglängsrichtung X nicht die Position, die der unterste Punkt des ersten Bereichs 21 in der geschlossenen Stellung in Fahrzeuglängsrichtung X aufweist.
Damit ist eine Kollision des zweiten Bereichs 22 mit dem Ziergitter 11 oder einem anderen in Fahrzeuglängsrichtung X vor der Luftklappe 2 angeordneten Bauteil der Fahrzeugfront 1 ausgeschlossen. Jedoch kann der erste Bereich 21 möglichst nahe am Ziergitter 11 und damit am vordersten Punkt der Fahrzeugfront 1 angeordnet werden.
Wie eingangs beschrieben, ist folglich im Fährbetrieb ein Überströmen der Luft im oberen Teil bzw. im ersten Bereich 21 der Luftklappe 2 möglich. Im unteren Teil bzw. im zweiten Bereich 22 der Luftklappe bildet sich ein Staupunkt. Der Staupunkt bildet sich dort jedoch immer, unabhängig davon, wo die Luftklappe 2 in diesem Bereich angeordnet ist. Dadurch ist es ohne beziehungsweise nur mit einer sehr geringen Verschlechterung des Luftwiderstandsbeiwertes möglich, die Luftklappe 2 im unteren Teil weiter entfernt von dem vordersten Punkt der Fahrzeugfront 1 zu positionieren als die Luftklappe 2 im oberen Teil.
Die in Figur 2 als idealisiert gewählte Darstellung unterscheidet sich vorliegend leicht von der Darstellung der Luftklappe 2 aus Figur 1. In Figur 1 erstreckt sich der erste Bereich 21 etwas weiter in Fahrzeughöhenrichtung Z nach unten, d.h. bis unterhalb der Position der Drehachse 6 in Fahrzeughöhenrichtung Z.
Dieser Abschnitt des ersten Bereichs 21 , der in Fahrzeughöhenrichtung Z unterhalb der Drehachse 6 liegt, überschreitet folglich bei der Drehbewegung von der geschlossenen in die offene Stellung in Fahrzeuglängsrichtung X die Position, die der Punkt des ersten Bereichs 21 in der geschlossenen Stellung in Fahrzeuglängsrichtung X aufweist, der auf derselben Höhe in Fahrzeughöhenrichtung Z angeordnet ist wie die Drehachse 6. Dies ist jedoch bei der in Figur 1 dargestellte Konstruktion möglich, da ein Abstand in Fahrzeuglängsrichtung X von der Luftklappe 2 zum Ziergitter 11 groß genug gewählt ist, dass keine Kollision stattfindet.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugfront
10 Fahrzeug 11 Ziergitter
2 Luftklappe 21 oberer Bereich 22 unterer Bereich 4 Aktor 5 Luftleitfläche 6 Drehachse h1 Höhe des Lufteinlass h2 Höhe der Luftleitfläche h3 Höhe des unteren Bereichs h4 Höhe des oberen Bereichs R Drehradius X Fahrzeuglängsrichtung Y Fahrzeugbreitenrichtung z Fahrzeughöhenrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Eine Luftklappe (2) für eine Luftklappenanordnung einer Fahrzeugfront (1 ), wobei die Luftklappe (2) in einer geschlossen Stellung einen Lufteinlass der Fahrzeugfront (1) blockiert und in einer offenen Stellung den Lufteinlass freigibt, und die Luftklappe (2) durch eine Drehbewegung um eine Drehachse (6) mittels einem zur Drehachse (6) verbindbaren Aktors (4) von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftklappe (2) in Fahrzeughöhenrichtung (Z) in zwei aneinander angrenzende Bereiche (21 , 22) aufgeteilt ist, wobei sich ein erster in Fahrzeughöhenrichtung (Z) oberer Bereich der zwei Bereiche (21, 22) im Wesentlichen in Fahrzeughöhenrichtung (Z) erstreckt und sich ein zweiter in Fahrzeughöhenrichtung (Z) unterer Bereich (22) der zwei Bereiche (21, 22) ausgehend von dem ersten Bereich (21) in Fahrzeuglängsrichtung (X) nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung (Z) nach unten erstreckt.
2. Die Luftklappe (2) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein in Fahrzeughöhenrichtung (Z) unterster Punkt des ersten Bereichs (21) der Luftklappe (2) auf einer gleichen Höhen in Fahrzeughöhenrichtung (Z) wie die Drehachse (6) liegt, sodass der erste Bereich (21) und eine durch die Drehachse (6) parallel zur Fahrzeuglängsrichtung (X) verlaufende Horizontale im Wesentlichen einen rechten Winkel einschließen.
3. Die Luftklappe (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Bereich (22) ausgehend vom ersten Bereich (21) gekrümmt in
Fahrzeuglängsrichtung (X) nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung (Z) nach unten erstreckt.
4. Die Luftklappe (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Bereich (22) ausgehend vom ersten Bereich (21 ) mit einem Krümmungsradius (R) gekrümmt in Fahrzeuglängsrichtung (X) nach hinten und in Fahrzeughöhenrichtung (Z) nach unten erstreckt, der einem Abstand des untersten Punktes des ersten Bereich von der Drehachse (6) entspricht.
5. Die Luftklappe (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (6) im Wesentlichen in Fahrzeugbreitenrichtung (Y) verläuft.
6. Die Luftklappe (2) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drehbewegung, um die Luftklappe (2) von der geschlossenen in die offene Stellung zu bewegen, ein Drehen der Luftklappe (2) um die in Fahrzeugbreitenrichtung (Y) verlaufende Drehachse (6) in Fahrzeughöhenrichtung (Z) nach oben umfasst.
7. Die Luftklappe (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (22) der Luftklappe (2) in der geschlossenen Stellung in Kontakt mit einer Luftleitfläche (5) der Fahrzeugfront (1) ist, die in Fahrzeughöhenrichtung (Z) unterhalb der Luftklappe (2) angeordnet ist, um so den Lufteinlass zu blockieren.
8. Eine Fahrzeugfront (1) aufweisend eine Luftklappe (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und eine Luftleitfläche (5), mit der der zweite Bereich (22) der Luftklappe (2) in der geschlossenen Stellung in Kontakt ist und die in Fahrzeughöhenrichtung (Z) unterhalb der Luftklappe (2) angeordnet ist, um so einen Lufteinlass der Fahrzeugfront (1 ) zu blockieren.
9. Die Fahrzeugfront (2) gemäß Anspruch 8, ferner mit einem zur Drehachse (6) der Luftklappe (2) verbundenen Aktor (4), der ausgestaltet ist, die Luftklappe (2) durch eine Drehbewegung um die Drehachse (6) von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung zu drehen.
10. Ein Fahrzeug (10) aufweisend die Fahrzeugfront (1 ) gemäß Anspruch 8 oder 9.
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